（地质工程专业论文）响水水库工程地质研究及枢纽方案比选.pdf

中南火学硕士学位论文摘要 捅姜 通过对响水水库两阶段( 即可行性研究阶段和初步设计研究阶段) 的库区与 坝址区工程地质条件及其工程地质问题的综合研究，以及各枢纽工程布胃方案的 工程地质条件的综合研究及其主要工程地质问题的对比研究，认为砼面板堆石坝 + 右岸溢洪道+ 左岸导流洞方案能较好地适应坝区地形、地质条件，并对枢纽相 应方案分别进行了工程地质条件的研究与评价。 最后建议在工程施工阶段对某些可能发生工程地质问题的地段，如导流洞边 坡整体稳定性较差、右岸趾板槽上游侧及溢洪道右侧为顺向坡且边坡较高、隧洞 围岩不稳定、游马场洵谷段边坡较高且岩性较差，应加强进一步勘探和论证。 关键词：响水水库，工程地质条件，工程地质问题，枢纽，砼面板堆石坝 s t u d i e so ne n g i n e e r i n gg e o l o g i c a lc o n d i t i o n so ft h ex i a n g s h u i r e s e r v o i ra n dc h o i c e so f h i n g es c h e m e s a b s t r a c t b y m e a n so f c o m p r e h e n s i v eu n d e r s t a n d i n g o ft h e e n g i n e e r i n g g e o l o g i c a lc o n d i t i o n sa n de n g i n e e r i n gg e o l o g i c a lp r o b l e m so ft h er e s e r v o i r a n dd a ma r e ab e l o n g i n gt ot h et w or e s e a r c hs t a g e s ( n a m e l yt h ef e a s i b i l i t y r e s e a r c hs t a g ea n dt h eo u t l i n ed e s i g ns t a g e ) o ft h ex i a n g s h u ir e s e r v o i r ， a n dt h e e n g i n e e r i n gg e o l o g i c a l c o n d i t i o n so ft h e k e yp o s i t i o n s ，a n d c o n t r a s t i n gb e t w e e nt h em a i ne n g i n e e r i n gg e o l o g i c a lp r o b l e m s ，t h ea u t h o r h a s t h o u g h t t h a tt h es c h e m eo fr e i n f o r c e dc o n c r e t ed a m ，r i g h tb a n k o v e r f l o ww a ya n dl e f tb a n kt r a n s m i t t i n gh o l ec a ng o o d l ya d a p tt ot h e t o p o g r a p h i c a lg e o l o g i c a lc o n d i t i o n so ft h ed a ma r e a a n do nt h eb a s i so f e v a l u a t i n go fe n g i n e e r i n gg e o l o g i c a lc o n d i t i o n so fd i f f e r e n ts c h e m e so fk e y p o s i t i o n s ，t h e a u t h o r f i n a l l ys u g g e s t e d t h a ts o m ed i s t r i c t su n d e r c o n s t r u c t i o nw h e r ee n g i n e e r i n gg e o l o g i c a lp r o b l e m sm i g h tb eo c c u r r e d ，f o r e x a m p l e ，t h ew h o l es t a b i l i t yo ft h es i d es l o p eo ft r a n s m i t t i n gh