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。
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