XX县XX水库地质报告中型水库.docx
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XX县XX水库地质报告中型水库
1、绪言-3-
1.1工程概况-3-
1.2工程存在的主要病险问题-3-
2、库坝区地质概况-6-
2.1地形地貌-6-
2.2地层岩性-6-
2.3地质构造与地震-7-
2.3.1地质构造-7-
2.3.2地震-7-
2.4、水文地质条件-8-
2.5、物理地质现象与不良地质问题-8-
3、建筑物基础工程地质条件及评价-8-
3.1主坝基础工程地质条件及主要工程地质问题-8-
3.2副坝基础工程地质条件及主要工程地质问题-10-
3.3坝基工程地质评价-11-
4、坝体工程质量评价-12-
4.1坝体工程地质钻探及取样试验-12-
4.2坝体填筑土物理力学性分区特性-12-
4.3坝体工程质量评价-17-
4.4大坝物理力学性指标及渗透系数推荐值-21-
5、主要附属建筑物工程地质条件-22-
5.1溢洪道工程地质条件-22-
5.2放水涵、隧洞工程地质条件。
-23-
6、大坝主要工程地质问题及处理措施建议-23-
7、结论及建议-24-
7.1结论-24-
7.2建议-25-
附 件:
1、某某水库主坝土工试验报告
2、某某水库主坝工程地质平面图
3、某某水库副坝工程地质平面图
4、某某水库主坝轴线工程地质剖面图
5、某某水库一号副坝轴线工程地质剖面图
6、某某水库二号副坝轴线工程地质剖面图
7、某某水库主坝工程地质纵剖面图
8、某某水库一号副坝工程地质纵剖面图
9、某某水库二号副坝工程地质纵剖面图
10、某某水库主坝渗透剖面图
11、某某水库一号副坝渗透剖面图
12、某某水库二号副坝渗透剖面图
13、某某水库溢洪道工程地质纵剖面图
14、某某水库主坝钻孔柱状图(11张)
1、绪言
1.1工程概况
某某水库坐落在XX县XX、某某、XX三个乡的交界处。
距县城9.0km,是一座以灌溉为主,结合城市供水、防洪、发电、养鱼等综合利用的水利工程,1958年由XX、XX两县合组施工,1959年春基本建成,并蓄水受益。
水库枢纽工程位于湘江春陵水支流新田河的东支日东河上游,由一座主坝、三座副坝、两处放水涵闸、坝后电站、引河、溢洪道等建筑物组成,坝址以上控制流域面积109km2。
主坝为粘土心墙坝,设计坝高43m,现实际坝高45m,三座副坝都为均质土坝。
水库总库容为4980万m3,正常库容3800万m3,其中有效库容3479万m3,死库容321万m3。
1.2工程存在的主要病险问题
枢纽工程始建于1958年,由新田、桂阳两县合组施工,1959年春基本建成。
受当时人力、物力、自然地理条件的限制,施工质量较差,枢纽工程存在多处病险隐患,对某某水库大坝出现的问题,曾多次进行加固处理,但安全隐患未能彻底根除。
现工程主要存在与工程地质有关的问题:
1、主坝:
1)1958年施工过程中,坝基内外坡只清除了表层松土、砂卵石,左岸山坡岩石较松,右岸则山坡岩石完整,只清除了表层松土,而岩石裂隙、裂缝用黄泥浆填充,造成了坝体与基岩接触面渗漏严重。
2)1971年左坝端渗漏严重,漏水量达60L/s,1972年—1974年进行帷幕灌浆,耗水泥156.2t,对心墙灌黄泥浆,耗36t,情况才有所好转。
大坝外坡二级平台下右岸山坡相接处,有一股约两指大的泉水流出,曾采用砂石导滤沟,把泉水引到大坝倒滤体内。
现在大坝右岸仍漏水严重。
3)大坝内坡见强风化块石护坡,大部分岩石破碎,局部坝体土料出露。
4)排水棱体块石局部出现松动、塌陷。
2、副坝:
1)1#、2#副坝坝体填土土质量及夯压质量均较差,干容重达不到设计要求,致使坝身出现一些裂缝和漏水。
