四川省武都引水工程二期工程可行研究报告第四部分.docx

四川省武都引水工程二期工程可行研究报告第四部分.docx

《四川省武都引水工程二期工程可行研究报告第四部分.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《四川省武都引水工程二期工程可行研究报告第四部分.docx（74页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

四川省武都引水工程二期工程可行研究报告第四部分

第二节金峰水库

一库区工程地质条件及评价

（一）基本地质条件

该水库为武都引水二期工程西梓干渠上的一个囤蓄水库，设计正常高水位485m，相应库容0.968亿m3。

水库回水长约4.5km。

由一条主沟和三条支沟组成，沟底高程405～430m，平均坡降4/1000，沟底宽50～100m。

组成库周地层岩性为K1j1-2、3、4岩组之灰白色、紫灰色厚层状砂岩以及紫红色粉砂质泥岩和泥质粉砂岩，在高程460m以上以砂岩为主，地形上多形成陡坡或陡坎，高程460m以下为砂泥岩互层，地形上多形成斜坡或阶梯状平台。

水库区位于中台山半环状构造南西侧，无断裂构造通过，区域稳定性好，库区岩层产状N70～800E/NW∠1～20。

（二）库区主要工程地质问题评价

（1）库岸稳定

水库库岸除局部有坡残积岸坡外，主要为岩质岸坡，据平面地质测绘，在水库正常高水位475m附近及以上均为K1j3~4岩组之灰白色巨厚层状砂岩，据勘探，砂岩强风化13～16m，卸荷带水平宽度10～11m，据裂隙调查统计，边坡岩体中主要发育顺坡向的卸荷裂隙，其构造裂隙主要有两组，其产状为：

第一组N25～35W/NE<80～850；第二组N60～70E/NW<70～800，两组裂隙在岸边多形成卸荷裂隙，区内冲沟多受该两组裂隙制约，冲沟走向SW或SE，边坡坡度正常高水位以上地形坡度30～600，坡高100～150m，边坡植被发育，目前处于稳定状态，当水库蓄水后，地下水位的抬高，在卸荷和重力因素的联合作用下，局部岸坡易产生崩塌和岸坡再造，特别是库岸地表零星分布的坡残积层有形成表层滑坡的可能，但两类不利地质现象，规模较小，对水库的正常运行影响不大。

综上述，库岸为岩质边坡，整体稳定，局部有失稳的可能，但规模较小对水库的正常运行影响不大。

（2）水库渗漏

组成水库库周岩性，在460m高程以上为K1j3~4岩组灰白色巨厚层状砂岩，在此高程以下为K1j1~2岩组紫红色泥质粉砂岩和粉砂质泥岩为主，夹薄层灰白色或灰紫色砂岩。

粉砂质泥岩和泥质粉砂岩透水微弱，可视为相对隔水层，砂岩透水性相对较大，可视为透水层或含水层，如前述，由于地下水有成层性分布特点，泉水出露同样具有多层性且具有季节性，据调查井泉出露高高程556.7m

据地质测绘，水库邻谷最低高程425m，较水库正常高水位（475m）低50m，但邻谷分水岭山体宽厚，局部仅金口垭，猫儿垭，水池湾和下坝址左岸等地段相对较薄，水库整体封闭条件较好，且无断构造通过，无渗漏通道，不存在永久渗漏问题。

金口垭、猫儿垭、水池湾和下坝址左岸，在水库正常高水位475m时，分水岭宽度360～400m，分水岭高程613m，组成分水岭岩性为K1j1~4岩组之灰白色砂岩、紫红色泥质粉砂岩类，区内构造简单，为单斜水平岩层，岩体中裂隙稀少，岩体完整性好。

