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水库安全鉴定工程地质勘察报告土工试验研究5土工试验成果统计
5.1本次试验工作主要针对坝体不同位置、不同深度分别在浸润线上、下取原状土样组进16行土工常规试验同时在不同部位、不同土层进行原位测试室内土工试验工作由梧州市建筑设计院土工试验室完成,试验过程执行《土工试验规范》其中液塑限试验GB/T50123-1999,均过筛;抗剪强度采用不固结不排水直接快剪,试验过程中粒径大于的颗粒已
0.5mm20mm剔除,抗剪强度均采用峰值原位测试试验资料按有关规程规范进行统计,其统计结果详见《轻便型动力触探试验成果统计表》表五,土工试验资料采用数理方法将浸润线上、下土体分别进行统计,其统计结果详见《土工试验成果统计表》表六轻便型动力触探试验成果统计表表五飞标承载力统计计孔号备注试验深度现场击探杆长系数校正后标准值算数度击数m Nm aN fkkPa
313.0L031ZK
1284.
00.
973276.20〜
6.
50267.
00.90023260-
2.
9303.
01.030素二N20填ZK
2244.
00.97323115kPa击土
246.
00.
92022353.
01.035ZK
3334.
00.
97332306.
00.92028土工试验成果统计表表六天然状态物理性质指标塑性和稠度指标压缩性天然快剪土粒比塑性指数液性指数压缩系数压缩模量粘聚力内摩擦角重钻孔编土样含水量湿重度干重度孔隙比饱和度液限塑限土层名称取土深度(m)备注号编号*Y匕e SrGs5L Lai2Es C小%kN/m kN/m一%一%%%一MPa-1MPa kPa度H
128.
619.
415.
10.
86393.
12.
8144.
629.
215.4-
0.04*
0.
1949.
649.
7823.
51123.30〜
3.
5024.
219.
615.
80.
76288.
32.
7838.
228.
110.1-
0.39K
0.
1949.
267.
7520.6ZK1H
310.90〜
11.
1027.
819.
715.
40.
77198.
42.
7341.
925.
416.
50.
150.
2557.
019.
918.2*
11411.10~
11.
3026.
919.
715.
50.
77195.
92.
7540.
926.
814.
10.
010.
2756.
426.
257.5,
1114.60〜
4.
8034.5,
18.
914.
10.
96498.
82.
7653.
434.
019.
40.
030.
2209.
072.40*
571124.80〜
5.
0029.
319.
415.
00.
85395.
52.
7838.
425.
512.
90.
290.
3804.
962.
508.8*ZK2H
39.00〜
9.
2027.
919.
415.
20.
82693.
62.
7737.
423.
11430.
340.
2207.
627.
1513.1素填土H
49.20〜
9.
4033719.
014.
20.
96397.
62.
7944.
130.
513.
60.
240.
3405.
719.
0117.1(浸润线上)Hl
2.10〜
2.
3024.
518.
815.
10.
85480.
32.
8040.
327.
512.5-
0.24*
0.
2906.
345.
2521.3H
219.0*
19.
616.
50.694,
76.4*
2.
7936.
825.
411.4-
0.56*
0.160+
10.0*
77.83*
20.7ZK3H
323.
720.
016.
20.
73290.
72.
8040.
426.
414.0-
0.19*
0.
1849.
257.
1420.4H
431.r
19314.
70.
90296.
52.
8043.
430.
912.
50.
020.
2966.
434.
9923.5带者不参加统计样本数1212121212121212121212121212最大值
29.
320.
016.
50.
96498.
82.
8153.
434.
019.
40.
340.
3809.
667.
7523.5最小值
23.
718.
814.
10.
73280.
32.
7336.
823.
110.
10.
010.
1844.
919.
0113.1平均值
26.
619.
415.
20.
84293.
62.
7841.
727.
713.
90.
150.
2597.
440.
9720.0H
515.80〜
16.
0024.
9420.
216.
20.694,
98.
32.
7439.
923.
716.
20.
070.
1739.
947.
