水电站工程地质勘察报告详细.docx

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水电站工程地质勘察报告详细

1绪言

本院承担了某水电站可行性研究阶段工程地质勘察任务,提供工程枢纽建筑物地基工程地质资料.现已完成内外业任务,编制本报告和有关成果图件资料供审查.

1.1工程位置及交通概况

拟建工程位于宝鸡市陈仓区拓石镇境内,坝址位于距某村委会约2千米渭河上游,厂房距坝址约200米,位于310国道（陕西省与甘肃省交界牛背山段）以北,交通便利.

1.2工程概况

工程枢纽构筑物主要包括:

（1）拦河坝

位于渭河某村段上游约2千米,初拟坝高8.5米.

（2）挡水回水区

挡水回水区蓄水位高程初定751.5米,总挡水回水容约76万米3.

（3）发电厂房

发电厂房位于某村310国道北侧,电站总装机（2×2000+1600kw）.

（4）输水隧洞

本电站采用隧洞引水发电,输水隧洞从挡水回水区右岸山体进洞,从山体东侧出洞,洞长88米.

1.3本阶段工程地质勘测任务

1.3.1勘测目的

本工程在可行性研究之前未做过针对性的地质工作,本阶段遵照小型水利水电工程可行性研究阶段工程地质勘察规范要求,为工程枢纽建筑地基作工程地质评价,提供本阶段所需的工程地质参数.

1.3.2主要任务

本阶段主要任务为:

（1）区域地质:

以收集区域地质资料为主,作局部地表查勘,补充修正原有资料,作区域地质条件评价.

（2）挡水回水区:

对挡水回水区进行工程地质踏勘,重点调查淹没线以下的水文地质条件,对挡水回水区地质条件作出评价.

（3）坝址:

坝址投入必要的勘探工作量,并作出坝址工程地质剖面,查明坝址区工程地质条件,对坝址地基工程地质条件作出评价,提供设计所需工程地质参数.

（4）厂房:

在厂房区布置钻孔4个,以查明地层分布、覆盖层厚度和地层承载力等工程地质参数.

（5）输水隧洞:

以地表查勘为主要手段,分析洞线所经山体有无较大规模断裂、软弱夹层及其他对围岩工程地质条件有较大影响的不利结构及其组合岩溶等.

（6）天然建筑材料:

对工程区附近砂砾料、块石料进行初步评价.

（7）取样试验:

坝址区基岩取岩样进行抗压分析,坝址区、厂房区取扰动样进行颗粒分析.

本次勘测主要执行如下规范:

1、《中小型水利水电工程地质勘察规范》（SL55-2005）;

2、《水利水电工程地质勘察规范》（GB50487-2008）;

3、《水工建筑物抗震设计规范》（DL5073-2000）;

4、《水利水电工程天然建筑材料勘察规程》（试行）（SDJ17-78）;

5、《水利水电工程地质勘察资料整编规程》（SL567-2012）;

6、《水利水电工程钻探规程》（DL5013-92）;

7、《水利水电工程钻孔抽水试验规程》（SL320-2005）;

8、《工程岩体分级标准》（GB/T50218-2014）.

1.4工程地质勘测过程及完成的主要工作量

1.4.1勘测过程

（1）资料搜集和现场踏勘,编制《工程地质勘测大纲》于2015年5月25至5月27日进行.

（2）勘测外业工作:

所有外业工作于2015年5月28日至6月6日进行.

（3）报告编写工作:

全部内业资料整理与报告编写于2015年6月19日完成,并提交成果资料.

1.4.2勘测工作量

勘测工作量详见表1.4.2.

表1.4.2某水电站工程地质勘察工作量汇总表

项目

工作量

备注

地质测绘

坝址地质剖面

1条

实测

厂区地质剖面

4条

实测

坝址钻孔柱状图

3副

实测

输水隧洞地质剖面

1条

实测

原位测试

标准贯入试验

14点次

实测

重型圆锥动力触探

11.5米

实测

波速测试

2孔40米

实测

钻探

7孔/195.6米

室内试验

颗粒分析

50件

岩石饱和抗压

10组

水质简分析

2组

1.5勘测质量简述

本次勘测在充分利用已有资料的基础之上,按规范进行,各项成果能满足可行性研究阶段的需要.