o l ei sb a d ， t h eu p p e rs t r e a ms i d eo ft h er i g h tb a n kp l a n ks l o ta n dt h er i g h ts i d eo ft h e o v e r f l o ww a ye x i s tt h es i d e s l o p ew i t h t h es a m ed i r e c t i o na n dh i g h e r p o s i t i o n ，t h er o c k sr o u n dt h et u n n e la r e u n s t e a d y ，t h es i d es l o p e o f y o u m a c h a n gv a l l e yi sh i g h e ra n dw h o s el i t h o l o g i c a lc o n d i t i o n si sb a d ，a n d s oo n ，s h o u l db ef u r t h e re n h a n c e dt op r o s p e c ta n de v a l u a t e k e yw o r d sx i a n g s h u ir e s e r v o i r ；e n g i n e e r i n g g e o l o g i c a lc o n d i t i o n s ： e n g i n e e r i n gg e o l o g i c a lp r o b l e m s ；k e yp o s i t i o n s ；r e i n f o r c e dc o n c r e t ed a m 中南大学硕士学位论文第1 章绪言 第1 章绪言 1 1 工程概况 晌水水库坝址位于贵州省盘县响水镇附近的响水河上游河段上。响水河属南 盘江左岸黄泥河上游源头，发源于光头山一响碧岭一大箐头一石头老包一带，总 体由n w 向s e ，以s 3 0 。e 流向流经响水镇。坝址以上流域面积4 1 2 7 k f l l 2 ，年迳流 量3 6 9 1 0 8 m 3 ，坝址处天然河水位1 3 8 4 m ，年平均流量l1 7 m 3 s 。坝址附近有至 盘县和兴义的公路通过，坝址距盘县城关镇5 2 k m ，距红果镇4 3 k m ，交通便利。 响水水库作为盘南电厂配套供水水源，距电厂约0 3 5 k m ，水库正常蓄水位 1 4 5 9 m ，总库容3 3 5 7x1 0 “i n ，兴利库容2 6 0 0x1 0 “m 。，死库容7 5 7x1 0 一m ，经过初步 设计阶段的工程地质勘察及比选，枢纽布露为面板堆石坝方案，坝高8 5 4 5 m ，坝 长2 8 0 5 m 。 1 2 可行性研究阶段的主要工程地质成果 水利水电工程地质勘察的主要任务，是通过对建筑区工程地质条件和问题的 调查分析，为水利水电建筑的规划、设计和施工提供可靠的地质依据。为此，一 般把整个工程地质勘察工作分为几个阶段进行。通常分为四个阶段，即规划勘察 阶段、可行性研究勘察阶段、初步设计勘察阶段和技术施工设计勘察阶段。“ 响水水库规划勘察阶段的工程地质工作为选定响水河流( 段) 规划方案和近 期开发工程及控制性工程提供了地质依据。2 0 0 t 年3 月上旬开始进入现场开展可 行性研究勘察阶段的勘测工作，主要是在前阶段选定的近期开发工程地段进行 勘察工作，为选定响水水库坝址、坝型适应性及枢纽布罱方案提供地质依据“”1 ， 并对库区与坝区等主要建筑区工程地质条件、场地的构造稳定性、库区与坝区的主 要工程地质问题进行了地质初步论证及其天然建筑材料初查工作。通过可行性研究 阶段的勘测工作，提出了贵州省盘南电厂供水水源响水水库工程可行性研究报告 “1 ，于2 0 0 2 年5 月底通过可行性研究阶段审查。可行性研究勘察阶段在工程地质 专业方面取得了如下重要的研究成果帅“”“”： ( 1 ) 工程区地处扬子准地台之上扬子台褶带弥勒一师宗陷褶断束内，在工程 场地近场区( 3 0 k m 范围) 无强震历史记载，现今地震活动水平相对较低，区域构 造稳定条件较好。根据1 ：4 0 0 万中国地震烈度区划图“1 1 ( 1 9 9 0 版) ，工程区 中南大学硕士：学位论文 第1 章绪言 地震基本烈度为度； ( 2 ) 工程成库条件好，无邻谷和库首渗漏问题。水库区虽然可溶岩分布较广， 但晌水河为最低排泄基准面，通过地表岩溶调查、相对隔水层的分布以及少量的 钻探揭示，可能渗漏区的地下水位均在正常蓄水位以上，故库区不存在渗漏的水 文地质条件： ( 3 ) 水库沿岸多为石灰岩与玄武岩组成，为横向谷或斜向谷，整体稳定性好。 