羊田水库地质报告OK详解.docx
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羊田水库地质报告OK详解
1绪言1
2地质概况3
2.1地形地貌3
2.2地层岩性3
2.3地质构造及地震4
2.4水文地质条件4
2.5岩体风化5
2.6水库区工程地质条件及评价5
3病险工程地质条件及评价5
3.1土坝坝体6
3.2坝基、坝肩14
3.3溢洪道17
3.4放水涵（兼排洪涵）17
4防汛公路工程地质条件及评价17
5天然建筑材料18
6结论及建议18
6.1结论18
6.2建议19
附图：
大坝工程地质平面图（1：
500）（图号LYT-3D-1）
大坝工程地质横剖面图（Ⅰ-Ⅰ’）（1：
500）（图号LYT-3D-2）
大坝工程地质纵剖面图（1-1’）（1：
500）（图号LYT-3D-3）
大坝工程地质纵剖面图（2-2’）（1：
500）（图号LYT-3D-4）
大坝轴线渗透剖面图（Ⅰ-Ⅰ’）（1：
500）（图号LYT-3D-5）
钻孔柱状图（ZKLYT1~4）
附件：
附件1：
岩心照片（ZKLYT1~4）
附件1：
物探专题报告
工程地质
1绪言
羊田水库位于海南省昌江黎族自治县叉河镇境内，昌化江石碌河直流打落河中游。
坝址距昌江县县城中心23km，距离叉河镇政府3公里，有国道海榆西线从水库西南侧1.5公里处经过，进库简易公路长约800m。
羊田水库始建于1972年9月，1974年7月竣工。
水库保护下游排岸、叉河2个村庄及1个工厂，人口65634人，公路2.5km，设计灌溉耕地950亩，由于工程年久失修，渗漏严重，现在基本没有发挥灌溉效益。
水库以上河段长1.1km。
河床平均坡降12.5‰。
库区集雨面积1.04km2，多年平均降雨量1400mm，多年平均径流深400mm。
水库枢纽为Ⅳ等小（Ⅰ）型水利枢纽工程。
主要水工建筑物级别为4级，次要建筑物5级，临时性建筑物5级。
设计洪水标准为50年一遇，校核洪水标准为500年一遇。
相应的特征参数如下：
正常蓄水位为61.40m，相应库容为105万m3，死水位为51.20m，死库容4万m3，校核洪水位为62.19m，相应库容133.86万m3，水库枢纽建筑物主要由主坝、输水涵管（兼排洪涵）等工程组成。
根据海南省水利电力建筑勘测设计院的《羊田水库大坝安全鉴定评价报告》，存在的主要问题和水库主要病险情况为：
①大坝填筑土料及其施工质量差，填筑土碾压不实，渗透较大；坝基地层透水性大，基础处理不善。
②坝上游为干砌石护坡，结构不严密，缝隙较大和孔洞较多者多处可见，护坡有多处损坏塌陷。
③坝下游草皮护坡维护不善，杂草丛生，坝坡大面积冲刷损坏严重，形成多处冲沟和塌陷，原排水沟和排水棱体已基本损坏。
④涵管管身与坝体填土间有接触性渗漏，据管理人员反映，库水位高时，有成股水流从涵管出口管外壁上沿处漏出，漏水量约90ml/s。
⑤输水管内壁已老化麻面严重，放水涵进出口损坏渗透严重，启闭设备已老化严重，固定转动门盖的螺栓已严重磨损，止水铜片已缺失。
⑥大坝运行管理方面存在问题，对水库的观测和安全监测一直没有进行，进库公路坑坑洼洼。
大坝安全鉴定报告书结论为：
①根据工程质量评价，大坝工程质量综合评价为不合格。
②大坝运行管理综合评价为差。
③根据水利部SL252—2000《水利水电工程等级划分及洪水标准》，羊田水库洪水标准按50年一遇设计，500年一遇校核修改。
大坝实际抗洪能力满足国家现行规范要求。
④大坝抗滑稳定安全系数计算值大于规范值，但结构稳定不安全，评为C级。
⑤根据渗流安全评价结果，大坝渗流形态不安全，评为C级。
⑥大坝金属结构存在隐患，金属结构状态不安全，应评为C级。
⑦综上所述，根据水利部《水库大坝安全鉴定办法》（水建管[2003]271号）第六条和水利部SL258—2000《水库大坝安全评价导则》第9.3.2条，羊田水库属病险水库，水库大坝安全鉴定为三类坝，急需除险加固，确保安全。
设计方案初定为：
①坝体、坝基进行全线防渗。
②坝上游坝坡（原为干砌石到坝顶）+砂石垫层+砼护坡；坝下游坝坡清杂草（树等）+草皮护坡+坝脚棱体+排水+步级。
③增设泄洪和放水灌溉涵进口闸（设斜拉杆式或塔式）。
