初步设计汇总报告 34部分.docx
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初步设计汇总报告34部分
3工程地质
院长
:
胥树茂(副)
总工程师
:
胡大可(副)
设计总工程师
:
曾雪艳
专业总工程师
:
李学政
校核
:
魏晓南
编写
:
陈建国
魏晓南
3工程地质
3.1勘测工作概况
海南省昌化江大广坝水利水电二期(戈枕枢纽)工程位于海南省昌化江中游戈枕峡谷出口下游2km处,上距已建大广坝水利水电枢纽工程27km,下距叉河镇11km。
行政区划左岸属东方市大田镇,右岸属昌江县(石碌镇)红林农场管辖。
两岸均有15~20km的简易公路与海榆公路相接,见图3.1-1。
图3.1-1戈枕工程位置交通示意图
戈枕枢纽工程是利用大广坝水电工程尾水进行发电、灌溉、供水的配套工程;设计正常蓄水位54.0m,相应总库容1.04亿m3,装机容量8万kW,年均发电量1.30亿kW·h,灌溉面积64.55万亩;属大
(2)型工程。
该工程于1979年8月由原广东省海南行政区水电局进行过勘测工作。
完成了坝址区1∶2000地质测绘0.42km2;1∶500地质剖面测绘7条,计4.38km;岩石钻探孔8个,进尺207.83m等工作。
1992年5月至1994年4月,我院对本工程进行了多次现场勘察工作,将坝线拟定于现戈枕低坝下游30m处。
初步设计阶段地质勘测工作于1993年3月开始,同年10月结束外业,于1994年5月提出原《大广坝水利水电二期(戈枕枢纽)初步设计报告》。
1994年10月对原《大广坝水利水电二期(戈枕枢纽)初步设计报告》进行了审查,同意报告设计方案。
对下步勘测工作提出了以下建议:
1)对坝址区缓倾角节理集中发育的坝段以砼/岩石接触面与缓倾结构面组合的浅层滑动作稳定复核。
2)查明右岸坝基F4与F10断层交汇带深风化槽对大坝稳定的影响,并建议开挖清除处理。
3)结合厂房的布置,做好厂房开挖边坡在不利结构面组合下的楔形岩体稳定性评价,采取相应的处理措施。
4)对天然建筑材料进行复查。
受海南省水利电力发展有限公司委托,我院于2005年1月开展了大广坝水利水电二期(戈枕枢纽)工程补充勘测工作,同年4月提出了《大广坝水利水电二期(戈枕枢纽)可行性研究设计报告》,在其基础上,针对主要的工程地质问题补充了必要的地质与试验工作。
各阶段完成的主要勘测试验工作量见表3.1-1。
表3.1-1主要勘测工作汇总表
工作项目
单位
工作量
备注
原初设阶段
补充勘测
测量
1∶500地形图测量
km2
0.63
—
—
1∶1000地形图测量
km2
0.65
—
—
1∶2000地形图测量
km2
6.73
3.82
—
1∶2000地类图测量
km2
—
25.0
—
地质
区域1∶50000地质调查
km2
800.00
—
—
水库1∶10000地质调查
km2
25.00
—
—
1∶2000工程地质测绘
km2
2.3
2.32
—
1∶1000工程地质测绘
km2
0.63
—
—
1∶500工程地质测绘
km2
0.65
—
—
节理裂隙统计
点
10
—
—
缓倾角节理地质调查
m2
2550.0
—
—
注水试验
段(次)
28
—
—
槽坑探
m3
1077.3
800
—
钻探
岩心钻探
m/孔
655.65/49
—
—
钻孔压水试验
段
81
—
—
物探
地震法剖面测试
m/条
7535.0/43
—
标点3200个
表3.1-1(续)
工作项目
单位
工作量
备注
原初设阶段
补充勘测
试验
水化学简分析
点/件
5/20
—
—
岩石光性分析
件
34
—
—
岩石物理力学试验
组
120
