工程地质报告y2.docx

1、工程地质报告y23枢纽区工程地质条件（王登科、应敬浩）3.1基本地质条件（应敬浩）3.1.1地形地貌拟建凯乐塔（Kaleta）电站坝址位于孔库雷河下游河道较为宽阔处，坝址区河谷蜿蜒曲折，孔库雷河从坝前近东西向折而向北西流过坝区。河床宽度由约200m至坝址处扩展至约750m。河道内有数个“河心岛”将孔库雷河分割，主流分散形成5处河湾（叉河），从左至右分别为Sanfokui、Franbanga，Sale，Songo，Lekte，各河湾自坝轴线向下约350m形成庞大瀑布群（共5处瀑布），其中Songo和Lekte两处河湾水量较大，瀑布落差约25m。坝址区两岸山体雄厚，谷坡宽缓，基岩裸露，自然坡度一般

2、710，相对高差一般在200m左右，坝址上游1200m右岸有Kaga支流汇入，河谷呈“U”形，向下游河谷相对狭窄。区内山脉总体走向为北东南西向，总体地势为东部高西部低。平均海拔250400m，地貌上属于低山丘陵地区。3.1.2地层岩性坝区基岩主要为泥盆纪辉绿岩和奥陶纪砂质页岩，此外地表还分布有较多的第四纪棕红色、棕黄色红土和河道中分布有少量第四纪坡崩积-冲积的碎块石。现从老至新分别描述如下：奥陶纪砂质页岩（Os+c）：灰白、浅灰色，以砂岩为主、夹少量页岩，水平层层理发育。与岩浆岩接触部位，受后期熔岩流强烈炙烤（接触变质作用）发生蚀变，砂岩形成石英岩、页岩形成角页岩；一般变质体非常短，大约是几十

3、分米，有时甚至根本不存在。坝址区很少出露，仅在瀑布下游河道岸坡有少量分布，据区域资料，厚度达上千米。坝址区揭露厚度50m，未见底。泥盆纪辉绿岩（41）：坝址区出露最多的基岩地层，深灰色、灰黑色，中细粒结构，块状构造。在熔岩流边缘，母体形成微结晶。离边缘远点，结晶体大点，在距边缘数千米的地方，结晶体成了粗颗粒。由于该套地层是在泥盆纪多次侵入（至少有3次大规模侵入）形成的，它们与围岩接触关系呈焊接式接触、具有似层状结构，层里面产状与围岩地层一致，近于水平并有轻微起伏。受每次侵入影响，单层厚度较大，厚度一般在5m以上。坝址区揭露厚度725m，层里面产状： 。泥盆纪粗粒玄武岩（41）：黑灰、暗褐色，粒

4、斑结构、杏仁和气孔状构造，抗风化能力较差，风化后呈鲜红色、棕红色。成层性差，坝址区局部有少量出露，常呈水泥胶结状充填辉绿岩裂隙等空隙中，与围岩呈焊接式接触关系。第四纪碎石土（Q）：棕红色、棕黄色粉质粘土，硬塑状，局部含有少量中细砂和碎石，红土层上部由于富含铁、铝质结核，常富集成层，十分坚硬，不透水，俗称“铁帽层”，铁帽层厚一般2m左右；棕黄色土层一般位于红土层下部、常含少量的细砂。坝址区土层厚度一般510m左右。另外，河道中和山脚下还分布有少量坡崩积和冲积的块碎石。3.1.3地质构造坝址区未见断层出露，节理裂隙主要发育有3组：节理：走向W285298N，倾向NE或SW，倾角为8090，平直光滑

5、，延伸长度530m，最长可达100m。切层深度达20m，节理面张开5100cm不等，有较多的土、碎（块）石充填。节理走向近W315322N，倾向NE，倾角为525，间距0.21m，波状起伏，无充填。延伸长度一般2030m，局部有后期喷出的粗粒玄武岩胶结式充填。节理走向为N515E，倾向SE,倾角8590，弯曲近直立，延伸长度一般10m左右，最长可达20m。切层深度一般5m左右，节理面张开25cm，无充填。图3.1-1 坝址区节理走向玫瑰花图3.1.4物理地质现象（1）岩体风化特征坝区岩体的风化与岩性及构造的关系密切。辉绿岩（41）因岩石致密，总体属细、中粒结构，块状构造，抗风化能力强，风化微弱

