和平水库地质报告.docx
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和平水库地质报告
江油市和平水库除险加固工程
初步设计阶段工程地质勘察报告
河南省水利勘测有限公司
二00八年八月
核定:
余志冲
审查:
孔海龙
校核:
乔新颖
编写:
段世忠
项目负责人:
孔海龙
项目技术负责人:
乔新颖
项目主要参加人:
孔海龙乔新颖王志刚曹东勇
照片1水库概貌
照片2坝顶现状裂缝
照片3下游坝坡现状
附图
图号
图名
比例
张数
01
江油市和平水库除险加固工程大坝轴线工程地质剖面图
横1:
500纵1:
200
1
02
江油市和平水库除险加固工程大坝工程地质横剖面图
1:
200
1
绪言
和平水库坝址地处江油市东兴乡元桥村,地理坐标东经′,北纬31021′,有乡间公路通往库区,交通较便利(见图)。
图和平水库交通位置略图
1.县、乡(镇)、村;2.河流;3.水库;4.铁路、公路;5.高速公路
该水库位于涪江水系芙蓉溪支流上,水库于1975年建成并投入运行,水库总库容88万m3,上游集雨面积,为小
(二)型水库。
水库枢纽主要由大坝、溢洪道、放水设施等。
大坝为均质土坝,最大坝高,坝顶宽,坝长140m,溢洪道为正槽式,进口宽,放水设施有两个,均为石质阶梯卧管型式。
震前水库存在主要问题有溢洪道断面较小,达不到防洪标准要求;大坝主外坡无排水体;大坝白蚁建巢危害。
2000年江油市水务局大坝安全鉴定为二类坝。
“特大地震”该水库受到震损,震损后等级为次危险情水库。
受河南省水利厅委托,根据《中小型水利水电工程地质勘察规范》(SL55-2005)及河南省水利勘测有限公司下达的《“特大地震”江油市震损水库除险加固工程地质勘察大纲》(2008年7月),本次工程勘察的目的和任务主要是:
了解勘察区的区域构造稳定性,提出场区地震动参数;查明坝址区工程、水文地质条件,对坝址区存在的主要工程地质问题作出评价并提出处理措施及建议;重点对坝体填筑质量及渗漏性等进行评价,提供坝坡稳定计算所需的物理力学参数建议值;并对附属建筑物工程地质条件进行评价。
本次勘察依据以下规程、规范:
(1)《中小型水利水电工程地质勘察规范》(SL55-2005)
(2)《水利水电工程地质勘察规范》(GB50287-99)
(3)《水利水电工程地质测绘规程》(SL299-2004)
(4)《水利水电工程钻探规程》(SL291-2003)
(5)《水利水电工程钻孔压水试验规程》(SL31-2003)
(6)《水利水电工程天然建筑材料勘察规程》(SL251-2000)
(7)《土工试验规程》(SL237-1999)
(8)《水利水电工程制图标准》(SL73-95)
(9)《水工建筑物抗震设计规范》(SL203-97)
有关强制性标准、条文及公司内部相关质量体系文件。
河南省水利勘测有限公司于2008年8月对和平水库进行了除险加固初步设计阶段的工程地质勘察,本次勘察主要采用地质测绘、钻探及坑探等方法,取样室内试验,并对以往勘察资料进行收集、分析及整理,完成的主要勘察工作量见表。
表完成主要勘察工作量表
勘测项目
单位
工作量
备注
坝址区地质测绘(1:
1000)
km2
原状样采取
筒
24
其中方块样3块
散装样
组
2
每组30Kg
钻探
m/个
51/3
洛阳铲钻孔
m/个
5/2
坑探
m3/个
7/5
土料区勘察
压水试验
段
3
注水试验
段
3
土工试验
常规试验
组
18
颗分
组
10
直剪
组
16
饱快、饱固快各8组
渗透
组
7
膨胀
组
5
击实
组
2
1区域地质概况
区域地质构造特征
和平水库库区地处扬子准地台,二级构造单元属龙门山—大巴山台缘拗陷的龙门山陷皱断束(见图)。
新构造运动位于四川盆地成都断陷盆地的西北缘,属造山带与前陆盆地的接合部。
本区主要发震构造为玉龙—龙门深断裂系的北川—央秀断裂带及江油—灌县大断裂。
