1· 工程概况
大坂水库是一座具有防洪、灌溉、发电和城区供水等综合效益的中型水库，坝址位于漳平市永福镇大坂村，流域面积93 km2，总库容1 511 万m3。工程于1985 年3 月动工，1989 年6 月建成。本次除险加固工程地质勘察于2011 年3 月结束。
水库枢纽工程由主坝、两座副坝、溢洪道、输水隧洞和坝后电站等组成。主坝为浆砌石、单圆心的双曲拱坝，最大坝高62. 60 m，采用坝体自防渗结构。溢洪道设在拱坝中部，坝顶自由溢流，总净宽50 m，挑流消能，下游设二道坝形成水垫层防冲。库区各有一处底高程低于坝顶的单薄库岸垭口，需分别修建一座副坝。其中一号副坝最大坝高19m，二号副坝最大坝高25. 57 m，坝型均为均质土坝。详见图1。
2· 坝基原处理方案简介
主、副坝地基岩性单一，主要为黑云母花岗岩。主坝清基后，未发现大断层痕迹，河谷中、下部开挖到弱风化岩，上部开挖达到弱风化岩上部和强风化岩。整个坝基进行常规、低压的水泥帷幕灌浆和固结灌浆，按无针对性、直孔、等距布置灌浆钻孔。两岸陡壁段设置接触灌浆，局部软弱带采用混凝土塞或锚杆和钢筋网联合处理。下游泄洪区冲刷，建二道坝形成水垫层消能。
位于单薄库岸垭口处的两座副坝岩体风化破碎强烈。表面有薄层弱透水层覆盖，误认为整个坝基均是相对隔水层，仅分别在坝轴线和上游坝脚处开挖截水槽，延长渗径，增强填土与基土结合处理。下游坝脚设量水堰，检测坝基渗流量。
3· 坝基历年病险情及其应急处理
3. 1 主坝
( 1) 坝端坝体裂缝。距左坝端31 m 和右坝端23 m 处各有一条贯穿上下游的坝体裂缝，宽1 ～ 2mm，深3 ～ 20 m。裂缝经水泥灌浆处理后，高水位运行时仍有渗水。
( 2) 河谷上部坝基渗漏和坝端后绕坝渗流。经8 个钻孔压水试验，河谷中下部透水率除一段略超标( q = 3. 21 Lu) 外，其它试段均满足防渗要求。河谷上部两坝端，坝顶下5. 9 ～ 7. 5 m 透水率q ＞ 3Lu，超标，存在坝基渗漏问题。坝端后绕渗区岩土体的相对隔水层( q≤3 Lu) 低于校核洪水位5. 74m，存在绕坝渗流问题。
( 3) 下游泄洪区岩体冲刷崩塌。曾设计二道坝形成水垫层消能，2002 年采取钢筋混凝土护岸补强加固。因设计不到位，部分岸坡岩体仍崩塌，影响下游边坡和坝基稳定。
3. 2 副坝
受区域性断裂穿越坝基影响，两座副坝覆盖层之下均存在深且广的强透水通道，导致两座副坝存在坝基渗漏和绕坝渗流，分述如下:
( 1) 一号副坝。坝基相对隔水层( q≤5 Lu)低于校核洪水位深度值: 垭口中心至右坝端1 ～22. 8 m，右坝端至右绕渗区17. 09 ～ 30. 6 m，左坝端及其绕渗区30. 34 m。多年运行中，一号副坝出现大面积湿坡、较严重的坝基渗漏和绕坝渗流，影响坝坡和坝端下游土坡稳定，并为土坝白蚁滋生提供有利生存环境条件。
( 2) 二号副坝。坝基上层残积土、全～ 强风化花岗岩注水试验求得渗透系数为5. 17 × 10 － 5 ～ 3. 64× 10 － 4 cm /s，属弱～ 中透水性; 平均值1. 60 × 10 － 4cm /s，大值平均值2. 30 × 10 － 4 cm /s，属中等透水性，不满足规范要求。两坝端岩土体相对隔水层( q≤5 Lu) 低于校核洪水位深度值为: 左坝端12. 9m，右坝端25. 84 m。二号副坝清基开挖时，曾出现数处泉眼，当时仅作简单的排水、倒滤处理。因渗透水压力未根本消减，蓄水后，随库水位升高，渗透水压力剧增，继而发生流土、流失、接触冲刷等土体渗透变形，范围不断扩大，危及大坝和岸坡的安全。如: 1991 年9 月，距右坝端5 m、高程508m 坝坡处发生深1. 7 m、直径约3 m 的圆台形土体塌陷坑。此外，二号副坝运行中还出现大面积湿坡、坝端渗流等问题。
1997 年，两座副坝曾在迎水坡铺设土工膜防渗，因病因未查明，膜破裂或与周边土体搭接欠佳等原因，初期略有成效，后渗流量逐年增大。
4 ·坝基病险情产生原因分析
