永州市珠山镇燕子冲尾矿库水文地质勘察报告.docx
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永州市珠山镇燕子冲尾矿库水文地质勘察报告
一、概述
（一）工程概况
零陵锰资源有限公司拟在珠山镇燕子冲建尾矿库，为了解该拟建场地水文、工程地质情况，受零陵锰资源有限公司委托，我院承担了燕子冲水库尾矿库坝址和尾矿库水文、工程地质勘察工作。
燕子冲尾矿库位于零陵区珠山镇山支尾村，北西3.5公里为珠山镇，有322国道线和衡昆高速公路通到珠山镇，有乡村公路及矿山路通往拟建尾矿库附近，交通较方便。
（二）勘察工作
1、勘察目的与任务
本次勘察目的是：
为尾矿库坝址的设计与施工提供水文、工程地质资料。
主要任务是：
①查明库区和坝址范围内的岩土工程地质条件，地质结构和岩土物理性质，对岩土的均匀性、强度和变形性状作出定性和定量评价，查明有无岩溶发育。
②查明库区水文地质条件，地下水埋藏条件、水位变化幅度，评价地下水对建筑材料的腐蚀性，评价库区岩土渗透性。
③查明库区及坝址范围发育的不良地质现象的成因、类型、分布范围、发展趋势及对工程的影响，提出评价；特别要求查明尾矿库区及坝肩山体稳定性及滑坡体性质。
④查明库区及坝址范围内各层岩土的类别、厚度、结构、工程特性，提供工程地质剖面图、钻孔柱状图等。
⑤查明尾矿堆积体的颗粒组成、密实程度及其沉积条件，尾矿的物理力学性质。
⑥根据场地岩土性质，对坝基、坝肩、库区、进行稳定分析。
⑦对库区筑坝材料的适宜性进行调查。
2、勘察依据
本次勘察执行的技术标准如下：
①、《岩土工程勘察规范》（GB50021—2001）；
②、《上淤法尾矿堆积坝工程地质勘察规程》（TGJ11-86）；
③、《碾压式土石坝设计规范》（SL274-2001）；
④、《尾矿库安全监督管理规定》（安监总局2006年第6号令）
⑤、《中国地震动参数区划图》（GB18306-2001）；
⑥、《建筑抗震设计规范》（GB50011-2008）；
⑦、《建筑工程抗震设防分类标准》（GB50223-2008）。
3、勘察方法
①、现场踏勘：
接受任务后，我院组织专业技术人员对场地地形、地貌及植被覆盖特征进行了解外，还组织有关人员查阅与场地有关的区域地质资料。
②、勘察工作布置：
地形图采用零陵区国土资源2009年08月编制的1：
1000地形图，采用自由座标系和相对高程系，钻孔由设计部门在图上布置，共布置钻孔6个。
③、钻探施工：
本次勘察使用XY-100型钻机一台，钻探时，对土层基本采用干钻取芯，每个回次控制在1.00—1.50米以内，岩芯采取率：
土芯96%，岩芯92%，岩土芯采取率达到规范要求标准。
钻进过程中对岩土芯细致描述，并及时做好机台班报表。
④、钻孔编录：
由专职技术人员按规范要求进行编录。
⑤、原位测试和室内试验：
原位测试采用标准贯入试验，岩、土、水样室内检测工作委托湖南省永州岩矿岩土实验测试所完成。
4、勘察进程和完成工作量
本次勘察工作于2009年08月26日进场施工，09月01日完成野外工作，历时6天，经室内资料整理，完成实物工作量如下表：
完成工作量统计表
项目
单位
数量
备 注
勘察钻孔
孔
6
其中技术孔3个
勘探进尺
米
88.90
岩芯编录
米/孔
88.90/6
标准贯入试验
次
2
采取土试样
组
2
采取岩石试样
组
3
水位观测
次/孔
6/6
采取水试验样
件
1
绘制钻孔柱状图
张
6
绘制钻孔平面图布置图
张
1
绘制工程地质剖面图
条
3
编写水文工程地质勘察报告
份
1
5、勘察质量评述
本次勘察所施工的钻孔，依据各孔坐标在现场确定，钻孔孔位用皮尺定位，误差不超过0.10米，钻孔深度控制到持力层及其以下砂岩6.30-9.40米，原位测试及取样频数符合统计运算要求。
编录及时，各地质体界线误差不大于10cm。
总之，本次勘察工作，质量满足行业标准要求，实现了预期目的，资料可靠，可作为设计施工依据。
二、勘察场地工程地质条件
（一）地形地貌
