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1、 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 二〇一一年十二月 批 准： 审 查： 校 核： 编 写： 项 目 负 责 人： 目 录 1前 言 １ 1.1工程概况 １ 1.2 勘察工作概况 ２ 2 地质概况 ３ 2.1 地形地貌 ３ 2.2地质构造与地震 ３４ 3 水库库坝区工程地质条件 ４ 3.1 库区工程地质条件 ４
2、 3.2 坝址区工程地质条件 ５ 3.3 坝体质量检查 9 3.4 溢洪道工程地质条件 15 4工程地质评价 15 4.1坝体质量评价 15 4.2坝体渗透性评价 16 4.3坝体稳定性评价 16 4.4坝坡稳定性评价 16 4.5溢洪道工程地质评价 17 5 天然建筑材料 17 6 结论与建议 17 1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（Ⅱ）型水库。
3、 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2400m³，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6.6m～8.8m，渠高1.1～1.7m，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，
4、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
5、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25.0m～30.0m，孔距24 m～28m；溢洪道内布置3个钻孔，孔深15～20m。 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
6、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） km2 0.1 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
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27、 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76～77m，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
28、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 ⑴ 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。 ⑵ 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
29、 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。 ①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。
30、②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1.0m～3.0m。 （3）库区渗漏问题 库区底部表层，主要为上
31、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⑥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
32、软质岩。裂隙发育，倾角一般50°~60°，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2.6×10-6cm/s～3.7×10-5cm/s，为微～弱透水。 第⑤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2.4×10-5cm/s～3.3×10-5cm/s，为弱透水。 2）第四系（Q） 上更新统（Q3alpl） 第④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，
33、该层层底分布高程一般在63.8m～64.2m之间，厚度不均，厚8～11.2m，该层渗透系数为2.5×10-6cm/s～2.6×10-5cm/s，平均为1.4×10-5cm/s，为弱～微透水性。 第③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1.5～2.0m，据附近地质资料，该层渗透系数为2.1×10-5cm/s，为弱透水性。 第②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1～3cm的砾石。该层仅在2号孔钻遇，
34、揭露厚度2m，依据地质测绘成果，库底及沟底均有分布。 第①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 1 2 3 4 5 6 水位深度 4.4 4.2 4.3 4
35、5 4.6 4.8 水位高程 73.30 73.30 73.30 72.50 72.10 71.80 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“HCO3—Ca—K+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
36、成果表 取样编号 水库水 试验项目 mg/L me/L me/L％ 阳离子 K++Na+ 24.25 0.970 30.7 Ca2+ 32.20 1.607 51.0 Mg2+ 7.01 0.577 18.3 小计 63.46 3.154 100.0 阴离子 CL- 7.23 0.204 6.5 SO42- 24.74 0.515 16.3 HCO3- 148.56 2.435 77.2 CO32- 0 0 0 小计 180.53 3.154 100.0 总硬度（Hº） 6.12 暂时硬度（Hº）
37、6.12 永久硬度（Hº） 0 负硬度（Hº） 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) 0 PH 值 8.26 库尔洛夫式 M0.170 水化学类型 HCO3—Ca—K+Na ８ 3.2.3 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
38、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②层淤泥质重粉质壤土，土质不均，含较多砂质及少量粒径1～3cm的砾石，该层渗透系数为1.55×10-4～2.71×10-4cm/s，为弱透水；其下为第④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②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
39、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
40、 密 度 γd g/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 C kPa Φ 。 C kPa Φ 。 组数 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 4 4 3 3 最小值 19.2 1.36 2.71 0.637 30.7 19.3 11.4 0.14 0.316 3.79 18 13 24 14.5
41、 最大值 33.9 1.66 2.72 1.001 36.5 21.2 15.3 0.98 0.444 5.17 20 13.5 34 15.5 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
42、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③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 γd g/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
43、快剪 C kPa Φ 。 C kPa Φ 。 组数 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 1 1 1 1 最小值 24.6 1.36 2.72 0.781 33.7 20.4 13.3 0.32 0.396 4.2 最大值 33.9 1.53 2.72 1.001 36.5 21.2 15.3 0.98 0.425 5.1 平均值 28.73 1.47 2.72 0.86 34.8 20.7 14.1 0.57 0.41 4.5
44、0 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④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 γd g/m3 比 重 Gs 孔 隙
45、 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 C kPa Φ 。 C kPa Φ 。 组数 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 2 2 2 2 最小值 18.3 1.49 2.72 0.598 33.7 20.5 13.2 0.08 0.117 3.581 24 12.5 31 14 最大值 24.4 1.71 2.73 0.829
46、40.7 23.3 17.4 0.25 0.472 13.677 28 13.5 36 14.5 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
47、07 0.05 0.10 0.14 0.51 0.62 0.11 0.05 0.11 0.02 续表3.3.1 第⑤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 γd g/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 C kPa Φ 。 C kPa Φ 。
48、 组数 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 1 1 最小值 17.7 1.55 2.73 0.591 40.4 23.2 17.2 -0.32 0.136 4.486 0 0 最大值 23.4 1.72 2.74 0.764 41.2 23.6 17.6 0.01 0.38 11.699 平均值 21.7 1.6 2.7 0.695 40.7 23.3 17.4 -0.1 0.254 7.7 36 16.5 标准差 2.31
49、 0.06 0.00 0.06 0.31 0.17 0.15 0.13 0.10 2.81 0 0 变异系数 0.11 0.04 0.00 0.09 0.01 0.01 0.01 -1.4 0.37 0.36 0 0 续表3.3.1 第⑥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 γd g/m3 比 重 Gs 孔 隙 比 e 液 限 wL % 塑 限 Wp % 塑 性 指 数
50、 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 C kPa Φ 。 C kPa Φ 。 组数 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 3 3 2 2 最小值 17.3 1.55 2.72 0.579 36.6 21.3 15.3 -0.32 0.066 4.5 29 12.5 36 19 最大值 23.4 1.72 2.74 0.764 41.5 23.7 17.8 0.01 0.380 25.3 42 2
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