鹤壁市浚县群英水库勘察报告4.26.doc

鹤壁市浚县群英水库初步设计阶段工程地质勘察报告郑州大学综合设计研究院二一一年十二月批 准：审 查： 校 核： 编 写： 项 目 负 责 人： 目 录1前 言1.1工程概况1.2 勘察工作概况2 地质概况2.1 地形地貌2.2地质构造与地震3 水库库坝区工程地质条件3.1 库区工程地质条件3.2 坝址区工程地质条件3.3 坝体质量检查93.4 溢洪道工程地质条件154工程地质评价154.1坝体质量评价154.2坝体渗透性评价164.3坝体稳定性评价164.4坝坡稳定性评价164.5溢洪道工程地质评价175 天然建筑材料176 结论与建议171前 言1.1工程概况群英水库位于河南省鹤壁市浚县盖寨村前，属海河流域卫河水系永通河支流文革沟上游修建的水库，建成于1978年12月，总库容13万m3，其中兴利库容9.5万m3，设计灌溉面积0.5万亩，是一座以灌溉为主，兼顾防洪等综合利用的小（）型水库。水库由大坝、溢洪道等组成。水库防洪标准按30年一遇设计，100年一遇校核，曾经历过一次漫坝洪水过程，现状库水位高程73.0m。水库大坝为均质土坝，土坝上游、下游均采用浆砌块石护坡，共用砌石2400m，砌石局部出现松动现象，坝长65m，坝高10m，坝顶宽14m，坝顶高程77.5m，上、下游浆砌石面板基本上垂直砌筑，砌石下部为土体坡度较缓。溢洪道位于大坝右侧较远部位，为敞开式泄水道，渠底宽6.6m8.8m，渠高1.11.7m，边坡系数约为1:1，长232m、未护砌，渠底每年轮流种植有小麦和玉米。溢洪道边坡较陡，雨后侧壁易坍塌淤积，下游未设消能设施和下泄通道，出溢洪道后，洪水四溢，不能正常排泄。该水库下游有1个村庄，约2500人、1万亩耕地。水库的安全性直接影响下游村庄和通行道路的安全，一旦溃坝失事，将给下游人民生命财产造成巨大损失。经现场踏勘发现，由于水库管理不善，且多年处于低水位运行，效益不明显，坝顶已成农田，前后坝坡砌石已多处被毁；由于水库水位较低，水库库区内淤积严重，经附近村民清淤改造，库区范围内被大量淤积物堆积成数个养殖鱼塘，改造成养鱼塘，水库下游种植有树木，存在明水水坑，但未见明流出渗。水库的防洪标准不够，防洪安全为C级；大坝建筑质量不合格；渗流安全判定为C级；结构及抗震结构安全均为C级。根据水库大坝安全评价导则，该水库大坝为三类坝，急需进行除险加固处理。1.2 勘察工作概况群英水库初建时未进行地质勘探工作，仅根据现场踏勘确定坝型即开始施工建设。2011年10月，为查明坝体填筑质量及坝基地质情况，为水库除险加固设计提供地质依据，郑州大学综合设计研究院受托对凌湖水库进行了工程地质勘察工作。本次工程地质勘察共布置6个钻孔，分别位于大坝坝顶轴线方向及溢洪道内轴线方向布置。大坝坝顶布置3个钻孔，孔深25.0m30.0m，孔距24 m28m；溢洪道内布置3个钻孔，孔深1520m。勘察工作主要依据：中小型水利水电工程地质勘察规范（SL55-2005）水利水电工程地质测绘规程（SL299-2004）中国地震动参数区划图（GB18306-2001）水利水电工程制图标准（SL73-95）本次勘察工作于2011年10月进行，完成的主要勘察工作量见表1.2.1。 表1.2.1 主要勘察工作量表类别工作项目单位工作量备注地质测绘（1：1000）km20.1勘探钻探m/孔135/6原位测试标准贯入次14水文地质试验注水段3试样采取钻孔原状样个40室内试验土工常规组31其它组31水质分析组1 2 地质概况2.1 地形地貌群英水库属海河流域卫河水系永通河支流文革沟上游建修建的水库，地表大部分为第四系全系统重粉质壤土土覆盖，属山前冲洪积倾斜平原，库区范围内植被一般发育。库区两岸地形主要为天然冲沟，坝址区坝顶地面高程一般7677m，沟谷底部与两岸高差约为8m。坝址区两岸出露地层岩性大部分为第四系全新统（Q4alpl）及第四系上更新统（Q3alpl），河床底部表层有少量的第四系全新统覆盖，下伏上第三系中新统鹤壁组（N1h）粘土岩、泥灰岩。