黑麋峰下库基本地质资料.doc

目 录 3 工程地质工程地质 1 3 1 前言前言 1 3 2 区域地质及地震区域地质及地震 1 3 2 1 区域地质 1 3 2 2 新构造运动特征 5 3 2 3 地震 6 3 3 工程区基本地形地质条件工程区基本地形地质条件 6 3 3 1 地形地貌 6 3 3 2 地层岩性 7 3 3 3 地质构造 8 3 3 4 岩体风化特征 15 3 3 5 岩体蚀变特征 16 3 3 6 水文地质条件 17 3 3 7 不良物理地质现象 19 3 4 工程区岩土物理力学特征工程区岩土物理力学特征 19 3 4 1 岩石 体 物理力学特征 19 3 4 2 土体物理力学特征 26 3 5 上水库工程地质条件上水库工程地质条件 29 3 5 1 水库区工程地质条件 29 3 5 2 主要建筑物工程地质条件 34 3 6 下水库工程地质条件下水库工程地质条件 39 3 6 1 水库区工程地质条件 39 3 6 2 主要建筑物工程地质条件 42 3 7 引水发电系统建筑物工程地质条件引水发电系统建筑物工程地质条件 44 3 7 1 厂房 引水岔管位置选择 44 3 7 2 围岩岩体分类 46 3 7 3 主要建筑物工程地质条件及评价 46 3 8 天然建筑材料天然建筑材料 54 3 8 1 石料 54 3 8 2 土料 58 3 8 3 天然砂砾料 60 3 9 主要结论及建议主要结论及建议 60 附附 图图 序号图 名比例图 号 1黑麋峰抽水蓄能电站工程地质平面图1 1000黑抽 可研 地 01 2上水库 主坝坝线工程地质剖面图1 1000黑抽 可研 地 02 3上水库 主坝趾板线工程地质剖面图1 1000黑抽 可研 地 03 4上水库 主坝坝线工程地质剖面图1 1000黑抽 可研 地 04 5上水库 主坝趾板线工程地质剖面图1 1000黑抽 可研 地 05 6上水库 副坝坝线工程地质剖面图1 1000黑抽 可研 地 06 7上水库 副坝坝线工程地质剖面图1 1000黑抽 可研 地 07 8上水库屋场湾分水岭工程地质剖面图1 1000黑抽 可研 地 08 9上水库竹山里分水岭工程地质剖面图1 1000黑抽 可研 地 09 10下水库坝线工程地质剖面图1 1000黑抽 可研 地 10 11下水库趾板线工程地质剖面图1 1000黑抽 可研 地 11 12下水库右岸分水岭工程地质剖面图1 1000黑抽 可研 地 14 13 地下厂房布置区勘探平洞底板高程工程地质平切面图1 1000黑抽 可研 地 15 14 地下厂房布置区 60m 高程工程地质平切面图1 2000黑抽 可研 地 16 15 引水发电系统工程地质剖面图1 2000黑抽 可研 地 19 16 引水发电系统工程地质剖面图1 2000黑抽 可研 地 20 17地下厂房工程地质纵剖面图1 1000黑抽 可研 地 21 18主变室工程地质纵剖面图1 1000黑抽 可研 地 22 19天然建筑材料产地分布图见图黑抽 可研 地 24 附附 件件 对 湖南省黑麋峰抽水蓄能电站工程场地地震安全性评价报告 的 批复 中震安评 2003 35 号 5 3 工程地质工程地质 3 1 前言前言 黑麋峰抽水蓄能电站是湖南省抽水蓄能电站首期开发站点 电站总 装机容量 1200MW 电站包括上水库 下水库 引水发电系统 3 大建筑 物 上 下水库设计正常蓄水位分别为 400 00m 103 70m 大坝坝型为 混凝土面板堆石坝或粘土心墙土石坝 厂房型式为地下厂房 3 2 