大沟河水库勘察报告文档格式.docx
《大沟河水库勘察报告文档格式.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《大沟河水库勘察报告文档格式.docx(9页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
(3)水库建成投入运行以来,归轵城乡管理,由于经费短缺,处于无人管理状态,原有建筑物损坏严重,溢洪洞进出水口损坏严重,非常溢洪道在修路时被封死无法利用。
1.3工程前期处理情况
由于左坝肩进发处出现沉陷裂缝,右坝肩下游与坝体结合部漏水严重,1989年由济源市水利局自筹1.8万元,对大坝降裂缝、严重渗漏部分进行过粘土浆灌浆处理,由于经验不足,效果不好;
1992年由济源市水利局自筹5.5万元,对上下游坝坡进行过整修,并分别在下游坝坡183.5,187.5,194m标高处和大坝两端修建排水沟,但由于施工质量差,现已损坏;
2008年10月对坝顶路面进行了硬化。
1.4勘察任务和要求
1.4.1勘察任务要求和目的
本次勘察任务要求是:
全面复查影响水库安全的工程地质和水文地质条件,检查水库运行后地质条件的变化情况;
对坝基、岸坡的工程处理效果和坝体填筑质量作出地质评价;
初步查明库区存在的地质病害及危害程度。
本次勘察目的主要是为大坝安全鉴定分级提供地质资料,提出库区的地震动参数。
1.4.2勘察工作概况
我院受济源市水利局的委托,要求对济源市大沟河水库进行大坝安全鉴定。
我院接受委托后于2009年2月17日组织有关工程技术人员到库区进行了现场查勘,并于2009年2月19日~24日对库区进行了安全鉴定阶段的工程地质勘察。
根据《碾压土石坝设计规范》(SL274-2001)有关规定,拟建建筑物的工程等别为
类——小
(1)型水库,大坝为低均质土坝。
勘察方案根据《中小型水利水电工程地质勘察规范》(SL55-2005)有关规定的具体要求,并结合拟建场地现有状况,在坝轴线上布设一条勘探线,孔距40.3~44m,垂直坝轴线布设勘探线一条,孔距30~32m。
两条勘探线呈“+”字交叉形,钻孔5个,孔深18.3~29.5m。
并分别进行了钻孔原状土取样及钻孔注水试验,另外在坝体上游坡上高程194.5m、192.5m处作了二个双环渗水试验,在右坝肩上游高程193m处作了一个双环渗水试验。
本次工程测量采用自由坐标,磁北方向,引测85国家高程基准,分别测绘了坝址区地形图及勘探点平面布置图。
本次完成的主要勘测工作量详见表1.4.2-1
本次勘察依据的主要技术标准为:
(1)《中小型水利水电工程地质勘察规范》(SL55-2005);
(2)《水库大坝安全评价导则》(SL258-2000);
(3)《碾压土石坝设计规范》(SL274-2001);
(4)《水工建筑物抗震设计规范》(SL203-97);
(5)《中国地震动峰值加速度区划图》(GB18306-2001);
(6)《土的分类标准》(GBJ145-90)
(7)《土工试验方法标准》(GB/T50123-1999);
勘察工作量一览表表1.4.2-1
勘察项目
单位
数量
技术要求
附注
钻
探
取样孔
个
3
注水试验及鉴别孔
2
总尺
m
116.2
样
原状土样
39
[击入取土器][,密封]
扰动土样
5
[密封]
水样
数量**ml,[玻璃瓶装,密封,加大理石粉]
原位试验
双环渗水
次
[按规范标准规格,]
钻孔注水
段
室
内
试
验
颗分
8
[,比重计法]
物理性试验
组
45
按国家标准
固结试验
16
[按国家标准,快速法]最大压力为P0+300kPa
湿陷性试验
剪力试验
[饱固快剪,]
渗透试验
27
水质分析
测
量
测地形图
幅
1
