水库地质报告.doc

目 录1 前言11.1工程概况11.2勘察工作12 水库区工程地质条件及评价22.1地形地貌及物理地质现象22.3地层岩性32.4水文地质条件32.5工程地质评价33 坝址工程地质条件43.1地形地貌43.2地层岩性43.3水文地质53.4坝基岩土体透水性63.5工程地质评价64 坝体工程质量评价75 溢洪道与输水涵管工程地质条件与评价75.1溢洪道75.2输水涵管76 工程地质参数建议值86.1大坝各岩土层地质参数建议值86.2溢洪道岩土体地质参数建议值87 天然建筑材料97.1土料97.2砂料107.3石料108 结论与建议10附 图 表1. 钻孔分布平面图1张2. 工程地质剖面图1张3. 钻孔柱状图3张4. 地层主要数据一览表1页5. 标贯试验校正击数分层统计和承载力确定表1页6. 岩土地层物理性质测试成果综合表1张7. 注水试验成果表1页8. 钻孔注水渗透系数综合表1页9. 土工试验报告表2张10. 土工试验成果表1页11各级压力下孔隙比1页12水质分析报告书1页1 前言1.1工程概况水库位于市城区镇村委南坑自然村上游。该水库集雨面积0.3km2，总库容22.0万m3，是一宗以灌溉为主，兼顾防洪的小型水库。水库的枢纽建筑物有一座主坝、一座溢洪道及一条输水涵管。主坝为均质土坝，坝顶长100.0m，最大坝高9.0 m，坝顶高程14.5m。水库于1960年03月起动工兴建并投入运行，由于水库当初设计标准低，施工质量差，存在诸多安全问题，对水库的正常运行带来了一定影响。1.2勘察工作库经多年运行，存在较多安全隐患。现需对水库作除险加固维修，业主委托我院对该水库大坝进行工程地质勘察工作。本次勘察工作的主要任务是：查明库区、坝体、坝基、溢洪道的工程地质特性，评价坝体、坝基、溢洪道的稳定性和渗透性，查明坝体及坝基的水文地质条件，为水库加固工程调查评价天然建筑材料，为该水库除险加固设计提供工程地质依据。勘察方法以地质钻探和地质调查为主。钻探工作主要沿主坝布设3个钻孔为一纵剖面进行勘探。钻孔孔深达强风化岩层，每个钻探孔各土体地层均进行标贯原位试验，同时采取土工试验样。在主坝坝顶钻孔对坝体、坝基土层进行注水试验。钻探工作于2011年11月21日至2011年11月23进行。完成的工作量见表1。 勘探工作主要数据一览表 表1工程位置钻孔编号坝顶高程钻探 深度料 场取样个数地下稳定水位标贯注水 试验 段数土样击 实 样水样埋深高程mm处mm次段主坝顶ZK114.511.5028.06.532ZK214.511.85318.16.532ZK314.513.4038.16.532土料场11砂料场1石料场1合 计3个孔36.75381196本次勘察工作遵循的主要技术标准有：水利水电工程地质勘察规范（GB504872008）、中小型水利水电工程地质勘察规范（SL 552005）、土的工程分类标准（GB/T501452007）、土工试验规程(SL237-1999)等。坝址地形图、钻孔位置、孔口标高按照设计要求，由业主实测提供。室内土工试验均由广东省地质局756地质大队实验室承担分析，土工样品室内定名和野外定名在本报告文字中都予以反映，作图时仍按野外统一名称。2 水库区工程地质条件及评价2.1地形地貌及物理地质现象水库位于上侏罗统（J3）火山凝灰岩地层中，库区呈近南北狭长形，沿山间沟谷河道分布，长约1.0km。水库所在区域属风化剥蚀丘陵地貌区，山体顶高程一般为50150m，山顶浑圆，自然坡度15°60°，风化剥蚀作用强烈，基岩埋深较浅，植被不甚发育，局部区域基岩裸露地表。坝址下游地段沟谷逐渐变宽，高程变矮，仅为十几米，低矮残丘零星分布。没有形成较大固体泾流和土质滑坡、坍塌的条件，库区岸坡仅见有个别坡土的微型坍塌及水土流失现象，未见有其他大的不良物理地质现象。2.2 区域地质构造与稳定库区位于南坑村东西向隆起带的南侧，地貌处于山间盆地南缘山脚下，即莲花山断裂带和潮安普宁断裂带之间，岩体目前尚未发现受断裂构造影响。