XX县XX水库地质报告中型水库.docx
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XX县XX水库地质报告中型水库
1、绪言-3-
1.1工程概况-3-
1.2工程存在的主要病险问题-3-
2、库坝区地质概况-6-
2.1地形地貌-6-
2.2地层岩性-6-
2.3地质构造与地震-7-
2.3.1地质构造-7-
2.3.2地震-7-
2.4、水文地质条件-8-
2.5、物理地质现象与不良地质问题-8-
3、建筑物基础工程地质条件及评价-8-
3.1主坝基础工程地质条件及主要工程地质问题-8-
3.2副坝基础工程地质条件及主要工程地质问题-10-
3.3坝基工程地质评价-11-
4、坝体工程质量评价-12-
4.1坝体工程地质钻探及取样试验-12-
4.2坝体填筑土物理力学性分区特性-12-
4.3坝体工程质量评价-17-
4.4大坝物理力学性指标及渗透系数推荐值-21-
5、主要附属建筑物工程地质条件-22-
5.1溢洪道工程地质条件-22-
5.2放水涵、隧洞工程地质条件。
-23-
6、大坝主要工程地质问题及处理措施建议-23-
7、结论及建议-24-
7.1结论-24-
7.2建议-25-
附 件：
1、某某水库主坝土工试验报告
2、某某水库主坝工程地质平面图
3、某某水库副坝工程地质平面图
4、某某水库主坝轴线工程地质剖面图
5、某某水库一号副坝轴线工程地质剖面图
6、某某水库二号副坝轴线工程地质剖面图
7、某某水库主坝工程地质纵剖面图
8、某某水库一号副坝工程地质纵剖面图
9、某某水库二号副坝工程地质纵剖面图
10、某某水库主坝渗透剖面图
11、某某水库一号副坝渗透剖面图
12、某某水库二号副坝渗透剖面图
13、某某水库溢洪道工程地质纵剖面图
14、某某水库主坝钻孔柱状图（11张）
1、绪言
1.1工程概况
某某水库坐落在XX县XX、某某、XX三个乡的交界处。
距县城9.0km，是一座以灌溉为主，结合城市供水、防洪、发电、养鱼等综合利用的水利工程，1958年由XX、XX两县合组施工，1959年春基本建成，并蓄水受益。
水库枢纽工程位于湘江春陵水支流新田河的东支日东河上游，由一座主坝、三座副坝、两处放水涵闸、坝后电站、引河、溢洪道等建筑物组成，坝址以上控制流域面积109km2。
主坝为粘土心墙坝，设计坝高43m，现实际坝高45m，三座副坝都为均质土坝。
水库总库容为4980万m3，正常库容3800万m3，其中有效库容3479万m3，死库容321万m3。
1.2工程存在的主要病险问题
枢纽工程始建于1958年，由新田、桂阳两县合组施工，1959年春基本建成。
受当时人力、物力、自然地理条件的限制，施工质量较差，枢纽工程存在多处病险隐患，对某某水库大坝出现的问题，曾多次进行加固处理，但安全隐患未能彻底根除。
现工程主要存在与工程地质有关的问题：
1、主坝:
1）1958年施工过程中，坝基内外坡只清除了表层松土、砂卵石，左岸山坡岩石较松，右岸则山坡岩石完整，只清除了表层松土，而岩石裂隙、裂缝用黄泥浆填充，造成了坝体与基岩接触面渗漏严重。
2）1971年左坝端渗漏严重，漏水量达60L/s，1972年—1974年进行帷幕灌浆，耗水泥156.2t，对心墙灌黄泥浆，耗36t，情况才有所好转。
大坝外坡二级平台下右岸山坡相接处，有一股约两指大的泉水流出，曾采用砂石导滤沟，把泉水引到大坝倒滤体内。
现在大坝右岸仍漏水严重。
3）大坝内坡见强风化块石护坡，大部分岩石破碎，局部坝体土料出露。
4）排水棱体块石局部出现松动、塌陷。
2、副坝:
1）1#、2#副坝坝体填土土质量及夯压质量均较差，干容重达不到设计要求，致使坝身出现一些裂缝和漏水。
