水库建设第3部分.docx

水库建设第3部分.docx

《水库建设第3部分.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《水库建设第3部分.docx（10页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

水库建设第3部分

3工程地质与工程质量

3.1坝址区工程地质条件及水文地质条件

3.1.1地形地貌

坝址右岸为构造侵蚀中低山丘陵地形，于134m高程左右为管塘梅水库的引水渠，120～134m高程山坡坡度为22°，134m高程以上山坡坡度为38°左右。

左岸为岩溶地貌，特别是溢洪道一带，形态上以溶丘洼地为主，左岸山顶高程为145m左右。

3.1.2地层岩性

坝址主要分布地层为第四系全新统松散堆积物及二迭系上统石灰岩，分别叙述如下：

（1）第四系全新统松散堆积层，区内广泛分布：

全新统残坡积层（Q4el-pl），主要分布于山顶、山坡部位，岩性主要为粘土，含有大量的石灰岩碎块、碎屑，粒径2～5cm，棱角状，碎石含量至基岩面附近更为集中，一般含量在30～40%左右，左岸坝肩厚1.9m，右岸坝肩厚达8.5m。

全新统冲积层（Q4al-pll），主要分布于河滩部位，灰～灰黄色，主要为壤土夹较多的灰岩碎屑，局部含有粗砂，岩质软弱，取心较为困难。

其中zk5孔与基岩接触面为灰黑色，见有烂木屑，该层层厚3.7～3.9m，层底高程110.94～111.53m。

洞穴堆积，主要见于zk2、zk3孔的岩溶洞穴中，多为灰黄色砂状、灰岩碎屑及粘土等，土层松软，自动钻进，层厚0.5～1.8m。

（2）二迭系上统茅口阶石灰岩（p1m），分布于坝区及库内，青灰色，岩质坚硬，岩心多呈长柱状，中～厚层状，左岸地表基岩多见溶孔，呈蜂窝状，该层岩溶较为发育。

本次勘探时于zk2、zk3孔见有多层小溶洞。

其中zk2孔的基岩面高程为111.02m，于108.12～109.92m、106.12～107.12m、104.32～105.22m高程见有三层溶洞，最大洞深为1.8m，多为泥质充填，自动钻进，该孔的线岩溶率高达52.8%；zk3孔的基岩面高程为134.13m，于127.64～128.14m、126.74～127.14m、125.54～126.34m、124.14～124.84m、121.94～122.44m高程见有五层小溶洞，多为泥质充填，该孔的线岩溶率为23.6%。

3.1.3地质构造及地震烈度

区内位于雪峰山-九岭山-天目山巨大隆起带的中部，区内的构造主体主要为一系列北东-南西的褶皱、挤压性和压扭性断裂组成，属于华夏构造体系。

坝址区的岩层产状为NE70°/SE∠20°，主要发育的裂隙有2组：

（1）NE20°/SE∠70°，张裂隙，延伸长，多被石灰岩碎屑块充填。

（2）NE30°/SW∠40°，张裂隙

根据《中国地震动参数区划图》（GB18306-2001）的界定，本区地震动峰值加速度小于0.05g，区域稳定。

.

3.1.4水文地质条件

（1）地下水的类型

坝址区地下水的类型较复杂，主要为第四系松散岩层孔隙潜水、基岩裂隙水及岩溶水。

孔隙潜水主要赋存于冲积层中，水量较丰富且地下水埋藏较浅；而残坡积层中仅少量孔隙潜水，水量不丰；基岩裂隙水主要赋存于基岩风化裂隙中，地下水的补给来源为大气降水，并排泄于沟谷中；岩溶水主要赋存于石灰岩岩溶裂隙及溶洞中。