区域地质及地震区域地质及地震 3 2 1 区域地质区域地质 a 地形地貌 工程区位于幕阜山余脉玉池山区 总体地势中部高四 周低 主峰达摩山海拔 767 5m 区内北 西为洞庭湖滨平原 南 东系 低山丘陵区 主要河流为湘江 湘江支流沙河位于拟建工程区西侧 紧 靠工程区 b 地层岩性 本区东部 南部 西部以变质岩 沉积岩及第四系 地层分布为主 主要有分布于本区东部和南部的震旦亚界 Pt 白垩系 第三系 K E 地层 见图 3 2 1 1 燕山晚期花岗岩体分布于本区北 中部 包括铜盆寺花岗岩体 金井花岗岩体 两岩体侵入于震旦亚界地 层内 c 地质构造 本区隶属杨子地台江南台背斜 处于湘东 鄂东断块 隆起区次级单元幕阜山断块上升区 位于金井 铜盆寺新华夏系构造带 上 区域构造以 NNE NE 和 NW 向断裂构造为主 NNE 向断裂构造 遍布整个区域 3 2 2 新构造运动特征新构造运动特征 本区位于新构造运动相对不活跃的华南地区 第四纪地层较发育 但未见新生代地层的变形 且从地貌上分析 本区分布多级不同高程的 层状地形 区内较为明显的夷平面有 2 级 分布高程分别为 6 500 600m 70 130m 其中高程 500 600m 夷平面已残缺不全 形成了 低山地貌 高程 70 130m 夷平面保存较好 已演变为坡度极为平缓的岗 丘地形 成为高阶地的基座 区内河流阶地可见 3 级 阶面分布高程分 别为 70 95m 40 60m 30 40m 比高分别为 46 71m 16 36m 6 16m 因此 本区的新构造运动主要以间歇性地 壳抬升运动为主 并伴有一些断裂和地震活动为特征 3 2 3 地震地震 本区地震危险性主要受外围地震影响 未来外围可能发生的中强地 震对场地的影响烈度小于 度 本工程区上 下水库 50 年超越概率 10 时 的基岩水平峰值加速度值分别为 0 048g 0 047g 加速度反应谱特征周 期为 0 30s 场地地震基本烈度为 度 100 年超越概率 2 时的基岩水 平峰值加速度值分别为 0 117g 0 116g 加速度反应谱特征周期为 0 35s 3 6 下水库工程地质条件下水库工程地质条件 3 6 1 水库区工程地质条件水库区工程地质条件 下水库集雨面积 11 2km2 库盆开阔 谷底平坦 水库左岸及库尾 山体雄厚 山顶高程 260m 以上 地形条件好 右岸系北东向展布的条 形山脊 山体较单薄 山脊高程 127 179m 正常蓄水位时 分水岭宽 88 190m 水库区地层岩性以燕山晚期二长花岗岩为主 岩石较坚硬 相对上 水库岩体完整性稍差 水库库周山顶大多全 弱风化基岩裸露 两岸岸 坡坡脚一带多为残坡积物或崩坡积物分布 谷底河床冲积物遍布 右岸 单薄分水岭一带虽基岩裸露于地表 但强风化带下限最大埋深达 15 45m 水库区断层及节理裂隙较发育 主要断层有 F1 F7 F11 F13 F15 F3 F5等 其中 F1断层规模大 破碎带 影响 7 破碎带宽度分别达 11m 10 20m 顺湖溪冲沟底贯穿库坝区 F13 F15 断层规模较大 从水库库底延伸至引水发电系统布置区 右岸条形单薄 山脊受断层切割及风化卸荷影响 节理裂隙及裂隙性断层发育 节理裂 隙及裂隙性断层宽度一般为 0 1 3 0cm 最宽可达 15cm 且有 F3 F5断 层横穿山脊延至水库库外 此外 左岸引水进出口一带岩体风化较深 断裂构造较发育 水库区左岸引水进出口一带及右岸大坝口下游坡脚一带分布有小规 模的崩坡积体 3 6 2 