唐山市XX工业区供水工程蓄水池初步设计阶段工程地质勘察报告.docx
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唐山市XX工业区供水工程蓄水池初步设计阶段工程地质勘察报告
唐山市XX工业区供水工程蓄水池初步设计阶段工程地质勘察报告
唐山市XX工业区供水工程蓄水池初步设计阶段
工程地质勘察报告
河北省XX勘测设计研究院
2007年08月
唐山市XX工业区供水工程蓄水池工程地质勘察报告
批准:
审定:
审查:
项目负责人:
校核:
编制:
主要参加人员:
河北省XX勘测设计研究院
2007年08月
勘察证书号：
附图
01.XX工业区供水工程蓄水池（含加压泵站部分）钻孔平面布置图CGC-D-01
02.XX工业区供水工程蓄水池围堤工程地质剖面图
（Ⅰ-Ⅰ＇比例尺横1：
1000纵1：
200）CGC-D-02
03.XX工业区供水工程蓄水池工程地质剖面图
（Ⅱ-Ⅱ＇比例尺横1：
1000纵1：
200）CGC-D-03
04.XX工业区供水工程蓄水池工程地质剖面图
（Ⅲ-Ⅲ＇比例尺横1：
1000纵1：
200）CGC-D-04
05.XX工业区供水工程泵站工程地质剖面图
（Ⅳ-Ⅳ＇和Ⅴ-Ⅴ＇比例尺横1：
200纵1：
500）CGC-D-05
前言
XX毗邻京津冀城市群，北距唐山市80km，西距天津市120km，东距秦皇岛市170km。
XX工业区供水工程蓄水池是供水工程的重要配套设施，担负着供水工程事故检修时的临时供水和正常运行时的调节任务，对于保障用户水量和提高供水系统保证率有着重要作用。
蓄水池位于工业园区内，南邻首钢工业基地，西侧为华润电厂，东侧200m为通往工业区的通岛公路，该路与京沈、唐津、唐港高速相连，交通十分便利。
蓄水池包括蓄水池围堤及防渗系统、加压泵站建筑物等。
蓄水池占地19.78hm2，总容积94.6万m3，有效容积90万m3，设计水深7.5m，池底高程0.00m，设计蓄水位7.50m。
围堤顶高程8.0m，堤顶宽度4.0m，为混凝土路面，内外坡比1:
3.0。
加压泵站位于蓄水池南围堤外，厂房平面尺寸（长×宽）32.8×12.74m，泵站扬程20m，提水流量9万m3/d。
2007年1月12日通过项目设计投标，我院承担了唐山市XX工业区供水工程蓄水池的勘测设计任务。
根据招标文件和项目任务书要求，本次勘察的目的是查明地基土岩性及其分布，尤其软土层的空间分布以及各土层的物理力学性质，工程区水文地质和工程地质条件，对主要工程地质问题进行分析和评价，为工程设计提供地质依据。
2007年6月10日至8月16日我院对蓄水池和泵站进行了地质勘察，现场采取了原状样、扰动样、地表水和地下水样，进行了标准贯入试验。
针对工程区地层岩性特点，现场还进行了静力触探、十字板剪切试验等原位测试。
室内进行了常规土工试验、三轴固结不排水剪、三轴不固结不排水剪、无侧限抗压强度、有机质含量、灵敏度和水质分析等试验。
本次勘察共完成各类勘探孔28个，总进尺1007.6m。
其中蓄水池完成钻孔13个，进尺471.6m；泵站钻孔5个，进尺260m；场区原位测试孔10个，进尺276m。
钻孔平面布置见附图CGC-D-01。
勘察工作量见表0.1。
表0.1地质勘察工作量表
项目
工作内容
单位
工作量
钻探
蓄水池钻孔进尺/孔数
m/孔
471.6/13
泵站钻孔进尺/孔数
m/孔
260/5
静力触探进尺/孔数
m/孔
151/5
十字板剪切进尺/孔数
m/孔
125/5
取原状样
组
296
取扰动样
组
52
标贯试验
次
367
取水样
组
3
室内试验
颗粒分析
组
290
常规试验
组
284
饱和快剪
组
93
饱和固结快剪
组
34
三轴固结不排水剪CU
