吉林水库地质勘察报告

'3工程地质3.1绪言3.1.1工程概况**县**水库地处**县xx河左岸**河的支流**河上，坝址位于**县**乡**村西南约1.2km处，坝址地理位置坐标：******。工程控制流域面积1.16km2，是以防洪、灌溉为主，兼顾养鱼等综合利用的小（二）型水库，附近有乡村公路通过，交通较为便利。水库始建于1985年，枢纽工程主要由土坝、输水洞、溢洪道等组成。土坝为均质土坝，坝长157m。灌溉洞位于土坝桩号0+136.16m处，为洞径50cm混凝土涵管，溢洪道位于右坝肩，为临时溢洪道。3.1.2主要病险情况水库始建于1985年，水库运行中暴露出部分工程险情及工程安全隐患，引起了水库管理站及主管部门的高度重视。经安全鉴定和本阶段现场调查，主要有以下几方面的病险情况：⒈土坝坝前无块石护坡，下游无护坡。⒉坝基存在渗水现象，水量不大，水质清澈。⒊灌溉洞位于土坝桩号0+136.16m处，混凝土涵管结构，混凝土剥蚀破坏严重，闸门不能关闭，不能满足正常运行。⒋溢洪道位于右坝肩，当地村民自发修建，无消力池，出口岸坡无护砌。3.1.3勘察工作的目的、任务及依据受**县水利局委托，**省**环境勘察设计有限公司承担了于**水库勘察工作，外业工作于2014年6月初展开，按照设计及勘察任务书要求，结合相关规程规范，本阶段地质勘察工作是在安全鉴定勘察的基础上，对工程区土坝、灌溉洞及溢洪道等进行初步设计阶段勘察工作，主要任务是：1.查明坝址区地层岩性、厚度、层次及其组成物质，查明坝体及相关建筑物的病害和隐患的部位、范围、类型，阐明原因，评价危害程度；13 2.为设计提供详实地质资料和处理措施建议，并提出设计需要的有关地质参数建议值；3.对工程所需的天然建筑材料进行详查（调查）。3.1.4勘察工作布置及工作量本次勘察工作量布置主要依据规范要求进行布置，满足初步设计阶段勘察精度要求。勘察工作范围为水库土坝坝体、两坝肩、灌溉洞、溢洪道及天然建筑材料。完成工作量见表1.1。表1.1**水库除险加固工程勘察工作量一览表工作项目地质测绘钻探地质点取样（件）比例尺面积（km2）（m/孔）个原状扰动工作量1:10000.1036.0/426103.1.5勘察依据及标准⒈《水利水电工程地质勘察规范》（GB50487—2008）⒉《中小型水利水电工程地质勘察规范》（SL55—2005）⒊《土工试验规程》（SL237—1999）⒋《土的工程分类标准》（GB/T50145—2007）⒌《水利水电工程制图标准》（SL73.3～2013）⒍《水利水电工程天然建筑材料勘察规程》（SL251—2000）⒎《水利水电工程钻探规程》（SL291—2003）⒏《水利水电工程地质测绘规程》(SL299—2004）⒐《中国地震动参数区划图》（GB18306-2001）3.1.6封孔情况钻孔达到设计勘察深度后，经现场值班员同意后终孔，所有钻孔均采取粘性土球回填并夯实封孔处理。3.2区域地质概况工作区地处xx向xx平原过度地带，东南山峦叠嶂，龙岗山脉呈北东—南西逶迤，最高峰海拔1200m，一般山峰900m以上，相对高差一般300m—400m。工作区水系主要为松花江水系，主要有**、xx河和xx河，自西南向东北流经全区，其支流密如枝网，蕴藏丰富水利资源。13 工作区地层展布和范围主要受构造控制，以xx—xx逆冲推覆构造为界，北西主要为太古宙鞍山群片麻岩分布区，南东为地台盖层分布区，主要有寒武系和震旦系地层。工作区断裂构造走向以北东向为主，在**盆地中生代地层中及样子哨沉基岩区均有发育，以xx街—xx断裂及黄泥河—**断裂为代表，呈束状分布，具区域性构造的特点。