地震活动及地震基本烈度
水库区位于北川—映秀深断裂带与江油—灌县大断裂中部地带。
北川—映秀深断裂带在历史上曾有过多期活动,活动性一直较强,在新生代以来,在本区活动较为频繁,本区属于构造稳定性较差的区域。
自公元1169年以来,共发生破坏性地震25次,其中里氏6级以上地震20次。
1657年4月21日,爆发有记录以来最大的级地震。
据地震学者考证,此后300多年间,这条断裂带再未发生过超过6级的强震。
2008年5月12日14点28分,该断裂再次活动,发生级地震。
江油—灌县大断裂近期地震时有活动,1787年灌县发生级地震,1970年2月24日芦山长石坝发生级地震。
本区从地震地质背景和地震活动特征来看,都具有发生强震活动的危险性。
根据2008年国家质量技术监督检验检疫总局发布的《四川、甘肃、陕西部分地区地震动峰值加速度区划图》(1:
100万)(GB18306-2001图A2),水库区地震动峰值加速度为,相当于地震基本烈度VII度。
图四川省构造单元分区略图
2库坝区工程地质条件
地形地貌
库区处于四川盆地西北部,海拔高度550~700m,为相对高差80~100m的浅~中丘地区,库区地貌为丘陵区,库岸斜坡自然坡度平缓,植被茂盛,坡面较缓。
地层岩性
坝址区在地质测绘和钻探深度范围内,揭露地层主要有:
中生界白垩系下统剑阁组地层和第四系坡残积、冲积地层。
现由老至新分述如下:
2.2.1中生界白垩系下统剑阁组
河湖相沉积(Kljn),地层岩性主要由泥岩、泥砾岩组成,岩性不稳定。
泥砾岩:
灰色,灰白色,砾成分主要为石英岩、石英砂岩,多呈次圆状,粒径一般1~2cm,最大达5cm。
泥质胶结,胶结质多为棕黄色或紫红色泥岩。
泥岩:
棕黄色,泥质结构,稍具层状构造,切面光滑,水平层理及裂隙较为发育,裂面偶见黑色铁锰质浸染,失水易干裂,局部为砂质泥岩。
在坝址两岸坡均有出露。
2.2.2第四系
第四系中更新统,坡、残积成因(Qdlel2),岩性主要为粉质粘土,多为泥岩全风化物。
粉质粘土:
棕黄色,硬~可塑状,可见铁锰质侵染,偶含钙质结核。
主要分布水库两岸表层,厚薄不均,分布不连续。
第四系全新统,冲积成因(Qal4),主要为碎石土。
砾质土:
灰黄~灰褐色,可塑状,土体岩性以重粉质壤土为主,夹杂碎石,分选性差,厚薄不均。
主要分布于河谷地带。
地质构造
库区地处绵阳帚状构造贯山向斜的边缘,发育成群的新同型平缓褶皱,呈半环状排列,向西收敛,向东撒开,褶皱崭线多为北东45°~70°,地层倾角平缓。
平坝区隐伏着一些受北东向构造控制的断裂、褶皱,受人类活动影响,活动有增强之势。
水文地质条件
2.4.1坝址区地下水类型
根据地下水埋藏条件及特征,坝址区地下水有第四系孔隙潜水及基岩裂隙水两种类型。
孔隙潜水赋存于河漫滩、坡地等堆积层中,受大气降雨及地表水补给,排泄于沟谷或补给下伏基岩。
基岩裂隙水赋存于碎屑岩风化带或基岩裂隙中,赋水性受岩性和裂隙发育程度影响。
棕黄色泥岩、砂质泥岩中地下水贫乏,为相对隔水层;泥砾岩为相对含水、透水层,由大气降水及上覆孔隙潜水补给,以下降泉或间歇性泉排泄于沟谷或河流。
2.4.2岩、土体的渗透性
勘察期间对坝体土、坝体土与全风化泥岩接触带及泥砾岩作了现场钻孔压、注水试验,并取坝体土作了室内渗透试验,坝址区各岩、土体的渗透性试验统计成果见表。
由表可知:
根据钻孔压、注水试验成果,坝体填土及坝体与全风化泥岩接触带具中等透水性;泥砾岩具弱~中等透水性。
表各岩、土体渗透性试验统计成果表
岩、土体
类别
试验方法
透水性指标
〔渗透性k(cm/s)、透水率(Lu)〕
透水性
等级
备注
组数
范围值
平均值
坝体土
(粉质粘土)
注水试验
2
~
(cm/s)
(cm/s)
中等
透水
室内试验
5
~
(cm/s)
(cm/s)
极微~微透水
泥岩
(全风化)
注水试验
1
(cm/s)
中等
透水
坝体与泥岩接触带
泥砾岩