据地质测绘，水库正常高水位475m以下砂岩厚度约30m。

据压水试验，新鲜完整砂岩q=1.5～9Lu，为弱透水层；在460m高程以下以泥质岩类为主，压水试验表明q=0.5～3Lu，属微～弱透水层。

经分析，库水沿上述各段向邻谷渗漏的可能性较小。

综上述，金峰水库建成蓄水至475m后，虽有邻谷存在，但分水岭山体宽厚，岩石透水性微弱，岩体完整，无断裂构造通过，水库无渗漏通道，库岸封闭条件较好，不具备发生永久渗漏的条件。

（3）水库浸没及淤积

如前所述，水库正常高水位475m以上均为巨厚层状砂岩组成的岩质陡或斜坡，植被发育，农舍及家田均分布在高程460m以下，为淹没区，除库尾而外，无浸没存在。

库尾冲沟宽50～70m，坡、洪积厚5～7m，由亚粘土组成，农田分布于库水位附近，有浸没产生，面积4628m2，约6.94亩。

水库区植被发育，水土保持良好，库内无常年流水河流，主要接受大气降水补给，所携带物质主要为细粒土，所以无淤积问题。

二坝址区工程地质条件及评价

（一）基本地质条件

坝址区位于盐亭县金安乡长坝子沟王湾～罗家坪冲沟段上，长约1.5Km。

冲沟沟底宽50～100m，沟底高程405～410m，两岸高程575～621m,冲沟呈“V”型谷。

设计拟定上、下两坝址进行比较，上坝址正常高水位485m，下坝址正常高水位475m，初拟坝型为泥岩心墙石渣坝、泥质砂岩石渣均质坝、泥岩斜墙石渣坝、三种当地材料坝型比较。

区内基本地质条件如下。

1、地层岩性

坝址区出露地层岩性，除第四系松散堆积层外，广泛出露白垩系下统剑门关组和侏罗系上统蓬莱镇组上段的砂岩，泥质粉砂岩和粉砂质泥岩，根据其沉积运律及岩性特征，将剑门关组分为3个岩组，各岩组又细分工区层，将蓬莱镇组上段顶部分为2个岩组，各岩组细分为工区层。