自由坐标,磁北方向,引测85国家高程基准
2、区域工程地质概况
2.1地形地貌
大沟河水库位于济源盆地南丘陵地带。
大坝建在轵城乡大沟河村东南大沟河沟谷中,沟谷呈“U”字型,沟谷底部高程170~163m,两岸丘顶高程为220~230m,相对高差50~67m。
沟谷两岸为第四系冲洪积2级高台基座阶地,阶面侵蚀破坏严重,形成多个黄土塬台面地貌。
2.2地层岩性
根据钻探和调查,工程区地下100m以内的地层主要为第三系及第四系新生代沉积物,从新到老分述如下:
(1)第四系全新统(Q4):
分布于沟谷底部,层厚2~10m,库区内较厚,岩性主要为粘土夹粉砂,并含有钙质结核。
(2)第四系更新统(Q2):
广泛分布于丘岭区地面,层厚10~25m,岩性上部为黄土状黄土,干,土质紧密,具柱状节理,含有少量大孔隙,土质均匀,无层理,含有少量钙质结核,厚4~8m,主要分布于高程196m以上;
中下部为棕红~棕黄色,含有成多个层状钙质结核,不具有湿陷性。
(3)第三系(N):
零星出露于沟谷岩边,多被第四系更新统(Q2)棕黄色粘土复盖,岩性为:
紫红色泥岩、粉砂岩、灰白色泥灰岩,局部夹砂砾岩,产状倾向80~130°
,倾角10~25°
,厚度>
100m。
2.3地质构造及地震效应
大沟河水库位于封门口大断裂控制形成的济源向斜盆地南翼。
盆地中心沉积为新生代第四纪全更新世松散岩类地层,基底为第三纪半胶结泥岩夹砂岩地层,新构造运动受封门大断裂控制,以北为剧烈上升,以南上升相对缓慢。
据历史文献记载,勘察区及附近(半径30Km)无破坏性地震发生。
本次勘察结果表明,场地地层稳定,在小区域内变化不大。
根据《中国地震动峰值加速度区划图》设计基本地震加速度值为0.10g,场地的基本地震烈度为7度,根椐《水工建筑物抗震设计规范》(SL203-97)的规定,从场地土的性质和测试数据判定,属于中硬场地土,场地类别为
类,属于抗震有利地段。
根椐场地土质及地下水埋藏条件,按《水工建筑物抗震规范》规定初判,本场地不存在地震液化
2.4水文地质条件
2.4.1地下水
工程区在勘探深度范围内有一层地下水,属孔隙水。
由于工程区属丘岭地区,地面坡度较大,该区降水多又集中在6、7、8三个月,因此大气降水主要形成地面坡流汇入地表水系,又加上该区地表为巨厚层弱透水密实坚硬状黄土状粘土,大气降水很难渗入地下,因此工程的地下水完全地表水系及库区侧渗补给,其消耗项主要为开采、蒸发、地下径流及河谷排泄。
根据观察及调查,工程区的地下水埋深与库水位及距水库的距离有直接关系。
根据对库水位,水库管理处院内水井和水库大坝东北90m处养兔厂内水井水位及北部溢洪道出水口处下方的渗水点观测推算,工程区的地下水力梯度范围值约为1/16~1/18。
根据库水位及2、4、5号三个钻孔孔内稳定水位同期观测结果推算,坝体内的水力梯度范围值约为1/3~1/7。
2.4.2渗透性评价
根据现场钻孔注水试验、表层双环渗水试验和室内渗透试验,综合分析,分别对大坝坝、坝基和坝肩的渗透性评价如下:
a:
体大坝体主要由粘性土组成,根据颗分结果粘粒含量在24~30%,其渗透系数范围值为1.9~8.5×
10-6cm/s,平均值为4.55×
10-6cm/s,属微透水体;
b:
坝基主要由弱风化半固结粘土(泥)岩及粉砂岩组成,其渗透系数范围值为6.4~8.6×
10-7cm/s,平均值为7.9×
10-7cm/s,属极微透水岩层;
c:
坝肩主要由硬塑状黄土状粘土组成,具有柱状原生节理,并含有少量联通大孔隙结构,其渗透系数范围值为1.39~4.75×
10-5cm/s,平均值为3.0×
10-5cm/s,属弱透水土体。
3 建筑物工程地质条件
3.1坝址区工程地质条件
3.1.1地层岩性