④放水涵前引水渠段重建；放水涵后段消力池+灌渠前段+渠道溢洪道修建。
⑤新建水库管理房（坝右侧山体位置）及泥结石防汛公路；⑥建立水情、工情观测设施。
除险加固初步设计勘察任务和要求为：
进一步调查分析土石坝坝体病害的分布情况、类型及成因，评价其危害程度，提供坝体渗透和力学参数；查明地质病害和隐患的部位、范围和类型，分析其产生的原因，为除险加固设计提供地质资料与建议。
此次勘察工作主要针对安全鉴定报告提出的主要问题进行了枢纽区的地质测绘，并在此基础上对大坝、放水涵管进行物探（高密度法）测试，再进行钻探以及原位测试（标准贯入、钻孔注水及压水试验）、土工试验，外业时间为2008年3月，完成工作量汇总见表1。
表1勘察工作量汇总表
勘测方法
单位
比例尺
工作量
枢纽区平面地质测绘
km2
1：
500
0.1
枢纽区剖面地质测绘
km
1：
500
0.75
钻探（机钻）
m/孔
86.2/4
机钻：
全为陆上孔。
钻孔压水试验
段
2
钻孔注水试验
段
15
标准贯入试验
次
11
物探高密度电法测试
m/点
290/59
土工常规试验
组
7
土工扰动样击实试验
组
6
水质简分析
组
2
土料简分析
组
2
工程测量
点
10
测量系统采用当地假想坐标系，结合国家高程系统控制执行，并以坝顶左侧起点作为0+000桩号。
2地质概况
2.1地形地貌
水库区为低山、丘陵区，山体呈浑圆状，连绵不断，山顶高程多在85m~95m以上，相对高差3m～10m，普遍覆盖残坡积层，植被良好，山坡稳定。
枢纽区左右两岸为粗粒花岗岩风化残丘，中部坝段为低洼谷地，左岸山顶高程约78.60m，右岸山顶高程约96.00m，地势较平缓，山坡坡度约5°～10°。
坝后见有零星沼泽地，水草丛生，可能系由于坝基渗漏而成。
2.2地层岩性
根据1：
20万海南岛（区域）地质图及地质测绘，该区域出露地层岩性主要为中生代第二期侵入的花岗岩为主（г5B）、第四系残坡积层（Q4edl）、第四系河床冲积层（Q4al）以及人工填土层（Q4s），按地层时代由新至老分述如下：
第四系人工填土层（Q4s）：
主要为坝体填土，中等密实状~密实状，厚度5.0m～16.0m。
主要成分为粉粒，含较多石英砂粒，粘性较差。
由附近山丘残坡积全风化粗粒花岗岩风化土堆填碾压而成。
河床冲积层（Q4al）：
主要为砂质粘土或粉细砂层，可塑或稍密~中密状，厚约1.0m~1.5m，主要分布在古河床，总体分布不连续，厚度较小，范围有限。
第四系残坡积层（Q4edl）：
系粗粒花岗岩的风化残积土，风化后的主要成分为粗粒石英砂，次为粘粒及粉粒，可塑状或者稍密状，厚度4.6m～5.8m，主要分布在残丘表层。
中生代第二期侵入的花岗岩为主（г5B）：
基性喷出岩的一种。
灰白色，中粗粒结构，块状构造，由斜长石、钾长石、石英、黑云母及少量的磁铁矿组成。
主要出露在坝基、坝肩部位。
2.3地质构造及地震
根据20万分之一区域地质资料（海南岛幅），工程区位于琼海~昌江东西向断裂带南侧，北距四更~石碌~打安深大断裂约25km，南距尖峰~吊罗区域性深大断裂约42km，距周围Ⅲ、Ⅳ级构造断裂线也在10km以上。
库坝没有发现活动断裂，岩体为坚硬的花岗岩体，因此，库坝区处于区域地质构造相对稳定地段。
根据<<中国地震动参数区划图>>（GB18306-2001），工程区域内地震动峰值加速度0.05g，相应地震基本烈度为Ⅵ度。
2.4水文地质条件
水库区地下水类型主要为赋存于覆盖层中的孔隙性潜水和基岩中的裂隙水两种。
孔隙性潜水主要受地表水及大气降雨补给，向库区、沟谷排泄或沿基岩裂隙下渗。
基岩裂隙水主要接受上部孔隙性潜水和大气降雨补给，向沟谷、库区排泄。
二者水位、水量受季节性变化影响较大。
本次勘察期间取钻孔水和水库水样各一组，钻孔水属于HCO3-~Ca2++K++Na+型，水库水属于HCO3-+SO42-~K++Na++Ca2++Mg2+型，其中钻孔水HCO3-含量为1.13mmol/L，根据《水利水电工程地质勘察规范》（GB50287-99）判断，大于标准含量1.07mmol/L，判定为无腐蚀性；水库水样HCO3-含量为0.87mmol/L，介于标准值1.07mmol/L≥HCO3-＞0.70mmol/L，判定为弱腐蚀性。
