摘 要: 工程地質情況是水電站及光伏電站安全運行的重要條件，也是其他工程項目建設選址的重要依據。從地形地貌、地質構造、地層巖性、承載力、滲透特性、地下水特性、邊坡穩定性、液化特性等方面，對柴河水庫水電站及光伏電站工程地質條件進行科學系統分析，并對分析成果提出專業化建議。

　　關鍵詞: 水電站; 光伏電站; 水庫; 工程地質分析; 地下水分析

　　1 概 述

　　柴河水庫位于遼寧省鐵嶺市，大壩下游區域面積約 500 畝 ( 1 畝 = 1 /15 hm2) ，地面上建水電站、光伏電站等工程建筑物。水電站于 1974 年建成，為壩后式水電站，裝機容量7 030 kW，2014 年進行增效擴容改造，年平均發電量 900 萬 kW·h。光伏電站于 2017 年建成并發電，裝機容量 15 MW，共計 14個發電單元，采用多晶硅 270 Wp，年平均發電量 2100 萬 kW·h。工程地質情況對于水電站、光伏電站的安全運行至關重要，掌握工程地質情況對于后續工程除險加固、項目興建也具有重要借鑒意義。

　　2 勘察任務及方案

　　2. 1 勘察任務

　　( 1) 查明場區地形地貌特征。( 2) 查明場區內巖土層的類型、深度、分布、工程特性，分析和評價地基的穩定性、均勻性和承載力。( 3) 查明工程場地不良巖土層，對其分布及工程地質特性進行評價。 4) 查明地下水的埋藏條件及含水層性質。( 5) 判定水和土對建筑材料的腐蝕性。( 6) 提供場地土的標準凍結深度。( 7) 確定工程區的地震基本烈度，評價場區構造穩定性。

　　2. 2 勘測方案根據場地情況按網格狀布設鉆孔 53 個，設計孔深 8 ～ 15 m 。根據現場鉆孔揭露地層情況，個別孔深或進行增減，如提前遇見穩定的強風化或弱風化基巖，則可以終孔。

　　3 勘察成果分析

　　3. 1 區域地質條件區域地貌類型為侵蝕構造形成的圓頂狀低山，海拔一般在 71 ～ 113 m 之間，地勢東高西低，主要地層為前震旦系混合巖以及新生界全新統沖洪、坡積物。工程區構造體系以東西向構造和新華夏系構造為主。東西向構造由東西向分布的懿路—小會試屯復向斜和若干小褶皺組成，伴隨著這些東西向褶皺形成了一些東西向斷層; 新華夏系構造主要發育于哈達嶺新華夏系一級隆起帶上，僅見斷層，未見褶皺。

　　3. 2 場區地形地貌與地質構造

　　場地地貌類型為侵蝕堆積形成的山間沖洪積谷地，大部分為耕地和荒地，整體地勢向柴河河道方向傾斜，開挖有若干魚塘，地面高程起伏較大，坑洼區域分布不均，山前坡地地面高程為 87. 1 ～118. 8 m，魚塘及柴河河漫灘地面高程為70. 5 ～82. 7 m。場地內無斷層和褶皺構造。鉆探揭露第四紀上更新統砂礫巖，分布不均勻，上覆于前震旦系混合巖之上，局部與混合巖的接觸面起伏變化較大，交錯關系較復雜[1_ 2]。3. 3 地層巖性場地地層巖性主要為雜填土和素填土; 第四系全新統 ( Q4) 粉質黏土、粉砂、細砂、中砂、礫砂、圓礫、卵石和坡積碎石土; 第四系上更新統( Q3) 砂礫巖; 前震旦系混合巖 ( M) 。

　　現分述如下：第�祵�: 素填土，灰黃、褐黃色，主要由黏性土、砂卵礫石組成，松散，揭露層厚 0. 4 ～ 4. 0 m。第①層: 碎石土，雜色，主要由黏性土和碎石組成，碎石主要巖性為混合巖，呈角礫狀，級配較差，稍密 ～中密，局部松散，揭露層厚2. 1 ～6. 5 m。第②層: 粉質黏土，灰黃、黃褐色，可塑，干強度中等，韌性一般，揭露層厚 0. 6 ～ 3. 4 m ( 見表 1) 。

　　第③層: 圓礫，母巖主要為砂礫巖、混合巖，粒徑不均勻，級配良好。一般粒徑 2 ～ 5cm，最大粒徑 10cm。稍密 ～ 中密，局部密實，濕 ～ 飽和。除山前坡地外，在整個場區均有揭露，揭露層厚1. 2 ～ 5. 7 m。第④層: 全、強風化砂礫巖，為第四系上更新統 ( Q3) 地層，雜色。全風化砂礫巖，除石英礫石外多已風化為黏土礦物，巖芯呈黏土和砂土狀，手掰易散，局部夾有強風化碎塊，該層分布不連續，在 19 個鉆孔有揭露，層厚 0. 5 ～ 4. 4 m。

　　第⑤ 層: 全、強 風 化 混 合 巖，為 前 震 旦 系( M) 地層，主要分布于山前坡地，雜色。全風化混合巖，除石英外多已風化為黏土礦物，巖芯呈黏土和砂土狀，手掰易散，局部夾有強風化碎塊，該層分布不連續，最大揭露厚度 3. 1 m。