主要建筑物工程地质条件主要建筑物工程地质条件 3 6 2 1 大坝 a 基本地形地质条件 坝址沟谷呈宽缓 U 形 谷底平坦 高程 51 55m 底宽 135m 左 右 分布 3 6m 厚河床冲积层 左岸山体雄厚 综合自然坡度 23 表 部残坡积层厚一般为 0 5 1 5m 且坝肩边坡以上分布 崩坡积体 右岸 系单薄山脊 山顶高程 128 5m 综合自然坡度 28 多为全至强风化 基岩裸露 坝址岩石以较致密坚硬的花岗岩为主 下伏强 弱风化花岗岩岩石 力学指标见 3 5 2 1 节 两岸全 强风化带下限埋深分别为 0 6m 2 17m 谷底强风化岩体下限埋深 5 35m 坝址弱风化及以下岩体 Vp 波速一般为 4400 5500m s 岩石质量指 标 RQD 一般大于 50 主要断层有 F1 F11 F9 且 NE 向裂隙性断层 如 Fj1 Fj5 较发育 其中 F1断层规模大 于谷底与坝线近垂直相交 断 层通过部位形成风化深槽 下盘有次生断层 F27 F9断层于右岸坝肩一 带通过 其走向与边坡走向近于平行 且倾向坡外 F11断层于左岸坡 脚与坝轴线大角度相交通过 F9断层于右岸坝肩一带通过 其走向与边 坡走向近于平行 且倾向坡外 坝区岩体结构面大多具高岭土 绿泥石 化蚀变现象 岩体蚀变后具有膨胀 崩解特性 且其蚀变 崩解性能较 8 上水库强 坝址两岸地下水位埋深 1 35m 左 右岸综合水力坡降分别为 42 30 岩体透水性均一性差 沿趾板线岩体相对不透水层 q 3Lu 顶 板埋深一般为 12 30m 其中 F1断层部位近 80m b 坝基工程地质条件评价 坝基岩体基本质量级别同上水库 坝基 坝肩存在库水渗漏问题 规模大 透水性较强的 F1断层通过部位坝基岩体质量差 其破碎带及影 响破碎带不仅系坝基渗漏的主要通道 而且在坝体渗透压力作用下 有 可能产生渗流管涌破坏 建议渗流破坏容许水力坡降取值为 0 30 坝址右岸 NE 向断层和裂隙性断层较发育 且断层走向与岸坡近于 平行 多倾向坡外 断层和裂隙性断层不仅系坝基 坝肩渗漏通道 而 且对右岸坝基 坝肩开挖有一定影响 c 基础处理建议 趾板及堆石区坝基开挖 处理建议和坝基防渗处理初步建议见 3 5 2 3 节 河床冲积层应予以清除 边坡开挖坡比建议见表 3 5 2 1 由于 F1 断层规模及其对坝基的影响程度较大 且为坝基渗漏的主要通道 而且 可能产生渗流破坏变形 除应严格按要求在趾板底座及其上 下游一定 长度范围内进行刻槽回填混凝土处理外 还应作好破碎带及影响破碎带 的固结灌浆处理和加深加厚帷幕防渗处理等 相对不透水层顶板线为 q 3Lu 线 防渗帷幕深度可参考此线取用 两岸与地下水位相衔接 3 6 2 2 泄洪洞 泄洪洞布置区岩石以二长花岗岩为主 地质构造较简单 洞身段上 覆弱风化 新鲜岩体厚 5 50m 进口及出口至 ZK7 孔一带洞室围岩呈弱 风化状 围岩类别以 类为主 ZK47 孔一带洞室围岩为微风化 新鲜岩 体 围岩类别多属 类 ZK7 孔揭示 局部岩体具有较严重的蚀变 膨胀 崩解特性 进口地表综合坡度 32 底板岩体多呈强 弱风化 两侧及洞脸开挖边坡岩体以全 强风化为主 应作好边坡支护处理 进 9 口位于弱风化岩体上部 进洞前应进行锁口处理 出口处系强 弱风化 基岩陡坎 边坡和底板岩体多呈弱风化状 出口成洞条件较好 出口明渠起始段底板以弱风化花岗岩为主 两侧边坡岩体多呈全 强风化状 中段和尾部段系堆积阶地 底板和两侧边坡由全 强风化岩 体或阶地堆积物组成 抗冲刷能力差 