其余均对混凝土不具腐蚀性，试验成果见附表。
2.5岩体风化
水库坝址左右两岸见有强~弱风化花岗岩基岩出露，水库区内岩体全（强）风化带较厚（一般大于10m），零星见有弱风化基岩出露。
2.6水库区工程地质条件及评价
羊田水库处于岩浆岩侵入构成的花岗岩穹窿地貌单元，距离区域性大断裂距离远，坝址附近地区没有发现活动性断裂，处于区域地质构造相对稳定地段。
库区分布有风化残丘，形成时代久远，处于相对稳定状态。
库周为低山丘陵区，岸坡植被茂盛，第四系残坡积覆盖层深厚，库岸岸坡相对平缓，坡度多小于30度，未发现不良物理地质现象，库区自然边坡基本上稳定，由于覆盖层深厚，局部地区在浪蚀作用下，可能存在水库塌岸现象，但是方量不大，基本不影响水库运行；水库区位于侵蚀低山区，库盆岩体坚硬完整，且河谷两侧没有相对较低的邻谷，没有较大的断裂通向库外，库盆封闭性较好，不存在渗漏问题；此外，水库区不存在矿产淹没和浸没问题。
因此库区工程地质条件相对较好。
3病险工程地质条件及评价
病险工程主要出现在均质土坝上，其次为输水涵管（兼排洪涵）部位。
3.1土坝坝体
3.1.1坝体工程现状
大坝为均质土坝，土坝坝顶长220m，坝顶高程63.5m，宽5.0m，最大坝高16m；坝底高程约47.50m，宽约90m；放水涵管（兼排洪涵）埋于大坝0+150桩号处，为浆砌石矩形暗涵，尺寸1.5×1.5m，进口底板高程大约为47.93m，涵长约87.5m。
上游迎水面为干砌石护坡，背水面草皮护坡，坡脚设有排水棱体。
坝上游干砌石护坡结构不严密，缝隙较大和孔洞多处可见，护坡有多处损坏塌陷；坝下游草皮护坡维护不善，杂草灌木丛生，坝坡大面积冲刷损坏严重，形成多出冲沟和塌陷。
坝顶杂草灌木丛生，未设防护。
水库始建于1972年，1974年建成并投入使用，由于当时施工机械的局限性，没有使用机械夯实，主要采用人力堆填，选用的填筑土材料为粗颗粒花岗岩全风化土及残积土，砂砾含量较大，且建坝时对坝基砂质粘土层做防渗处理不够彻底，故坝体填筑质量较差，并留下坝体及坝基渗漏的隐患，导致现在不能正常蓄水运行。
目前水库水位仅为48.30m。
3.1.2填筑土填筑质量及评价
1）填土组成及压实度
坝体填土（Q4S）主要由附近残丘上的全风化花岗岩残积土填筑构成，总体颗粒组成为砾石、碎石组占42.94%，砂粒组占33.43%，粉粘粒组占23.63%，（参见表2、3），可见砂（砾）粒含量较大，基本构成粉土质砂。
填土层颗粒组成及土工试验成果汇总参见表2，扰动土击实试验成果统计见表3，标准贯入试验统计表见表4。
沿主坝坝轴线布置1条高密度探测线，测线剖面总长约为290m，点距5m。
结果表明没有发现明显的缝隙或空洞异常。
物探成果详见附件。
从上述统计指标中可看出：
（1）填土的颗粒组成按照颗分分类应属粉土质砂土层，孔隙比较低，干密度较高。
（2）标贯击数为
18.1击，填土密实程度处于中密状态；按天然干密度与最大干密度比较，填土压实度范围值为74.10%~83.20%；平均压实度为79.34%；一方面说明土体压实度不均匀，另一方面说明填土压实度远达不到《碾压式土石坝设计规范》（SL274-2001）要求（96%）。
（3）填土总体压缩性中等，抗剪强度值一般。
综上所述，填筑土多属粉土质砂土层，抗剪强度一般，均匀性较差，压实度低，填土压实度远达不到《碾压式土石坝设计规范》（SL274—2001）要求，填土填筑质量较差。
表2土工试验成果表
岩土名称
野外编号
取样深度
物理性质指标
水平渗透系数
饱和固结
直接剪切
颗粒组成
土的分类定名
含水率
湿密度
干密度
土粒比重
天然孔隙比
饱和度
液限
塑限
塑性指数
液性指数
压缩系数
压缩模量
饱和快剪
饱和慢剪
粒径范围（mm）
粘聚力
内摩擦角
粘聚力
内摩擦角
40~20
20~10
10~2
2~0.5
0.5~0.25
0.25~0.075
<0.075
ω
ρ
ρd
Gs
e
Sr
ωl
ωp
IP
IL
kh20
αv
ES
c
φ
c
φ
m
%
g/cm3
g/cm3
%
%
%
cm/s
MPa-1
MPa
kPa
°
kPa
°
%
%
%
%
%
%
%
填筑土