　　3. 4 地基承載力根據統計后的標準貫入和重型圓錐動力觸探試驗擊數確定各土層的承載力、變形模量、內摩擦角等 。

　　( 1) 第�祵铀刂餐梁偷诃� - 1 層雜填土不適宜作為基礎的持力層。

　　( 2) 第① - 1 層和第②層可塑粉質黏土層、第② - 1 層粉砂層、第② - 2 層細砂層、第② - 3 層中砂層、第③ - 1 層礫砂層和第③ - 2 層卵石層均為局部分布，且厚度較小。

　　( 3) 第①層碎石土層，由黏性土、風化碎屑和碎石組成，稍密 ～ 中密，局部松散，局部含有多量黏性土，土層均勻性局部較差，主要分布于山前坡地。( 4) 第③層圓礫層，稍密 ～ 中密，局部密實，除山前坡地外，場地內基本為連續分布。( 5) 第④層砂礫巖，主要分布于柴河老河道下部地區，厚度變化較大，場地內分布不連續。( 6) 第⑤層混合巖，主要分布于場地東側和西南角為山前坡地，場地內分布不連續。

　　3. 5 場區水文地質條件

　　3. 5. 1 場區地下水及循環特點場地地下水為第四系孔隙潛水和基巖裂隙水，主要賦存于圓礫層和基巖裂隙中，兩者直接相連，為連通關系[3]。由于地形起伏較大，勘察期間地下水最大埋深約為7. 3 m，高程位于 71. 67 ～73. 93 m 之間，地下水的主要補給來源為大氣降水，排泄方式主要為地下徑流及人工開采，水位隨季節變幅約為1 ～2 m。

　　3. 5. 2 場區巖土體滲透特性場地內圓礫層為主要含水層。受季節變幅影響，砂土和粉質黏土層也可能賦水 ，其中粉砂、圓礫、卵石及粉質黏土層的滲透系數系根據地方經驗給出。

　　3. 5. 3 場區地下水化學特征依據 《巖土工 程 勘 察 規 范》 ( GB 50021—2009) 評價水對混凝土結構和混凝土結構中鋼筋的腐蝕性; 依據 《水利水電工程地質勘察規范》(GB 50487—2008) 評價水對鋼結構腐蝕性，對實驗結果進行分析，地下水對混凝土結構有微腐蝕性，對鋼筋混凝土結構中的鋼筋有微腐蝕性 ( 干濕交替) ，對鋼結構有弱腐蝕性 。

　　3. 6 場地穩定性

　　3. 6. 1 邊坡穩定性場地東側和西南角為山前坡地，局部坡度較陡，如果進行開挖，為滿足開挖后的邊坡穩定性，建議設計根據地下水埋深情況及開挖巖土體狀態，采取相應的地下水控制措施; 同時對邊坡穩定性進行驗算，以選取合理的開挖形式和支護方式[4_6] 。數據為邊坡坡頂無堆載，且地下水位降至基坑底面 0. 5 m 以下的坡率值。

　　3. 6. 2 場地地震效應及砂土地震液化判別依據《中國地震動參數區劃圖》( GB 18306—2015) ，擬建場地地震動峰值加速度為 0. 10 g，對應的地震基本烈度為 7 度，地震動反應譜特征周期為0. 35 s。本場地的砂類土地層多位于地下水位以上，僅局部位于地下水位以下，考慮地下水位季節變幅和不利工況，為可能出現液化的地層，需進行液化判別。

　　4 結論與建議

　　( 1) 場地內砂土層無地震液化問題。

　　( 2) 中砂、圓礫、礫砂和卵石層為強透水地層，如施工過程中建議采取適宜的降水、排水處理措施。

　　( 3) 環境水對混凝土結構有微腐蝕性，對鋼筋混凝土結構中的鋼筋有微腐蝕性 ( 干濕交替) ，對鋼結構有弱腐蝕性。

　　( 4) 擬建場地位于柴河水庫大壩下游，施工時要避免對壩腳一定范圍內的巖土體進行開挖或擾動，并做好監測工作，當雨季或者汛期施工時，要做好排水工作，并加強觀測。

　　( 5) 場地東側山前坡地基巖埋深較淺，局部直接出露風化基巖，不適宜采用樁基礎施工。另外，場地普遍分布有圓礫、角礫等碎石土地層，局部為密實狀態，對靜壓預制樁施工有較大影響。

　　( 6) 第1層素植土和第1 層雜填土不適宜作為樁基礎的持力層。

　　( 7) 施工時如果涉及開挖基槽須進行驗槽工作。( 8) 場地標準凍結深度 1. 40 m。

　　參考文獻：

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　　[4] 鄧紅儉. 水利水電工程地質勘測方法與技術應用研究[J]. 低碳世界，2015( 19) : 104_105.

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　　[6] 陳德賢. 水利水電地質勘察技術現狀與發展的若干思考[J]. 低碳世界，2018( 12) : 108_109.

　　作者：郭金龍1，劉清石1，韓 飛2