水庫(kù)樞紐整治工程地質(zhì)勘察報(bào)告（初步設(shè)計(jì)階段）工程編號(hào)：2007-42水利電力勘察設(shè)計(jì)研究院 年 月水庫(kù)樞紐整治工程地質(zhì)勘察報(bào)告（初步設(shè)計(jì)階段）工程編號(hào)：2007-42批 準(zhǔn): 核 定： 審 查: 校 核: 報(bào)告編寫: 工程勘察證書等級(jí)：工程勘察證書編號(hào)： 目 錄第一節(jié) 緒言一、工程概述二、地勘工作概況第二節(jié) 樞紐區(qū)工程地質(zhì)條件一、地形地貌及物理地質(zhì)現(xiàn)象二、水文氣象特征三、地層巖性四、地質(zhì)構(gòu)造及地震五、水文地質(zhì)條件六、壩體土和壩基土物理力學(xué)性質(zhì)第三節(jié) 樞紐區(qū)主要工程地質(zhì)問(wèn)題一、大壩病害現(xiàn)狀及分析二、溢洪道三、放水設(shè)施第四節(jié) 天然建筑材料第五節(jié) 工程地質(zhì)結(jié)論及整治措施建議 附件：1、勘探平面布置圖（1：1000） 1 張2、大壩工程地質(zhì)剖面圖（1：500） 2 張3、大壩滲透剖面圖（1：500） 1 張4、溢洪道工程地質(zhì)縱剖面圖（1：500） 1 張5、鉆孔柱狀圖（1：100） 3 張6、壩體土物理力學(xué)試驗(yàn)報(bào)告 1 份第一節(jié) 緒 言一、工程概述水庫(kù)位于xx縣xx境內(nèi)，xx水系拱橋溝上游，是一座以灌溉為主，兼防洪、場(chǎng)鎮(zhèn)供水等綜合利用的?。ㄒ唬┬退畮?kù)，大壩距縣城17公里。集雨面積3.5km2，總庫(kù)容128.83萬(wàn)m3，有效庫(kù)容89萬(wàn)m3，死庫(kù)容8.5萬(wàn)m3。水庫(kù)樞紐由大壩、溢洪道及放水設(shè)備三部分組成。 (一)、大壩大壩壩型為粘土心墻壩，壩軸線長(zhǎng)度112.50m，壩頂高程477.00m，壩基高程449.00m，壩高28.00m，最大壩底寬度120.35m，坡內(nèi)坡下部用塊石護(hù)坡，外坡腳設(shè)堆石體，內(nèi)坡塊石護(hù)坡高度23.00m，外坡腳堆石體高12.06m。 (二)、溢洪道溢洪道位于大壩右端，與大壩緊連，為正堰開(kāi)敞式溢洪道。堰頂寬為15.0m，堰頂高程為474.10m。堰后為收縮段、陡槽段，陡槽段寬7.0m，前端已開(kāi)挖段總長(zhǎng)為86.0m，均未進(jìn)行襯護(hù)。之后的陡槽段、消力池及排水渠均未修建。(三)、放水設(shè)施 放水設(shè)備位于大壩左岸，為涵臥管式取水，取水高程463.00m，采用平插式閘門控制，用5噸螺桿啟閉機(jī)操作，進(jìn)水孔口直徑40厘米，涵管斷面為寬0.65m，高0.77m，長(zhǎng)為77.5m，設(shè)計(jì)放水流量為0.38m3/S。(四)、樞紐工程存在的主要問(wèn)題1、大壩該庫(kù)大壩分兩次建設(shè)，于1966年動(dòng)工9月動(dòng)工興建，10月開(kāi)始對(duì)大壩進(jìn)行填筑，1967年12月，大壩填筑至高程467.00m時(shí)停工，當(dāng)時(shí)筑壩高度為18.00m。續(xù)建于1987年11月動(dòng)工，1988年3月完工達(dá)到現(xiàn)有規(guī)模。由于當(dāng)時(shí)大壩填筑由群眾性突擊，施工時(shí)間較短，壓實(shí)及檢測(cè)設(shè)備落后，施工質(zhì)量較差，大壩存在嚴(yán)重病害：（1)、上游壩腳塊石砌體，砌筑質(zhì)量有問(wèn)題，未壓實(shí)，存在架空現(xiàn)象，沉陷嚴(yán)重，影響上游壩坡穩(wěn)定，堆石體以上未護(hù)坡，風(fēng)浪沖蝕嚴(yán)重。（2)、壩體漏水嚴(yán)重。大壩存在壩基（肩）和繞壩滲漏；大壩外坡左壩端與基巖接觸處有兩處集中滲漏點(diǎn)，其滲漏量分別為1.50L/S和1.20L/S；大壩外坡坡腳中部有一處集中滲漏點(diǎn)，其滲漏量為2.30L/S；大壩外坡右壩端下游基巖內(nèi)產(chǎn)生繞壩滲漏，其滲漏量可供20戶人畜長(zhǎng)期飲用水的需求（估算滲漏量為0.80L/S）。另外，大壩外坡排水棱體至大壩下游一帶存在著滲漏問(wèn)題，散漏面積達(dá)470m2。以上各處的滲漏隨庫(kù)內(nèi)水位的升高而加大。壩體在頭年的10月次年的3月發(fā)生的滲漏，使庫(kù)內(nèi)水位下降1.50米左右，年滲漏量達(dá)20余萬(wàn)m3。(3)、外坡未護(hù)坡，未建排水設(shè)施。(4)、壩體沉降嚴(yán)重：建修時(shí)壩頂高程為477.00m，根據(jù)2007年12月3日實(shí)測(cè)，大壩壩頂中部高程為476.40m，沉降達(dá)0.60m。（5）、大壩白蟻危害嚴(yán)重。壩內(nèi)坡庫(kù)水位以上至壩頂一帶發(fā)現(xiàn)大量泥線、泥被；壩外坡棱體頂部距右壩肩40m與土壩結(jié)合部普遍發(fā)現(xiàn)白蟻取食泥線、泥被。以上滲漏情況見(jiàn)“勘探平面布置圖”。