组
6
三轴不固结不排水剪UU
组
5
0.8MPa高压固结
组
57
0.4MPa中压固结
组
21
0.2MPa常规压缩
组
79
渗透试验
组
55
无侧限抗压强度
组
6
有机质含量
组
5
灵敏度
组
9
水质分析
组
3
备注
本次勘探总进尺1007.6m，采用套管加泥浆护壁钻探工艺。
在外业勘察、室内试验及报告编制过程中依据的规程规范主要有：
①《水利水电工程地质勘察规范》（GB50287-99）
②《中小型水利水电工程地质勘察规范》（SL55-2005）
③《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）
④《水利水电工程钻探规程》（SL291-2003）
⑤《堤防工程地质勘察规程》（SL188-2005）
⑥《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）
⑦《中国地震动参数区划图》（GB18306-2001）
⑧《土工试验规程》（SL237-1999）
⑨《水利水电工程制图标准-勘测图》（SL73.3-95）
⑩《港口工程地质勘察规范》（JTJ240-97）
⑾《水利水电工程天然建筑材料勘察规程》（SL251-2000）
⑿《河北省建筑地基承载力技术规程》（试行DB13（J）/T48-2005）
资料整理过程中还参阅了《河北省北京市天津市区域地质志》、《工程地质手册》（第四版）等有关资料。
本报告中细粒土的定名采用《堤防工程地质勘察规程》（SL188-2005）中附录A三角坐标分类法，粗粒土的定名采用《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）中的相关规定。
通过勘察基本查明了工程区地层岩性及其分布情况，建筑物地基工程地质和水文地质条件，对主要工程地质问题进行了分析和评价，为工程设计提供了物理力学参数，达到了预期目的。
1地质概况
1.1地形地貌
蓄水池地处XX岛的西北侧、通岛公路西侧约200m处，属唐海县海域。
地貌上位于滦河三角洲前缘与滨海浅滩的交接地带。
XX开发区对整个岛屿进行了扩建和开发，吹填造地工程仍在延续，蓄水池场地吹填是其中的一部分工程。
现地势平坦开阔，地面高程4.18～4.76m，人工吹填土厚度3.3～4.2m。
1.2地层岩性
在勘探深度范围内，根据区域地质资料及本次勘察成果，工程区内分布的地层岩性由老至新依次为：
第四系上更新统海相沉积（mQ3）的粘土、壤土；第四系上更新统陆相沉积（alQ3）的壤土、砂壤土、粉砂；第四系全新统海相沉积（mQ4）的壤土、淤泥质壤土、砂壤土、粉砂；第四系全新统人工吹填土（mlQ4），岩性为砂壤土和粉砂的混合土。
地层岩性分布见附图CGC-D-02～CGC-D-05。
1.2.1第四系上更新统海相沉积（mQ3）
粘土：
浅灰色，硬塑，土质不均，局部与粉砂互层，分布在高程-44.45m以下，埋深48.7m，揭露厚度1.3m。
壤土：
灰色，硬塑，含贝壳碎屑及锈斑，切面光滑，韧性好。
局部夹粉砂微薄层，分布在高程-43.79m以下，埋深48.0～48.4m，揭露最大厚度11.6m。
1.2.2第四系上更新统陆相沉积（alQ3）
壤土：
黄褐色或褐黄色，湿，硬塑，切面光滑，粘性中～强，韧性较好，局部夹灰色条纹及锈斑，偶含贝壳碎屑，局部夹粉砂或粉土薄层，分布在高程-23.78～-41.53m范围，层厚1.3～12.7m，平均厚度6.43m。
砂壤土：
褐黄色，饱和，中密，含贝壳碎屑，分布在高程-23.54～-44.45m范围，层厚0.7～5.8m，平均厚度2.25m。
粉砂：