—
—
混凝土/岩石抗剪(断)
组
15
—
—
岩石/岩石抗剪(断)
组
5
—
—
原状岩石节理抗剪(多点法)
组
2
—
—
原状土物理力学试验
件
10
—
—
扰动土样
件
30
—
—
砂料样
件
30
—
—
人工碎石
t
2
—
—
野外土物理性质
组
26
—
—
碱活性试验(石料及砂料)
组
—
16
—
碱活性抑制试验(石料及砂料)
组
—
5
—
料场
天然建筑材料普查
点
6
5
—
钎探
m
250
—
—
沙砾料野外筛分
件
48
—
—
石料场
调查面积/方量
km2/万m3
0.2/100
—
—
土料场
0.44/84.5
—
—
砂料场
1.4/335
—
—
3.2区域地质及地震
3.2.1区域地质
3.2.1.1地形地貌
昌化江发源于五指山西北麓,流经乐东、东方、昌江等县(市)境内,于琼西的昌化江港入海。
乐东以上为上游,乐东至叉河为中游,叉河以下称下游。
流域内整个地形南高北低,主要山脉走向北东至南西,山岭高程300~1600m。
沿河盆地和峡谷毗邻。
本工程地处昌化江中游河段,水库区属中低山峡谷地形。
河流流向:
广坝跌水以下至机保为SN向,机保至叉河为330°~350°,叉河以下为280°左右。
地形地貌形态按成因分3个类型。
1)构造侵蚀地形
主要为中低山。
以昌化江为界,西有峨理塞岭(高程347m),旧村岭(高程638m);东有石碌岭(高程610m),霸王岭(高程1000m以上)。
山岭陡峻,冲沟较为发育。
2)岩溶侵蚀地形
受构造控制,岩溶侵蚀地形呈带状分布:
自俄拢以25°方向延伸,经燕窝岭后,折转为SN向至俄珈岭北2.5km,山岭高程300~500m。
在燕窝岭、南阳河两岸发育的溶洞多数分布于高程100m以上,少数小的孤立溶洞分布于高程100m左右,未发现暗河。
3)河流侵蚀堆积地形
河漫滩:
沿河凸岸均有分布,枯水期高出河水面1~3m。
Ⅰ级阶地:
沿河两岸断续分布,一般高出河水位5~10m。
Ⅱ级阶地:
一般高出河水位50~60m。
3.2.1.2地层岩性
区内出露地层除第四系(Q)外,基岩有前震旦—震旦系(Pt)、志留系(S)、石炭系(C)、二迭系(P)、白垩系(K)沉积岩、变质岩以及海西—印支期、燕山晚期的岩浆岩。
a)沉积岩、变质岩
由老到新描述如下:
1)前震旦系—震旦系(Pt)
抱板群(Ptb):
由变质程度普遍较深的角闪岩相片岩和片麻岩类岩石组成,厚度大于3000m。
石碌群(Ptsh):
主要由绿片岩相的石英砂岩、铁质砂岩、千枚岩、白云岩等中浅区域变质岩组成,厚度1700~2600m。
2)志留系下统(S1)
陀烈群(S1t):
由泥岩、粉砂岩、绢云母板岩等中浅变质岩组成,厚度1600m。
3)石炭系(C)
为泥质页岩、绢云母页岩、石英砂岩、粉砂质页岩、千枚岩;中部有厚度320~600m的灰岩、燧石灰岩,总厚度2900~4000m。
4)二迭系下统(P1)
峨查组(P1ec):
为页岩、粉砂岩、石英粗砾岩等,厚度205~245m;
峨顶组(P1ed):
为含生物燧石条带灰岩夹砂岩、页岩及泥岩透镜体,厚度230~580m;
南龙组(P1n):
由页岩、灰岩与石英砂岩等组成,与下伏地层呈假整合接触,厚度385~600m。
石炭系、二迭系地层主要分布于东方至机保一带及石碌水库等地。
5)白垩系下统(K1)
鹿母湾群(K1Lm):
为石英砂岩、粉砂岩、砂岩夹泥质页岩等,分布于叉河一带,与下伏地层呈角度不整合接触,厚度2650m。
6)第四系:
Ⅱ级阶地冲洪积(Q3apl)为棕红色砂质粘土、含泥卵砾石。
厚度1~5m;Ⅰ级阶地冲积(Q41al)为黄褐色粉质粘土、砂砾石,厚度2~3m;现代河流冲积(Q42al)为砂卵砾石,厚度1~2m;残坡积(Qedl)为砂质粘土夹碎石,厚度0.5~2.0m。