2、溢洪道經(jīng)實(shí)測(cè)溢洪道堰頂高程為474.10m，根據(jù)原設(shè)計(jì)資料和施工記錄，開(kāi)挖未達(dá)到設(shè)計(jì)要求，不能滿足校核情況下的泄洪，未建消能設(shè)施。3、放水設(shè)施：滲漏嚴(yán)重，據(jù)2007年11月14日實(shí)測(cè)，滲漏量達(dá)1.50m3/s。以上問(wèn)題均未進(jìn)行過(guò)處理。二、地勘工作概況由于歷史原因，該水庫(kù)修建前未進(jìn)行過(guò)地質(zhì)勘察工作。為了根治樞紐工程病害，受蒼溪縣水利局委托，二七年十一月，我院對(duì)樞紐區(qū)進(jìn)行了病害整治初步設(shè)計(jì)階段的地質(zhì)勘察工作。本次勘察的目的及任務(wù)如下：1、查明壩體土的物質(zhì)組成、填筑質(zhì)量、厚度及滲透性；2、查明壩基、壩肩地層結(jié)構(gòu)及滲透性；3、查明壩基、壩肩巖石的風(fēng)化厚度；4、查明溢洪道的地質(zhì)條件；5、分析病害原因，提出整治措施建議；5、提供壩體土的物理力學(xué)性質(zhì)；6、查明天然建材產(chǎn)地位置、質(zhì)量和儲(chǔ)量。本次勘察依據(jù)的有關(guān)規(guī)程，規(guī)范如下：1水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范 GB50287-992、中小型水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范SL55-20053.水利水電工程地質(zhì)測(cè)繪規(guī)程SDJ15784水利水電工程鉆探規(guī)程SL29120035.水利水電工程鉆孔壓水試驗(yàn)規(guī)程 SL25926、水利水電工程天然建筑材料勘察規(guī)程SL25120007、土工試驗(yàn)規(guī)程 SL23719998、水利水電工程巖石試驗(yàn)規(guī)程 SL26420019、碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范SL274200110.水電水利工程地質(zhì)制圖標(biāo)準(zhǔn) SL53512006根據(jù)大壩病害情況及地質(zhì)條件，于壩軸線布置5個(gè)基巖鉆孔，內(nèi)、外壩坡中部各布置1個(gè)土層鉆孔，共布置了7個(gè)鉆孔。野外工作于二七年十一月十一日至十一月二十二日進(jìn)行。本次完成的勘察工作量如下：1、鉆探進(jìn)尺160.52米/6孔，壓水試驗(yàn)16段。2、鉆孔取土樣12組。3、工程地質(zhì)剖面測(cè)繪485米/3條。4、室內(nèi)土層物理力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)12組。通過(guò)上述工作，基本查明了樞紐區(qū)的工程地質(zhì)條件，根據(jù)野外地質(zhì)勘察和試驗(yàn)資料，對(duì)樞紐病害進(jìn)行了地質(zhì)分析評(píng)價(jià)，并提出了相應(yīng)的整治措施建議和有關(guān)巖土的物理力學(xué)性質(zhì)建議指標(biāo)供安全鑒定及初步設(shè)計(jì)階段使用。第二節(jié) 樞紐區(qū)工程地質(zhì)條件一、地形地貌及物理地質(zhì)現(xiàn)象該區(qū)屬深丘低山地區(qū)地貌，地形起伏較大，最高處高程約650720米，溝谷一帶的高程為430460米，相對(duì)高差約200300米，沖溝較為開(kāi)闊，河谷無(wú)深切現(xiàn)象。壩址位于河谷相對(duì)狹窄地段，壩軸線溝谷橫斷面呈較為寬緩的“U”字型，兩岸略為對(duì)稱，巖層基本對(duì)應(yīng)，河床縱比降小。大壩所處河段建壩地形條件較好。左壩肩強(qiáng)風(fēng)化帶厚8.5010.30米，弱風(fēng)化帶厚度7.0012.00米；右壩肩強(qiáng)風(fēng)化帶厚5.209.00米，弱風(fēng)化帶厚度8.0010.00米；谷底中部強(qiáng)風(fēng)化帶厚5.006.00米，弱風(fēng)化帶厚度5.00米。二、水文氣象特征域內(nèi)屬四川盆地亞熱帶濕潤(rùn)氣候區(qū)?？傮w上具有氣候溫和、四季分明的特點(diǎn)。根據(jù)蒼溪?dú)庀笳練庀筚Y料統(tǒng)計(jì)：多年平均氣溫16.9，極端最高氣溫39.3（1959年7月14日），極端最低氣溫-4.6（1975年12月15日），多年平均降水量1108.5mm，多年平均相對(duì)濕度74%，多年平均蒸發(fā)量1318.5mm，多年平均日照數(shù)1498.9h，多年平均風(fēng)速1.9m/s，最大風(fēng)速19.8m/s。流域內(nèi)徑流主要由降雨形成，多年年平均徑流深450mm。年最大降雨量1605.1mm，最小降雨量776.9mm，流域內(nèi)降雨量年內(nèi)分配不均，70%降雨量集中在5-9月，其間降雨多以暴雨形式出現(xiàn)，年徑流和年降雨的時(shí)空分布基本相同。三、地層巖性：區(qū)內(nèi)出露地層主要為白堊系蒼溪組（K1c），巖層為砂巖為主、夾砂質(zhì)泥巖薄層或透鏡體，山坡及溝內(nèi)廣布第四系全新統(tǒng)坡-殘積層（Q4dl+el）及坡-洪積層（Q4dl+pl）粉質(zhì)粘土。