新构造运动起始于更新世，巨大的拉伸作用造成了xx河断裂，并在走向北东，倾向南东的正断层上盘形成了数量众多的以中心式喷发为主的火山群，即大椅子山火山岩。晚更新世新黄土沉积后，区域上处于全面抬升状态，河流下蚀，阶地形成。目前xx河流域仍以下蚀为主，新阶地的雏形已经形成。根据《中国地震动参数区划图》（GB10386-2001）结合《**省地震动参数区划工作图》查得，本区地震动峰值加速度小于0.05g，地震基本烈度小于Ⅵ度。根据《中国季节性冻土标准冻深线图》，本区季节性标准冻深1.4m，根据调查了解，本区最大冻土深度1.60m。根据区内含水层性质，将区内地下水类型分为第四系松散堆积层层孔隙水和深层基岩裂隙水。第四系松散层孔隙水：赋存于第四系松散层即区内的漫滩、阶地第四系土层的孔隙内，为多层介质的非均质含水层。基岩裂隙水分布于深层岩石的节理、裂隙及构造线内。区内地下水埋深一般1.2m～1.6m。补给途径主要为降水渗入和上游径流补给，向沟谷及下游排泄，水量不甚丰富。3.3水库区工程地质条件及评价3.3.1水库区工程地质条件水库区主要为丘陵区，河谷呈NE走向，蜿蜒曲折，呈宽阔的浅“U”型。库区地貌类型主要为丘陵斜坡、河流阶地及人工堆积地形等。丘陵斜坡分布于河谷两岸，不连续。揭露地层上部主要由第四系冲积堆积的粘土质砂，下部为太古界混合花岗岩。本区地下水类型主要为第四系孔隙潜水，第四系孔隙潜水埋藏于第四系松散层中，水位随地形起伏，主要接受大气降水补给，向下游及沟谷排泄。根据库区工程地质测绘及区域资料，库区内未见大的构造痕迹。3.3.2水库区工程地质评价13 3.3.2.1水库渗漏库岸整体高程大于442.0m，无通向邻谷低矮垭口，库底及库周被粘土质砂覆盖，厚度一般大于2.0m，近弱透水层，且库区无较大的地质构造通往库外，远端分水岭高程高于库水位，故水库不存在永久性渗漏问题。3.3.2.2水库浸没库周农田较多，水库运行至今，作物长势良好，未见盐渍化等现象，同时本次设计未改变水库现有规模，不会产生新的浸没问题。3.3.2.3水库坍岸及水库淤积水库库周岸坡较缓，多年运行中，未见较大的坍岸、滑坡等问题，库岸基本稳定。但水库上游耕作频繁，土体抗冲能力差，缺乏植被保护，库区有一定固体径流，存在一定淤积问题。3.4坝址区工程地质条件及建筑物工程地质评价3.4.1坝址区工程地质条件大坝为均质土坝，坝长157m，现状坝顶高程为439.30m～440.47m，最大坝高8.37m，坝顶宽3.0m左右，上游坡比1:2.9～1:4.1，下游坡比1:2.0～1:2.7。左坝肩与粘土质砂接触，右坝肩与全风化混合花岗岩接触，坝顶路面为砂石路面，路面质量不好，雨季积水。3.4.1.1地形地貌坝址区地貌形态主要有：⒈人工堆积地形，主要为人工堆积的土坝及乡村公路；⒉河谷漫滩，主要分布在河谷低洼处，现多被开垦为农田；⒊丘陵斜坡，多分布于河谷两岸，农田及灌木发育，不连续，高程均高于坝顶高程，明显倾向河道。3.4.1.2地层岩性土体坝址区地层岩性主要为第四系人工堆积地层、冲积堆积地层等，基岩主要为太古界混合花岗岩。现自上而下叙述如下：⒈人工填土[1]：第四系全新统人工堆积物（Q4s），黄色，主要由粘土质砂组成，湿，密实，。其中粘粒占26.6%，粉粒占19.3%，砂占45.1%，砾粒占9.0%。⒉粘土质砂[2]（Q4al）：第四系全新统冲积物，灰色-灰黑色，湿～饱和，稍密，局部夹有极薄粘土，含有植物根系及腐殖质成分。。其中粘粒占16.3%，粉粒占19.3%，砂占55.5%13 ，砾粒占8.9%。⒊粗砂[3]：灰色，饱和，中密，主要由长石、石英等矿物组成。