某水库除险加固工程地质勘察报告.doc

XX县XX水库大坝除险加固工程地质勘察报告（整治技施设计阶段）工程编号：-XX水利电力建筑勘察设计研究院年月XX县XX水库大坝除险加固工程地质勘察报告（整治技施设计阶段）工程编号：-批 准： 核 定： 校 审： 编 写： XX水利电力建筑勘察设计研究院年月 目 录第一章 前 言 第一节 工程概述 第二节 地勘工作概况第二章 地质概况第三章 大坝渗漏与稳定分析 第一节 大坝渗漏分析 第二节 稳定计算与分析第四章 溢洪道工程地质问题第五章 天然建筑材料第六章 工程地质结论及建议附 图：1、勘探平面布置图（1：1000） 1张2、工程地质纵、横剖面图（1：500） 2张3、溢洪道工程地质纵剖面图（1：500） 1张4、大坝渗透剖面图（1:500） 1张5、钻孔柱状图（1：100）（ZK1ZK8） 8张第一章 前 言第一节 工程概述 XX水库位于XX江水系XX江下游支流石板河中游，1959年1月动工修建，1960年12月建成蓄水运行，集雨面积36平方公里，总库容581万立方米。大坝原设计为均质土坝，正常蓄水位391.000米，设计洪水位393.270米，校核洪水位395.170米，死水位384.747米。XX水库大坝坝顶高程396.174米，最大坝高24.714米，坝顶长160.0米、宽5米，坝底宽126.0米。 XX水库大坝在运行中，曾出现裂缝、滑坡、渗漏和白蚁危害等问题，虽作过处理，但不彻底。2000年10月，由XX县水电局完成大坝安全鉴定，鉴定为三类坝；2002年3月，由XX水电设计院完成初步报告；同年8月由省水电厅对初步设计报告进行了批复；同年底，由省建委对初步设计进行了复核，结论是：前期工作符合相关规定，初步设计报告的内容基本满足相关规程、规范的要求。2003年4月，由水利部大坝安全管理中心对安全鉴定进行了核查，同意三类坝的鉴定结论；第二节 地勘工作概况XX年XX月由XX水电设计院对大坝进行了初步设计阶段的地质勘察工作，并作了相应的现场压水试验和室内坝体土的物理力学性质试验。其主要工程地质结论是：1、坝体填筑时，填筑质量不好，造成局部缺陷，在长期运行过程中，形成多点、多面的渗漏点，并在局部形成管涌，从而将填筑料中的砂及贝壳带出；2、由于施工质量、填筑质量控制不好，并且上游坝坡较陡，造成上游多次牵引式滑坡，并造成裂缝继续发展；3、大坝白蚁危害严重，实属白蚁严重危害类土坝；4、溢洪道陡槽靠近大坝左端的边墙高度不够，底板衬砌质量差，部分砌石变形隆起，将对大坝安全有一定的危害。XX水电设计院根据其本院地质资料，作出了将坝轴线外移10.50米的设计，同时削减内坡坡度，并得到了省水电厅的批复和确认。 针对大坝存在的主要问题，为查明深部坝体土（特别是心墙土）的填筑质量和坝基、坝肩渗透条件及溢洪道工程地质条件，XX县武都引水管理局委托我院对其进行技施设计阶段的工程地质勘察工作，本次勘察的目的及任务如下： 1、查明深部坝体土的分布高程、土性、厚度、填筑质量及物理力学性质； 2、查明坝基岩土性质、厚度、风化程度及物理力学性质； 3、查明坝基、坝肩、坝体渗漏条件； 4、查明溢洪道地质条件。 根据大坝病害情况及地质条件，于新坝轴线布置3个基岩钻孔，左坝肩布置1个基岩钻孔；内坝坡布置1个土层钻孔，外坝坡布置2个土层钻孔，并在大坝下游布置了1个土层钻孔，共布置了8个钻孔。野外工作于二七年八月五日至八月十九日进行，完成勘察工作量如下： 1、钻探进尺201.34米/8孔。 2、压水试验19段。 3、钻孔取土样11组、砂岩石渣料地表人工露头取岩样6组。 4、工程地质平面测绘0.07km2、工程地质剖面测绘580米/3条。 5、室内土层物理力学性质试验11组、砂岩石渣料母岩物理力学性质试验6组。