根据中国地震动参数区划图（GB183062001）的划分，本区域地震动峰值加速度为0.10g，地震基本烈度为度。2.3地层岩性工程区位于上侏罗统（J3）火山凝灰岩地层中，库区东部有下侏罗统（J1）粉砂质板岩出露，南部分布有燕山三期52（3）花岗岩，地形陡峭；北部为全新统土体，地形较平坦。2.4水文地质条件区内地下水类型为第四系孔隙潜水和基岩裂隙水。第四系孔隙水埋藏于河漫滩、阶地冲积堆积层和沟谷残坡积层中。主要受大气降水补给，排泄于冲沟、河流及水库中。含水量较丰富，地下水位一般埋藏较浅。本区基岩主要为凝灰岩，岩石完整性较好，含裂隙水较贪乏。受大气降水补给，在沟谷低洼处以泉水排于地表。本区地下水动态类型属降雨泾流型。2.5工程地质评价库区周围均为丘陵山地，山体较浑厚，地形缓倾于水库及河床，分水岭地下水高于库内水位，未见单薄分水岭与低矮垭口，水库封闭条件良好。组成库岸及库盘的地层岩性主要为上侏罗统凝灰岩，基岩风化的破碎层厚度较小，强风化基岩风化破碎和裂隙节理较发育；下部的中风化岩体裂隙多呈闭合状，岩体完整，属相对不透水层。水库区域未发现贯穿库外的较大规模的构造破碎带、不整合面、层间挤压破碎带和其他渗漏现象。基岩发育的石英脉和裂隙贯通条件一般，不会形成渗漏通道。库岸地形起伏较大，岸坡较平缓，坡角20°60°，岸坡第四系松散堆积物厚度较小，水库运行五十多年来，库岸基本稳定，水库不存在岸边再造问题。库区植被较差，洪水期有泥砂淤积库内，平水期上游河谷及库水较为清澈，固体泾流较弱。3 坝址工程地质条件3.1地形地貌坝址区属丘陵地貌，坡缓顶圆，地形起伏高差较大。坝址左右两岸山岗顶部高程为50100 m。山凹宽约100200 m。水库主河道由南西向北东流经坝址，坝体横跨河谷挡水成坝。坝肩山坡较平缓，未见滑坡等不良地质现象。3.2地层岩性主坝址区主要出露的地层岩性为凝灰岩及第四系松散堆积物，自上而下分述如下：坝体素填土（Qml）钻探揭露的坝体素填土最大厚度为9.3m，土质为浅黄色的砂质粘土（室内土工定名为“粉土质砂”），半固结，稍湿，含有少量风化砾石，具可塑，标贯试验实测击数57击。地基承载力特征值ak=100kPa，室内土工试验垂直渗透系数大值平均值K=3.82×10-3/s。钻孔注水渗透系数大值平均值K=1.72×10-3/s。坝基砂质粘土（Qdl）本层为坡积成因，埋深6.89.3m，层厚1.11.2m，平均1.1m，由粉粘粒混不等粒径砂组成，浅黄色，湿，可塑，标贯试验实测击数1418击，地基承载力特征值ak=180kPa，室内土工试验垂直渗透系数平均值K=2.91×10-5/s。钻孔注水渗透系数平均值K=2.82×10-4/s。坝基砂质粘性土（Qel）本层是凝灰岩风化形成的残积土，仅见于ZK1孔，埋深8.0 m，层厚3.5m，呈棕黄色，湿，可塑，标贯试验实测击数21击，地基承载力特征值ak=230kPa，室内土工试验垂直渗透系数平均值K=6.96×10-5/s。钻孔注水渗透系数（坡、残积土合层）平均值K=1.38×10-4/s。坝基全风化凝灰岩（J3）本层见于ZK2、ZK3孔，埋深9.410.4m，厚度1.101.45m，平均1.3m，黄白色，呈坚硬土块状，原岩结构可认，岩芯用手可捏碎，有残余结构强度，标贯试验实测击数36击，地基承载力特征值ak=320kPa，室内土工试验垂直渗透系数平均值K=1.31×10-5/s。坝基强风化凝灰岩（J3）本层是坝基岩层，见于ZK3孔，埋深10.5m，视厚度2.9m，岩石已风化成坚硬土块或半岩半土状，肉红色，风化裂隙发育，岩石用手可折断，本层标贯试验实测击数80击，地基承载力特征值ak=600kPa，室内土工试验垂直渗透系数平均值K=6.36×10-5/s，钻孔注水渗透系数（全、强风化合层）平均值K=1.24×10-4/s。3.3水文地质坝址区地下水类型为第四系孔隙潜水和基岩裂隙潜水。含水层主要为河床砂砾石及粉细砂层，水量丰富，基岩裂隙水相对贫乏。