观音阁水库隧洞工程地质分段与评价

(辽宁省盘锦水文局，辽宁 盘锦 124010)

观音阁水库工程取水头部起点位于本溪观音阁水库坝址上游左岸，终点位于本溪市北台镇桥头村，全长约60 km，其中隧洞段具体可分为五部分，即取水口头部隧洞段、主输水隧洞、北台分洞、大峪分洞、新岭隧洞，隧洞沿线穿越辽东典型低山区，其中最高峰位于主隧洞前部的三架岭一带，山顶高程657.22 m，一般山体高程均在300～500 m间，洞室埋深多在100 m以上，可占洞室长度的90%以上。

1 取水洞工程地质分段与评价

(1)桩号0-156.45～0+329.2，段长485.63 m，隧洞进口位于观音阁水库坝址上游左岸山坡脚下，地形坡度较大，约50°。进口底高程202 m，与水库修建时预留取水洞相接。洞室穿越地层岩性为寒武系上统崮山组灰岩与中统张夏组结晶灰岩，岩体多呈互层状结构～中厚层状结构，中硬，本段岩层倒转，产状NW330°SW∠59°，与洞走向夹角拐点前为73°，拐点后为59°，最大埋深140 m。据观音阁水库初步设计勘察报告，坝址区左岸岩溶不发育，溶蚀裂隙及孔洞贯通性不强，桩号0-022.92～0-156.45洞室内呈滴水～线流状，桩号0-022.92～0+329.2洞室呈滴水状，局部线流。本段围岩类别主要为Ⅲ类，约占91%，隧洞进口段上覆岩体较薄，小于30 m，且处于强弱风化岩体过渡带中，围岩类别为Ⅳ类～Ⅴ类，各占7%和2%。

(2)桩号0+329.2～0+764.71，段长435.51 m，洞室穿越地层岩性为寒武系中统徐庄组页岩夹灰岩、毛庄组页岩夹灰岩及下统馒头组页岩夹灰岩，强风化～弱风化，较软岩～中硬岩，岩体呈薄层状结构～互层状结构，强风化段岩体呈碎裂结构，洞室最大埋深70 m，其中穿越一小型支沟，沟宽约28 m，谷底洞室埋深近40 m，地下水位埋深13.2 m，岩性为灰岩，无溶蚀现象，弱风化。本段洞室地下水呈滴水状，局部线流。本段围岩类别主要为Ⅲ～Ⅳ类，其中Ⅲ类围岩主要分布在洞室埋深相对较大段，约占21%，Ⅳ类围岩则主要分布于洞室埋深相对较浅段，约占56%，主要为弱风化与强风化接触带。Ⅴ类围岩主要分布于隧洞出口强风化页岩部位及河谷段第四系覆盖层部位，约占22%。第四系砂卵砾石层成洞条件差，且隧洞开挖于地下水位以下，建议进行明挖，洞脸开挖边坡建议值1：1，且应及时进行边坡支护，渗透系数按100～120 m/d考虑。

2 主输水洞工程地质分段与评价

(1)桩号8+075.00～12+782.6，段长4 707.6 m，洞室穿越地层岩性主要为南芬组页岩及泥灰岩，中硬为主，多为微风化岩，岩体呈薄层状结构～互层状结构。本段岩层大体走向NW290°～NE50°，倾角23°～25°，与洞轴线方向夹角在20°～40°，隧洞开挖于洞室一侧有偏压，易于倾向洞室的一侧岩体发生滑塌，对围岩稳定不利。本段洞室埋深多在100 m以上，其中最大埋深近300 m，位于棋盘山一带。本段围岩类别以Ⅲ类为主，约占55%，Ⅳ类围岩约占40%，主要分布于过小汤河沟谷段及向背斜的轴部，Ⅴ类围岩约占5%，主要为断裂构造带。

(2)桩号12+782.6～17+874.4，段长5 001.8 m，洞室穿越地层岩性主要为钓鱼台组石英砂岩，硬质岩，多微风化，岩体呈互层状～中厚层状结构，有F105、 F80及F100断层通过。其中以F100构造断层与Qnn分界，地层分布稳定，走向与洞轴线方向近平行，倾角20°，由于层间所夹薄层页岩，存在硬度上的差别，在高角度竖向节理切割下，易发生掉落现象。穿越本段的F105、 F80及F100断层间距较近，断层带岩体呈碎裂结构。由于本段洞室埋深较大，多在300 m以上，三架岭为本隧洞区最高山峰，山顶高程657.22 m。本段地下水多呈滴水状，局部构造带及影响带内呈线流状。本段洞室围岩以Ⅲ类为主，占70%，Ⅳ类围岩占25%，Ⅴ类围岩占5%，Ⅳ、Ⅴ类围岩主要分布于各断层及影响带中。