仅右岸上汤章至坝前库水位线附近，由于p ：b 3 软弱岩层缓倾坡外，形成了宽缓的 斜坡平台。其上堆积了成片的残、坡积黄色粘土夹碎石，在库水作用下，存在库 岸再造与坍岸问题。建议下阶段迸步分析下汤章堆积体的形态和稳定性，预测 水库坍岸带的范围，并提出相应的处理措施： ( 4 ) 对坝址及各水工建筑物沿线工程地质条件的评价是可行的。坝址区岩质 较坚硬，构造简明，透水性弱，建坝条件较好。但岩体中层问软弱夹层发育且两 岸山脊风化深度大，上坝线适宜建重力坝，下坝线适直建重力坝和堆石坝； ( 5 ) 对天然建筑材料进行了准确的评价。建议下阶段应结合坝型比较，按详 查精度进行人工骨料和土料料场的勘察工作。 1 3 初步设计勘察阶段完成的工作及主要工作量 可行性研究报告审查通过后，随即转入初步设计勘察阶段的勘测设计工作， 本阶段是整个勘察工作中最关键和最重要的阶段，主要工作是在选定的坝址和建 筑场地上进行，目的是全面查明建筑区工程地质条件和库区存在的工程地质问题， 为选定大坝和其它主要建筑的轴线、型式、规模以及有关工程地质问题处理方案 提供地质资料、数据和建议1 。二“：川”1 。初步设计勘察阶段的全部外业工作于2 0 0 2 年1 2 月完成，主要完成的勘测工作量见表卜1 。 表卜1响水水库主要勘测工作量统计表 ：怍餐 l ：作项目单位 可行性初没合计 水 l ，5 万水库区她质测绘 k m 25 0 05 0 0 库 区 1 ，l 万水库区岩溶水文地质测 k m 23 0 03 0 0 地质 绘 1 2 千坝址至伏流段地质测绘 k m 22 222 溶洞调查m 洞 8 0 0 48 0 0 4 勘探估探m 孔 2 4 53 8 l4 i8 ，22 8 7 1 8 ，3 中南大学硕十学位论文 第1 章绪言 槽探 m 3 4 2 0 04 2 0 0 1 ：2 0 0 0 地形图测量 k m 2 2 22 2 测蜡 i ：5 0 0 地形图测量k m 20 40 4 地质 坝址区1 5 0 0 地质测绘 k m 20404 钻孔m 孔 6 5 8 7 5 1 11翻1 4 n 2 1 2 8 5 蕊3 平硐m 个3 1 0 7 7 1 9 5 聃 5 0 6 3 l 】 勘探 竖井 m 2 46 2 68 6 6 槽探4 5 0 07 8 0 01 2 3 0 0 钻孔声波测试m ? h 4 5 0 84 5 0 8 坝 物探 平硐地震波测试 m ，硐 5 0 6 3 1 5 0 6 3 1 1 址 区 j 车区及坝址区地震勘探k m 条2 8 1 42 8 1 4 现场人剪试验 纷66 现场变形试验点 66 科研 岩币i 物理力：学试验及岩矿鉴定组 2 42 4 试验 化学分析组 l51 5 水质简分析组 2 1 地f j k 示踪连通试验组2 其它钻孔水位k 观 孔1 231 5 1 2 0 0 0 ；y - i 料场地质测绘 k m 2o 80 8 地质 1 2 0 0 0 士料场地质测绘 k m 2 0 5o 5 岩石物理力学试验 组 l1 料 场 岩矿鉴定组 1 6 1 6 试验岩石化学分析组 1 21 2 颗粒分析 组 44 土工试验 组 66 中南大学硕士学位论文 第2 章区域地质 第2 章区域地质 2 1 区域地质背景 测区地处黔西高原。西部地形平坦，高原面保存完好：东部地面切割较强烈， 形成山峦起伏的低中山地貌景观。流域内可溶岩广布，表现为峰丛洼地、溶丘洼 地、峰丛谷地等岩溶地貌景观：在可溶岩与非可溶岩相间分布的地区。岩溶地形 与侵蚀地形呈带状平行展布；侵蚀地貌类型主要发育在玄武岩与砂页岩分布地区， 受岩性与构造控制，山岭谷地的延伸方向与构造线基本一致，常形成脊状山、单 面山或桌状山，次一级的沟谷则与主要河流相垂直，形成羽状水系 15 1 1 6 m 】。区内 见两缴剥夷面，自西向东高程逐渐降低，西部i 级剥夷面高程2 1 0 0 2 2 0 0 m ，水库 流域范围内该级剥夷面已残缺不全，多呈山峰齐一的峰顶面，峰顶高程 2 0 0 0 2 15 0 m ；i i 级剥夷面西部高程一般在2 0 0 0 m ，至测区一带海拔降至1 8 5 0 1 9 0 0 m ， 为波状起伏的平缓台地，呈岔地或宽谷形态，以大平地一带为典型。 测区除缺失侏罗系、白垩系外，自石炭系至第四系地层均有出露。总厚度大 于2 0 0 0 m ，其中以二叠、三叠系分布最广，老地层石炭系主要分布在莲花山背斜核 部一带。第四系零星分布于一些盆地、坡立谷、滓地、岸坡、河床及洞穴中，其 成因有残积、坡积、冲积、滑坡堆积及洞穴堆积等，其中残、坡积层分布广泛， 以玄武岩地区分布最为广泛。 