平南县东平水库工程地质勘察报告.doc

平南县东平水库大坝安全评价平南县东平水库大坝安全评价 工程地质勘察报告工程地质勘察报告 *设计院 2011 年 3 月 平南县东平水库大坝安全评价平南县东平水库大坝安全评价 工程地质勘察报告工程地质勘察报告 勘测设计单位：勘测设计单位： 勘测设计资质：勘测设计资质： 勘测设计证号：勘测设计证号： 院院 长：长： 项目负责人：项目负责人： 批批 准：准： 核核 定：定： 审审 查：查： 校校 核：核： 编编 写：写： 目 录 3 工程地质勘察与评价工程地质勘察与评价.1 3.1 前期勘察工作成果 .1 3.2 本次安全评价地质勘察 .2 3.3 区域地质概况 .3 3.3.1 地形地貌地形地貌.3 3.3.2 地层岩性地层岩性.4 3.3.3 地质构造与地震地质构造与地震.4 3.3.4 水文地质水文地质.5 3.4 库区地质概况 .5 3.5 工程区地质概况 .6 3.5.1 地形地貌地形地貌.6 3.5.2 地层岩性地层岩性.6 3.5.3 地质构造地质构造.7 3.5.4 水文地质条件水文地质条件.8 3.5.5 岩体风化特征岩体风化特征.8 3.5.6 近坝库岸稳定近坝库岸稳定.8 3.6 坝体填筑质量与评价 .9 3.6.1 试验成果统计试验成果统计.9 3.6.2 坝体土工程地质特征与评价坝体土工程地质特征与评价.11 3.6.3 坝体渗透性分析与评价坝体渗透性分析与评价.12 3.6.4 坝体土安全复核参数建议值坝体土安全复核参数建议值.15 3.7 坝基和坝肩工程地质条件与评价 .16 3.7.1 坝基和坝肩工程地质特征坝基和坝肩工程地质特征.16 3.7.2 坝基和坝肩渗透性分析与评价坝基和坝肩渗透性分析与评价.17 3.7.3 坝基和坝肩安全复核参数建议值坝基和坝肩安全复核参数建议值.17 3.8 溢洪道工程地质条件与评价 .18 3.9 输水建筑物工程地质条件与评价 .19 3.10 结论与建议 .20 3.10.1 结论结论.20 3.10.2 建议建议.21 1 3 工程地质勘察与评价工程地质勘察与评价 3.1 前期勘察工作成果前期勘察工作成果 东平水库位于平南县丹竹圩以北 15.0km 的东平村附近秦川河上，地 理坐标东经 1103018，北纬 233309。坝址距平南县城 35.0km，有公路 通丹竹圩，简易公路抵达坝区，交通还算是比较方便。 水库建设经过：东平水库于 1956 年开始兴建，1958 年建成投产，当 时设计为浆砌石重力坝，因坝区地质条件不好改为土石混合坝，坝高 32.2m。由于坝内涵管发生过事故且大坝达不到洪水校核的规范要求，以 及灌溉标准偏低等多种原因。后于 1965 年戴帽加高至 84.60m，坝高 36.0m，顶宽 1.7m。经洪水复核，坝顶高程仍不够，且坝顶厚度偏小。 1986 年由原玉林地区水电设计院进行除险加固扩建设计，施工时把原有浆 砌石拆除，并将坝顶高程提高至现在的 103.80m，坝高 56.1m，顶宽 5.0m 左右。当时为了加高大坝将原右坝肩的溢洪道封填，新建了现在左岸的溢 洪道。东平水库原来放水设备为梯级无压斜管接平管，不利于大坝的可靠 运用和安全，故当时决定封堵原放水管，新建了现在右坝肩的输水隧洞。 地质勘探经过：1956 年坝址钻探时误认为坝址河床为坚硬基岩，设计 选用浆砌石重力坝型，清基开挖过程中发现河床和两岸砾岩风化层很深， 结构松软，岩石胶结物已大部分泥化，浆砌石重力坝的抗滑稳定有问题， 经原区水电厅再三研究后确定改用土石混合坝型。 1979 年 10 月至 1980 年 1 月，在原土石坝下游约 100.0m 处选一个坝 址，拟新建 60.0m 高的重力坝代替原土石坝。地质勘探完成工作量有 1：2.5 万库区地质填图 93.5km2，1：500 坝址地质填图 0.17 km2，实测 1：500 地 质剖面图 6 条，探洞 8 个，实进尺 153.46m，探槽（坑）6 个共 199.6m3， 钻孔 10 个总进尺 563.16m，压（注）水试验 42 段，室内岩石试验 5 组， 土工试验 13 组，砂料 3 组，水质分析 2 组。 1983 年 67 月间原平南县水电局在原坝钻孔 3 个，实进尺 72.95m， 2 取土样 20 组，在右坝头钻孔 2 个，实进尺 80.10m，压（注）水试验 8 段。 1984 年为了找大坝填土料在两岸山头钻孔 3 个，实进尺 75.0m，探坑 5 个 100m3。 