（2）环境水对混凝土的腐蚀性评价

本次勘探时取了两组水样做水质分析，其水质情况见表3.1

表3.1水质分析表

取样地点

右岸泉

库水

总硬度

mmol/l

1.966

1.598

总碱度

mmol/l

3.720

2.939

侵蚀性CO2（mg/l）

mg/l

4.36

1.09

PH值

7.6

6.7

主

要

阳

离

子

Ca2+

mg/l

71.4

55.4

mmol/l

1.782

1.382

Mg2+

mg/l

4.47

5.25

mmol/l

0.184

0.216

K+＋Na+

mg/l

3.32

1.30

mmol/l

0.133

0.052

主

要

阴

离

子

Cl-

mg/l

3.37

5.07

mmol/l

0.095

0.143

SO42-

mg/l

12.0

8.0

mmol/l

0.125

0.083

HCO3-

mg/l

227

179

mmol/l

3.720

2.939

水的类型

C

C

根据规范GB50287-99环境水对混凝土的腐蚀性评价如下：

地下水及库水对混凝土均无碳酸型、溶出型及一般酸性型腐蚀；同时均无硫酸盐型及硫酸镁型腐蚀。

3.2基础质量评价

3.2.1地层岩性

大坝坝基覆盖层主要为粘土及壤土层，粘土层主要分布于两岸坝肩，左右两岸厚度分别为1.9m、8.5m，其层底高程分别为134.14m、126.39m，壤土层主要分布于坝基老河床部位，层厚3.7～3.9m，层底高程110.94～111.53m。

沿老河床断面连续分布。

下伏基岩为石灰岩，岩层产状为NE70°/SE∠20°。

3.2.2大坝清基情况

根据施工回忆，小姑庙水库修建时清基质量较好，整个坝基基本座落于老土层上，局部座落于石灰岩上，于坝轴线中部挖有截水槽，深2m，宽4m，大坝两岸截水槽，深1m，宽2m。

据本次勘探资料，于老河床部位见有一层连续的壤土层，灰～灰黄色，主要为壤土夹较多的灰岩碎屑，局部含有粗砂，土层软弱，取心较为困难。

其中zk5孔与基岩接触面为灰黑色，见有烂木屑，该层层厚3.7～3.9m，层底高程110.94～111.53m。

由此可见大坝清基不彻底。

3.2.3覆盖层的物理力学指标及透水性

大坝坝基覆盖层主要为粘土及壤土层，粘土层主要分布于两岸坝肩，左右两岸厚度分别为1.9m、8.5m；壤土层主要分布于坝基老河床部位，层厚3.7-3.9m，层底高程110.94-111.53m。

沿老河床断面连续分布。

根据试验成果，粘土层的粘粒含量为14.7%，室内定名细粒土质砂，其主要物理力学试验指标如下：

含水量18.0％，湿密度1.84g/cm3，干密度1.56g/cm3，比重2.67，孔隙比0.712，压缩系数0.29Mpa-1，压缩模量5.83Mpa，凝聚力25kpa，内摩擦角25度。

粘土层的室内k值为2.03×10-4cm/s，钻孔注水试验为2.96×10-3cm/s、2.7×10-3cm/s，由于该层土中含有大量的石灰岩碎块、碎屑，特别于基岩面附近，石灰岩碎屑、碎块的含量更多，做注水试验时抬不起水位，建议粘土层的渗透系数为2.03×10-4cm/s；

壤土层的粘粒含量为15%，室内定名低液限粘土，其物理力学指标如下：

含水量30.30％，湿密度1.93g/cm3，干密度1.48g/cm3，比重2..69，孔隙比0.82，压缩系数0.38Mpa-1，压缩模量4.75Mpa，凝聚力18kpa，内摩擦角16.5度。

其室内k值为2.54×10-4cm/s，钻孔注水试验k值为1.04×10-4～6.94×10-4cm/s，平均值为4.57×10-4cm/s。

综合室内、外试验建议壤土层的k值为3.56×10-4cm/s。

3.2.4坝基岩体风化情况及其透水性

根据钻探揭露，坝基岩体风化较浅，在坝址区揭露的均为弱风化～微新岩体，弱风化岩体厚1.5～2.5m，左岸由于岩溶发育该层厚13.1m，该层裂隙较为发育。

弱～微风化岩体岩心多呈长柱状，少量短柱状。

透水率一般为0.9～3.9Lu，在岩溶发育部位钻进时多不返水，漏水十分严重。

3.2.5基础地质问题

（1）坝基（坝肩）稳定及沉陷问题

坝基、坝肩持力层大部份为第四系残坡积层及冲积壤土层，下伏基岩为石灰岩。

但坝基中部存在冲洪积壤土层，该层较为软弱，夹较多的灰岩碎屑，局部含有粗砂，取心较为困难，其C、Q值为18Kpa，16.5°，坝体填土的C、Q值为17km，22°，其抗剪指标小于坝体填土的抗剪指标，因此坝基中部存在抗滑稳定问题。

同时由于坝基zk2孔108.12～109.92m、106.12～107.12m、104.32～105.22m高程见有三层溶洞，最大洞深为1.8m，多为泥质充填，自动钻进，该孔的线岩溶率高达52.8%，因此坝基存在岩溶塌陷问题，实际运行中于左坝端曾多次发生塌陷。