其中粘粉粒4.1%，细砂占20.1%，中砂占16.3%，粗砂占56.1%，砾粒占3.4%。⒋混合花岗岩[4]：黄色，中粗粒结构，块状构造，钻孔揭露均呈全风化状态，呈砂砾夹少量土状。坝址区土（体）颗粒分析成果见表1.2：坝址区土土工试验成果统计表见**水库土工试验成果统计表1.3：各层土物理力学指标建议值见表1.4。表1.2**水库除险加固工程土体颗粒分析成果统计表岩土名称及代号项目颗粒组成砾石20.0～2.00粗砂2.00～0.50中砂0.50～0.25细砂0.25～0.075粉粒0.075～0.005粘粒＜0.005％％％％％％填筑土[1]（粘土质砂）试验值5.616.118.510.130.219.59.620.98.08.628.224.76.219.28.38.531.925.910.221.18.49.331.519.512.615.38.615.317.530.78.419.515.620.110.326.14.66.921.718.618.030.2平均值9.015.713.615.819.326.6粘土质砂[2]试验值9.629.29.010.324.017.98.132.316.014.114.714.8平均值8.930.812.512.219.416.4粗砂[3]试验值3.456.116.320.14.113 表1.3**水库除险加固工程坝址区各层土土工试验物性成果统计表岩土（体）名称及代号统计内容土的物理性质稠性界限压缩性直剪固快垂直渗透系数k有机质含量（按重量计）水溶盐含量含水率Ｗ比重Gs湿密度ρ干密度ρd饱和度Sr孔隙比ｅ液限WL塑限WP塑性指数IP液性指数IL压缩系数av.1-.2凝聚力Ｃ摩擦角Φ％--g/cm3％--％％----MPa-1kPa°cm/s％％填筑土[1]（粘土质砂）试验值16.52.711.771.5284.20.78425.415.410.00.110.3114.922.42.1E-0417.22.731.811.5392.40.78428.415.912.50.100.2916.824.71.4E-050.940.63平均值16.92.721.791.5288.30.78424.815.711.30.110.3015.923.61.1E-040.940.63粘土质砂[2]试验值18.52.731.811.5399.40.78726.816.710.10.180.3315.121.89.2E-0417.32.711.771.5188.30.79624.315.614.50.120.3815.919.33.7E-04平均值17.92.721.791.5293.80.79224.816.212.30.150.3615.520.66.5E-04表1.4**水库除险加固工程各土层物理力学指标建议设计指标一览表土的名称及代号含水率密度孔隙比比重压缩系数抗剪强度渗透系数允许比降土与砼的摩擦系数允许承载力开挖边坡湿干凝聚力内摩擦角wρρdeGsα1-2cφkJ允fR1:x%g/cm3----Mpa-1kpa°cm/s----kpa--填筑土[1]16.91.791.520.7842.720.3013201.1×10-41.00.351501:1.5粘土质砂[2]17.91.791.520.7922.720.3613186.5×10-40.60.351501:1.5粗砂[3]18.51.851.560.7312.700285.0×10-20.150.40180混合花岗岩[4]2.662.653.0×10-40.4530013 3.4.1.3地质构造坝址区构造不甚发育，工程地质测绘结合区域资料，坝址附近未见较大构造痕迹。