一座中型水库建成后，在其二十多年的运行中，修建在区域性大断层通过的垭口上的两座副坝，坝基呈现顺流向、集中大渗漏和渗透变形，主坝坝体也呈现坝端裂缝和绕坝渗流，多次应急处理，未能根治，直至本次安鉴地勘才查明病害根源。从地勘角度看其原因，既有主观因素，也有客观因素。主观因素在于受当时本学科发展阶段技术水平限制和勘察经验缺乏，存在某些预估失误情况和认识误区，这值得认真反思和总结，以避免重蹈覆辙。客观因素在于坝区断裂发育和岩体风化强烈，具体分析如下:
4. 1 地层岩性
坝区岩性主要为燕山早期第三阶段第三次侵入的黑云母花岗岩，其次有一条沿前期断裂带侵入的花岗闪长岩脉。
4. 2 地质构造
工程建设区的地质构造极其复杂。其大地构造单元位于闽西南拗陷带的次一级构造单元－ 大田～龙岩拗陷带的东侧和福建政和－ 广东大埔深断裂带的西侧。据1∶200 000 龙岩幅和1∶ 50 000 漳平幅的区测地质报告及其区域地质图，长达390 km、宽约20 km 的福建政和－ 广东大埔深断裂带从漳平市永福镇附近通过。该深断裂在工程建设区附近的断层束主要有: 工程区东侧4 ～ 5 km 的马坑～ 同春压性断裂，距工程区北端2 ～ 3 km 的下界～ 里寮压性断裂，延伸长度15 ～ 20 km，宽约20 ～ 30 m，走向N25 ～ 30°E 倾SE，倾角70 ～ 80°。断层带中挤压片理、构造透镜体、糜棱岩化带、劈理化带十分发育，具有典型的压性断裂构造形迹特征。
( 1) 断裂系统的地质力学配套分析。根据地质力学基本原理、参考文献［1］ 及区测地质资料，确定本工程区构造线方向为NNE ( N25 ～ 30° E) ，即在NWW ( N 60 ～ 65°W) － SEE 方向压应力作用下，产生NNE － SSW 方向压性断裂、NWW － SEE方向张性断裂及NNW － SSE 方向和NEE － SWW 方向的一对扭性断裂，详见图2。
( 2) 河道和库区垭口的地质成因。上述概略宏观、断裂地质力学配套结果表明: 工程建设区的地貌形态( 河流、库区垭口) 、基岩出露范围、岩体完整性及病险情集中渗水点与各断裂的方向及其力学属性间存在着地质成因控制关系，分述如下: 主坝所在河谷段是沿N 63°W 方向、张性断裂发育的构造谷。相对于压性和扭性结构面，张性结构面岩体破碎程度相对较轻且浅，又经水流长期冲刷、刻蚀，破碎岩体被冲走，河谷底部有基岩出露，较完整。一号和二号副坝的单薄库岸垭口分别沿着NNW方向和NEE 方向的一对扭性断裂( F2 断层和F1 断层) 发育而成( 详见图2) 。断层产状和构造岩如下: F2 断层走向N22° ～ 25°W，倾NE，倾角60 ～70°，宽约20 ～ 25 m，断层带物质以糜棱岩、压碎岩为主。F1 断层走向N80° ～ 85°E，倾NW，倾角80 ～ 85°，宽约15 ～ 22 m，断层带物质以糜棱岩、压碎岩为主。扭性结构面岩体破碎程度较张性结构面强烈，延伸长，宽度大，致使两副坝附近岩体风化强烈，表层和浅层几乎全为土层所覆盖。
4. 3 岩体风化
第四纪以来，本区曾大面积间歇性、震荡式抬升、隆起。在其形成过程中，地应力释放，岩体卸荷回弹，风化剥蚀作用加剧，先期断裂交切破碎的岩体风化加剧，形成两座副坝地基断裂带囊带状的风化破碎深槽，主坝河谷上部被深厚风化岩和坡残积层广覆。
5 ·大坝地勘工作启示
5. 1 应执行水利水电工程地质勘察规范
作为地质学中相对年轻的边缘学科－ 工程地质学，因工程类别的不同和不同行业建筑物的勘察有不同要求，国家制定了相应行业的工程地质勘察规范，指导地勘工作。
大坝工程是挡水和蓄水的建筑物，与一般土木工程( 工业和民用建筑或称岩土工程、公路、铁路、桥梁、港工等工程) 最明显差别是前者要承受随水位周期、波动变化的巨大水压力、渗透水压力的作用，因此对坝基岩、土体的抗圧强度、承载能力、抗滑稳定、压缩变形、坝基渗漏、渗透变形稳定、泄洪冲刷等提出严格要求，尤其是坝基中断裂带的渗流和渗流稳定问题，所以《岩土工程勘察规范》( GB50021 － 2001) 总则第二条规定: “本规范适用于除水利、公路、铁路、桥梁以外的一般岩土工程勘察”。
本工程始建于1985 年，虽然当时《中小型水利水电工程地质勘察规范》( SL55 － 2005) 尚未颁布，但《水利水电工程地质勘察规范》( SDJ14 － 78) 已施行。本工程大坝地勘应参照《水利水电工程地质勘察规范》( SDJ14 － 78) 基本规定的勘察方法、步骤、精度、必须查明工程地质问题等及与其相配套使用的工程地质测绘、钻探、压( 注) 水试验、内业整理等一系列规程进行大坝勘察。将复杂工程地质条件下的大坝工程地质勘察的勘察手段简化为单一的岩芯钻探和相应孔内压( 注) 水试验会影响坝基工程地质条件评价的正确性，整个工程的地勘精度常会降低。