2)1#、2#副坝基岩为灰岩,但炭质含量较高,不易溶蚀,遇水易风化,节理裂隙发育,基岩接触面渗漏较为严重。
3)1#、2#副坝内坡有少量块石护砌,大部分坝体土料外露,风浪冲刷严重。
4)3#副坝坝体填土土质量及夯压质量差。
3、溢洪道:
1)近几年来来溢洪道左、右岸山体滑坡严重。
右岸前几年通过削坡处理,有所好转,现最主要的是左岸山体滑坡体需要处理。
左岸滑坡体于2010年11月份出现滑坡,滑坡体长130米,宽35米,平均高度7米,滑坡土方量约3.2万m3。
2)现有溢洪道底板砼老化、漏水严重。
3)溢洪道部分挡墙砌体开裂。
4)尾端消力池被冲毁,下游连接段未护砌,冲刷严重。
4、输水建筑物
1、低涵:
1)涵管蜂窝麻面较多,管壁太薄,漏水严重。
2)由于坝后电站镇墩施工质量太差,还到处漏水。
3)主坝启闭设施都是50—60年代设备,已经运行几十年了,设备老化,启闭不灵活,闸门封闭不严漏水严重,不能阻水。
4)大坝启闭室房年久失修,已成为危房。
针对水库大坝存在的问题,永州市水利水电勘测设计院委托我院于2011年3月,根据《水库大坝安全评价导则》要求,对水库大坝进行工程地质勘察。
我院按照《中小型水利水电工程地质勘察规范(SL55-2005)》的规定,完成了本阶段地质勘探工作。
其完成的实物工作量见下表:
完成地勘工作量统计表
序号
工作内容
单位
工作量
备注
1
工程地质勘察报告
份
1
2
坝区工程地质图测绘
km2
0.52
3
坝轴线工程地质剖面图测绘
km
0.57
4
大坝地质纵剖面图测绘
km
0.45
5
大坝渗透剖面绘制
km
0.45
6
钻孔进尺/孔数
m/个
237.70/11
7
钻孔注水试验
段次
24
8
钻孔压水试验
段次
23
9
钻孔取土样
组
22
10
土工试验
组
22
11
钻孔柱状图
个
11
2、库坝区地质概况
2.1地形地貌
某某水库区域地形是西高东低,西部为低山区,东面则为丘陵区,高差在200m以下,一般坡度20~30°,属低山~丘陵区过渡带。
2.2地层岩性
库坝区内出露的地层是泥盆系中统跳马涧组(D2t2)砂岩、石英砂岩、泥质砂岩、砂岩与页岩互层,石英砂岩多铁质胶结,岩石出露良好,岩性坚硬致密,分布在主坝和库区,是该区的相对隔水层。
泥盆系中统棋子桥组(D2q)灰岩,泥灰岩,炭质灰岩,易风化力学强度较低,分布在副坝和溢洪道区。
第四纪(Q)冲洪积层和残坡积层。
第四纪冲洪积层(Q4al+pl):
黄色,浅黄色,含少量碎石、砂质黏土,结构松散,弱透水性,主要分布在大坝下游河床。
第四纪残坡积层(Q4el+dl):
黄褐色,红褐色,含碎石、砾石、砂质粘土。
结构松散,弱透水性,分布在主副坝及两岸山坡。
2.3地质构造与地震
2.3.1地质构造
褶皱构造
某某水库主坝为泥盆系中统跳马涧组砂岩,砂岩与页岩互层中,波状小褶皱较为发育,右坝肩下游200m起至上游100m有一向斜,轴向北东,向核部岩层受挤比较破碎,上部风化层较厚。
断层构造
某某水库主坝及副坝无大的断层通过,区域地质图上距离主坝左端700m有一正断层,距主坝右坝端600m处有一逆断层,两条断层均为北东向,且均未穿过坝区,对大坝的稳定没有影响。
2.3.2地震
本区地震活动微弱,历史上无破坏性地震记载。
根据《中国地震动参数区划图》(GB18306-2001)、《中国地震烈度区划图》(1990年版,1:
400万),某某水库区地震动峰值加速度小于0.05g。
地震动反应谱特征周期为0.35s,相应的地震基本烈度小于Ⅵ度区,构造上属于相对稳定地块。
2.4、水文地质条件
主坝区内坝底基岩为砂岩,地下水类型主要为基岩裂隙潜水,一般以大气降水和库水补给为主,流量不大,动态变化明显。