工程区地处扬子准地台之上扬子台褶带一弥勒一师宗陷褶断束上。区内主要 构造体系有：普安山字型构造、莲花状构造，北东向( 华夏系) 构造及北北东向 ( 新华夏系) 构造i l 。 2 2 区域构造稳定性评价 据研究f 4 】| 8 】【9 】【2 0 】川【2 2 【2 3 】，某些水库蓄水后，可能促使库弦及其周围地应 力场的平衡受到破坏，引起区域性断裂的重新活动或通过地形变来重新调整地应 力场，以期达到新的平衡。地应力场的局部调整，可能导致原有地震发生和发展 过程的变化，引起少数原来处于平静期间地震微弱地区发生较大地震，或使地震 活动强烈地区的地震活动频繁。在岩溶地区修建水库，要特别注意随着库水位的 升高，有可能因地下岩溶洞穴充水而产生地震。 正确了解和分析研究地质条件，判定震级较高的水库诱发地震的潜在可能性， 中南大学硕士学位论文第2 章区域地质 对于库址选择和水库诱发地震预测具有重要的指导意义【8 j 【9 】【1 9 】【2 0 】。一般可以判定 水库诱发地震产生可能性的条件有：构造背景和地质条件( 确定地应力状态和应 变积累速度的大地构造条件与确定近期构造活动、介质储能条件和孔隙水压力起 作用的区域地质条件) 及库水的作用。 从大地构造环境来看初始区域构造应力场属何种型式对诱发地震产生的可 能性具有决定性的意义1 8 l 【9 炉】【2 0 】。属于逆冲型的板块俯冲带和碰撞地带，诱发 地震的可能性很小，而转换断层及大的平移断层所控制的地区，有产生诱发地震 的可能性。从区域地质条件来看，能够用以判定诱发地震潜在可能性的，有近期 构造活动迹象、地热流特征、介质性质及有利于孔隙水压力活动的水文地质条件 等方面。库水水体对其影响范围办的地质体存在广泛的作用，主要有荷载作用、 渗流效应和地质环境效应等三方面的作用。 据盘南电厂所完成的贵州省盘南电厂工程场地地震安全性评价报告l ( 中 国地震局地震研究所、贵州省地震局编，2 0 0 1 年4 月2 3 日) ，工程区地震安全性 评价结论如下： ( 1 ) 地震活动性评价 1 ) 区域西部( 指滇东地区) 地震活动强烈，表现为强震频度高、强度大，历 史上最大地震为8 级，属地震活动强烈的地区i 东部( 指黔西、桂西北地区) 地 震活动水平较低，强度不高，历史上最大地震为6 ( 1 2 ) 级，属中等活动水平区。区 内地震与主要活动断裂的关系较为密切。 2 1 区域地震活动周期1 0 0 年左右，平均1 1 年发生次m s 6 级地震。未来 1 0 0 年区域内有地震大释放的可能。西部发生75 级地震的可能性较大，东部有发 生6 级地震的可能性。 3 ) 近场区位于东西两部分的交界处，历史和现今地震活动水平相对较低。对 工程场地的主要影晌来自西部的地震。 ( 2 ) 地震地质环境评价 1 ) 区域内断裂十分发育，并有分区特征。西部以南北向深大断裂为主，第四 纪活动强烈，其中段历史地震活动强烈。最大震级为8 级。北东向断裂亦较发育， 第四纪以来活动较强烈，也是强震发震构造。东部地区的断裂以北西向、北北东 北东向为主，东西向次之。第四纪以来东部断裂的活动比西部大为逊色。北西 向断裂相对较强，在北西向和北北东一北东向断裂相交地带存在中强地震的发震 条件。 2 1 近场区一些主要断裂新构造活动明显，在局部地段具备发生中等强度地震 的条件，但震级在5 级以下。 中南大学硕十学位论文 第2 章区域地质 ( 3 ) 地震危险性评价 库坝区域性断裂盘县断裂距坝址最近距离1 3 k m ，通过库尾的归j 顿断裂也未见明显 新构造活动迹象：根据水库工程规模和等级，场地地震基本烈度仍按中国地震 烈度区划图1 确定的度。相应的基岩峰值加速度建议为6 9 3 c m s 2 。 中南大学硕士学位论文 第3 章水库工程地质条件及评价 第3 章水库工程地质条件及评价 水库工程地质研究首先是要选择良好的库址。实际上在坝址选择过程中应同 时考虑库区的工程地质条件，良好的坝址必须也是良好的库址。良好的库址应该 是具有优良的地形、地貌条件，这样就可以在较小的淹没区内形成较大的库容和 充分的汇水域，同时要注意研究可能存在的工程地质问题，不要因为存在某些重 大的工程地质问题而影响水库的效益。水库区主要是由于库水向周围地质体内渗 入以及形成库区后水动力条件的改变，引起库区周围地质环境的变化，因而水库 区工程地质问题的产生是水与地质环境相互作用所致。可以概括为五大工程地质 问题，即：水库渗漏问题：库岸稳定性问题；水库浸没问题：水库淤积 问题：水库诱发地震问题| 2 0 】。 响水水库地处黔西高原南向广西丘陵过渡的斜坡地带，为可溶岩与玄武岩分 布的溶蚀和侵蚀低中山地貌。