本次勘察依据的有关规程、规范如下： 1、工程勘察设计合同 2、水利水电工程地质勘察规范GB 50287-993、中小型水利水电工程地质勘察规范SL 55-2005 4、水利水电工程施工测量规范DL/T 5173-2003 5、水利水电钻探规程DLJ205-81 SLJ 3-81 6、水电水利工程钻孔压水试验规程DL/T 5331-2005 7、土工试验规程GBT 50123-99 8、水利水电工程岩石试验规程SL 264-20019、碾压式土石坝设计规范（SL2742001）10、水利水电工程天然建筑材料勘察规程SL 251-200011、水电水利工程地质制图标准DL/T 5351-2006第二章 地质概况 一、地形地貌及物理地质现象 该区属浅丘地貌，地形起伏不大，最高处高程约500米左右，最低处高程385米，相对高差约100余米，冲沟较为开阔，河谷无深切现象。坝址位于河谷狭窄地段，坝轴线沟谷横断面呈较为宽缓的“U”字型，两岸略为对称，岩层基本对应，河床纵比降小，左坝肩呈三面临空的凸山咀，山体厚约100余米。 物理地质现象以风化作用为主，其风化厚度： 左坝肩强风化带厚5.508.00米，弱风化带厚度7.609.00米； 右坝肩强风化带厚3.7010.00米，弱风化带厚度6.7012.00米； 谷底中部强风化带厚3.003.50米，弱风化带厚度3.147.10米。 二、地层岩性 组成坝区基岩是侏罗系上统蓬莱镇组（J3p）地层，覆盖层为第四系全新统坡一洪积层（dl+plQ4）、第四系全新统坡一残积层（dl+elQ4）和第四系全新统人工填筑层（sQ4）。其中蓬莱镇组岩石为一套河湖相沉积的砂岩与砂质泥岩的不等厚互层。现将各岩土层的性质由老至新叙述於后： 1、砂岩（J3P）：灰、浅灰色，细粒结构，厚层状构造，泥钙质胶结，质地较硬，目估R湿=20-25MPa，Km=0.65左右，岩石完整性好，矿物成分以长石、石英为主，层面富集岩屑和绢云母。该层位于坝基以下810米，钻探未揭穿此层，厚度大于10米，透水率q=4.5124.89吕荣，层顶界高程为365.00366.28米。2、砂质泥岩（J3P）：紫红色，粉砂泥质结构，层状构造，间夹兰灰色砂质团块，矿物成分以长石和粘土矿物为主，含少许石英和云母，偶夹钙质结核。具遇水易膨胀、失水易开裂特性。风化带内裂隙较发育，岩芯多呈短状或碎块状，岩性极软；新鲜岩石完整性较好，质地略硬，该层为坝基主要持力层之一，从左坝肩至右坝肩渐变薄。厚度2.4213.80米，透水率q=13.6724.89吕荣，顶界面高程367.39380.08米。 3、砂岩(J3P)：灰色，风化后呈黄灰色，细粒结构，层理发育，泥质层纹清晰，由上至下岩石强度由低到高，钙泥质或泥质胶结，矿物成分以长石、石英为主；层面富集岩屑和绢云母。右坝肩ZK8号钻孔中部一带夹厚1.30米左右的紫红色砂质泥岩透镜体，风化带内目估岩石强度R湿=815MPa，新鲜岩石R湿1520MPa。 该层为坝基、坝肩主要持力岩层，厚度一般1538米，ZK7号钻孔附近残留厚度约0.70米，透水性强，岩石透水率q=17.1031.57吕荣，层底界面高程367.39380.08米。4、粉土（dl+plQ4）：灰褐色，很湿饱和，松散稍密，间夹大量砂岩碎屑颗粒（=0.51.5cm）。该层位于河谷深槽部位的坝址下游一带的梯田，厚58米。 5、粉质粘土（dl+elQ4）：红褐色，可塑，土质较均匀，底部偶夹岩石碎屑颗粒。该层主要分布于河谷两岸坡的台阶地上，厚13米。 6、坝体土（sQ4）(填筑土)：由灰褐夹紫褐、褐黄色可塑硬塑状（局部为可塑状）粉质粘土组成，湿很湿，土质不均，顶部3米段间夹大量砂岩和砂质泥岩碎屑颗粒（=26cm），结构欠密实，见白蚁活动遗迹，具中等压缩性和弱中等透水性。该层构成坝体，厚一般1416米，最大厚度位于坝体中部33剖面的ZK1ZK3号钻孔一带，厚24.71米。三、地质构造与地震 本区地质构造上位于XX中台拗川中台拱之金华镇背斜东端的北西翼，岩层产状为N73E / NW 12。发育两组构造裂隙，组：N4045E/SE 7580，面较平坦略粗糙，被泥质半充填，间距34米，延伸长度35米，该组裂隙平行于坝轴线；组：N3540W/NE 8085，面较平坦略粗糙，张开度13厘米，被泥质半充填，间距35米，延伸长度大于10米，该组裂隙垂直于坝轴线且切穿第组裂，是坝基、坝肩渗漏的主要裂隙通道。两组构造裂隙呈典型的“X”型。另外发育一组与岩层产状近于一致的缓倾角裂隙，面平坦，见铁质或钙质浸染。 该区未见大的断裂构造，从区域地质构造分析，不存在发震构造。