钻孔压水试验证实,砂岩表层节理裂隙发育,风化破碎,表层张开,其透水率最大达44.25Lu,为中等透水带;副坝区内坝底基岩为灰岩、炭质灰岩,地下水类型主要为基岩裂隙水,岩溶裂隙水,一般为大气降水和库水补给为主,流量随雨水及库水位变化而变化,经钻孔压水试验证实,灰岩表层5~8m节理裂隙发育,风化破碎,其透水率最大达35.50Lu,属中等透水带。
2.5、物理地质现象
本区属低山丘陵区,库岸稳定,植被良好。
不存在大的崩塌、滑坡和泥石流现象,库坝区岸坡稳定。
岩溶:
主要出现在溢洪道以及副坝区的灰岩地层。
局部只有溶槽、溶隙和小规模的溶隙-管道渗漏。
3、建筑物基础工程地质条件及评价
3.1主坝基础工程地质条件及主要工程地质问题
主坝坝址位处峡谷口,河谷呈“U”型,两岸山坡对称,河底高程322.9m左右。
主坝坝基岩性单一,为泥盆系中统跳马涧组(D2t2):
灰褐色,褐黄色中厚层状砂岩、石英砂岩、泥质砂岩、砂岩与页岩互层。
力学强度均匀但较低,完整性较好,岩层透水性小,属相对隔水层。
表层砂岩、泥质砂岩遇水易风化。
据钻孔发现,建基岩以下4~8m已强风化,岩芯多呈碎块状、块状、饼状。
结构较松散,完整性差,力学强度较低,但能满足土坝基础要求。
主坝坝基地质构造比较简单,未发现大的断裂构造和节理密集带,岩层单斜,产状变化小,基础稳定,条件良好。
据钻孔查明,坝基主要工程地质问题是基岩面以下4~8m已强风化,压水试验获得岩层透水率为12.2~44.25Lu值,有中等透水性。
见(主坝钻孔压水试验成果统计表3.1-1)。
明显要产生坝基渗漏。
表3.1-1主坝钻孔压水试验成果统计表
孔号
试段位置(m)
试段长度(m)
透水率(Lu)
ZK1
27.80-33.60
5.80
18.05
33.60-37.80
4.20
4.89
ZK2
26.80-31.30
4.50
42.2
31.30-37.60
6.30
16.0
37.60-42.10
4.50
4.8
ZK3
46.50-51.50
5.00
44.25
51.50-57.60
6.10
4.1
ZK4
43.50-48.00
4.50
12.2
48.00-54.00
6.00
3.6
ZK5
45.60-49.60
4.00
24.8
49.60-55.60
6.00
3.66
ZK6
24.50-30.50
6.00
30.5
30.50-34.00
3.50
4.76
ZK7
24.50-29.50
5.00
19.44
29.50-34.50
5.00
3.28
ZK8
16.50-22.50
6.00
20.2
22.50-31.00
8.50
2.4
3.2副坝基础工程地质条件及主要工程地质问题
1#副坝和2#副坝坝址均处峡谷口,河谷呈“U”型,两岸山坡对称。
两个坝相连成90°夹角,谷底高程346.25m左右。
两副坝基础工程地质条件相同。
副坝坝基岩性单一,为泥盆系中统棋子桥组(D2q):
灰色,灰黑色中厚层状灰岩,泥灰岩,炭质灰岩。
完整性一般,岩性分层明显,物理力学强度较低,易风化,岩层透水性小,属相对隔水层。
据钻孔发现,基岩以下4~7m已强风化,岩芯多呈碎块状、块状。
结构松散,完整性差,力学强度较低,但能满足土坝基要求。
坝基地质构造比较简单,未发现大的断裂构造和节理密集带,岩层单斜,产状变化小。
据钻孔查明,副坝基主要工程地质问题是基岩面以下4~7m已强风化,压水试验获得岩层透水率为20.5~35.5Lu值,为中等透水性,见(副坝钻孔压水试验成果统计表3.2-1)水库存在渗漏问题。
表3.2-1副坝钻孔压水试验成果统计表
孔号
试段位置(m)
试段长度(m)
透水率(Lu)
2#副坝ZK9
18.30-24.50
