耗子堰地质报告修改.doc

1.7 水文地质及工程地质1.7.1 区域地质一、概 述耗子堰水库建于一九七九年,由于修建较早,对当时建设勘察的主要工程地质问题及评价未能知晓,在可研阶段主要对大坝及坝址附近的地质情况进行了初步勘察。在2002年6-7月对该水库的工程地质情况进行了详细勘察，主要完成了以下工作:1、耗子堰水库工程区域地质调查及水文地勘复核186km2。2、待建溢洪道及放水隧洞实测剖面分别为206m和180m。3、坝区工程地质勘测及库区工程地质调查5.5km2。4、天然建筑材料勘察3.5 km2,土料场及石料场各一个。设计阶段主要完成的地质图件有：1、区域地质坝区1:500002、坝区地质平面图1:5003、大坝地质及渗透剖面图1:5004、放水隧洞及溢洪道地质剖面图1:5005、大坝帷幕灌浆平面布置图1:5006、大坝帷幕灌浆剖面布置图1:500二、地形地貌耗子堰水库位于贵州省黔南州北部瓮安县境内，地处黔中隆起东北沿。地势由北向南逐步变高，一般海拔在10001400m之间，区内山脉河流的走向多与构造线相一致，呈南北向展布的向斜谷、背斜山甚为明显。测区出露岩层主要为石灰岩，白云岩等碳酸盐类岩层，为浅切割低中山或中丘陵地貌。测区地貌成因形态主要有两种类型。1、侵蚀构造地形，主要位于测区中部及北部一带，呈脊状及锥状，切割深度300500m不等，地形坡度一般在3045之间，风化作用较强烈。河流呈树枝状或羽毛状，冲沟发育。在工程区表现最为显著。2、岩溶地形：测区内各种岩溶形态较齐全，而且具有褶皱紧密的高原岩溶地貌特征。峰丛沟谷与缓丘沟谷发育于较开阔的背斜及向斜中。峰丛谷地与峰丛槽谷分布于平寨复向斜等褶皱紧密的地带，岩溶的分布呈现条带状，向斜及背斜轴部均形成谷地，两翼形成峰丛槽谷，谷地中还发育比高50m左右的孤峰及残丘。两翼山呈长条峰丛或锯齿状，比高一般300400m，其间发育槽谷，槽谷中发育洼地、漏斗、落水洞，长轴与岩层走向展布一致，一般长50200m，宽2080m，深2050m不等，近谷地带往往发育4080m深的竖井。三、地层和岩性测区出露的地层主要有第四系、二叠系、寒武系、上板溪群。现由新到老分述如下：第四系（Q）：主要为坡、残积含砾砂土、粘土、亚粘土和岩屑等。下二叠系茅口组（P1m）：灰色厚层块状灰岩。下二叠系栖霞组(P1q)：深灰、灰色中厚层灰岩、含泥质、有机质及燧石结核或条带，下部间夹少量棕色片状钙质页岩。寒武系娄山关群(2-3ls)：灰至浅灰色中厚层至厚层细一中粒白云岩，含少许燧石团块，鲕状白云岩及角砾状白云岩数层，顶部夹硅质白云岩。寒武系高台组(2g)：上部为灰色薄至中厚层微至细粒白云岩，夹泥质白云岩及角砾状白云岩，下部为灰色薄至中厚层白云岩，夹泥云岩或白云质灰岩，底部为鲕状白云岩。寒武系清虚洞组(1q)：上部为灰色中至厚层白云岩夹白云质灰岩；中部为灰、绿灰色厚层豹皮状含白云质灰岩，夹鲕状灰岩，下部为灰色厚层灰岩，夹泥质灰岩、鲕状灰岩、含粉砂质页岩。寒武系金顶山组(1j)：上部为灰、灰黄色薄至厚层砂岩、夹砂质页岩、灰岩，下部为灰色中厚层至厚层灰岩、泥质灰岩。寒武系明心寺组(1m)：灰黄、灰绿、黄绿色页岩、砂质页岩，上部夹薄层砂岩或粉砂岩。寒武系牛蹄塘组(1n)：黑色炭质页岩，底部为灰黑色薄层硅质岩夹磷块岩。上震旦系灯影组(Zbd2)：分布在白岩、小河口等地段，为浅灰色中厚层至厚层细晶白云岩。上板溪群清水江组(Ptbnbq)：产于白岩背斜核部，主要由一套浅变质浅海相灰绿、黄绿色中至厚层变层纹状灰岩、凝灰岩等组成。