0618.5ZK
111616.00〜
16.
2026.
720.
015.
80.
73699.
42.
7444.
726.
618.
10.
010.163*
10.
7466.98*
18.
61118.70-
8.
9033.
619.
114.
30.
96697.
72.
8145.
428.
417.
00.
310.
3066.
215.
3923.5ZK4素填土
1128.90-
9.
1034.
319.
114.
20.
97698.
82.
8144.
831.
413.
40.
220.
3375.
98.79*
30.7(浸润线下)样本数44444444444444最大值
34.
320.
216.
20.
96699.
42.
8145.
431.
418.
10.
310.
3379.
947.
0630.7最小值
26.
719.
114.
20.
73698.
32.
7439.
923.
713.
40.
010.
1735.
915.
3918.5平均值
31.
519.
615.
10.
89398.
62.
7843.
727.
516.
20.
150.
2727.
331.
2322.8根据以上勘测及试验资料、坝体土的现场情况,综合考虑各方面因素,并参照本区相关资料,将大坝安全复核岩土体物理力学指标建议值列于《岩土体物理指标建议值表》(表七)、《岩土体力学指标建议值表》(表八),供参考使用岩土体物理指标建议值表表七土粒比液性指塑性指液限塑限\旨标含水量湿容重干容重重孔隙比饱和度数数土层\W YGs eSr IIWL WpIpYd及位置\%KN/m3KN/m3%%%素填土(浸润线
26.
619.
415.
22.
780.
84293.
60.
1541.
727.
713.9上)素填土(浸润线
31.
519.
615.
12.
780.
89398.
60.
1543.
727.
516.2下)岩土体力学指标建议值表压缩系压缩模内摩擦承载力特数量角凝聚力渗透系数摩擦系数征值^指标土层、Ca Es6k ffak法及位置\OMPa1MPa kPam/d kPa素填土(浸润线
0.
2597.
420.
019.
03.11X10-3125上)素填土(浸润线
0.
2727.
318.
521.
04.10X104120下)全风化层
0.30300强风化层
0.40〜
0.45500弱风化层
0.50〜
0.601200表八坝体土工程地质特征
5.3某水库大坝为均质土坝,填土料来源于坝址附近全风化土及残坡积土,内含大量强风化碎石坝体土在来往车辆长期碾压及自重作用下结构相对较密实,但上部土体孔隙较大,透水性较强,下部土体孔隙较小,透水性相对较弱土体固结程度低,土质浸水时易软化崩解,其抗剪强度会明显降低,常导致其抗剪指标值差异较大大坝浸润线情况
5.
3.1本次勘探期间,水库水位处于低水位状态,坝顶高程库水位为
92.50m,
77.10m o根据钻孔实测,大坝浸润线埋深浸润线高程为浸润线升
10.20-
13.10m,
79.40〜
82.30m,降曲率较平缓,由此可知土坝沿剖面上的渗透性较均匀浸润线以上土体工程地质特征
5.
3.2浸润线以上土体含水量为
26.6%,干容重为
15.2KN/m3,液性指数为
0.15,饱和度为
93.6%土体压缩系数为
0.259MP,压缩模量为
7.4MPa,粘聚力为
19.0kPa,内摩擦角为承载力特征值为渗透系数平均值土体
20.0°,fak125kPa,K=
3.11X10-3cm/s呈稍湿湿,硬塑状,中等压缩性,中等偏强透水性〜浸润线以下土体工程地质特征
5.