2区域地质概况

2.1自然地理

本区属中低山地貌,山高坡陡,岭谷纵横,区内海拔高程740～1000米,相对高差200～300米.

区内水系发育,主要河流为渭河.

该区属大陆性暖温带山区气候,冬春干旱,夏秋湿润.气候垂直变化和区域性差异大,年平均气温10.9～13℃,年最高气温37.3～41.4℃,年最低气温-17.0～-15.5℃.11月至次年3月为冰冻期.年降雨量500～600米米,多集中于7～9月间.区内植被发育,以草丛及灌木为主.

2.2地层岩性

工作区河谷区为第四系冲、洪积层覆盖外,地表大部分为新生代沉积地层.其下部三叠纪微风化花岗岩单斜地层,地质构造发育.现根据沿河出露地层由新至老详述如下:

1.全新世（Q4）砂卵砾石:

区内全新世地层主要冲积及洪积物（Q41apl）.分布于项目区内（包括河漫滩堆积物）,岩性以砂砾卵石为主,粗颗粒成分主要为花岗岩、闪长岩、石英岩等,砂质充填,密实度较好.一般可见厚6.9～27.3米.

2.全新世（Q4）残坡积物:

主要为植物腐殖物、黄土、粘土等.

3.三叠纪（ηrT2bB）微风化花岗岩:

多呈中厚～巨厚层出露,较完整,块状构造,结晶斑状结构.以岩基产出,与地层岩体呈侵入接触.以中细粒结构为主.主要矿物斜长石、钾长石、石英和少量黑云母.

2.3构造与地震

2.3.1地质构造

本区处北秦岭造山带（西段）,处北祁连—北秦岭构造带内,区域上为我国南北向构造带和东西向构造带交汇处,大地构造位置十分特殊.自元古代以来,经历了多次裂陷和收缩拼合的地质构造作用,不同期次、不同层次和不同性质构造形迹的叠加与改造是区内变形构造的显著特点,见图2.3.1.

图2.3.1大地构造位置分布示意图

拓石—宝鸡断裂

为西秦岭北缘断裂带北支,沿渭河谷地呈EW向分布,斜切北秦岭构造带,为右旋张扭性断裂,区域称为天水—宝鸡走滑剪切带,为北祁连造山带与北秦岭造山带的分界断裂.区域上长大于100千米,宽2～3.5千米,目前大部分为新生代所覆盖,主要由眼球状黑云母斜长质糜棱岩以及眼球状长英质糜棱岩、花岗质糜棱岩和钙质糜棱岩等组成,韧性剪切变形非常强烈,平面上以右行走滑剪切运动为主,先期曾有过左行走滑剪切运动.渭河断裂西段分布于拓石—宝鸡一带,近东西向展布,向东被渭河盆地黄土覆盖,基岩山区出露长约55千米.

东沟赵家湾断裂

为秦岭山前断裂的西延部分,呈东西向展布,长度大于22千米,断面倾向北北东,倾角70～80º,断层带宽20-30米,带内发育碎裂岩及构造角砾岩,为右行平移正断层.

2.3.2地震

根据中国地震局颁布的《中国地震动参数区划图》（G18306-2001）,附录A《中国地震动峰值加速度区划图》、附录B《中国地震动反应谱特征周期区划图》,并结合《四川、甘肃、陕西部分地区地震动峰值加速度区划图》（1:

100万）和《四川、甘肃、陕西部分地区地震动反应谱特征周期区划图》（1:

100万）,本项目区地震动峰加速度为0.15g,相当于地震基本烈度Ⅶ度区.工程区特征周期分区为0.40s.

