锦凌水库混凝土坝段工程地质条件评价.pdf

2 0 1 3年第 1 2期 ( 第 4 1 卷) 黑龙江水利科技 H e i l o n g j i a n g S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y o f Wa t e r C o n s e r v a n c y N o 1 2 2 0 1 3 ( T o t a l N o 4 1 ) 文章编号 ： 1 0 0 7 7 5 9 6 ( 2 0 1 3 ) 1 2 0 0 9 7 0 3 锦凌水库 混凝 土坝段工程地质条件评价 孟丹 ， 任妍儒 ( 1 锦州市太和区水土保持监督站， 辽宁 锦州 1 2 1 0 0 0 ； 2 辽宁省观音阁水库管理局， 辽宁 本溪 1 1 7 1 0 0 ) 摘要： 文章对锦凌水库的混凝土坝段的坝基岩体工程地质条件、 左岸混凝土连接段及导流 墙、 溢流坝段 、 挑流坎及冲刷坑、 底孔坝段、 引水坝段工程地质条件以及右岸混凝土连 接段及导流墙工程地质条件进行了比较 、 分析与评价。并充分考虑了工程地质条件 ， 防渗处理不利影响等问题。经综合评定 ， 锦凌水库枢纽拟采用混合坝型的混凝土坝段 符合水库修建标准 ， 宜修建水库。 关键词： 坝址 ； 工程地质； 条件评价 ； 锦凌水库 ； 混凝土坝 ； 抗滑稳定 中图分类号： T V 6 2 文献标识码： B 1 工程概况 锦凌水库工程位于辽宁省锦州市境 内的小凌河 下游 ， 是小凌河流域规划 中小凌河干 流上唯一 的重 要控制性骨干工程。工程 建设任务是 以防洪 、 城市 供水为主， 其次是发 电、 灌 溉及养殖 ， 并兼 顾改善地 下水环境的大型综合利用水利工程。工程规模为大 ( 2 ) 型， 工程等别为二等。 2 混凝土坝基岩体工程性质评价 河河床及漫滩上。表层第 四系松散堆积物主要为 圆 砾 层 ， 层 底 埋 深 4 3 1 0 4 4 1 T I 。 最 大 厚 度 为 1 0 4 4 1T I 。基岩面较稳定， 起伏较大。坝基岩体上部 为熔岩 ， 下部为安 山岩 ， 熔 岩略显层状分布 ， 但规律 性不明显 。根据混凝 土坝段工程地质条件 ， 建议 坝基进入弱风化岩1 0 n l 。参照 水利水 电工程地质 勘察规范 G B 5 0 4 8 7 -2 0 0 8中附录 L ， 对拟建混凝土 坝基岩体进行工程地质分类， 详见坝基岩体工程地 质分类表 l 。 枢纽拟采用混合 坝型 ， 混凝 土坝段座落 于小凌 表 1 坝基岩体工程地质分类表 部位 岩体特征 岩体工程性质评价 岩体类别 弱风化熔岩完整性差， 饱和抗压强度建议值 2 8 M P a ， 抗滑、 抗变形 坝基岩体主要岩性为熔岩， 局部为安山岩。一般为次块 性能较差。弱风化安山岩完整性差， 饱和抗 压强 度建议值 混凝土坝段 状结构 ， 结构面中等发育， 多平直光滑或粗糙， 闭合或微 B 、 B IV 4 0 M P a ， 抗滑、 抗变形性能中等。建议清除表层圆砾层及强风 张， 无充填或钙质充填。 化岩 。 收稿 日期 2 0 1 3 0 6 2 0 作者简介 孟丹( 1 9 6 4一) ， 女， 辽宁锦州人， 工程师， 研究方向为水土保持综合治理、 监督执法， 水资源与 水利工程施 工； 任妍儒 ( 1 9 8 2一) ， 女 ， 辽 宁本 溪人 ， 工程 师， 研 究方向为水利 工程施 工、 水土 保持 。 