1985 年 45 月，为了获得正常水位高程 96.30m 扩建设计的地质资料， 原玉林水电设计处派钻机在左岸溢洪道钻孔 6 个，实进尺 250.27m，原坝 钻孔 3 个共 63m，取扰动土 3 组，实测地质剖面 2 条，共 367.0m。编写出 版输水隧洞和左岸溢洪道工程地质报告及图件。 1986 年 11 月12 月原玉林地区水电设计院及平南东平白竹水库指挥 部地质人员一起收集原左溢洪道 3 个探井共深 35.8m 及搜集输水隧洞施工 地质资料和重点地质填图，结合上述前人勘测试验成果资料，重新归纳编 写工程地质报告并绘制地质图件，供扩建设计和有关建筑物方案选定参考。 东平水库前期勘察工作较为详细，但由于年代久远，勘察资料较为凌 乱，大部分资料已残缺不全，但收集到的资料给本次勘察工作提供了很好 的参考。 3.2 本次安全评价地质勘察本次安全评价地质勘察 受平南县水利局的委托，2010 年 8 月 24 日至 9 月 20 日我院对东平水 库大坝进行了安全评价阶段的地质勘察工作。重点是查明坝体、坝基及坝 肩渗漏情况，查明坝体浸润线分布高程及其与库水位的关系，并对坝体土 进行相关的试验，为大坝渗透及稳定性验算提供相关的工程地质、水文地 质参数指标，同时对溢洪道及输水隧洞进行必要的工程地质勘察。 本次勘察主要执行和参考水库大坝安全评价导则 （SL258-2000） 。 野外钻探采用 150 型钻机 3 台，共完成 7 个钻孔。坝体钻探采用无水钻进， 取原状土样按有关规定操作，钻孔压、注水试验按水利水电工程钻孔压 水试验规程 （SL31-2003）进行。完成的工作量详见表 3-1完成工作量 表： 3 表 3-1 完成工作量表完成工作量表 序号工 作 项 目单位工程量 1坝址区工程地质测绘（1：500）km20.55 2工程地质钻探m/孔444.7/7 3钻孔注水试验段次46 4钻孔压水试验段次35 5室内土工试验组33 6颗粒分析组4 7击实试验组4 本次勘察报告的编制是在分析和研究前期勘察资料的基础上，结合本 次大坝安全评价勘察成果综合分析完成，提供成果资料详见表 3-2成果 资料一览表： 表 3-2 成果资料一览表成果资料一览表 序号资 料 名 称图号数量备注 1区域地质图（1：10 万）WZY-DPSK-DZ-011 幅 2坝址区工程地质平面图（1：1000）WZY-DPSK-DZ-021 幅 3输水隧洞工程地质平面图（1：1000）WZY-DPSK-DZ-031 幅 4工程地质剖面图（1-1） （1：500）WZY-DPSK-DZ-041 幅 5工程地质剖面图（2-2） （1：500）WZY-DPSK-DZ-051 幅 6工程地质剖面图（3-3） （1：500）WZY-DPSK-DZ-061 幅 7 溢洪道工程地质剖面图（4-4） （1：500） WZY-DPSK-DZ-071 幅 8 输水隧洞工程地质剖面图（5-5） （1：1000） WZY-DPSK-DZ-081 幅 9 钻孔柱状图 ZK1ZK7（ZK1ZK6） （1：200） ZK7（1：100） WZY-DPSK-DZ- 0915 7 副 10工程地质勘察报告1 份 为装订 美观部 分图纸 略作缩 小。 3.3 区域地质概况区域地质概况 3.3.1 地形地貌地形地貌 测区为大桂山区，属于剥蚀中低山地貌，地势北高南低，秦川河两岸 的比高向南逐渐降低，左岸三台顶高程 440.3m，到坝区山岭高程 4 120250m，右岸皇殿顶高程 611m，到坝区的山岭高程 150200m，一般 相对高差 100250m。坝址河流总流向自西北至东南，呈蛇曲蜿蜒，河谷 横断面呈“V”字形，阶地不发育，右岸有残留三级阶地，枯水期高出河 水面 3040m。 3.3.2 地层岩性地层岩性 根据原地质部广西壮族自治区地质局区域地质普查大队 1964 年测制 的 1：20 万地质图桂平幅（F-49-）及地质图说明书，结合本次搜集的地 质资料，将本区内出露的主要地层岩性分述如下： （1）寒武系水口群上亚群上组 灰、灰绿色砂岩、细砂岩夹薄层、中厚层砂质页岩夹少量炭质页岩。 岩性暴露地表部分容易风化，风化节理和构造节理均较发育。弱至新鲜砂 岩较致密坚硬，一般单层厚度 57m，其间夹砂质炭质页岩，总厚度大于 100m。 （2）泥盆系中、下统 紫红色中细粒石英砂岩夹少量黄白色粉砂岩、页岩。岩性致密坚硬， 石英砂岩节理裂隙少，不容易风化，粉砂岩和页岩风化程度较深，容易产 生小崩塌现象，总厚度大于 70m。 （3）白垩系 紫红色块状砾岩和紫红色砂质泥质钙质页岩，局部砾岩中夹粉砂岩透 镜体。