2.4水文地质

区内雨量充沛,地表径流量较大,地下水赋存形式主要为:

松散层中的孔隙水,基岩裂隙水.

（1）第四系松散层中的孔隙水

主要分布于河漫滩和残坡积层、洪积层、崩积层中,水位受大气降水、河流水位及地形影响,埋深多在1～9米.

（2）基岩裂隙水

主要分布于基岩裂隙中,多呈脉状,分布不均,受大气降水、河流水位和孔隙水的补给影响.

3挡水回水区工程地质

3.1挡水回水区地质概况

3.1.1地形地貌

挡水回水区除近坝段河谷较宽（100～120米左右）,两岸坡陡立,多为基岩裸露,山顶高程在800～1000米之间,为中高山区,植被较好.该段河谷多呈“U”型,谷底宽50～100米,平坦开阔.

3.1.2地层岩性

根据勘探资料,在勘探深度内的挡水回水区地层主要由第四纪全新世（Q4）耕土、中砂、含漂石卵石、卵石以及三叠纪（T）微风化花岗等组成,根据现场观察及土的物理力学性质共划分为6个工程地质层,地基土的分布情况详见工程地质剖面图,现分层描述如下:

第①层—耕土（Q2米l4）:

褐色,稍湿,松散多孔.主要由粉质黏土组成,含大量植物根系及砂粒.本层分布孔1号附近场地,层厚0.5米,层底埋深0.5米,层底标高750.82米.

第②层—中砂（Q2al4）:

黄褐色,稍湿,松散,具液化性.砂质均匀,纯净,分选性好,级配不良.砂粒矿物成分主要为石英、长石.本层分布孔1号附近场地,层厚2.3米,层底埋深2.8米,层底标高748.52米.

第③层—含漂石卵石（Q2apl4）:

杂色,湿～饱和,中密～密实.卵石含量为50～70%,粒径以20～50米米为主,50～80米米次之,最大粒径400米米.卵石成分主要为花岗岩、闪长岩等,分选性差,级配良好,卵石呈椭圆状～次圆状.本层分布全场地,层厚6.9～11.3米,层底埋深6.9～11.3米,层底标高736.54～741.52米.

第④层—卵石（Q2apl4）:

杂色,湿～饱和,中密～密实.卵石含量为50～60%,粒径以20～40米米为主,40～60米米次之,最大粒径180米米.卵石成分主要为花岗岩、闪长岩等,分选性差,级配良好,卵石呈椭圆状～次圆状.本层分布全场地,层厚6.9～8.0米,层底埋深16.7～19.3米,层底标高723.90～734.62米.

第⑤层—含漂石卵石（Q2apl4）:

杂色,湿～饱和,中密.卵石含量为65%,粒径以20～50米米为主,50～80米米次之,最大粒径600米米.卵石成分主要为花岗岩、闪长岩等,分选性差,级配良好,卵石呈椭圆状～次圆状.本层分布全场地,层厚8.0～8.8米,层底埋深25.5～27.3米,层底标高725.82～715.90米.

第⑥层—微风化花岗岩（ηrT2bB）:

浅红色,块状构造,结晶斑状结构,以中细粒结构为主,与地层岩体呈侵入接触,主要矿物斜长石、钾长石、石英和少量黑云母.野外勘探期间未揭穿本层底板,最大揭露厚度为18.1米.

3.1.3地质构造

本区位于秦岭褶皱系北秦岭加里东褶皱带的西北缘.工作区位于拓石—宝鸡断裂（渭河断裂）南侧约8公里处,位于东沟赵家湾断裂北侧3公里处.挡水回水区右岸山体基岩节理较为发育,节理面北倾,倾角陡;节理总体产状:

30º～50º∠60º～85º.左岸及和盆覆盖层为第四纪冲洪积物.

3.1.4水文地质

地下水赋存形式主要有两类:

松散层中的孔隙水,基岩裂隙水.

孔隙水主要分布于河床滩地,洼地等第四系的冲洪积物地层中,水位受大气降水及河流水位影响较大.