应作好边坡和底板的防冲刷处理 3 8 天然建筑材料天然建筑材料 上 下水库天然建筑材料产地概况见表 3 8 1 3 8 1 石料石料 3 8 1 1 洞挖料 本工程地下洞室开挖料多为微风化 新鲜二长花岗岩 总开挖量约 74 104m3 花岗岩岩石致密坚硬 强度较高 但局部岩体具有高岭土 化 绿泥石化等蚀变现象 蚀变岩体强度较低 具有膨胀 崩解特性 不宜作为大坝堆石料和混凝土骨料 需剔除 其余部位开挖料可资利用 从 PD2 平洞取样进行混凝土粗 细骨料物理性能检验试验 试验成 果反映 细骨料含粉量和松散空隙率略偏高 堆积密度略偏小 其余符 合质量技术要求 粗骨料所检验的各项指标符合要求 从洞室施工开挖程序和洞挖料距上 下水库的运距考虑 引水隧洞 上平段和部分斜井段洞挖料可资上水库建筑使用 但其洞挖量与施工程 序有关 本阶段暂按 6 104m3考虑 其余洞挖料可资下水库建筑使用 其洞挖量为 68 104m3 洞挖料作为混凝土面板堆石坝石料利用时 考虑填筑料对块度的级 配要求 洞室开挖时 应采取适当的爆破措施 3 8 1 2 上水库石料 上水库工程需石料约 150 104m3 除少部分可利用引水隧洞洞挖料 外 其余需从库盆内或近库盆范围选用料场开采 10 表 3 8 1 天 然 建 筑 材 料 产 地 概 况 一 览 表 平均厚度 无用层有用层 水库 名称 材料 类别 料场 名称 岩 土 名 称 距坝 平距 km 分布 高程 m m m 产地 面积 km2 无用层 体积 104m3 有用层 储量 104m3 总 评 价 易家冲 石料场 0 2 1 1369 4804 125 60 091 37 3 48 9 233 0 221 3 位于上水库引水进出口一带 石料质量较好 运距 近 但需修筑公路运至坝址 可结合引水进出口及 环库公路进行开挖 开采条件好 五家冲 石料场 0 1 1 0375 5 42411 58 20 034 39 1 40 5 27 9 26 5 紧靠坝址 弱风化及其以下石料质量较好 但剥离 层厚 运距近 开采条件一般 该料场开采不仅可 增大库容 而且有利于改善水库水流流态 上 水 库 黑石峰 石料场 不等粒二长 花岗岩为主 0 3 0 5390 4702 519 00 04 10 0 13 8 76 0 72 2 石料质量较好 运距近 交通方便 开采条件好 但对黑麋峰森林公园有影响 石 料 合计 0 165 86 4 103 2 336 9 320 0 土料 付家凹 土料场 残坡积土及 花岗岩风化土 0 7 1 3350 4340 262 090 1032 721 5土料质量较好 运距近 交通方便 开采条件好 民望 石料场 1 6 2 070 1902 038 40 124 24 8 72 4 476 2 428 6 当地正在开采的石料场 石料质量较好 交通方便 开采条件好 唯运距稍远 且位于库外 常家冲 石料场 不等粒二长 花岗岩为主 0 9 1 360 1835 643 60 094 52 6 93 6 409 8 368 8 位于下水库坝址下游 紧靠下水库弃渣场 石料质 量较好 但大多剥离层较厚 且构造较发育 该料 场运距较近 现无公路通过 可结合弃渣场修筑公 路 开采条件较好 石 料 合计 0 218 77 4 166 0 886 0 797 4 下 水 库 土料 桃花村 土料场 残坡积土及 花岗岩风化土 0 4 0 952 800 132 210 0430 69 5 土料质量较好 运距近 交通方便 开采条件好 