坡-洪積層主要分布于大壩上、下游河溝及側(cè)向沖溝地帶，主要為粉質(zhì)粘土，紅褐色，可塑軟塑狀，土質(zhì)不均，下部含巖石碎屑，其表層0.5米左右為耕作土。該層厚度4.08.0米。坡-殘積層分布于河溝兩岸臺(tái)地及山頂平緩地帶，主要為粉質(zhì)粘土，紫褐色，可塑一硬塑，厚0.51.5米，多為耕作土。壩體土（sQ4）(填筑土) 由于所處位置不同，其填筑的物質(zhì)也有所不同，現(xiàn)分述如下：上游壩體土（sQ4）(填筑土)：由灰褐夾紫褐、褐黃色可軟塑狀粘性土、粉土組成，濕很濕，稍密中密，夾砂巖和砂質(zhì)泥巖碎屑顆粒約510%。下游壩體土（sQ4）(填筑土)：由灰褐、紫褐色砂巖和砂質(zhì)泥巖碎塊、屑組成，濕很濕，稍密，間夾1015%的粘性土。心墻壩體土（sQ4）(填筑土)：由紫褐、褐黃色硬塑狀粘土組成，濕，中密密實(shí)，土質(zhì)較均勻。高程467.00米以下壩體土（sQ4）(填筑土)：由紫褐、褐黃及灰褐色可塑狀粘性土組成，濕很濕，稍密中密，偶見(jiàn)砂巖和砂質(zhì)泥巖碎屑顆粒。排水棱體（sQ4）：主要由灰、紫灰色的干砌毛條石組成，結(jié)構(gòu)松散，條石主要成分為砂巖，含少量泥質(zhì)粉砂巖，棱角明顯，條石表面可見(jiàn)網(wǎng)狀裂隙，部分已風(fēng)化破碎。基巖巖性在壩址區(qū)主要為砂巖和砂質(zhì)泥巖不等厚互層。砂質(zhì)泥巖：為紫紅色，粉砂泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，層狀構(gòu)造，礦物成份以粘土礦物為主，次為長(zhǎng)石、云母等，層理發(fā)育，巖性不均，夾泥質(zhì)粉砂巖薄層或透鏡體，巖性軟弱，抗風(fēng)化、抗沖刷能力低，具遇水易軟化、失水易開(kāi)裂特征。厚度大于20米，是壩基主要持力巖層之一。砂巖：多為灰色，細(xì)粒結(jié)構(gòu)，中厚層狀，泥鈣質(zhì)膠結(jié)，泥質(zhì)較重，層理發(fā)育，主要成份分為長(zhǎng)石、石英，次為云母及巖屑及暗色礦物組成。巖性較硬，較完整，岸坡地帶裂隙較發(fā)育，厚度1020米，巖性不均，層中夾砂質(zhì)泥巖及泥質(zhì)粉砂巖薄層和透鏡體，是大壩基的主要持力巖層之一。四、地質(zhì)構(gòu)造與地震 本區(qū)地質(zhì)構(gòu)造上位于四川中臺(tái)拗川中臺(tái)拱之元壩向斜南東翼，巖層產(chǎn)狀為N20E / NW 1。發(fā)育兩組構(gòu)造裂隙，組：N5EN5W /NE 7580，面較平坦略粗糙，泥質(zhì)碎屑物半充填，間距34米，延伸長(zhǎng)度大于15米，該組裂隙垂直于壩軸線，是左、右壩肩繞壩滲漏的主要通道；組：N80W/NE 8085，面較平坦略粗糙，張開(kāi)度13厘米，泥質(zhì)半充填，間距35米，延伸長(zhǎng)度大于10米，該組裂隙平行于壩軸線且切穿第組裂，是壩基、壩肩滲漏的主要裂隙通道。另外發(fā)育一組與巖層產(chǎn)狀近于一致的緩傾角裂隙，見(jiàn)鐵質(zhì)或鈣質(zhì)浸染，特別是砂巖和砂質(zhì)泥巖接觸面，面粗糙，張開(kāi)度達(dá)23厘米，是庫(kù)水沿壩基滲漏的主要通道之一。區(qū)內(nèi)無(wú)發(fā)震構(gòu)造存在，挽近期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)微弱。據(jù)中國(guó)地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖GB18306-2001（1400萬(wàn)）查得，工程區(qū)地震動(dòng)峰值加速度為0.05g，動(dòng)反應(yīng)譜特征周期為0.35S，對(duì)應(yīng)地震基本烈度為VI度。區(qū)域構(gòu)造穩(wěn)定性好。五、水文地質(zhì)條件區(qū)內(nèi)水文地質(zhì)條件簡(jiǎn)單。地下水主要為松散堆積層中的孔隙型潛水和基巖中的脈狀裂隙型潛水。接受大氣降水與庫(kù)水的補(bǔ)給，動(dòng)態(tài)變化的季節(jié)性明顯。壩區(qū)地下水可分為孔隙型潛水和基巖裂隙水兩類。1、孔隙型潛水：主要分布于大壩壩體土和大壩下游一帶農(nóng)用水田中的粉質(zhì)粘土（dl+plQ4）中。壩體土中的孔隙型潛水，主要接受庫(kù)水位的補(bǔ)給，與庫(kù)水位的變化密切相關(guān)，向壩外坡排泄，多為散浸水溢出地面。壩下游一帶農(nóng)用水田中的孔隙型潛水，主要接受大氣降水、庫(kù)水和地表水體的滲入補(bǔ)給，排泄于拱橋溝河下游，水量豐富。2、基巖裂隙水：基巖內(nèi)兩組“X”裂隙與風(fēng)化裂隙、層面裂隙相組合，使得基巖1015米深度內(nèi)裂隙連通性較好，從而形成透水巖層，主要接受庫(kù)水的滲入補(bǔ)給，向大壩下游排泄。當(dāng)鉆孔揭穿壩體土進(jìn)入基巖僅十余厘米時(shí)孔內(nèi)即出現(xiàn)重力水，水位以大約1厘米/分鐘速度涌入孔內(nèi)，最后達(dá)到穩(wěn)定（時(shí)間大約11.5小時(shí)），說(shuō)明壩基基巖裂隙水略具承壓性。