场地区属剥蚀低山丘陵地貌，地势总的为北西转向东西的低山谷地，东南西三面地势较高，标高在236.63米—242.22米，低谷标高181.39米，高差55.24—60.83米。
山顶多为浑园状，地形坡度较陡，坡度20-30°，谷底北低、南高，倾角5-10°。
场地内绝大部分地表为第四系残坡积覆盖，地表零星见到基岩露头，场地为荒山区，植被比较发育，植被覆盖率达70-80%，低处为杂草，半山腰以上为灌木及少量松木，地形条件简单。
（二）地质构造
场地位于雪峰山台凸之东南边，祁阳山字型构造，南翼反射弧内侧，呈向斜盆地构造，构造线为北北东，盆地北起东安县老八丘田，南至新宅里，长23公里，宽0.50—3公里，轴向北偏东15°左右，核心由三叠系和二叠系地层构造，向斜西陡东缓，于家地段开阔，向北东南西收缩封闭。
断裂构造较为发育，以北北东向压扭性纵向断层为主，断层规模较大，沿走向呈舒缓波状。
东西横断层次之，但破坏了地层和矿层的连续性。
水库和尾矿库场地位于北北东向压扭性纵断层的西面。
为一向西倒转的向斜盆地，盆地核心（水库和尾矿库低谷处）为二叠系上统龙谭组含煤地层。
水库和尾矿库场地内未见到大的构造通过痕迹，且新构造运动不明显，处于相对稳定期。
（三）地层岩性
根据地质调查和钻孔揭露，水库和尾矿库区地层为第四系种植土、坡积层、二叠系上统龙谭组、二叠系下统当冲组、栖霞组及石炭系中上统壶天群灰岩等组成，现就地层岩性自上而下分述如下：
1、场地区域地层
①种植土（Qpd）
褐黑色，湿，松散，含植物根茎，该层分布在库区半山坡及谷底，厚0.00—0.50米。
②、坡积层（Qdl）
褐灰色，由粘土、碎石等物组成，结构松散，该层分布在库区半山坡及谷底，厚0.00—3.50米。
③、龙谭组（P2l）
为二叠系上统，由砂岩、灰岩、炭质页岩组成，底部夹薄层无烟煤，煤厚0.10—0.30米，该层分布在尾矿库谷底一带，厚70—110米。
④、龙谭组（P1d）
为二叠系下统，由硅质岩、泥质灰岩透镜体灰岩、炭质页岩、页岩组成，为含铁锰矿层位，表面因气化形成堆积锰矿，深度含碳酸锰。
该层分布在库区西南山头及半山坡一带，厚16—42米。
⑤、栖霞组（P1d）
为二叠系下统，由灰岩、团块状灰岩、泥质灰岩组成。
该层分布在库区西，厚15—20米。
⑥、壶天群（C2+3ht）
为石炭系中上统，厚层状白云岩、白云质灰岩组成。
该层分布在库区西的低平地带，厚度大于100米。
2、水库、尾矿库地层
①、坡积层（Qdl）
褐黑色，由粘土、碎石等物组成，结构松散，透水性强。
该层分布整个燕子冲山谷底部，厚0.80—4.80米。
②、粉质粘土（Qel）
褐黄色，结构较紧密，呈硬塑-可塑状态，切面光滑，属中等压缩性土，含锰质结核，透水性弱，为隔水层。
该层见于水库坝址及其附近，厚3.40—4.50米。
③、页岩（P2l）
灰黑色，隐晶结构，薄层状构造，顶部约0.50米为强风化，呈黑色泥团，以下页岩层理清晰，为软质岩石，透水性弱，为隔水层。
该层见于尾矿库坝址及其附近，层厚4.50—5.50米。
④、砂岩（P2l）
灰白色，中-厚层状石英砂岩，中等风化，岩芯破碎，为较硬岩石，该层为水库、尾矿库基底岩石。
分布整个场地，埋深3.30—7.40米，钻探揭露厚度6.30—9.40米。
各孔钻探深度和揭露地层厚度列表如下。
各孔钻探深度及揭露地层厚度统计表
工程名称
钻孔
编号
孔口
标高
（m）
钻孔深度
（m）
坡积层①
粉质粘土②
页岩③
砂岩④
层厚
（m）
层底标高
层厚
（m）
层底标高
层厚
（m）
层底标高
层厚
（m）
层底
标高
尾矿库
ZK1
186.20
12.80
1.20
185.00
/
4.50
180.50
7.20
173.30
ZK2
185.40
14.70
1.20
184.20
/
5.50
178.70
8.00
170.70
ZK3
188.00
15.60
0.80
187.20
/
6.60
180.60
8.20
172.40
ZK4
188.00
13.50
0.90
187.10
/
6.30
180.80
6.30
174.50
水库
ZK5
186.00