基岩裂隙水主要赋存于两岸基岩层间和节理裂隙中,水量贫乏.

3.2挡水回水区工程地质问题与评价

3.2.1挡水回水区渗漏问题

挡水回水区山峦叠嶂,右岸山体多为花岗岩出露,左岸和河盆覆盖层为第四系冲洪积卵砾石,且埋深较大7～28米,第②层—含漂石卵石层的渗透系数k=120米/d,呈强透水性,可采取混凝土面板或防渗土工膜进行防渗处理.

3.2.2岸坡稳定

河谷两岸多为花岗岩山体出露,坡角40º～80º,无大规模的失稳地段,岸边总体稳定性较好.在近坝地段左岸岸坡为第四系中粗砂;松散未胶结,厚2～7米之间.挡水回水区蓄水后,浸没线附近有塌滑的可能,对挡水回水区虽然影响不大,但塌滑入挡水回水区产生的涌浪将对大坝有一定影响,应予以重视.

3.2.3挡水回水区诱发地震

本区位于秦岭褶皱系北秦岭加里东褶皱带的西北缘.工作区位于拓石—宝鸡断裂（渭河断裂）南侧约8公里处,位于东沟赵家湾断裂北侧3公里处.挡水回水区蓄水高度不超过8.5米,不会诱发构造地震.

4坝址区工程地质

4.1坝址区地质概况

4.1.1地形地貌

坝轴线位于宝天高速某大桥渭河下游200米处.河流总体流向:

坝轴线上游南东~北西向（SE30º）,坝轴线下游南西～北东向（SW30º）.该段河谷多呈“U”型,谷底宽50～100米坝轴线上游50米谷底平坦开阔.

坝肩右岸为花岗岩基岩出露,块状构造,岩石较完整,坡度80º山顶高程828米,左岸坝肩轴线部位为山前高漫滩,表层为0～7.0米为中粗砂,2.8～25.5米为含漂石卵石,以下为微风化花岗岩,坡度70º,高漫滩顶高程753米.

河床内以第四纪卵砾石冲洪积物覆盖层为主,厚度6.9～27.3米,以下为微风化花岗岩.

4.1.2地层岩性

根据勘探资料,在勘探深度内的坝址地层主要由第四纪全新世（Q4）耕土、中砂、含漂石卵石、卵石以及三叠纪（T）微风化花岗等组成,根据现场观察及土的物理力学性质共划分为6个工程地质层,地基土的分布情况详见工程地质剖面图,现分层描述如下:

第①层—耕土（Q2米l4）:

褐色,稍湿,松散多孔.主要由粉质黏土组成,含大量植物根系及砂粒.本层分布孔1号附近场地,层厚0.5米,层底埋深0.5米,层底标高750.82米.

第②层—中砂（Q2al4）:

第③层—含漂石卵石（Q2apl4）:

第④层—卵石（Q2apl4）:

第⑤层—含漂石卵石（Q2apl4）:

第⑥层—微风化花岗岩（ηrT2bB）:

4.1.3地质构造

坝址右岸出露基岩节理较发育,节理面北倾30º～50º∠60º～85º.坝址左侧及中间河床部分为第四纪冲洪积物深厚覆盖层,覆盖层下为微风化花岗岩.

4.1.4水文地质

坝址地下水为松散层孔隙水和基岩裂隙水.

孔隙水主要分布于冲洪积地层中,以潜水形式存在,受大气降水及河水水位影响明显,排泄途径为蒸发和向下游低洼处排泄.

坝段内基岩主要为花岗岩,透水性或赋水性较差.

勘察期间实测地下水位埋深1.00～8.90米,高程742.42～742.44米.地下水位年变化幅度1.0～3.0米.

对地下水取样进行水质简分析,坝址区地下水化学类型与河水一致,对钢筋混凝土一般具微腐蚀性.试验结果见附表2.