砾岩容易风化，风化层厚度达 4060m。出露厚度 100200m 左右。 上述寒武系、泥盆系地层与白垩系地层，分布在库区和右坝头 300m 与理答武林口逆断层呈断层接触关系。 （4）第四系 残坡积含碎石粉质粘土，分布于山顶和斜坡地段，厚度 15m。 亚粘土夹砂卵石，分布于一、二、三级阶地上，厚度 515m。 砂砾（卵）石，分布于现代河床及河漫滩，厚度 16m。 5 3.3.3 地质构造地质构造与地震与地震 （1）地质构造 测区处于华夏褶皱带以北，太平盆地的西部边缘，属于华南准地台范 围。受理答武林口逆断层影响，库坝区主要构造线为北西向。该断层延 伸长度 10km 以上，宽度 1020m，影响破碎带宽度 50m 左右，断层胶结 物为岩屑角砾，其带上有上升泉水表征。该断裂从库肚直穿大坝右端 300m 处的垭口进入下游河谷。工程区内无新的活动性断层经过，区域地 质构造稳定。 （2）地震 根据中国地震动参数区划图 （GB18306-2001） ，本区地震动峰值加 速度为 0.05g，地震动反映谱特征性周期 0.35s，地震基本烈度为度。 3.3.4 水文地质水文地质 按岩性和埋藏条件及含水层类型，本区含水层主要为孔隙潜水及裂隙 水，分述如下： （1）孔隙潜水：含水层岩性为砂卵石和残坡积含碎石粉质粘土，埋 深 110m，水量小，随地形地貌岩性储存，靠降雨和高山裂隙水补给， 排泄于河谷沟谷及地势低洼地带。 （2）裂隙水：埋藏于砂岩、砾岩、页岩的裂隙密集带，水位高程 70100m，水量小，出露于库区两岸冲沟及河床部分，补给河水。 3.4 库区地质概况库区地质概况 东平水库位于平南县丹竹圩以北 15.0km 的东平村附近秦川河上。岸 区两岸主要为剥蚀中低山地貌，两岸地形封闭条件较好。 （1）库区渗漏分析）库区渗漏分析 库区两岸山体雄厚，山顶高程 110160m，无大支流及冲沟分布，不 存在单薄分水岭地形。库盆地层岩性主要为白垩系紫红色块状砾岩和紫红 6 色砂质泥质钙质页岩，局部砾岩中夹粉砂岩透镜体，岩石本身透水性较弱。 根据区域地质资料表明，理答武林口大逆断层走向从库肚直穿大坝右端 300m 处的垭口进入下游河谷，断层破碎带宽度达 50m。根据现场勘察调 查，库区范围内大部分山体上部均有 3.08.0m 厚的覆盖层，下部基岩出 露，大部分地段岩石完整性较好，断层经过地段岩石略破碎，其间有大量 粘性土充填胶结，表层有较厚的覆盖层，未发现有明显涌漏通道，库区现 状无渗漏现象。 （2）库岸稳定）库岸稳定 库区两岸山坡一般为 2535，局部地段达 4050。山坡上林木茂盛， 植被良好，覆盖层较薄，主要为岩质岸坡，库岸稳定性较好，库区淤积少。 经地质调查，近坝库岸为岩质岸坡，未发现有滑坡、塌岸等较大的不良地 质现象，近坝库岸稳定性好。 3.5 工程区地质工程区地质概况概况 3.5.1 地形地貌地形地貌 本水库大坝包括主坝、副坝。其中左侧主河道处为主坝，包括原建的 老坝及加高部分新坝。右侧地势较低的山坳处为旧的溢洪道，后经与主坝 同时填筑加高形成新的副坝，并与主坝连为一体，形成“”形的大坝。 坝址河流总流向自西北至东南，呈蛇曲蜿蜒，河流横断面呈“V”型， 河床宽 4050m。两岸地形不对称，属于剥蚀中低山地貌。左岸山体高程 120170m，高出河床约 60110m，自然坡度下陡上缓，下部约 70，上 部约 45。右岸为丘陵地形，山体高程约 90110m，高出河床约 3260m，自然坡度 2050，坡面表层覆盖 1.05.0m 第四第残坡积土层， 植被茂盛，坡脚地段基岩出露。 3.5.2 地层岩性地层岩性 根据勘察，坝区地层岩性主要有第四系坝体填土（Q S 4） 、残坡积含 7 碎石粉质粘土（Q edl 4） ，下伏基岩为白垩系下统砾岩（K1） ，自上而下描 述如下： （1）坝体填土（Q S 4）：坝体填土分为两部分，我们把 1958 年建成 的坝体称为“老坝体” ，1985 年除险加固扩建的坝体称为“新坝体” 。 老坝体填土：主要由开挖山体的砂岩和砾岩全风化料填筑而成，为粘 土质砂，土质较纯。棕黄色，湿，粉粒、粘粒含量约 41.8%，砂粒含量约 30.3%，砂粘成份主要为砾岩和砂岩。土体结构较致密，中等透水性，中 等压缩性。 新坝体填土：新坝体土组成成份、结构与老坝基本相同，主要由开挖 山体的砂岩和砾岩全风化料填筑而成，为粘土质砂，土质较纯。棕黄色， 湿，粉粒、粘粒含量约 63.6%，砂粒含量约 35.1%，砂粒成份主要为砾岩 和砂岩地。土体结构较致密，中等透水性，中等压缩性。 （2）含碎石粉质粘土（Q edl 4）：本次勘察仅在右坝段的 ZK1 钻孔中 有揭露，厚度 7.0m，黄灰色，主要成份为含碎石粉质粘土，碎石含量约 1530%，成份主要为砾岩和砂岩，结构致密，具中等压缩性。 （3）基岩（K1）：为白垩系下统砾岩，局部砾岩中夹粉砂岩透镜体。 砾岩风化强烈，风化带厚度达 4060m。 3.5.3 地质构造地质构造 坝址区岩层为单斜构造，倾向右岸偏上游，岩层产状 S5E/SW17。 （1）断层）断层 根据前期勘察资料和本次工程地质测绘，坝址区断层不甚发育，规模 较小，区域断层主要为理答武林口逆断层，走向从库肚直穿大坝右端 300m 处的垭口进入下游河谷，断层破碎带宽度达 50m，说明库区局部集 中渗漏问题存在。 理答武林口逆断层：断层通过寒武系、奥陶系、泥盆系及白垩系， 一般与地层走向正交或斜交，局部则与泥盆系、白垩系走向平行。断层面 8 倾向东，倾角约 6080 度。白垩纪以前东盘上升，西盘下降为逆断层。 至白垩纪开始以后复活，变为西盘上升，东盘下降属正断层性质，但以前 期活动较强烈，故还以逆断层表示。 （2）节理）节理 根据前期勘察资料和本次工程地质测绘，坝址区主要构造节理裂隙有 4 组： 走向北西 300320； 走向北东 2530； 走向北东 7090； 走向北西 350360。 上述节理裂隙组在沿河谷岸边出露，局部为密集带，且多为张性。 3.5.4 水文地质条件水文地质条件 坝区地下水类型为孔隙水和基岩裂隙水。其中孔隙水储存于第四系残 坡积层及人工填土层中，储水条件有限，受季节性及库水位变化影响较大。 而基岩裂隙水储存于基岩裂隙之中，受岩性、节理构造组合的影响，储存 条件受限制，水量相对较丰富，水位埋藏深。地下水由大气降水或水库储 存水渗入补给，排泄于地形低洼地带。 根据前期勘察资料，本区地下水属于重碳酸钙镁水型，对水泥无侵蚀 性。河水对普通水泥有微溶蚀性侵蚀。 3.5.5 岩体风化特征岩体风化特征 根据钻探揭露，坝址区岩石风化强烈，风化带厚度大。坝基岩石主要 分为强风化及弱风化，而全风化带缺失。现将各风化带分述如下： 强风化带：紫红色、浅灰色，岩石风化强烈，呈散体结构，局部风化 为土夹石状，岩芯呈碎石土状，采取率低，完整性极差。整个坝基强风化 带厚度 21.252.5m 不等。 弱风化带：紫红色、浅灰色、层状结构，巨厚层状。岩石节理裂隙较 发育，裂隙面见铁质渲染。岩芯呈短柱状、碎块状，锤击声较清脆。沿坝 轴线弱风化带埋藏深度较大。 9 3.5.6 近坝库岸稳定近坝库岸稳定 坝址区两岸属于剥蚀中低山地貌，自然坡度 3050 度。两岸山体坡 面表层覆盖 1.05.0m 第四第残坡积土层，植被茂盛，坡脚地段基岩出露。 根据勘察，近坝库岸未见滑坡及崩塌等不良地质现象，近坝库岸稳定 性较好。 3.6 坝体填筑质量与评价坝体填筑质量与评价 3.6.1 试验成果统计试验成果统计 本次试验工作在 1985 年扩建加高新坝体取原状土样和现场环刀样 33 组进行土工常规试验及相应的力学试验，在新老坝体分别取两组扰动样进 行颗粒分析试验及轻型击实试验。试验工作由广西梧州市正源水利水电工 程质量检测中心完成，试验过程执行土工试验规范 （GB/T50123-1999） ； 抗剪强度采用直接快剪、饱和快剪、慢剪及饱和慢剪。 本次勘察没有在老坝体取原状样进行试验，老坝体的试验成果直接采 用前人勘察成果。新坝体试验成果详见表 3-3新坝体土工试验成果统计 表 ，老坝体试验成果详见表 3-4老坝体土工试验成果统计表 ，颗粒分 析试验及轻型击实试验详见表 3-5坝体填土颗粒分析与击实试验成果统 计表 。 10 表 3-3 新坝体土工试验成果统计表新坝体土工试验成果统计表 天然状态物理性质指标塑性和稠度指标压缩慢剪饱和慢剪快剪饱和快剪 含水 量 湿密 度 干密 度 孔隙 比 饱和 度 土粒 比重 液 限 塑 限 塑性 指数 液性 指数 压缩 系数 压缩 模量 粘聚 力 内摩 擦角 粘聚 力 内摩 擦角 粘聚 力 内摩 擦角 粘聚 力 内摩 擦角 d eSrGs LP IPILa1-2EsCCCC 土 层 名 称 土 样 编 号 取土 深度 (m) %g/cm3g/cm3 % % MPa-1MPakPa 度 kPa 度 kPa 度 kPa 度 ZK1-13.8-4.016.82.081.780.52786.72.7228.513.315.20.230.198.04/17.48 23.15/ ZK1-28.0-8.219.92.101.750.53699.92.6927.617.410.20.250.179.04/21.71 