6.2
20.5
24.50-32.20
7.7
3.23
1#副坝ZK10
29.10-34.70
5.6
35.5
34.70-41.70
7
3.68
1#副坝ZK11
18.70-24.50
5.8
22.4
24.50-31.70
7.2
2.6
3.3坝基工程地质评价
主坝坝基工程地质条件比较简单,为泥盆系中统跳马涧组(D2t2):
灰褐色,褐黄色中厚层状砂岩、石英砂岩、泥质砂岩、砂岩与页岩互层。
岩石力学强度较低,完整性好,属相对隔水层,满足土坝基础要求。
工程地质条件良好。
但由于该层表面遇水易溶蚀风化,在接触面以下4~8m,岩芯破碎,节理发育,形成了透水率大于10Lu值的中等透水性的岩段。
在高库水位时,接触面及以下基岩风化段产生库水渗漏,在大坝左坝肩接触带明显见有渗水溢出,坝面湿润、坝坡失稳、变形现象。
大坝存在安全隐患,应加强防渗加固处理。
1#、2#副坝坝基工程地质条件比较简单,为泥盆系中统棋子桥组(D2q):
灰色,灰黑色中厚层状灰岩、泥灰岩、炭质灰岩。
岩石力学强度一般,完整性较好,属相对隔水层。
工程地质条件较好,适合土坝基础要求。
据副坝ZK9、ZK10、ZK11钻孔查明基础岩层表层已受溶蚀风化,岩芯破碎结构松散、软弱。
透水性较强,在接触面以下4~7m形成了透水率大于10Lu值的中等透水性的岩段,存在坝基渗漏,应加强防渗处理。
4、坝体工程质量评价
4.1坝体工程地质钻探及取样试验
主坝:
为查明主坝坝体工程质量,在主坝坝轴线上布孔4个,坝上、下游坡各布孔2个,取土试样16组,进行土的基本性质试验。
做注水试验18段,压水试验17段。
为工程质量评价提供了重要依据。
副坝及二号副坝:
为查明两个副坝坝体工程质量,在副坝坝轴线上布孔2个,坝下游坡布孔1个,取土试样6组,进行填土的基本性质试验。
做注水试验6段,压水试验6段。
为工程质量评价提供了重要依据。
4.2坝体填筑土物理力学性分区特性
1)主坝:
根据主坝坝体结构和填筑土物理力学性质不同将坝体分为QS-1、QS-2和QS-3三个区。
QS-1区,为大坝坝壳。
主要由含少量砾的粘土、粉质粘土填筑而成。
根据7组土工试验,填土的特性是:
颗粒组成:
砾石含量平均占13.37%,最多占30.7%,砂粒含量平均占17.41%,最多占19.4%,粉粒含量平均占34.29%,最多占38.2%,粘粒含量平均占34.53%,最多占39.1%。
土的物理性质:
天然含水量平均为21.56%,最大为24.7%,干密度平均为1.59g/cm3,最小为1.54g/cm3,湿密度平均为1.93g/cm3,最小为1.9g/cm3,孔隙比平均为0.71。
抗剪性:
坝壳填土的内摩擦角平均为21.03°,最小为19.0°;凝聚力平均为10.44kpa,最小为7.0kpa。
渗透性:
根据7组土工试验成果资料,水平渗透系数平均为6.8×10-5cm/s,最大为8.9×10-5cm/s,垂直渗透系数平均为6.1×10-5cm/s,最大为8.3×10-5cm/s。
根据钻孔10段注水试验获得的渗透系数为2.02×10-5~5.74×10-5cm/s。
原位注水试验值大于土工试验值。
钻孔注水试验渗透系数值较接近工程实际。
(见表4.2-1)
土的液、塑性指数与抗震:
填土的液性指数IL=0.02~0.21;塑性指数Ip=15.1~23.6。
按《水工建筑物抗震设计规范(SDJ10-78)》规定:
当液性指数IL≥0.75时或塑性指数Ip小于10时,填土才有可能在地震时产生液化。
该填土的液、塑性指数均属抗震性能好的范围,抗震性能良好。
表4.2-1主坝坝壳土钻孔注水试验成果统计表
孔号
试段位置(m)
试段长度(m)
