1、湖北省黃梅縣同盟水庫除險加固工程地質勘察報告目 錄1、前言11.1、工程概況11.2、水庫運行過程中出現的問題11.3、完成的主要工作量21.4、勘察依據22、區域地質概況32.1地形地貌32.2地層巖性32.3地質構造與地震42.4水文地質條件63、 庫區工程地質條件及評價74、 壩區工程地質條件及評價74.1地形地貌74.2地層巖性和地質構造74.3水文地質條件84.4巖體風化85、壩體工程特征及其質量評價85.1壩體心墻工程特性85.2壩殼料工程特性105.3壩體填筑質量評價126、壩基壩肩巖體工程特征及其質量評價126.1壩基及壩肩巖體工程地質特征及透水性126.2壩基土體工程地質特征
2、及透水性137、輸水建筑物工程地質條件及評價148、溢洪道工程地質條件及評價149、巖土物理力學參數1510、主要工程地質問題評價及主要除險加固措施建議1510.1主要工程地質問題評價1510.2主要工程除險加固措施建議1611 天然建筑材料1712 結論和建議171、前言1.1、工程概況同盟水庫位于苦竹鄉牛牧村一組，壩址攔截華陽河的支流小溪河。是一座以灌溉為主，兼有防洪等綜合效益利用的小（二）型水庫。同盟水庫于1964年10月動工興建，1965年5月竣工投入運行，該庫設計灌溉面積420畝，實際灌溉面積860畝。下游保護范圍為苦竹鄉兩個村，農田860畝，人口1010余人，為苦竹鄉的建設、經濟發
3、展和農業增產增效起到重要的作用。水庫承雨面積1.9km2（未復核前），壩址以上主河道長1.73km，主河道平均坡降130.1。同盟水庫原設計洪水標準為：20年一遇洪水設計，200年一遇洪水校核。原設計總庫容19.86萬m3，其中興利庫容9.30萬m3，調洪庫容9.66萬m3，死庫容0.90萬m3。同盟水庫所處地區屬長江中下游流域，屬亞熱帶季風區，氣候溫和，雨量豐沛。流域多年平均氣溫16.8 OC，無霜期260天；參照附近老祖寺雨量站48年系列資料統計，多年平均年降水量1706mm，多年平均徑流深824mm，多年平均徑流量156.6萬m3，多年平均49月份降水量占全年的70 %，最大24小時降水
4、量515.1mm（1975年8月13日），最大年降水量2733.6mm（1975年），最小年降水量為1054mm（2001年）。同盟水庫樞紐工程由大壩、溢洪道、灌溉輸水涵等建筑物組成。大壩為粘土心墻代料壩，全長88米，壩頂高程10.3m（相對高程，下同），壩頂寬3.5米，最大壩高10.3米，大壩上游坡比為1：2.27，無護坡，下游坡比為1：2.29，為草皮護坡。溢洪道為開敞式，布置在大壩的西側與山崗之間，堰型為開敞式寬頂堰，堰頂高程7.4m，底寬7.8m，無消能設施。灌溉輸水涵位于大壩右岸，為漿砌塊石方形涵管，過水斷面0.81.0m，壁厚0.4米，管長44.0米。設計最大輸水量0.47m3/s
5、。進口底部高程2.6m，進口設有斜拉式活塞10.35m，閘門一臺，配一臺螺桿式啟閉機，手動操作。根據國家防洪標準（GB50201-94）和水利水電工程等級劃分及洪水標準（SL252-2000）的規定，同盟水庫為小（二）型水庫，其工程等級為等，主要建筑物為5級。1.2、水庫運行過程中出現的問題該水庫樞紐工程在興建中倉促上馬，工作精度不夠，沒有進行一定深度的地質勘探工作，水庫已運行40余年，自大壩蓄水至今，常有病險發生，存在以下重大險情隱患：1.輸水管由于修建時防滲工作不到位，致使該處長期漏水；2.大壩壩體偏薄；3.過壩渠為漿砌石結構，漏水嚴重；4.溢洪道未作任何襯砌，消力池未建，泄槽及尾水渠段沖