3.4.2坝体工程地质评价坝体主要由粘土质砂组成。坝体干容重在1.42g/cm3～1.53g/cm3之间，平均值1.52g/cm3，含水率16.5%～17.2%，渗透系数1.4×10-5cm/s～2.1×10-4cm/s之间，（近）弱透水土体。左坝肩均与粘土质砂接触，右坝肩与全风化混合花岗岩接触。坝体填筑均匀性不好，各项指标基本满足规程要求，详见表1.5。表1.5坝体填筑料（均质土坝）质量评价表序号项目规定指标低液限粘土统计值评价1粘粒含量10～30%为宜26.6合格2塑性指数7～1710.1合格3渗透系数辗压后<1.0×10-4(cm/s)1.1×10-4基本合格4有机质含量（按重量计）<5%0.94%合格5水溶盐含量<3%0.63%合格6天然含水率最好与最优含水率或塑限相近16.9%（15.7%）基本合格3.4.2.1沉陷稳定坝体填筑土主要成分为粘土质砂，土坝最大坝高8.37m，填筑土①压缩系数为α1-2=0.30Mpa-1，中等压缩性。坝体不是很高，在自身荷载作用下，经多年的固结沉降，已趋于稳定，沉陷稳定条件较好，沉陷稳定问题不大。3.4.2.2抗滑稳定组成坝体的粘土质砂抗剪强度c=13kpa，φ=20°，坝体前后坝坡较缓，对坝体滑动稳定有利，其滑动稳定问题不大。3.4.2.3坝体渗漏与渗透稳定坝体由粘土质砂组成，含水率16.5%～17.2%，渗透系数1.4×10-5cm/s～2.1×10-4cm/s之间，（近）弱透水土体。基本满足SL251-2000规范规定的均质土坝碾压后渗透系数小于1.0×10-4cm/s的规定。水库在多年运行中，高水位运行时坝体存在渗漏现象，故坝体存在渗漏问题，设计应符合坝体渗稳，不满足时应进行处理。3.4.3坝基主要工程地质问题评价13 组成坝基的土层主要为第四系冲积堆积的粘土质砂[2]，老河道部位见有粗砂层[3]，下伏太古界混合花岗岩，，钻孔揭露多呈全风化状态，坝基工程性质主要受粘土质砂[2]控制。3.4.3.1承载力及沉陷稳定坝基主要坐在粘土质砂[2]上，该层土厚度稳定，压缩系数α1-2=0.36Mpa-1，为中等压缩性土，水库已运行多年，在坝体压力及自身荷载影响下，沉陷基本终止，沉陷稳定问题不大。3.4.3.2滑动稳定控制坝基滑动稳定的土层主要为粘土质砂[2]上，该层土厚度稳定，抗剪指标c=13kpa，φ=18°，设计应进行坝基滑动稳定验算，如不满足滑动稳定要求，应采取必要的加固措施。3.4.3.3渗漏及渗透稳定坝基粘土质砂[2]渗透系数3.7×10-4cm/s～9.2×10-4cm/s平均值6.5×10-5cm/s，中等透水性，隔水作用较差，且该层含有植物根系及腐殖质成分，说明土坝建设初期清基不彻底。根据现场调查和了解，水库多年运行中，土坝坝基存在渗漏现象，说明坝基存在渗漏问题。经进一步了解，农发部门已对该水库坝基采取了加固处理措施。施工方法采用粘土防渗墙型式：即在坝前坡坡脚梯形断面开挖，坝脚处按1:0.5边坡开挖，深度至全风化混合花岗岩，底宽宽度不小于2m，防渗墙两端分别深入两坝肩。然后分层回填粘土，利用钩机充分碾压。本阶段采用钻探方法进行检查，该防渗墙墙体密实，底部与全风化花岗岩接触充分。经室内试验检测，其密度为1.86g/cm3，含水量为21.8%，干密度1.53g/cm3，抗剪强度，c=16.6kpa，φ=15.8°，压缩系数α1-2=0.38MPa-1，渗透系数3.5×10-6cm/s，允许渗透比降J允为2.0。截水槽位于坝前坡覆盖一部分，设计应符合坝基渗稳，不满足时应加厚或延长。