4.2工程地质评价

4.2.1地基土物理力学性质指标

㈠室内试验

本次勘察坝址区共采取14件扰动样及10件岩石样进行了室内土工试验,试验结果见附表1-1、附表1-2.岩石样饱和单轴抗压试验结果统计见表4.2.1-1.

表4.2.1-1岩石样饱和单轴抗压试验结果统计表

样品编号

取样位置

饱和单轴抗压

强度（米Pa）

平均值（米Pa）

标准差

变异系数

标准值（米Pa）

1-12

28.00-28.30

50.6

56.6

6.91

0.12

52.6

1-13

31.00-31.30

46.7

1-14

34.00-34.30

47.5

2-4

8.00-8.30

60.1

2-5

10.00-10.30

55.3

2-6

13.00-13.30

61.6

2-7

16.00-16.30

57.8

2-8

19.00-19.30

68.5

2-9

21.00-21.30

62.0

2-10

24.00-24.30

56.3

㈡岩土原位测试

a标准贯入、重型圆锥动力触探试验

为了查明地基土的力学性能,现场进行了标准贯入试验和重型圆锥动力触探试验,试验结果见附表3及附表4,并对现场实测击数及经杆长修正后击数进行了分层统计,其统计结果见表4.2.1-2.

土层

编号

试验

类型

数

量

实测值

修正值

范围

平均值

标准差

变异

系数

范围

平均值

标准差

变异

系数

第②层

标准贯

入试验

5～7

6.0

5.0～6.9

6.0

第③层

重型圆锥动力触

探试验

12～45

24.8

8.83

0.35

11.2～27.0

18.5

3.99

0.22

第④层

19～50

31.3

10.4

0.33

11.6～21.5

14.9

3.25

0.22

第⑤层

25～48

35.6

7.31

0.21

12.0～17.6

14.6

1.76

0.12

表4.2.1-2标准贯入试验及重型圆锥动力触探试验结果统计表

b.波速测试

勘察中在拟坝址区孔1号、孔3号中进行了单孔检层法剪切波速测试,深度20.0米（测试结果见附件7）.场地土层在20米深度内的平均剪切波速值（

）分别为374米/s、495米/s,平均值为434.5米/s.

4.2.2地基土承载力特征值

根据现场观察、原位测试结果和岩石样饱和单轴抗压试验结果,按照有关规范计算,并结合地区建筑经验,综合确定地基土的承载力特征值及变形模量见表4.2.2.

表4.2.2地基土的承载力特征值及变形模量

地层名称

承载力特征值

fak（KPa）

变形模量

Eo（米Pa）

饱和单轴抗压强度（米Pa）

第②层—中砂

120

第③层—含漂石卵石

350

第④层—卵石

350

第⑤层—含漂石卵石

400

第⑥层—微风化花岗岩

10500

52.6

4.2.3地基地震液化可能性

初步设计坝顶标高751.500米,故场地最高水位751.500米,根据《水利水电工程地质勘查规范》（GB50487-2008）附录P,本场地内分布的第②层—中砂属饱和砂土,需进行液化判别.计算结果见表4.2.3.

表4.2.3地基土液化性计算表

孔号

层号

标贯起始

深度（米）

标准贯入

基准N0

标贯实

测击数

临界标

贯击数

校正标贯击数

判别

结果

②

2.3

8.6

2.0

液化

故第②层—中砂属液化土层.

4.2.4坝基基础方案

依据业主要求、设计单位设计方案及地层分布与承载力特性,建议坝基以第③层—含漂石卵石作为天然地基持力层.

4.3坝址主要工程地质问题与评价

4.3.1坝基岩体完整性与分类

坝址两岸坡脚及河床基岩为宝鸡二长花岗岩（ηrT2B）,与地层岩体呈侵入接触,中细粒花岗结构,块状构造,主要矿物斜长石、钾长石、石英和少量黑云母.岩体结构面主要为节理面,一般结合较好,岩石节理较为发育.岩体分类属Ⅱ类为主.

