石塘水库勘察.docx

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石塘水库勘察

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长沙市岳麓区石塘水库除险加固工程

工程地质勘察报告

东华理工大学勘察设计研究院

二〇一一年四月

长沙市岳麓区石塘水库除险加固工程

工程地质勘察报告

院长：

龚育龄

总工程师：

袁晓庆

分院院长：

夏立钦

分院总工程师：

彭清华

项目负责人：

赵建华

审核：

王正军

审定：

袁晓庆

东华理工大学勘察设计研究院

二〇一〇年八月

目录

1、前言

2、区域地质概况

2.1地形地貌

2.2地层岩性

2.3区域地质构造

2.4区域水文地质条件

2.5区域稳定与地震

3、大坝坝肩及溢洪道工程地质条件

4、岩石物理力学参数建议值

5、结论及建议

1、前言

石塘水库位于湖南省长沙市岳麓区梅溪湖街道中塘村境内，所在流域为湘江一级支流龙王港流域，水库距龙王港水4.5km。

坝址地理坐标为东经112°51′54″，北纬28°10′6″。

距梅溪湖街道办事处10km。

有公路通往坝区，对外交通方便。

该工程是一座以灌溉为主，兼有防洪、养殖等综合效益的小

（一）型水利工程，工程等别为Ⅳ级。

控制集雨面积2.1Km2，设计正常蓄水位59.4m，相应库容220.9万m3。

枢纽由大坝、溢洪道及输水涵管等永久建筑物组成。

大坝为心墙土坝。

坝顶高程62.9m，轴线长115m，坝顶宽6.0m，最大坝高16m。

内坡无平台，坝坡坡比1:

2.5，表部为干砌块石；外坡设有两级平台，平台高程分别为56.5m和53.7m，坡比分别为1:

2.3，1:

3.2和1:

2.9，表部为草坡护坡。

溢洪道位于大坝右岸。

输水涵管位于大坝左岸坝端。

工程于1958年9月动工兴建，由当时长沙县水利局负责设计并进行技术指导，于1959年3月竣工并开始蓄水运行。

该工程自开工至竣工并投入运行，施工前未做过任何地勘工作。

蓄水运行后存在的主要问题有坝体散浸与渗漏、坝体与坝基接触界面散浸与渗漏、坝基岩体渗漏、绕坝渗漏、输水涵管刚性建筑物与坝体填筑土接触界面渗漏、溢洪道开裂严重、无消能设施等。

针对水库存在的问题曾进行过相应处理，处理后使险情有所缓解。

由于缺乏资金未进行系统处理，大坝现今仍是一直带病工作，近年来在汛期与正常蓄水位附近运行时坝体渗漏问题较为严重。

大坝自1958年运行至今，多年来险情不断，一直带病运行，汛期表现得十分突出，针对有关问题采取过多种处理措施，使险情得以缓解。

但仍存在坝体散浸与渗漏、坝体与坝基接触界面散浸与渗漏、坝基渗漏、绕坝渗漏等问题，水库只能采取控制在正常蓄水位以下运行，安全度汛形势极为严峻，影响工程经济与社会效益的正常发挥。

受长沙市水利水电设计院的委托，长沙市岳麓区石塘水库除险加固工程地质勘察由我院承担，本次勘察主要任务是查明两岸坝肩及溢洪道地质、地貌、地层结构特征、各类土层的性质、空间分布，对地基承载力进行评价。

查明坝肩及溢洪道不良地质现象的成因、类型、性质、空间分布范围、发生和诱发条件、发展趋势及危害程度，并提出整治措施的建议和必要的防治工程设计参数。

依据《中下型水利水电工程地质勘察规范》（SL55-2005）和《水利水电工程地质勘察规范》（GB50287-99）的要求，地勘工作主要采用地质测绘、资料分析和勘探试验等方法，本阶段地勘工作自2011年3月26日开始，至3月28日结束，完成工作量如表1。