地下水主要靠大气降水补给，排泄于沟谷河床中，孔隙水与裂隙水均属潜水，与库水有密切的水力联系。根据对坝顶（ZK2）孔深8.1m处1组水样分析结果，用水利水电工程地质勘察规范（GB504872008）附录G.0.3环境水腐蚀性判定标准评判，水库水的侵蚀CO2含量 22.61mg/L，具有弱等碳酸型腐蚀性质，其余各项指标均为微腐蚀性（表2）。 环境水对混凝土腐蚀性判别表 表2取样位置 分析项目含量单位界限指标值腐蚀类型实测值腐蚀性 判 别ZK2HCO3-mmol/L>1.07溶出型1.791微ZK2PH>6.5一般酸性型7.00微ZK2侵蚀CO2mg/L15碳酸型22.61弱ZK2Mg2+mg/L1000硫酸镁型2.33微ZK2SO42-mg/L250硫酸盐型15.80微3.4坝基岩土体透水性坝基河床及两岸坡分布的第四系松散堆积物以坡冲积的砂质土、粉质土、砂质粘土和残积的粉质、砂质粘性土为主，土体较疏松。其中层坡积砂质粘土的土工试验渗透系数平均值K=2.91×10-5/s；层残积砂质粘性土的土工试验渗透系数平均值K=6.96×10-5/s；坡积、残积土合层的钻孔注水渗透系数平均值K=1.38×10-4/s，都为弱透水性。坝基下部风化基岩全、强风化岩层，裂隙较发育或为粘土矿物填充，透水性变化较大。层全风化凝灰岩的土工试验渗透系数平均值K=1.31×10-5/s，属弱透水性；层强风化凝灰岩的土工试验渗透系数平均值K=6.36×10-5/s，属微透水性。3.5工程地质评价坝体两端侧的山体自然坡度较小，第四系松散堆积层较薄，基岩埋深浅，边坡产生卸荷失稳的可能性很小。坝基不存在渗漏问题。坡残积土层、全风化和强风化岩层均为相对弱透水层，中风化岩层为相对隔水层。在大坝左右坝肩见有中风化凝灰岩。4 坝体工程质量评价4.1坝体筑填土的性质根据勘探资料和室内土工试验成果，大坝筑填土较为单一，主要为凝灰岩风化形成的坡残积土和风化岩土，岩性以砂质粘性土为主，混杂少量风化岩碎块，大坝属均质土坝。4.2坝体素填土物理力学及渗透性评价坝身筑填土为素填土，天然密度平均值1.97g/cm3；干密度平均值d1.71 g/cm3，小值平均值1.65g/cm3；孔隙比平均值e0.532，大值平均值0.593；压缩系数平均值a1-20.26MPa-1，大值平均值0.28MPa-1。室内土工试验渗透系数平均值K=2.39×10-3/s，大值平均值K=3.82×10-3/s。钻孔注水试验的渗透系数平均值K=1.50×10-3/s，大值平均值K=1.72×10-3/s。以上指标说明，大坝填筑土料孔隙比和压缩系数小，为中等压缩高压缩性土，但渗透系数大，防渗性能不能满足规范对均质土坝土料K1.0×10-4/s的要求，坝身筑填土结构较疏松，坝体填筑质量较差。5 溢洪道与输水涵管工程地质条件与评价5.1溢洪道水库溢洪道位于大坝左坝肩，为开敞式的溢洪道，顶底高程12.0m，堰底宽度6.0m，陡坡段长度50.0m。出口为底流消能。溢洪道位于自然边坡较稳定的丘陵地貌，仅见有小量塌滑等不良物理地质现象。溢洪道进水口段的底板为强风化和中风化凝灰岩层，溢洪道其他底板主要置于第四系坡残积土层上，但长有杂草，存在淤积阻水现象。5.2输水涵管输水涵管为位于大坝址左坝头的水泥砼圆涵，内径0.2m，出水口顶高程6.0m，设计流量1.5 m3/s，输水涵管存在堵塞渗漏等。输水涵管为坝内埋管，涵管地基位于残积砂质粘性土层和全、强风化层中。地基允许承载力ak=180600kPa，能满足涵管对地基承载力的要求。 6 工程地质参数建议值6.1大坝各岩土层地质参数建议值坝址共取土样8组，钻孔注水试验6段。根据野外钻孔编录资料和室内土工试验成果，各土层物理力学指标及渗透性指标建议值参数详见表3。主要地质参数建议值取值原则是：物理指标采用算术平均值，渗透系数采用大值平均值（或大值），慢剪指标采用小值平均值（或小值）。 