f 常蓄水位1 4 5 9 m 时，坝前抬高水头约7 5 m ，水库 沿干流回水长度88 k m 。下面主要对响水水库的几个工程地质问题加以研究分析。 3 1 水库渗漏问题 用于蓄水的水库，如果产生过大渗漏，将直接影响水库的效益，同时还会因 渗漏导致其他一些不良后果，因而水库工程地质勘察中应很好地研究渗漏问题。 永久性渗漏将会影响水库的长期正常使用，是水库渗漏研究的重点。库水可以通 过两岸分水岭向邻谷( 或低洼处) 渗漏，也可以通过河湾或沟谷向下游渗漏，或从库 瓮向远处渗漏4 1 8 1 【1 9 1 2 0 】1 2 s 】。 库水主要沿第四系疏松的卵砾石层、砂土层及基岩中各种结构面和溶蚀空洞 等通道产生渗漏。对于第四系分布区的水库，要注意查明第四系透水地层及相对 隔水层的展稚情况；对于基岩地区的水库，要查明原生结构面、构造结构面、风 化裂隙面、卸荷裂隙面的分布情况以及它们的透水性、空间连通情况、渗入及渗 出点的出露情况、渗透途径等。其中尤应重视节理裂隙密集带、断裂破碎带等集 中渗漏通道的调查。在可溶岩分布地区，溶蚀空洞往往导致强烈渗漏，它是许多 水库产生渗漏的重要途径，要特别重视【4 】【8 【2 0 】【2 5 】。 有了渗漏通道是否一定会产生渗漏以及渗漏量的大小，还要结合两岸水文地 质条件( 尤其是两岸地下水位) 以及地形、地貌特征综合分析| 2 6 j 1 2 “。 晌水河是水库区地表、地下径流的最低排泄基准面，与邻谷的地表分水岭高 中南大学硕士学位论文 第3 章水库：= 地质条件及评价 程一般为1 8 0 0 - 2 1 0 0 m ，库周无地形缺口。库盆主要由二叠系茅口组灰岩及峨眉山 玄武岩组地层组成，其中，蛾眉山玄武岩组地层主要分布在库尾及坝前地带，二 叠系茅口组灰岩地层主要分布在水库中段，由于右岸分水岭地带玄武岩缓倾下游， 下伏茅口组灰岩从库内至下游邻谷上鲁楚小河虽在正常蓄水位以下相互连通，但 下游上鲁楚小河出露段高程1 4 7 5 m ，在此出露点位置出露流量为15 0 l s 的岩溶大 泉，其可溶岩出露高程及泉点高程均远高于j 】：常蓄水位高程。经可研阶段勘察， 分水岭地带的地下水位最低高程为15 3 8 5 9 m ，远高于正常蓄水位高程( 1 4 5 9 m ) ， 可见，无邻谷和库首渗漏问题存在。 3 2 库岸稳定性 水库岸坡的失稳，主要是由于水库建成蓄水后，水位抬升，浸没了大部分边 坡或边坡角，致使库岸自然地质环境受到影响，如岩土体饱水及强度降低，库水 涨落引起地下水位波动变化和加剧波浪冲刷作用等，致使得原来处在平衡状态的 岸坡发生破坏，达到新的平衡，其破坏的形式包括崩塌、滑坡和坍岸等。其后果 将直接危及库岸地带居民点及建筑物安全、毁坏农田、淤塞库区，高势能的快速 崩滑体还能造成巨大涌浪，危及大坝及坝下游安全m 9 m “”。 水库滑坡是因水库蓄水和库水位升降引起的库岸再造作用。水利工程建设时 的土石方开挖、水库蓄水与库水位升降以及渗漏都可能直接或间接导致水库滑坡 的发生。 诱发水库滑坡发生的因素有“m ”“州州川1 = ”3 ：库岸和谷坡地下水位的壅高， 使不稳定岩土体底部潜在滑动面的软弱兴层或软弱结构面软化或泥化，降低抗剪 强度；受库水作用的影响，如受浮托力的影响，降低阻滑力，坡脚受水库波浪淘 蚀和局部崩塌，滑体前缘体积减少，增大了动滑力：连续大降雨：不利的人为活 动。要注意的是库水的浸润和浮托力作用仅是起诱发作用，库水影响范围内的岸 坡失稳，其本质原因还是在于岩体结构条件与构造抬升造成的河谷卸荷带。经研 究发现河谷卸荷带的发育深度与坡体的岩性、结构、岩体的初始的天然应力状态、 斜坡鲋外形以及斜坡的演变史等因素有关。目前，我国水利水电工程多集中于高 山峡谷区，初始天然应力及斜坡外形对库岸稳定性的影响非常大。 水库蓄水后使地下水位的大幅度上升，引起岩溶洞穴空洞的水击作用和高压 冲爆作用，导致地面塌陷。坍岸是由水库水面风浪作用及其他外力作用下，导致 库岸线不断后移而进行的库岸再造现象。水库坍岸带的宽度和发展速度，主要受 水库地形、土石体性质、波浪作用强度、冻融作用、岸流和片流作用、溶蚀作用 和库水位变幅等因素控制，前三个是主要的。库岸愈高陡、库岸线曲率愈大、切 中南大学硕士学位论文 第3 章水库 ：程地质条件及评价 割愈破碎，愈容易产生坍岸。波浪冲蚀作用是造成坍岸的主要外动力因素，其作 用强度取决于波浪高度及波长和持续时间，前者又与库水深度、水域面积、自然 风力等有关。库水作用于性质松软的土石体和对水反应敏感的特殊土( 如黄土类 土等) 时，往往容易产生塌岸，如官厅水库处于怀来盆地中，库区第四系沉积物 主要是黄土类土，坍岸带宽度一般为2 0 3 0 m ，最大5 0 8 0 m ，单宽坍方量达3 0 0 7 0 0 m 3 2 ”。 