查1990年国家地震局1/400万中国地震烈度区划图，本区地震基本烈度为度。四、水文地质条件 坝区地下水可分为孔隙型潜水和基岩裂隙水两类。 1、孔隙型潜水：主要分布于大坡外坡高程385米以下的坝体土（Q4s）和坝下游的养鱼池一带的粉土（dl+plQ4）中。 坝体土中的孔隙型潜水，主要位于库水位以下，主要接受库水位的补给，与库水位的变化密切相关，向坝外坡排泄，多为散浸水溢出地面，在左坝肩外坡坡脚高程378.46米处有一集中漏水点，渗漏量为0.72L/S，右坝肩外坡高程377.55米处有一集中漏水点，渗漏量可达0.83L/S。 坝下游一带养鱼池中的孔隙型潜水，主要大气降水和地表水体的渗入补给，排泄于石板河下游，水量丰富。2、基岩裂隙水：基岩内两组“X”裂隙与风化裂隙、层面裂隙相组合，使得基岩1520米深度内裂隙连通性较好，从而形成透水岩层，主要接受库水的渗入补给，向大坝下游排泄。当ZK2、3、4、5、6号钻孔揭穿坝体土进入基岩仅十余厘米时孔内即出现重力水，水位以13厘米/分钟速度涌入孔内，最后达到稳定（时间大约24小时左右），说明坝基基岩裂隙水具微承压性。从钻孔压水试验资料看：基岩透水性受风化程度及裂隙发育程度的影响。风化带基岩透水率一般在q=10.7931.57Lu，具中等透水性，而深部（深度大于20米）基岩裂隙不发育或处于闭合状时透水率在q=4.517.02Lu吕荣值，具弱透水性。五、 坝体土物理力学性质为查明坝体土的物理力学性质和渗透性，勘察中在钻孔内取样11组（其中：内坝坡取样2组、外坝坡取样9组），其取样位置和室内土样试验成果统计于表1、表2中。室内试验资料表明：坝体土由粉质粘土组成，密实性略差，含水量略偏大，具中等压缩性和弱中等透水性，抗剪强度较低。坝体土取样位置一览表 表1孔号孔口高程（m）土样编号取样深度（m）高 程（m）ZK1393.68ZK1-3.565.68390.12388.00ZK1- 9.7812.78383.90380.90ZK2391.97ZK2-4.606.30387.37385.67ZK2- 7.309.10384.67382.87ZK3390.16ZK3-4.506.50385.66383.66ZK3-8.5010.50381.66379.66ZK3-13.0015.00377.16375.16ZK4391.37ZK4-3.505.50387.37385.87ZK4-8.0010.00383.37381.87ZK4-13.0015.00378.37376.37ZK5384.98ZK5-4.356.39380.63378.59 30 坝 体 土 物 理 力 学 性 质 指 标 汇 总 表 表2 项 目 土 样 编 号比重含水量密 度孔隙比孔隙率饱和度塑性指数液性指数颗粒组成（mm）压缩系数压缩模量渗透系数抗 剪 强 度干湿砂粒粉粒粘粒胶粒天然快剪饱 固 快0.050.050.0050.0050.002凝聚力内 摩擦 角凝聚力内 摩擦 角GSWdensrIpILaS0.1-0.2Es0.1-0.2K20CC%g/cm3%MPa-1MPacm/sMPa度MPa度ZK1-I2.7422.51.611.970.70241.287.813.90.3011.062.226.816.70.424.065.5910-6708.83523.1ZK1-II2.7422.31.581.930.73442.383.213.20.3412.657.230.217.20.463.751.0610-3506.13314.3ZK2-I2.7419.41.671.990.64139.082.911.50.0615.260.224.616.00.334.981.5910-45019.33520.0ZK2-II2.7221.11.621.960.67940.484.513.10.1918.753.827.517.80.433.911.1910-3286.14417.9ZK3-I2.7420.91.672.020.64139.089.312.20.2516.054.829.218.00.364.576.5910-5606