大坝各岩土层地质参数建议值 表3地层部位地层序号岩土名称天然 密度干密度慢 剪土工试验渗透系数钻孔注水渗透系数凝聚力内摩 擦角odCKKg/cm3g/cm3Kpa°cm/scm/s坝 体 土素填土（粉土质砂）1.971.7125.629.62.39×10-31.50×10-3坝 基 土砂质粘土 （粉土质砂）1.701.4229.631.32.91×10-52.82×10-4砂质粘性土（粉土质砂）1.781.4021.430.46.96×10-51.38×10-4坝 基 岩全风化凝灰岩（粉土质砂）1.881.5623.030.41.31×10-51.24×10-4强风化凝灰岩（粉土质砂）1.771.5030.527.16.36×10-56.2溢洪道岩土体地质参数建议值砼与坡残积土的抗剪指标：f=0.30.35；砼与全风化和强风化凝灰岩的抗剪指标：f0.4 C0.10Mpa；溢洪道出口河道抗冲流速：2.42.8（m/s）；坡残积土地基允许承载力：ak=150200kPa；全风化和强风化岩层地基允许承载力：ak=320600kPa；坡残积土开挖边坡：1：1.001：1.50（坡高小于10 m）；全风化和强风化岩开挖边坡：1：0.751：1.25（坡高小于10 m）。7 天然建筑材料7.1土料库区内（北东向）小山坡镇筑土料丰富，经调查，料场地形为平缓山坡，坡角一般为10°30°，地表有0.30.5 m厚的坡植土，含植物根系，为无用层。下部为凝灰岩风化形成的坡残积砂质粘土，层厚35m，其下伏为全风化和强化凝灰岩层，厚度达510 m。据本次在坡残积土层中所取的击实样品的土工试验成果，击实样的最优含水量为22.1，最大干密度为1.63g/cm3。土料场试样击实后峰值样的粉粒含量24.3%，粘粒含量14.2%，塑性指数29.6，渗透系数为3.07×10-5cm/s。料场的地质条件属类料场，土料质量中等，储量满足需求。料场开采条件较好，运输方便。7.2砂料经调查，位于坝址北侧20km海丰赤岸河砂场，属当地已在开采的砂料供销场，砂料为中粗粒河砂，质量优良，级配良好，储量能满足要求，有公路直达，交通方便。7.3石料经调查，坝址以南约10km处的镇云仔山石场正在开采。石场采面在山体两侧，长150m，高20m，采面顶部有24m的剥离厚度。石料为浅灰白色中粗粒黑云母花岗岩，裂隙较发育，岩石致密坚硬，质量良好，可满足工程块石和碎石需求，储量丰富，开采条件较好，有大路相通。8 结论与建议（1）本库区位于莲花山断裂带与潮安普宁断裂带之间中部，区域稳定性较好，不致于对本地区稳定构成威胁，本区地震动峰值加速度0.10g，抗震设防烈度为7度。（2）库区属凝灰岩风化剥蚀丘陵山区，山顶高程一般50150m，在正常蓄水位范围内地形封闭，未发现导水断层连通库外，水库不存在永久性渗漏问题。库岸山坡较平缓，多为风化岩土质边坡。水库运行50多年来，库岸及近坝库岸稳定，不存在岸坡再造、浸没、淹没等问题。天然固体泾流微弱，但库区岩石裂隙发育，岩石破碎，透水性较强。（3）坝址出露的地层岩性为上侏罗统凝灰岩和第四系松散堆积物。大坝存在坝基渗透性偏高的问题，建议进行防渗漏处理。（4） 坝体筑料主要为粉土质砂，为凝灰岩风化坡残积土，砾石含量较小，粉粒和粘粒含量大，填筑土孔隙比较小，土体较密实，属中等高压缩性土。但渗透系数较大，透水性较强，属中等透水土体。由于渗透系数大值平均值K1.0×10-4cm/s，不能满足均质土坝填筑土的规范要求，建议对坝体进行防渗漏处理。（5）大坝输水管涵为坝内埋管，涵管地基位于第四系坡残积层砂质粘性土层或全、强风化层中，允许承载力ak=180600kPa。能满足涵管对地基的承载力要求。但输水涵管存在裂缝，渗漏、堵塞等问题。建议对输水涵管加固。（6）溢洪道所在地段属丘陵地貌，山头低矮，自然边坡稳定。但有个别地段坍塌淤积阻水，建议对溢洪道进行维修加固。（7）本次勘察调查了加固工程需要的天然建筑土料、砂料和石料三处料场，其储量和质量都可满足需求。