b)岩浆岩
1)海西─印支期
ηγ4-52:
巨斑状角闪黑云母二长花岗岩和巨斑黑云母二长花岗岩,形成石碌、乌烈、广坝等岩体;
γδ4-54:
中、细粒花岗闪长岩,形成七差岩体;
ηγ4-54:
中细粒似斑状二长花岗岩,形成大坡岩体;
ηγ4-55:
中粗粒角闪黑云钾长花岗岩,形成黑岭岩体;
ηγ4-56:
中细粒斑状角闪黑云钾长(二长)花岗岩,形成霸王岭岩体。
2)燕山晚期
γδ52(3):
中粒花岗闪长岩,出露范围小;
γ53
(1):
中粗粒似斑状二长花岗岩,形成长塘岭岩体和三狮岩体;
γπ53
(2):
花岗斑岩,呈岩脉状零星产出。
3.2.1.3地质构造
本区大地构造属华南准地台华夏褶皱带海南隆起的西侧,为琼西断陷盆地。
其构造史特点:
寒武纪期间,本地区属浅海相,沉积了巨厚的碎屑岩。
奥陶~志留纪地壳局部上升,加里东运动致使本地区强烈褶皱,并伴随着轻度区域变质和部份岩体混合化。
印支运动期,大规模岩浆活动,形成了琼中、儋县岩体,在此期间内,本地区发生了区域变质,形成了抱板群混合岩体,呈北东方向延伸,在北、西、南三面均与各期花岗岩接触,属侵入接触关系,与陀烈群周围接触呈过渡关系。
燕山运动期,形成白垩系陆相碎屑沉积,燕山运动使白垩系地层发生褶曲,产生了琼西断陷盆地。
构造体系见图3.2.1-1。
图3.2.1-1大广坝二期(戈枕枢纽)工程区域构造体系图
1)昌江─琼海EW向断褶带
位于北纬19°15′~19°20′,横贯东方、昌江、白沙、琼中、屯昌和琼海等县境,是一条规模较大,以断裂为主夹有东西向褶皱的断褶带,延伸长达200km以上。
该构造在远古初期就以坳陷带出现,沉积了巨厚的抱板群和石碌群;晋宁运动使它们形成褶皱带,构成了海南岛的基底构造;加里东期、海西期、印支期和燕山期均有强烈的挤压活动及岩浆岩侵入;是岛内的一级断褶带,主要构造形迹有昌江─琼海断裂带、石碌褶皱带、抱板向斜等,石碌褶皱带是受昌江─琼海断裂带顺时针扭动而派生的向NWW端收敛,向SEE撒开的小型帚状构造。
2)戈枕─临高NE向断裂带
西南起于感城,往北东经戈枕岭、乌烈林场、八一农场延伸到临高县,全长180km。
该断裂带可能在加里东期或海西早期开始形成,海西晚期至印支期继续活动。
在本区的构造形迹有:
乌烈断裂和工程区内的戈枕断裂。
戈枕断裂:
从戈枕岭经观音崩岭到布磨岭之后,往SW掩于第四纪沉积物之下,长50km左右,总体产状N45°~55°E,NW∠65°~85°。
北东段戈枕岭一带,抱板群(Ptb)逆冲于陀烈群(S1t)之上,显示压性逆断层特征。
沿断裂见有几十米到1000m宽的糜棱岩带和角砾岩带,并有长英岩脉和石英脉充填。
该断裂从工程区上游约2km的河床通过,为距工程区最近的一条区域性断裂,挽近期未见有关强震活动和被认为是发震和孕震构造的记载。
3)琼西SN向断裂带
位于东经109°~109°15′,北端从儋县红岭起、往南经白沙、昌江、东方和乐东等县,直到三亚市崖城。
该断裂带连续性较差,切过古生代地层和海西期、燕山早期花岗岩体,充填了燕山晚期花岗斑岩岩脉。
它形成和强烈活动于燕山晚期,是一条张性特征十分明显的SN向断裂带。
在本区有下列构造形迹:
燕窝岭断裂;金波断裂。
燕窝岭断裂:
产状N10°W,SW∠50°,长40km,由一系列近SN向断层破碎带、角砾岩带、石英脉组成,并强烈硅化蚀变,具张性特征,切过晚古生代地层,形成和强烈活动于燕山晚期,挽近期未见明显活动的标志。
该断裂从水库中部的河床通过,距工程区直线距离7.3km。
综上所述,工程区及周围8km范围内无活动性断层分布。