一 9 7 2 0 1 3年第 1 2期 ( 第4 1 卷) 黑龙江水利科技 I -I e i l o n g j i a n g S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y o f Wa t e r C o n s e r v a n c y No 1 2 2 01 3 ( T o t M N o 4 1 ) 3 混凝土坝工程地质条件评价 3 1 左 岸混 凝土 连接 段及 导 流墙 工程 地 质 条件 评价 本段为左岸土坝段与混凝土坝段 的连接段 ， 上 游至 土坝 迎 水 坡 坡 脚 ， 与 坝 轴 线 夹 角 8 O 。 ， 长 约 1 1 2 i n ； 下游至土坝背水坡坡脚下游 约7 5 1 1 3 ， 与坝轴 线夹角8 0 。 ， 长约1 9 4 m 。堰顶高程6 6 8 m， 顶宽3 I n 。 根据钻孔资料 ， 上覆第 四系松散层 中， 粉土厚约 1 5 m， 圆砾厚约 1 1 71 3 5 0 i n ， 中密 。下部基岩 以 熔岩为主， 局部为安山岩 ， 强风化岩厚约 02 3 m。 基岩面较稳定 ， 高程 l 7 8 8l 9 1 0 i n 。 本 区段 未发现不 利 于稳定 的构造及 软弱结 构 面， 根据地基岩体的分布特征、 风化特征及强度特 征， 并结合混凝土坝段的坝基岩体情况， 建议进行稳 定验算 ， 并 同混凝土坝段一同进行防渗及 固结处理。 基坑开挖深度宜进入弱风化岩 ， 开挖边坡 坡度 建议值： 圆砾1 ： 2 ； 全风化l ： 1 5 ； 强风化岩l ： 0 7 5 。 3 2 溢流坝段工程地质条件评价 3 2 1 地层岩性 溢流坝段基岩岩性 主要为熔岩和安山岩 。熔岩 红褐色或紫红色， 角砾大小不一， 次圆或次棱角状， 角砾径 1 1 0 e m， 砾石成份为花岗岩、 安山岩、 流纹 岩等 ， 局部砾石界线不 清， 可见熔岩胶结迹象 ， 一般 为凝灰质胶结。安山岩， 灰黑色或灰绿色。 3 2 2 岩体结构特征及结构类型 根据钻孔揭露， 坝基弱风化熔岩节理中等发育， 完整性差。弱风化安山岩结构面中等发育， 完整性 差 。岩体结构类型一般为次块状结构 。 3 2 3 风化卸荷特征 根据钻孔揭露情况 ， 第 四系松散层下基岩 为强 风化， 底 板 埋 深 1 53 2 m， 底 板 高 程 1 8 4 2 0 2 5 m， 厚度约 1 5 3 2 m， 向下依次为弱风化、 微 风化 一 新鲜岩 。 3 2 4 渗透性 根据钻孔压水试 验结果 ， 本段坝基岩体透 水性 较弱， 强风化岩一般中等 一 弱透水； 弱风化岩透水率 为 1 4 4 6 7 L u ， 为弱透水 ； 微风化岩 一新鲜岩透水 率一般为 0 25 7 L u ， 个别压水段 ( K 4孔 ) 透水率 一 98 一 较大 ， 为4 0 L u ， 该段埋深主要集 中在 4 2 0 4 7 0 m。 为满足防渗要求， 需进行防渗处理。 3 2 5 岩体强度 根据物探波速测试成果及室 内试验结果 ， 弱风 化熔岩饱和抗压强度建议值2 8 M P a ， 属较软岩。弱 风化安山岩饱和抗压强度建议值4 0 M P a ， 属中硬岩。 