6、；而当沿岩体发育有大裂隙时，风化又较强。坝址区以弱风化为主，若风化厚度一般2m左右。灰白色、灰黑色砂页岩（Os+c）因胶结较差，抗风化能力较弱，尤其是近地表附近，如右岸山坡处，岩石风化较强；存在全强风化带，其垂直深度一般10m20m，弱风化水平深度一般20m40m；此外，岩体尚存在风化蚀变现象，从而进一步降低了岩体的质量。泥盆纪粗粒玄武岩（41），主要为粒斑结构、杏仁和气孔状构造，抗风化能力较差，岩石风化较强。由于仅有零星分布，成层性差，不做更多论述。（2）岩体卸荷崩塌特征坝址区瀑布密集、河谷曲折，受水流急速冲刷影响，瀑布下游附近岸坡陡峻，岸坡岩体卸荷较为强烈，岩体卸荷作用主要沿已有结构面进行

7、。据坝址区测绘资料，左岸瀑布下游河汊集中分布有较多的巨型漂块石，方量估计有上万方，漂石直径一般12m，最大有7m左右，次棱角状，成分主要为辉绿岩。几个河心岛处临河岸坡，节理裂隙度多张开，最大张开宽度达50cm，充填碎石土和块石。根据坝址区卸荷发育程度，可划分出强、弱卸荷带。强卸荷带：卸荷裂隙发育，且普遍张开，最宽可达3050cm，贯通性好，规模较大的卸荷裂隙内部多呈架空状，内部常充填岩屑、碎石块、充填角砾、植物根屑及次生泥，部分渗水-滴水，雨季沿裂隙多见线状流水或串珠滴水，岩体松弛，多呈块裂结构和镶嵌结构。主要发育在瀑布下游河心岛和临河陡坎处，强卸荷水平深度一般10m20m。弱卸荷带：带内部分

8、长大裂隙微张，短小裂隙闭合，充填少量碎屑，部分有轻度滴水和渗水现象，岩体较松弛，主要呈次块状结构和块状结构，岸坡水平深度差别较大。弱卸荷水平深度一般20m40m。3.1.5水文地质条件（1）地下水基本类型坝址区大部地表被第四系冲洪积物覆盖，沟谷底部大部分出露辉绿岩。地下水以松散岩类孔隙水为主，按赋存条件可分为基岩裂隙水和第四系松散堆积层孔隙潜水两种类型。 基岩裂隙潜水：主要受岩体节理裂隙控制，张性裂隙含水，且含水性相对较弱，局部可见此类裂隙具地下水潜蚀形成的张开现象；此外，岸坡浅表部发育的卸荷张开裂隙，利于浅层地下水的活动。基岩裂隙潜水接受大气降水和地表水补给，向河床、沟谷等处排泄 第四系松散

9、地层孔隙水：主要分布于坝区两岸崩坡积堆积体中，河床冲积层结构松散，受河水补给，含水丰富，并具有较强的透水性，一般属强透水层。（2）地下水补给径流排泄条件坝址区大部地表被第四系冲洪积物覆盖，沟谷底部大部分出露辉绿岩。地下水以松散岩类孔隙水为主，水位埋藏受降水的影响较大，主要接受大气降水入渗补给。雨季降水充沛，大气降水多数以地表径流排泄入沟谷河流中，少量下渗补给地下水。地下水与河水的补排关系：旱季末期及雨季初期，均是河水补给地下水；雨季后期及旱季初期为地下水补给河水。地下水的排泄主要是旱季直接蒸发及补给河水。旱季末期，地下水埋藏深度多在720m之间。（3）岩体透水性特征凯乐塔（Kaleta）电站坝