3.2.2新构造运动与地震
海南岛紧靠环太平洋西岸地震带,本区历史地震记载很少,在1969年以前几乎无MS≥4.0级地震记载。
根据1983年出版的《中国地震目录》记载,1969年12月17~20日在陵水县东南面海中发生了5.1和5.2级地震,全岛均有震感,“距震中160km的东方县南东面罗带公社石尾汕大队地裂缝长2km,宽3cm,深2m”。
但在本工程区内无震害的记载。
据广东省地震科学研究所提供的《海南岛广坝水利水电工程地震基本烈度鉴定意见书》,“历史上主要强震发生在琼东北地区,该区的主要发震构造为NW向断裂构造,EW向断裂构造为主要控震构造。
即NW向铺前断裂可能是主要发震断裂,它群集了1665年7.5级琼州大震及其余震、历史上多次强震和有感地震及一系列现今小震,初步预测,今后百年内仍可能发生6~7级地震,影响波及到工程区内(震中至坝址直线距离180km)可能达到6度破坏。
”
根据海南地震台网测定,戈枕枢纽工程邻近地区近期发生的地震震中位置和震级如表3.2.2-1。
戈枕枢纽周围20km范围内无产生大震的构造条件,挽近期以来本区地壳运动以区域性缓慢上升为主,总体上枢纽工程区处于一个相对稳定的地块区内。
表3.2.2-1戈枕枢纽工程附近地区近期发生的地震一览表
序号
发震日期
发震时间
经度
(°)
纬度
(°)
深度
(km)
震级
(ML)
震中地点
距坝址距离
(km)
1
2005-01-10
11:
56:
00.4
10812
1850
10
1.6
东方近海
>48
2
2005-01-10
08:
05:
23.8
10813
1850
10
1.7
东方近海
>48
3
2005-01-10
06:
47:
18.2
10814
1853
10
2.0
东方近海
>48
4
2005-01-10
06:
44:
12.4
10816
1854
10
3.6
东方近海
>48
5
2005-01-10
03:
16:
06.4
10813
1852
10
1.4
东方近海
>48
6
2005-01-10
00:
44:
09.6
10814
1852
10
2.1
东方近海
>48
7
2005-01-10
00:
25:
55.4
10814
1851
10
1.3
东方近海
>48
8
2005-01-10
00:
06:
59.1
10814
1854
10
2.0
东方近海
>48
9
2005-01-09
23:
43:
49.7
10814
1853
10
3.6
东方近海
>48
10
2005-01-09
23:
20:
48.7
10815
1849
10
1.5
东方近海
>48
11
2005-01-09
20:
08:
03.5
10814
1852
10
2.6
东方近海
>48
12
2004-10-26
23:
33:
36.3
10827
1917
10
2.0
东方近海
>48
13
2002-12-01
03:
55:
54.7
10823
1853
10
1.8
东方近海
>48
14
2002-12-01
01:
20:
00.0
10823
1853
10
2.0
东方近海
>48
15
2002-11-16
14:
43:
01.5
10855
1910
10
1.6
东方
20
16
2002-08-18
19:
25:
47.1
10843
1845
10
2.0
东方
40
17
2002-08-08
05:
50:
45.2
10820
1903
10
2.3
东方近海
>48
18
2002-05-18
02:
12:
15.8
10838
1852
0
1.3
东方
43
19
2002-05-16
14:
