卓资县拐角铺地勘a.docx
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卓资县拐角铺地勘a
内蒙古卓资县拐角铺
防洪治理工程地质勘察报告
乌兰察布市诚信建筑勘察设计院有限责任公司
二〇一二年三月
乌兰察布市卓资县拐角铺
防洪治理工程地质勘察报告
工程编号：
FH-2012-01
法人代表：
总工程师：
审核：
项目负责：
乌兰察布市诚信建筑勘察设计院有限责任公司
二〇一二年三月
附图目录
1、卓资县拐角铺防洪治理工程地质平面图1页
2、卓资县拐角铺防洪治理工程地质纵剖面图5页
3、卓资县拐角铺防洪治理工程地质横剖面图6页
4、各钻孔柱状图27页
5、各土层物理力学指标统计表1页
6、勘探点参数一览表1页
7、动探N63.5试验统计表1页8、卓资县拐角铺防洪治理工程料场分布图1页
9、卓资县拐角铺防洪治理工程土料场剖面图1页
目录
1工程概述1
1.1自然概况1
1.2防洪工程概况及主要问题2
1.3工程任务和规模3
1.4工程布置及主要建筑物3
1.5勘察内容及任务3
1.6勘察工作的主要规程、规范及资料5
2地质概况6
2.1地形地貌6
2.2地层岩性6
2.3构造和地震基本烈度6
2.4水文地质条件6
3工程地质条件及评价10
3.1、各地层物理力学性质指标10
3.2堤基渗透稳定性评价10
3.3土层的冻胀性评价12
3.4堤基土层液化评价12
4天然建筑材料13
5结论及建议15
1工程概述
1.1自然概况
卓资县位于内蒙古自治区中南部，座落在内蒙古高原东南端，属西北黄土高原的东北边缘，乌兰察布市南部，地处阴山南麓，长城脚下，黄土高原东北边缘，总土地面积3451平方公里，东邻丰镇市，南与山西省左云县、右玉县相邻，北与卓资县接壤，西与呼和浩特市和林格尔县交界。
地貌轮廓和结构主要受地质构造的影响，大体上为四周环山，中间滩川，呈盆地地形，海拔高度在1205—2305之间。
根据地貌形态、成因、地表组成等，全县可划分为中低山地、丘陵、滩川地三种地貌类型。
总土地面积3451km2。
全县共辖5镇2乡，140个行政村，总户数90385户，总人口246038人，其中城镇人口35924万人。
卓资县属中温带干旱大陆性季风气候，其气候特点为冬季漫长、寒冷、多风、干燥；夏季短促，雨水集中、温热；春秋天气变化剧烈。
年平均气温5.1℃，年最高气温36℃，最低气温-34.2℃。
≥5℃积温为2815℃，≥10℃积温为2430℃，最大冻土层深度为1.43m。
卓资县流域面积在200km2以上的河流有七条，即:
弓坝河、五号河、天成河、步量河、永兴沟、太平寨沟和拐角铺。
七条河（沟）道中现有的防洪工程是50-80年代修建的，防洪标准低，大都是以干砌石堤防为主，总计长度2.0公里，平均高度不足2.0米。
由于河床淤积，现大部分埋于河床底下，在加上年久失修，以很难发挥作用。
拐角铺位于卓资县西北部，属蛮汉镇管辖。
源头在卓资山县后房子乡厂不浪南山顶，向北倾，即东经112°27′，北纬40°40′。
向东北流至厂不浪转向西北至胡朗上村，又向西南至太平寨沟汇入处（东盂县窑西），又转向东北至二十家子从左侧汇入大黑河。
全沟在红沙坝以上为干河，以下均有清水或间歇水。
境内集水面积231.0km2，境内长度30km，境外集水面积247km2，海拨在1300-1900m之间，河床均宽100m，年径流深40mm，沟道比降0.0087，年侵蚀模数为1000—3000T/km2。
治理段地理坐标为东经112°15′00″～112°13′00″，北纬40°45′40″～40°45′00″。
1.2防洪工程概况及主要问题
拐角铺一直没有系统治理过，上世纪断续修建了两处堤防约0.2公里，对保护沿河村庄和部分农田起了一定作用。
由于该河沟坡度十分陡峻，流程短、流量急、洪水暴涨暴落，这些少量工程对整个河沟只能在局部起到微小作用，加之都已年久失修，目前已难以发挥作用。
1997年一场罕见洪水使两岸700多亩农田被冲毁，农民受灾损失很重。
由于沟道冲刷严重，近五年在水磨村下游，代州夭上游段，向右岸淘刷近10米，主河道向右岸移10米，使这一地段100多亩农田被毁，据村民讲每年水蚀10亩左右。