褐黄色，饱和，密实，含锈斑及云母片，上部砂质不纯净，下部较纯净，局部夹粘性土，分布在高程-31.39～-44.16m范围，层厚1.3～3.8m，平均厚度2.3m。
1.2.3第四系全新统海相沉积（mQ4）
淤泥质壤土：
褐灰色，饱和，流塑～软塑，局部可塑。
土质不均，局部夹粉砂或粉土，含较多贝壳碎屑。
主要分布于吹填砂以下即原海底表面和海相沉积粉砂层以下。
分布高程1.16～-23.95m，层厚0.9～12.5m，平均厚度5.45m。
壤土：
灰色，湿，软塑，切面有光泽，土质不均，夹薄层粉砂或粉土，局部呈薄层互层状，含贝壳碎屑。
分布在高程0.96～-30.79m范围，层厚0.5～18.4m，平均厚度6.27m。
砂壤土：
灰色，饱和，稍密，切面粗糙，含贝壳碎屑，偶见有机质，局部夹粉砂，分布在高程0.43～-28.27m范围，层厚1.6～6.0m，平均厚度3.4m。
粉砂：
浅灰色，饱和，中密～密实，砂质较纯，成分以石英长石为主，含云母及贝壳碎屑，局部夹粉土或壤土，分布在高程1.23～-25.59m范围，层厚0.9～7.7m，平均厚度4.5m。
1.2.4第四系全新统人工填土（mlQ4）
人工吹填土：
为砂壤土和粉砂的混合土，土质不均，以砂壤土为主，夹杂粉砂，局部夹薄层淤泥质土。
浅灰色，湿～饱和，松散，含少量贝壳碎屑及云母，分布高程范围4.76～0.05m，层厚3.3～4.2m，平均厚度3.73m。
1.3地质构造
根据《中国地震动参数区划图》（GB18306-2001），工程区地震动峰值加速度0.15g，相当于地震基本烈度Ⅶ度。
根据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001），综合分析场地类别为Ⅳ类，工程区设计地震分组为第一组。
1976年7月28日唐山7.8级地震，震中距场区约80km，影响到场区的烈度为Ⅶ度。
根据《京唐港XX区地震安全性评价报告》（河北省工程地震勘察研究院2001年2月），在区域地质构造上，场地区位于黄骅拗陷和抚宁隆起的交接地段。
近场区8km范围内无中强地震记载。
1.4水文地质条件
本地区属暖温带滨海半湿润大陆性季风气候，四季分明。
冬季多北风，寒冷干燥；夏季多偏南风，炎热潮湿。
一月份平均气温-6.3℃，七月份平均气温25.3℃，降水多集中在每年的六至八月份，多年平均降水量650.2mm。
冻土深度约60～80cm。
勘察期间，地表坑洼处有少量积水，应为吹填未消散海水与降水的混合水。
经取样分析，地表水化学类型为Cl—Na，全硬度4832.26mg/L，矿化度24.2g/L，为高矿化水（盐水）。
地下水为吹填未消散海水，水位埋深0.5～0.9m，水位高程3.41～4.06m。
经取样分析，地下水化学类型为Cl—Na，全硬度5811.1～5920.2mg/L，矿化度27.8～34.4g/L，为高矿化水（盐水）。
水化学分析结果见表1.4.1。
根据《水利水电工程勘察规范》（GB50287-99）判定：
地表水对普通水泥有硫酸盐型强腐蚀性，对抗硫酸盐水泥无腐蚀性。
地下水对普通水泥有硫酸镁型弱腐蚀、硫酸盐型强腐蚀性，对抗硫酸盐水泥无腐蚀性（详见表1.4.2）。
根据《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）评价：
地表水、地下水对钢筋混凝土结构中的钢筋，在长期浸水条件下具有弱腐蚀性，在干湿交替条件下具有强腐蚀性（详见表1.4.3）。
地表水、地下水对钢结构具有中等腐蚀性（详见表1.4.4）。
表1.4.1水化学分析成果表
样品编号
取样地点
取样时间
阳离子含量
阴离子含量
K+
（mg/L）
Na+
（mg/L）
Ca2+
（mg/L）
Mg2+
（mg/L）
Cl-
（mg/L）
SO
-
（mg/L）
HCO
CO