压水试验
3
~(Lu)
(Lu)
弱~中等
透水
主要工程地质问题及评价
2.5.1库区工程地质问题及评价
库区岸坡岩性主要为泥岩,透水性较小。
库岸斜坡呈阶梯状,自然坡度平缓,泥岩形成台面,库内岩岸稳定性较好。
库区淤积问题不很严重,根据水库管理站提供资料,库区淤积总方量约3万m3。
2.5.2坝址区工程地质问题及评价
坝基(肩)岩性主要由泥岩组成。
据钻孔注水试验成果,坝体与全风化泥岩接触带渗透系数为×10-4cm/s,具中等透水性,下部泥砾岩透水率为~,具弱~中等透水性,勘探期间右坝肩下游结合带附近出现集中渗水点,存在坝基(肩)渗漏问题,需进行防渗处理。
3大坝质量检查
坝体填土以粉质粘土为主,颜色、成分较杂,可塑~硬塑状,多为坡残积土或全风化泥岩,局部为河床淤积土堆填。
坝体填土物理性指标试验统计成果列于表,力学、渗透及膨胀性试验统计成果列于表,坝体土、坝基土物理、力学性指标建议值见表、。
坝体压实度评价
勘察期间取原土料区散状样进行土料击实、重塑土试验,试验最大干密度范围值~cm3,平均cm3,坝体填筑质量按压实度96%(相应于干密度cm3)的标准进行判别。
据勘察试验成果:
坝体土天然干密度范围值~cm3,平均cm3,其压实度合格率为0;压缩系数范围值~,平均值,标准贯入试验范围值5~6击,属中等压缩性中硬土。
表坝体填土物理性试验统计成果表
填土
岩性
统计
项目
含
水
率
干
密
度
孔
隙
比
比重
颗粒组成
液
限
塑
限
塑性
指数
液性
指数
砂粒
粉粒
粘粒
~
mm
~
mm
<
mm
W
ρd
e
Gs
WL17
WP
IP
IL
%
g/cm3
—
—
%
%
%
%
%
—
—
粉质粘土
组数
13
13
13
13
5
5
5
13
13
13
13
最小值
最大值
平均值
表坝体填土力学性、渗透性及膨胀性试验统计成果表
填土
岩性
统计
项目
压
缩
系
数
压
缩
模
量
直剪
渗透系数
自由膨胀率
标准贯入
饱快
饱固快
凝聚力
内摩
擦角
凝聚力
内摩
擦角
室内
试验
钻孔
注水
a1-2
Es
C
φ
C
φ
K
K
MPa-1
MPa
kPa
°
kPa
°
cm/s
cm/s
%
击
粉质粘土
组数
5
5
6
6
6
6
5
2
3
2
最小值
36
5
最大值
46
6
平均值
41
6
小均值
大均值
表坝体填土物理性指标建议值表
填土
岩性
含
水
率
干
密
度
孔
隙
比
比重
颗粒组成
液
限
塑
限
塑性
指数
液性
指数
砂粒
粉粒
粘粒
~
mm
~
mm
<
mm
W
ρd
e
Gs
WL17
WP
IP
IL
%
g/cm3
%
%
%
%
%
粉质粘土
表坝体、坝基土力学性指标建议值表
岩、土体
岩性
压
缩
系
数
压
缩
模
量
直剪
饱快
饱固快
凝聚力
内摩
擦角
凝聚力
内摩
擦角
a1-2
Es
C
φ
C
φ
MPa-1
MPa
kPa
°
kPa
°
粉质粘土
28
11
25
15
泥岩全风化层
28
12
25
15
坝体渗透性评价
据钻孔注水试验成果,坝体渗透系数范围值为×10-4~×10-4cm/s,平均值×10-4cm/s,为中等透水,存在坝体渗漏问题,需进行防渗处理。
坝体裂缝、及坝坡稳定性评价
“特大地震”该水库受到震损,大坝坝顶中部出现一条长约40m,宽约6cm的纵向裂缝。
江油市水务局仅进行了简单应急处理,坝体存在安全隐患,可考虑进行相应加固处理。
坝体土膨胀问题
坝体土粘粒含量平均%,多为粉质粘土,自由膨胀率36%~46%,多具弱膨胀潜势,对坝坡稳定有一定影响。
4泄、输水建筑物工程地质条件及评价
溢洪道工程地质条件及评价
溢洪道位于大坝右端距坝头约50m,为正槽式,进口底高程650m,堰顶宽,最大泄流量为15m3/s。
溢洪道底板及边墙地层岩性为全风化泥岩。
溢洪道底板及两侧边墙均进行了护砌,边墙浆砌石总体质量较好。