表1主要地勘工作量简表

序号

项目名称

单位

数量

备注

1

钻探

m/孔

66.6/6

2

1：

500平面地质测绘

km

0.10

3

钻孔压水试验

段

12

2、区域地质概况

2.1地形地貌

工程区属丘陵地貌单元，坝址位于峡谷出口，两岸地形呈较对称的纵向“U”型谷。

两岸山体较雄厚，山顶高程65~75m，基岩裸露。

筑坝前河谷为1m~2m厚的残坡积层覆盖，谷底高程44m~46m，相对切割深15m~20m，两岸山坡坡角25~30°。

植被覆盖率较差。

2.2地层岩性

坝区地层岩性由老至新分述如下：

①板溪群五强溪组下段（Ptbnw）灰白色中厚层~厚层状变质砂岩。

岩石坚硬，抗风化能力较强。

据区域资料，总厚度大于100m。

第四系地层：

②残坡积（Qedl）：

灰黄、灰褐色粉质粘土夹碎块石，厚0.5~3m，结构较松散，分布于山坡及大坝原沟谷中。

③人工堆积（Qs）:

混凝土、干砌块石、含少量砾的粘土，粘土夹碎石块石等。

其中混凝土，厚度0.2~0.5m，分布于坝面、溢洪道等处；干砌块石厚度0.3~0.5m，分布于大坝上游坡面；含少量砾的粉质粘土、砾质粘土，分布于大坝心墙，厚10m~20m，可~硬塑状；含碎块石的砂质粘土、粉质粘土，分布于大坝心墙两侧。

④冲积堆积（Qal）:

棕黄色、黄色含砾粘土，可～硬塑，分布于坝前。

2.3区域地质构造

工程区地处华夏系第二沉降带，新构造运动以升降运动为主。

主要构造行迹有：

桂花村背斜、天顶关压性断裂、桃花岭压性断裂带等。

坝址位于桂花村背斜南翼，天顶关断裂和桃花岭断裂之间。

工程区附近历史上无破坏性地震记录。

根据1:

400万《中国地震动峰值加速度区划图》和《中国地震动反应谱特征周期区划图》（GB18306-2001），工程区附近地震动峰值加速度为0.05g，地震动反应谱特征周期为0.35s；相应地震基本烈度值为Ⅵ度，工程区周边无大的自然地质灾害现象记载，场地整体稳定性较好，属相对稳定地块。

坝区自然状态下边坡稳定状态良好，无不良物理地质现象。

坝址区无区域性断层切割。

坝区岩层产状N60°E•SW∠15~18°，坝区主要发育两组节理：

第①组，产状N60°W•SW∠70~75°，倾向上游偏右岸，坝轴线斜交，张扭性，面粗糙，强风化内张开宽0.2cm~2cm，碎石与泥质呈半充填状，延伸长15m~20m，发育频率1~2条/m。

第②组产状N30°E•NW∠15°，倾向左岸偏上游，与坝轴线斜交，压扭性，延伸较短，无充填，发育频率1~3条/m。

2.4区域水文地质条件

坝区地下水类型有基岩裂隙水与松散土体的孔隙水。

基岩裂隙水分布于石英砂岩的风化、构造裂隙中，接受大气降水补给，坝址区均以湿地泉的形式向河床排泄，动态随季节变化，枯水期干涸，水量中等。

根据已有资料，区内地下水为中性或弱碱性，对混泥土无腐蚀性。

钻孔压水试验表明：

砂岩强风化层为中等透水层，砂岩弱风化层为弱透水岩体。

2.5区域稳定与地震

坝区周边地震活动较少，工程区地震动峰值加速度为0.05g，地震动反应谱特征周期为0.35s；场地地震基本烈度值Ⅵ度。

按照《水库大坝安全评价导则》（SL258-2000）对Ⅵ度（含Ⅵ度）以下的工程可不进行抗震复核。

坝区为丘陵岗地地貌单元，自然状态下岸坡稳定状态良好，周边未见滑坡、泥石流等不良物理地质现象，工程区周边无大的自然地质灾害现象记载，场地整体稳定性良好，属相对稳定地块。