31:
41.0
10841
1849
0
2.2
东方
40
20
2002-05-11
03:
08:
15.3
10938
1856
0
1.2
东方
43
21
2002-05-11
03:
02:
33.9
10838
1856
0
1.0
东方
43
22
2002-05-11
03:
01:
38.0
10838
1854
0
1.5
东方
43
表3.2.2-1(续)
序号
发震日期
发震时间
经度
(°)
纬度
(°)
深度
(km)
震级
(ML)
震中地点
距坝址距离
(km)
23
2002-03-07
09:
40:
09.4
10841
1848
0
2.1
东方
40
24
1994-09-26
03:
00:
00.6
10950
1824
0
3.0
陵水
>80
25
1994-07-02
09:
25:
07.1
10839
1846
0
3.2
东方
60
26
1994-06-19
09:
14:
41.9
10835
1849
0
4.2
东方
58
27
1994-03-23
00:
40:
33.3
10839
1844
0
4.0
东方
60
28
1994-03-23
00:
40:
22.2
10839
1844
0
4.0
东方
60
29
1993-08-13
10:
08:
34.5
10840
1840
0
3.6
乐东
54
30
1993-08-03
13:
43:
29.8
10840
1840
0
3.0
乐东
54
31
1993-02-22
03:
49:
50.9
11052
1942
0
2.9
文昌
>100
32
1992-05
10862
1880
0
4.0
东方县感城
53
33
1992-01-04
22:
40:
37
10800
1800
0
3.7
东方县感城
53
琼东北强震区,距坝址160km,发生6~7级地震,震中烈度Ⅷ~Ⅸ度,波及到本工程区可能达Ⅵ度。
依据《中国地震动参数区划图》(GB18306-2001),拟建工程区50年超越概率10%地震动反应谱特征周期为0.35s,见图3.2.2-1。
地震动峰值加速度为0.05g,见图3.2.2-2。
图3.2.2-1海南地震动反应谱特征周期区划图
摘自《中国地震动参数区划图》(GB18306-2001)。
图3.2.2-2海南地震动峰值加速度区划图
摘自《中国地震动参数区划图》(GB18306-2001)。
相应的地震基本烈度为Ⅵ度。
已建的大广坝水利水电枢纽工程地震基本烈度经审定为Ⅵ度,戈枕枢纽与其属同一构造区,故戈枕枢纽的地震基本烈度为Ⅵ度。
3.3水库工程地质条件
3.3.1基本地形地质条件
3.3.1.1地形地貌
戈枕水库全长27km。
库区多为中低山峡谷地形。
库首段(坝址至戈枕峡谷)2km范围,河谷呈“U”型,属丘陵盆地地形,地势较开阔平坦;中段(燕窝岭至戈枕峡谷)长约15km,河谷狭窄,呈“V”型,河道弯曲,流向由近N向转为NW向,两岸坡度一般在30°~50°,局部陡立,山体雄厚,山顶高程在100~500m;库尾段(广坝跌水至燕窝岭)近10km长,河谷呈“U”型,属广坝盆地,地势较开阔平坦。
两岸主要的支流有东方河、南阳河,沿支流回水长度约3km。
3.3.1.2地层岩性
库区出露的地层有沉积岩、变质岩、岩浆岩。
描述如下:
a)沉积岩、变质岩
1)前震旦系—震旦系(Pt)
抱板群(Ptb):
由变质程度普遍较深的角闪岩相片岩和片麻岩类岩石组成。
在抱板地区,岩层在区域变质的基础上还遭受了混合岩化作用形成混合岩,按其变质程度,由弱到强可划分为三个相带:
部分(注入)混合岩带、片麻状混合岩带、混合花岗岩带,并呈过渡关系。