如不抓紧治理，遇有大洪水损失更加严重。
该河对沿岸的村庄以及农田防护形成了巨大威胁。
由于防洪设施先天不足隐患较多，洪水威胁着两岸平坦肥沃的水浇地，被冲毁现象经常发生，农民收成没有保证。
总之，加强中小河流治理是非常必要和紧迫的。
1.3工程任务和规模
本次拐角铺防洪治理河段按照十年一遇的防洪标准进行堤防设计，工程级别为5级。
十年一遇设计洪峰流量为347.0m3/s。
本次工程任务主要是修建防洪堤5.12km,交叉工程（过水路面）2处，护脚5处，固定断面2处。
保护农田0.78万亩，人口0.16万人，涉及1个行政村2个自然村，即上水磨村、下水磨、代州夭村。
本次设计防洪堤左侧堤防长4.831km，右侧堤防长5.217km，总长为10.048km。
在桩号1+100处有一小洪水沟（后干沟）汇入，在该洪水沟两侧亦修建双侧护防洪堤155m长。
1.4工程布置及主要建筑物
该防洪工程总体布置是从上水磨村东南处开始即0+000～1+836处为双侧浆砌石重力式堤防，从1+836～2+267处为单侧右岸浆砌石重力式堤防，从2+267～5+120处为双侧浆砌石重力式堤防，堤防全长10.048km。
设计洪水标准为十年一遇，设计洪峰流量347.0m3/s，堤高2.1m。
在要害地段布置铅丝笼护脚5处，桩号分别为：
0+330,0+950,1+960,1+520,1+700,3+220。
在渠首及单侧护变双侧护的地方布置浆砌石固定断面2处，桩号分别为：
0+680、2+320。
在道路处布置交叉工程浆砌石过水路面2处，桩号分别为：
0+830、3+460。
在防洪要害地段布置上堤坡道7处，具体桩号分别为：
0+780,1+100,3+040,9+900,4+200。
在桩号1+100处有一小洪水沟（后干沟）汇入，在该洪水沟两侧亦修建双侧护防洪堤155m长，堤高1.5m，堤距为40.0m。
1.5勘察内容及任务
本次工作研究的主要工作地质内容如下：
通过工程地质测绘、地质钻探、原位测试、取土样物理力学试验等手段查明防洪区的工程地质条件，为防洪区设计工作提供工程地质和水文地质资料。
在防洪区右岸和垂直于中心线布置钻探工作，并进行原位测试、取样、室内实验，查明了防洪区两岸的物理力学指标。
查明重力式墙基岩性分布、地层结构、地下水位、主要持力层的物理力学指标、地基允许承载力，并进行天然建筑材料调查。
外业钻探工作于2012年2月22日进场，于2012年2月27日完成。
地质测绘、材料调查于2012年2月23日完成，室内试验于2012年3月5日完成，2012年3月25日完成内业工作。
完成主要工作量见表一。
表1完成地勘、试验工作量表
项目
地质测绘
勘探
物探
采样试验（组）
面积
比例尺
钻孔
坑槽探
进尺
钻孔注水试验
钻孔压水试验
电测深
高密度
自电
岩石
土样
水化学简分析
砂砾石
个
个
m
段
物理点
组
防洪区
10
70.0
8
2
8
料场
3
8.1
6
1.6勘察工作的主要规程、规范
（1）《水利水电工程地质勘察规范》（GB50487-2008）;
（2）《地震烈度分区图》;
（3）《土工试验规程》（SL237-1999）;
（4）《堤防工程地质勘察规范》（SL188-2005）;
（5）《水工建筑物抗冰冻设计规范》（SL211-2006）;
（6）《水利水电工程天然建筑材料勘察规范》（SL251-2000）;
2地质概况
2.1地形地貌
本区地貌形态主要为构造剥蚀低山丘陵区、剥蚀堆积盆地宽谷区、河流侵蚀堆积地貌，两岸被粉土覆盖，山体出露片麻岩，沟谷地段以砂卵石夹大漂石为主。
总体地势东高西低。
2.2地层岩性
地层岩性主要为第四系全新统（Q4al+pl）低液限粉土、级配良好砾。
2.3构造和地震基本烈度
本区大地构造单元属于华北地台区北部，内蒙古台隆中段，阴山断隆带东部北缘；主体构造形式为大青山复背斜。
在防洪区附近未发现有活动断裂分布。
依据《地震烈度分区图》和GB18306-2001《中国地震动参数区划图》；本区地震反应谱特征周期为0.40s，地震动峰值加速度为0.10g，相当于地震基本烈度Ⅶ度。
2.4水文地质条件