各层岩性见表4-2-1。

表4-2-1坝址区岩层一览表

时代

层位

岩性特征

厚度

（m）

分布

Q4

Q4dl+el

粘土、亚粘土或亚粘土夹块碎石，块石主要为砂岩，泥质粉砂岩

0～7

斜坡、平台及冲沟

Q4dl+pl

亚粘土、亚砂土、砂及亚砂土夹块碎石，局部夹灰黑色淤泥质粘土。

10～14

冲沟沟底

K1j

K1j3－2

灰白色砂岩夹薄层紫红色粉砂质泥岩和泥质粉砂岩，工区未见底。

>50

坝肩以上

K1j3－1

灰白色砂岩，矿物成分以长石为主，少量岩屑，钙泥质胶结。

10～15

坝肩以上

K1j2－2

紫红色泥质粉砂岩

10～15

坝肩以上

K1j2－1

灰白色砂岩，夹薄层紫红色粉砂质泥岩扩灰白色砾岩，砂岩为厚层状细粒长石岩屑砂岩，钙泥质胶结

20～22

坝肩以上

K1j1－2

紫红色粉砂质泥岩，泥质粉砂岩呈不等厚互层

32～35

坝基

K1j1－1

灰白色细粒长石岩屑砂岩

10～15

坝基

J3p2

J3p2－10－2

J3P2－9－2

紫红色粉砂质泥岩，泥质粉砂岩不等厚互层，层中相变、尖灭现象较为突出

20～35

坝基

J3p2－10－1

J3P2－9－1

灰白、紫灰色厚层砂岩，层间夹薄层粉砂质泥岩透镜体。

J3p2－9－1工区未见主底

未见底

坝基

2、地质构造

工区位于中台上半环状构造南西侧，区内构造简单，未见断裂构造通过。

岩层产状平缓，其产状N70～86E/NW<1～20,区内裂隙调查统计，见表4-2-2，坝址区岩体中发育四组裂隙构造裂隙。

表4-2-2坝址区裂隙汇总表

序号

产状

间距

m

延伸长度

m

充填物

走向

倾向

倾角

1

N15~25°W

NE

65~80°

0.5~3

1~3

充填粘土

2

N40~50°W

SW

70~75°

1~2.5

2~2.5

充填粘土

3

N75~85°E

NW

80~85°

1.5~3.5

1.5~3.5

充填粘土

4

N20~30°W

NW

73~85°

1.5~3

2~3

充填粘土

水库北西为绵阳环状构造,该构造内一系列弧形褶皱排列成似环状。

南东方向紧邻东西向构造，以八角场背斜最近，该背斜西段轴向近东西向，东段渐转为N600E。

两翼倾角1～40。

工区新构造运动微弱，主要表现为大面积间歇性缓慢上升。

据国家地震局出版的1/400万《中国地震烈度区划图》查得，工区地震基本烈度小于VI度，区域稳定好。

3、地貌及物理地质现象

坝区沟底高程405～410m两岸山顶高程620m，相对高差60～200m，属低山～丘陵区，区内由砂岩和泥质岩类软硬相间组成，砂岩形成陡坡，泥质岩类岩性相对软弱，多形成阶梯状平台或缓坡。

坝区物理地质现象主要表现为风化、卸荷，受岩性和地形条件的影响，风化深度差异较大，据坝区勘探资料表明：

坝肩以上砂岩强风化带厚度15～17m，弱风化带厚度19～20m，两岸缓坡地段强风化带厚度11~15m，弱风化带厚度13~14m。

平硐勘探查明：

卸荷带水平宽度10~11m。

4、水文地质条件

根据坝区地下水的埋藏及运动规律，坝区地下水分为第四系孔隙潜水和基岩裂隙水两大类型。

孔隙潜水：

该类地下水主要埋藏于第四系松散堆积之坡残积和坡洪积层中，接受大气降雨补给，就近排泄于地表或冲沟中，一般斜坡坡残积层较贫乏，沟底坡洪积层较丰。

钻探查明：

沟底坡洪积层地下水埋深2～3m，随季节变化而变化。

基岩裂隙水：

主要埋藏于砂岩风化卸荷带中，接受大气降雨补给，就近以下降泉的形式排泄于地表，据地表地质测绘资料，泉水出露最高高程433.8m，局部为464.5m。

钻孔压水试验：

风化岩体透水率q=5～12Lu,或K=3.77m/d、或Q>72L/min，属弱～强透水层，新鲜岩体q=0.9～6Lu，属微～弱透水层，局部地段Q>72L/min,属强透水层。

上述资料表明：

基岩裂隙水多位于风化卸荷带内，且砂岩透水性较强，粉砂质泥岩透水微弱，可视为相对隔水层。

据沟谷中金ZK10号钻孔揭示，在孔深27.38m处，具有裂隙承压水现象，其水头27.58m，涌水量Q=1～2.5L/min，持续时间12H，属局部裂隙承压水。

据坝区水质简分析资料（见表4-2-3）表明：

坝区河水属重碳酸钙钠钾型水；泉水属重碳酸钙型水；钻孔水属重碳酸钙美型水，各类地表地下水对任何水泥拌制的混凝土均无任何腐蚀性。

表4-2-3坝区水质分析成果一览表

分类

水化学类型

库尔洛夫表达式

评价

河水

重碳酸钙钠

M0.82

HCO374.61SO415.35

T230

对任何水泥拌制的混凝土均无任何腐蚀性.