抱板群是海南岛目前所知的最古老地层,厚度大于3000m。
从坝址上游2km的戈枕断裂往下游均为该地层。
2)志留系下统(S1)
陀烈群(S1t):
由泥岩、粉砂岩、绢云母板岩等中浅变质岩组成,分布在普光岭至乌烈一带,与下伏地层呈角度不整合接触,厚度1600m。
分布于戈枕断裂与乌烈断裂之间的河段。
3)石炭系(C)
为泥质页岩、绢云母页岩、石英砂岩、粉砂质页岩、千枚岩;中部有厚度320~600m的灰岩、燧石灰岩,与下伏地层呈角度不整合接触,厚度2900~4000m。
仅在靠近库尾河段有出露。
4)二迭系下统(P1)
峨查组(P1ec):
为页岩、粉砂岩、石英粗砾岩等,厚度205~245m;仅见于燕窝岭SW面河段。
峨顶组(P1ed):
为含生物燧石条带灰岩夹砂岩、页岩及泥岩透镜体,厚度230~580m;断续分布于燕窝岭一带河段。
南龙组(P1n):
由页岩、灰岩与石英砂岩等组成,与下伏地层呈假整合接触关系,厚度385~600m。
分布范围小,仅见于燕窝岭NW面河段。
5)第四系(Q)
Ⅱ级阶地冲洪积(Q3apl)为棕红色砂质粘土、含泥卵砾石,厚度1~5m;Ⅰ级阶地冲积(Q41al)为黄褐色粉质粘土、砂砾石,厚度2~3m;现代河流冲积(Q42al)为砂卵砾石,厚度1~2m;残坡积(Qedl)为砂质粘土夹碎石,厚度0.5~2.0m。
分别分布于两岸坡和河床。
b)岩浆岩
属海西─印支期侵入岩体。
ηγ4-52:
为巨斑状角闪黑云母二长花岗岩和巨斑黑云母二长花岗岩,形成石碌、乌烈、广坝等岩体;主要分布于库尾一带。
γδ4-54:
为中、细粒花岗闪长岩,形成七差岩体。
出露于水库中部的东面和局部河床。
3.3.1.3地质构造
库区位于抱板向斜的东南翼,地质构造较复杂,受构造作用的影响,岩层产状及片麻理产状变化较大,断裂较为发育,主要有NE向戈枕断裂和SN向的燕窝岭断层。
戈枕断裂:
从戈枕岭经观音崩岭到布磨岭之后,掩于第四纪沉积物之下,长50km左右,总体产状N45°~55°E,NW∠65°~85°。
北东段戈枕岭一带,抱板群(Ptb)逆冲于陀烈群(S1t)之上,显示压性逆断层特征。
沿断裂见有几十米到1000m宽的糜棱岩带和角砾岩带,并有长英岩脉和石英脉充填(近似平行有4条)。
燕窝岭断层:
北起芸红岭,经燕窝岭到江边一带,全长40km左右。
断层产状:
N10°W,SW∠50°。
沿断层破碎带角砾岩发育,并有多条石英脉充填。
在燕窝岭以南,断层角砾岩带发生强烈硅化蚀变。
在江边地段,表现为一系列SN向断层破碎带,并切过古生代地层。
3.3.1.4物理地质现象
工程区不良物理地质体主要分布于中段(燕窝岭至戈枕峡谷)长约15km,以崩塌堆积为主,规模不大。
主要是岩石受断层、节理裂隙的切割,河流的下切,在卸荷作用下,岩体变形而成。
崩塌体主要分布于观音滩,燕窝岭一带,高程80m以下,沿河长50~100m,宽25~40m,厚度2~15m,体积小于5×104m3,成份主要为大块石夹粉质粘土与碎石等。
工程区其它部位主要表现为局部的浅层土坡变形和岩石崩塌变形。
3.3.1.5水文地质条件
库区地下水类型主要有3类,即孔隙潜水和基岩裂隙水及岩溶裂隙水。
地下水受大气降水补给,以泉点的形式向邻近的沟谷和河床排泄。
赋存于上覆第四系松散堆积体中的孔隙潜水,直接由大气降水补给,其水位和水量受季节性降雨的影响大,虽然区内大部分地段覆盖层较薄,土体的透水性强,但由于植被较好,使其具有一定的富水性好。
基岩裂隙水存在于各类碎屑岩、花岗岩和变质岩内,由大气降水和孔隙水补给,向昌化江排泄。
其水质、水量与岩性、构造发育程度有关,库区两岸主要为该类地下水,水面与地形基本一致,埋深2~10m。