.73017.2ZK3-II2.7121.21.591.930.70441.381.612.30.3231.239.329.523.10.483.501.0810-3524.44012.4ZK3-III2.7021.81.621.970.66740.088.212.00.2726.849.224.014.60.424.057.0210-4445.92816.6ZK4-I2.7021.01.672.030.61738.191.910.20.5046.031.922.115.40.275.803.3010-45213.5/ZK4-II2.7321.71.631.980.67540.387.812.00.3027.049.923.115.80.394.186.1710-63512.14014.6ZK4-III2.7320.21.682.020.62538.588.216.00.0713.356.030.717.00.404.186.5910-56.412.02618.8ZK5-I2.7120.61.641.980.65239.585.610.70.4030.149.820.113.40.364.553.9010-5/3614.0统计组数1111111111111111111111111111111110101010最大值2.7422.51.682.030.73442.391.916.00.5046.162.230.723.10.485.801.1910-37019.34420.0最小值2.7019.41.581.930.61738.181.610.20.0611.031.820.113.40.273.505.5910-6284.42612.4平均值2.7221.151.631.980.66740.086.512.50.2722.551.326.216.80.394.314.3310-4499.53416.9标准差0.0160.9070.0360.0340.0361.2953.1431.5880.13010.729.3583.4972.4960.0600.6444.8310-412.474.6605.6773.224变异系数0.0060.0430.0220.0170.0540.0320.0360.1270.4780.4760.1820.1330.1480.1520.1491.1150.2540.4910.1670.191标准值1.611.960.423.961.6610-4416.73014.9小值平均值28.46.330.614.4大值平均值0.6941.0110-3第三章 大坝渗漏与稳定分析第一节 大坝渗漏分析 一、坝体渗漏分析（一）坝体渗漏情况 大坝外坡高程381.00米以下至坝脚一带存在着渗漏问题。散漏面积达626m2，占大坝外坡总面积的15%左右。另外在大坝外坡左、右岸坡坡脚处有股状水流逸出，其渗漏量达0.72 L/S和0.83L/S。（二）坝体渗漏分析 1、坝体土土质不均匀，普遍夹强风化砂岩和砂质泥岩碎屑颗粒，压实性略差。上部36米段见明显的小孔洞。 2、坝体土透水性较好。经试验，渗透系数K20一般在3.9010-51.1910-4cm/s，具弱中等透水性。3、坝体座落在基岩上，但未将坝体伸入到两岸新鲜基岩内，同时清基时未将强风化带岩石（具中等透水性）清除，在ZK1、2、3、4、5号钻孔揭穿坝体土进入基岩即有明显重力水渗出，说明库水沿坝体土与基岩接触带渗漏严重。该渗漏可形成接触冲刷，进而产生渗透变形。4、白蚁活动为库水渗漏创造了条件,内坡钻孔ZK1。外坡钻孔ZK2ZK5和ZK8钻孔顶部03.0m范围内均发现有白蚁活动，局部可见直径达5厘米的巢穴。据重庆白蚁研究所专家现场检查，发现坝内坡设计库水位以上至坝顶，坝外坡高程385.00坝顶范围内有白蚁筑巢活动现象。现将本次查得的坝体中白蚁活动范围列于表3中。白蚁活动范围及特征表 表3孔号深度（米）高程（米）主 要 特 征ZK10.003.50393.68390.18该段为白蚁活动范围:见洞壁较为粗糙的直径为12毫米的小孔洞。ZK20.003.00391.97388.97该段为白蚁活动范围:见洞壁较为粗糙的直径为12毫米的小孔洞。