ZKLYT1-1
2.10-2.30
9.20
1.90
1.74
2.68
0.540
45.6
26.2
16.0
10.2
＜0
0.32
4.80
21.0
30.2
0.00
1.00
37.50
17.10
7.90
7.30
29.20
粘土质砂
ZKLYT1-2
5.10-5.30
8.00
1.91
1.77
2.67
0.510
41.9
25.1
13.7
11.3
＜0
0.31
4.87
41.00
32.50
0.00
0.50
38.20
17.50
8.40
7.90
27.50
粘土质砂
ZKLYT2-1
2.30-2.50
8.20
1.75
1.62
2.67
0.651
33.6
25.5
14.9
10.6
＜0
0.41
4.03
0.00
0.00
38.00
18.20
9.00
7.80
27.00
粘土质砂
ZKLYT2-2
5.40-5.60
9.10
1.87
1.71
2.67
0.558
43.6
27.5
15.6
11.9
＜0
4.75E-4
0.35
4.45
39.00
30.80
0.00
0.00
40.90
16.20
7.60
6.60
28.70
粘土质砂
ZKLYT3-1
2.30-2.50
9.10
1.75
1.60
2.67
0.665
36.6
25.9
16.4
9.5
＜0
8.60E-4
0.47
3.54
17.0
31.2
1.00
5.40
37.90
15.90
7.50
7.20
25.10
粉土质砂
ZKLYT4-1
2.30-2.85
7.90
1.92
1.78
2.63
0.480
43
24.8
17.6
7.2
＜0
5.50E-4
0.236
6.27
0.236*
6.27*
3.40
25.50
15.30
13.00
9.70
17.80
15.30
粘土质砂
ZKLYT4-2
5.30-5.50
6.50
1.87
1.76
2.72
0.546
32
24.2
15.9
8.3
＜0
1.00E-4
0.285
5.42
0.285*
5.42*
5.90
35.10
15.00
9.90
7.20
14.30
12.60
粘土质砂
样本数
7
7
7
7
7
7
7
7
7
4
7
7
2
2
2
2
3
5
7
7
7
7
7
最大值
9.20
1.92
1.78
2.72
0.67
45.60
27.5
17.60
11.9
8.6E-4
0.47
6.27
21.00
31.20
41.00
32.50
5.90
35.10
40.90
18.20
9.70
17.80
29.20
最小值
6.50
1.75
1.60
2.63
0.48
32.00
24.2
13.70
7.2
1.0E-4
0.24
3.54
17.00
30.20
39.00
30.80
0.00
0.00
15.00
9.90
7.20
6.60
12.60
平均值
8.29
1.85
1.71
2.67
0.56
39.47
25.6
15.73
9.86
4.96E-04
0.34
4.77
19.00
30.70
40.00
31.65
1.47
9.64
31.83
15.40
8.19
9.84
23.63
建议值
1.85
1.71
2.67
0.564
39.47
25.60
15.73
9.86
0.41
4.00
16.15
26.10
34.00
26.90
砂质
粘土
ZKLYT3-2
5.40-5.60
9.3
1.76
1.61
2.67
0.658
37.7
26.3
16.3
10.0
＜0
9.65E-5
0.39
4.30
35.0
32.0
4.5
35.8
17.5
8.1
6.5
27.7
粘土质砂
注：
地质建议值取值原则：
试验组数在4组以上者，压缩系数取大值平均值，压缩模量、抗剪强度取小值均值，容重、比重、孔隙比等取平均值，试验组数在4组以下者，抗剪强度指标建议值按平均值乘折减系数0.85求得，其余指标则采用平均值。
*为异常值。
表3坝体填土击实试验成果统计表
取土部位
野外编号
取样深度
含水率
击实试验（轻型25击）
原状土样
颗粒组成