該區(qū)地表水，地下水水質(zhì)類型屬重碳酸鈣型低礦化度水，水質(zhì)較好，適于飲用灌溉，對(duì)混凝土不具侵蝕性。六、壩體土物理力學(xué)性質(zhì)為查明壩體土和壩基土的物理力學(xué)性質(zhì)和滲透性，勘察中在鉆孔內(nèi)取心墻土樣6組、壩體土樣6組共12組，其室內(nèi)土樣試驗(yàn)成果統(tǒng)計(jì)于表1、表2中。為滿足大壩整治設(shè)計(jì)需要，根據(jù)碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范SL2742001的要求，現(xiàn)根據(jù)取壩體土、壩基土進(jìn)行的室內(nèi)土工試驗(yàn)成果資料，同時(shí)結(jié)合壩體土的不均勻性，并參照近鄰水利工程，綜合分析擬定壩體土及塊石有關(guān)物理力學(xué)性質(zhì)建議指標(biāo)值。供設(shè)計(jì)進(jìn)行壩坡抗滑穩(wěn)定安全計(jì)算及整治初步設(shè)計(jì)使用。塊石棱體、拋石指標(biāo)采用其它水利工程設(shè)計(jì)值，并考慮風(fēng)化影響，見(jiàn)表3。表1 水庫(kù)壩體心墻土物理力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)成果統(tǒng)計(jì)表 土樣編號(hào)天然狀態(tài)下土的物理性指標(biāo)比重液限塑限塑性指數(shù)液性指數(shù)非飽和固結(jié)快剪飽和固結(jié)快剪壓縮試驗(yàn)滲透系數(shù)含水量密度孔隙比孔隙率飽和度凝聚力內(nèi)摩擦角凝聚力內(nèi)摩擦角壓縮系數(shù)壓縮模量干天然WdenSrGsWLWpIpILccaEsK20%gcm3gcm3%MPa度MPa度MPa-1MPacm/sZK2-I22.61.642.010.66539.992.82.7337.019.018.00.200.04818.90.03414.10.316.175.0310-6ZK2-II19.61.611.930.69541.077.02.7336.917.519.40.110.03115.00.02212.80.306.093.0510-6ZK3-I24.81.642.050.67740.41002.7541.020.220.80.220.03221.00.02613.50.227.729.0810-7ZK3-II25.71.571.970.74542.794.52.7443.023.219.80.130.02616.90.03011.00.257.032.7310-6ZK4-I26.61.551.960.79444.293.12.7344.023.021.00.170.02614.60.02413.90.335.495.1610-6ZK4-II26.61.571.990.75443.097.02.7540.822.618.20.220.03024.70.02019.30.306.371.6510-6統(tǒng)計(jì)組數(shù)666666666666666666最大值26.61.642.050.79444.21002.7544.023.221.00.220.04824.70.03419.30.337.721.6510-6最小值19.61.551.930.66539.9772.7336.917.518.00.110.02614.60.02011.00.225.499.0810-7平均值24.311.601.990.72241.992.42.7440.521.019.50.180.03218.50.02614.10.296.473.0910-6標(biāo)準(zhǔn)差2.7480.0390.0420.0511.6848.0140.0102.972.3771.2620.0460.0073.8700.0053.5640.0410.7841.73210-6變異系數(shù)0.1130.0240.0210.070.0400.0870.0040.0730.1140.0640.2670.2330.2090.2000.2400.1450.1210.560標(biāo)準(zhǔn)值0.02615.40.02211.90.325.84.5210-6表2 水庫(kù)壩體土（高程467.00米以下）物理力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)成果統(tǒng)計(jì)表 土樣編號(hào)天然狀態(tài)下土的物理性指標(biāo)比重液限塑限塑性指數(shù)液性指數(shù)非飽和固結(jié)快剪飽和固結(jié)快剪壓縮試驗(yàn)滲透系數(shù)含水量密 