ZK30.003.00390.16387.16该段为白蚁活动范围:见洞壁较为粗糙的直径为0.52毫米的小孔洞。ZK40.005.60391.37385.77该段为白蚁活动范围:见洞壁较为光滑的直径为12毫米的小孔洞。ZK50.002.70384.98382.28该段为白蚁活动范围:见洞壁较为粗糙的直径为0.51毫米的小孔洞。ZK80.002.80395.78392.98该段为白蚁活动范围:见洞壁较为粗糙的直径为0.51毫米的小孔洞。二、坝基、坝肩岩体渗漏分析（一）坝基、坝肩岩体渗漏情况 1、坝基接触渗漏：坝基渗漏观测点位于大坝外坡左、右坡脚高程378.46、377.55米处，在出水点下部各设有一个集水坑，其渗漏量为0.72 L/S和0.83L/S。 2、左坝肩岩体渗漏：根据大坝左坝肩ZK8号钻孔压水试验资料,基岩上部27米段岩体透水率q=13.6731.57Lu，具中等透水性；其下部透水率q4.51Lu具弱透水性。坝基（肩）岩体透水情况见表4。3、右坝肩岩体渗漏：根据大坝右坝肩ZK2号钻孔压水试验资料,基岩上部27米段岩体透水率q=13.6731.57Lu，具中等透水性；其下部透水率q4.51Lu具弱透水性。坝基（肩）岩体透水情况见表4。4、坝体中部岩体渗漏：根据大坝中部ZK3、ZK4号钻孔压水试验资料，坝基岩体上部17米段岩体透水率q=10.7924.89Lu，具中等透水性；其下部透水率q7.057.81Lu，具弱透水性。坝基（肩）岩体透水情况见表4。坝基岩体透水情况统计表 表4孔号深 度 (m)高 程 (m)岩 性风 化 程 度透 水 率q(类型)ZK211.7816.78380.19375.19砂岩强风化弱风化19.15(E)16.6821.78375.09370.19砂岩弱风化新鲜17.10(E)21.6826.78370.29365.19砂岩砂质泥岩新鲜21.13(D)26.1432.34365.83359.63砂岩新鲜15.74(E)32.2437.34359.73354.63砂岩新鲜7.02(E)ZK320.0025.00370.16365.16砂质泥岩强风化弱风化18.67(D)24.9030.00365.26360.16砂岩新鲜19.32(D)29.9035.00360.26355.16砂岩新鲜10.79(D)34.9040.00355.26350.16砂岩新鲜7.05(D)ZK420.0025.00371.37366.37砂质泥岩强风化弱风化24.89(E)24.9030.00366.47361.37砂质泥岩砂岩弱风化18.22(E)29.9035.00361.47356.37砂岩新鲜14.41(E)34.9040.00356.47351.37砂岩新鲜7.81(E)ZK85.0010.00390.78385.78砂岩砂质泥岩砂岩强风化弱风化31.57(D)9.9015.00385.88380.78砂岩弱风化26.96(D)14.9020.00380.88375.78砂岩砂质泥岩弱风化新鲜23.40(E)19.9025.00375.88370.78砂质泥岩新鲜19.61(E)24.9030.00370.88365.78砂质泥岩砂岩新鲜13.67(E)29.9035.00365.88360.78砂岩新鲜4.51(E)（二）坝基、坝肩岩体渗漏原因 1、勘探查明：坝基岩体强风化带厚3.003.50米，弱风化带厚3.207.10米；左坝肩岩体强风化带厚5.508.00米，弱风化带厚7.609.00米；右坝肩岩体强风化带厚3.708.00米，弱风化带厚6.7012.00米。风化带内裂隙较发育，岩石完整性差。构造裂隙特别是顺河床裂隙，其产状为：N3540W/NE 8085，面较平坦略粗糙，张开度13cm，被泥质半充填，间距35米，延伸长度大于10米，该组裂隙垂直于坝轴线，是坝基、坝肩渗漏主要的裂隙通道，当构造裂隙、风化裂隙及层面裂隙相互连通使其风化带形成透水层，当水库建成蓄水后即可形成含水层。风化带和新鲜基岩上部1215米段内岩石透水率q=10.7931.57Lu，具中等透水性；而新鲜基岩下部透水率q4.517.81Lu，具弱透水性。 