2）1#、2#副坝基岩为灰岩，但炭质含量较高，不易溶蚀，遇水易风化，节理裂隙发育，基岩接触面渗漏较为严重。
3）1#、2#副坝内坡有少量块石护砌，大部分坝体土料外露，风浪冲刷严重。
4）3#副坝坝体填土土质量及夯压质量差。
3、溢洪道：
1）近几年来来溢洪道左、右岸山体滑坡严重。
右岸前几年通过削坡处理，有所好转，现最主要的是左岸山体滑坡体需要处理。
左岸滑坡体于2010年11月份出现滑坡，滑坡体长130米，宽35米，平均高度7米，滑坡土方量约3.2万m3。
2）现有溢洪道底板砼老化、漏水严重。
3）溢洪道部分挡墙砌体开裂。
4）尾端消力池被冲毁，下游连接段未护砌，冲刷严重。
4、输水建筑物
1、低涵：
1）涵管蜂窝麻面较多，管壁太薄，漏水严重。
2）由于坝后电站镇墩施工质量太差，还到处漏水。
3）主坝启闭设施都是50—60年代设备，已经运行几十年了，设备老化，启闭不灵活，闸门封闭不严漏水严重，不能阻水。
4）大坝启闭室房年久失修，已成为危房。
针对水库大坝存在的问题，永州市水利水电勘测设计院委托我院于2011年3月，根据《水库大坝安全评价导则》要求，对水库大坝进行工程地质勘察。
我院按照《中小型水利水电工程地质勘察规范（SL55-2005）》的规定，完成了本阶段地质勘探工作。
其完成的实物工作量见下表：
完成地勘工作量统计表
序号
工作内容
单位
工作量
备注
1
工程地质勘察报告
份
1
2
坝区工程地质图测绘
km2
0.52
3
坝轴线工程地质剖面图测绘
km
0.57
4
大坝地质纵剖面图测绘
km
0.45
5
大坝渗透剖面绘制
km
0.45
6
钻孔进尺/孔数
m/个
237.70/11
7
钻孔注水试验
段次
24
8
钻孔压水试验
段次
23
9
钻孔取土样
组
22
10
土工试验
组
22
11
钻孔柱状图
个
11
2、库坝区地质概况
2.1地形地貌
某某水库区域地形是西高东低，西部为低山区，东面则为丘陵区，高差在200m以下，一般坡度20～30°，属低山～丘陵区过渡带。
2.2地层岩性
库坝区内出露的地层是泥盆系中统跳马涧组（D2t2）砂岩、石英砂岩、泥质砂岩、砂岩与页岩互层，石英砂岩多铁质胶结，岩石出露良好，岩性坚硬致密，分布在主坝和库区，是该区的相对隔水层。
泥盆系中统棋子桥组（D2q）灰岩，泥灰岩，炭质灰岩，易风化力学强度较低，分布在副坝和溢洪道区。
第四纪（Q）冲洪积层和残坡积层。
第四纪冲洪积层（Q4al+pl）：
黄色，浅黄色，含少量碎石、砂质黏土，结构松散，弱透水性，主要分布在大坝下游河床。
第四纪残坡积层（Q4el+dl）：
黄褐色，红褐色，含碎石、砾石、砂质粘土。
结构松散，弱透水性，分布在主副坝及两岸山坡。
2.3地质构造与地震
2.3.1地质构造
褶皱构造
某某水库主坝为泥盆系中统跳马涧组砂岩，砂岩与页岩互层中，波状小褶皱较为发育，右坝肩下游200m起至上游100m有一向斜，轴向北东，向核部岩层受挤比较破碎，上部风化层较厚。
断层构造
某某水库主坝及副坝无大的断层通过，区域地质图上距离主坝左端700m有一正断层,距主坝右坝端600m处有一逆断层,两条断层均为北东向，且均未穿过坝区,对大坝的稳定没有影响。
2.3.2地震
本区地震活动微弱,历史上无破坏性地震记载。
根据《中国地震动参数区划图》（GB18306－2001）、《中国地震烈度区划图》（1990年版，1：
400万），某某水库区地震动峰值加速度小于0.05g。
地震动反应谱特征周期为0.35s，相应的地震基本烈度小于Ⅵ度区，构造上属于相对稳定地块。
2.4、水文地质条件
主坝区内坝底基岩为砂岩，地下水类型主要为基岩裂隙潜水，一般以大气降水和库水补给为主，流量不大，动态变化明显。