5. 2 必须重视区域性和坝区的地质构造的勘察与分析研究工作
建筑物区的岩、土体是作为区域地质体组成部分而存在的，其临近地区的历史地质变迁必然控制和影响到枢纽建筑物区的水文工程地质条件。工程地质勘察者必须善于从“时( 间) － 空( 间) ”论观点出发，以地质学和水工学的理论为指导，揭示建筑物地基的水文工程地质条件，趋利避害，改造和利用客观地质体。
本工程位于福建政和－ 广东大埔区域性深断裂带的边缘，坝区断裂，岩体完整性、透水性和风化程度等必然会受到强烈影响。地勘工作首先应依据区域地质调查资料和地质力学中断裂配套基本原理，确定枢纽区构造线方向和主坝河谷、副坝垭口发育与构造断裂依存关系，从而进一步明确一对区域性扭性断裂分别通过垭口谷底并产生两副坝地基中深且宽的断裂带，是副坝地基集中渗漏通道和渗透变形的主因。然后将区域断裂、坝区地貌和断裂、历年病险情迹象、钻孔中岩芯和土体透水性、挡水坝运行特性等五个要素联系在一起，“点( 坝区) ”和“面( 区域) ”相结合，地表与地下相结合，找出病害根源。最后据此提出大坝除险加固设计方案。
5. 3 应具体分析低均质土坝地基条件
受限于当时的技术水平与建设条件，我省在地质构造简单、工程地质条件优良的岩浆岩地区，经简单勘察，凭已建相似工程经验，也曾成功建成众多的小型低均质坝。但这并不等于所有的小型低均质坝都不需要坝基地勘和试验，尤其是坝基地质构造复杂的低均质坝，具有特殊性，没有可类比性，更不能将个别地质条件简单的低土坝工程成功经验用于其上，而应具体情况具体分析，根据地勘结果采取有针对性的处理措施，切忌以偏概全。
本工程两座副坝均是最大坝高小于30 m 的低坝，坝型又是均质土坝，坝体底面积较大，渗径长，地基单位面积压力小，能适应较大地基变形，是各种坝型中对地基要求相对较低的一种坝型。看似简单，但坝基地质构造复杂，具有其特殊性，需要进行坝基地勘和试验。钻孔证实，本工程两座副坝垭口是区域性一对扭性大断裂通过坝基所形成的单薄库岸，是坝基集中大渗漏通道。副坝运行期间，来自水库的渗透水压力沿着隐伏地下、宽且深的强透水的断层破碎带集中渗漏，二号副坝渗漏更严重。经渗透变形复核，接触面渗流临界比降2. 38，远大于流土容许比降0. 80。
5. 4 宜统筹兼顾拱坝建基面和拱肩的处理
随着地壳剧烈上升，河水长期强烈冲蚀，河谷深切，形成下部弱风化岩裸露、深而窄的建基面河谷形态; 河谷中、上部岩体风化程度加剧，形成建基面坡度平缓、宽阔的中、上部河谷形态。这导致拱坝建基面中，顶、底间的弦长悬殊，建基面坡度突变转折，给单圆心双曲拱坝体形布置带来问题:两拱端上游面倒悬度易超标，施工难度增加; 河谷上部拱推力线与岸坡基岩等高线交角变小，拱端下游支撑岩体变薄，不利于拱肩岩体稳定性; 拱坝是超静定的壳体结构，建基面突变，极易形成局部拉应力集中，为拉裂坝体提供地质条件。
面对上述异常建基面形态，根据现行规范，我省一般采用上垫下扩的统筹兼顾处理方案: 河谷上部建基面开挖标准不降低，弱风化岩面上设置混凝土垫层和重力墩( 或传力墩) ，使处理后建基面平顺、均匀缓变; 河谷底部超标准( 弱风化) 开挖，适当扩挖弦长，加大底拱中心角，满足两拱端上游面倒悬度要求，力求安全与经济、地质与设计施工的有机统一。
本工程建坝时处理方案如下: 拱端建基面提高到强风化岩，拱端坝体支撑在非均质的劣质岩土体上，以满足上述设计、施工要求。当时可能认为河谷上部水头不大，高水位运行时间不长，坝高低，推断拱推力不大，溢流面高程以上拱圈不连续，判定没有拱推力。采取上述提高两坝端上部建基面方案后，未认真研究可能存在的不利因素和影响，对非均质强风化岩体常规水泥灌浆的防渗处理和加固复杂性也估计不足，以致留下坝体裂缝与坝肩绕坝渗流的隐患。
6· 主坝坝端强风化岩体常规水泥灌浆处理效果探析
6. 1 灌浆模式、受灌岩体特性与其灌浆处理效果探析