度孔隙比孔隙率飽和度凝聚力內(nèi)摩擦角凝聚力內(nèi)摩擦角壓縮系數(shù)壓縮模量干天然WdenSrGsWLWpIpILccaEsK20%gcm3gcm3%MPa度MPa度MPa-1MPacm/sZK2-25.21.551.920.71541.786.12.7335.420.715.40.290.03013.30.02411.50.305.862.5810-5ZK2-24.01.561.930.68040.585.02.7231.420.111.30.340.03215.40.01913.00.256.392.7510-5ZK3-23.31.571.950.67240.086.52.7430.817.313.50.440.02712.40.02711.00.355.233.4210-5ZK3-25.41.591.940.64239.090.12.7031.518.413.10.530.02514.40.02512.80.334.975.4610-5ZK4-24.31.602.000.61338.090.62.7233.621.112.50.260.02013.30.02911.30.285.965.9010-5ZK4-26.31.571.960.68140.588.12.7236.422.913.50.250.02313.50.02116.90.285.175.1110-5統(tǒng)計(jì)組數(shù)666666666666666666最大值26.31.602.000.71541.790.62.7436.422.915.40.530.03215.60.02916.90.356.395.9010-5最小值23.31.551.920.61338.085.02.7030.817.311.30.250.02012.60.01911.00.254.972.5810-5平均值24.41.571.950.67040.087.72.7233.220.113.20.350.02613.80.02412.70.295.604.2010-5標(biāo)準(zhǔn)差0.8680.0250.0400.0351.2942.2630.0132.3291.9961.3510.1120.0041.0710.0042.1920.0400.5551.61710-5變異系數(shù)0.0360.0150.0200.0530.0320.0260.0050.0700.0990.1020.3170.1700.0780.1670.1720.1370.0990.385標(biāo)準(zhǔn)值0.02212.90.02110.90.295.605.5010-5表3 水庫(kù)壩體土及壩基巖石物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)建議值表 項(xiàng) 目含水量浮容重干容重天然容重飽和容重壓縮系數(shù)壓縮模量滲透系數(shù)單軸飽和抗壓強(qiáng)度 摩擦系數(shù)非飽固快飽 固 快wdsa0.10.2Es0.10.2K20frcf凝聚力內(nèi)摩擦角凝聚力內(nèi)摩擦角%g/cm3MPa-1MPacm/sMPakPa度kPa度壩體心墻土24.31.051.601.992.050.325.804.5210-62615.42211.9壩前填筑土29.50.981.501.941.980.354.502.2010-52011.81810.0壩體土(高程467.00m以下)24.41.001.571.952.000.295.605.5010-52212.92110.9壩前拋石0.931.581.935.1010-2026.5024.0壩后碾壓泥巖石渣1.021.752.021.8010-51811.01610.0排水棱體1.121.892.125.1010-2034.0032.0強(qiáng)風(fēng)化砂巖2.20中透水70.35弱風(fēng)化砂巖2.25中透水13.00.40新鮮砂巖2.30中-弱透水18.00.45強(qiáng)風(fēng)化砂質(zhì)泥巖2.35中透水0.32弱風(fēng)化砂質(zhì)泥巖2.40中-弱透水3.50.35新鮮砂質(zhì)泥巖2.45弱透水5.00.38第三節(jié) 樞紐工程主要工程地質(zhì)問(wèn)題一、大壩病害現(xiàn)狀及分析：大壩壩型為粘土心墻壩，壩軸線長(zhǎng)度112.5m，壩頂高程477.00m，壩基高程449.00m，壩高28.00m，最大壩底寬度117.52m，內(nèi)坡下部用塊石護(hù)坡，外坡腳設(shè)堆石體，內(nèi)坡塊石護(hù)坡高程23.00m，外坡腳堆石體高12.06m。該庫(kù)大壩分兩次建設(shè)，于1966年動(dòng)工9月動(dòng)工興建，10月開(kāi)始對(duì)大壩進(jìn)行填筑，1967年12月，大壩填筑至高程467.00m時(shí)停工，當(dāng)時(shí)筑壩高度為18m。續(xù)建于1987年11月動(dòng)工，1988年3月完工達(dá)到現(xiàn)有規(guī)模。由于當(dāng)時(shí)大壩填筑由群眾性突擊，施工時(shí)間較短，壓實(shí)及檢測(cè)設(shè)備落后，施工質(zhì)量較差，大壩存在嚴(yán)重病害：1、滲漏問(wèn)題（1)、上游壩腳塊石護(hù)坡，砌筑質(zhì)量有問(wèn)題，未壓實(shí)，存在架空現(xiàn)象，沉陷嚴(yán)重，影響上游壩坡穩(wěn)定，塊石護(hù)坡以上未護(hù)坡，風(fēng)浪沖蝕嚴(yán)重。是造成上游壩坡不穩(wěn)定的原因。（2)、壩體漏水嚴(yán)重。