3、大坝坝肩及溢洪道工程地质条件

本工程属无设计且施工不按规范要求施工的工程。

自1959年运行至今坝体两侧外坡存在散浸与渗漏问题。

汛期与高库水位时，高程55m以下，集中渗漏点左岸有1处，右岸1处，单处渗漏量Q=0.05~0.3L/s。

坝肩坝基接触界面普遍存在散浸问题。

据现场调查和钻孔资料：

工程施工主要由当地乡村完成，对坝基和两岸坡表层的节理裂隙发育的透水率较强的强风化岩体未进行挖除与防渗处理。

坝基与岸坡施工质量达不到规范技术要求，工程施工质量差。

汛期散浸与渗漏量有呈现明显增大的趋势，对坝体稳定构成潜在危害。

建议进行防渗处理。

溢洪道位于大坝右岸，为正槽式，全长100m；溢洪堰为河岸式，顶宽为5.5m，堰顶高程59.44m；陡坡段为65m，槽身位于板溪群五强溪组下段强风化石英砂岩表层，强风化带厚度4m~5m，发育与坝区相同的两组节理。

堰体为C15砼结构，由于施工质量差，陡坡段开裂。

侧墙为浆砌石，已见裂缝。

消力池消能效果差，因而造成尾渠被冲坏，导致一泄洪便淹没下游农田。

周边无高陡边坡，自然状态下边坡稳定状态良好。

溢洪道底板开裂现象普遍。

建议对溢洪道进行翻修，并做好防渗处理，增加消能设施。

4、岩土物理力学参数建议值

根据现场和原有资料并结合工程类比，提出岩土物理力学参数建议值见表4。

表4石塘水库坝区岩（土）主要物理力学参数推荐值表

位置

岩土名称

及分区

地层

时代

含

水

量

（%）

湿

密

度

g/cm3

干

密

度

g/cm3

孔

隙

比

比

重

g/cm3

塑性

指数

液性

指数

垂直

渗透

系数

水平

渗透

系数

压缩

系数

（Mpa-1）

压缩

模量

（Mpa）

饱和固

结快剪

饱和固

结慢剪

允许

渗透

坡降

摩

擦

角

（°）

凝

聚

力

（Kpa）

摩

擦

角

（°）

凝

聚

力

（Mpa）

（cm/s）

心墙土

含少量砾

的粉质粘土砾质粘土

②区

QS

21.9

1.97

1.62

0.714

2.74

15.5

-0.24

4.14

×10-4

6.89

×10-5

0.289

5.88

14.6

21.3

15.6

20.3

0.38

~

0.45

心墙以外填土

含碎石、块石的砂质、粉质粘土③区

QS

21.5

2.05

1.65

0.75

2.72

/

/

2.0

×10-4

3.0

×10-4

/

/

/

/

/

/

0.38

界面

坝体与坝

基、岸坡接触界面

3.0×10-3

6.0×10-3

坝基岩石变质石英砂岩

（Ptbnw1）

强风化④区

密度2.5g/cm3,饱和抗压强度10~12Mpa，f岩/岩=0.48

弱风化⑤区

密度2.65g/cm3,饱和抗压强度18~20Mpa，f岩/岩=0.58

5、结论及建议

4.1工程区地震动峰值加速度为0.05g，地震动反应谱特征周期为0.35s；场地地震基本烈度值为Ⅵ度，工程区周边无大的自然地质灾害现象记载，场地整体稳定性较好，属相对稳定地块。

按照《水库大坝安全评价导则》（SL258-2000）对Ⅵ度以下（含Ⅵ度）的工程可不进行抗震复核。

?

fnJ`_^|-r4.2坝区属浅变质岩丘陵地貌单元，两岸基岩裸露，岩性为板溪群五强溪组下段（Ptbnw1）灰白色中厚至厚层状变质石英砂岩。

坝区无较大断层切割，强风化岩体内节理较发育，强风化厚度两岸2m~7m，坝基2m~5m；弱风化带厚度大于15m。

坝区地下水类型有松散层的孔隙水与基岩裂隙水。

udqGa）&0__4.3填筑坝体时清基不彻底，对坝基和两岸坡表层节理裂隙发育透水较强的岩体未进行挖除与防渗处理，存在坝基渗漏、绕坝渗漏以及坝体与坝基、坝肩接触界面的渗漏等问题。

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4.4a_h"_2^_x 溢洪道底板和侧墙开裂现象普遍，汛期不能发挥作用，无消能设施。

建议对溢洪道进行翻修，并做好防渗处理，增加消能设施。