(3)桩号17+874.4～21+800.6，段长3 926.2 m，洞室穿越地层岩性有南芬组页岩、泥灰岩、桥头组石英砂岩夹页岩、康家组页岩夹泥灰岩等，其中以南芬组页岩及泥灰岩居多，并有F102及F97断层通过。南芬组与桥头组呈断层接触，岩层大体走向为NE3°～35°，倾向NW，倾角24°～30°，与洞线方向夹角56°～88°，由岩层倾角较缓，不利于洞室稳定。本段围岩类别以Ⅲ类为主，占70%，Ⅳ类围岩占25%，主要分布于南芬组页岩段，Ⅴ类围岩占5%，主要分布于各断层带及影响带中。

(4)桩号21+800.6～22+881.6，段长1 081.0 m，洞室埋深多在300以上，穿越地层岩性有寒武系中统徐组页岩夹灰岩、毛庄组页岩夹灰岩及下统馒头组页岩夹灰岩、泥灰岩与碱厂组灰岩、泥灰岩，在剖面图上呈对称出现。本段为主隧洞所穿越的唯一一段寒武系地层，并存在岩溶现象。据ZK6钻孔揭露，本段洞室上部及F95断层上盘处发现两处溶洞，沿页岩所夹灰岩段发生溶蚀，洞内充填黄色粘土，全充填状态，下部碱长组灰岩以溶孔或溶蚀裂隙为主，压水试验成果表明，两处溶洞透水率分别为4.91 Lu与5.51 Lu，属弱透水性，说明溶洞充填密实。本段地下水及溶洞对洞室围岩稳定影响较大，洞室以Ⅳ类及Ⅴ类围岩为主，主要分布于F95断层及其附近岩溶段，Ⅳ、Ⅴ类围分别约占34%与40%，Ⅲ类围岩主要分布于页岩中，约占26%。

(5)桩号22+881.6～24+903.5，段长2 021.6 m，本段洞室穿越地层岩性有钓鱼台组石英砂岩、南芬组页岩及泥灰岩、桥头组石英砂岩夹页岩、康家组页岩夹泥灰岩，其中以钓鱼台组石英砂岩、南芬组页岩及泥灰岩居多。本段地层倾角较大，走向与洞轴线交角大于40°，有利于洞室围岩的稳定。本段洞室埋深多在100 m以上，本段地下水呈滴水状，局部线流。围岩类别以Ⅲ为主，占88%，Ⅳ类围岩占10%，Ⅴ类围岩占2%。

(6)桩号24+903.5～32+909.7，段长8 006.2 m，本段洞室穿越地层岩性为太古代变质岩系，主要有早太古代混合岩、混合花岗岩及茨沟组斜长角闪岩系与大峪沟组变粒岩系，其中穿越硖砬子沟与达营子沟段洞室埋深最浅，洞底埋深小于20 m。本段围岩类别以Ⅱ类与Ⅲ类为主，分别约占30%与50%，其中Ⅳ类及Ⅴ类围岩主要分布于断层带及其影响带内，各占15%与5%。

3 北台分洞工程地质分段与评价

(1)桩号32+909.7～34+067.6，段长1 157.9 m，本段洞室穿越岩性为太古界混合花岗岩，洞室埋深多大于80 m，微风化，岩体节理裂隙不发育，块状结构，洞室围岩稳定，洞室内以潮湿状或滴水为主，局部可见线性流水，其中Ⅱ类围岩约占60%，Ⅲ类围岩约占30%，Ⅳ类围岩约占10%。分洞进口与主输水洞末端对接，交角大于150°，衔接段洞室岩性为太古界混合花岗岩，节理不发育，岩体较完整，有利于成洞。

(2)桩号34+067.6～37+408.1，段长3 340.5 m，洞室穿越地层岩性为钓鱼台组石英砂岩，属硬质岩，微风化，岩体呈互层状～中厚层状结构。F10断层是太古界混合花岗岩与钓鱼台组(Qnd)石英砂岩的分界。该段岩石强度较高，岩层倾角较大，走向与洞线方向近垂直，对洞室围岩稳定有利。由于本段地层倾角较小，影响围岩稳定。本段洞室围岩以Ⅲ类为主，约占57%，其中Ⅱ类围岩约占8.5%，Ⅳ类围岩约占28%，Ⅴ类围岩占6.5%，Ⅳ、Ⅴ类围岩主要分布于断层带及两侧。