钻孔压水试验证实，砂岩表层节理裂隙发育，风化破碎，表层张开，其透水率最大达44.25Lu，为中等透水带；副坝区内坝底基岩为灰岩、炭质灰岩，地下水类型主要为基岩裂隙水，岩溶裂隙水，一般为大气降水和库水补给为主，流量随雨水及库水位变化而变化，经钻孔压水试验证实，灰岩表层5～8m节理裂隙发育，风化破碎，其透水率最大达35.50Lu，属中等透水带。
2.5、物理地质现象
本区属低山丘陵区，库岸稳定，植被良好。
不存在大的崩塌、滑坡和泥石流现象，库坝区岸坡稳定。
岩溶：
主要出现在溢洪道以及副坝区的灰岩地层。
局部只有溶槽、溶隙和小规模的溶隙-管道渗漏。
3、建筑物基础工程地质条件及评价
3.1主坝基础工程地质条件及主要工程地质问题
主坝坝址位处峡谷口，河谷呈“U”型，两岸山坡对称，河底高程322.9m左右。
主坝坝基岩性单一，为泥盆系中统跳马涧组（D2t2）：
灰褐色，褐黄色中厚层状砂岩、石英砂岩、泥质砂岩、砂岩与页岩互层。
力学强度均匀但较低，完整性较好，岩层透水性小，属相对隔水层。
表层砂岩、泥质砂岩遇水易风化。
据钻孔发现，建基岩以下4～8m已强风化，岩芯多呈碎块状、块状、饼状。
结构较松散，完整性差，力学强度较低，但能满足土坝基础要求。
主坝坝基地质构造比较简单，未发现大的断裂构造和节理密集带，岩层单斜，产状变化小，基础稳定，条件良好。
据钻孔查明，坝基主要工程地质问题是基岩面以下4～8m已强风化，压水试验获得岩层透水率为12.2～44.25Lu值，有中等透水性。
见（主坝钻孔压水试验成果统计表3.1-1）。
明显要产生坝基渗漏。
表3.1-1主坝钻孔压水试验成果统计表
孔号
试段位置（m）
试段长度（m）
透水率（Lu）
ZK1
27.80-33.60
5.80
18.05
33.60-37.80
4.20
4.89
ZK2
26.80-31.30
4.50
42.2
31.30-37.60
6.30
16.0
37.60-42.10
4.50
4.8
ZK3
46.50-51.50
5.00
44.25
51.50-57.60
6.10
4.1
ZK4
43.50-48.00
4.50
12.2
48.00-54.00
6.00
3.6
ZK5
45.60-49.60
4.00
24.8
49.60-55.60
6.00
3.66
ZK6
24.50-30.50
6.00
30.5
30.50-34.00
3.50
4.76
ZK7
24.50-29.50
5.00
19.44
29.50-34.50
5.00
3.28
ZK8
16.50-22.50
6.00
20.2
22.50-31.00
8.50
2.4
3.2副坝基础工程地质条件及主要工程地质问题
1#副坝和2#副坝坝址均处峡谷口，河谷呈“U”型，两岸山坡对称。
两个坝相连成90°夹角，谷底高程346.25m左右。
两副坝基础工程地质条件相同。
副坝坝基岩性单一，为泥盆系中统棋子桥组（D2q）：
灰色，灰黑色中厚层状灰岩，泥灰岩，炭质灰岩。
完整性一般，岩性分层明显，物理力学强度较低，易风化，岩层透水性小，属相对隔水层。
据钻孔发现，基岩以下4～7m已强风化，岩芯多呈碎块状、块状。
结构松散，完整性差，力学强度较低，但能满足土坝基要求。
坝基地质构造比较简单，未发现大的断裂构造和节理密集带，岩层单斜，产状变化小。
据钻孔查明，副坝基主要工程地质问题是基岩面以下4～7m已强风化，压水试验获得岩层透水率为20.5～35.5Lu值，为中等透水性，见（副坝钻孔压水试验成果统计表3.2-1）水库存在渗漏问题。
表3.2-1副坝钻孔压水试验成果统计表
孔号
试段位置（m）
试段长度（m）
透水率（Lu）
2#副坝ZK9
18.30-24.50