按国家标准，强风化花岗岩是非均质体，由土体( 主要是造岩矿物、长石风化后的高岭土、粉土) 、软岩( 圆球状外壳、强风化岩) 、次坚硬岩( 圆球状内心、弱风化岩) 等三种不同工程地质特性的土体、岩体，按原岩地质结构、产状类型就地风化而构成的地质体，其非均质性表征为纵波速度较未风化岩衰减40% － 60%。随着工程建设区地质历史背景条件复杂程度的不同，强风化岩体的厚度、被各种地质结构面切割后的密度和块度、混合体中土体、软岩、次坚硬岩的比例等差异性很大。土与岩体组合后的产出形式各异，有的在深厚土体中“悬浮”着不同块径的圆球状风化岩体; 有的土体则以单层或多层、缓倾角夹层状或高倾角囊带状形式产出于岩体中，或两者组合出现。这些强风化岩体非均质特性是客观存在的，难以改变。只有查明工程地质特性，才能有效处理。采用直孔、等距、低压( 0. 3 ～ 0. 4 MPa) 、渗入填充式、均质体的水泥灌浆固定模式，期望改善非均质的强风化岩体的工程地质特性，达到高拱坝上部拱端的要求，这是难以做到的。
6. 2 强风化岩体可灌性和防渗帷幕连续性探析
强风化岩体中的土体( 高岭土、粉土) 采用直孔、等距、低压渗入填充式灌浆，直孔无法穿过更多高倾角透水层，等距的钻孔难于与实际受灌透水层位置完全重合。强风化花岗岩中的土体( 粉土)孔隙度不大，国产水泥浆液在低压灌浆条件下难以沿孔隙渗入至足够大范围并搭接形成连续封闭、有效的防渗帷幕; 若提高灌浆压力，扩大土体中入渗范围，则易于抬动岩土体，形成新的渗漏通道，或栓塞与孔壁间漏浆，灌浆失效。因此，选择符合各种地质条件的适宜孔距、灌浆压力和浆液浓度等灌浆参数不是轻而易举的事。我省中小型水电工程也有因灌浆参数选择不当，未认真执行灌浆施工操作规程，虽然经灌浆处理后，坝基中仍然残留下渗漏空挡和未达标的透水体。本工程灌浆效果也难以满足坝高60 多米拱坝的上部坝端支撑体的强度、变形、稳定、抗渗等基本要求。
6. 3 强风化花岗岩体防渗帷幕耐久性研讨
强风化花岗岩中的土体( 粉土) 本身粘结力差，与水泥浆液间胶结力弱，在渗透水压力长期作用下，易发生渗透变形。即使灌浆初期具有某些防渗效果，在长期渗压作用下，其中胶质被溶蚀，细土粒被冲刷带走，透水性又逐渐增大。省内外两座修建在全、强风化夹层的弱风化岩体上的重力坝，从廊道中观测几十年的坝基渗透水压力资料表明:夹层被逐年溶蚀、冲刷，相同库水位时，扬压力逐年增加，帷幕耐久性差。本工程灌浆后运行二十多年，根据本次除险加固地勘坝端钻孔水文地质试验结果，坝端相对隔水层仍低于校核洪水位5. 74 ～7. 50 m。近年我省多座砌石拱坝除险加固地勘试验资料均见类似情况，值得进一步探讨。
7 ·结语
本工程主、副坝的病险情产生原因的地勘因素，建设区地质构造复杂、岩体破碎、风化强烈等地质条件是其客观因素。其内在主观因素是: 受本学科当时发展阶段技术水平限制，拱端推力和灌浆效果预估不准确; 缺乏勘察经验和存在认识误区，坝基真实状况未能及时查明。这导致副坝地基未设置有效防渗措施，长期坝基渗漏和渗流失稳未能根治;主坝拱端建基面降低开挖标准和异常形态处理措施不当，灌浆效果欠佳，致使坝端坝体产生裂缝，导致绕坝渗漏。
从本工程坝基病险情成因分析可得: 水工建筑物大坝工程地勘应执行水利水电行业相关工程地质勘察规范，按规范规定的精度要求、勘察步骤方法、评价标准，及时查明工程地质问题等。改变规范规定条文，尤其是强制性条文，应持科学谨慎态度;具体勘察工作中，应重视区域和坝区地质构造的勘察、分析和研究工作，运用多种勘察手段查明坝基工程地质条件，加强综合性工程地质测绘和各种地勘资料分析; 坝基处理时宜辩证分析坝基岩土特性、地质缺陷和上层建筑对地基要求，权衡利弊，统筹兼顾，综合处理。拱坝拱端劣质岩处理力求做到安全与经济、地质与设计施工的有机统一，切忌顾此失彼。防止上层结构与地基相脱离，以偏概全，孤立、片面地强调上层结构物显现的优越性一面，而忽视坝基复杂工程地质条件的具体分析。 强风化花岗岩是非均质的地质体，其物质组成、地质结构和分布产状类型等受工程建设区地质历史条件制约和控制。对这样复杂多变的强风化岩体采取直孔、等距、低压、统一固定模式、渗入填充式的常规水泥灌浆，处理效果可靠度不高。由于拱端强风化岩体未挖除且灌浆效果欠佳，因而可能产生的拱肩压缩变形和拱端突变，建基面处理不当是导致拱端坝体产生裂缝的主要因素。