2、地形有利于渗漏：左、右坝肩均位于一凸出的小山咀，三面临空，山体单薄，岩石裂隙发育，迎水面大，排泄条件好，有利于库水沿基岩裂隙和基岩与坝体土接触带产生绕坝渗漏。 第二节 稳定计算与分析 一、稳定计算 野外勘探查明：坝体土由粉质粘土组成，结构欠密实，间夹砂岩、砂质泥岩碎屑颗粒，坝体各部位钻孔取样11组进行室内土的物理力学性质试验，其试验指标汇总列于表2中。在稳定计算中分五种条件用电脑进行了计算。计算中参数的取值是根据11组坝体土土样试验资料得来，其中容重采用算术平均值，抗剪强度指标按规范则用小值平均值乘以系数0.85取得。坝体各部位采用的计算容重见表5。 坝体各部位采用的计算容重表 表5项 目迎水坡背水坡抗滑力滑动力抗滑力滑动力部位浸润线以上湿容重湿容重湿容重湿容重浸润线以下，静水位以上浮容重饱和容重浸润线以下浮容重浮容重静水位以下浮容重浮容重骤降影响区域浮容重饱和容重计算中采用瑞典园弧条分，有效应力法进行计算。计算机用网格法自动寻求最危险滑弧，给出其最小安全系数，最危险滑弧园心座标及半径，计算公式为： tgrihibicosi+cli K= rihibisini tg(wicosi)+cli wisini 式中：r 湿容重（KN/M3） c 凝聚力（KN/M2） 内摩擦角（度） b 条块宽度（米） h 条块平均高度（米） i 条块编号 w 条块重量（KN/M） l 条块间滑面长度（米） 稳定计算参数见表6，计算结果见表7。稳定计算参数表 表6容 重渗透系数天然快剪饱和固结快剪浮容重r湿容重r饱和容重rsK20CC10.3019.8020.301.6610-424.15.426.012.2不同计算条件下坝坡安全系数表 表7位置计 算 条 件最小安全系数规范要求最小安全系数内坡库水从校核洪水位骤降至死水位0.901.15库水从正常水位骤降至死水位0.961.25外坡上游为校核洪水位,下游排水棱体失效1.071.25上游为正常水位,下游无水1.271.25上游校核洪水位,下游校核洪水位1.001.15二、稳定分析从大坝稳定计算看，大坝内、外边坡的稳定性较差，除“上游为正常水位,下游无水” 工况下安全系数能满足规范要求外，其余工况下安全系数均不满足规范要求，其原因是：1、大坝填筑料成分复杂：填筑料有粘土、粉质粘土和粉土，土料中普遍间夹砂岩碎屑颗粒；2、填料抗剪强度低：据室内试验，坝体土抗剪强度低且变化大。（1）天然快剪：凝聚力c=2870kPa，算术平均值为49 kPa(小值平均值为41kPa)，变异系数=0.254、内摩擦角=4.419.3度，算术平均值为9.5度(小值平均值为6.7度)，变异系数=0.491；（2）饱和固结快剪：凝聚力c=2644kPa，算术平均值为34 kPa(小值平均值为30kPa)，变异系数=0.167、内摩擦角=12.420.0度，算术平均值为16.9度(小值平均值为14.9度)，变异系数=0.191。3、大坝内、外边坡较陡：大坝内边坡在高程389.00米以上边坡比为1:1.59；大坝外边坡在高程385.00米以上边坡比为1:2.20。第四章 溢洪道工程地质问题 1、概述：溢洪道位于大坝右坝肩，为开敝式有闸宽顶堰，堰顶宽9.8米，采用自由式消能，最大下泄流量180m3/s，进口底板高程388.755米。无消力池、未进行衬砌、宽度不够，排洪不畅，局部边坡已出现掉块和垮塌现象，局部底板已形成坑凼。2、溢洪道工程地质条件：第一段：桩号0+000.00+123.0,长123.0米。溢洪道基础和两侧边坡均由J3P风化砂岩组成，裂隙特别是层面裂隙发育，为库水渗漏创造了条件，参照ZK2号钻孔压水试验资料，溢洪道底板及两侧边坡岩体均具中等透水性。第二段：桩号0+123.00+139.5,长16.5米。位于溢洪道下游的消力池。消力池底板和侧墙均由J3P风化砂岩组成，内侧墙墙脚有厚1.001.50米的砂质泥岩透镜体，具遇水易膨胀、伯水易开裂特性，抗风化抗冲刷能力弱，设计和施工时应作好抗风化抗冲刷，以利溢洪道的安全运行。该段岩体中裂隙特别是层面裂隙发育，为库水渗漏创造了条件，参照ZK2号钻孔压水试验资料，岩体具中等透水性。