四、地质构造工程区属于贵州东部南北向构造带及东西向构造黔中隆起横跨反接之重叠地区，有南北向、华夏系构造，其中以南北向构造形迹最为显著，属贵州东部南北构造之组成部分。区域性南北向构造主要由一系列南北向褶皱及其伴生的南北向冲断层组成，有白岩复背斜、平寨复向斜等，均具扭动构造特征。白岩复背斜位于中部白岩至巴巴菁一带，核部地层为上板溪群，两翼为寒武系、二叠系、三叠系，背斜在白岩一带，两翼完整，东部稍陡，倾角在3050左右，两翼略缓，倾角在1020之间，整个背斜略成反“S”型，往南在道坪附近尖灭，往北延至小河口一带，轴线不明。平寨复向斜位于西部新寨平寨宋家寨一线，其核部出露三叠系，两翼为二叠系，寒武系地层，整个轴线略成S型，北端轴线不清。华夏系构造不如南北向构造发育，仅零星分布在测区,且多迁就于南北向及东西向断裂，主要由一组走向北东4060的冲断层组成，即葛旁象家坝断层，其位于葛旁象家坝一线，以北东50走向延伸，北与小腮断层相接，南与酒场断裂相交，为一压扭性断裂。根据中国地震烈度区划图，查中国地震动峰值加速区划图（2001），该区地震动峰值加速度0.05g，地震动反应谱周期为0.35，相应地震基本裂度小于6度，工程区无挽近期以来明显的新构造运动迹象，区域构造稳定。五、水文地质根据测区岩层的性质及其组合，测区地下水主要为碳酸岩岩溶水及岩溶裂隙水。其中岩溶裂隙水主要分布在白岩复背斜两翼，为震旦系灯影组含水层，泉水流量一般为15L/s，少数520L/s，最大为30L/s，地下径流模数5.8L/s，泉点流量较稳定，变化幅度在2倍以内。碳酸岩岩溶水在测区有广泛分布。寒武系至娄山关群灰岩及白云岩含水层，分布在各向斜、背斜两翼，岩溶较发育，泉点流量一般为1040L/s，地下径流模数7.2515.6L/s.km2，二叠系栖霞、茅口组含水层，分布于平寨复向斜两翼，为测区岩溶发育最强烈的含水层，落水洞、漏斗每平方公里58个，地下水补给、径流、排泄系统发育完善，基本上为岩溶管道水，暗河枯季流量一般在100L/s以上，一般泉点流量540L/s，该层中1040L/s的泉流量之和占该层泉总流量的75%，地下径流模数9.7L/skm2。1.7.2 库区工程地质一、概述耗子堰水库位于瓮安县城西部玉华乡境内，属已建工程，地貌成因类型为侵蚀构造类型，为浅切割低中山地貌，海拔在10001300m之间，山岭、沟谷的走向与构造线方向基本一致，背斜成山，向斜成谷。库区河谷为“U”型横向河谷。耗子堰水库库区出露地层主要为中上寒武系娄山关群，在地表为第四系坡积物，由新到分述如下：第四系(Q)：为黄色粘土、亚粘土、砾质粘土及强风化砂砾质层。中上寒武系娄山关群(2-3ls)：为灰至浅灰色中至厚层细一中粒白云岩，含少许燧石团块。产状为3051522。二、库区工程地质条件库区地层主要是中上寒武系娄山关群（2-3ls）地层，岩性为白云岩，为碳酸盐岩中等含水岩组，库区岩体节理裂隙较发育，在层面上线密度410条/m，为横向剪性裂隙，本区地下水埋藏较浅，一般为010m，在地表有多处泉点出露和沼泽带，涌水量为0.010.15L/s。库内两岸冲沟地下水补给库水。库区地质构造较为简单，无区域性断裂构造。库区周边无低矮邻谷，不存在邻谷及绕谷渗漏，库内两岸岸坡较缓，坡度1035，库岸岩体结构较完整，未见坍滑体和潜在不稳定岩体分布，属稳定型岸坡。综上所述，库区工程地质条件良好。1.7.3 坝区工程地质一、概 况耗子堰水库属病险库加固治理工程，大坝右岸地形较陡，左岸地形稍缓，坝顶海拔高程为1284.4m，地貌总格局属台状、脊状低中山，主要表现为流水侵蚀地貌，岩溶较发育，在近坝区右岸放水拉杆旁，库底高程12721272.8m之间有直径0.52.5cm的小晶洞发育，库水由晶洞经地下裂隙向外渗漏，经用胭脂红做连通试验证明，出水点为放水涵洞，漏水总量约为19L/s。