土的分类定名
压实度最大值
压实度最小值
压实度均值
最优含水量
最大干密度
校正后最优含水量
校正后最大干密度
最大干密度
最小干密度
平均干密度
粒径范围（mm）
>5
5~2
2~0.5
0.5~0.25
0.25~0.075
<0.075
ω
Wopt
Pmax
Wopt
Pmax
ρd
ρd
ρd
m
%
g/cm3
g/cm3
g/cm3
%
%
%
%
%
%
%
%
%
坝后
坝后1
0.50-1.00
7.4
11.20
2.06
9.10
2.14
1.78
1.60
1.71
20.0
19.8
17.8
9.1
7.8
25.5
细粒土质砂
83.2
74.8
79.9
坝后2
0.50-1.00
3.6
9.70
2.06
7.60
2.16
23.8
24.4
16.2
7.2
5.7
22.7
细粒土质砂
82.4
74.1
79.2
钻孔
ZKLYT1
1.00-10.00
10.40
2.10
9.00
2.16
14.8
28.5
17.7
6.9
7.0
25.1
细粒土质砂
82.4
74.1
79.2
钻孔
ZKLYT2
1.00-10.00
9.90
2.08
8.10
2.16
20.0
24.4
16.3
7.7
7.1
24.5
细粒土质砂
82.4
74.1
79.2
平均值
5.5
10.3
2.08
8.45
2.16
1.78
1.6
1.71
19.7
24.3
17
7.73
6.9
24.5
82.6
74.3
79.4
表4标准贯入试验击数统计表
土层名称
孔号
标贯击数
最大值
最小值
均值
素填土
ZKLYT1
23
19
11
23
11
18.1
ZKLYT2
23
20
ZKLYT3
19
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砂质粘土
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15.3
ZKLYT4
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2）填土渗透性
高密度电法试验成果揭示：
在桩号0+090～0+100高程48.0m～51.3m处（编号1#）、在桩号0+143～0+160高程51.7m～55.0m处（编号2#）、在桩号0+189～0+197高程53.0m～55.0m处（编号3#）视电阻率曲线呈低阻闭合圈分布，推测为坝基该三处含水量稍高。
物探成果详见附件。
土工试验成果（见表2）显示填土渗透性能多呈中等透水性，钻孔注水试验成果（见表5）显示填土渗透性能普遍为中等透水性；全风化花岗岩渗透性以弱透水为主，但浅层多为中等透水层；弱风化基岩为弱透水性。
土工试验数据渗透系数值与钻孔注水试验测试值基本一致，说明该坝体填土层以中等透水为主。
坝体填土厚度—地下水埋深条件等分布特征性数据汇总表见表6。
填土内地下水为孔隙性潜水，主要接受库水补给，水位升落受库水位变化影响较大，水化学成分与库水相近。
当前库水位高程为48.30m时，坝体孔隙性潜水水位（即钻孔终孔稳定水位，下同）高程在坝轴线一带为46.01m～46.19m，中部低，两侧坝头较高，达55.63m～57.13m，且右侧略高于左侧，此也表明中间部位渗流强于两侧，渗透性能也大于两侧，根据钻探注水试验结果得出渗透剖面与该结果基本一致。
由于水库长时间在低水位运行，故在坝后坡处没有见到水流及水集中现象，根据水库人员描述，坝后在水位高的时候会有水集中成坑的现象。
大坝渗流量大小与水库水位变化关系密切，基本上是库水位升高，渗流量随之增大。
坝体渗漏对坝后坡稳定不利。
上述勘探成果，结合实际运行观测，初步表明：
坝体渗透性属中等透水，存在渗漏问题。
渗透系数较大的部位存在渗透稳定隐患。
此外坝体与山坡结合部位的物质组成为花岗岩的填筑土与全风化土，二者成分相同，工程特性相近，物探和钻探均未见有空洞、裂缝、滑移等不良地质现象出现。
坝体填土、坝基风化土、残积土注水试验成果表明：
其透水
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