福建小型水库加固工程地质勘察报告

'1、前言1.1工程概况xx市xx水库位于xx，1976年10月建成蓄水，为。水库坝体由主坝和副坝组成，坝型为土石混合坝。其中主坝坝顶长102米，最大坝高30米，坝顶高程78米，设计最高蓄水位74米，坝体迎水面坡度值1:2.50，坡面砌石护坡，背水面坡度值1:1.75，坡面砌石护坡，溢洪道位于坝体西侧；副坝坝顶长90米，最大坝高20米，坝顶高程78米，坝体迎水面坡度值1:2.00，坡面砌石护坡，背水面坡度值1:1.75，坡面砌石护坡。现水库蓄水位66米，该水库在使用过程中有发生坝体渗漏现象，xxxx区xx镇镇政府拟对其保安加固，委托我院进行工程地质勘察。1.2勘察目的及要求1、查明场地内各地层分布情况及其物理力学性质，对可能影响工程稳定的不良地质现象庆具体阐明，并提出防治措施。2、查明地下水的类型、埋藏条件、水位埋深、渗透性。3、提供地震设防烈度和设计基本地震加速度，并进行地震效应评价。4、提供设计所需的相关参数。5、未尽事宜按照《水利水电工程地质勘察规范》等相关规范执行。6、布孔要求：主坝4个、副坝3个，孔距25米，孔深进入持力层不少于0.5米。1.3勘察工作量布置及完成情况本次勘察根据设计院提出的“岩土工程勘察任务委托书”并按照《水利水电工程地质勘察规范》等相关规范的有关要求进行。工作方法采用地质测绘与—9— 调查、钻探、水文地质试验，标贯试验，轻型触探试验，室内土工试验相结合的方法。钻孔结束后每个钻孔均投粘土球进行压实封孔。由于水库地处偏远，建设单位未提供坐标，故本次测量坐标为假设坐标，高程引测自坝顶设计高程（H=78米）。本次勘察共完成如下工程量：工作项目单位工程量测量点7钻孔数量孔7钻进总进尺米158土工试验常规件18颗分件6渗透件9击实试验组6水质分析件4标贯试验次67注水试验孔22、区域地质、地震及气象、水文概况2.1区域地质、地震概况xxxx地区位于欧亚大陆板块东南缘，濒临太平洋，属环太平洋中—新生代区型构造——岩浆带的陆缘活动带一部分，为构造活动区。该地区处于闽东南火山拗断带的南段，以广泛分布中生代陆相酸性～中酸性岩浆岩、火山岩和侵入岩为特征，其北西侧为福安——南靖断裂带，南东侧为平潭—东山断裂和闽东南滨海断隆带。区内分布的岩浆岩有燕山期的花岗岩（γ52（3）），区内分布的火山岩有侏罗系晶屑凝灰熔岩（J3nb）。根据国标《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)及闽建设[2003]10号文，xx市xx区xx镇抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度为0.10g，设计地震分组为第二组。—9— 2.2气象及水文概况xx市地处中国东南沿海，为南亚热带海洋性季风气候，冬无严寒，夏无酷署，气候温和湿润，花草树木四季常青，多年平均气温为20.9℃，最高气温38.8℃，最低气温2.0℃，本区雨量充沛历史最大年降雨量为1707mm，最小747.2mm，多年平均降雨量1143.5mm。3～9月份为雨季，10月至翌年2月为旱季。一年平均降雨天数120天，6月份降雨量最多，平均207.1mm，12月份最少，平均26.1mm。本区雷雨5～8月最多，9月也有，3、10、11月少见，12月至翌年2月，一般为无雷雨期。根据福建省水文总站对xx分站九十一年（1893—1983）长系列雨量记录，经整理统计分析和频率计算，求得的雨量资料如下：多年平均最大24小时雨量H24=125.2mm。P=2%最大24小时雨量H24P=252.9mm最大24小时的离差系数Cv24=0.4最大24小时的偏差系数Cs24=1.0暴雨递减指数：当暴雨历时t>1h,n=2.78；当暴雨历时t<1h,n=0.39。本区历史年最大蒸发量2533.4mm，最小蒸发量1358.2mm，多年平均蒸发量1910.4mm；蒸发量大于降雨量，蒸发量最大为8～10月，平均216.3mm，最小1～3月，平均104.7mm。3、库区工程地质条件概述水库整体呈南北走向，呈条带状，南宽北窄，北、东、西三面环山，南面分布一低矮垭口，主坝坝体位于南侧，副坝位于西侧，场区属剥蚀残山地貌。—9— 库区周边山体自然坡度一般小于30°，东南面局部山体坡度大于45°，坡体地层由花岗岩各风化带组成，力学强度较高，工程性能较好。山体植被较发育，据调查了解，自水库使用以来，未见有滑坡崩塌、泥石流等现象发生。根据地区工程经验，组成山体的花岗岩风化带其渗透数系数一般在10-4～10-5cm/s之间，属弱透水层，透水性小，受区域地质构造影响形成的裂隙在风化过程中也已被次生矿物充填，故无渗漏通道形成。