6、刷較嚴重。1.3、完成的主要工作量為客觀、真實地反映本工程的工程質量情況，勘查工作從2011年4月27日開始，2011年4月30日結束，共投入鉆進1臺套，工作人員四名。勘察工作以工程鉆探、原位試驗和取樣進行室內試驗為手段，以了解壩體及壩基巖土體物理力學性質及透水性為重點，對大壩共完成鉆孔4個，形成沿大壩縱軸線及橫軸線的地質縱剖面各一條，勘探點布置見工程地質平面圖，完成的主要工作量見表1-1。表1-1 勘察完成的主要工作量工 作 項 目單位工作量勘探大壩鉆探米/孔68.8/4取樣土樣塊6巖樣塊7注水試驗段7壓水試驗段6水位觀測次/孔8/4室內試驗土體物理力學試驗組6滲透試驗組6擊實試驗組6相對密
7、度組61.4、勘察依據本階段勘察，主要依據為：（1）水利水電工程地質勘察規范(GB504872008)（2）中小型水利水電工程地質勘察規范(SL552005)（3）水利水電工程天然建筑材料勘察規程(SL2512000)（4）水利水電工程鉆探規程(SL2912003)（5）水利水電工程鉆孔壓水試驗規程(SL312003)（6）水利水電工程注水試驗規程(SL3452007)（7）湖北省小（2）型病險水庫除險加固項目前期工作指導意見2、區域地質概況2.1地形地貌工程區位于鄂、豫、皖交界的黃岡地區，總體呈構造侵蝕的低山丘陵地貌特征。地勢以東部的大別山最高（主峰-天堂寨高程1729m），北部以九峰尖（高
8、程1352m）為轉折，與近東西向的桐柏山余脈共同組成長江、淮河分水嶺，向南向北降低；相對高差在數百米至數十米之間，沿河谷區有小規模的山前平原或山間盆地，及河流階地斷續分布。區內灄水、倒水、舉水、巴河、白蓮河（浠水）等河流自西向東展布，向南注入長江或漢江，高程低于50m。2.2地層巖性區內出露的主要地層，由老到新分述如下：1.前震旦系上紅安群（Pt2hn）磨盤寨組（Pt2m）：巖性主要為石英片巖。塔耳崗組（Pt2t）：巖性主要為絹云石英片巖。2. 三疊系中、下統（T1+2）觀音山組（T1g）：巖性主要為白云巖、白云質灰巖和灰巖。蒲圻組（T2p）：巖性主要為砂質泥巖、粉砂巖等。3. 侏羅系上統（J
9、3m）馬架山組（J3m）：巖性上部為流紋巖、中部為安山巖、下部為碎屑砂巖。4. 下第三系-白堊系（K2-E）東湖群（K2-E）dn：巖性主要礫巖、泥質粉砂巖、粉砂巖及砂質泥巖。5. 第四系（Q）(1) 第四系殘坡積層（Q4el+dl）：巖性主要為含碎石粘土。(2) 第四系沖洪積層（Q4al+pl）：巖性主要為砂、礫石及砂質粘土。(3) 第四系沖積層（Q4al）：巖性主要為砂、礫石及砂質粘土。6. 侵入巖在區域內零星分布有呂梁期（）及燕山期（）的侵入巖，呂梁期侵入巖巖性主要為輝長巖及輝綠巖；燕山期侵入巖巖性為花崗巖。2.3地質構造與地震（1）地質構造本區在大地構造上處于秦嶺地槽區和揚子準地臺區的
10、接觸部位，屬西南地臺之大巴大洪臺褶帶的南河斷褶束，區域構造線呈北西向，表現為緊閉同斜褶皺，傾向北東55，傾角一般為30左右。區域處于揚子準地臺的級構造單元下揚子臺坪黃梅臺褶束（圖2-1）。區域構造線受黃梅斷裂的控制，呈北東向，在黃梅斷裂的影響下，次級斷裂十分發育，次級斷裂主要表現為逆斷層，斷層面傾向北東，傾角一般為3060。基巖斷裂分布在工程區以北，黃梅縣城以南，其構造線方向為NE向。褶皺束被中、新生代陸相盆地所覆蓋，之下為古生界和中生界地層。北部為前震旦紀變質巖和燕山期酸性侵入巖。進入晚三迭系，在先前構造格局的基礎上，經過漫長時間侵蝕和地殼下降，接受了內陸盆地的沉積，即第三系浦口層，不整合于