10、址补充勘察工程，共完成压水试验41段次。其中辉绿岩8段次，强透水岩体3段次，中等透水岩体2段次，微透水岩体2段次，极微透水岩体1段次；火山凝灰岩33段次，强透水岩体9段次，中等透水岩体4段次，弱透水岩体9段次，微透水岩体11段次。各孔渗透系数透水率随钻孔深度变化曲线见图3.1-13.1-4。试验成果见表3.1-1。从P-Q曲线类型来看：A型13段；B型4段；D型11段；E型1段。P-Q曲线主要以A型、D型为主，以层流型、冲蚀型为主。试验成果显示：辉绿岩强透水试段占37.5%、中等透水占25%、弱透水无、微透水占37.5%。凝灰岩强透水试段占22%、中等透水占10%、弱透水无22%、微透水占46

11、%。从试验成果分析：辉绿岩岩层平均透水率为41.55Lu，属中等透水地层，透水性较强主要是由于辉绿岩为硬质岩、岩性较脆，长期裸露地表后，受风化卸荷影响，节理裂隙较为发育，且节理延伸长、切层性好，节理间呈网格状相交，贯通性好，便于地下水力联系，当钻孔未遇到节理时，表现为微透水或不透水性质，当遇到裂隙时则表现为强透水地层。凝灰岩岩层平均透水率为31.52Lu，也属中等透水地层，相对于辉绿岩地层透水性稍弱，地层主要表现为微弱透水性，虽然该层岩体深埋地下，但也为硬质岩；虽受风化卸荷影响较小，节理裂隙不太发育，但节理间网格状切割贯通，利于地下水的联系，因此当钻孔遇到裂隙时则仍表现为强透水地层。图3.1-

12、1 zk1钻孔透水率随钻孔深度变化曲线图3.1-2 zk2钻孔透水率随钻孔深度变化曲线图3.1-3 zk3钻孔透水率随钻孔深度变化曲线图3.1-4 zk4钻孔透水率随钻孔深度变化曲线表3.1-1 凯乐塔水电站坝址区钻孔压水试验成果表岩性序号试验编号段试验深度（mm）透水率LU辉绿岩1zk2-11.155.1520.292zk2-25.1510.151003zk3-16.0011.0004zk3-211.0016.000.25zk4-111.0516.050.26zk4-216.0521.0511.697zk4-321.0526.051008zk4-426.0531.05100续表3.1-1 凯

13、乐塔水电站坝址区钻孔压水试验成果表火山凝灰岩9zk1-117.1422.1444.1410zk1-222.1427.0410011zk1-327.0432.04212zk1-432.0437.045.7213zk1-537.0442.1120.6114zk1-642.1147.1110015zk1-747.1152.1110016zk1-852.1157.110.117zk1-957.1162.110.1918zk2-310.1515.152219zk2-415.1520.1510020zk2-520.1525.1510021zk2-625.1530.153.4922zk2-730.1535.

14、1510023zk2-835.1540.1513.7924zk2-940.1545.154.6125zk2-1045.1550.150.6826zk2-1150.1555.150.4827zk3-316.0021.006.4628zk3-421.0026.000.8629zk3-526.0031.000.6830zk3-631.0036.001.0331zk3-736.0041.007.2232zk3-841.0046.000.5933zk3-946.0051.000.3934zk3-1051.0056.000.8435zk3-1156.0061.0010036zk4-531.0536.051

15、0037zk4-636.0541.0510038zk4-741.0546.051.4239zk4-846.0551.051.4640zk4-951.0555.050.8841zk4-1055.0561.050.48（4）水质分析本次坝址区取地表和地下水各1组，地表水取自河水，地下水凯乐塔村附近水井。其试验成果见表3.1-1和表3.1-2。坝址区地表水（河水）对混凝土腐蚀性评价见表3.1-3、对钢筋混凝土结构中钢筋的腐蚀性评价见表3.1-4、对钢结构的腐蚀性评价见表3.1-5。坝址区地下水（井水）对混凝土腐蚀性评价见表3.1-6、对钢筋混凝土结构中钢筋的腐蚀性评价见表3.1-7、对钢结构的腐蚀性