渗透系数(cm/s)
ZK1
0.00-12.50
12.50
2.02×10-4
ZK2
0.00-11.80
11.80
3.25×10-4
ZK3
0.00-17.50
17.50
3.6×10-4
ZK4
0.00-13.00
13.00
5.74×10-4
ZK5
0.00-15.40
15.40
2.24×10-4
ZK6
0.00-16.50
16.50
4.36×10-4
16.50-24.50
8.00
5.72×10-4
ZK7
0.00-15.50
15.50
3.8×10-4
15.50-24.50
9.00
5.2×10-4
ZK8
0.00-16.50
16.50
3.47×10-4
QS-2区,为粘土心墙。
主要由含少量砾的粘土、粉质粘土填筑而成。
根据9组土工试验,填土的特性是:
颗粒组成:
砾石含量平均占0.24%,最多占1.2%,砂粒含量平均占20.27%,最多占22.4%,粉粒含量平均占39.07%,最多占40.1%,粘粒含量平均占40.2%,最多占42.6%。
土的物理性质:
天然含水量平均为27.98%,最大为32.9%,干密度平均为1.53g/cm3,最小为1.43g/cm3,湿密度平均为1.96g/cm3,最小为1.9g/cm3,孔隙比平均为0.78。
抗剪性:
心墙土的内摩擦角平均为14.5°,最小为11.4°;凝聚力平均为22.9kpa,最小为10.5kpa。
渗透性:
根据9组土工试验成果资料,水平渗透系数平均为1.8×10-5cm/s,最大为4.5×10-5cm/s,垂直渗透系数平均为1.0×10-5cm/s,最大为5.0×10-5cm/s。
根据钻孔8段注水试验获得的渗透系数为2.6×10-5~6.25×10-5cm/s。
原位注水试验值大于土工试验值。
钻孔注水试验渗透系数值更接近工程实际。
土的液、塑性指数与抗震:
填土的液性指数IL=<0~0.73;塑性指数Ip=9.5~21.0。
按《水工建筑物抗震设计规范(SDJ10-78)》规定:
当液性指数IL≥0.75时或塑性指数Ip小于10时,填土才有可能在地震时产生液化。
该填土的液、塑性指数均属抗震性能好的范围,抗震性能良好。
表4.2-2主坝心墙土钻孔注水试验成果统计表
孔号
试段位置(m)
试段长度(m)
渗透系数(cm/s)
ZK1
12.50-19.80
7.30
4.3×10-5
ZK2
11.80-25.80
14.00
4.7×10-5
ZK3
17.50-34.00
16.50
6.25×10-5
34.00-46.50
12.50
5.4×10-5
ZK4
13.00-31.00
18.00
2.6×10-5
31.00-43.50
12.50
4.0×10-5
ZK5
15.40-32.40
17.00
3.9×10-5
32.40-45.60
13.20
5.18×10-5
QS-3排水棱体:
由灰岩块石干砌,孔隙度大,强透水,排水性能良好。
2)副坝:
据本次勘探和土工试验查明。
两副坝均为均质土坝。
两副坝坝体施工质量较差,碾压密实不均,级配差异性也较大。
根据6组土的物理力学试验,其特性是:
颗粒组成:
砾石含量平均占7.82%,最多占9.3%,砂粒含量平均占20.4%,最多占22.1%,粉粒含量平均占37.78%,最多占38.7%,粘粒含量平均占34.00%,最多占37.4%。
土的物理性质:
天然含水量平均为24.4%,最大为25.3%,干密度平均为1.53g/cm3,最小为1.51g/cm3,湿密度平均为1.90g/cm3,最小为1.88g/cm3,孔隙比平均为0.77。
抗剪性:
坝体填土的内摩擦角平均为19.68°,最小为19.6°;凝聚力平均为15.57kpa,最小为8.5kpa。
