水库初步设计地质报告.doc

5 工程地质5.1前言5.1.1工程概况xxxxxx位于xxxxxx市xxxxxx县xxxxxxxxxxxx，距离xxxxxx县城126km，距离xxxxxx市228公里，是一座以灌溉为主、兼顾防洪和水产养殖的小（1）型水库。水库工程枢纽建筑物由主副坝、放水设施组成。主副坝为均质土坝，主坝坝顶高程xxxxm，坝顶长度xxm，最大坝高xxm；副坝坝顶高程xxxxm，坝顶长度xxm，最大坝高xxm。水库工程等别为xx等，主要永久性水工建筑物级别为xx级。5.1.2水库存在主要病险及工程地质问题（1）主坝坝顶高程不满足现行规范要求；主坝顶为坝体填土路面，路面未做固化处理。大坝内坡未砌护，局部坍塌，变形严重，未衬砌坡面长满杂草。大坝外坡未砌护杂草灌木丛生，坝面坑洼不平。坝坡与坝肩连接处无排水沟，下游无反滤排水设施坝脚处发现有渗漏水。大坝两端与山体接触带，坝基与坝体接触带存在渗漏。（2）副坝坝顶高程不满足现行规范要求；副坝顶为坝体填土路面，路面未做固化处理。大坝内坡未砌护，局部坍塌，变形严重，坡面长满杂草；大坝外坡未砌护杂草灌木丛生。坝坡与坝肩连接处无排水沟，下游未设反滤排水设施。大坝两端与山体接触带，坝基与坝体接触带存在渗漏。5.1.3勘察目的及任务受xxxxxx县水利局的委托，由我院承担xxxxxx除险加固初步设计的地质勘察工作，本次勘察是在安全鉴定勘察的基础上，对大坝坝体及其他有关地质问题进行详细勘察。本次勘察目的及主要任务是：（1）调查区域地质条件，分析区域主要构造对工程区影响，进行区域地质构造稳定性评价。（2）查明库区的工程地质和水文地质条件，对水库渗漏问题作出评价。（3）分析坝体病害的分布情况、类型及成因，评价其危害程度。（4）查明坝址区及其附近地形地貌特征、地质构造、地层岩性、岩土工程特性、地下水埋藏条件以及不良地质现象的分布范围、形成原因、危害程度等。（5）提供岩土体物理力学性质参数的建议值，为除险加固设计提供地质资料与方案建议。（6）进行天然建筑材料详查。5.1.4依据的技术标准（1）xxxxxx大坝安全评价委托书；（2）中小型水利水电工程地质勘察规范（SL55-2005)；（3）水利水电工程地质测绘规程（SL2992004）；（4）水利水电工程天然建筑材料勘察规程（SL2512015）。5.1.5勘察工作方法级工作量完成情况本次大坝初步设计勘察工作于2xx年xx月xx日结束野外作业，采用的勘测手段为野外地质测绘及坑探，在坝区、库区开展工程地质调查工作，通过调查，了解大坝坝体、坝基岩性，存在问题；库区、近坝库岸不良地质现象，对工程及地质病害及危害程度作出评价；取xx组扰动样做击实试验和颗粒分析；搜集前人在测区已开展工程地质工作资料（1：20万xxxxxx幅区域水文地质普查报告1份，xxxxxx水库大坝除险加固初步设计工程地质勘察报告各1份），所完成上述工作基本满足本次xxxxxx大坝初步设计勘察工作要求。5.2 区域地质概况测区处于xx盆地的过渡带之间，是xx山字型构造前弧西翼部位的xx山构造区。测区总体地势大致从西北向东南倾斜，西北部山峰一般海拔xxxxm，东南部一般海拔xxxx。xx背斜自南面延入，山脉隆起似长坦状，分布于测区东南部。xx河于测区北侧流过，是区内地势最低。属于中低山地貌。区域内出露地层有石炭系（C）、二迭系上统（P）和第四系（Q）。其中石炭系（C1d、C2、C3）主要岩性为灰岩、白云岩、硅质岩，层厚121340m，该层在测区东部及东北部小范围分布，面积小；二迭系（P1q、P1m、P2）为硅质岩夹硅质页岩、燧石灰岩为主，层厚27100m，该层在测区内广泛分布；第四系（Q）多为冲积层粘性土及砂砾层，主要分布于河流阶地上和山腰的覆盖层，层厚不稳定。测区地处亚热带，年降雨量一般xx1xx0毫米，十分充沛，地表泾流发育，地下水类型主要是裂隙水和孔隙水。裂隙水赋存于基岩的风化裂隙和构造裂隙中，水量较小。