3 2 6 岩体稳定评价 根据坝基 岩体分布特征及各岩体 的强度特征 ， 可以将 坝基 置 于弱 风化 基岩 上 ， 建议 进 入 弱风 化 1 0 I n ， 并对弱风化岩进行 固结灌浆 ， 以保证 大坝的 稳定性 。 3 2 7 抗滑稳定性评价 本区发现的两组主要节理产状： N E 4 0 。 N W L 5 2 。 ； ( ) N W3 2 2 。 N E L7 2 。 ， 节理面以剪性为主， 闭合 或微张， 平直光滑或粗糙， 其组合交线倾 向上游 ( N W) 对坝体稳定无不利影响。本区未发现对坝体 稳定不利 的构造。混凝土坝基 底面 与弱风 化岩体 间、 弱风化岩体的抗剪断强度建议值详见表 2混凝 土坝段坝基岩体力学参数建议值。 表 2 混凝土坝段坝基岩体力学参数建议值表 通过分析 ， 建议对坝体抗滑稳定进行验算 ， 确定 是否采取处理措施满足抗滑稳定要求。 3 2 8 基坑开挖及稳定评价 本坝段上覆第 四系松散堆积物主要为砂卵砾 石 ， 厚 约 3 91 0 4 4 i n 。强 风 化 岩 厚 约 1 5 3 2 13 1 ， 地下水埋藏较浅。坝 基基坑开挖深度较大 ， 且圆砾层基本位于地下水位以下， 属强透水层， 所 以， 应考虑基坑开挖边坡稳定及基坑 防渗措施 ， 以保 证坝体浇筑。建议基坑开挖边坡坡比： 圆砾1 ： 2 ； 全 风化l ： 1 5 ； 强风化岩1 ： 0 7 5 。基坑降水建议采用围 堰防渗、 基坑内明排的方式降低地下水。 3 3 挑流坎及 冲刷坑工程地质条件评价 根据钻孔的揭露， 第四系松散层为单层结构， 主 要为圆砾层 ， 中密 ， 层底埋深 3 8一 l 3 1 I n ， 层底高程 1 6 5 0 2 5 2 6 I n 孟丹， 等 ： 锦凌水库混凝土坝段工程地质条件评价 第 1 2期 基岩为熔岩或安山岩 ， 基岩面起伏较大 ， 上游高 长约9 1 3 m。顶宽3 m。 下游低 。强风化岩厚 1 5 2 0 n l 。由于本区节理 中 等发育 ， 其 中 N W3 2 2 。 走 向的一组 节理与河 流 向斜 交， 受其影响岩体抗冲能力较弱 J 。 圆砾层承载力特征值建议值为4 0 0 k P a ， 圆砾层 抗 冲能力弱 ， 抗 冲流速建议值 1 0 m s 。弱风化安 山 岩软化系数平均值 0 7 0 ， 其抗冲能力中等， 抗冲流速 建议值为2 0 m s 。弱风化熔岩的软化系数平均值 0 5 8 ， 其抗冲能力中等， 抗冲流速建议值为1 5 m s 。 3 4 底孔坝段工程地质条件评价 本坝段位于溢流坝段右侧， 宽4 0 m， 现为小凌河 河床 。据钻孔揭露 ， 第 四系地层为单层结构 ， 主要为 圆砾层 ， 层底埋深4 m左右 ， 中密。上部基岩为熔岩 ， 下部 为安 山岩 。熔岩层底埋深2 1 6 I T I 左右 ， 层底高 程7 3 m左右 。强风化底板高程2 2 I n 左右 。 坝基岩体为次块状结构， 节理中等发育， 多平直 光滑或粗糙 ， 一般无充填或钙质充填。其 中 N W3 2 2 。 走 向的一组节理与河流 向斜交 ， 受其影 响岩体抗 冲 能力较弱 _ 3 J 。 建议坝基进行弱风化岩 1 0 n l 。底孔 坝段下游 岩土层 的抗 冲流速建议值参 考挑 流坎及 冲刷坑 部分。 