渗透性:
根据6组土工试验成果资料,水平渗透系数平均为6.6×10-5cm/s,最大为7.8×10-5cm/s,垂直渗透系数平均为5.8×10-4cm/s,最大为6.8×10-4cm/s。
根据钻孔6段注水试验获得的渗透系数为2.1×10-4~8.3×10-4cm/s。
原位注水试验值大于土工试验值。
钻孔注水试验渗透系数值比较符合实际。
(见附表4.2-3)
土的液、塑性指数与抗震:
填土的液性指数IL=0.12~0.34;塑性指数Ip=14.6~16.3。
按《水工建筑物抗震设计规范(SDJ10-78)》规定:
当液性指数IL≥0.75时或塑性指数Ip小于10时,填土才有可能在地震时产生液化。
该填土的液、塑性指数均属抗震性能好的范围,抗震性能良好。
表4.2-31#副坝及2#副坝钻孔注水试验成果统计表
孔号
试段位置(m)
试段长度(m)
渗透系数(cm/s)
ZK9
0.00-11.50
11.50
2.1×10-4
11.50-18.30
6.80
6.9×10-4
ZK10
0.00-11.20
11.20
4.7×10-4
11.20-29.10
17.90
8.3×10-4
ZK11
0.00-10.00
10.00
3.71×10-4
10.00-18.70
8.70
5.5×10-4
4.3坝体工程质量评价
主坝坝体各区填料的土质基本符合分区结构质量要求。
但由于施工质量差,碾压不密实,坝壳抗剪性偏小,心墙局部抗渗性能较差,仍具有中等透水性。
坝外坡左侧岩、土接触面渗漏,存在大面积湿润区。
坝体存在有渗透稳定的隐患。
两副坝均为均质土坝,填土料质量基本符合均质土坝要求。
但由于施工质量较差碾压层厚密实不均,坝体抗渗性能达不到设计要求,存在渗透病患。
表8.3-1 某某水库主坝QS-1(含少量砾的粘土、砂质粘土)基本性质数理统计表
土样名称
样品组数
样本
统计
颗粒组成(%)
含水量
湿密度
干密度
孔隙比
饱和度
土粒比重
塑性指数
液性指数
垂直渗透系数
水平渗透系数
压缩系数
压缩模量
总应力
液限
塑限
粗粒土
细粒土
摩擦角
凝聚力
砾粒
砂粒
粉粒
粘粒
%
g/cm3
cm/s
Mpa-1
Mpa
°
kpa
%
%
大坝QS-1
(含少量砾的粘土、粉质粘土)
7
最小值
6.0
14.9
25.5
22.0
19.2
1.90
1.54
0.65
77.0
2.70
15.1
0.02
4.2E-04
5.1E-04
0.21
4.63
19.00
7.00
37.50
18.50
最大值
30.7
19.4
38.2
39.1
24.7
1.97
1.65
0.76
90.4
2.73
23.6
0.21
8.3E-04
8.9E-04
0.38
8.31
25.3
16.3
42.1
22.4
平均值
13.37
17.41
34.29
34.53
21.56
1.93
1.59
0.71
82.24
2.72
19.56
0.09
6.1E-04
6.8E-04
0.30
5.85
21.03
14.44
39.41
19.86
标准差
9.74
1.76
5.06
6.55
2.217
0.029
0.044
0.047
4.3654
0.01
2.812
0.073
1.7E-04
1.6E-04
0.058
1.243
2.275
4.282
1.523
1.403
备注
表8.3-2 某某水库主坝QS-2(含少量砾的粘土、砂质粘土)基本性质数理统计表
土样名称
样品组数
样本
统计
颗粒组成(%)
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