24.32/ ZK1-321.0-21.216.52.011.730.57777.82.7225.113.511.60.260.236.85/14.27 27.81/ ZK2-19.0-9.216.62.031.740.55780.82.7124.812.911.90.310.227.08/11.78 20.26/ ZK2-215.0-15.215.62.101.820.49785.32.7225.211.913.30.280.217.13/13.44 30.28/ ZK2-320.0-20.217.32.071.760.54186.92.7225.414.111.30.280.265.93/15.65 23.66/ ZK2-420.2-20.419.52.081.740.56893.72.7327.116.710.40.270.266.03/14.08 19.69/ ZK3-13.2-3.418.22.051.730.54589.52.6824.114.010.10.420.265.94/12.28 22.87/ ZK3-25.4-5.616.62.031.740.55181.42.7023.813.810.00.280.227.05/16.42 22.58/ ZK3-38.0-8.216.52.031.740.55481.62.6924.313.710.60.260.256.18/11.41 23.56/ ZK3-412.0-12.218.72.121.790.53495.92.7425.315.010.30.360.275.68/17.04 27.02/ ZK3-516.0-16.217.92.031.720.58084.02.7226.915.211.70.230.256.32/8.7716.82 ZK3-620.0-20.217.42.061.750.55685.52.7325.614.211.40.280.227.07/9.3118.97 ZK4-14.0-4.217.42.011.710.60678.92.7524.313.710.60.350.256.4226.48 26.59/ ZK4-28.0-8.216.82.031.740.57180.42.7324.712.811.90.340.217.4814.68 31.33/ ZK4-310.0-10.218.32.041.720.58985.12.7425.014.011.00.390.266.1116.14 27.15/ ZK4-414.0-14.217.32.001.710.60178.62.7325.014.210.80.290.256.4018.77 26.15/ ZK4-518.0-18.218.22.131.800.51596.52.7325.814.311.50.340.305.0519.94 24.34/ ZK5-19.0-9.216.72.001.710.59976.42.7423.713.510.20.310.256.40/22.34 21.97/ ZK5-216.0-16.216.22.021.730.57179.52.7223.313.89.50.310.236.83/16.37 18.02/ ZK5-325.0-25.216.62.051.760.56480.92.7526.013.013.00.280.285.59/12.80 21.75/ ZK6-14.0-4.220.72.071.710.59295.52.7333.320.313.00.030.217.58/15.26 18.75/ ZK6-28.0-8.218.32.021.710.60582.92.7425.915.210.70.290.246.69/10.79 20.34/ ZK6-310.0-10.218.81.981.670.63880.42.7335.718.217.50.030.237.12/21.05 21.83/ ZK6-412.0-12.219.22.031.700.60386.92.7333.518.015.50.080.256.41/10.42 21.44 ZK6-518.0-18.216.41.981.700.59974.52.7225.012.013.00.340.266.15/10.77 20.08 ZK6-620.0-20.216.32.021.740.56078.82.7122.713.39.40.320.227.09/11.45 22.51 