大壩存在壩基（肩）和繞壩滲漏；大壩外坡左壩端與基巖接觸處有兩處集中滲漏點(diǎn)，其滲漏量分別為1.50m3/s和1.20m3/s；大壩外坡坡腳中部有一處集中滲漏點(diǎn)，其滲漏量為2.30m3/s；大壩外坡右壩端下游基巖內(nèi)產(chǎn)生繞壩滲漏，其滲漏量可供20戶人畜長(zhǎng)期飲用水的需求（估算滲漏量為0.80m3/s）。另外，大壩外坡排水棱體至大壩下游一帶存在著滲漏問(wèn)題，散漏面積達(dá)470m2。以上各處的滲漏隨庫(kù)內(nèi)水位的升高而加大。壩體在頭年的9月次年的3月發(fā)生的滲漏，使庫(kù)內(nèi)水位下降1.50米左右，年滲漏量達(dá)20萬(wàn)m3。(3) 根據(jù)鉆孔壓水試驗(yàn)資料，左壩肩風(fēng)化帶巖石透水率為12.35147.68Lu，右壩肩風(fēng)化帶巖石透水率為12.65149.62Lu，壩基風(fēng)化帶巖石透水率為43.26126.47Lu，均屬?gòu)?qiáng)透水中等透水巖層；當(dāng)庫(kù)水升到設(shè)計(jì)水位時(shí),由于砂巖中裂隙發(fā)育，巖石破碎,庫(kù)水易沿裂隙滲漏。其下巖層透水率小于10Lu，屬弱透水巖層。從滲透剖面看，左、右壩肩砂、泥巖交界面的粘結(jié)力弱，張開(kāi)度達(dá)幾毫米幾厘米，庫(kù)水易沿砂、泥巖交界面發(fā)生滲漏。大壩滲漏原因是：（1）、從地形上看，大壩左、右壩肩均為凸出的山嘴，山體較單薄，巖石風(fēng)化較嚴(yán)重，裂隙發(fā)育，巖石較破碎且砂、泥巖接觸面粘結(jié)力差，為繞壩滲漏形成良好的滲漏通道。大壩自建成后，未進(jìn)行灌漿防滲處理。（2）、大壩修建時(shí)未進(jìn)行地勘工作，大壩修建清基時(shí)只對(duì)壩肩、壩基清除土層至基巖表面。對(duì)基巖風(fēng)化破碎巖層和裂隙未進(jìn)行處理，未將大壩伸入到弱透水基巖層內(nèi)一定深度，同時(shí)大壩壩體填筑時(shí)，由于施工期陰雨連綿，上壩的土料含水量難以控制，含水量大，土料不均勻，土料質(zhì)量差，土料壓實(shí)全由人力打夯和碾壓，多有漏壓、欠壓現(xiàn)象和彈簧土，土料碾壓不密實(shí)。從而造成大壩壩基（肩）滲漏、繞壩滲漏和接觸滲漏。（3）、內(nèi)、外坡未護(hù)坡，外坡未建排水設(shè)施。（4）、壩體沉降嚴(yán)重：建修時(shí)壩頂高程為477.00m，根據(jù)2007年12月3日實(shí)測(cè)，大壩壩頂中部高程為476.40m，沉降及雨水剝蝕達(dá)0.60m，說(shuō)明大壩填筑不密實(shí)。2、大壩穩(wěn)定性評(píng)價(jià)：經(jīng)鉆探取芯觀察，壩體土（sQ4）(填筑土) 由于所處位置不同，其填筑的物質(zhì)也有所不同，現(xiàn)分述如下：上游壩體土（sQ4）(填筑土)：由灰褐夾紫褐、褐黃色可軟塑狀粘性土、粉土組成，濕很濕，稍密中密，夾砂巖和砂質(zhì)泥巖碎屑顆粒約1015%。下游壩體土（sQ4）(填筑土)：由灰褐、紫褐色砂巖和砂質(zhì)泥巖碎塊、屑組成，濕很濕，稍密，間夾1015%的粘性土。心墻壩體土（sQ4）(填筑土)：由紫褐、褐黃色硬塑狀粘土組成，濕，中密密實(shí)，土質(zhì)較均勻。高程467.00米以下壩體土（sQ4）(填筑土)：由紫褐、褐黃及灰褐色可塑狀粘性土組成，濕很濕，稍密中密，偶見(jiàn)砂巖和砂質(zhì)泥巖碎屑顆粒。排水棱體（sQ4）：主要由灰、紫灰色的干砌毛條石組成，結(jié)構(gòu)松散，條石主要成分為砂巖，含少量泥質(zhì)粉砂巖，棱角明顯，條石表面可見(jiàn)網(wǎng)狀裂隙，部分已風(fēng)化破碎。據(jù)查閱有關(guān)記錄資料和同參與建壩的老同志的介紹和分析：筑壩材料主要是就近就地的清除表層土后的山坡土和田間土，人工開(kāi)采，土料不均勻，局部土料質(zhì)量較差，群眾性突擊施工，填筑壓實(shí)采用人力打夯、石磙子拖拉，多有漏壓、欠壓現(xiàn)象，土料碾壓不密實(shí)；土料粘粒較重，施工期雨水較多，上壩的土料含水量難控制，含水量大，且含水量控制也不嚴(yán)，時(shí)有彈簧土出現(xiàn)，局部施工質(zhì)量較差。為滿足大壩穩(wěn)定計(jì)算的需要，本次在勘察中采取了6組壩體土和6組心墻土進(jìn)行了室內(nèi)物理力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)，試驗(yàn)成果統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表1、表2。室內(nèi)試驗(yàn)資料表明：高程467.00壩體土：天然密度1.922.00g/cm3，干容重1.551.60g/cm3，含水量為23.326.3%，塑性指數(shù)IP=11.315.4，液性指數(shù)IL=0.250.53，非飽和固結(jié)快剪：C=2032kPa、=12.615.6度,平均C=26kPa、=13.8度；飽和固結(jié)快剪：C=1929kPa、=11.016.9度,平均C=24kPa、=12.7度,壓縮系數(shù)為0.250.35 MPa -1，平均值0.29MPa -1，壓縮模量為4.976.39 MPa，滲透系數(shù)K20=2.5810-55.9010-5cm/s,平均為4.2010-5 cm/s，說(shuō)明壩體土由粉質(zhì)粘土組成，呈可硬塑狀，碾壓不太密實(shí)、含水量偏大、抗剪強(qiáng)度較低具中等壓縮性和弱透水性。