但料场分布区居民较多 天然砂 砾料 丁字湾 砂砾料场 砾砂17 19 砂砾料质量一般 细度模数偏大 含泥量偏高 运 距远 但交通较方便 水下开采 储量较丰富 注 无用层体积和有用层储量栏中 括号内数系扣除断层破碎物和蚀变岩后的无用层体积和有用层储量 11 石料场位于库盆内或近坝附近 其中易家冲石料场位于引水进出口 至 主坝左坝肩一带 五家冲石料场系库盆内半岛形山脊 北东端紧临 主坝 南西端紧靠 副坝 黑石峰石料场位于 主坝坝址北东 0 3 0 8km 的黑麋峰北侧坡 3 个料场运距近 开采条件好 地表坡度均介于 17 45 之间 其中易家冲 五家冲石料场均系结合库盆及建筑物开挖的料场 其开采 可增大库容 改善水库水流条件 黑石峰石料场的开采对黑麋峰森林公 园风景可能有影响 3 个料场区地质构造较简单 下伏基岩均以二长花岗岩为主 局部 花岗伟晶岩脉或石英脉分布 花岗岩岩石主要矿物成分为斜长石 钾长 石 石英 黑云母 白云母等 料场岩体软弱结构面多具高岭化 绿泥 石化蚀变现象 且岩体蚀变后具有膨胀 崩解特性 对石料选用有一定 影响 黑石峰石料场地表多为强 弱风化基岩裸露 岩体风化较浅 剥离 层较薄 易家冲石料场 五家冲石料场岩体风化较深 仅局部见有强 弱风化基岩露头 剥离层平均厚度分别达 4 1m 11 5m 弱风化及其以下石料致密坚硬 石料室内物理力学性质试验及碱活 性试验成果见表 3 8 1 1 表 3 8 1 2 表 3 8 1 1 石料物理力学性质试验成果表 密 度 颗粒 密度 湿干 饱和 吸水率 孔 隙 率 极限抗 压强度 软化 系数 p s d wsnRsRd 工 程 部 位 岩 石 名 称 风化 程度 取值 类别 g cm3g cm3 MPaMPa 大值平均 4 32 24 641 5 平均2 652 512 423 618 6818 837 60 51强风化 小值平均 2 89 13 133 8 大值平均 0 58 67 3113 7 平均2 652 632 610 531 5160 7110 90 55弱风化 小值平均 0 49 54 1102 3 大值平均 0 39 91 9136 7 平均2 652 632 620 381 1389 0134 70 66 上 库 石 料 花 岗 岩 微风化 新鲜 小值平均 0 38 80 3129 0 下花 微风化 大值平均 0 54 111 4160 3 12 平均2 632 622 600 461 3390 1133 00 68库 石 料 岗 岩 新鲜 小值平均 0 37 54 673 1 表 3 8 1 2 石料碱活性试验成果表 砂浆棒快速法 龄 期3d7d14d 各龄期试件膨胀率 0 0232 0 02400 0428 0 04920 0649 0 0794 从表可看出 花岗岩石料物理力学性指标规律性较好 岩石结构不 具有碱活性反应特征 为非活性骨料 弱风化及其以下石料强度高 可 满足大坝用料要求 强风化石料强度偏低 难以满足面板堆石坝主堆区 用料要求 但其中下部石料可作为次堆区上部用料 料场区断层破碎物和蚀变岩体不仅强度较低 而且具有膨胀 崩解 特性 难以满足用料要求 需剔除 据平洞和钻孔资料 料场断层破碎 物和蚀变岩体可按 5 考虑 采用平行断面法计算 按 5 的比例剔除断层破碎物及蚀变岩体后 3 产地总石料储量 320 0 104m3 满足设计用料要求 其中五家冲 易 家冲两料场合计石料储量 247 8 104m3 考虑引水隧洞上平段及部位斜 井段洞挖料 