11、燕山期以前地層之上。喜山運動隆起，其構造方向亦為NEE向。中更新統以后至今該區為沉降階段，沉積了較厚的第四系松散地層，不整合于先前地層之上。（2）地震據中國地震動參數區劃圖（GB18306-2001）。境內地震動峰值加速度為0.05g（圖2-2），地震動反應譜特征周期為0.35s，相應地震基本烈度為VI度。圖2-1 工程區區構造綱要圖圖2-2中國地震動參數區劃圖（比例尺：1:400萬）2.4水文地質條件本區有基巖裂隙水外、第四系松散堆積物中的地下水。區內地下水可分為：（1）孔隙潛水：區內主要分布此類水。儲存于全新統上部粉細砂、砂壤土或壤土中。含水層厚度各處不一，一般為25.1m。由于含水巖組巖
12、性及其組合在空間變化大，其富水性各處不一。受大氣降水補給，由于區內溝塘縱橫，潛水與地表水體的水力聯系較強。地下水埋深隨季節而異，旱季一般較深，雨季水位稍高。（2）孔隙承壓水：全新統上部有粘性土（間夾薄層粉細砂和砂壤土），構成承壓水的隔水頂板，下部為砂層和砂礫石層形成統一的含水層，含水量豐富。（3） 基巖裂隙水：主要賦存于巖石裂隙中，富水性極不均勻。裂隙發育，貫穿性好的地區裂隙水富集。裂隙水接受大氣降水及孔隙潛水補給，向低洼處排泄。裂隙水受地形地貌及構造影響，一般水位埋深520m。據區域水文地質資料及水質分析成果，地下水的水化學類型主要為HCO3-Ca -Mg型和HCO3- Ca- K+Na型。
13、對混凝土無腐蝕性。3、 庫區工程地質條件及評價水庫庫區范圍屬構造剝蝕的低山丘陵區，總的地勢北高南低，庫區出露的地層主要為第四系的殘坡積（Q4dl+el），厚05m。第四系松散堆積物巖性較復雜，兩岸山坡主要分布殘坡積成因的粘性土夾碎石。庫區地下水根據含水層的性質可將其分為裂隙水與孔隙水。裂隙水：賦存于基巖裂隙中，接受大氣降水及上覆第四系松散堆積物中地下水的補給。富水性主要受裂隙發育程度所控制，一般透水性弱，含水量貧乏，分布極不均勻。裂隙水多以泉水的形式向河谷排泄，流量很小。孔隙水：主要賦存于第四系地層中，孔隙水與庫水聯系密切，含水較豐富。水庫庫岸山坡較緩，而且庫岸主要為花崗巖和含碎石土構成，庫區
14、未發現大的斷層和滑坡，庫岸總體穩定，發生大規模滑坡及泥石流的可能性很小。根據庫區地質調查，庫區岸坡基本穩定。水庫庫盆主要由透水性較小的花崗巖構成，且庫岸地帶分水嶺平緩寬厚，鄰谷切割深度小，山體的水經地表徑流和地下淺層裂隙均排泄于庫內，水庫蓄水以來，未發現向鄰谷滲漏，因此水庫不存在庫盆滲漏問題。庫區內巖石較易風化，第四系殘坡積層分布廣泛，厚度一般在05m，固體徑流存在，但是由于庫岸地勢較為平緩且庫岸地帶森林覆蓋率較高，因此水土流失并不嚴重，所以水庫淤積問題不嚴重。4、 壩區工程地質條件及評價4.1地形地貌同盟水庫大壩位于黃梅縣北部，屬構造剝蝕的低山丘陵區，壩區山頂相對高差一般為10m左右，兩岸山
15、坡坡度一般為2040，左岸基巖出露，右岸第四系覆蓋層厚01m，兩岸坡基本穩定。4.2地層巖性和地質構造壩址區無大的斷層，壩址區地層主要為燕山期（）的侵入巖和第四系地層，現將各地層巖性描述如下：燕山期侵入巖燕山期侵入巖巖性為花崗巖。第四系（Q）沖積層（Q4al）：巖性主要為砂礫石及砂質粘土，分布于大壩下游溝谷。人工堆積土（Q4s）：壤土夾砂土和碎塊石等，主要分布于大壩填筑體。沖洪積層（Q4alpl）：巖性為粘性土、砂礫石，主要分布于大壩壩基。殘坡積層（Q4dl+el）：巖性主要為黃褐色含碎石粘性土，主要分布于大壩上、下游坡地上。4.3水文地質條件壩址區地下水的主要類型有第四系孔隙水和基巖裂隙水。