（mg/L）
（mg/L）
（mmol/L）
2
坑中地表水
2007年6月20日
286.0
7165.0
413.87
922.64
12985.34
1853.34
128.96
2.113
10.57
1
BK3孔（地下水）
2007年6月20日
312.0
9120.0
108.91
1345.42
17547.75
1505.29
268.67
4.403
42.28
3
XK11孔（地下水）
2007年6月20日
328.0
10123.5
312.22
1248.53
18776.09
1461.79
531.97
8.718
121.14
续表1.4.1水化学分析成果表
样品编号
硬度[（CaCO3）mg/L]
游离CO2
（mg/L）
侵蚀性CO2
（mg/L）
矿化度
（mg/L）
PH值
库尔洛夫表达式
水化学类型
总硬度
永久硬度
暂时硬度
2
4832.26
4717.68
114.58
2.13
0.0
24198.97
8.08
Cl90
CO20.002M24.2—————————
Na75Mg18
Cl—Na
1
5811.4
5520.63
290.77
2.13
0.0
27780.99
8.11
Cl93
CO20.002M27.8—————————
Na76Mg21
Cl—Na
3
5920.2
5228.31
691.89
2.13
0.0
34417.51
8.16
Cl92
CO20.002M34.4—————————
Na78Mg18
Cl—Na
表1.4.2环境水对混凝土腐蚀性判定表（依据GB50287-99）
腐蚀性类型
腐蚀性特征判定依据
腐蚀性界限指标
地表水
地下水
试验指标
腐蚀程度评价
试验指标
腐蚀程度评价
分解类
溶出型
HCO3-含量
（mmol/L）
＞1.07，无腐蚀
2.11
无腐蚀
4.4～8.72
无腐蚀
一般酸性型
PH
＞6.5，无腐蚀
8.08
无腐蚀
8.11～8.16
无腐蚀
碳酸型
侵蚀性CO2含量（mg/L）
＜15，无腐蚀
0.0
无腐蚀
0.0
无腐蚀
分解结晶复合类
硫酸镁型
Mg2+含量
（mg/L）
＜1000，无腐蚀
1000～1500，弱腐蚀
922.64
无腐蚀
1248.53～1345.42
弱腐蚀
结晶类
硫酸盐型
SO42-含量
（mg/L）
普通水泥
500～1000，强腐蚀
抗硫酸盐水泥
＜3000，无腐蚀
1853.34
对普通水泥强腐蚀
对抗硫酸盐水泥无腐蚀
1461.79～1505.29
对普通水泥强腐蚀
对抗硫酸盐水泥无腐蚀
表1.4.3环境水对钢筋混凝土结构中钢筋的腐蚀性评价表（依据GB50021-2001）
水的类别
Cl-含量（mg/L）
（试验指标）
SO
含量（mg/L）
（试验指标）
折算后Cl-含量
（mg/L）
长期浸水
干湿交替
地表水
12985.34
1853.34
13448.68
Cl-＞5000mg/L，弱腐蚀
Cl-＞5000mg/L，强腐蚀
BK3孔（地下水）
17547.75
1505.29
17924.07
Cl-＞5000mg/L，弱腐蚀
Cl-＞5000mg/L，强腐蚀
XK11孔（地下水）
18776.09
1461.79
19141.54
Cl-＞5000mg/L，弱腐蚀
Cl-＞5000mg/L，强腐蚀
表1.4.4环境水对钢结构腐蚀性评价表（依据GB50021-2001）
水的类别
PH值
Cl-含量（mg/L）
SO
含量（mg/L）
（Cl-+SO
）含量
（mg/L）
腐蚀性评价
地表水
8.08
12985.34
1853.34
14838.68
PH值3～11，（Cl-+SO
）含量≥500mg/L
中等腐蚀性
BK3孔（地下水）