3.4.3.4坝肩工程地质评价土坝两坝肩为丘陵斜坡地形，地势较平缓。左坝肩与（近）弱透水的粘土质砂[2]充分接触，右坝肩与全分化混合花岗岩接触，根据现场调查，两坝肩土体宽厚，不存在绕渗现象，故两坝肩绕渗问题不大。3.4.4水工建筑物工程地质评价13 水库现有水工建筑物为溢洪道和灌溉洞，灌溉洞位于土坝桩号0+136.16m处，为洞径50cm混凝土涵管，现混凝土剥蚀破坏严重，闸门不能关闭，不能满足正常运行。溢洪道位于右坝肩，当地村民自发修建，无消力池，出口岸坡无护砌。不满足行洪要求。3.4.4.1灌溉洞工程地质评价根据灌溉洞轴线地质纵剖面图1-1，建筑物轴线附近粘土质砂[2]分布广泛，厚度稳定，一般4.4m左右，原有建筑物基础坐在该层上。粘土质砂[2]承载力150kpa，中等压缩性，承载力满足要求，沉陷稳定问题不大，该土抗剪强度c=15kpa，φ=19°，建筑物规模较小，滑动稳定问题不大，但设计时应注意基础冲刷及粘性土冻胀等不利因素对建筑物的影响。3.4.4.2溢洪道工程地质评价根据新建溢洪道轴线地质纵剖面图3-3，建筑物轴线附近粘土质砂[2]分布广泛，厚度稳定，一般2.3m左右，该土层承载力150kpa，中等压缩性，承载力满足要求，沉陷稳定问题不大，该土抗剪强度c=15kpa，φ=19°，建筑物规模较小，滑动稳定问题不大，但设计时应注意基础冲刷及粘性土冻胀等不利因素对建筑物的影响。3.5天然建筑材料工程所需天然建筑材料主要为土料、混凝土骨料及块石料，本阶段土料可在右库岸山坡采取，混凝土骨料及块石料建议购买商品料，天然建筑材料设计需要量见表1.6：表1.6天然建筑材料需要量一览表项目土料细骨料(砂)粗骨料(碎石)块石料数量（m3）3.5.1土料工程所需土料很少，建议在库区右库岸山坡采取，岩性为粘土质砂，综合运距0.5km。压实度取0.96，建议填筑控制指标：含水量w=21.7%；ρd=1.51g/cm3；抗剪强度c=16kpa，φ=20°；压缩系数av.1-.2=0.36Mpa-1，渗透系数k=4.2×10-5cm/s料场土工试验成果表见表1.7，试验指标与界定指标对比见表1.8。13 表1.7土料场土工试验成果统计表试验值土的物理性指标液限塑限塑性指数液性指数颗粒组成（%）控制状态下土的力学性指标击实试验有机质含量水溶盐含量含水率湿密度干密度比重砾砂粉粒粘粒垂直渗透系数×10-5固结试验抗剪强度最大干密度最优含水率粗中细粗中细(饱和)(饱·固·快)(mm)压缩系数凝聚力内摩擦角ωρρdGsωLωpIPIL60～2020～55～2.02.0～0.50.5～0.250.25～0.0750.075～0.005<0.005Kvav(1～3)cφρmaxω%g/cm3%%%----cm/sMPa-1KPa度g/cm3%%%组数3最大值21.81.841.502.7038.820.917.80.137.43.45.612.211.210.241.820.74.90.4119.524.81.6022.71.210.87最小值20.91.791.482.7036.219.116.70.033.41.54.48.46.99.238.215.33.10.3117.821.31.5521.20.420.57平均值21.41.811.492.7037.119.817.30.095.72.65.110.19.29.640.517.24.20.3618.923.21.5721.70.890.7213 表1.8土料质量对比表序号项目标准值试验值质量评价1粘粒含量10%－30%为宜17.2%合格2塑性指数7－1717.3略高3渗透系数碾压后＜1×10－4cm/s4.2×10-5cm/s合格4有机质含量＜5%0.89%合格5水溶盐含量＜3%0.72%合格5PH值>7----6天然含水量与最优含水量接近21.4%（21.7%）合格3.5.2混凝土细、粗骨料根据现场了解及调查，工程区附近混凝土细、粗骨料匮乏，工程所需骨料均需到附近的商品料场购买。