放水设施工程地质条件及评价
放水设施有两个,分别位于左、右岸坝体下部,为砌石方涵,最大泄流量为s。
无安全隐患,现正常使用。
5天然建筑材料
土料
选定的土料场位于水库大坝上游左岸,距左坝头100m左右。
在勘探深度范围内,料场主要为粉质粘土。
对土料取代表性样做天然含水量、天然干密度、颗分、击实及重塑土试验力学性、物理性等试验。
各类土的物理性指标见表,力学性指标见表。
料场土料物理力学参数与《水利水电工程天然建筑材料勘察规程》(SL251-2000)技术要求对比见表。
从表中可以看出粉质粘土粘粒含量部分偏高、天然含水率、塑性指数偏高,其余指标符合防渗体土料质量要求。
料场长约150m,宽约50m,有用层厚度2m左右。
用平行断面法计算,用平均厚度法校核,料场总面积×103m2,储量为×104m3。
料场面积可根据施工用料需求扩大。
表料区各土类物理性试验成果汇总表
土料
岩性
统计
方法
颗粒分析(mm)
天然
含水
量
天然
干密
度
孔隙比
比
重
液
限
塑
限
塑性指数
液性
指数
2~
~
<
w
ρd
e
GS
wL
wP
Ip
IL
%
%
%
%
g/cm3
—
﹪
%
%
粉质粘土
组数
5
5
5
5
5
5
5
5
5
5
5
最小值
最大值
平均值
表料区土类重塑土力学性试验成果汇总表
土料
岩性
统计
方法
击实试验
控制干密度
饱和快剪
饱和固结
快剪
渗透
系数
自由膨胀率
最大干密度
最优含水率
凝聚力
内摩
擦角
凝聚力
内摩
擦角
ρdmax
wop
ρd
c
Φ
c
Φ
K
g/cm3
%
g/cm3
kPa
度
kPa
度
cm/s
粉质粘土
组数
2
2
2
2
2
2
2
2
2
最小值
29
最大值
33
平均值
1,73
31
表料区土类质量技术要求与试验成果对比表
土料
岩性
质量指标
粘粒
含量
塑性
指数
渗透系数
天然
含水率
最优
含水率
塑限
紧密
密度
天然
干密度
Ip
K
W
Wop
wp
ρdmax
ρd
均质坝土料
10%~30%
7~17
碾压后<1×10-4cm/s
天然含水率与最优含水率
或塑限接近者为优
紧密密度宜大于天然干密度
粉质粘土
%~%
~
×10-8
%
%
%~%
对比结果
部分偏高
偏高
合格
天然含水率偏高
合格
砂砾料
混凝土粗、细骨料及反滤料均拟采购自江油市彰明镇砂砾料场,据调查,江油市工业民用建筑用砂砾料主要来源于该料场,料场距该水库22km左右,施工前应按照《水利水电工程天然建筑材料勘察规程》(SL251-2000)要求进行相关的试验,确保材料质量合格。
结论与建议
1、和平水库地处扬子准地台龙门山—大巴山台缘拗陷之龙门山陷皱断束中部,从地震地质背景和地震活动特征来看,都具有发生强震活动的危险性。
水库区地震动峰值加速度为0.15g,相应地震基本烈度VII度。
2、坝基(肩)岩性主要由泥岩组成。
坝体与全风化泥岩接触带为中等透水,下部泥砾岩具弱~中等透水性,勘探期间右坝肩下游结合带附近出现集中渗水点,存在坝基(肩)渗漏问题,需进行防渗处理。
3、坝体填土以粉质粘土为主。
坝体土压实度合格率为0,碾压质量差;据钻孔注水试验成果,坝体土具中等透水性,存在坝体渗漏问题,需进行防渗处理;自由膨胀率36%~46%,多具弱膨胀潜势,对坝坡稳定有一定影响。
“特大地震”该水库受到震损,坝体存在安全隐患,可考虑进行相应加固处理。
4、溢洪道墙、底水毁严重,需采取工程处理措施。
5、选定土料场位于大坝上游左岸,距离大坝约100m,天然含水率、粘粒含量、塑性指数偏高,需适当考虑相应的工程措施。
混凝土粗细骨料、反滤料均拟采购自江油市彰明镇砂砾料厂,距该水库22km左右,施工前应按照《水利水电工程天然建材勘察规程》(SL251—2000)要求进行相应试验,以确保材料质量合格。
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