（2）近坝库岸及建筑物边坡稳定问题

小姑庙水库近坝库岸左岸130.0m高程以上基本为岩质边坡，山坡坡角为45°左右，边坡较稳定；130m高程以下基本为残积粘土边坡，该层土体中含有大量的石灰岩碎块，粒径2～8cm，棱角状，局部为岩土混合边坡，边坡坡为20～25°，边坡较缓，但由于溢洪道一带岩溶十分发育，在125～126m高程附近多次发生地表塌陷，管理单位曾对塌洞进行了开挖封堵。

勘探期又见有新的地表塌陷，因此大坝左岸130m高程以下存在岸坡稳定问题。

大坝右岸库岸多由石灰岩残坡积层组成，基本为土质边坡，坡角为20°左右，离坝头约50m处由于管塘梅水库的引水渠漏水而冲刷出一条深4～5m，长20m，宽0.5～2.5m左右的深槽，存在局部库岸崩塌隐患。

（3）坝基渗漏、绕坝渗漏问题及坝基渗透稳定分析

从A-A剖面可以看出，坝基主要由粘土、壤土层及弱～微风化的石灰岩组成，其中粘土层及壤土层的渗透系数分别为2.03×10-4cm/s、3.56×10-4cm/s，均为中等透水层，所以坝基覆盖层存在渗漏问题。

坝基中部及溢洪道附近岩溶十分发育，发育有多层小型溶洞，多为泥质充填，透水性较大，因此坝基及左岸坝肩存在喀斯特渗漏问题。

实际运行中大坝左岸溢洪道附近，当库水位达120m左右时大坝左岸出现渗漏就与此有关；大坝右岸的渗漏主要为地下水，但其跟库水位有一定关系，当库水位较低时，泉的流量减小，当库水位较高时，泉的流量也较大。

本次勘探于坝基粘土层中取有一组土样，根据颗分曲线，求得界限粒径为df=0.057mm，对应的细粒含量ps=43.5%，由于其不均匀系数大于5，ps=43.5%＞35%，所以粘土层为流土破坏，J临=（Gs-1）（1-n）=（2.67-1）（1-0.712/（1-0.712））=0.97，建议J允为0.45，

根据颗分曲线，求得壤土层界限粒径为df=0.03mm，对应的细粒含量为ps=38%，由于其不均匀系数大于5，ps=38%＞35%，所以壤土层为流土破坏，J临=（Gs-1）（1-n）=（2.69-1）（1-0.794/（1-0.794））=0.94，建议J允为0.40。

3.2.6输、泄水建筑物工程地质条件

3.2.6.1输水涵管工程地质条件及评价

大坝输水涵管位于大坝左坝端偏中部，为园管，直径30cm，管长约为90m，涵管进出口底板高程为117.95m。

整个涵管走向约为南北向，出口接灌溉渠道。

根据平面地质测绘，涵管管基座落于粘土层上，承载力可以满足要求。

当涵管由于长时间运行老化后产生漏水，在长时间水的作用下可使得涵管基础产生淘空，从而引起涵管的断裂，加剧涵管的漏水。

3.2.6.2大坝左岸溢洪道工程地质条件及评价

左岸溢洪道位于大坝左岸坝端，为1982年根据河南75.8暴雨需要而建，结构型式为开敞式宽顶堰，堰顶高程132.60m，堰宽10m。

整个溢洪道堰顶部份均为山体开挖而成，未设置消力池，陡槽段以下未完建。

目前陡槽段两侧为浆砌块石挡墙。

本次勘探在溢洪道没有布置钻孔，仅于溢洪道右侧布置有zk3孔，据钻孔揭露，0～1.9m为粘土，红黄色，为灰岩残坡积层，粘结性较好，含较多的灰岩风化碎屑，1.9m以下为弱风化石灰岩。

根据zk3孔资料及平面测绘，堰顶底板基础为弱风化石灰岩，陡

槽段末端基础为粘土层，承载力可以满足要求。

建议砼与粘土层的摩察系数为f=0.40，粘土层的抗冲流速取V=0.6～0.8m/s。

其目前存在的主要问题有：

未设置消力池及尾水渠。

3.2.6.3大坝右岸溢洪道工程地质条件及评价

大坝右岸溢洪道长约140m，宽5m，底高程为132.60m，其右边墙为管塘梅水库的引水渠，边墙均为浆砌块石挡墙，目前该溢洪道仅为上坝公路使用，由于堰高代于坝顶，成为防洪缺口。

根据A-A