初步设计汇总报告 34部分.docx

1、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1520km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

2、总库容1.04亿m3，装机容量8万kW，年均发电量1.30亿kWh，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12000地质测绘0.42km2；1500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

3、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

4、。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1500地形图测量km20.6311000地形图测量km20.6512000地形图测量km26.733.8212000地类图测量km225.0地质区域150000地质调查km2800.00水库110000地质调查km225.0012000工程地质测绘km22.32.3211000工程地质测绘km20.631500工程地质测绘km20.65节理裂隙统计点10缓倾角节理地质调查m22550.0注水试验段(次)28槽坑探m31077.3800钻探岩

5、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t2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65钎 探m250沙砾料野外筛分件48石料场调查面积/方量km2/万m30.2/100土料场0.44/8

6、4.5砂料场1.4/3353.2 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3001600m。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330350，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

7、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300500m。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13m。级阶地：沿河两岸断续分布，一般高出河水位510m。级阶地：一般高出河水位5060m。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

8、)、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17002600m。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320600m的灰岩、燧石灰岩，总厚度29004000m。4) 二迭系下统(P1

9、)峨查组(P1ec)：为页岩、粉砂岩、石英粗砾岩等，厚度205245m；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230580m；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385600m。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：级阶地冲洪积(Q3apl)为棕红色砂质粘土、含泥卵砾石。厚度15m；级阶地冲积(Q41al)为黄褐色粉质粘土、砂砾石，厚度23m；现代

10、河流冲积(Q42al)为砂卵砾石，厚度12m；残坡积(Qedl)为砂质粘土夹碎石，厚度0.52.0m。b) 岩浆岩1) 海西印支期4-52：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；4-54：中、细粒花岗闪长岩，形成七差岩体；4-54：中细粒似斑状二长花岗岩，形成大坡岩体；4-55：中粗粒角闪黑云钾长花岗岩，形成黑岭岩体；4-56：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52(3)：中粒花岗闪长岩，出露范围小；53(1)：中粗粒似斑状二长花岗岩，形成长塘岭岩体和三狮岩体；53(2)：花岗斑岩，呈岩脉状零星产出。3.2.1.3 地质

11、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

12、1) 昌江琼海EW向断褶带位于北纬19151920，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

13、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50 km左右，总体产状N4555E，NW6585。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10910915，北端从儋县红

14、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N10W，SW50，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

15、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MS4.0级地震记载。根据1983年出版的中国地震目录记载，1969年12月1720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

16、及一系列现今小震，初步预测，今后百年内仍可能发生67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)12005-01-1011:56:00.4108121850101.6东方近海4822005-01-

17、1008:05:23.8108131850101.7东方近海4832005-01-1006:47:18.2108141853102.0东方近海4842005-01-1006:44:12.4108161854103.6东方近海4852005-01-1003:16:06.4108131852101.4东方近海4862005-01-1000:44:09.6108141852102.1东方近海4872005-01-1000:25:55.4108141851101.3东方近海4882005-01-1000:06:59.1108141854102.0东方近海4892005-01-0923:43:49.71

18、08141853103.6东方近海48102005-01-0923:20:48.7108151849101.5东方近海48112005-01-0920:08:03.5108141852102.6东方近海48122004-10-2623:33:36.3108271917102.0东方近海48132002-12-0103:55:54.7108231853101.8东方近海48142002-12-0101:20:00.0108231853102.0东方近海48152002-11-1614:43:01.5108551910101.6东方20162002-08-1819:25:47.1108431845

19、102.0东方40172002-08-0805:50:45.2108201903102.3东方近海48182002-05-1802:12:15.810838185201.3东方43192002-05-1614:31:41.010841184902.2东方40202002-05-1103:08:15.310938185601.2东方43212002-05-1103:02:33.910838185601.0东方43222002-05-1103:01:38.010838185401.5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)

20、232002-03-0709:40:09.410841184802.1东方40241994-09-2603:00:00.610950182403.0陵水80251994-07-0209:25:07.110839184603.2东方60261994-06-1909:14:41.910835184904.2东方58271994-03-2300:40:33.310839184404.0东方60281994-03-2300:40: 22.210839184404.0东方60291993-08-1310:08:34.510840184003.6乐东54301993-08-0313：43：29.81084

21、0184003.0乐东54311993-02-2203:49:50.911052194202.9文昌100321992-0510862188004.0东方县感城53331992-01-0422:40:3710800180003.7东方县感城53琼东北强震区，距坝址160km，发生67级地震，震中烈度度，波及到本工程区可能达度。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(GB183

22、06-2001)。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3050，局部陡立，山体雄厚，山顶高

23、程在100500m；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

24、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320600m的灰岩、燧石灰岩，与下伏地层呈角度不整合接触，厚度29004000m。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205245m；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2305

25、80m；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385600m。分布范围小，仅见于燕窝岭NW面河段。5) 第四系(Q)级阶地冲洪积(Q3apl)为棕红色砂质粘土、含泥卵砾石，厚度15m；级阶地冲积(Q41al)为黄褐色粉质粘土、砂砾石，厚度23m；现代河流冲积(Q42al)为砂卵砾石，厚度12m；残坡积(Qedl)为砂质粘土夹碎石，厚度0.52.0m。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。4-52：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。4-54：为

26、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50 km左右，总体产状N4555E，NW6585。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

27、状：N10W，SW50。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50100m，宽2540m，厚度215m，体积小于5104m3，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210m。