8.11
17547.75
1505.29
19053.04
XK11孔（地下水）
8.16
18776.09
1461.79
20237.88
2工程地质条件
2.1蓄水池工程地质条件
2.1.1地质结构
在勘探深度范围内，工程区地层由人工吹填砂壤土，第四系全新统海相沉积的壤土、淤泥质壤土、砂壤土、粉砂，第四系上更新统陆相沉积的壤土、砂壤土、粉砂等组成，为多层地质结构。
各土层分布情况见附图CGC-D-02～CGC-D-04。
2.1.2地基土物理力学性质
本次勘探对蓄水池地基土采取了原状样、扰动样、地表水和地下水样，现场进行了标准贯入试验、静力触探、十字板剪切试验等原位测试。
室内进行了常规土工试验、三轴固结不排水剪、三轴不固结不排水剪、无侧限抗压强度、有机质含量、灵敏度和水质分析等试验。
对各土层的物理力学指标分别进行了分析和统计。
在物理力学指标统计过程中，根据规范和工程地质手册中数据统计的规则，首先剔除了离散性较大的数值，然后计算其平均值和标准差，并列出了试验组数和范围值。
各土层颗粒分析试验成果统计见表2.1.1。
各土层物理力学性质指标统计成果见表2.1.2～表2.1.4。
原位测试成果统计见表2.1.5～表2.1.7。
各土层主要物理力学特征如下：
（1）人工填土
砂壤土：
为吹填而成，呈湿～饱和状态，较松散，土质不均，平均粘粒含量7.9%，相对密度0.45。
天然含水量18.2%～28.1%，天然重度19.7～20.2kN/m3，孔隙比为0.598～0.753。
渗透系数1.3×10-4～9.4×10-4cm/s，属中等透水。
饱和快剪强度c=5.5～10.6kPa、φ=15.9°～23.3°。
实测标贯击数1～3击。
（2）第四系全新统海相沉积层
淤泥质壤土：
天然含水量25.3%～46.3%，天然重度17.8～19.6kN/m3，孔隙比为0.901～1.215，塑性指数11.5～16.4，液性指数0.91～1.27。
渗透系数7.0×10-7～4.5×10-6cm/s，属极微～微透水。
饱和快剪强度c=5.5～22.7kPa，φ=8.9°～13.5°；饱和固结快剪强度c=14.8～19.8kPa，φ=15.9°～16.6°。
三轴不固结不排水cu=9.6～27.5kPa、φu=1°～2.3°，三轴固结不排水ccu=10.5～25.9kPa、φcu=1.7°～5.1°，c′=11.9～28.5kPa、φ′=2.8°～6.4°。
压缩系数a1-2=0.38～0.87MPa-1，具中等～高压缩性。
实测标贯击数2～6击。
壤土：
天然含水量20.5%～38.6%，天然重度18～20.3kN/m3，孔隙比为0.641～0.998，塑性指数9.4～13.7，液性指数0.22～1.21。
渗透系数8.0×10-8～9.5×10-5cm/s，属极微～弱透水。
饱和快剪强度c=6.8～24.9kPa，φ=9.2°～20.2°；饱和固结快剪强度c=10.6～31.4kPa，φ=13°～18.7°。
压缩系数a1-2=0.33～0.82MPa-1，具中等～高压缩性。
标贯实测击数2～9击。
砂壤土：
天然含水量19.1%～29.8%，天然重度18.9～20.4kN/m3，孔隙比为0.578～0.842，塑性指数7.3～11.1，液性指数0.27～1.12。
渗透系数9.7×10-6～7.5×10-4cm/s，属微～中等透水。
饱和快剪强度c=4.8～12.6kPa，φ=17.9°～23.7°。
压缩系数a1-2=0.26～0.57MPa-1，具中等～高压缩性。
标贯实测击数4～12击。
粉砂：
平均粘粒含量2.9％，，相对密度0.64，标贯实测击数4～25击。
（3）第四系上更新统冲积层
壤土：