4、坝体工程地质条件与水文地质条件4.1岩土层结构与特征根据本次勘察结果，坝体由粘性土混少量砂石堆填而成，坝基持力层为残积砂质粘性土～强风化花岗岩，现结合野外钻探、原位测试及室内试验结果对其岩性特征描述如下：素填土①：褐黄、灰黄、浅红，稍湿～湿，中密状态，密实度较均匀，主要由粘性土混少量砂石筑填而成，形成时间30年。主坝地段分布厚度9.70～31.30m，压实度0.82～0.95，标准贯入试验修正击数N为7.60～17.70击，标准值11.14击。副坝地段分布厚度9.60～10.60m，压实度0.83～0.88，标准贯入试验修正击数N为5.90～15.80击，标准值9.53击。残积砂质粘性土②：灰黄、褐黄、灰白色，可塑～硬塑，中等压缩性，系花岗岩强烈风化残留而成，主要由长石风化成的粘土矿物、石英颗粒及少量云母屑等组成，根据颗分结果，>2mm石英颗粒含量一般为12.70～18.10%。切面稍光滑，无摇震反应，干强度及韧性中等。压缩系数为0.340～0.404MPa，—9— 属中等压缩性土。该土层具有较大孔隙、遇水易软化的特点。标准贯入试验修正击数N为17.60～28.70击，标准值21.13击。该层层顶埋深9.60～23.00m，层顶标高55.16～68.75m，厚度1.40～5.30m。强风化花岗岩③：灰黄色，成分主要为未完全风化的长石、石英颗粒及少量云母碎屑组成，岩石风化强烈，岩芯极破碎，呈砂砾状，局部呈碎块状，校正后标贯击数均>50击。岩石坚硬程度属极软岩，岩体完整程度分类属极破碎，岩体基本质量等级为Ⅴ类，力学强度较高。该层层顶埋深11.10～31.30m，层顶标高47.05～67.31m，最大揭露厚度4.70m。中风化花岗岩④：场地内均有分布，浅灰、灰白色，主要矿物成分主要为石英、长石，中粗粒花岗结构，块状构造，岩芯呈短柱状～柱状，RQD=49.00～75.00%。岩石坚硬程度分类为较软岩，岩体完整程度分类为较破碎～较完整，岩石基本质量等级Ⅳ级。该层层顶埋深15.30～33.10m，层顶标高45.25～63.05m，最大揭露厚度为1.60m。4.2水文地质条件勘察期间，水库蓄水位66米，坝体处地下水主要赋存于素填土①、残积砂质粘性土②的孔隙及强风化花岗岩的裂隙中。勘察期间在钻孔量测的地下水稳定水位见表4.2-1；注水试验见注水试验成果表4.2-2。钻孔地下水稳定水位表4.2-1钻孔水位埋深（米）水位标高（米）钻孔水位埋深（米）水位标高（米）ZK16.6071.65ZK54.6073.69ZK26.2072.15ZK65.4072.95ZK36.8071.36ZK74.8073.67ZK45.5072.91—9— 注水试验成果表表4.2-2孔号试验段地层试验段长度L(m)稳定水位埋深(m)水头高度S(m)稳定注水量Q(l/s)井半径r(m)综合渗透系数K(cm/s)ZK3素填土①8.006.807.600.0260.0543.87×10-4残积砂质粘性土②强风化花岗岩③ZK6素填土①9.305.407.200.0350.0544.85×10-4残积砂质粘性土②强风化花岗岩③计算公式为：K=[0.366Qlg（2L/r）]∕LS根据库区地表水及ZK2、ZK6孔地下水水质分析结果（详见水质分析报告，附表五），参照《水利水电工程地质勘察规范》判定：环境水对混凝土有分解类弱腐蚀性，无分解结晶复合类腐蚀及结晶类腐蚀。4.3物理力学参数统计坝体填土、残积砂质粘性土及坝基强风化花岗岩的标准贯入试验成果详见标准贯入试验成果表（附表三），指标统计见表4.3-2；土工试验成果详见击实试验成果统计表、土工试验成果表及相关曲线（附表二）,指标统计见表4.3-1、4.3-3。击实试验成果统计表表4.3-1地层取样位置试验项目样本数范围值平均值素填土①（主坝地段）ZK2旁ZK3旁ZK4旁最大干密度ρmax（g/cm3）31.76-1.791.77最优含水量Wmax（g/cm3）314.50-15.3014.88素填土①（副坝地段）ZK5旁ZK6旁ZK7旁最大干密度ρmax（g/cm3）31.77-1.781.77最优含水量Wmax（g/cm3）314.70-15.3015.07注：根据所取的素填土①的土工试验结果，主坝地段压实系数λ为0.82～0.90，平均值为0.87；副坝地段其压实系数λ为0.83～0.88，平均值为0.85。