16、孔隙水：賦存于第四系松散堆積物中，其巖性為粘性土、砂卵石等。孔隙水由大氣降水及基巖地下水補給，以孔隙泉水出露，流量一般小于0.05L/s。基巖裂隙水：壩區基巖裂隙較發育，其性質主要為風化裂隙。裂隙水主要賦存于風化裂隙中，一般在地勢低洼處以泉水的形式排泄于地表。水庫地表水、地下水對混凝土和水泥不具侵蝕性。4.4巖體風化壩址區基巖為燕山期花崗巖，本次鉆探三個鉆孔都鉆進至中風化層。地表露頭揭示，強風化帶一般呈碎裂狀構造，裂隙張開，充填泥質、碎屑，錘擊即碎、聲悶；中風化帶塊狀結構，巖體完整，裂隙一般閉合無充填或附鈣膜。強風化基巖廣泛出露于壩址區淺表層。壩址鉆孔均揭示有強風化層；左壩肩揭露深度位于12.
17、8米至13.6米，厚度為0.8米；壩基揭露深度位于12.3至13.7米，厚度為1.4米；右壩肩揭露深度位于7.3至8.2米，厚度為0.9米；鉆孔揭示強風化帶巖芯極不完整，呈碎塊，強度低，鉆進中一般漏水，干鉆困難、給水鉆容易；中風化帶一般返水，巖芯完整性好、呈短柱狀，巖石強度高，鉆進困難。 5、壩體工程特征及其質量評價5.1壩體心墻工程特性水庫攔河壩為粘土心墻組合壩，大壩填筑料按其功能可分為心墻填筑料與壩殼填筑料。（1）心墻物質組成及分布特性大壩軸線布置的三個鉆孔ZK1、ZK2、ZK3勘探結果顯示，大壩心墻填筑材料主要成分為粉質壤土，偶夾直徑1cm左右碎石，壓密程度較好。為了分析心墻的物質組成，
18、本次在不同深度上取樣剔除雜質，作了顆粒分析試驗，結果如表5-1所示。表5-1 心墻料顆粒分析成果統計表統計項目砂粒粉粒粘粒粒徑（mm）0.250.0750.0750.00522110.50.50.250.250.0750.0750.00522110.50.50.250.250.0750.0750.0050.005uuuua1-2EsK20%g/cm3g/cm3g/cm3%kPa度MPa-1MPa黃梅縣同盟水庫ZK-1-121.61.931.522.700.67643.793.235.623.112.50.2816.321.423.713.511.78.74.73.3260.247.383.5E
19、-3cm/s含細粒土砂ZK-1-218.51.991.682.710.61338.081.631.418.213.20.0213.367.519.223.519.70.1016.144.2E-4cm/s粉質壤土ZK-2-117.61.941.652.720.65139.473.633.419.513.9-0.1417.220.824.711.210.78.76.72.8240.1312.684.1E-3cm/s含細粒土砂ZK-2-219.82.021.682.720.61738.187.334.120.313.8-0.0414.866.418.821.718.30.1213.441.2E-4c
20、m/s粉質壤土ZK-3-114.52.151.882.720.44931.087.932.418.613.8-0.3019.857.922.322.6118.90.0818.112.8E-4cm/s粉質壤土ZK-4-121.52.051.682.700.60437.796.231.519.212.30.1920.126.417.612.710.38.24.73.1260.1411.433.3E-3cm/s含細粒土砂附表2 巖石試驗成果表巖性分段試樣編號風干密度（g/cm3)飽和密度(g/cm3)飽和單軸抗壓強度（MPa）抗剪強度粘聚力（MPa）內摩擦角（）強風化花崗巖ZK-1-32.322.361.70.1531ZK-2-3ZK-4-2弱風化花崗巖ZK-1-42.442.4622.50.4244ZK-2-4ZK-3-2ZK-4-3
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