大坂水库是一座具有防洪、灌溉、发电和城区供水等综合效益的中型水库，坝址位于漳平市永福镇大坂村，流域面积93 km2，总库容1 511 万m3。工程于1985 年3 月动工，1989 年6 月建成。本次除险加固工程地质勘察于2011 年3 月结束。
水库枢纽工程由主坝、两座副坝、溢洪道、输水隧洞和坝后电站等组成。主坝为浆砌石、单圆心的双曲拱坝，最大坝高62. 60 m，采用坝体自防渗结构。溢洪道设在拱坝中部，坝顶自由溢流，总净宽50 m，挑流消能，下游设二道坝形成水垫层防冲。库区各有一处底高程低于坝顶的单薄库岸垭口，需分别修建一座副坝。其中一号副坝最大坝高19m，二号副坝最大坝高25. 57 m，坝型均为均质土坝。详见图1。
2· 坝基原处理方案简介
主、副坝地基岩性单一，主要为黑云母花岗岩。主坝清基后，未发现大断层痕迹，河谷中、下部开挖到弱风化岩，上部开挖达到弱风化岩上部和强风化岩。整个坝基进行常规、低压的水泥帷幕灌浆和固结灌浆，按无针对性、直孔、等距布置灌浆钻孔。两岸陡壁段设置接触灌浆，局部软弱带采用混凝土塞或锚杆和钢筋网联合处理。下游泄洪区冲刷，建二道坝形成水垫层消能。
位于单薄库岸垭口处的两座副坝岩体风化破碎强烈。表面有薄层弱透水层覆盖，误认为整个坝基均是相对隔水层，仅分别在坝轴线和上游坝脚处开挖截水槽，延长渗径，增强填土与基土结合处理。下游坝脚设量水堰，检测坝基渗流量。
3· 坝基历年病险情及其应急处理
3. 1 主坝
( 1) 坝端坝体裂缝。距左坝端31 m 和右坝端23 m 处各有一条贯穿上下游的坝体裂缝，宽1 ～ 2mm，深3 ～ 20 m。裂缝经水泥灌浆处理后，高水位运行时仍有渗水。
( 2) 河谷上部坝基渗漏和坝端后绕坝渗流。经8 个钻孔压水试验，河谷中下部透水率除一段略超标( q = 3. 21 Lu) 外，其它试段均满足防渗要求。河谷上部两坝端，坝顶下5. 9 ～ 7. 5 m 透水率q ＞ 3Lu，超标，存在坝基渗漏问题。坝端后绕渗区岩土体的相对隔水层( q≤3 Lu) 低于校核洪水位5. 74m，存在绕坝渗流问题。
( 3) 下游泄洪区岩体冲刷崩塌。曾设计二道坝形成水垫层消能，2002 年采取钢筋混凝土护岸补强加固。因设计不到位，部分岸坡岩体仍崩塌，影响下游边坡和坝基稳定。
3. 2 副坝
受区域性断裂穿越坝基影响，两座副坝覆盖层之下均存在深且广的强透水通道，导致两座副坝存在坝基渗漏和绕坝渗流，分述如下:
( 1) 一号副坝。坝基相对隔水层( q≤5 Lu)低于校核洪水位深度值: 垭口中心至右坝端1 ～22. 8 m，右坝端至右绕渗区17. 09 ～ 30. 6 m，左坝端及其绕渗区30. 34 m。多年运行中，一号副坝出现大面积湿坡、较严重的坝基渗漏和绕坝渗流，影响坝坡和坝端下游土坡稳定，并为土坝白蚁滋生提供有利生存环境条件。
( 2) 二号副坝。坝基上层残积土、全～ 强风化花岗岩注水试验求得渗透系数为5. 17 × 10 － 5 ～ 3. 64× 10 － 4 cm /s，属弱～ 中透水性; 平均值1. 60 × 10 － 4cm /s，大值平均值2. 30 × 10 － 4 cm /s，属中等透水性，不满足规范要求。两坝端岩土体相对隔水层( q≤5 Lu) 低于校核洪水位深度值为: 左坝端12. 9m，右坝端25. 84 m。二号副坝清基开挖时，曾出现数处泉眼，当时仅作简单的排水、倒滤处理。因渗透水压力未根本消减，蓄水后，随库水位升高，渗透水压力剧增，继而发生流土、流失、接触冲刷等土体渗透变形，范围不断扩大，危及大坝和岸坡的安全。如: 1991 年9 月，距右坝端5 m、高程508m 坝坡处发生深1. 7 m、直径约3 m 的圆台形土体塌陷坑。此外，二号副坝运行中还出现大面积湿坡、坝端渗流等问题。
1997 年，两座副坝曾在迎水坡铺设土工膜防渗，因病因未查明，膜破裂或与周边土体搭接欠佳等原因，初期略有成效，后渗流量逐年增大。
4 ·坝基病险情产生原因分析
一座中型水库建成后，在其二十多年的运行中，修建在区域性大断层通过的垭口上的两座副坝，坝基呈现顺流向、集中大渗漏和渗透变形，主坝坝体也呈现坝端裂缝和绕坝渗流，多次应急处理，未能根治，直至本次安鉴地勘才查明病害根源。从地勘角度看其原因，既有主观因素，也有客观因素。主观因素在于受当时本学科发展阶段技术水平限制和勘察经验缺乏，存在某些预估失误情况和认识误区，这值得认真反思和总结，以避免重蹈覆辙。客观因素在于坝区断裂发育和岩体风化强烈，具体分析如下:
4. 1 地层岩性
坝区岩性主要为燕山早期第三阶段第三次侵入的黑云母花岗岩，其次有一条沿前期断裂带侵入的花岗闪长岩脉。
4. 2 地质构造
工程建设区的地质构造极其复杂。其大地构造单元位于闽西南拗陷带的次一级构造单元－ 大田～龙岩拗陷带的东侧和福建政和－ 广东大埔深断裂带的西侧。据1∶200 000 龙岩幅和1∶ 50 000 漳平幅的区测地质报告及其区域地质图，长达390 km、宽约20 km 的福建政和－ 广东大埔深断裂带从漳平市永福镇附近通过。该深断裂在工程建设区附近的断层束主要有: 工程区东侧4 ～ 5 km 的马坑～ 同春压性断裂，距工程区北端2 ～ 3 km 的下界～ 里寮压性断裂，延伸长度15 ～ 20 km，宽约20 ～ 30 m，走向N25 ～ 30°E 倾SE，倾角70 ～ 80°。断层带中挤压片理、构造透镜体、糜棱岩化带、劈理化带十分发育，具有典型的压性断裂构造形迹特征。
( 1) 断裂系统的地质力学配套分析。根据地质力学基本原理、参考文献［1］ 及区测地质资料，确定本工程区构造线方向为NNE ( N25 ～ 30° E) ，即在NWW ( N 60 ～ 65°W) － SEE 方向压应力作用下，产生NNE － SSW 方向压性断裂、NWW － SEE方向张性断裂及NNW － SSE 方向和NEE － SWW 方向的一对扭性断裂，详见图2。
( 2) 河道和库区垭口的地质成因。上述概略宏观、断裂地质力学配套结果表明: 工程建设区的地貌形态( 河流、库区垭口) 、基岩出露范围、岩体完整性及病险情集中渗水点与各断裂的方向及其力学属性间存在着地质成因控制关系，分述如下: 主坝所在河谷段是沿N 63°W 方向、张性断裂发育的构造谷。相对于压性和扭性结构面，张性结构面岩体破碎程度相对较轻且浅，又经水流长期冲刷、刻蚀，破碎岩体被冲走，河谷底部有基岩出露，较完整。一号和二号副坝的单薄库岸垭口分别沿着NNW方向和NEE 方向的一对扭性断裂( F2 断层和F1 断层) 发育而成( 详见图2) 。断层产状和构造岩如下: F2 断层走向N22° ～ 25°W，倾NE，倾角60 ～70°，宽约20 ～ 25 m，断层带物质以糜棱岩、压碎岩为主。F1 断层走向N80° ～ 85°E，倾NW，倾角80 ～ 85°，宽约15 ～ 22 m，断层带物质以糜棱岩、压碎岩为主。扭性结构面岩体破碎程度较张性结构面强烈，延伸长，宽度大，致使两副坝附近岩体风化强烈，表层和浅层几乎全为土层所覆盖。
4. 3 岩体风化
第四纪以来，本区曾大面积间歇性、震荡式抬升、隆起。在其形成过程中，地应力释放，岩体卸荷回弹，风化剥蚀作用加剧，先期断裂交切破碎的岩体风化加剧，形成两座副坝地基断裂带囊带状的风化破碎深槽，主坝河谷上部被深厚风化岩和坡残积层广覆。
5 ·大坝地勘工作启示
5. 1 应执行水利水电工程地质勘察规范
作为地质学中相对年轻的边缘学科－ 工程地质学，因工程类别的不同和不同行业建筑物的勘察有不同要求，国家制定了相应行业的工程地质勘察规范，指导地勘工作。
大坝工程是挡水和蓄水的建筑物，与一般土木工程( 工业和民用建筑或称岩土工程、公路、铁路、桥梁、港工等工程) 最明显差别是前者要承受随水位周期、波动变化的巨大水压力、渗透水压力的作用，因此对坝基岩、土体的抗圧强度、承载能力、抗滑稳定、压缩变形、坝基渗漏、渗透变形稳定、泄洪冲刷等提出严格要求，尤其是坝基中断裂带的渗流和渗流稳定问题，所以《岩土工程勘察规范》( GB50021 － 2001) 总则第二条规定: “本规范适用于除水利、公路、铁路、桥梁以外的一般岩土工程勘察”。
本工程始建于1985 年，虽然当时《中小型水利水电工程地质勘察规范》( SL55 － 2005) 尚未颁布，但《水利水电工程地质勘察规范》( SDJ14 － 78) 已施行。本工程大坝地勘应参照《水利水电工程地质勘察规范》( SDJ14 － 78) 基本规定的勘察方法、步骤、精度、必须查明工程地质问题等及与其相配套使用的工程地质测绘、钻探、压( 注) 水试验、内业整理等一系列规程进行大坝勘察。将复杂工程地质条件下的大坝工程地质勘察的勘察手段简化为单一的岩芯钻探和相应孔内压( 注) 水试验会影响坝基工程地质条件评价的正确性，整个工程的地勘精度常会降低。