Ca71.18Na+K20.0

泉水

重碳

酸钙

M

HCO389.86

T300

Ca62.68Na+K19.71

钻孔水

重碳酸钙美

M

HCO385.77

T280

Ca51.72Mg31.61

5、第四系松散堆积层物理力学特征

根据坝址区金ZK2、金ZK4、金ZK7、金ZK10号钻孔和金ZT1、ZT2、ZT3、ZT4、ZT5揭示，冲沟内坡洪积层厚8.6~10m，分布特点上游薄，下游厚。

该层上部为褐黄色～棕褐色亚粘土，局部为紫灰色，厚1.5～4.0m，由上至下含水量增高，呈可～软塑状；中部为亚砂土，深灰～灰黑色，，天然含水量26.8%，天然密度1.97g/cm3，砂粒含量44.2％，粉粒含量33.0%，粘粒含量22.8%；局部粘粒含量集中呈泥带；亚砂土中夹少量块碎石和较多腐木，块碎石含量约10～15%，碎石直径3～4㎝，为砂岩和泥质粉砂岩，表面钙化；下部为灰黑色淤泥质粘土，含水量39.8%，天然密度1.79g/cm3，孔隙比1.156，流限59.8％、塑性指数31.9，有机质含量1.41,厚08~1.9m，连续性较好，土具臭味，含水量丰，呈软塑状，层中含较多碳化木块；底部为粉细砂层，结构松散，含水量26.4%，天然密度1.79g/cm3，粘粒含量12.7%，层中含泥块与腐烂木块较多，含水量较高，能搓成土球，该层厚3.4~5.0m，分布连续好。