河床内堆积有大量的冲洪积物及残积物、坡积物。2.2地质构造与地震 区域地质构造根据区域地质资料，本区位于新华夏系的一级构造单元太行山隆起与华北凹陷交接处，汤阴地堑北段西部边缘。区域地层受青羊口和汤西断裂带的控制。区域地质还受东西向的安阳南断裂控制。 地震活动及地震动参数根据中国地震动参数区划图（GB18306-2001），地震动峰值加速度为0.15g，根据附录D，本区抗震设防烈度为VII度。3 水库库坝区工程地质条件3.1 库区工程地质条件3.1.1 库区地层岩性库区出露地层主要以第四系全新统（Q4alpl）、第四系上更新统（Q3alpl）冲洪积物。在沟道表层多覆盖有第四系全新统（Q4alpl）地层，现由老到新分述如下：第四系（Q）（1）上更新统（Q3alpl）冲洪积成因，主要为棕红、浅棕红色粉质粘土，可硬塑状，含钙质斑纹和锰结核。该层在库区内均有分布，一般下伏于全更新统地层，库区陡坎均有出露。（2）全新统（Q4alpl）分为上、下两段，冲洪积成因，主要以重粉质壤土为主。全新统下段（Q41alpl）：为褐黄色重粉质壤土，可塑状，常见有植物根系，结构疏松，分布于库区地表，上部0.5m为耕植土。全新统上段（Q42alpl）：为浅灰色淤泥质重粉质壤土，软塑状，含少量砾石，常见有植物根系及腐殖质，分布于沟底。3.1.2 库区工程地质问题库区存在的主要工程地质问题有：库岸稳定、水库淤积、水库渗漏等，分别评价如下：（1）库岸稳定在库区两岸多为低矮冲沟裸露地层，坡度较陡，地层主要以第四系全新统、第四系上更新统重粉质壤土，局部岸坡陡峻，抗冲刷能力较差，易产生塌岸或崩塌现象。（2）水库淤积问题水库流域属山前冲洪积平原地带，库区两岸多为低矮冲沟裸露地层，植被覆盖较差，第四系覆盖层抗冲刷能力较差，库区淤积厚度1.0m3.0m。（3）库区渗漏问题库区底部表层，主要为上更新统棕红色重粉质壤土，可塑状态，为弱透水层。下伏上第三系泥灰岩、粘土岩，为弱透水层。无通向库外的构造破碎带，也未见深切临谷，故不存在库水渗漏问题。3.2 坝址区工程地质条件3.2.1 坝址区地层岩性坝址区地层主要分布有第四系全新统、上更新统（Q3alpl）冲洪积物和上第三系中新统鹤壁组（N1h）粘土岩、泥灰岩。在河道表层多覆盖有第四系全新统（Q4alpl）地层，根据钻孔揭露地层情况，由老到新分述如下：1）上第三系中新统（N1）鹤壁组（N1h）该层岩性以泥灰岩、粘土岩为主，未揭穿，最大揭露厚度17.2m。第层粘土岩：棕红色，杂有少量灰绿色条带及钙质团块，成岩差，为软质岩。裂隙发育，倾角一般5060，裂面光滑，具蜡状光泽，部分有擦痕，局部可见隐伏结构面。该层一般具弱中等膨胀潜势，渗透系数在2.610-6cm/s3.710-5cm/s，为微弱透水。第泥灰岩：灰白色杂有少量灰绿色，层状构造；多为泥钙胶结，成岩差，多呈透镜体状分布。该层一般具弱中等膨胀潜势，该层的渗透系数为2.410-5cm/s3.310-5cm/s，为弱透水。2）第四系（Q）上更新统（Q3alpl）第层粉质粘土：棕黄、棕红色、可塑硬塑状态，含少量钙质结核，见有针状空隙及黑色锰质斑点，为黄土状土。该层在左右坝头岸坡均有出露，根据地质测绘和钻孔资料，该层层底分布高程一般在63.8m64.2m之间，厚度不均，厚811.2m，该层渗透系数为2.510-6cm/s2.610-5cm/s，平均为1.410-5cm/s，为弱微透水性。第层重粉质壤土：褐黄色、浅黄色，可塑状，较疏松，可塑状态，含少量钙质结核，见有针状孔隙，上部多含植物根系，根据地质测绘和钻孔资料，该层层底分布坝址区两岸地表，厚度不均，一般厚1.52.0m，据附近地质资料，该层渗透系数为2.110-5cm/s，为弱透水性。第层淤泥质重粉质壤土：浅灰色，软塑、可塑状，富含腐殖质，略具腥臭味，土质不均，含较多砂质及少量粒径13cm的砾石。该层仅在2号孔钻遇，揭露厚度2m，依据地质测绘成果，库底及沟底均有分布。