3.3浸润线以下土体含水量为
31.5%,干容重为
15.IKN/m3,液性指数为
0.15,饱和度为土体压缩系数为压缩模量为粘聚力为内摩擦
98.6%
0.272MPP,
7.3MPa,2L0kPa,角平均值承载力特征值为渗透系数平均值土
18.5°,fak120kPa,K=
4.10X10cm/s体湿,硬塑状,中等压缩性,中等偏弱透水性结论与建议
6、根据《中国地震动参数区划图》本区地震动峰值加速度为1GB18306-2001,地震动反映谱特征周期相当于地震基本烈度度区域稳定性较好
0.05g,
0.35s,VI、库区为低山丘陵地貌,库区内未发现区域性构造断裂及活动性断裂通过库2区大部分为土质边坡,有植被覆盖,边坡稳定性较好库区基本不发生渗漏、坝址区基底岩石主要为强风化泥质砂岩、页岩,上覆第四系人工填筑的素填3土Q其中坝体素填土岩性主要为残坡积含碎石粉质粘土,土体较松散,欠回结,孔隙较大,透水性较强,中等压缩性坝址区工程地质条件较简单、坝区地下水类型为孔隙水和基岩裂隙水
4、溢洪道由人工开挖山体而成,渠道两侧均为强风化基岩裸露,岩石中混杂有5较多疏松物质,遇水时疏松物质易流失,岩石抗侵蚀能力弱,易造成基础底板掏空现象、建议对大坝进行安全稳定复核计算6地质资料来源1某县某水库位于某县某镇永乐村附近,距某县城距某镇政府所在地
84.0km,有简便乡村道路直通坝址,交通较为便利水库地处西江流域东安江支流某河
3.0km,上游,东经101°3056〃,北纬23°5559〃水库始建于1956年9月,1957年4月完成,从建成至今经历了四十多年运行水库总库容万有效库容万420n,278rtf,正常蓄水位设计灌溉面积为万亩,有效灌溉面积万亩枢纽工程主
89.0m,
0.
80.69要由主坝、副坝、溢洪道、放水涵洞等组成,属小
(一)型水库,工程等级为等W工程主坝为均质土坝,坝顶高程最大坝高坝顶长坝顶宽
92.5m,
22.0m,
125.0m,
4.0m坝上游坝坡干砌石已淘空、脱落,坝脚局部出现集中渗漏并略带浊水渗出副坝为均质土坝,坝顶高程坝高坝顶长坝顶宽副
91.0m,
1.5m,
21.0m,
1.5m坝坝体单薄,断面窄小,只高出正常蓄水位对防洪不利
2.0m,溢洪道为开敞式明渠实用堰,堰顶高程为堰顶宽度溢洪道浆
89.0m,2L0m砌石被冲刷松动,底部大部分岩土已松动、剥落,溢洪道出口右侧至放水廊道口的山体冲跨,影响溢洪道及放水廊道的安全放水涵洞为钢筋混凝土梯级无压式涵洞,断面尺寸全长
1.4mX
1.8m,
105.0m,最大放水量
0.8m3/So某水库跨坝影响范围,有下游的某镇及相邻的石桥、梨埠、木双等镇和
3.0km贺州至梧州二级公路,影响人口万人,耕地万亩为了检查水库及大坝存在
3.
42.5的安全隐患,并对大坝的渗透及结构进行安全复核,某县水利电力局委托我院对水库大坝进行安全鉴定工程地质勘测工作地质资料来源
1.2本次勘察有关水库及大坝基本情况资料来源于某县水利局年月出版的《某20024县某水库大坝安全论证报告》中的有关资料该工程由于地质资料不全(无任何地质图件)、无坝体岩土体试验成果,而且资料零散,因此本次勘察地质资料来源于120万《梧州幅区域地质图》及野外实测根据大坝安全鉴定具体要求补充完成下列勘察任务:、调查近坝库区及坝址区两岸岩土边坡和人工开挖边坡的稳定性;调查涵洞和1地下洞室的渗漏情况;、查明坝体地层分布情况、坝体渗漏、开裂、崩塌等不良地质现象和隐患的分2布、范围特征;、查明坝体浸润线分布高程及其与库水位的关系;查明坝基水文地质与工程地3质条件;查明地下水埋藏分布及透水层的性质和透水特性;、进行相关的试验,为大坝渗透及稳定性验算提供相关的工程地质、水文地质4参数指标野外地质工作于年月日进场,至处月日结束2004111920041124钻孔布置沿坝顶坝轴线布置钻孔个,坝轴线内、外坡各布置钻孔个,共个钻孔,315总进尺在坝体素填土层中取原状土样组进行土工常规