壩體心墻土：天然密度1.932.05g/cm3，干容重1.551.64g/cm3，含水量為19.626.6%，塑性指數(shù)IP=18.021.0，液性指數(shù)IL=0.110.22，非飽和固結(jié)快剪：C=2648kPa、=14.624.7度,平均C=32kPa、=18.5度；飽和固結(jié)快剪：C=2034kPa、=11.019.3度,平均C=26kPa、=14.1度,壓縮系數(shù)為0.220.33 MPa -1，平均值0.29MPa -1，壓縮模量為5.497.72 MPa，滲透系數(shù)K20=9.0810-71.6510-6cm/s,平均為3.0910-6 cm/s，說(shuō)明壩體心墻土由粘土組成，呈硬塑狀，碾壓不太密實(shí)、含水量偏大、抗剪強(qiáng)度相對(duì)較高具中等壓縮性和微透水性。大壩內(nèi)外坡上部邊坡比為1：1.901：2.00，邊坡較陡，內(nèi)坡浪蝕嚴(yán)重，外坡凹凸不平，據(jù)水工計(jì)算，內(nèi)外邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)大多數(shù)工況下不滿足規(guī)范要求。根據(jù)壩體沉降觀測(cè)：建修時(shí)壩頂高程為477.00m，根據(jù)2007年12月3日實(shí)測(cè)，大壩壩頂中部高程為476.40m，沉降達(dá)0.60m，主要是由于大壩填筑不密實(shí)和雨水的沖刷，對(duì)壩坡穩(wěn)定有一定影響。根據(jù)鉆孔壓水試驗(yàn)資料，左壩肩風(fēng)化帶巖石透水率為12.35147.68Lu，右壩肩風(fēng)化帶巖石透水率為12.65149.62Lu，壩基風(fēng)化帶巖石透水率為43.26126.47Lu，均屬?gòu)?qiáng)透水中等透水巖層；當(dāng)庫(kù)水升到設(shè)計(jì)水位時(shí),由于砂巖中裂隙發(fā)育，巖石破碎,庫(kù)水易沿裂滲漏。其下巖層透水率小于10Lu，屬弱透水巖層。3、大壩白蟻危害嚴(yán)重：壩內(nèi)坡庫(kù)水位以上至壩頂一帶發(fā)現(xiàn)大量泥線、泥被；壩外坡棱體頂部距右壩肩40m與土壩結(jié)合部普遍發(fā)現(xiàn)白蟻取食泥線、泥被。綜上所述，大壩存在的主要工程地質(zhì)問(wèn)題是；1、大壩壩體單薄，穩(wěn)定性較差；2、上、下游壩坡上部8.29米段壩坡較陡，穩(wěn)定性較差；3、大壩左、右壩肩繞壩滲漏和壩基滲漏；4、白蟻危害嚴(yán)重。整治措施：1、對(duì)大壩按設(shè)計(jì)的穩(wěn)定壩坡進(jìn)行培厚壩體；2、對(duì)大壩壩體進(jìn)行固結(jié)灌漿或砼心墻進(jìn)行防滲；3、對(duì)基巖進(jìn)行帷幕灌漿。灌漿帷幕至弱透水層下一定深度；4、對(duì)繞壩滲漏灌漿范圍應(yīng)伸入到山體內(nèi)50米以上；5、對(duì)白蟻危害采取開(kāi)溝截槽、表層藥劑處理、設(shè)置毒土隔墻和施放毒餌誘殺包等綜合措施進(jìn)行治理。二、溢洪道溢洪道位于大壩右端，與大壩緊連，為正堰開(kāi)敞式溢洪道。堰頂寬為15.0m，堰頂高程為474.10m。堰后為收縮段、陡槽段，陡槽段寬7.0m，前端已開(kāi)挖段總長(zhǎng)為86.0m，均未進(jìn)行襯護(hù)。之后的陡槽段、消力池及排水渠未于修建。經(jīng)實(shí)測(cè)溢洪道堰頂高程為474.10m，溢洪道邊墻為強(qiáng)風(fēng)化砂巖，局部地段裂隙發(fā)育，已出現(xiàn)垮塌現(xiàn)象；溢洪道基礎(chǔ)置于強(qiáng)風(fēng)化的砂巖和砂質(zhì)泥巖之上，裂隙發(fā)育,透水性較強(qiáng)。根據(jù)原設(shè)計(jì)資料和施工記錄，開(kāi)挖未達(dá)到設(shè)計(jì)要求，不能滿足校核情況下的泄洪，末端87.5m邊墻未襯砌，未建消能設(shè)施，長(zhǎng)期運(yùn)行有可能沖刷，淘空下段底坡和沖刷農(nóng)田，給工程正常運(yùn)行帶來(lái)危害。建議：對(duì)溢洪道進(jìn)行全斷面襯砌并清除溢洪道基礎(chǔ)的強(qiáng)風(fēng)化帶巖體，加強(qiáng)溢洪道襯砌質(zhì)量。三、放水設(shè)施放水設(shè)備位于大壩左岸，為涵臥管式取水，取水高程463.00m，采用平插式閘門控制，用5噸螺桿啟閉機(jī)操作，進(jìn)水孔口直徑40厘米，涵管斷面為寬0.65m，高0.77m，長(zhǎng)為77.5m，設(shè)計(jì)放水流量為0.38m3/S。涵臥管為漿砌條石砌筑而成，經(jīng)過(guò)多年的運(yùn)行，斜臥管外露面風(fēng)化剝落，局部井壁滲漏，在涵洞內(nèi)常年有水（1.5L/S左右）流出。目前基本能正常運(yùn)行，但漏水嚴(yán)重，啟閉十分困難。建議改造該放水設(shè)施。