坝区各土层去样试验见表4-2-4。

据坝址区金JZK1，JZK2，JZK3静力触探资料（见表4-2-5）表明：

沟底坡洪积层承载力测示值，一般在0.2~0.77MPa之间，局部遇腐木或块碎石时测示值在1.53~3.37MPa间。

从测试可以看出，第四系坡洪积层承载力底，且底部粉细砂层分布连续且较厚，存在不均匀变形问题，不宜作坝基持力层，应予以清除。

表3-4-2-5静力触探测试成果表

孔号

深度（m）

高程（m）

测试值（Mpa）

承载力取值（Mpa）

金JZK1

0.0~7.7

409.61~401.91

0.2~0.7

0.01~0.04

8.2

401.43

0.78~1.92

0.04~0.1

9.3

100.31

0.52~0.7

0.03~0.04

9.9

399.71

0.41~0.58

0.02~0.03

10.8

398.81

0.7~2.85

0.04~0.11

11

398.61

6.92~10.88

0.28~0.44

金JZK2

0.0~5.4

405.68~400.28

0.23~0.74

0.01~0.04

6.6

399.08

1.5~3.42

0.08~0.14

7.8

397.88

0.31~1.0

0.02~0.05

9.1

396.58

0.93~1.68

0.05~0.08

9.9

395.78

0.4~0.58

0.02~0.03

10.1

395.58

1.68~3.44

0.08~0.14

金JZK3

0.0~5.2

404.75~399.53

0.06~0.72

0.003~0.04

6.2

398.53

1.68~3.37

0.07~0.13

7.8

396.93

0.37~1.09

0.02~0.05

9

395.73

1.01~1.53

0.05~0.08

10.1

394.63

0.45~0.77

0.02~0.04

11

393.73

2.16~9.84

0.09~0.39

说明：

1、金JZK2、金JZK3经取心鉴定，第四系覆盖层厚度分别为8.6m和9.65m。

2、土层中含较多腐木，故局部测示值偏大。

3、承载力取值按1/20~25进行取舍。

表4-2-4坝基土壤试验成果汇总表

岩

性

比

重

含

水

量

密度

孔隙比

孔隙率

饱和度

流限

塑限

塑性指数

干

湿

砂粒

2~0.05

粉粒

0.05~

0.005

粘粒

<0.005

胶粒

<0.002

%

g/cm3

%

粘土

组数

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

平均值

2.81

34.7

1.38

1.86

1.036

50.9

94.1

62.9

25.9

37

8.0

45.5

46.5

29.0

亚粘土

组数

4

4

4

4

4

4

4

4

4

4

4

4

4

4

平均值

2.70

20.93

1.59

1.92

0.702

40.9

78.7

33.2

17.89

15.3

34.0

40.3

35.7

18.4

亚砂土

组数

3

3

3

3

3

3

3

3

3

3

3

3

3

3

平均值

2.71

26.8

1.55

1.97

0.741

42.4

95.5

35

16.6

18.3

44.3

33.0

22.8

17.9

粉细

砂

组数

3

3

3

3

3

3

3

3

3

3

3

3

3

3

平均值

3.70

26.4

1.56

1.97

0.748

42.2

95.4

25.1

22.2

12.6

74.2

13.2

12.7

8.8

含腐植质粘土

组数

3

3

3

3

3

3

3

3

3

3

2

2

2

2

平均值

2.76

39.8

1.28

1.79

1.126

53.6

95.3

59.8

27.9

31.9

4.9

45.0

50.2

30.9

续表4-2-4

岩

性

击实

自由膨胀率

崩解

快剪

固结快剪

压缩

渗

透

系

数

有

机

质

含

量

水溶盐含量

PH值

最优

含水量

最大干密度

时

间

崩解量

凝

聚力

内摩擦角

凝

聚力

内摩擦角

压缩系数

孔

隙比

%

g/cm3

%

h

%

MPa

0

MPa

0

Mpa-1

%

%

粘

土

组数

1

1

1

1

1

平均值

34.7

1.39

0.0402

3.34

0.8579

亚

粘

土

组数

4

4

4

4

4

4

4

4

4

4

4

4

4

4

4

平均值

18.7

1.737

36.1

37.17

35

0.0186

17.07

0.014

21.98

0.3367

0.669

3.96×10-5

0.4913

0.068

7.4

亚

砂

土

组数

1

1

2

2

2

3

平均值

0.0196

21.3

0.551

4.69×10-5

粉

细

砂

组数

2

2

1

1

2

3

平均值

0.0113

28.58

40.071

2.59×10-5

0.935

含腐植质粘土

组数

3

3

3

3

1