水库坍岸对水库沿岸移民安置和水库自身的寿命都带来不利影响。所以，水 库坍岸的预测历来是水库工程地质勘察的重要任务之一。水库坍岸的防治是通过 在塌岸段修造防护体，以减缓或阻止库水对岸坡的浪蚀作用。通常可以采用抛石、 草皮护坡、砌石护坡、护岸墙、防波堤等措施。 所以库岸稳定问题一直受到各方面的关注，对可能威胁大坝或附近城镇安全 的不稳定库岸，在勘察设计时期，进行详细的勘察，并尽可能在水库蓄水前处理 好。对一些难以确切判定稳定程度的岸坡，在水库丌始蓄水前，建立长期观测网 点，严密监测其动态变化，决定处理措施【2 0 】。 3 2 1 水库库岸分段特征 水库蓄水后，沿干流回水至下碗底，回水长度9 4 k m ，左岸雨打河支流回水长 度仅1 5 k m 。 水库库岸主要由二叠系茅r n 组灰岩( p i m ) 和峨眉山玄武岩组第一段至第三段 ( p 2b1 p 21 33 ) 块状玄武岩、凝灰岩及凝灰质粉砂岩、泥岩组成，以硬质岩库岸为主， 仅在坝前至上汤章宽缓坡库段分布峨眉山玄武岩组第二段( p 21 32 ) 凝灰岩、凝灰质泥 质粉砂岩及凝灰质泥岩软硬互层地层，岩层缓倾左岸偏下游，倾角8 。1 2 。，总 体上左岸为斜向反向坡，整体稳定性好，右岸为顺向坡至斜向坡，稳定性较差。 为此根据库段出露地层岩性、地质结构及岩层走向与库段岸坡的相互关系对 库岸进行分段，逐一进行地质稳定性评价，见表3 1 。 在上汤章至坝前的宽缓斜坡平台上，由于p 2 1 3 2 地层软硬相间，且为顺向坡地 质结构，因此岩体风化较深，堆积了连续分布的残、坡积黄色粘土夹碎石，经勘 探揭露，厚度一般5 - 9 m ，最厚1 2 m ，仅在冲沟、陡坎及河边一带局部出露基岩。 左岸斜坡下部也堆积有大量的坡积物。水库运行期尤其在蓄水初期，受库水浸泡 和库水涨落的影响，蓄水位线附近的残坡积层及全风化岩体将产生库岸再造。据 其它水库同类土层实测水下稳定坡角，一般为6 。8 。，结合现场水库正常蓄水位 中南火学硕十学位论文 第3 章水库：i ：程地质条件及评价 变幅带附近库岸自然稳定坡角11 。- 1 3 。，预测库岸再造范围为库水位变幅带以外 1 5 3 0 m 。 表3 - 1 水库库岸分段特征表 库段长库水面 库岸 编号库段划分库段地质及稳定性评价 ( k m )宽( m ) 类型 i 苹岸主要由pl m 厚层块状灰岩组成，届硬质岩库 下碗底 硬质岩段，岸坡稳定：库尾约i 3 k m 阵段由峨眉山玄武 i5 73 0 2 6 0 伏流入口库段 岩组( 1 2 1 3 ) 厚层次块状玄武岩组成，库水抬升有 限，岸坡稳定。 岩性为茅口组( p i m ) 厚层块状灰岩山体无大的 伏流入口硬质岩断层通过，岩体完帮性好伏流早期通道朱家大洞 i l 出口 0 8 库段 洞身天然稳定性较好，进、出e l 段有小型危岩体分 布。蓄水后陡壁及溶洞内可能有危石掉块、坍落。 为横向谷，库岸由pl m 厚层块状灰岩及1 2 1 3 1 次块 伏流出口一 硬质岩状玄武岩纽成，j 车岸稳定条件较好。但该库段 i i i s2 ( 青鱼塘135 0 河边) 库段1 4 3 0 m 以上高程岸坡上分布有残坡积层，其厚度 较i 1 9 ：，水库蓄水后，将塌向库内。 库岸土要由p 2 d 2 软硬互层地层组成，受此地层控 制，右岸汤章库岸为平缓顺向坡至斜向坡，残坡积 s2 ( 青鱼塘 软质岩 层及强风化岩体较厚，水库蓄水后存在库岸再造问 i 、河边) 1 6 5 0 1 0 0 库段 题：左岸p 2 1 3 2 地层分布于河岸较低位置，自然边 坝址坡为反向坡水库岸坡稳定条件较好。坝前分布 l4 滑坡体，2 “滑坡体，蓄水斤可能复活，但已处丁 水库正常蓄水侥以下，无影响。 雨打河支流硬质岩 vi 52 0 1 2 0 岩性为p 2 p 1 次块状幺武岩，库岸稳定性好。 库段库段 坝前右岸分布有1 4 、2 4 吉滑坡堆积体( 详见滑坡体典型断面示意图3 1 、图3 2 ) ， 左岸导流洞进口上游侧分布有3 4 崩坡积体( 详见崩坡积体典型断面示意图3 3 3 ) 。 其中，l8 、2 4 古滑坡堆积体，地形相对较平缓，自然坡度1 0 。- 1 7 。，其物质成份 主要为大孤石、块石、碎石及粘土，分布高程1 3 8 5 1 4 4 0 m ，1 ”滑坡体方量约2 2 万m 3 ，2 4 滑坡体方量约2 0 万m 3 ( 见盘南电厂响水水库库首地质平面图 g y - 3 0 5 a 0 9 4 2 3 1 0 2 ) ：分布于左岸导流洞进口上游侧的崩坡积体，分布高程 1 3 8 5 1 4 3 0 m ，方量约1 0 万m 3 ，组成物质与1 4 古滑坡堆积体类似。