3.5.2.1细骨料工程所需细骨料建议到**xx河砂场（商品料场）购买，该料场是附近建筑工程主要的混凝土细骨料供应地，岩性为中粗砂，储量充足，质量满足工程需要，附近有公路通往工程区，交通便利，运距25km。质量评价表见表1.9：混凝土细骨料质量评价表。表1.9混凝土细骨料质量评价表项目要求指标试验值评价表观密度＞2.55g/cm32.57g/cm3合格堆积密度＞1.50g/cm31.51g/cm3合格孔隙率＜40%37.2%合格云母含量＜2%＜1%合格含泥量＜3%1.3%合格碱活性骨料含量------硫酸盐及硫化物含量（换算成SO3）------有机物含量浅于标准色浅于标准色合格轻物质含量≤1%无合格细度细度模数2.3-3.5为宜3.37合格平均粒径0.36-0.50为宜0.42合格3.5.2.2粗骨料（碎石料）工程所需混凝土粗骨料（碎石料）建议到**13 采石场（商品料场）购买，岩性为灰岩，岩石新鲜坚硬，该料场储料能力强，各粒径骨料齐全，是附近建筑工程粗骨料主要供应地，储量充足，质量满足要求，施工时可根据实际需要规格和需要量购买，附近有公路通往工程区，交通便利，运距30km。3.5.3块石（毛石）料工程所需块石（毛石）较少，建议到**采石场（商品料场）购买，岩性为玄武岩，岩石呈弱风化～新鲜，岩质坚硬，节理间距一般25cm～40cm，成材条件较好，储量充足，质量满足要求，施工时可根据实际需要量购买。附近有公路通往工程区，运距65km。3.6结论与建议⒈根据《中国地震动参数区划图》（GB10386-2001），结合《**省地震动参数区划工作图》查得，本区地震动峰值加速度小于0.05g，地震基本烈度小于Ⅵ度；根据《中国季节性冻土标准冻深线图》，本区季节性标准冻深1.4m；⒉水库运行多年，不存在水库永久渗漏问题；库岸基本稳定，坍岸问题不大；水库未改变现有水库规模，除险加固后不会发生新的浸没问题；水库上游水土保持差，有一定的固体径流，水库存在一定淤积问题；⒊坝体土填筑不甚均匀，土体中等压缩性，目前沉陷基本终止，不存在沉陷稳定问题；土坝局部坝坡较陡，设计应进行滑动稳定复核，不满足要求时应采取加固措施；坝体土属弱透水土体，满足规程规范要求，水库在多年运行中，高水位运行时坝体存在渗漏现象，故坝体存在渗漏问题，设计应符合坝体渗稳，不满足时应进行处理；⒋坝基工程性质主要受粘土质砂[2]控制，土体呈中等压缩性，坝基沉陷稳定问题不大，坝基土应结合坝体滑动稳定复核进行坝基滑动稳定验算，不足时应采取加固处理措施，粘土质砂[2]弱透水，多年运行中坝基有渗漏现象，目前坝基采取粘土防渗墙型式进行防渗，墙体与基岩基础充分，土体密实；水库两坝肩无绕渗问题；⒌本阶段灌溉洞及溢洪道均拆除，新建泄洪兼灌溉洞工程，建筑物可建基于粘土质砂[2]13 ，承载力满足要求，沉陷稳定问题不大，建筑物规模较小，滑动稳定问题不大，但注意基础冲刷及粘性土冻胀等不利因素的影响。⒍天然建筑材料工程所需土料建议到库区右库岸山坡采取，混凝土细骨料到**砂场（商品料场）购买，粗骨料到**采石场（商品料场）购买，块石料到**采石场（商品料场）购买，上述料场储量充足，质量满足需要，附近有公路通往工程区，交通便利。13'