拐角铺属于蛮汗山区，山丘裸露有片麻岩。
河床两岸广泛分布为第四系覆盖层。
岩石裂隙发育，便于地下水的赋存与运移。
储存于裂隙中的地下水径流条件好，矿化度低，富水程度随裂隙发育状况而异。
地下水埋深4.1-5.5m，地形低缓处常有泉水溢出。
深部的基岩裂隙不甚发育。
山间沟谷是基岩裂隙水和地表水的排泄通道。
通过对地下水的化验分析，该地区对混凝土无腐蚀性，详见表2和表3。
水质分析成果表表2
水样类型
地下水
取样地点
井水
样品编号
NO.1
NO.2
mg/L
me/L
me%
mg/L
me/L
me%
阳
离
子
Na++K+
21.20
0.90
20.10
20.70
0.88
19.70
Ca2+
37.70
1.88
42.00
38.10
1.90
42.40
Mg2+
20.70
1.70
37.90
20.70
1.70
37.90
合计
79.60
4.48
100.00
79.50
4.48
100.00
阴
离
子
CL-
17.00
0.48
10.60
17.70
0.50
11.40
SO42-
26.40
0.55
12.20
24.00
0.50
11.40
HCO3-
211.10
3.46
76.70
204.40
3.35
76.70
CO32-
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
合计
254.49
4.49
99.50
246.09
4.35
99.50
其
它
项
目
总硬度（德度）
179.10
180.10
暂时硬度（德度）
173.10
167.60
永久硬度（德度）
6.00
12.50
游离CO2（mg/L）
0.00
0.00
侵蚀性CO2（mg/L）
0.00
0.00
PH值
7.84
7.86
矿化度（mg/L）
230.04
224.89
全盐（mg/L）
335.59
327.09
水化学类型
HCO3—Ca.Mg
HCO3—Ca.Mg
环境水对混凝土的腐蚀性评价表3
腐蚀性
类型
腐蚀性特征
判定依据
腐蚀程度
界限指标
试验指标
腐蚀性
评价
NO.1
NO.2
分
解
类
溶
出
型
HCO3-含量
（mmol/L）
无腐蚀
HCO3-＞1.07
3.46
3.35
无腐蚀
弱腐蚀
1.07≥HCO3-＞0.7
中等腐蚀
HCO3-≤0.7
一
般
酸
性
型
PH值
无腐蚀
PH＞6.5
7.84
7.86
无腐蚀
弱腐蚀
6.5≥PH＞6.0
中等腐蚀
6.0≥PH＞5.5
强腐蚀
PH≤5.5
碳
酸
型
侵蚀性CO2
含量
（mg/L）
无腐蚀
CO2＜15
0.00
0.00
无腐蚀
弱腐蚀
15≤CO2＜30
中等腐蚀
30≤CO2＜60
强腐蚀
CO2≥60
分解结晶复合类
硫
酸
镁
型
Mg2+含量
（mg/L）
无腐蚀
Mg2+＜1000
20.70
20.70
无腐蚀
弱腐蚀
1000≤Mg2+＜1500
中等腐蚀
1500≤Mg2+＜2000
强腐蚀
2000≤Mg2+＜3000
硫
酸
盐
型
SO42+含量
（mg/L）
普通水泥
抗硫酸盐水泥
26.40
24.00
无腐蚀
无腐蚀
SO42-＜250
SO42-＜3000
弱腐蚀
250≤SO42-＜400
3000≤SO42-
＜4000
中等腐蚀
400≤SO42-＜500
4000≤SO42-
＜5000
强腐蚀
500≤SO42-＜1000
5000≤SO42-
＜10000
3工程地质条件及评价
3.1、各地层物理力学性质指标
主要物理力学性质指标：
1第四系全新统冲洪积（Q4al+pl）低液限粉土：
褐黄色，稍湿—湿，稍密状，含植物根系。
基底高程在1266.92m～1283.23m，厚度0.4m～0.6m。
天然容重：
1.89g/cm3；干容重：
1.87g/cm3；比重：
2.72；内摩檫角：
25.7°；粘聚力11.9；压缩系数：
0.138Mpa-1；压缩摸量：
11.81MPa；详见《各土层物理力学性质参数统计表》，平均渗透系数3.8×10-5。
2第四系全新统冲洪积（Q4al+pl）级配不良砾：