第四節(jié) 天然建筑材料地表地質(zhì)調(diào)查表明:水庫(kù)大壩附近5km范圍內(nèi)無(wú)粘土料和條、塊石料，為配合整治設(shè)計(jì)，勘察中選取了泥巖石渣料場(chǎng)和條（塊）石料場(chǎng)各1處、砂礫石料場(chǎng)1處。各產(chǎn)地均采用平行斷面法計(jì)算、平均厚度法校核。各產(chǎn)地情況見(jiàn)表4。表4 天然建筑材料產(chǎn)地情況一覽表 天然建材類 型產(chǎn) 地名 稱產(chǎn)地位置運(yùn)距設(shè)計(jì)需用量有 用 層無(wú) 用 層剝采比厚度儲(chǔ)量厚度體 積kmM3mM3mM3砂礫石料大石壩嘉陵江大橋下游右岸約1.5km2050002.0120000/條、塊石 料白觀臨江鎮(zhèn)白觀村17.0500010.0200003.060000.30:1泥 巖石渣料龍井埡東陽(yáng)村5社3.01000015600000.520000.03:1一、條、塊石料大壩條、塊石料場(chǎng)選在蒼溪縣臨江鎮(zhèn)白觀村，距大壩約17.0公里，有用層厚10米，儲(chǔ)量達(dá)20000方，是設(shè)計(jì)需用量5000方的4倍。無(wú)用層厚3米，體積為6000方，剝采比為0.30：1。該料場(chǎng)為蒼溪縣城鎮(zhèn)建筑用料，開(kāi)采方便，有簡(jiǎn)易公路到料場(chǎng)。料石為白堊系蒼溪組（K1C）的淺灰色細(xì)粒結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)石石英砂巖，厚層狀構(gòu)造，礦物成份以長(zhǎng)石、石英為主，層面富集巖屑和絹云母。強(qiáng)風(fēng)化帶厚2米，弱風(fēng)化帶厚2.5米，表層有1.0米的第四系全新統(tǒng)坡-殘積粉質(zhì)粘土。儲(chǔ)量計(jì)算中將地表土層和強(qiáng)風(fēng)化帶基巖均劃為無(wú)用層。該料場(chǎng)地表人工露頭取樣3組 ，其巖石物理力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)成果統(tǒng)計(jì)列于表5中。表5 條、塊石料場(chǎng)巖石物理力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)成果統(tǒng)計(jì)表 試樣編號(hào)比重干密度孔隙率吸水率極限抗壓強(qiáng)度軟化系數(shù)天然飽和g/cm3%MPaB12.682.2316.86.932.022.90.72B22.672.2117.27.430.520.50.67B32.672.2416.16.635.325.40.72平均值2.672.2316.77.032.622.90.70從表4和表5看：該料場(chǎng)在數(shù)量和質(zhì)量上均能滿足設(shè)計(jì)要求。二、泥巖石渣料 大壩所需砂巖石渣料場(chǎng)選在蒼溪縣東青鎮(zhèn)東陽(yáng)村5社，距大壩約3.0公里，有用層厚15米，儲(chǔ)量達(dá)60000方，是設(shè)計(jì)需用量10000方的6倍。無(wú)用層厚0.5米，體積為2000方，剝采比為0.03：1。料石為白堊系蒼溪組（K1C）的紫褐色砂質(zhì)泥巖，厚層狀構(gòu)造，礦物成份以粘土礦物和長(zhǎng)石為主，含少許石英和絹云母。強(qiáng)風(fēng)化帶厚5米，弱風(fēng)化帶厚3米，表層有0.5米的耕作土。儲(chǔ)量計(jì)算中將巖石劃為有用層，而將耕作土劃為無(wú)用層。該料場(chǎng)取樣進(jìn)行了室內(nèi)母巖巖石物理力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)，其試驗(yàn)成果見(jiàn)表6、表7。從表6、表7中看，該料場(chǎng)泥巖為軟巖，能夠滿足設(shè)計(jì)要求。三、砂礫石料大壩所需砂礫石料來(lái)源于蒼溪縣嘉陵江大橋下游右岸約1.5km的大河壩，距大壩約20km，水上有用層厚2.00米，儲(chǔ)量達(dá)120000方，是設(shè)計(jì)需用量10000方的12倍。開(kāi)采方便，有簡(jiǎn)易公路到大壩。該料場(chǎng)是蒼溪縣城市砂礫石料主要供給場(chǎng)地，其數(shù)量和質(zhì)量均能滿足設(shè)計(jì)要求。第五節(jié) 工程地質(zhì)結(jié)論及整治措施建議1、工區(qū)地質(zhì)構(gòu)造上位于四川中臺(tái)拗川中臺(tái)拱之元壩向斜南東翼，巖層產(chǎn)狀平緩，無(wú)大的斷裂構(gòu)造存在，地震動(dòng)峰值加速度為0.05g，動(dòng)反應(yīng)譜特征周期為0.35S，地震基本烈度為度，區(qū)域穩(wěn)定性好。2、壩址區(qū)工程地質(zhì)條件簡(jiǎn)單，地層結(jié)構(gòu)較單一，壩基為砂巖和砂質(zhì)泥巖，強(qiáng)度均能滿足大壩的承載力和抗滑穩(wěn)定要求。適宜本工程類型的壩型修建。3、勘探表明，壩基中無(wú)影響大壩抗滑穩(wěn)定的緩傾角軟弱結(jié)構(gòu)面，大壩穩(wěn)定性直接受壩體滲水后壩體土抗剪指標(biāo)降低的影響。4、大壩存在的主要工