坝区地层主要是中上寒武系娄山关群（2-3ls），岩性为灰色中厚层细中粒白云岩，岩石节理裂隙发育，线密度为412条/m。岩层产状为30518，岩层倾向上游偏左岸。坝区范围内无区域性地质构造，上游地下水补给库区，坝区水文地质条件较好，不存在绕坝渗漏，在坝体下游高程1274m以下大坝中部长期有水渗出，渗漏量共计3L/s。坝基渗漏量约为2L/s。二、岩土物理力学性质根据前期地质钻孔及2004年6月钻探成果资料和土样实验，本工程原建设时，筑坝土料取自于左岸岸坡，为风化残积粘土，其砂质含量为15%，粘粒含量为55%，粉粒含量28%，其它为2%，其物理力学参数值为：天然含水量：W=52.2% 天然容重：=16.7KN/m3凝聚力:C=29.5KPa 内摩擦角:=13.8渗透系数：K=9.110-5cm/s三、坝区工程地质耗子堰水库坝区地貌的表现形式为台状，脊状低中山，出露地层为2-3ls地层，岩性为中厚层细中粒白云岩，岩体节理裂隙发育，为中等含水岩组。岩溶现象较发育，在放水拉杆旁库底高程12741275.8m之间约40m2范围内发育有一个个直径0.52.5cm的晶洞，经连通试验证明库水由晶洞由地下裂隙向放水涵洞渗漏。坝区范围内无区域性断裂构造通过，坝肩两岸岸坡山体雄厚，两岸无低矮邻谷，不存在绕坝渗漏及邻谷渗漏。综上所述，坝区地块稳定，岩溶较为发育，须对库区发育晶洞予以封堵，并应对坝基作好防渗处理。四、渗漏分析及处理耗子堰水库于一九七九年建成并运行至今已有25年，由于历史原因和受当时生产力水平的限制，在缺少水文地质、工程地质等基础资料的情况下修建的。故存在着先天不足、后天老化的问题。根据我院2004年6月所作的地质勘察报告及现场检查的结果可知：由于施工时特殊的历史原因，致使工程施工质量差，现坝体虽未出现流土、管涌等严重的渗漏现象，但坝体出现浸润带（浸润量为3L/s）及坝基出现渗漏（渗漏量为2L/s），已危及大坝安全；针对水库的坝身及坝基渗漏，提出以下处理意见：1、在坝体上游面用干砌块石进行护坡，以减小库水对大坝坝坡的浪蚀作用。2、对坝体及坝基进行帷幕灌浆处理，坝体内进行劈裂灌浆，以压水试验值作为控制。五、溢洪道工程地质经实地勘测，确定将溢洪道布置于左坝岸坡，为脊状低中山地貌，地层为2-3ls，出露岩石为浅灰带肉红色中厚层至厚层细晶白云岩，局部夹白色硅质团块，节理裂隙发育，在层面上线密度610条/m，为横向剪性裂隙，岩层倾向上游偏左岸，产状为30518。白云岩属中等坚硬岩石，但岩体节理裂隙较发育，根据规范工程岩体分级标准GB 50218-94分类，为类，进一步根据水利水电工程地质勘察规范GB 50287-99，岩体属B-1类，结合工程类比， 取有关岩体(石)物理力学参数参考值为：强风化白云岩：承载力Fk=1.0Mpa，摩擦系数F=0.45，抗冲刷系数K=1.5；弱风化白云岩：承载力Fk=4.0Mpa，摩擦系数F=0.55，抗冲刷系数K=1.4。六、隧洞工程地质为了满足已建渠道要求，确定新建放水隧洞位于右岸山体，通过右坝肩山脊引向下游，地层较为单一，为2-3ls，岩性为浅灰带肉红色中厚层至厚层细晶白云岩，局部夹白色硅质团块，产状为30518，倾向上游偏左岸。在右坝肩无断裂构造，岩体节理、裂隙较发育。根据水利水电工程地质勘察规范（GB5028799），设计放水隧洞长170m，隧洞埋深3.822，为类围岩。现分段详述如下：1、桩号K0+013.8K0+030，长16.2m。