(3)桩号37+408.1～41+263.3，段长3 855.2 m，洞室穿越地层岩性为南芬组页岩及泥灰岩，弱风化～微风化为主，出口段为强风化。岩体呈互层状结构，局部为碎裂结构。除岭西冲沟段以外，洞室埋深多在80m以上，最大埋深位于平顶山一带，达300 m以上。本段地下水以滴水为主，局部为线流状。出口竖井段岩性为南芬组泥灰岩、页岩为弱风化，局部为微风化，外侧基岩厚度大于90 m，倾向山体，倾角较缓，岩体呈薄层状结构。本段围岩类别以Ⅲ类为主，局部及出口段分布有Ⅳ、Ⅴ类围岩，其中Ⅱ类围岩约占21%，Ⅲ类围岩约占52.4%，Ⅳ类围岩约占25.3%，Ⅴ类围岩约占1.3%。)

4 大峪分洞工程地质分段与评价

(1)桩号XCA32+895.97～ XCA36+368.2，段长3 472.23 m，洞室穿越地层岩性为太古代混合花岗岩与大峪沟组变粒岩，以穿越大峪沟为最浅，洞底埋深小于50 m，其它部位多在100 m以上，隧洞起始段穿越花岗岩段洞底埋深多在300 m以上。钻孔压水试验成果表明，岩体透水率0.9～2.46 Lu，为微透水～弱透水，本段地下水以渗水～滴水为主，局部断层部位可达线流。本段围岩类别以Ⅱ类与Ⅲ类为主，各占53%与41%，其中Ⅱ类围岩主要分布于隧洞起始段混合花岗岩段，Ⅳ类及Ⅴ类围岩主要分布于断层带及其影响带内，各占3%。

(2)桩号XCA36+368.2～ XCA39+172.4，段长2 804.2 m，洞室穿越地层岩性为大峪组页岩与紫色砾岩，属较软～中硬，岩体呈薄层状～互层状结构，弱风化为主，其中出口段岩体为强风化，岩体呈碎裂结构～薄层状结构。洞底埋深多在50 m左右，岩层产状NW290°NE∠68°，与洞轴线夹角18°，交角较小，隧洞开挖于洞室一侧有偏压，易于倾向洞室的一侧岩体发生滑塌，对围岩稳定不利。本段地下水呈滴水状～线流状。本段围岩类别以Ⅲ类为主，约占50%，Ⅳ类围岩约占30%，Ⅴ类围岩约占20%。

5 岭隧洞工程地质分段与评价

桩号XCA51+919.4～ XCA53+934.1，段长2 014.7 m，隧洞进口位于一沟谷谷底，地面高程173.5 m，进口底高程164 m，第四系冲洪积砂卵砾石层厚约4 m；出口位于一沟谷右侧I级阶地上，地面高程163 m，出口底高程162 m，第四系坡积土夹石块厚2 m左右。洞室埋深多在50 m以上，最大埋深近100 m，其中隧洞穿越两沟谷，此两沟谷为一较大沟谷的两支岔，洞底埋深小于30 m，为浅埋段。压水试验成果表明弱风化岩体透水率4.7 Lu，属弱透水，本段地下水以滴水为主。本段围岩类别以Ⅲ类为主，占70%，Ⅳ类及Ⅴ类围岩各占23%及7%，Ⅴ类围岩主要分布于隧洞进出口全风化岩体中，Ⅳ类围岩主要分布于沟谷浅埋段、隧洞进出口强风化岩体及强弱风化接触带岩体中。

6 结语

本工程隧洞工程包括输水主隧洞、大峪分洞及北台分洞，本溪新城段新岭隧洞。按《水利水电工程地质勘察规范》GB 50287—99附录P“围岩工程地质分类”方法对洞室围岩进行初步分类，同时考虑到未发现可能出现的其它构造及节理密集带，在初步分类的基础上，按不同工程地质性质将隧洞围岩进行工程地质分段，在每一工程地质分段中，根据岩体自身特性及构造环境综合评定围岩类别。围岩初步分类Ⅱ类围岩占16.1%，Ⅲ类围岩占62.6%，Ⅳ类围岩占17.5%，Ⅴ类围岩占3.8%，成洞条件较好。

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