—9— 标准贯入试验成果统计表表4.3-2地层样本数范围值（击）平均值（击）标准差变异系数标准值素填土①（主坝）347.60-17.7012.022.9600.24611.14素填土①（副坝）135.90-15.8010.902.7410.2519.53残积砂质粘性土②917.60-28.7023.764.1910.17621.13强风化花岗岩③950.3-73.5058.118.3890.14452.86土工试验成果统计表表4.3-3地层样本数范围值(击)平均值(击)标准差变异系数标准值素填土①（主坝）含水量W%618.90-28.4021.973.5750.16324.92湿密度ρg/cm361.83-1.921.870.0330.0181.84孔隙比e—60.697-0.8500.7540.0600.0800.804液性指数IL—60.00-0.320.0970.1261.3000.20渗透系数垂直Kv10-5cm/s34.40-6.105.37水平Kh10-5cm/s34.80-6.205.50渗透系数K10-5cm/s36.51-8.357.69压缩系数av1-2MPa-160.322-0.3980.3490.0280.0810.373压缩模量Es1-2MPa64.650-5.5545.0210.3430.0684.737直剪快剪CkPa620.90-27.1024.302.0430.08422.61φ°620.70-22.7021.480.7110.03320.90素填土①（副坝）含水量W%621.20-26.6024.281.8550.07625.82湿密度ρg/cm361.82-1.881.8580.0220.0121.84孔隙比e—60.734-0.8310.7990.0350.0440.830液性指数IL—60.01-0.250.1650.0940.5680.24渗透系数垂直Kv10-5cm/s35.20-6.405.97水平Kh10-5cm/s34.70-5.605.20渗透系数K10-5cm/s37.72-9.488.47压缩系数av1-2MPa-160.323-0.4000.3670.0310.0850.390压缩模量Es1-2MPa64.331-5.6704.9300.5000.1014.517直剪快剪CkPa621.0-27.5024.422.6190.10722.26φ°619.80-22.2021.330.9830.04620.52残积砂质含水量W%622.30-25.8024.251.2610.05225.29—9— 粘性土②湿密度ρg/cm361.83-1.861.850.0110.0061.84孔隙比e—60.762-0.8220.8010.0230.0280.820液性指数IL—60.00-0.230.0750.0871.1590.147渗透系数垂直Kv10-5cm/s35.50-7.006.07水平Kh10-5cm/s35.20-6.405.90渗透系数K10-5cm/s37.01-8.437.92压缩系数av1-2MPa-160.340-0.4040.3810.0230.0610.400压缩模量Es1-2MPa64.453-5.1904.7380.2570.0544.527直剪快剪CkPa625.20-33.3029.822.8290.09527.48φ°622.90-24.2023.530.5320.02323.094.4各地层设计参数建议值根据野外钻探，室内土工试验及标贯试验。推荐允许承载力fk、压缩模量Es、基底摩擦系数µ台下表4.4：各地层设计参数建议值表4.4地层fk（kPa）Es（MPa）E0（MPa）抗剪强度渗透系数k(cm/s)摩擦系数µC（kPa）φ(度)素填土①1105.015.012.07.0×10-50.25残积砂质粘性土②2208.026.030.024.04.0×10-50.30强风化花岗岩③50080.09.0×10-50.40中风化花岗岩④15005、坝体质量评价本次勘察，钻探岩芯未揭露有洞穴、空洞及裂隙。勘察表明主坝坝体填土的渗透系数为6.51×10-5～8.35×10-5cm/s，平均值7.69×10-5cm/s，渗透性分级为弱透水；副坝坝体填土的渗透系数为7.72×10-5～9.48×10-5cm/s，平均值8.47×10-5cm/s，渗透性分级为弱透水;残积砂质粘性土的渗透系数为7.01×10-5～8.43×10-5cm/s，平均值7.92×10-5cm/s，渗透性分级为弱透水;根据地区经验，强风化花岗岩的渗透性分级为弱透水。坝基经多年固结压密，坝基变形已稳定，坝基承载力满足要求。坝体填土密实度较均匀，一般呈中密状态，局部为稍密状态，其中主坝坝体填土压实度λ=0.82～0.90、副坝坝体填土压实度λ=0.83～0.88，设计单位可根据现设计水位对坝体稳定性进行验算后采取相应的加高加宽等处理。—9— 据调查了解水库在使用过程中，水库蓄水后坝体有渗漏现象发生，根据地区同类水库的防渗处理经验，可采用高压旋喷桩防渗墙或其他方法进行防渗处理，坝外侧溢出段可设置反滤层以改善排水措施及增加压重。—9—'