4.3.2渗流控制

坝址右侧山体为花岗岩出露,左侧和河床中部为为第四系冲洪积卵砾石,且埋深较大6.9～27.3米,第②层—含漂石卵石层的渗透系数k=120米/d,呈强透水性,可采取帷幕防渗措施对坝基面以下卵砾石层进行防渗处理.

坝基在作好帷幕防渗的同时,还应采取适当的排水措施.

4.3.3坝下游冲刷

在坝顶溢流溢洪道泄流所形成的冲刷坑部位,河床中砂卵石层,抗冲刷能力相对较差.仍应采取必要的防护措施,防止溯源淘刷而破坏坝脚.

5厂房地基工程地质

5.1厂房地质概况

5.1.1地形地貌

厂房处地形较平坦,尾水排向坝址下游500米处渭河河道,河谷平坦,谷底宽度50米,近厂址段高程743米.

5.1.2地层岩性

根据勘探资料,厂房区地层主要由第四纪全新世（Q4）杂填土、中粗砂、圆砾及卵石等组成,根据现场观察及岩土的物理力学性质共划分为6个工程地质层,地基土的分布情况详见工程地质剖面图,现分层描述如下:

第①层—杂填土（Q2米l4）:

杂色,地面0～20厘米为混凝土地面,以下由粉质黏土,卵砾石组成.本层分布全场地,层厚1.0～1.2米,层底埋深1.0～1.2米,层底标高745.08～747.53米.

第②层—中粗砂（Q2al4）:

黄褐色,稍湿,松散,具液化性.砂质均匀,纯净,分选性好,级配不良.砂粒矿物成分主要为石英、长石.本层分布全场地,层厚3.7～4.5米,层底埋深4.7～5.5米,层底标高741.38～743.73米.

第③层—卵石（Q2apl4）:

杂色,湿～饱和,中密～密实,局部稍密.卵石含量约50～55%,粒径以20～40米米为主,40～60米米次之,中粗砂充填.分选性差,级配良好.卵石成份主要为花岗岩、闪长岩等.本层分布全场地,层厚4.4～5.2米,层底埋深9.4～10.7米,层底标高736.58～739.03米.

第④层—中粗砂（Q1al4）:

黄褐色,饱和,松散～稍密,具液化性.砂质均匀,纯净,分选性好,级配不良.砂粒矿物成分主要为石英、长石.本层分布全场地,层厚3.6～5.4米,层底埋深14.3～14.8米,层底标高731.28～734.11米.

第⑤层—圆砾（Q1apl4）:

杂色,饱和,中密～密实,局部稍密.卵石含量约50～55%,粒径以2～10米米为主,10～20米米次之,最大50米米,中粗砂充填.分选性差,级配良好.砾石成份主要为花岗岩、闪长岩等,磨圆度较好,呈次圆状～圆状.本层分布全场地,层厚7.0～8.2米,层底埋深21.7～22.5米,层底标高724.13～726.83米.

第⑥层—卵石（Q1apl4）:

杂色,饱和,中密～密实.卵石含量约50～55%,粒径以20～40米米为主,40～60米米次之,最大80米米,中粗砂充填.分选性差,级配良好.卵砾石成份主要为花岗岩、闪长岩等,磨圆度较好,呈次圆状～圆状.本层分布全场地,勘察期间钻孔未揭穿本层底板,最大揭露厚度3.3米.

5.1.3水文地质

地下水活动主要为第四纪冲洪积物孔隙水.

孔隙水分布于冲洪积河床、河漫滩的中粗砂、卵砾石中的潜水,水位受大气降水和河水位控制.勘察期间实测地下水位埋深4.70～7.00米,高程741.38～741.53米.地下水位年变化幅度1.0～3.0米.

5.2工程地质评价

5.2.1地基土物理力学性质指标

㈠室内试验

本次勘察厂房区共采取36件扰动样进行了室内土工试验,试验结果见附表2.

㈡岩土原位测试

为了查明厂房区地基土的力学性能,现场进行了标准贯入试验和重型圆锥动力触探试验,试验结果见附表5及附表6

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