5. 2 必须重视区域性和坝区的地质构造的勘察与分析研究工作
建筑物区的岩、土体是作为区域地质体组成部分而存在的，其临近地区的历史地质变迁必然控制和影响到枢纽建筑物区的水文工程地质条件。工程地质勘察者必须善于从“时( 间) － 空( 间) ”论观点出发，以地质学和水工学的理论为指导，揭示建筑物地基的水文工程地质条件，趋利避害，改造和利用客观地质体。
本工程位于福建政和－ 广东大埔区域性深断裂带的边缘，坝区断裂，岩体完整性、透水性和风化程度等必然会受到强烈影响。地勘工作首先应依据区域地质调查资料和地质力学中断裂配套基本原理，确定枢纽区构造线方向和主坝河谷、副坝垭口发育与构造断裂依存关系，从而进一步明确一对区域性扭性断裂分别通过垭口谷底并产生两副坝地基中深且宽的断裂带，是副坝地基集中渗漏通道和渗透变形的主因。然后将区域断裂、坝区地貌和断裂、历年病险情迹象、钻孔中岩芯和土体透水性、挡水坝运行特性等五个要素联系在一起，“点( 坝区) ”和“面( 区域) ”相结合，地表与地下相结合，找出病害根源。最后据此提出大坝除险加固设计方案。
5. 3 应具体分析低均质土坝地基条件
受限于当时的技术水平与建设条件，我省在地质构造简单、工程地质条件优良的岩浆岩地区，经简单勘察，凭已建相似工程经验，也曾成功建成众多的小型低均质坝。但这并不等于所有的小型低均质坝都不需要坝基地勘和试验，尤其是坝基地质构造复杂的低均质坝，具有特殊性，没有可类比性，更不能将个别地质条件简单的低土坝工程成功经验用于其上，而应具体情况具体分析，根据地勘结果采取有针对性的处理措施，切忌以偏概全。
本工程两座副坝均是最大坝高小于30 m 的低坝，坝型又是均质土坝，坝体底面积较大，渗径长，地基单位面积压力小，能适应较大地基变形，是各种坝型中对地基要求相对较低的一种坝型。看似简单，但坝基地质构造复杂，具有其特殊性，需要进行坝基地勘和试验。钻孔证实，本工程两座副坝垭口是区域性一对扭性大断裂通过坝基所形成的单薄库岸，是坝基集中大渗漏通道。副坝运行期间，来自水库的渗透水压力沿着隐伏地下、宽且深的强透水的断层破碎带集中渗漏，二号副坝渗漏更严重。经渗透变形复核，接触面渗流临界比降2. 38，远大于流土容许比降0. 80。
5. 4 宜统筹兼顾拱坝建基面和拱肩的处理
随着地壳剧烈上升，河水长期强烈冲蚀，河谷深切，形成下部弱风化岩裸露、深而窄的建基面河谷形态; 河谷中、上部岩体风化程度加剧，形成建基面坡度平缓、宽阔的中、上部河谷形态。这导致拱坝建基面中，顶、底间的弦长悬殊，建基面坡度突变转折，给单圆心双曲拱坝体形布置带来问题:两拱端上游面倒悬度易超标，施工难度增加; 河谷上部拱推力线与岸坡基岩等高线交角变小，拱端下游支撑岩体变薄，不利于拱肩岩体稳定性; 拱坝是超静定的壳体结构，建基面突变，极易形成局部拉应力集中，为拉裂坝体提供地质条件。
面对上述异常建基面形态，根据现行规范，我省一般采用上垫下扩的统筹兼顾处理方案: 河谷上部建基面开挖标准不降低，弱风化岩面上设置混凝土垫层和重力墩( 或传力墩) ，使处理后建基面平顺、均匀缓变; 河谷底部超标准( 弱风化) 开挖，适当扩挖弦长，加大底拱中心角，满足两拱端上游面倒悬度要求，力求安全与经济、地质与设计施工的有机统一。
本工程建坝时处理方案如下: 拱端建基面提高到强风化岩，拱端坝体支撑在非均质的劣质岩土体上，以满足上述设计、施工要求。当时可能认为河谷上部水头不大，高水位运行时间不长，坝高低，推断拱推力不大，溢流面高程以上拱圈不连续，判定没有拱推力。采取上述提高两坝端上部建基面方案后，未认真研究可能存在的不利因素和影响，对非均质强风化岩体常规水泥灌浆的防渗处理和加固复杂性也估计不足，以致留下坝体裂缝与坝肩绕坝渗流的隐患。
6· 主坝坝端强风化岩体常规水泥灌浆处理效果探析
6. 1 灌浆模式、受灌岩体特性与其灌浆处理效果探析