天然含水量19.6%～34.9%，天然重度18.8～20.5kN/m3，孔隙比为0.539～0.937，塑性指数9.5～13.1，液性指数0.21～1.0。
渗透系数8.7×10-6～2.4×10-5cm/s，属微～弱透水。
饱和快剪强度c=14.6～24.6kPa，φ=13.2°～20.3°。
压缩系数a1-2=0.21～0.49MPa-1，具中等压缩性。
标贯实测击数9～16击。
砂壤土：
天然含水量18.8%～20.4%，天然重度20.6kN/m3，孔隙比为0.542，塑性指数9.4，液性指数0.53。
饱和快剪强度c=9.5～15.1kPa，φ=14.4°～19.2°。
压缩系数a1-2=0.32MPa-1，具中等压缩性。
标贯实测击数9～20击。
粉砂：
平均粘粒含量2.8％，标贯实测击数23～33击。
表2.1.1蓄水池各土层颗粒分析试验成果统计表
地层时代
岩性
统计项目
颗粒组成（％）
界限粒径d60
平均粒径d50
中间粒径d30
有效粒径d10
不均匀系数
cu
粒径大小（mm）
1～0.5
0.5～0.25
0.25～0.075
0.075～0.05
0.05～0.005
0.005～0.002
<0.002
（mm）
（mm）
（mm）
（mm）
mlQ4
人工填土
（吹填砂壤土）
范围值
0.2~2.6
47.9~63.2
8.6~25.7
13.2~20.1
0.8~4.7
4.4~7.8
0.123
0.113
0.065
0.009
13.7
组数
10
10
10
10
10
10
平均值
1.2
56.3
17.2
17.6
2.2
5.7
mQ4
壤土
范围值
0~2.4
3~64.5
4.1~45.4
16.2~66.7
2.1~12.6
5.5~14.6
0.046
0.03
0.012
0.002
23
组数
92
92
92
92
92
92
平均值
0.1
22.2
15.8
45.8
6.5
9.9
砂壤土
范围值
0~2.4
0~4.9
26~70
5.9~30.7
10~56.7
0.7~4.1
2.7~7.2
0.126
0.107
0.038
0.007
18
组数
25
25
25
25
25
25
25
平均值
0.2
1.7
50.7
13.4
26.1
2.5
5.5
粉砂
范围值
0.6~2.5
51.6~72.3
7.2~18.7
12.8~29.3
0.2~1.2
1.5~2.8
0.136
0.127
0.077
0.016
8.5
组数
12
12
12
12
12
12
平均值
1.5
62.1
13.1
20.5
0.5
2.4
淤泥质壤土
范围值
0~0.6
2.3~32.2
5.7~47.2
22.9~65.3
3.2~12.3
7.7~16
0.041
0.026
0.01
0.002
20.5
组数
19
19
19
19
19
19
平均值
0.2
20.7
15
45.1
7.8
11.8
alQ3
壤土
范围值
0~4.6
3.9~60.2
4.7~47.2
16~69.7
2.1~7.3
5.9~12.8
0.067
0.044
0.018
0.003
22.3
组数
23
23
23
23
23
23
平均值
0.6
27.5
19
40.4
4
8.6
砂壤土
范围值
0.4~4.1
32.4~72
9.5~17.6
11.1~41.5
0.7~3.5
2.8~6.7
0.129
0.11
0.04
0.008
16.1
组数
7
7
7
7
7
7
平均值
2.1
51
12.9
26.2
2.1
4.5
粉砂
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