5 7 104m3 合计储量为 253 5 104m3 3 8 1 3 下水库石料 下水库工程需石料约 120 104m3 本阶段进行详查的石料场为常家 冲石料场 进行初查的石料场为民望石料场 2 个料场区下伏基岩岩性及岩石矿物成分与上水库石料场相同 地 质构造简单 岩体结构面同样具有蚀变 膨胀 崩解特征 对料石选用 有一定影响 常家冲石料场距坝平距 0 9 1 3km 料场范围现无公路通过 但可 结合下水库弃渣场从上坝公路修筑公路至料场 料场开采条件较好 料 场地表坡度 16 55 岩体风化较深 全风化岩体下限埋深一般为 2 10m 强风化岩体下限埋深一般为 3 12m 局部构造发育部位形成风 化深槽 将会影响料场开采 13 民望石料场距坝平距 1 6 2 0km 现有简易公路到达料场坡脚 交 通方便 开采条件好 料场山体较雄厚 地形较整齐 岩体风化浅 多 为强 弱风化花岗岩裸露 根据花岗岩石料室内物理力学性试验及碱活性试验成果 见表 4 8 1 1 表 3 8 1 2 参照坝址区花岗岩岩石的物理力学指标 弱风 化及其以下花岗岩石料可满足大坝用料要求 强风化中下部石料可作为 次堆区上部用料 由于下水库构造发育程度和岩体蚀变程度较上水库稍强 其断层破 碎物和蚀变岩体的剔除量较上水库大 据平洞和钻孔资料 料场断层破 碎物和蚀变岩体可按 10 考虑 按 10 的比例剔除断层破碎物及蚀变岩体后 2 产地总石料储量 797 4 104m3 满足规范要求 其中常家冲料场石料储量 368 8 104m3 考虑地下厂房洞室群洞挖料 61 2 104m3 合计储量为 430 0 104m3 完全可满足大坝用料要求 常家冲石料场虽上部剥离层相对较厚 但可与本工程施工总体布置 相结合 且运距较民望石料场近 本阶段推荐为下水库主料场 3 8 2 土料土料 3 8 2 1 下水库土料 下水库土料主要用于围堰 水库库盆范围土料分布少 但坝址下游 土料丰富 桃花村土料场位于坝址下游右岸 运距近 交通条件好 开 采容易 但料场区居民分布较多 料场区地形平缓 下伏基岩以花岗岩 为主 表部残坡积土料和花岗岩风化土料以粘土质砂或粉土质砂为主 平均厚度 2 21m 土料储量 9 5 104m3 可满足围堰设计需求 土料室内物理力学性试验成果反映 土料颗粒粒径以小于 2mm 为 主 属不均粒土 其中砾石平均含量为 12 1 粘粒平均含量为 14 3 土料天然密度 含水率平均值分别为 1 84g cm3 21 5 渗透 系数 i 10 5cm s 属弱透水性土 击实状态下 干密度 含水率分别为 14 1 54g cm3 23 5 压力 100 200kPa 时 土料压缩系数 压缩模量平均 值分别 0 51 MPa 1 3 62 MPa 属中 高压缩性土 土料固结系数 100 200kPa 介于 i 10 4 i 10 5cm2 s 之间 土体不难固结 土料物理力 学指标可满足围堰用料要求 3 8 2 2 上水库土料 上水库土料主要用于土石坝坝体填筑和心墙填筑 总需求量 8 5 104m3 其中坝体填筑料 6 7 104m3 粘土心墙料 1 8 104m3 上水库库区及近库区范围土料分布少 本阶段详查的付家凹土料场 位于 主坝坝址北东 0 7 1 3km 运距近 交通条件好 开采容易 料 场由 3 个小山包组成 地形起伏不大 下伏基岩以花岗岩为主 岩体差 异风化明显 局部强风化或全风化下部基岩裸露 表部残坡积土料和花 岗岩风化土料均为粘土质砂 平均厚度 2 09m 土