第三段：桩号0+139.50+154.0,长14.5米。位于溢洪道消力池的下游溢流段。基础由第四系全新统坡-洪积粉土组成，灰色，饱和，稍密，间夹大量砂、泥岩碎屑颗粒，抗冲性能极差；下覆基岩为J3P砂岩，岩石强度较高，抗冲刷能力较强，建议将该段置于完整性好的J3P弱风化砂岩之上。3、整治措施及建议：（1）、清除溢洪道基础以上两侧墙边坡上已松动的岩石块体并加强溢洪道的衬砌质量；（2）、重新设计溢洪道消力池，将消力池基础置于完整性较好、承载力较高的J3P弱风化砂岩之上。（3）、对溢洪道两侧墙边坡和底板以下岩体进行灌浆和帷幕灌浆处理，灌浆深度应进入弱透水层（透水率q10Lu）(或高程。（4）、为便于整治设计，现提出溢洪道设计有关岩、土主要物理力学性质指标见表8：地基岩土有关物理力学参数建议值表 表8地层代号岩土名称天然重度承载力特征值天然单轴抗压强度饱和单轴抗压强度透水性抗剪强度边坡凝聚力摩擦系数rfakfrfrcCtg临时永久kN/m3kPaMPaMPaKPadl+plQ4粉 土18.070/强5201:1.001:1.25J3P、J3P强风化砂岩22.53008.0/中00.321:0.001:0.50弱风化砂岩23.070025.015.000.381:0.25新鲜砂岩23.5120035.022.0弱中00.451:0.00J3P、J3P强风化砂质泥岩24.0220/中80.301:0.251:0.75中风化砂质泥岩24.55005.0/100.36 第五章 天然建筑材料 地表地质调查表明:XX水库大坝附近5km范围内无粘土料，为配合整治设计，勘察中选取了砂岩石渣料场2处、条石料场1处和砂砾石料场1处。各产地均采用平行断面法计算、平均厚度法校核。各产地情况见表8。 天然建筑材料产地情况一览表 表8天然建材类 型产 地名 称产地位置运距设计需用量有 用 层无 用 层剥采比厚度储量厚度体 积kmM3mM3mM3砂砾石料猫儿坎金华电航下游7km左岸30100003.01200000.5200000.17:1条石料猴儿崖XX镇XX村8社2.530008.0300006.0330001.10:1砂 岩石渣料猴儿崖XX镇XX村8社2.56000013.0487501.060000.13:1王家嘴XX镇打石坝村6社2.58.0360001.046500.13:1第一节 石渣料 1、猴儿崖石渣料场：位于XX县XX镇XX村8社，距离大坝约2.5km, 有用层厚度为13.0米、储量48750方，无用层为1.0米，体积为6000方，剥采比为0.13：1，盖山薄，开采方便。有简易公路到大坝。 2、王家嘴石渣料场：位于XX县XX镇打石坝村6社，距离大坝约2.5km, 有用层厚度为8.0米、储量36000方，无用层为1.0米，体积为4650方，剥采比为0.13：1，盖山薄，开采方便。有简易公路到大坝。两该料场总储量84750方，是设计需用量的1.41倍。两该料场母岩为侏罗系蓬莱镇组（J3P）河湖相沉积的砂岩：浅灰色，细粒结构，厚层状构造，矿物成份以长石、石英为主，层面富集岩屑和绢云母。表层均有厚1.0米的坡残积粉质粘土，是农作物和树木根茎的影响范围。储量计算中将岩石划为有用层，而将粉质粘土划为无用层。两料场均取样进行了室内岩石物理力学性质试验，其试验成果见表9。从表中看，王家嘴料场砂岩为软岩，猴儿崖料场砂岩为较软岩。XX水库石渣料母岩岩石物理力学试验成果 表9产地名称试样编号岩石名称比重干密度孔隙率吸水率抗压强度/MPa天 然饱 和g/cm3%王家咀W1砂岩2.692.1520.19.218.719.417.610.312.411.5W2砂岩2.702.1819.38.619.321.419.712.611.713.1W3砂岩2.692.2018.28.022.519.620.412.814.513.4平均值猴儿崖H1砂岩2.682.2316.86.932.533.629.820.623.424.7H2砂岩2.672.2117.27.432.330.728.419.821.320.5H3砂岩2.672.2416.16.636.935.433.724.626.325.2平均值2.672.2316.77.032.622.93、石渣料级配 鉴于石渣料是作为下游坝壳用料，因此在原型级配拟定中须满足以下控制要素：最大粒径300500mm；小于5mm粒组含量15%25%；小于5mm粒组级配状态实际测定；级配连续。