孔隙水赋存于第四系砂砾层及粘性土中，由地表水和大气降水补给，水量受季节变化影响明显。5.3水库区地质概况5.3.1地形地貌库区为低山丘陵地貌，总体地势南高北低。库周山岭多呈馒头状，丘顶高程多在xxxxm之间，谷底高程一般xxmxxm，相对高差xxxxm。库岸岸坡缓。5.3.2地层岩性库区内出露地层有二迭系上统（P2）硅质岩和第四系残坡积（Qedl）粘性土。5.3.3 地质构造及地震区域内地质构造线主要呈北西向。中部褶皱除基底较紧密外，其余均较开阔；东西两侧褶皱紧密，走向断裂发育。测区构造形迹属大明山构造区，古蓬三里构造亚区，澄泰向斜部分。 根据1xx年xx地震工作会议文件，测区属于重点监视区之一，常有地震发生，一般小于五级。据有关资料记载，测区及附近在历史上曾发生过xx次地震，近代有xx次。具破坏性的地震有两次：一次发生在xx2年，震中在xx县附城，史料称xx，地陷数十处；另一次发生在xx年xx月xx日，震中在xx，震级xx级，房屋倒塌。xxxxxx县范围内，尚无破坏性地震记录。综上所述，工程区无区域活动性断裂通过，在区域构造上属于相对稳定区。根据国家地震局中国地震动参数区划图（GB18306-2001）及建筑抗震设计规范（GB50011-2010）附录A，本场地抗震设防烈度为xx度，设计基本地震加速度值为xx，设计地震分组为第一组，地震动反应谱特征周期为xx。5.3.4 水文地质条件根据地层岩性、地下水储存条件及其水力特征，库区地下水类型主要有松散岩类孔隙水、裂隙水两大类。孔隙水赋存于第四系残积层中，受大气降水及地表水的补给影响，贮水条件差，含水量贫乏；裂隙水赋存于基岩的风化裂隙和构造裂隙中，水量较小。5.3.5 库区渗漏水库周边属低山丘陵地形，基岩由硅质岩组成，弱透水性，库区四周粘性土覆盖层起到相对隔水作用。库区主河道为本区最低侵蚀基准面，库外无低于库水位的邻谷洼地，库盆封闭条件良好，库内无泉水及地下河出口。因此，不存在库水向周边渗漏问题。5.4坝址区工程地质条件5.4.1地形地貌xxxxxx坝区为构造剥蚀低山丘陵地形地貌，山顶高程多在xxxxm之间，谷底高程一般xxmxxm，相对高差xxm，沟谷发育，植被茂盛。主坝、副坝位于同一区域，主坝坝顶高程xxmxxm，最大坝高xxm，大坝总长约xxm；副坝坝顶高程xxmxxm，最大坝高xxm，大坝总长约xxm。近坝库岸岸坡坡角一般在1020之间。5.4.2地层岩性坝区内出露的地层为二叠系上统（P2）硅质岩和第四系残坡积（Qedl）、第四系坝体填土（Qs）。现按地层由新到老阐述如下：（1）坝填土（Qs）：棕黄黄红杂色、黄褐色，稍密状态为主，湿，主要成分为含砾粘土，局部含约1030%风化岩角砾，含量不均匀。（2）残坡积层粉质粘土(Qedl)：呈褐黄褐红色，稍湿，硬塑，土质不均，含有少量风化碎屑，层厚约xxxm，主要分布在坝坡前缘地表。（3）硅质岩、（P2）：岩石呈黄、灰白色，强风化层分布深度与坝基持平，岩石节理裂隙发育，裂隙面普遍夹泥；弱风化层节理裂隙稍发育，岩体完整性较好。5.4.3地质构造工程区构造属大明山构造区，岩层倾斜向北东、倾角4045，岩层呈单斜构造，岩石节理裂隙发育，裂隙面普遍夹泥。工程区无断裂构造发育。 5.4.4 水文地质 坝区地下水类型主要有松散岩类孔隙水、裂隙水两大类。孔隙水赋存于第四系残积层中，受季节性变化影响较大，贮水条件差，含水量贫乏；裂隙水主要赋存于硅质岩的风化裂隙和构造裂隙中，水量很小。根据邻近相似工程类比，工程区水库水及地下水对钢结构有弱腐蚀，对混凝土结构、混凝土结构中钢筋均无腐蚀性。5.4.5 岩体风化特征坝区岩体为二叠系上统（P2）硅质岩，岩体的风化作用强烈, 垂直风化分带明显，从深部往地表岩体可分弱风化、强风化。各风化带岩石的裂隙度、孔隙度、透水性、可塑性等都随风化程度加深而增加，而岩石的抗压和抗剪强度则随风化程度加深而降低。强风化层局部裂隙发育，岩石完整性较差；弱风化层裂隙弱发育，岩石完整性较好。