第层人工填土：为坝体填土，褐黄、棕黄、浅灰等杂色，浸润线以上多为可塑状，浸润线以下为软塑可塑状，可见碾压、夯实痕迹。3.2.2 水文地质条件根据勘探资料，坝址区地下水在为孔隙潜水。坝体部位稳定水位埋深4.3m左右，高程73.30m左右，溢洪道部位地下水位埋深约4.7m，高程72.0m左右地下水位随库水位变化而变化。坝区地下水的主要补给来源为库水补给。各钻孔地下水稳定水位及高程见表3.2.1。表3.2.1 各钻孔地下水水位表钻孔编号123456水位深度4.44.24.34.54.64.8水位高程73.3073.3073.3072.5072.1071.80本次勘察期间取库水水样1组，作水质简分析试验成果见表3.3.2。由成果表可知：库水矿化度为0.170g/L，属淡水，总硬度6.12H，属软水，PH值为8.26，属弱碱性水。侵蚀性CO2含量为0mg/L，水化学类型分别为“HCO3CaK+Na”型。据水利水电工程地质勘察规范(GB50487-2008)附录L规定，场区库水对混凝土不具腐蚀性，对钢筋混凝土结构中钢筋不具腐蚀性。表3.3.2 水质分析成果表取样编号水库水试验项目mg/Lme/Lme/L阳离子K+Na+24.250.97030.7Ca2+32.201.60751.0Mg2+7.010.57718.3小计63.463.154100.0阴离子CL-7.230.2046.5SO42-24.740.51516.3HCO3-148.562.43577.2CO32-000小计180.533.154100.0总硬度（H）6.12暂时硬度（H）6.12永久硬度（H）0负硬度（H）0.71总碱度(mg/L)121.85矿化度(g/L)0.170游离CO2(mg/L)9.03侵蚀性CO2 (mg/L)0PH 值8.26库尔洛夫式M0.170水化学类型HCO3CaK+Na3.2.3 坝址区主要工程地质问题坝址区主要工程地质问题有坝肩渗漏问题和坝基渗漏等问题。由于勘察期间库水位较低，在水库左、右坝肩下游坡角处未见明显的库水渗出点。但根据工程地质调查及钻探揭示的地层岩性分析，两坝肩上部地层为第四系重粉质壤土和粉质粘土，下部地层为第四系粉质粘土，受建成年代的限制，其与坝体填土接触带不密实，库水位较高时存在坝肩渗漏现象。该水库建库时未进行清基，坝体填土直接坐落在冲沟表层，其地层为第层淤泥质重粉质壤土，土质不均，含较多砂质及少量粒径13cm的砾石，该层渗透系数为1.5510-42.7110-4cm/s，为弱透水；其下为第层粉质粘土，具微弱透水性。下游坡底主河槽常年有积水，并形成明流，存在坝基渗漏问题。河谷中心坝基为第层淤泥质重粉质壤土，富含腐殖质、软塑、可塑状，为高压缩性土，坝基稳定性差。鉴于水库常年低水位运行，大坝较宽厚，经多年固结沉降，且经历一次漫坝过程，大坝未出现溃坝事故，表明大坝稳定性较为安全，仅需经设计单位进一步验算高水位运行情况下的大坝渗流稳定复核。3.3 坝体质量检查坝体填土（Qs）以重粉质壤土为主，褐黄、浅灰、棕黄色等杂色，浸润线以上可塑状态，浸润线以下为软塑可塑状，含少量钙质结核，该层层底埋深最大约8m，层底最低高程为69.3m。在2号钻孔的6.5-7.2m、3号钻孔的4.5-6.35坝体土呈软塑状。坝址区各层岩土体的物理力学指标，渗透系数统计及建议值详见表3.3.1、3.3.2、3.3.3。第二层土体较薄，勘察期间未能取得完成土样，因此未参与统计。表3.3.1 坝体填土物理力学指标统计表物理指标 统计方法 含水量W%干密度dg/m3比重Gs孔隙比e液限wL%塑限Wp%塑性指数Ip液性指数IL压缩系数MPa-1压缩模量MPa饱和快剪饱和固结快剪CkPa。CkPa。