16、评价见表3.1-8。表3.1-1 Kaleta水电站坝址区河水水质分析成果表项目室温 15水温 10阳离子K+Na+毫摩尔/升(mmol/L)1.96毫克/升(mg/L)59.25Ca2+毫摩尔/升(mmol/L)0.07毫克/升(mg/L)1.46Mg2+毫摩尔/升(mmol/L)1.33毫克/升(mg/L)16.21Mn2+毫摩尔/升(mmol/L)毫克/升(mg/L)0.068Fe3+毫克/升(mg/L)0.05毫摩尔%(mmol%)阴离子Cl-毫克/升(mg/L)10.64毫摩尔/升(mmol/L)0.3SO42-毫克/升(mg/L)135.05毫摩尔/升(mmol/L)2.81HCO

17、3-毫克/升(mg/L)14.97毫摩尔/升(mmol/L)0.25CO32-毫克/升(mg/L)0毫摩尔/升(mmol/L)0OH-毫克/升(mg/L)0毫摩尔/升(mmol/L)0特殊项目总硬度(mg/L)70.35游离CO2(mg/L)19.62氢离子浓度(PH值)6.8备注Cu2+ 、Pb2+ 、Zn2+ 、Co2+ 、Ni2+ 、Li+均小于0.05 mg/L. Cd2+ 小于0.01 mg/L.表3.1-2 Kaleta水电站坝址区地下水水质分析成果表项目室温 15水温 10阳离子K+Na+毫摩尔/升(mmol/L)2.24毫克/升(mg/L)66.33Ca2+毫摩尔/升(mmol

18、/L)0.10毫克/升(mg/L)1.94Mg2+毫摩尔/升(mmol/L)2.13毫克/升(mg/L)25.93Mn2+毫摩尔/升(mmol/L)毫克/升(mg/L)0.061Fe3+毫克/升(mg/L)6.56.5PH6.06.0PH5.5PH5.56.8无腐蚀碳酸型侵蚀性CO2 含量(mg/L)无腐蚀弱腐蚀中等腐蚀强腐蚀CO21515CO23030CO21.071.07HCO3-0.7HCO3-0.70.25强腐蚀镁离子型Mg2+含量(mg/L)无腐蚀弱腐蚀中等腐蚀强腐蚀Mg2+10001000Mg2+15001500Mg2+20002000Mg2+300016.21无腐蚀硫酸盐型SO4

19、2-含量(mg/L)无腐蚀弱腐蚀中等腐蚀强腐蚀SO42-250250SO42-400400SO42-500010.64无腐蚀表3.1-5 Kaleta水电站坝址区地表水对钢结构腐蚀性分析表环境水对钢结构腐蚀性判别PH值、（CL-+ SO42-）含量（mg/L）弱腐蚀中等腐蚀强腐蚀PH值311、（CL-+ SO42）5006.8、145.69弱腐蚀PH值311、（CL-+ SO42）500PH值6.56.5PH6.06.0PH5.5PH5.56.8无腐蚀碳酸型侵蚀性CO2 含量(mg/L)无腐蚀弱腐蚀中等腐蚀强腐蚀CO21515CO23030CO21.071.07HCO3-0.7HCO3-0.7

20、0.44强腐蚀镁离子型Mg2+含量(mg/L)无腐蚀弱腐蚀中等腐蚀强腐蚀Mg2+10001000Mg2+15001500Mg2+20002000Mg2+300025.93无腐蚀硫酸盐型SO42-含量(mg/L)无腐蚀弱腐蚀中等腐蚀强腐蚀SO42-250250SO42-400400SO42-500012.41无腐蚀表3.1-8 Kaleta水电站坝址区地下水对钢结构腐蚀性分析表环境水对钢结构腐蚀性判别PH值、（CL-+ SO42-）含量（mg/L）弱腐蚀中等腐蚀强腐蚀PH值311、（CL-+ SO42）5006.8、189.38弱腐蚀PH值311、（CL-+ SO42）500PH值3、（CL-+