ZK6-730.0-30.219.32.031.700.59388.32.7162.224.138.1-0.130.246.64/12.08 17.47 ZK7-14.0-4.217.32.031.730.57781.82.7324.314.210.10.310.236.8622.05 30.18/ ZK7-26.0-6.216.92.001.710.59077.92.7225.714.111.60.240.256.3617.02 28.60/ ZK7-38.0-8.216.52.021.730.56978.92.7223.714.19.60.250.227.1317.04 25.42/ ZK7-412.0-12.217.42.061.750.54486.62.7126.214.811.40.230.236.7119.47 26.90/ ZK7-516.0-16.216.92.081.780.52387.62.7123.912.611.30.380.217.1321.05 29.91/ 最大值最大值20.72.131.820.63899.92.7562.224.138.10.420.309.0426.48 31.33 22.34 30.28 16.37 26.56 12.18 22.51 最小值最小值15.61.981.670.49774.52.6822.711.99.4-0.130.175.0514.68 24.34 13.44 21.83 10.79 18.028.7716.82 平均值平均值17.52.041.740.56884.42.7227.114.712.40.260.246.6819.26 27.66 17.71 24.74 13.10 20.66 10.47 19.55 新 坝 体 填 土 小值平均值小值平均值6.1016.7326.1015.7222.9211.8219.419.5017.75 表 3-4 老坝体土工试验成果统计表老坝体土工试验成果统计表 天然状态物理性质指标塑性和稠度指标 含水 量 湿密 度 干密 度 孔隙 比 饱和 度 土粒 比重 液 限 塑 限 塑性 指数 液性 指数 粘聚 力 内摩 擦角 渗透 系数 deSrGsLPIPILC K20 序 号 分层 深度 (m) 试验 组数 （组） %g/cm3g/cm3%kPa度cm/s 备注 10.04.02232.031.650.645962.703521140.1432231.1210-5 24.08.03241.941.600.706922.714023170.0645236.1410-6 38.012.03241.971.600.720922.723922170.1230353.6010-6 412.016.02241.971.580.710922.713923160.066823.71.5710-5 516.018.02222.021.650.631952.70402317-0.0672271.9010-5 618.022.03242.001.620.640952.714323200.0552271.9010-5 722.027.03242.001.700.705912.694324190.0040232.1010-5 最大值最大值242.031.700.720962.724324200.1472352.1010-5 最小值最小值221.941.580.631912.69352114-0.0630233.6010-6 平均值平均值23.62.001.600.70093.32.7039.922.717.10.0548.426.01.3710-5 小值平均值小值平均值36.823.2 老坝体土工试 验成果采用原玉林 地区水电设计院于 1986 年 12 月 25 日 出版的平南县东 平灌区白竹水库除 险扩建工程地质报 告中的土工试验 成果。 11 表 3-5 坝体填土颗粒分析与击实试验成果统计表坝体填土颗粒分析与击实试验成果统计表 土的击实指标 （5mm） 土的颗粒组成 最优含 水率 最大干 密度 砾粒 (mm) 砂粒 (mm) 粉粒 (mm) 粘粒 (mm) opdmax 2020-22-0.5 0.5- 0.25 0.25- 0.075 0.075- 0.05 0.005 工 程 部 位 土样 编号 取样 深度 （m） %g/cm3% ZK2-H120.0-25.012.11.9110.218.68.56.614.927.813.4 ZK3-H215.0-20.012.31.9010.516.69.27.114.328.413.9 