3

平均值

0.1396

2.09

0.7959

9.12×10-5

1.4076

枢纽区岩、土物理力学试验成果汇总表

表4-2-6

层位

岩石名称

风化程度

比重

干

密

度

吸

水

率

孔

隙

率

抗剪强度

抗压强度

软化系数

变形指标

摩擦系数

tgφ

凝聚力

干

湿

应力

初始模量

切线模量

割线模量

泊松比

%

MPa

MPa

GPa

K1j2-1

砂岩

强风化

15．9

1.7

0.11

7．0

0.96

1．74

1．25

0．36

砂岩

弱风化

0．71

0

42．8

32.8

0．76

15.0

7.63

4．91

5．02

0．44

粉砂质泥岩

弱风化

2．75

2．25

8．1

18．18

0．5

0

4．7

3．5

2．2

1.08

1．18

1．11

0．47

K1j1-2

粉砂质泥岩

新鲜

2．74

2．25

8．09

17．88

0．45

0

6．6

3．1

0．47

3．0

1．89

2．01

2．08

0．35

J3p2-10-2

粉砂质泥岩

弱风化

2．75

2．33

6．36

15．27

0．50

0

6．1

1．9

0．31

3．0

0．76

0．95

0．88

0．17

粉砂质泥岩

新鲜

2．74

2．39

5．28

12．77

11．1

4．7

0．42

7．0

1．58

2．30

1．94

J3P2-10-1

砂岩

弱风化

2．67

2．37

4．86

11．24

0．78

0

69．2

45.1

0．65

17．0

5．07

47.22

17．89

0．17

J3p2-9-2

泥质粉砂岩

弱风化

2．73

2．46

4．19

9．89

0．53

0

23.4

4．4

0．19

14．0

2．77

3．89

3．11

0．62

泥质粉砂岩

新鲜

2．75

2．47

4．05

10．18

0．63

0

23.4

6.1

0.26

13．0

2．67

1．59

1．72

0．31

粉砂质泥岩

新鲜

2．74

2．43

4．63

11．31

0．51

0

8．3

2.7

0.32

4．0

1．5

1．94

2．07

0．21

6、坝基岩体质量特征

（1）、基岩石物理力学特征

组成坝基岩石主要为K1j和J3P2层之砂岩，泥质粉砂岩和粉砂质泥岩，取样试验成果（见表4-2-6）表明：

K1j强风化砂岩湿抗压强度1.7Mpa，软化系数0.11，属软质岩；弱风化砂岩湿抗压强度32.8Mpa，软化系数0.76，属中硬岩；弱风化粉砂质泥岩湿抗压强3.5Mpa,软化系数0.74，属软质岩；J3p层之弱风化砂岩湿抗压强度45.1Mpa,软化系数0.70,属中硬岩；弱风化粉砂质泥岩湿抗压强度1.9Mpa,软化系数0.31，属软质岩；新鲜粉砂质泥岩湿抗强度4.3Mpa,软化系数0.34，属软质岩；弱风化泥质粉砂岩湿抗压强度4.4Mpa，软化系数0.19，属软质岩，新鲜泥质粉砂岩湿抗压强度6.1Mpa,软化系数0.26属软质岩。

（2）、岩体风化、卸荷特征

勘探及平面地质测绘，坝区岩石风化受岩性、卸荷及地形条件影响，差异较大，由砂岩组成的坝肩高陡边坡风化较深，强风化厚度14～16m，弱风化厚度15～21m，两岸平台由砂泥岩互层组成的岸坡，强风化厚度11～15m，弱风化厚度13～14m，河床强风化厚度2～8m，弱风化厚度10～13m。

强风化带内岩石呈散体状结构～碎裂状结构，弱风化带内岩石呈镶嵌碎裂结构。

据平硐勘探揭示，岸边卸荷带水平宽度一般10~11m.

（3）、坝基岩体质量分类

根据前述坝基岩体风化、卸荷特征、岩石物理力学性质、岩体结构特征，对坝基岩石作如下分类：

弱风化砂岩为BIV1，新鲜砂岩为BIV2，强风化砂岩和新鲜粉砂质泥岩为CIV类。

（二）、上坝址工程地质条件

上坝址冲沟走向S160E，沟宽60～85m，沟底高程409.1m，两岸基本对称。

设计初拟有大坝、导流洞和泄洪洞等水工建筑物，现将各水工建筑物工程地质条件分述如下：

1、上坝2线工程地质条件

上坝2轴线S75015/W，正常高水位485m时，轴线长414.28m。

现以上坝左轴线桩为0+000，向左为负，向右为正，将工程地质条件分述如下：

（1）、左坝肩（桩号0-100~0+048.24）

左坝肩为一条形山脊,自然坡度30～400,最高高程570m正常高水位（485m）处,坝肩宽430m，坝肩边坡除局部有0.5～1.5m厚的坡残积层覆盖外，基岩大多裸露。

据金ZK1号钻孔揭示，坝肩岩性在高程540m以上为K1j3—2层之粉砂质岩与泥质粉砂岩互层，高程503～540m为K1j3—1层灰白色厚层状砂岩，其中在高程517～520m夹一厚约3.0m的粉砂质泥岩；高程492～503m为K1j2－2层粉砂质泥岩，约10m；以下为K1j2－1层灰白色厚层状砂岩。

岩石产状为：

N48~660E/NW∠1－20,倾向坡内，据平面地质测绘，边坡中主要发育有两组裂隙，N50～55°E/NW<70～85°；N15～25°W/NE<65～80°，两组裂隙在岸边浅部常形成卸荷裂隙，间距1～2m，张开0.2～0.4㎝裂面粗糙，据金PD1号平硐揭示，岸边卸荷水平宽度10~11m，岩石强、弱风化带铅直厚度分别为15～16m和17～19m。

钻孔压（注）水试验：

强风化带内岩石渗透系数K=0.8cm/sec或以流量Q=72升/分的水量注入孔内，无水位抬升值，为强透水层，新鲜~弱风化