17.60
4.80
181.20
3.40
177.80
/
9.40
168.40
ZK6
188.00
14.70
3.30
184.70
4.50
180.20
/
6.90
173.30
（四）地震
根据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2008）和《建筑工程抗震设防分类标准》（GB50223-2008），该场地属于抗震设防乙类，场地抗震设防烈度小于Ⅵ度,设计地震分组为第一组,场地粉质粘土为中硬土类型，厚度在3.40～4.50米之间，根据场地岩土性状，结合当地经验，粉质粘土剪切波速Vs=280m/s，页岩和砂岩剪切波速Vs＞500m/s，根据土层剪切波速和场地覆盖层厚度，建筑场地类别为Ⅱ类，场地处于抗震有利地段。
根据《中国地震动参数区划图》（GB18306-2001）地震动反应谱周期为0.35S，地震动峰值加速度小于0.05g，场地抗震设防按重点设防类别设防。
三、场地气候及水文地质条件
（一）场地气候条件
场地位于亚热带季风气候区，四季分明，雨量充沛，春季阴雨连绵，温低湿重；夏季降雨充沛，并常形成暴雨，温高湿重。
秋季秋高气爽，降雨适中，也常有暴雨；冬季寒冷干燥，降雨较少。
每年4-6月为雨季，降雨量约占年降雨量的40%，枯水期为11月至次年1月。
根据永州气象站1983—2003年观测资料如下：
永州市近20年部分气象资料一览表
类别
序号
项目
单位
数值
备注
降
雨
量
1
最大年降雨量
Mm
2228.3
1994年
2
最大平均月降雨量
Mm
1150.4
1996
3
最大日降雨量
Mm
1395.1
1997.06.05
气
温
4
最高气温
摄氏度
43.70
2003.08.06
5
最低气温
摄氏度
-7.08
1985.01.04
6
年平均气温
摄氏度
17.7
风
7
最大风速
米/时
2.87
8
最多风向
NNE
（二）场地水文地质条件
1、概述
场地北有一条小河，河水由北东方向流入东湘江。
场地所处山谷走向东西转向南北，地势南高，北低，水流方向由东西转向南北。
场地水体可分为二部分：
一是滞水，二是基岩裂隙水。
上层滞水主要赋存于地表水库、植表土和坡积层中。
粘土结构紧密，土质均匀，不含重力水，其含水性弱，为相对隔水层。
页岩，以炭泥质为主，炭泥质胶结，不含重力水，且含水性弱，为相对隔水层。
基岩裂隙水赋存于石英砂岩中，由于中风化岩石节理裂隙发育。
地表水主要补给来源为大气降水，受气候控制。
2、地基土渗透性
水库在ZK5和ZK6两孔中取粘土二组做渗透性测试，其结果如下：
孔号
孔直径（mm）
试验地段（m）
渗透系数（cm/s）
ZK5
108
6.20-6.40
2.50E-0.6
ZK6
108
5.50-5.70
2.1E-0.6
3、水质分析
在尾矿库初坝体ZK1孔中取水样一件作水质分析，场地地下水为重碳酸钙型水（HCO3-Ca2+型），PH值7.29，侵蚀性CO2为0，属中性水，受环境类型和地层渗透性影响，地下水对混凝土结构为微腐蚀性影响，地下水对钢筋混凝土结构中的钢筋为微腐蚀性，水对钢结构具弱腐蚀性。
四、场地工程地质条件评价
（一）岩土层物理力学性质及其评价
1、坡积层（Qdl）
该层为松散状，含易分解组分，厚度薄，不可作拟建工程填筑材料。
2、粉质粘土（Qel）
该层呈硬塑-可塑状态，在该类土中取试验样二组，测得其工程地质性质如下：
粉质粘土层（Qel）土的工程性质统计表
指标项目
范围值
平均值
标准差
推荐值
备注
天然密度ρ0g/cm3
1.96-2.00
1.98
0.06
1.92
孔隙比（e）
0.710-0.789
0.749
0.07
0.629
液限（WL）%
41.7-43.9
42.8
8.04
34.7
塑限（WP）
25.6-27.1
26.3
4.8
21.5
塑性指数（Ip）
16.1-16.8
16.4
1.36
15.1
液性指数（IL）
0.01-0.11
0.06
0.001
0.059
压缩系数av（Mpa-1）