此3 个不良地 质体水库蓄水后都将全部被库水淹没，水库蓄水初期及运行期，堆积体前缘将局 部坍塌和复活，但对大坝建筑物不会产生影响，其整体上将保持稳定。 ! 堕奎堂堡主堂垡笙苎 笙! 兰查壁三堡些堡墨壁墨堡笪 回3目。圈- 圈：；曰j 1 地层代号：2 粘士夹碎块行：3 覆盖层与基岩分界线：4 风化底限；5 推测地下水位线 图3 - 11 号滑坡体典型断面示意图 、 d j 回 跚0 i 豳： - 0 “ ! 2 0 ( )5 7 0j 6 0 e ：e 虱4e 5 4 3 0 1 地层代号：2 粘土夹碎块石：3 覆盖层与基岩分界线；4 风化底限；5 推测地下水位线 图3 22 号滑坡体典型断面示意图 珊 珊 瑚 中南大学硕士学位论文第3 章水库工程地质条件及评价 5 8 0 l4 ( )以；0 ，j l 1 0 0列0 回j 日一e | 、e 虱4 困5 地层代号：2 粘土夹碎块石；3 覆盖层与基岩分界线；4 风化底限：5 推测地下水位线 图3 - 33 号崩坡积体典型断面示意图 3 2 2 下汤章堆积体稳定性评价 下汤章堆积体( 详见堆积体典型断面示意图3 - 4 ) ，分布于下汤章村寨处，位 于第软质岩库段内，距坝址约0 7 k i n 。其北侧以2 4 冲沟为 产尹不。 回l 固0 围3 围t 固5 1 地层代号2 粘土夹碎块石3 覆盖层与基岩分界线4 风化底限3 推测地下水位线 图3 - 4下汤章堆积体典型断面示意图 登 百 麓 翥l|。 中南大学硕士学位论文 第3 章水库工程地质条件及评价 界，堆积体分布高程1 4 4 0 m 1 5 7 0 m ，南北向宽1 8 0 m 一2 2 0 m ，东西向长近7 6 0 m ， 平均厚度约1 0 m ，体积约1 5 2 万m 3 。 该堆积体上民房密集，前缘一带的部分民房有变形开裂现象，大雨过后， 1 4 6 5 - 1 4 7 0 m 高程一带的房基下有地下水集中流出。据地表测绘、物探及钻探资料， 该崩坡积体前缘( 1 4 4 0 m 1 4 6 5 m 高程) 地形平缓，地形坡度6 8 。，覆盖层主要 为残积粘土夹碎块石及少量块石平均厚度约1 0 m ：中后部( 1 4 6 5 m 1 5 7 0 m 高程) 地形稍陡，地形坡度8 。1 24 。覆盖层具二元结构，上部为崩坡积块石夹碎石为 主，有架空现象，平均厚度约5 m ，下部为残积粘土夹碎石，平均厚度约5 m 。该 堆积体的平面形态及地质剖面详见库首地质平面图( g y - 3 0 5 a 0 9 4 2 3 1 0 2 ) 。 为查明堆积体的物质组成及厚度，在堆积体上布置了浅层地震勘探、钻探、 井探及土工试验等工作。据竖井内取样( 试验结果详见表3 2 、表3 3 ) 查明，堆 积体下部残积层的成份以粘土质砂、粘土质砾、含碎石粘土为主。堆积体稳定复 核时，建议参数如下：上部崩坡积体天然容重为2 0 5k n m 3 ，饱和容重为2 1 o k n m 3 下部残坡积体天然容重为1 9 5k n m 3 ，饱和容重为2 0 5k n m 3 ：残坡积 层与基岩接触面天然状态下f = 0 2 8 ，c = 0 0 1 5 m p a ，饱和状态下f = 0 2 2 ，c = 0 0 0 8 m p a 。 据堆积体稳定复核成果，堆积体天然状态下稳定性较好，水库蓄水后由于堆 积体前缘受库水顶托，堆积体内地下水排泄不畅，将长期受地下水浸泡及库岸再 造的影响，堆积体前缘将存在局部坍岸及不均一变形问题，鉴于该堆体积上民房 较多，须对该堆积体进行抗滑及防护处理。 表3 2 下汤章堆积体前缘残积层土工常规试验成果 天然状态界限判别 序 取样 深度描述徽密度 干密 比重 孔隙孔隙饱和 液限塑限 塑性液性 状态 号 度 比 窒 度 指数指数 ( m ) 虮m 3卧m 3 ， 黄色粘土含 13 4 m3 7 01 8 51 3 52 7 11 o l5 0 29 9 5 4 9 32 8 52 080 4 1 可塑 碎石 灰黄色粘土 26 7 m3 6 11 8 91 3 92 7 00 9 44 8 51 0 04 7 52 7 81 9 70 4 2可塑 含碎石 黄灰绿色粘 37 8 m3 5 120 71 5 32 7 00 7 64 3 21 0 04 6 22 7 o1 9 20 4 2可塑 士含碎石 9 m 左深灰色粘土 4 3 2 92 1 21 6 026 80 6 84 0 51 0 04 8 12 6 7 2 1 4 0 2 9可塑 右 含砂碎石 备注：含水量尤其是液限及塑限做试验时未完全考虑粗粒成份 