6.2
20.5
24.50-32.20
7.7
3.23
1#副坝ZK10
29.10-34.70
5.6
35.5
34.70-41.70
7
3.68
1#副坝ZK11
18.70-24.50
5.8
22.4
24.50-31.70
7.2
2.6
3.3坝基工程地质评价
主坝坝基工程地质条件比较简单，为泥盆系中统跳马涧组（D2t2）：
灰褐色，褐黄色中厚层状砂岩、石英砂岩、泥质砂岩、砂岩与页岩互层。
岩石力学强度较低，完整性好，属相对隔水层，满足土坝基础要求。
工程地质条件良好。
但由于该层表面遇水易溶蚀风化，在接触面以下4～8m，岩芯破碎，节理发育，形成了透水率大于10Lu值的中等透水性的岩段。
在高库水位时，接触面及以下基岩风化段产生库水渗漏，在大坝左坝肩接触带明显见有渗水溢出，坝面湿润、坝坡失稳、变形现象。
大坝存在安全隐患，应加强防渗加固处理。
1#、2#副坝坝基工程地质条件比较简单，为泥盆系中统棋子桥组（D2q）：
灰色，灰黑色中厚层状灰岩、泥灰岩、炭质灰岩。
岩石力学强度一般，完整性较好，属相对隔水层。
工程地质条件较好，适合土坝基础要求。
据副坝ZK9、ZK10、ZK11钻孔查明基础岩层表层已受溶蚀风化，岩芯破碎结构松散、软弱。
透水性较强，在接触面以下4～7m形成了透水率大于10Lu值的中等透水性的岩段，存在坝基渗漏，应加强防渗处理。
4、坝体工程质量评价
4.1坝体工程地质钻探及取样试验
主坝:
为查明主坝坝体工程质量，在主坝坝轴线上布孔4个，坝上、下游坡各布孔2个，取土试样16组，进行土的基本性质试验。
做注水试验18段，压水试验17段。
为工程质量评价提供了重要依据。
副坝及二号副坝：
为查明两个副坝坝体工程质量，在副坝坝轴线上布孔2个，坝下游坡布孔1个，取土试样6组，进行填土的基本性质试验。
做注水试验6段，压水试验6段。
为工程质量评价提供了重要依据。
4.2坝体填筑土物理力学性分区特性
1）主坝：
根据主坝坝体结构和填筑土物理力学性质不同将坝体分为QS-1、QS-2和QS-3三个区。
QS-1区，为大坝坝壳。
主要由含少量砾的粘土、粉质粘土填筑而成。
根据7组土工试验，填土的特性是：
颗粒组成：
砾石含量平均占13.37%，最多占30.7%，砂粒含量平均占17.41%，最多占19.4%，粉粒含量平均占34.29%，最多占38.2%，粘粒含量平均占34.53%，最多占39.1%。
土的物理性质：
天然含水量平均为21.56%，最大为24.7%，干密度平均为1.59g/cm3，最小为1.54g/cm3，湿密度平均为1.93g/cm3，最小为1.9g/cm3，孔隙比平均为0.71。
抗剪性：
坝壳填土的内摩擦角平均为21.03°，最小为19.0°；凝聚力平均为10.44kpa，最小为7.0kpa。
渗透性：
根据7组土工试验成果资料，水平渗透系数平均为6.8×10-5cm/s，最大为8.9×10-5cm/s，垂直渗透系数平均为6.1×10-5cm/s，最大为8.3×10-5cm/s。
根据钻孔10段注水试验获得的渗透系数为2.02×10-5～5.74×10-5cm/s。
原位注水试验值大于土工试验值。
钻孔注水试验渗透系数值较接近工程实际。
（见表4.2-1）
土的液、塑性指数与抗震:
填土的液性指数IL＝0.02～0.21；塑性指数Ip＝15.1～23.6。
按《水工建筑物抗震设计规范（SDJ10－78）》规定：
当液性指数IL≥0.75时或塑性指数Ip小于10时，填土才有可能在地震时产生液化。
该填土的液、塑性指数均属抗震性能好的范围，抗震性能良好。
表4.2-1主坝坝壳土钻孔注水试验成果统计表
孔号
试段位置（m）
试段长度（m）