0.27-0.32
0.29
0.05
0.24
压缩模量Es（Mpa）
5.59-6.33
5.96
1.01
4.95
摩擦角（φ）
15.9-18.4
17.1
3.7
13.4
凝聚力（Kpa）
35.2-42.9
39.0
12.0
27.0
在该层做标准贯入试验2次，其统计结果如下：
粉质粘土层（Qel）标准贯入试验成果表
钻孔编号
试验位置
（m）
钻杆长度（m）
贯入锤击数（击）
修正锤击数（击）
承载力
（Kpa）
ZK5
5.40-5.70
6.80
10
9
220
ZK6
4.80-5.10
6.80
11
10
240
根据上述二项测试结果可知，该土层即可做坝体填筑材料，又可作坝体持力层。
3、页岩（P2l）
灰黑色，岩石呈中风化状态，根据ZK1孔所取的岩样做单轴抗压试验（成果见附表），试验值在8.84～12.00Mpa之间，平均值为9.15Mpa，可作尾矿库初期坝持力层。
4、砂岩（P2l）
灰白色，层状，岩石为中风化状态，根据ZK1和ZK5两孔所取的二组岩样做单轴抗压试验（成果见附表），试验值在41.70～44.85Mpa之间，平均值为43.27Mpa，标准值38.94Mpa。
（二）推荐岩土力学参数
根据本次勘察成果及有关规范要求，并结合其他坝的工程经验，现推荐各岩土层工程地质参数如下，供设计参考：
场地岩、土层承载力推荐表
岩土名称
状态
地基承载力特征值（KPa）
备注
坡积层①
松散
80
粉质粘土②
硬-可塑
220
页岩③
软岩
1000
砂岩④
较硬岩
3000
（三）场地稳定性、适宜性评价
1、场地无大的断裂构造通过，无新的构造运动的痕迹；
2、场地位于地震烈度小于Ⅵ度区，处于抗震有利地段；
3、场地处于荒山，植被茂密，无大量水土流失现象；
4、场地范围内及周围未发现山体、岩体、土体蠕动和山体滑坡、泥石流等现象；
5、场地内的粉质粘土、页岩是水库坝体和尾矿库初期坝体良好的持力层。
综合上述，该场地为稳定场地，适宜建尾矿库。
五、坝基类型及持力层选择
根据勘察资料和室内试验，结合分析场地岩土工程地质条件，坝基类型适宜建碾压式土石坝，水库持力层为粉质粘土，尾矿库持力层为页岩。
六、结论和建议
1、拟建尾矿库，水库场地为稳定场地，适宜建筑；
2、尾矿库初期坝持力层为页岩，坝基砌置深度2-3米；水库坝持力层为粉质粘土，坝基砌置深度3-5米；
3、建坝所需的石灰岩片石、块石和粘土在场地西侧，中上统石炭系壶天群灰岩和其表层一定厚度的残积粘土，方便采取。
4、根据场地尾矿库规模，建议选矿厂选矿生产能力3万T/年，尾矿产率50%，尾矿比重2.2/cm3，尾矿干容重22KN/m3，矿浆浓度10%左右。
永州市零陵区珠山燕子冲水库、尾矿库工程
水文工程地质勘察报告
湖南省永州工程地质勘察院
二○○九年九月
永州市零陵区珠山燕子冲水库、尾矿库工程
水文工程地质勘察报告
项目负责：
孙红军
施工人员：
杨立友
报告编写：
李正华
报告审核：
唐瞻浩
总工程师：
朱敦健
院 长：
胡承建
提交报告单位：
湖南省永州工程地质勘察院
提交报告时间：
二○○九年九月四日
目 录
一、概述
（一）工程概况
（二）勘察工作
1、勘察目的与任务
2、勘察依据
3、勘察方法
4、勘察进程和完成工作量
5、勘察质量评述
二、勘察场地工程地质条件
（一）地形地貌
（二）地质构造
（三）地层岩性
（四）地震
三、场地气候及水文地质条件
（一）场地气候条件
（二）场地水文地质条件
1、概述
2、地层渗透性
3、水质分析
四、场地工程地质条件评价
（一）岩土层物理力学性质及其评价
（二）推荐岩土力学参数
（三）场地稳定性、适宜性评价
五、坝基类型及持力层选择
六、结论与建议
附件：
尾矿库水文工程地质勘察任务委托书
附表：
1、土的工程性质测试、渗透系数测试报告
2、岩石单轴抗压强度试验报告
3、水质分析报告
附图：
1、地质勘察钻孔布置平面图
2、工程地质剖面图
3、钻孔柱状图
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