石渣料的原型设计级配和试验级配见表10、图1。 XX水库石渣料石渣料设计及试验级配 表10 坝料编号级配性状粒 径 mm500400400300300200200100100808060604040202010105522110.50.50.250.250.10.15含 量 %上线设计13.618.810.98.47.26.45.04.72.42.22.64.16.17.625.0试验23.220.616.115.12.42.22.64.16.17.625.0下线设计22.014.212.512.65.55.44.33.92.81.81.30.71.62.83.45.215.0试验28.625.918.611.91.30.71.62.83.45.215.0图14、石渣料的压实性：石渣料振动法最大干密度、松填法最小干密度及振动后级配试验成果见表11。 XX水库石渣料石渣料压实试验成果 表11坝料编号最大干密度最小干密度振后小于5mm含量增量g/cm3g/cm3%上 线2.081.5213.6下 线2.151.5810.2上线与下线振后小于5mm含量增量几乎相等，原因在于这两种级配的石渣料来源于相同的母岩。5、石渣料抗剪强度 抗剪强度试验采用直径50.5cm大型直剪仪，试样高度为36cm，分3层装填，试验方法模拟不同工况采用饱和快剪、饱和固结快剪。试验在开缝状态下进行，开缝高度为2cm.。试验水平与垂直应力采用50t油压千斤顶（千斤顶配置量程为40MPa的标准压力表）施加，试样垂直与水平位移用0-50mm大行程百分表测定。试样饱和采用浸水法,饱和时间不少于48小时。试验剪应力的施加严格按试验规程进行。根据MohrCouloub准则，土体的抗剪强度指标可用f=tg+c表示，式中为内摩擦角，c为咬合力。坝料试验成果见表12，抗剪强度垂直应力(sp)关系曲线见图2、图3。王家嘴石渣抗剪强度试验成果统计表 表12 坝料编号干密度比重孔隙率试 验 方 法抗剪强度指标内摩擦角凝聚力cg/cm3%度kPa上 线2.002.6925.7饱和快剪26.339饱和固结快剪29.337下 线2.062.6923.4饱和快剪30.136饱和固结快剪34.230图 2图 36、结论与建议：（1）、通过本次试验，基本查明了筑坝料的工程性质，可供坝型优化采用。（2）、 限于工作量本次未研究坝料的渗透及压缩性质，施工前应补充。（3）、料场开采后应复核石渣料级配，必要时应进行爆破试验设计，施工使用坝料级配应符合设计原型级配要求。（4）、筑坝料在施工中应进行碾压试验，以检验设计控制参数的可靠性，并确定可行的施工参数。（5）、根据试验成果和工程类比提出的设计参数建议值见表13。 王家嘴石渣料设计参数建议值 表13 指标分区料场干密度孔隙率最大粒径小于5mm粒组含量抗 剪 强 度饱和快剪饱和固结快剪g/cm3%mm%C/kPa/C/kPa/石渣料王家咀2.0224.93005001525026030第二节 条 石 料大坝条石料场选在XX县XX镇XX村8社的猴儿崖，距大坝约2.5公里，有用层厚8米，储量达30000方，是设计需用量3000方的10倍。无用层厚6米，体积为33000方，剥采比为1.1：1。开采方便，有简易公路到大坝。料石为侏罗系蓬莱镇组（J3P）的浅灰色细粒结构的长石石英砂岩，厚层状构造，矿物成份以长石、石英为主，层面富集岩屑和绢云母。垂向强风化带厚3米，弱风化带厚2.5米，表层有0.5米的耕作土；侧向强风化带厚2.5米，弱风化带厚3.5米。储量计算中将地表耕作土和强弱风化带基岩均划为无用层。该料场地表人工露头取样3组 ，其岩石物理力学性质试验成果统计列于表14中。综上所述：该料场在数量和质量上均能满足设计要求。猴儿崖条石料场岩石物理力学性质试验成果统计表 表14试样编号比重干密度孔隙率吸水率极限抗压强度软