隧洞埋深5.311.3(其中基岩厚4-8.2m)，上覆岩层较薄。洞室围岩为2-3ls浅灰带肉红色中厚层至厚层细晶白云岩，局部夹白色硅质团块，岩体节理裂隙发育，主要发育有两组节理(一组产状为13170,线密度7条/m；另一组产状为1380，线密度11条/m)，围岩稳定性较差，属类围岩。岩体物理力学参考值：f=3，K0=8105KN/m3，e=1.0。建议钢筋砼衬砌。2、桩号K0+030K0+140，长110m。隧洞埋深11.322，洞轴线方向与岩层走向交角较大(55-68)。洞室围岩为2-3ls肉红色厚层至块状细晶白云岩，局部夹白色硅质团块，岩体多为新鲜至微风化，岩体较完整，为中等坚硬岩石，局部岩体节理裂隙发育，属类围岩。岩体物理力学参考值：f=5，K0=8106KN/m3，e=1.0。建议永久支护，局部软弱带钢筋砼衬砌。3、桩号K0+140K0+183.8，长43.8m，隧洞上覆岩层较薄(3.8-8.9m)，且洞轴线方向与岩层走向交角较小(13-28)。洞室围岩为2-3ls浅灰带肉红色中厚层至厚层细晶白云岩,局部夹白色硅质团块，岩体节理裂隙发育，围岩不稳定，自稳时间很短，规模较大的变形和破坏都可能发生，属类围岩。岩体物理力学参考值：f=3，K0=8105KN/m3,e=1.0。建议钢筋砼衬砌。1.7.4 天然建筑材料本次除险加固工程,根据设计要求,需要粘土2517.5m3，碎石4442.6m3，块石3448.21m3，为此在工程区内选择以下几个天然建筑材料场。一、粘土料场位于大坝下游左坡，距离建筑区150250m，为第四系风化坡残积粘土，土质较好，其粘粒含量为60%，粉粒含量30%，砂砾质含量8%，其它1%，储量大于1104m3，其岩土物理力学参数根据工程类比及经验参考取值如下：天然含水量：W=52.2% 天然容重：=16.7KN/m3凝聚力:C=29.5KPa 内摩擦角:=13.8渗透系数：K=9.110-5cm/s二、块石、碎石、机制砂料场位于坝址下游左坡，距坝址约400m，为2-3ls地层，灰至灰白色中厚层细晶白云岩、岩石质地坚硬，致密质纯，是理想的石料料场，其储量大于1.5104m3,完全能满足工程所需。1.7.6 结论和建议根据野外勘测及室内工作的结果，得出以下几点结论和建议：1、工程区区域稳定，地震烈度小于度，属稳定型地块。2、工程区岩溶较发育，岩体节理裂隙发育，是坝基渗漏的主要因素。3、库区周边范围内无低矮邻谷及洼地，库岸山体雄厚，不存在邻谷及绕坝渗漏。4、水库库岸无坍滑体及潜在不稳定岩土体分布，岩体结构较为完整，不存在库岸稳定问题。5、工程区天然建筑材料较为丰富，且运距较近，其质量和储量均能满足工程所需。6、建议加强施工地质配合。 2.2.1 大坝帷幕灌浆设计1、设计依据：根据大坝勘探孔地质资料、坝区地质条件、工程规模以及土坝坝体灌浆技术规范和水工建筑物水泥灌浆施工技术规范进行灌浆设计，并确定防渗帷幕的边界条件、参数和施工工艺。2、帷幕线布置：帷幕线靠大坝上游面布置，距离大坝上游面6m,帷幕线长156m。3、帷幕边界：帷幕下限依照勘探孔资料深入透水率q5.0Lu弱透水层，并结合地下水位确定，两岸以正常蓄水位接q8.0Lu为边界。4、孔排距：设计帷幕为单排孔，基本孔距3.0m，遇裂隙破碎带部位加密至1.5m，分三序施工。钻孔为铅直孔，钻孔直径不小于76mm。5、灌浆压力：本工程基岩帷幕设计灌浆压力为0.4MPa，坝体和基岩接触段可适当降低灌浆压力；坝体劈裂灌浆压力孔口起灌压力为0.10.2MPa，最大单孔压力应控制在0.4MPa以内。6、灌浆段长：土坝与基岩接触段为2m，其余灌浆段为5