5.4.6 近坝库岸稳定性大坝近坝库岸边坡较缓，为残积层所覆盖，植被发育，近坝库岸未发现崩塌、滑坡等危及水库蓄水及大坝安全的不良物理地质现象，近坝库岸稳定性好。5.5大坝坝体填筑质量与评价5.5.1 基本情况xxxxxx坝型为均质土坝，最大坝高xxm，大坝总长约xxm。副坝最大坝高xxm，大坝总长约xxm。下游坝脚没有任何反滤排水设施。5.5.2 大坝填筑土特征及物质组成填土土料来源于大坝附近山坡，硬可塑状态，主要成分为含砾粘土，局部含约1030%风化岩角砾。本次勘察采取扰动样作颗分试验，试验成果见表5.5-1。表5.51 大坝填土颗粒分析成果统计表土样名称取土位置粗粒土（0.075mm）细粒土定 名砾粒（%）砂粒（%）2mm0.0752mm（0.075mm）坝填土大坝7.156.936.0粘土质砂从以上各项试验结果看出，坝体填筑土各单元颗粒组含量差值较大，分布和级配不够均匀，粗、中、细搭配欠佳。 5.5.3 坝体质量评价（1）填土压实度评价本次勘察对大坝坝体填土采取扰动样作室内击实试验和干密度试验，经对试验成果进行数理统计后得出大坝坝体填筑土压密度指标见下表5.5-2。表5.5-2 坝填土的压密性指标统计 项目土样击实试验最大干密度（g/cm3）击实试验最优含水量（%）干密度平均值（g/cm3）压实度（干密度/最大干密度）压实性评价坝填土1.9517.921.5579%不满足规范要求由上表看出，坝填土的压实度不满足碾压式土石坝设计规范（SL274-2001）规定的95%97%的要求。（2）坝体填土渗透性评价大坝未设有浸润线测压管，据现场踏勘及采访，浸润线未出现抬高上翘、渗出坝面的现象。本次外业工作，在大坝填土层中现场进行注水试验2段，渗透系数分别为2.37104 cm/s、4.63104 cm/s，平均值为3.50104 cm/s，属中等透水性，不满足小型水利水电工程碾压式土石坝设计导则（SL 1892013）对于均质土坝渗透系数不得大于110-4cm/s的要求。5.6大坝岩土层物理力学参数建议值根据现场试验和现场勘察情况，参考附近其它工程经验值，与xxxxxxxx村xx庄xxxxxx水库同处一个地质带。出露的岩石产状以及坝体填土类型相同，筑坝年份接近。故通过类比xxxxxx水库，坝体岩（土）物理力学参数及渗透性指标建议值列于表5.6-1。表5.6-1 大坝岩（土）体物理力学指标复核参数建议值表 地 层 单 元物理力学指标坝填土粉质粘土基 岩强风化硅质岩弱风化硅质岩物理指标湿密度(kN/m3)18.519.024.025.8干密度d(kN/m3)15.514.7/土粒比重Gs2.702.75/物理力学指标抗剪强度粘聚力C (kPa)17.019.0/内摩擦角()12.014.0/压缩性压缩系数av1-2(MPa-1)0.40.35/压缩模量Es1-2(MPa)6.05.5/变形模量E0 (Gpa)/3.55.5渗透性渗透系数 k(cm/s)坝体部分3.510-4岸坡地段(岸段)5.0010-5/大坝与基底接触带7.5010-4原河床段部分2.0010-5/透水率 q (Lu)/7.53.0允许渗透比降 J允许0.30.45/抗剪强度（饱和状态综合指标）岩石/岩石C (MPa)/0.100.15f/0.450.75砼/岩C (MPa)/0.100.20f/0.500.78基底摩擦系数 0.200.300.450.55地基承载力fk ( kPa)120200500800内摩擦角 () (经验值)/30.040.0无压洞单位岩石抗力系数ko（kg/cm3）/819岩石坚固性系数 f/2.555.7 大坝存在的主要问题及处理建议（1）坝填土的压实度及渗透系数不满足规范要求。（2）大坝上游护坡现状表面开裂，渗漏严重；下游坝坡杂草丛生，坡面凹凸不平；坝体与两侧岸坡连接处未设排水沟；坝脚未设置反滤体，坝脚有明显渗漏现象。主坝坝顶高程不满足现行规范要求；大坝内坡未砌护，外坡未砌护杂草灌木丛生。坝坡与坝肩连接处无排水沟，下游无反滤排水设施坝脚处发现有渗漏水。