3 5 引水坝段工程地质条件评价 引水坝段位于底孔坝段右侧 ， 宽2 0 i n ， 现位 于小 凌河河床部位。据附近钻孑 L 揭露， 第四系地层为单 层结构 ， 主要为圆砾层 ， 层底埋深4 I n 左右 ， 中密。上 部基 岩 为 熔 岩， 下 部 为 安 山 岩。熔 岩 层 底 埋 深 2 1 6 m左右 ， 层底高程7 3 m左右。强风化底板高程 2 2 in 左右。坝基岩体为次块状结构， 节理中等发育， 多平直光滑或粗糙 ， 一般无充填。 建议坝基进入 弱风化岩 1 0 IT I 。有关 引水 坝段 坝基岩体物理力学性质、 相关力学参数及开挖边坡 坡比建议值参见溢流坝段坝基部分。 3 6 右 岸 混凝 土 连接 段及 导 流 墙工 程 地质 条 件 评价 3 6 1 右岸连接段工程地质条件及评价 本段为右岸 土坝段与混凝土坝段 的连接段 ， 上 游至土坝迎水坡坡 脚， 与坝轴线夹 角 8 O 。 ， 长 约 1 2 0 1T I ； 下游至土坝背水 坡坡脚 ， 与坝轴线夹角 9 0 。 ， 该段 主要位 于现 有河 道 中， 从 上 游 至坝 下 游 4 2 8 1T I ， 均位于水下， 其下游为岩石岸坡。根据相邻 坝轴线钻孔资料及对岸坡的测绘资料， 该段上覆第 四系松散层主要为 圆砾层 ， 厚约 3 55 0 m， 中密 ， 层 间未发现较厚的软弱夹层。下部基岩以安 山岩为 主 ， 局部见有 熔岩 ， 强风岩厚 约3 1 i n 。下 游岸坡较 陡 ， 迎水坡基岩裸露 ， 岩性 以安 山岩为主 ， 局部为熔 岩 ， 坡积物较薄 ， 全 、 强风化岩厚约 0 3 5 n l 。 本区段未发 现不 利于稳 定 的构 造及 软弱结 构 面， 根据地基岩体的分布特征、 风化特征及强度特 征， 并结合混凝土坝段的坝基岩体情况， 建议进行稳 定验算 ， 并 同混凝土坝段一 同进行防渗及 固结处理 。 3 6 2 右岸导流墙工程地质条件及评价 该导流墙位 于引水 坝段左端 的下游 ， 总体走 向 与坝轴线垂直 ， 全长约1 8 0 m。 该导流墙 主要位 于有 河床 中， 从 坝轴 线至坝下 游7 8 5 in ， 其下游为右岸漫滩。根据钻孔资料及对 岸坡的测绘资料， 该区段上覆第四系松散层主要为 圆砾层 ， 厚约 4 59 1 IT I ， 中密 ， 未发现较厚软弱夹 层 。下部基岩 以安山岩为主 ， 局部见有熔岩 ， 强风岩 厚 约 03 2 m。 4 结语 锦凌水库混凝土坝段座落于小凌河河床及漫滩 上 ， 表层第 四系松散堆积物主要为圆砾层 ， 基岩面较 稳定 ， 起伏较大。根据混凝土坝段工程地质条件 ， 充 分考虑了工程地质条件， 防渗处理不利影响等问题， 对水库的混凝土坝段的工程地质条件进行 了详细地 分析。经综合评定， 此段宜采用混凝土坝。 参考文献 ： 1 中华人民共和国水利部 G B 5 0 4 8 7 -2 0 0 8水利水 电工程 地质勘察规范 S 北京： 中国计划出版社， 2 0 0 9 2 刘远征， 杨子荣， 吴勇 锦凌水库坝址工程地质与评价 J 东北水利水电， 2 0 0 5 ( 0 2 ) ： 1 11 2 3 李连杰 ， 李成军 哈达山水利枢纽工程枢纽区混凝土坝 段 工 程 地 质 条 件 及 评 价 J 吉 林 水 利 ， 2 0 0 9 ( 1 O ) ： 2 42 8 一 99