根据钻探和调查,坝址区钻探所达深度以内的地层根据工程地质特性可分为3个工程于质单元(不包括大坝坝体),从新到老分述如下:
岩性主要为粘土、粉质粘土夹少量粉砂,并含有钙质结核,呈棕红~棕灰色,可塑~软塑状。
该层主分布于沟谷底部大坝前后,层厚2~10m,坝前库区内较厚。
该层土对本工程基本没影响。
岩性为黄土状黄土,其成份:
按塑性指数分类为粘土、壤土,按颗粒级配分类为粉质粘土、重粉质壤土,按《土的分类标准》(GBJ145-90)分类为低液限粘土;
中棕红~棕黄色,硬可塑状,无摇震反应,韧性高-中等,干强度高,土质紧密,结构强度高,具柱状节理,含有少量大孔隙,无层理,土质不太均匀,含有少量钙质结核,钙质结核多集中成层,不具有湿陷性。
该层厚0~20m,沟谷底部坝基处缺失,主要分布于左右两坝肩,高程196m以下。
(3)第三系(N)粘土(泥)岩:
岩性为:
紫红色泥岩,成份为含砂质粘土,半固结状,强风化。
岩层倾向约90°
,与大坝走向(110°
)基本一致,倾角约11.5°
。
该层为坝基持力层,没揭穿,最大揭示厚度为3.5m。
但该层区域上分布稳定,根据区域地质资料,岩性主要为:
,总厚度>
3.1.2坝基、坝肩工程地质条件评价
(1)坝基:
组成坝基的岩层主要为半固结弱风化第三系粘土(泥)岩,岩层倾向约90°
,与大坝走向基本一致,倾角约11.5°
根据室内饱和固结快剪强度试验,内摩擦角Φq范围值为30~21°
,平均值为26.9°
,粘聚力范围值为40~25kpa,平均值为33.8kpa。
其渗透系数范围值为6.4~8.6×
10-7cm/s,属极微透水岩层。
因此对低均质粘土坝为工程地质、水文地质条件匀为良好的坝基础。
(2)坝肩:
组成左右坝肩土层为第四系更新统(Q2)黄土状黄土,硬塑状,均质密实,具柱状节理,含有少量大孔隙,无层理。
根据室内饱和固结快剪强度试验,内摩擦角Φq范围值为26~7.4°
,平均值为18.5°
,粘聚力范围值为54~15kpa,平均值为41kpa。
其压缩系数平均值为0.22Mpa-1,压缩模量平均值为12Mpa,不具有湿陷性。
其渗透系数范围值为1.39~4.75×
因此坝肩工程地质条件良好,水文地质条件稍差的坝肩地层。
3.1.3坝体质量评价及存在问题
(1)坝体质量评价:
坝体为均质土坝,据钻孔土样野外鉴定及颗粒分析资料,坝体填土主要为低液限粘土,根据颗分结果粘粒含量在24~30%,从3个钻孔21个样品干密度干密度范围值为1.36-1.62g/cm3,平均值为1.54g/cm3;
据9组饱和固结快剪试验统计结果,内摩擦角Φq范围值为17~7.8°
,平均值为11.1°
,标准值为8.9°
,小值平均值是9.1°
粘聚力范围值为51~30.6kpa,平均值为39.9kpa,标准值为35.3kpa,小值平均值是34.6kpa;
根据根据现场钻孔注水试验、表层双环渗水试验和室内渗透试验,综合分析其渗透系数范围值为1.9~8.5×
10-6cm/s,大值平均值为4.85×
10-6cm/s,属微透水体。
当库水位191.6m时,根据库水位及2、4、5号三个钻孔孔内稳定水位同期观测结果推算,坝体内的水力梯度(坡降)范围值约为1/3~1/7。
经多年运用证明,坝体稳定性及抗渗性能良好。
(2)存在问题
(a)据2009年2月21—24号现场观测,当库水位191.6m时在大坝右坝肩与坝体下游结合部位,标高184m以下出现多处渗水点,根据水库管理处记录,当库水位到达193.6m时,在大坝右坝肩与坝体下游结合部位,标高187.6m东边排水槽损坏处出现大量涌水现象,涌水量约为0.1-0.5L/s。
(b)根据勘察及调查资料看,大坝碾压质量(密实度)达不到质量标准要求,上游无护坡,下游无排水设施,纵横排水沟损坏严重.
