西泉眼水库供水工程供水隧洞工程地质条件分析

宋 扬

(黑龙江省水利水电勘测设计研究院，哈尔滨 150080)



西泉眼水库供水工程供水隧洞工程地质条件分析

宋 扬

(黑龙江省水利水电勘测设计研究院，哈尔滨 150080)

西泉眼水库为黑龙江省最大水库之一，西泉眼水库供水工程主要由输水管线及输水管线支线、供水隧洞及相应建筑物组成，供水隧洞是西泉眼供水工程的重要组成部分，文章根据西泉眼水库供水工程的地质勘察资料，结合当地区域地质情况及水文地质资料，分析地质构造情况，对供水隧洞取水塔、进口、洞身、出口进行地质分类与评价，提出防护措施，为工程设计施工提供指导作用。

供水隧洞；围岩分类；工程地质条件；花岗岩

西泉眼水库位于松花江右岸一级支流阿什河上游尚志、五常、阿城三市(区)交界处、据哈尔滨市区93km。西泉眼水库三面环山，阿什河、二道河子、黄泥河三河相汇，并由多处山溪、山泉水汇合而成，水库总容量4.78亿m3，是黑龙江省最大的水库之一。近年来，经有关部门的检测，西泉眼水库水质为国家2级，已达到城市供水水质要求。西泉眼水库供水工程，实现供水后将可解决哈市阿城区、宾县宾西开发区、松北区、呼兰利民开发区等区域居民长期饮用地下水问题。工程主要由输水管线及输水管线支线、供水隧洞及相应建筑物组成。供水隧洞做为整个工程的主要组成部分，查明其工程地质条件对工程有重要的意义。

1 自然地理概况

本区属于大陆性季风气候，春季风大少雨而干旱，夏季温暖多雨，秋季冷凉而早霜，冬季漫长寒冷。无霜期120-140d，多年平均降雨量为560mm，6-9月的降雨量占全年的75%。多年平均蒸发量为1500mm，年最大风速为37m/s，年平均气温3.3℃，最低气温-40℃，最高气温36.5℃。全年冻结期为209d，土壤冻结深度1.7-2.0m。本区东部位于东北海西褶皱带第二隆起带的张广才岭，本区西部与第二沉降带—松辽平原接壤，所以本区地貌轮廓严格受构造控制，故形成了本区东部、北东部地质较高的低山丘陵区和中间低凹的河谷平原区，以及西部高平原区。工作区地层主要有：古生界、中生界、新生界，华力西期、燕山期侵入岩。其中：古生界为泥盆系的下黑龙宫组和上黑龙宫组；二迭系下二迭统的唐家屯组、杨木岗组、交界屯组、土门岭组与上二迭统的楼家围子组和五道岭组，中生界侏罗系的太安屯组、宁远村组；白垩系淘琪河组、乌河组；新生界第三系丁山村组；第四系的中更新统荒山组，上更新哈尔滨组、顾乡屯组，全新统的温泉河组及现代河床冲积层。本区地质构造主要为北东、北西向两组，构成了区内构造格架。断裂规模较小，第四纪以来没有活动迹象[1-3]。

根据《中国地震动参数区划图》(GB18306-2001)，本地区的地震动峰值加速度为0.05g，相对应的地震基本烈度为Ⅵ度，属于区域构造基本稳定区。

2 地质概况

供水隧洞布置在西泉眼水库右岸山体中，由取水塔、供水隧洞、稳压井3部分组成。隧洞进口地面高程216.25m，出口地面高程220.75m。隧洞全长655.5m。

本区地下水类型单一，主要由全新统和下更新统孔隙潜水及局部微承压水组成，埋藏较浅。根据地下水的赋存条件、性质及水力特征可将地下水类型主要划分为松散岩类孔隙水及其下部的碎屑岩类孔隙-裂隙水2种类型[4-6]。

2.1 碎屑岩类孔隙-裂隙水

主要分布于河谷平原下部，含水层顶板埋深为36.08-127.37m,其规律是由南向北，由浅至深。承压水头高度为18.36-125.08m，水位埋深为1.87-17.72m,南侧较深北部较浅。地下水流向大致自南向北，水力坡度1/5000-1/1000。富水性中等，单井涌水量为100-1000m3/d。地下水补给和排泄方式为地下水径流。

2.2 松散岩类孔隙水

主要分布在河漫滩、一级阶地及山前台地下部。从山前台地向河谷平原方向亚黏土由厚变薄，地下水类型由承压水过渡到潜水。含水层由中更新统至全新统的砂、砂砾石等组成[7-9]。地下水的主要补给来源为垂向补给的大气降水，以侧向径流补给为辅。地下水的排泄主要以侧向径流和蒸发的方式排泄。

供水隧洞位于西泉眼水库右岸低山区，洞身段岩体顶面高程最高为294.75m。取水口与隧洞进口处地面高程为216.25m，岩性为碎石混合土：黄褐色，以碎石为主，含黏土，厚度9.0m。其下为花岗岩，全风化带厚度3.5m，强风化带厚度3.0m,弱风化厚度3.8m，其下为微风化；隧洞出口与稳压井处地面高程为220.00m，岩性为花岗岩，全风化带厚度0.9m，强风化带厚度1.1m，弱风化深度为10.7m，其下为微风化。