建议: （1）对坝体进行防渗处理；（2）修整并完善内、外坡护坡，增设坝面排水设施；新建坝脚反滤排水设施。5.8 大坝坝基和坝肩工程地质条件与评价5.8.1 坝基岩土层特征坝基土体为第四系残积层粉质黏土，呈褐黄褐红色，稍湿，硬塑状态为主，局部呈可塑状态，土质不均，含有少量风化碎屑，层厚约23m；坝基岩石为硅质岩，呈黄、灰白色，强风化层分布深度与坝基持平，岩石节理裂隙发育，裂隙面普遍夹泥；弱风化层节理裂隙稍发育，岩体完整性较好。5.8.2 坝基和坝肩的处理及评价大坝兴建时，对坝基、坝肩进行简单的清基，但未作专门的防渗处理。5.8.3 坝基、坝肩岩土层渗透性评价根据现场勘察情况，结合现场工程地质条件，参考附近其它工程经验值，场地残坡积层、强风化硅质岩、弱风化硅质岩属弱透水性。5.8.4 坝基和坝肩岩土层物理力学指标参数建议值坝基、坝肩岩土层物理力学参数建议值见前表5.6-1。5.8.5 坝基和坝肩工程地质评价大坝兴建时，对坝基、坝肩进行简单的清基，但未作专门的防渗处理。据现场调查，大坝坝脚有渗漏现象。据现场勘察及采访，坝体与坝基接触带结合不紧密是产生渗漏的主要原因，接触带是产生渗漏的主要部位。因此，大坝产生渗漏的主要原因是大坝建坝时未作专门防渗处理，造成坝填土与坝基结合差。建议对坝肩与坝基接触带进行防渗处理。5.9溢洪道工程地质条件与评价 xxxxxx现状无溢洪道。5.10放水设施工程地质条件与评价主副坝放水涵管，放水涵结构为浆砌石无压箱涵，据调查，建坝时主坝放水涵管基础置于第四系残坡积上，现状漏水比较严重，主要原因有两方面，一是进口无控制措施，二是放水涵管老化，自身存在漏水。副坝一号、二号及三号浆砌石放水涵基础置于第四系残坡积上，现状漏水比较严重。1号及2号放水涵漏水主要原因是进口无控制措施。三号低水位放水涵漏水原因主要是进口无控制措施，其次是放水卧管与坝填土、放水卧管与基础接触面都未进行任何截水处理，导致接触渗漏。建议拆除重建原放水设施，各岩土层建议开挖坡比见前表5.6-1。5.11 天然建筑材料5.11.1 土料该区附近山包较多，可就近利用开采，成分多为第四系残坡积土，土质一般为黏性土，可塑硬塑状，土质较均匀，湿水后粘性较强，结构较密实，质量及数量满足设计或施工需要，平均运距约2km。5.11.2 砂砾石料因xxxxxx县附近河段禁止采砂，工程所需砂砾料需要到贵港市购买，为河床水抽砂，砂源充足，有各种规格的砂、砾卵石料出售，质量和储量均能满足工程需要。有公路直通工程区，交通便利，平均运距约120km。5.11.3 块石料xxxxxx县xx圩附近山底附近有多个正在开采的大型采石场，为厚层块状石灰岩，岩质新鲜坚硬，质量和储量均能满足工程要求。工程区至石场有公路连接，交通便利，平均运距约6km。5.12结论与建议5.12.1 结论（1）xxxxxx区域构造背景比较简单，区内未发现有近期活动迹象，无断裂构造通过库区，故工程区区域稳定性良好，据中国地震动参数区划图（GB18306-2001），库区所在的xxxxxx县地震动峰值加速度为xxg（对应地震基本烈度xx度），地震动反应谱特征周期为xx。（2）水库近坝库岸均稳定，库盆未发现渗漏现象。（3）大坝:坝填土的压实度及渗透系数不满足规范要求，大坝兴建时，对坝基、坝肩未作专门的防渗处理，大坝坝脚有渗漏现象；大坝上游、下游坝坡杂草丛生，坡面凹凸不平；坝体与两侧岸坡连接处未设排水沟；坝脚未设置反滤体，坝脚有明显渗漏现象。（4）放水涵进口无控制设施，涵管老化破损，渗漏严重。（5）本区天然建筑材料土料能就地取材近解决，砂砾石料需到xxxxxx旁xx江边采购，块石料需到狮螺圩采购，均有公路直通工程区，交通便利。5.12.2 建议（1）对坝体、坝体与坝基接触带进行防渗处理；修整并完善内、外坡护坡，增设坝面排水设施；新建坝脚反滤排水设施。（2）拆除重建原放水设施。(3) 施工阶段应加强地质验槽，如有异常地质情况，及时通知地质人员现场处理。