3.2泄洪闸、洞址区工程地质条件评价
泄洪闸坐落于右坝头东南约88m处水库边沿上,泄洪洞进水口坐落于右坝头东南约90m处水库边沿地表以下4~8m处,出水口在进水口东约210m沟底处(详见大沟河水库坝址区地形及勘探点布置图)。
根据现场观察和调查,泄洪闸、洞基础坐落在第四系更新统(Q2)的地层中,岩性为黄土状黄土,其成份:
按塑性指数分类为粘土、壤土,坚硬~硬塑状,根据坝区勘探资料,该层土各项物理、力学及水理指标均能满足要求。
但是该层上部(洞顶以上)含水量极低,易产生崩塌。
3.3引水洞程地质条件评价
引水洞进水口坐落于左坝头西南约75m处水库边沿地表以下5~13m处,出水口在左坝头北约80m沟底处(详见大沟河水库坝址区地形及勘探点布置图),出水口顶部高程约为181m。
根据现场观察和调查,引水洞坐落在第四系更新统(Q2)的地层中,岩性为黄土状黄土,其成份:
4结论和建议
(1)坝基土层岩性较简单,为第三系(N)半固结粘土(泥)岩,强度较高、极微透水,工程地质条件良好,坝基地层的强度可以满足大坝的要求,经水库多年运行证明,坝基稳定性良好。
(2)坝肩处土层岩性较简单,主要为第四系更新统黄土状粘土层,强度相对较高,透水相对较强(属弱透水--中带),工程地质条件良好,水文地质条件稍差,坝肩地层的强度可以满足大坝的要求,该土层稳定性良好,但在右坝肩与坝体结合部位渗漏严重,并存在绕渗问题。
(3)坝体填筑质量稍差,不均匀,但已达中等密实状态,填料成份主要为低液限粘土(重粉质壤土),粘粒含量在24~30%之间,坝体填土透水性较弱,属微透水,上游坝坡无防护,下游坝坡无排水设施,坝脚处有可能产生渗透变形。
根据击实试验资料,坝体填土最大干密度1.69g/cm3,按压实度96%设计,坝体填土设计干密度应不小于1.63g/cm3。
而从坝体中所取的21个样品干密度范围值为1.36-1.62g/cm3,平均值为1.54g/cm3,不合格率为100%。
(4)泄洪洞进出水口破坏严重,且洞内淤积严重,洞身及泄洪闸严重老化,并且闸前淤积严重。
(5)引水洞进出水口及洞体基本完好,未发现不良地质现象。
洞常不能移___________________________________________________________________________________________________________________________
(6)库区周边库岸较高不存在淹没问题,但库岸近于垂直,并且为黄土状粘性土,存在浸没崩塌的库岸稳定问题;
库区淤积严重。
(7)库区地震动峰值加速度值为0.10g,地震基本烈度为
度。
本场地不存在地震液化问题。
(8)对大坝体、坝基及坝肩进行安全稳定验算所需的物理、力学及水理指标计算参数可按“大坝、地基物理、水理、力学指标验算计算参数建议值表”表4.2-1使用。
(9)建议要进一步观测、调查大坝右坝肩与坝体下游结合部位,(标高187.6m)东边排水槽损坏处出的漏水量及其产生原因。
大坝、地基物理、水理、力学指标验算计算参数建议值表
表4.2-1
位
置
岩土编号
岩土名称
孔隙比
e
天然含水量
(%)
天然重度r
(kN/m3)
干密度
Ρd
(g/cm3)
密度
G
内摩擦角
Φq
(度)
粘聚力
Cq
(KPa)
压缩系数a1-2
(MPa-1)
压缩模量Es
(MPa)
渗透系数k
(cm/s)
地基承载力允许值f
坝
体
人工填土
0.852
25.9
19.2
1.51
2.74
8.9
35.3
0.24
7.4
6.12E-6
肩
低液限粘土
0.791
26.5
19.5
1.53
2.73
18.5
41
0.276
6.6
3.98E-5
200
基
粘土(泥)岩
0.651
23.3
20.3
1.65
2.72
21
33.8
0.219
7.60
7.9E-7
300