74.50m16试验钻孔注水试验段次轻便型动力触探试验详见《完成工程量松
142.7m序心工作项目单位工程量备注1坝区地质校测
(1500)km
20.04大坝工程地质剖面测绘2km
0.24工程地质钻探孔3m/
74.5/5钻孔取原状土样组416钻孔注水试验段次513轻便型动力触探试验6m
2.7室内土工试验组716完成工作量表表一根据本次野外地质工作,提供成果资料详见下表成果资料一览表表二序号资料名称图号数量备注1钻孔布置示意图
(11000)CWBS-D-011幅为装订美2坝轴线工程地质剖面图(1-1)
(1200)CWBS-D-021幅观部分图3工程地质纵剖面图(2-2z)
(1200)CWBS-D-031幅纸略作缩小4ZK1〜ZK5钻孔柱状图
(1100)CWBS-D-04〜085幅《工程地质勘察报告》(初步设计)份51土工试验成果报告表份61区域地质概况2测区位于大瑶山山脉东段,广西山字型构造南东翼,全区均为丘陵一低山地形,地势大致西北、东南高,西南、中部低经历了加里东期、印支期、燕山期明显的褶皱断裂运动,伴有岩浆活动,喜山期以大面积升降的振荡运动为主测区经过多期地质构造运动已趋于相对稳定,区域稳定性较好区内主要出露地层有寒武系、泥盆系和第四系其中寒武系水口群上亚群中组()以灰绿中细粒砂岩,夹页岩、砂质页岩、绢云母页岩和炭质页岩下部为Gshf〜细砂岩含页岩团块,底部为灰、浅灰白色含细粒石粗砂岩(或粗砂岩);泥盆系下统莲花山组与下伏水口群呈明显的角度不整合接触上部为薄层至块状粉砂岩、()DIL泥质粉砂岩、细粒石英砂岩夹页岩下部为中厚层状紫红色石英砂岩,含豆状赤铁〜矿砂岩夹透镜状砾岩、粉砂岩底部为砾岩、砾状砂岩;泥盆系下统那高岭组(Dm)一般以紫红色夹灰绿色、棕黄色页岩、砂质页岩为主中部夹少量黄白色薄至厚层状泥质砂岩上部夹一层至数层灰、灰黑色泥质白云岩、钙质白云岩;泥盆系中统郁江阶(Dzy)为石英砂岩、页岩、泥质粉砂岩,石桥一带还夹2〜3层酗状赤铁矿东岗岭阶(D2D)下部灰至灰黑色中层至块状灰岩夹白云岩、白云质灰岩,偶见含燧石灰岩或薄层状含泥质白云质灰岩;而第四系分为下一中更新统()、上更新统(Q3)、QI-2全新统(Q4),主要由砾石、砂和粘性土组成,分布于阶地及漫滩之上区内主要褶皱有石桥向斜,向斜轴向近南北向,长约东翼断失,该向斜内25km,包括二个向斜,一个背斜,断裂非常发育将向斜分割得很零碎区内主要断裂有、某夏郢区域性大逆断层位于库区东部,距库区约北东向,倾向北西1〜
3.0km,西,倾角可见长度垂直断距数百米至数公里,切断了水口群和泥盆系,10-30°,50km,造成地层不接,沿断层断续可见到硅化、破碎、糜棱岩化、片理化揉褶等动力变质现象、佛几山正断层位于库区边缘,北西向,倾向南西,倾角长度约垂直248°,8km,断距小于沿断层线见岩层挤压、扭曲甚剧,见硅化断层角砾岩1km o根据《中国地震动参数区划图》(GB18306-2001),本区地震动峰值加速度为