渗透系数（cm/s）
ZK1
0.00-12.50
12.50
2.02×10-4
ZK2
0.00-11.80
11.80
3.25×10-4
ZK3
0.00-17.50
17.50
3.6×10-4
ZK4
0.00-13.00
13.00
5.74×10-4
ZK5
0.00-15.40
15.40
2.24×10-4
ZK6
0.00-16.50
16.50
4.36×10-4
16.50-24.50
8.00
5.72×10-4
ZK7
0.00-15.50
15.50
3.8×10-4
15.50-24.50
9.00
5.2×10-4
ZK8
0.00-16.50
16.50
3.47×10-4
QS-2区，为粘土心墙。
主要由含少量砾的粘土、粉质粘土填筑而成。
根据9组土工试验，填土的特性是：
颗粒组成：
砾石含量平均占0.24%，最多占1.2%，砂粒含量平均占20.27%，最多占22.4%，粉粒含量平均占39.07%，最多占40.1%，粘粒含量平均占40.2%，最多占42.6%。
土的物理性质：
天然含水量平均为27.98%，最大为32.9%，干密度平均为1.53g/cm3，最小为1.43g/cm3，湿密度平均为1.96g/cm3，最小为1.9g/cm3，孔隙比平均为0.78。
抗剪性：
心墙土的内摩擦角平均为14.5°，最小为11.4°；凝聚力平均为22.9kpa，最小为10.5kpa。
渗透性：
根据9组土工试验成果资料，水平渗透系数平均为1.8×10-5cm/s，最大为4.5×10-5cm/s，垂直渗透系数平均为1.0×10-5cm/s，最大为5.0×10-5cm/s。
根据钻孔8段注水试验获得的渗透系数为2.6×10-5～6.25×10-5cm/s。
原位注水试验值大于土工试验值。
钻孔注水试验渗透系数值更接近工程实际。
土的液、塑性指数与抗震:
填土的液性指数IL＝<0～0.73；塑性指数Ip＝9.5～21.0。
按《水工建筑物抗震设计规范（SDJ10－78）》规定：
当液性指数IL≥0.75时或塑性指数Ip小于10时，填土才有可能在地震时产生液化。
该填土的液、塑性指数均属抗震性能好的范围，抗震性能良好。
表4.2-2主坝心墙土钻孔注水试验成果统计表
孔号
试段位置（m）
试段长度（m）
渗透系数（cm/s）
ZK1
12.50-19.80
7.30
4.3×10-5
ZK2
11.80-25.80
14.00
4.7×10-5
ZK3
17.50-34.00
16.50
6.25×10-5
34.00-46.50
12.50
5.4×10-5
ZK4
13.00-31.00
18.00
2.6×10-5
31.00-43.50
12.50
4.0×10-5
ZK5
15.40-32.40
17.00
3.9×10-5
32.40-45.60
13.20
5.18×10-5
QS-3排水棱体：
由灰岩块石干砌，孔隙度大，强透水，排水性能良好。
2）副坝：
据本次勘探和土工试验查明。
两副坝均为均质土坝。
两副坝坝体施工质量较差，碾压密实不均，级配差异性也较大。
根据6组土的物理力学试验，其特性是：
颗粒组成：
砾石含量平均占7.82%，最多占9.3%，砂粒含量平均占20.4%，最多占22.1%，粉粒含量平均占37.78%，最多占38.7%，粘粒含量平均占34.00%，最多占37.4%。
土的物理性质：
天然含水量平均为24.4%，最大为25.3%，干密度平均为1.53g/cm3，最小为1.51g/cm3，湿密度平均为1.90g/cm3，最小为1.88g/cm3，孔隙比平均为0.77。
抗剪性：
坝体填土的内摩擦角平均为19.68°，最小为19.6°；凝聚力平均为15.57kpa，最小为8.5kpa。