3 岩石物理力学指标

隧洞出口处在弱风化--微风化岩体内取了1组岩样进行室内力学试验，其成果见1。由此表可见，隧洞出口处岩体力学指标较高。

表1 岩石力学实验成果表

4 围岩分类

围岩分类分为初步分类和详细分类，初步分类以比较容易获取的岩石强度、岩体完整性、岩体结构类型等三个参数为基本依据，以岩层走向与洞轴线的关系、水文地质条件等两项指标为辅助依据，由于本次工程资料相对较少，所以按初步分类方法。根据GB50487-2008水利水电工程地质勘察规范第123页规定，围岩按稳定性分类可分为5类，具体为：①稳定，围岩可长期稳定，一般无不稳定块体；②基本稳定，围岩整体稳定，不会产生塑性变形局部可能产生掉块；③局部稳定性差，围岩强度不足，局部会产生塑性变形，不支护可能产生塌方或变形破坏，完整的较软岩，可能暂时稳定；④不稳定，围岩自稳时间很短，规模较大的各种变形和破坏都可能发生；⑤极不稳定，围岩不能自稳，变形破坏严重[10]。

隧洞全长655.5m(隧洞进口至隧洞出口)。根据以上分类原则，西泉眼水库供水隧洞分类如下：

隧洞进口(桩号0+000)至桩号0+096段洞身围岩为Ⅳ类；0+096-0+131段围岩为Ⅲ类。0+131至出口(0+655.5)段洞身围岩大部分为Ⅱ类。

围岩工程地质特征见表2。

表2 围岩工程地质特征

5 供水隧洞工程地质条件评价

5.1 取水塔工程地质条件

取水塔基础底板高程190.00m。取水口处上部为碎石混合土，厚度9.0m。其下为花岗岩，全风化带厚度3.5m，强风化带厚度3.0m,弱风化厚度3.8m，其下为微风化。底板坐于微风化岩体之中，可以满足地基稳定要求。

5.2 隧洞进口段

隧洞进口(桩号0+000)至桩号0+083段洞身围岩部分为Ⅳ类，岩体不稳定，围岩自稳时间很短，规模较大的各种变形和破坏都可能发生，施工中应进行系统锚杆加钢筋网，并浇筑混凝土衬砌。进水口处上覆碎石混合土较厚，施工中应进行必要的处理措施。

5.3 洞身

桩号0+083至桩号0+102段洞身处岩石较完整，节理裂隙较发育。为Ⅲ类围岩，围岩局部稳定性差，施工中需采取适当的工程措施。桩号0+102至桩号0+579.2处围岩大部分为Ⅱ类，围岩整体稳定，不会产生较大的塑性变形。

5.4 隧洞出口段

桩号0+579.2至隧洞出口(0+655.5)段围岩大部分为Ⅱ类，围岩整体稳定，不会产生较大的塑性变形。

5.5 出口稳压井

出口稳压井基础底板高程305.00m。地面高程为220.00m。岩性为花岗岩，全风化带厚度0.9m，强风化带厚度1.1m，弱风化深度为10.7m，其下为微风化上。底板坐于微风化岩体之中，可以满足地基稳定要求。

6 结 论

供水隧洞进口取水塔与出口稳压井基础底板均坐于微风化岩体之中，可以满足地基稳定要求。供水隧洞进口0+000-0+096段洞身围岩大部分为Ⅳ类，岩体不稳定，围岩自稳时间很短，规模较大的各种变形和破坏都可能发生，施工中应进行系统锚杆加钢筋网，并浇筑混凝土衬砌。进水口处上覆碎石混合土较厚，施工中应进行必要的处理措施。桩号0+096-0+131段洞身围岩岩石较完整，节理裂隙不发育。为Ⅲ类围岩，围岩局部稳定性差，施工中需采取适当的工程措施。桩号0+131-0+655.5至出口段大部分为Ⅱ类，围岩整体稳定，不会产生塑性变形。局部可能产生掉块，施工中可加局部锚杆或喷薄层混凝土；工程施工中应加强施工地质工作，补充验证地质资料的局限性。

[1]水利部水利水电规划设计总院，长江水利委员会长江勘测规划设计研究院.GB50487-2008水利水电工程地质勘察规范[S].北京：中国计划出版社，2009.

[2]黑龙江省水利水电勘测设计研究院.西泉眼供水工程可行性研究地质勘察报告[R].哈尔滨：黑龙江省水利水电勘测设计研究院，2013.

[3]张丽艳.水库坝址区工程地质条件分析与坝址优选[J].吉林水利,2017(03):89-90.

[4]侯立柱.发电洞超前开挖引发的工程地质问题及处理意见--以红海沟水库发电洞为例[J].西部探矿工程,2017(03):66-68.

[5]周启军.喀斯特地区盘山渠道工程地质条件的处理措施[J].黑龙江水利科技,2013(01):57-58.

[6]吕超.田阳县城区右江防护工程地质条件探析[J].企业科技与发展,2013(11):36-40.

[7]杨振兴,冯永.某水电站工程地质条件研究[J].科技资讯,2012(16):36-37.

[8]刘大群.承德市橡胶坝工程地质条件评价[J].水利技术监督,2010(01):92-94.

[9]徐忠然.背阴山水库工程地质条件初探[J].科教文汇:上旬刊,2010(02):96-98.

[10]白文升,李钢在,王爱国.美岱水库工程地质条件[J].内蒙古水利,2008(02):56-57.

1007-7596(2017)02-0063-03

2017-02-16

宋扬(1984-)，男，黑龙江哈尔滨人，工程师。

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