平均值12.21.9110.417.68.96.914.628.113.7 新 坝 体 填 土 合计28.030.328.113.7 ZK6-H330.0-33.019.81.670.01.27.912.315.229.134.3 ZK6-H435.0-38.019.41.650.01.57.212.914.729.933.8 平均值19.61.660.01.47.612.615.029.534.1 老 坝 体 填 土 合计1.435.129.534.1 3.6.2 坝体土工程地质特征与评价坝体土工程地质特征与评价 东平水库于 1958 年建成投产后，由于坝内涵管发生过事故且大坝达 不到洪水校核的规范要求，以及灌溉标准偏低等多种原因。后于 1965 年 戴帽加高至 84.60m，顶宽 1.7m。经洪水复核，坝顶高程仍不够，且坝顶 厚度偏小。1986 年由原玉林地区水电设计院进行除险扩建后将坝顶高程提 高至现在的 103.80m，顶宽 5.0m 左右。大坝为土石混合坝，填土料来源于 坝址附近全风化土及残坡积土，内含较多风化碎石。大坝包括左侧的主坝 及右侧的副坝。 （1）主坝土体工程地质特征）主坝土体工程地质特征 主坝按照大坝的建设过程把除险扩建前后的大坝分别叫做老坝与新坝， 分别评价如下： 老坝体填土：主要由开挖山体的砂岩和砾岩全风化料填筑而成，为 粘土质砂，土质较纯。棕黄色，湿，根据颗粒分析土体砾石含量 1.21.5%，砂含量 35.1%，粉粒含量 29.129.5%，粘粒含量 33.834.1%，土体较致密，固结较好。压实度为 96.3%。 12 新坝体填土：新坝体土组成成份、结构与老坝基本相同，主要由开 挖山体的砂岩和砾岩全风化料填筑而成，为粘土质砂，土质较纯。棕黄色， 湿，根据颗粒分析土体砾石含量 27.128.8%，砂含量 30.030.6%，粉粒 含量 27.828.4%，粘粒含量 13.413.9%。压实度平均值为 91.1%。 （2）副坝土体工程地质特征）副坝土体工程地质特征 大坝在除险加固加高后在右侧的原溢洪道位置形成副坝，主要由新坝 体土组成，副坝填土的组成成份、结构与主坝新加高部分的新坝体填土基 本相同，主要由开挖山体的砂岩和砾岩全风化料填筑而成，为粘土质砂， 土质较纯。棕黄色，湿，根据颗粒分析土体砾石含量 27.128.8%，砂含 量 30.030.6%，粉粒含量 27.828.4%，粘粒含量 13.413.9%。压实度 平均值为 91.1%。 （3）堆石体工程地质特征）堆石体工程地质特征 根据 1986 年扩建加高设计，原河床清基至基岩面或岩土，上部的砂 卵石层清除后，沿原坝外坡至排水棱体，在原河床处设堆砌石层，堆石层 厚 7.010.0m。根据本次勘探，堆石层厚度 6.010.0m，块石主要为弱风 化砾岩，粒径 10.030.0cm，块石间由砂砾石充填，钻探时不返水，透水 性强。 （4）排水棱体工程地质特征）排水棱体工程地质特征 排水棱体位于主坝的外坡脚处，由人工砌筑块石而成。水库运行多年 后，排水棱体块石风化剥蚀严重，强度降低。排水棱体块石间的空隙内有 大量粘性土充填，排水不畅，且表层有大量植被覆盖，排水棱体变形失效。 3.6.3 坝体渗透性分析与评价坝体渗透性分析与评价 （1）大坝浸润线情况）大坝浸润线情况 本次勘探期间，库水位为 85.40m，钻探结束后对各钻孔测量稳定地下 水位，详见表 3-6大坝地下水位埋藏情况表： 13 表 3-6 大坝地下水位埋藏情况表大坝地下水位埋藏情况表 地下水位范围值地下水位平均值指标 位置及孔号 埋深（m）高程（m）埋深（m）高程（m） 备注 内坡ZK68.5084.208.5084.20 ZK123.880.18 ZK223.580.41 ZK323.080.54 ZK423.180.01 坝顶 ZK523.379.77 23.3480.18 外坡ZK77.1862.125.2064.10 库水位 85.40m 根据钻孔实测水位，当库水位为 85.40m 时，大坝轴线浸润线平均高 程 80.18m，比库水位低 5.22m，内坡中部钻孔水位高程 84.20m，比库水位 低 1.20m，外坡钻孔水位高程 64.10m，比库水位低 21.30m。 因此，在纵剖面上坝体浸润线较平直，在横剖面上浸润线从内坡向处 坡升降较平缓，浸润线较高，在外坡脚上部坝坡溢出。由此可知大坝渗透 性较均匀，而坝体土透水性较强。 （2）坝体土渗透变形判别）坝体土渗透变形判别 根据颗分试验成果，老坝体土为粘土质砂，根据工程类比，判定其渗 透变形型式为流土。