渗透性：
根据6组土工试验成果资料，水平渗透系数平均为6.6×10-5cm/s，最大为7.8×10-5cm/s，垂直渗透系数平均为5.8×10-4cm/s，最大为6.8×10-4cm/s。
根据钻孔6段注水试验获得的渗透系数为2.1×10-4～8.3×10-4cm/s。
原位注水试验值大于土工试验值。
钻孔注水试验渗透系数值比较符合实际。
（见附表4.2-3）
土的液、塑性指数与抗震:
填土的液性指数IL＝0.12～0.34；塑性指数Ip＝14.6～16.3。
按《水工建筑物抗震设计规范（SDJ10－78）》规定：
当液性指数IL≥0.75时或塑性指数Ip小于10时，填土才有可能在地震时产生液化。
该填土的液、塑性指数均属抗震性能好的范围，抗震性能良好。
表4.2-31#副坝及2#副坝钻孔注水试验成果统计表
孔号
试段位置（m）
试段长度（m）
渗透系数（cm/s）
ZK9
0.00-11.50
11.50
2.1×10-4
11.50-18.30
6.80
6.9×10-4
ZK10
0.00-11.20
11.20
4.7×10-4
11.20-29.10
17.90
8.3×10-4
ZK11
0.00-10.00
10.00
3.71×10-4
10.00-18.70
8.70
5.5×10-4
4.3坝体工程质量评价
主坝坝体各区填料的土质基本符合分区结构质量要求。
但由于施工质量差，碾压不密实，坝壳抗剪性偏小，心墙局部抗渗性能较差，仍具有中等透水性。
坝外坡左侧岩、土接触面渗漏，存在大面积湿润区。
坝体存在有渗透稳定的隐患。
两副坝均为均质土坝，填土料质量基本符合均质土坝要求。
但由于施工质量较差碾压层厚密实不均，坝体抗渗性能达不到设计要求，存在渗透病患。
表8.3-1 某某水库主坝QS-1（含少量砾的粘土、砂质粘土）基本性质数理统计表
土样名称
样品组数
样本
统计
颗粒组成（%）
含水量
湿密度
干密度
孔隙比
饱和度
土粒比重
塑性指数
液性指数
垂直渗透系数
水平渗透系数
压缩系数
压缩模量
总应力
液限
塑限
粗粒土
细粒土
摩擦角
凝聚力
砾粒
砂粒
粉粒
粘粒
%
g/cm3
cm/s
Mpa-1
Mpa
°
kpa
%
%
大坝QS-1
（含少量砾的粘土、粉质粘土）
7
最小值
6.0
14.9
25.5
22.0
19.2
1.90
1.54
0.65
77.0
2.70
15.1
0.02
4.2E-04
5.1E-04
0.21
4.63
19.00
7.00
37.50
18.50
最大值
30.7
19.4
38.2
39.1
24.7
1.97
1.65
0.76
90.4
2.73
23.6
0.21
8.3E-04
8.9E-04
0.38
8.31
25.3
16.3
42.1
22.4
平均值
13.37
17.41
34.29
34.53
21.56
1.93
1.59
0.71
82.24
2.72
19.56
0.09
6.1E-04
6.8E-04
0.30
5.85
21.03
14.44
39.41
19.86
标准差
9.74
1.76
5.06
6.55
2.217
0.029
0.044
0.047
4.3654
0.01
2.812
0.073
1.7E-04
1.6E-04
0.058
1.243
2.275
4.282
1.523
1.403
备注
表8.3-2 某某水库主坝QS-2（含少量砾的粘土、砂质粘土）基本性质数理统计表
土样名称
样品组数
样本
统计
颗粒组成（%）
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