灰白色，湿，密实，次磨圆状，以长石、石英为主，夹有卵石及漂石。
原位测试动探试验击数为9～11击。
据室内渗透性试验，渗透系数为1.8×10-2cm/s。
3.2堤基渗透稳定性评价
1、堤基渗漏评价
根据本次勘察钻孔揭露，堤防堤基地层岩性为第四系全新统冲洪积（Q4al+pl）低液限粉土和级配良好砾，堤基的地质结构为双层结构（II），低液限粉土的渗透系数为3.8×10-5cm/s，属于弱透水层。
级配良好砾的渗透系数为1.8×10-2cm/s，属于强透水层。
因此，坝基存在渗漏问题。
2、渗透稳定性评价
（1）渗透变形类型判别
依据《堤防工程地质勘察规程》（SL188-2005），细粒土与不均匀系数不大于5的粗粒土的渗透变形为流土。
根据土工实验低液限粉土为细粒土，故渗透变形类型为流土型。
级配良好砾的不均匀系数为6.523～7.126大于5，且土的细颗粒含量为15%小于25%，因此渗透变形类型为管涌型。
（2）临界水力比降
按照《堤防工程地质勘察规程》（SL188-2005），各土层临界水力比降采用下列公式计算：
式中Jcr——土的临界水力比降；
Gs——土粒比重；
n——土的孔隙率（%）。
经计算第四系全新统冲积（Q4al+pl）低液限粉土的临界水力比降为1.07；级配不良砾的临界水力比降为1.06。
（3）允许水力比降
安全系数取2，则堤基第四系全新统冲积（Q4al+pl）低液限粉土允许水力比降J允许=0.54；级配不良砾允许水力比降J允许=0.53。
结合工程经验，第四系全新统冲积（Q4al+pl）低液限粉土允许水力比降建议值为0.45，级配不良砾允许水力比降建议值为0.30。
3.3土层的冻胀性评价
根据现场调查和钻探，防洪区的地下水埋深在4.1-5.5m，河内来水为季节性洪水，随来随泄，历时时间短；另外，堤基的地质结构双层结构（II），低液限粉土属弱冻胀土，级配不良砾可按不冻胀考虑，因此防洪区可不考虑土的冻胀性问题。
3.4堤基土层液化评价
根据现场的标贯击数及颗粒组分，级配不良砾小于5mm的粒径含量质量的百分率为27.3%；而“土的粒径小于5mm颗粒含量质量的百分率小于或等于30%时，可判为不液化”。
故本场地饱和砂土不存在地震液化。
4天然建筑材料
本次天然建筑材料调查共进行了土料场、块石料场、砂石料场及施工用水。
一、土料
本工程所需土料主要用于浆砌石重力式堤背水面回填、浆砌石护坡堤内充填及上堤坡道路面。
料场调查选择在西营子村南，距防洪区2公里，有大面积的低液限粉土，厚度大，分布广泛，且无地下水出露，储量为300万m3。
场地地形不太平坦，但场地开阔，开采条件好，适用机械化开采。
土力学指标可见《物理力学统计表》。
二、砂砾料
砂砾料沿河道均有分布，也可取高于设计河底处的冲洪积砂、卵、砾石，粗、细骨料混合，储量为4万m3，开采条件较好。
经取样试验，砂砾料场各项指标参见表4、5《拐角铺防洪治理工程混凝土粗、细骨料质量评价表》，粗、细骨料均能满足质量要求，基本可作粗、细骨料场使用，且储量达到需求量，满足设计要求。
三、石料场
石料场，石料距施工场地东10km，为玄武岩。
物理力学性质：
抗压强度为69.5MPa，软化系数为0.91，吸水率为0.90，天然密度为2.78g/cm3。
储量大约450万m3，运距短，可以满足施工所需用量，已开采。
四、施工用水
本地河流为季节性河流，无明流和泉水，地下水埋藏较深，因此施工用水采用灌溉农田的井水。
五、勘探方法
本次天然建筑材料调查工作，采用人工挖探坑取样及天然露头调查方法。
5结论及建议
1、本区地震动峰值加速度为0.15g，地震动反应谱周期0.35s，相当于地震基本烈度Ⅶ度，不存在地震液化问题。
2、本次勘察未发现滑坡、河岸坍塌、泥石流、采空区及地下洞穴等不良地质现象。
3、级配不良砾渗透变形类型为管涌型，允许水力坡降J允=0.30。
4、通过对防洪区地下水试验分析，对混凝土无腐蚀性。
5、防洪区可不考虑土的冻胀性问题。
6、天然建筑材料的土料、砂砾料、块石料，其储量、质量均能满足要求。
7、本地区最大冻结深度为1.43m。
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