根据流土型临界水力比降计算公式 Jcr=（Gs-1） （1-n） ， 式中 Jcr土的临界水力比降； Gs土粒比重； n土的孔隙率（以小数计） 。 根据老坝体土工试验成果，取 Gs2.72，n=0.362，经计算得 e e 1 土的临界水力比降 Jcr 1.1。取安全系数 1.8，计算得到允许水力比降 J允 许=0.61。 14 根据新坝体土工试验成果，取 Gs2.70 n=0.412，经计算得土 e e 1 的临界水力比降 Jcr 1.0。取安全系数 1.8，计算得到允许水力比降 J允许 =0.56。 （3）坝体土渗透性指标）坝体土渗透性指标 本次勘察在老坝体进行钻孔注水试验 2 段次，在新坝体进行钻孔注水 试验 43 段次，注水试验成果见注水试验成果见表 3-7坝体注水试验成果 统计表： 表 3-7 坝体注水试验成果统计表坝体注水试验成果统计表 渗透系数范围值 K渗透系数平均值 K 部位段次 m/dcm/sm/dcm/s 渗透性等级 老坝体20.220.27 2.5510-43.1410-4 0.245 2.8510-4 中等透水 新坝体435.998.49 6.9310-39.8310-3 7.25 8.3910-3 中等透水 根据现场注水试验成果：老坝体渗透系数平均值 2.8510-4 cm/s，属中 等透水。室内土工试验渗透系数 1.3510-5cm/s，属弱透水（见表 3-4） ；新 坝体渗透系数平均值 8.3910-3 cm/s，属中等透水。 垂直渗透系数建议值采用室内试验平均值，水平渗透系数建议值采用 现场注水试验平均值，见表 3-8坝体土渗透系数建议值表 。 表 3-8 坝体土渗透系数建议值表坝体土渗透系数建议值表 渗透系数 k（cm/s）允许水力比降 岩性 垂直水平J允许 老坝体1.3710-52.8510-40.50 新坝体2.0010-48.3910-30.35 堆石体1.010-22.010-2 （4）大坝渗漏情况）大坝渗漏情况 根据平南县东平白竹水库除险加固扩建指挥部 1996 年 11 月编制的 平南县东平白竹水库除险加固扩建工程竣工总结 ，大坝下游外坡 59.3m67.3m 高程左右，1994 年最高水位 96.53m 洪水过后检查似有渗水 15 及橡皮土现象，后经玉林地区水电局、设计院到现场检查，深度仅有 20cm 左右，经分析主要是修坡时超挖及过后雨水冲刷成坑，铺筑草皮时 加粘土但不经夯实，遇有坝面集中水渗下时即形成海绵区，经加坝面倒渗 暗沟后，情况得到改善。 勘察期间，在库水位 84.50m 的时候，大坝外坡排水棱体顶部排水沟 右边发现 3 个集中漏水点，漏水量分别为 1.0L/s、1.3L/s 及 1.5L/s。渗漏点 高程 59.560.3m，在坝脚右边 59.566.4m 高程范围内发生明显散渗，渗 漏面积达 250m2，总渗漏量达 8L/s，据管理水库管理人员介绍该区域常年 都漏水，漏水量随着水位的变化而有变化。另据水库管理人员介绍在库水 位高于正常蓄水位时大坝外坡 77.078.2m 高程范围内全线发生渗漏，漏 水区域面积约 450m2，漏水量随水位升高而增大，漏水总量最大可达 10L/s。 （5）坝体渗透性分析与评价）坝体渗透性分析与评价 根据竣工资料，目前大坝防渗主要采用土工膜，铺设的土工膜至设计 正常水位 97.30m 高程以上 1.0m， 97.30m 高程以上至坝顶没有采用任何 防渗措施。根据现场勘察大坝的漏水情况，现对大坝漏水原因分析如下： a、常年坝脚 59.566.4m 高程范围内常年发生渗漏，可能是上游坝坡 铺设的土工膜局部地段已损毁失效，而新坝体填土多为风化料，透水性较 强，而导致坝脚严重渗漏。 b、库水位高于正常蓄水位时大坝外坡 77.078.2m 高程范围内发生渗 漏，漏水量随水位升高而增大，主要原因为大坝 97.30m 高程以上没有采 用任何的防渗措施，而新坝体填筑土多为风化料，渗透系数较大，透水性 较强，所以当库水位大于 97.30m 时，大坝浸润线在外坡 77.078.2m 高程 处溢出，造成外坡渗漏。 3.6.4 坝体土安全复核参数建议值坝体土安全复核参数建议值 根据以上勘测及试验资料、结合坝体土的现场情况，参照本区相关地 16 质资料，综合考虑各方面因素确定。坝体土物理力学指标建议值详见表 3- 9坝体土物理指标建议值表和表 3-10坝土体力学指标建议值表 。 排水棱体后的填土参照表 3-9、表 3-10 中的新坝体体填土相关参数指 标使用。 表 3-9