中南大学硕士学位论文第3 章水库二i j 程地质条件及评价 表3 3 下汤章堆积体前缘残积层颗粒分析成果 序取样深 小于某粒径( r a m ) 之百分数( ) 定名 号 度( m ) 8 0 6 04 02 01 05 2 l0 50 2 5o 10 0 7 4 l3 4 m9 8 39 1 27 8 47 496 7 46 1 25 5 25 3 2含碎石粘土 26 7 m9 0 47 8 36 2 14 6 14 3 23 8 13 5 13 2 93 2 2粘土质砾 37 8 m7 8 76 3 15 2 64 243 3 92 7 42 6 o2 3 o2 0 5：8 51 7 - 6 49 m 左右9 8 5 9 3 08 9 27 3 55 5 44 2 53 7 5粘土质砂 3 3 伏流洞段工程地质条件及评价 水库建成蓄水后，现伏流洞段将逐渐被淤塞、堵死，上游1 4 5 0 m 高程以下的 库水将不能向下游排泄，形成库中库。朱家大洞早期伏流通道断面有限，且曲折， 水流不畅，需采取工程措施，进行扩挖与加固。 水工设计方案：将朱家大洞现有断面适当修整，以满足过流及排沙的要求。 过水断面设计底板高程1 4 4 0 0 m ，洞室过水断面设计宽度2 0 m ，洞顶原则上不再开 挖，只是进行表面清理、支护。伏流洞处理段总长5 8 0 9 1 ，由进口明渠段、溶洞 段、出口明渠段组成，其中溶洞处理段长 3 3 3 3 2 m ，两端接明渠，上游明渠段长1 9 4 0 7 m ，下游明渠段长5 3 5 2 m 。其中，溶 洞段主要采用喷锚支护处理1 3 2 1 1 3 3 】【34 1 ，在洞顶喷混凝土厚度1 0 c m ，系统锚杆堂2 5 间距3 m x3 m ，深锚杆中3 2 间距5 m x5 m ，深度l = 2 0 m ，挂网钢筋由6 2 0 c m ， 在溶洞进、出口1 5 m 范围内边墙采用厚度为1 5 m 的钢筋混凝土衬砌。两端明渠段 主要以浆砌石贴坡处理，贴坡厚度o 5 m 。 33 1 伏流段工程地质条件 伏流段( 详见图3 - 4 ) 指现河流潜入点至下游出口河段，直线距离约8 2 0 m ， 入口为仙人洞，高程约1 4 3 0 m ，出1 2 1 高程约1 4 15 m ，平均水力坡降1 8 ，伏流洞 段山体高程1 5 7 0 1 5 8 0 m 。该段出露基岩为二叠系下统茅口组( p i m ) 灰白色厚层 块状灰岩，岩层产状：n 3 0 。- - 4 0 。色，s e z 5 。一1 0 。伏流段山体无较大断层穿 过，主要发育n 5 5 。w ，s w 么8 0 。8 5 。、n 2 5 。3 0 。e ，n w 么7 5 。- 8 5 。和n 4 5 。w ，n e z 4 3 。3 组裂隙，以方解石胶结为主，地表沿裂隙多形成小溶沟及溶槽。 岩体完整性好，强度较高。f l 断层从下游伏流出1 ：3 附近通过，断层带附近裂隙发 育，岩体较破碎。伏流洞段地质情况详见伏流段地质平面图 ( g y 一3 0 5 a 一0 9 4 2 3l 一0 3 ) 。 中南人学硕十! 学位论文 第3 章水库j j ：程地质条件及评价 朱家大洞( 溶洞展示图详见图3 5 、主洞纵断面示意图详见图3 6 ) 是伏流的 早期通道，上游进口高程1 4 4 8 3 8 m ，下游出口高程1 4 6 0 m 左右，洞1 2 1 堆积大量块 石、石灰华等，直线距离约3 0 0 m 。早期伏流通道断面高1 0 1 5 m ，宽1 5 3 0 m ，洞 内部分充填，堆积物主要为巨块石、块石、碎石及大型灰华胶结物，推测洞底堆 积物厚5 2 2 0 ma 此岩溶通道曲折展布，天然状态下洞顶基本稳定。朱家大洞出口 上部山体靠左侧可见两层早期溶洞发育，其中k 2 ( 1 5 3 0 m 高程) 、k 3 ( 1 5 4 3 m 高 程) 为早期岩溶通道垮塌后的洞顶高程。 朱家大洞上游进1 2 1 至伏流入口段为一宽缓槽谷，高程1 4 5 0 m 左右，宽 1 0 0 15 0 m ，长约2 8 0 m ，地震勘探显示第四系覆盖层厚4 5 l l m ，下伏基岩为p l m 厚层块状灰岩，槽谷两侧为灰岩陡壁。 伏流上游段通常在大雨过后，由于伏流排泄不畅，水位壅高至1 4 4 0 m 高程左 右，暴雨季节水位壅高至1 4 5 0 m 高程，直接从上层溶洞朱家大洞排泄，可见现伏 流洞洞段的泄水能力不足。 3 32 伏流洞段工程地质评价 据朱家大洞段纵剖示意图3 - 6 ，从0 + 0 0 0 0 0 0 + 1 9 4 0 7 段为进1 2 1 明槽段，段长 1 9 4 0 7 m ，明槽段覆盖层厚一般为8 5 一1 1 2 m