组数99999999994433最小值19.21.362.710.63730.719.311.40.140.3163.7918132414.5最大值33.91.662.721.00136.521.215.30.980.4445.172013.53415.5平均值23.8 1.55 2.72 0.76 33.0 20.2 12.7 0.27 0.40 4.44 19.3 13.3 29.3 15.0 标准差4.64 0.10 0.00 0.12 1.70 0.55 1.19 0.31 0.04 0.45 0.96 0.29 5.03 0.50 变异系数0.19 0.07 0.00 0.16 0.05 0.03 0.09 1.17 0.09 0.10 0.05 0.02 0.17 0.03 续表3.3.1 第层重粉质壤土物理力学指标统计表物理指标 统计方法 含水量W%干密度dg/m3比重Gs孔隙比e液限wL%塑限Wp%塑性指数Ip液性指数IL压缩系数MPa-1压缩模量MPa饱和快剪饱和固结快剪CkPa。CkPa。组数33333333331111最小值24.61.362.720.78133.720.413.30.320.3964.2 最大值33.91.532.721.00136.521.215.30.980.4255.1 平均值28.73 1.47 2.72 0.86 34.8 20.7 14.1 0.57 0.41 4.50 20.0 13.5 34.0 14.5 标准差4.74 0.09 0.00 0.12 1.49 0.42 1.08 0.36 0.02 0.48 变异系数0.16 0.06 0.00 0.14 0.04 0.02 0.08 0.62 0.04 0.11 续表3.3.1 第层粉质粘土物理力学指标统计表物理指标 统计方法 含水量W%干密度dg/m3比重Gs孔隙比e液限wL%塑限Wp%塑性指数Ip液性指数IL压缩系数MPa-1压缩模量MPa饱和快剪饱和固结快剪CkPa。CkPa。组数77777777772222最小值18.31.492.720.59833.720.513.20.080.1173.5812412.53114最大值24.41.712.730.82940.723.317.40.250.47213.6772813.53614.5平均值20.1 1.62 2.73 0.68 38.5 22.3 16.1 0.15 0.31 7.34 26.0 13.0 33.5 14.3 标准差2.20 0.08 0.01 0.08 2.88 1.21 1.69 0.18 0.16 4.55 2.83 0.71 3.54 0.35 变异系数0.11 0.05 0.00 0.12 0.07 0.05 0.10 0.140.51 0.62 0.11 0.05 0.11 0.02 续表3.3.1 第层泥灰岩物理力学指标统计表物理指标 统计方法 含水量W%干密度dg/m3比重Gs孔隙比e液限wL%塑限Wp%塑性指数Ip液性指数IL压缩系数MPa-1压缩模量MPa饱和快剪饱和固结快剪CkPa。CkPa。组数444444444411最小值17.71.552.730.59140.423.217.2-0.320.1364.48600最大值23.41.722.740.76441.223.617.60.010.3811.699平均值21.7 1.6 2.7 0.695 40.7 23.3 17.4 -0.1 0.254 7.7 3616.5标准差2.31 0.06 0.00 0.06 0.31 0.17 0.15 0.13 0.10 2.81 00变异系数0.11 0.04 0.00 0.09 0.01 0.01 0.01 -1.4 0.37 0.36 00续表3.3.1 第层粘土岩物理力学指标统计表物理指标 统计方法 含水量W%干密度dg/m3比重Gs孔隙比e液限wL%塑限Wp%塑性指数Ip液性指数IL压缩系数MPa-1压缩模量MPa饱和快剪饱和固结快剪CkPa。CkPa。组数88888888883322最小值17.31.552.720.57936.621.315.3-0.320.0664.5 2912.53619最大值23.41.722.740.76441.523.717.80.010.380 25.3 422