按国家标准，强风化花岗岩是非均质体，由土体( 主要是造岩矿物、长石风化后的高岭土、粉土) 、软岩( 圆球状外壳、强风化岩) 、次坚硬岩( 圆球状内心、弱风化岩) 等三种不同工程地质特性的土体、岩体，按原岩地质结构、产状类型就地风化而构成的地质体，其非均质性表征为纵波速度较未风化岩衰减40% － 60%。随着工程建设区地质历史背景条件复杂程度的不同，强风化岩体的厚度、被各种地质结构面切割后的密度和块度、混合体中土体、软岩、次坚硬岩的比例等差异性很大。土与岩体组合后的产出形式各异，有的在深厚土体中“悬浮”着不同块径的圆球状风化岩体; 有的土体则以单层或多层、缓倾角夹层状或高倾角囊带状形式产出于岩体中，或两者组合出现。这些强风化岩体非均质特性是客观存在的，难以改变。只有查明工程地质特性，才能有效处理。采用直孔、等距、低压( 0. 3 ～ 0. 4 MPa) 、渗入填充式、均质体的水泥灌浆固定模式，期望改善非均质的强风化岩体的工程地质特性，达到高拱坝上部拱端的要求，这是难以做到的。
6. 2 强风化岩体可灌性和防渗帷幕连续性探析
强风化岩体中的土体( 高岭土、粉土) 采用直孔、等距、低压渗入填充式灌浆，直孔无法穿过更多高倾角透水层，等距的钻孔难于与实际受灌透水层位置完全重合。强风化花岗岩中的土体( 粉土)孔隙度不大，国产水泥浆液在低压灌浆条件下难以沿孔隙渗入至足够大范围并搭接形成连续封闭、有效的防渗帷幕; 若提高灌浆压力，扩大土体中入渗范围，则易于抬动岩土体，形成新的渗漏通道，或栓塞与孔壁间漏浆，灌浆失效。因此，选择符合各种地质条件的适宜孔距、灌浆压力和浆液浓度等灌浆参数不是轻而易举的事。我省中小型水电工程也有因灌浆参数选择不当，未认真执行灌浆施工操作规程，虽然经灌浆处理后，坝基中仍然残留下渗漏空挡和未达标的透水体。本工程灌浆效果也难以满足坝高60 多米拱坝的上部坝端支撑体的强度、变形、稳定、抗渗等基本要求。
6. 3 强风化花岗岩体防渗帷幕耐久性研讨
强风化花岗岩中的土体( 粉土) 本身粘结力差，与水泥浆液间胶结力弱，在渗透水压力长期作用下，易发生渗透变形。即使灌浆初期具有某些防渗效果，在长期渗压作用下，其中胶质被溶蚀，细土粒被冲刷带走，透水性又逐渐增大。省内外两座修建在全、强风化夹层的弱风化岩体上的重力坝，从廊道中观测几十年的坝基渗透水压力资料表明:夹层被逐年溶蚀、冲刷，相同库水位时，扬压力逐年增加，帷幕耐久性差。本工程灌浆后运行二十多年，根据本次除险加固地勘坝端钻孔水文地质试验结果，坝端相对隔水层仍低于校核洪水位5. 74 ～7. 50 m。近年我省多座砌石拱坝除险加固地勘试验资料均见类似情况，值得进一步探讨。
7 ·结语
本工程主、副坝的病险情产生原因的地勘因素，建设区地质构造复杂、岩体破碎、风化强烈等地质条件是其客观因素。其内在主观因素是: 受本学科当时发展阶段技术水平限制，拱端推力和灌浆效果预估不准确; 缺乏勘察经验和存在认识误区，坝基真实状况未能及时查明。这导致副坝地基未设置有效防渗措施，长期坝基渗漏和渗流失稳未能根治;主坝拱端建基面降低开挖标准和异常形态处理措施不当，灌浆效果欠佳，致使坝端坝体产生裂缝，导致绕坝渗漏。
从本工程坝基病险情成因分析可得: 水工建筑物大坝工程地勘应执行水利水电行业相关工程地质勘察规范，按规范规定的精度要求、勘察步骤方法、评价标准，及时查明工程地质问题等。改变规范规定条文，尤其是强制性条文，应持科学谨慎态度;具体勘察工作中，应重视区域和坝区地质构造的勘察、分析和研究工作，运用多种勘察手段查明坝基工程地质条件，加强综合性工程地质测绘和各种地勘资料分析; 坝基处理时宜辩证分析坝基岩土特性、地质缺陷和上层建筑对地基要求，权衡利弊，统筹兼顾，综合处理。拱坝拱端劣质岩处理力求做到安全与经济、地质与设计施工的有机统一，切忌顾此失彼。防止上层结构与地基相脱离，以偏概全，孤立、片面地强调上层结构物显现的优越性一面，而忽视坝基复杂工程地质条件的具体分析。 强风化花岗岩是非均质的地质体，其物质组成、地质结构和分布产状类型等受工程建设区地质历史条件制约和控制。对这样复杂多变的强风化岩体采取直孔、等距、低压、统一固定模式、渗入填充式的常规水泥灌浆，处理效果可靠度不高。由于拱端强风化岩体未挖除且灌浆效果欠佳，因而可能产生的拱肩压缩变形和拱端突变，建基面处理不当是导致拱端坝体产生裂缝的主要因素。