21、 SO42）任何浓度3.1.5岩土物理力学性质坝区岩质类型以灰黑色、深灰色辉绿岩为主，其次为灰白色、浅灰色砂页岩等。为研究岩石物理力学特性，坝区共完成室内岩块物理力学试验9组（见表3.1-9）。从表中可见，坝址区岩石的物理力学性质与风化程度密切相关，并具有以下特征：（1）物理性质指标：辉绿岩平均干密度2.93g/cm3；吸水率：0.19、凝灰岩的平均干密度1.73g/cm3；普通吸水率0.25。表明从微新至全强风化岩石的密度逐渐减小，吸水率、饱和吸水率逐渐增大。辉绿岩比凝灰岩岩石的密度逐渐减小，吸水率、饱和吸水率逐渐增大（2）辉绿岩静变模量平均82103MPa，凝灰岩的平均67.3103MPa

22、。表明辉绿岩比凝灰岩的弹性模量低。（3）辉绿岩的纵波速度6095m/s，凝灰岩的纵波速度5304m/s；表明辉绿岩比凝灰岩的纵波速度高。（4）辉绿岩的的湿抗压强度173MPa，凝灰岩的湿抗压强度140MPa，均属坚硬岩。表明辉绿岩比凝灰岩的湿抗压强度大。（5）软化系数：辉绿岩为0.96，凝灰岩的0.58。表明辉绿岩比凝灰岩的软化系数逐渐高。（6）三轴压缩强度：辉绿岩内聚力c为23.97MPa、内摩擦角为57.53，凝灰岩的内聚力c为24.7MPa、内摩擦角为59.2。由于凝灰岩的仅有一组数据，不具可比性。一般辉绿岩三轴压缩强度稍大于凝灰岩，数据偏差的原因一方面试验数据少，另一方面辉绿岩位于上部

23、，存在风化卸荷影响，凝灰岩位于深部岩石较新鲜。参照国内外已有类似工程的试验和时间，分析对比给出坝址区岩体和各类结构面的物理力学参数，见表3.1-11和3.1-12表3.1-9 凯乐塔水电站坝址区岩石物理力学参数试验成果表表3.1-10 凯乐塔水电站坝址区岩石物理力学参数建议指标表表3.1-11 凯乐塔水电站坝区岩体物理力学参数建议值表岩性岩体物理力学参数建议整体稳定坡比干密度岩体承载力静变形模量泊松比抗剪断强度（岩体）抗剪强度（岩体）抗剪断强度（砼/岩体）f0Efcfcfcg/cm3MPa103MPaMPaMPaMPa辉绿岩2.936.58.5801000.271.21.50.7501.001

24、.01：0.3凝灰岩2.735.57.055750.251.01.10.6500.900.81：0.5注：1. 当坡高大于30m应设马道，对局部不稳定块体应有处理措施。 2. 建议开挖坡比指一般岩体不加结构处理时整体稳定的坡比，当边坡稳定受特定结构面控制时应考虑结构面的倾角。表3.1-12 凯乐塔水电站坝区结构面物理力学参数建议值表性状类型结构面特征代表性结构面抗剪断强度抗剪强度类型亚类fc(MPa)fc(MPa)刚性结构面A1闭合面平直粗糙，微新，结合紧密，强度较高微新岩体内无蚀变的硬质节理裂隙（缓倾角裂隙）0.70.20.60A2蚀变面平直粗糙，微新，结合紧密，面附绿泥石、绿帘石等构造蚀变矿物，强度中等微新岩体内构造蚀变的硬质节理裂隙0.60.10.50A3张开面平直粗糙，弱风化下段，无充填，无胶结，强度中等弱风化下段岩体中较松弛的硬质节理裂隙0.500.40软弱结构面B1岩块岩屑型面平直起伏，粗糙，充填岩块、岩屑，无胶结风化带内的卸荷裂隙； 断层破碎带；