0.05g,地震动反映谱特征性周期相当于地震基本烈度为度
0.35s,VI库区地质概况3库区位于石桥向斜西翼东安江支流某河上,某河由西向东转向南蜿蜒曲折,两岸均为丘陵-低山地形,山顶高程一般在之间树枝状水系较发育,切割较100〜316m深,山坡较陡,一般为有植被覆盖,边坡稳定性较好本区第四纪以来地壳30〜50°,以间歇性上升为主库区岩性主要有泥盆系下统莲花山组粉砂岩、泥质粉砂岩、细粒石英砂()DIL岩夹页岩和泥盆系下统那高岭组(Din)紫红色夹灰绿色、棕黄色页岩、砂质页岩,第四系(Q)冲洪积粘性土、残坡积含碎石粘性土其中莲花山组()与下伏水口群呈DIL明显的角度不整合接触残坡积含碎石粘性土一般为棕黄色,内含强风化岩碎屑,土质较纯,结构较致密,稍湿,硬塑状,具中低压缩性而冲洪积层一般为粉质粘土,质纯覆盖层厚度约为
0.00〜
5.00m库区流域属亚热带气候,气候温和,最高气温最低气温地下水分水37°C,-3°Co岭与地表分水岭一致,地下水主要来源于大气降水,其动态变化规律随大气降水的变化而变化地下水类型以基岩裂隙水为主,次为孔隙水孔隙潜水分布于河流两岸残坡积、洪冲积堆积层中,透水性强,含水量丰富裂隙水赋存于岩石裂隙之中,富水性受岩性、构造的控制库区东部约有某夏郢区域性大逆断层,库区边缘有佛几山正断层通过,
3.0km,〜但其经过多期地质构造运动已趋于相对稳定,对库区稳定性影响不大受其影响,库区局部地段岩石节理裂隙发育,多为张性裂隙,但延伸不远,不存在通向邻谷的渗漏通道上部的含碎石粘性土、粘性土覆盖层属相对不透水层,因此,库区不存在大的渗漏问题枢纽工程地质4主坝工程地质
4.1地形地貌
4.
1.1坝址左右岸山体地形条件较好,呈开阔型谷,左坝肩山体坡度较陡,强风化“U”基岩出露,局部见弱风化基岩;右坝肩山体较低矮,坡度较平缓,全风化基岩出露大坝为均质土坝,最大坝高坝顶高程为坝长坝顶宽为
22.0m,
92.50m,
125.0m,40m大坝上游坡面为干砌石护坡,坡度为大坝下游坡为草皮护坡,坡度为坝25°28°后地形较平坦,地势较低地层岩性
4.
1.2坝址区基底为泥盆系下统那高岭组(Dm),上覆第四系人工填筑的素填土(Q;)根据本次钻探揭露地层情况,现将坝体及坝基岩土层由上而下分述如下
1、素填土(Q;)大坝回填土,钻探揭露最大厚度紫红色夹灰白色,主要由残坡积含碎
18.50m石粉质粘土组成,碎石成份主要为强风化紫红色砂岩、泥质砂岩及页岩,含量约粒径上部土体稍湿,下部土体较湿,坝体在上部荷载及自重作20~30%,20~100mm用下较密实,土体固结程度较低,孔隙比较大,土质浸水易软化,中等压缩性
2、泥质砂岩、页岩Din基岩在两坝肩一带直接出露于地表,钻孔揭露有全风化、强风化、弱风化坝基全风化带厚度薄,仅局部有分布,约为而右坝肩全风化带厚度较大,约为
0.50m,
1.60岩石已风化成土状;坝基岩石主要为强风化泥质砂岩、页岩,岩石风化强烈,〜
3.00m,散体结构,局部为土夹石泥质砂岩呈灰白、灰黄色,紫红色,中厚层状,岩石主〜要成分为石英、泥质,岩石强度较低,锤击声哑页岩紫红色、灰绿色,薄层状,岩石成份主要为粘土矿物岩石质软,强度较低水文地质
4.
1.3坝区地下水类型为孔隙水和基岩裂隙水其中孔隙水储存于第四系冲洪积及人工填土层中,受季节性及库水位变化影响较大而基岩裂隙水储存于基岩裂隙之中,受岩性、节理构造组合的影响,储存条件受限制,水量相对较丰富,水位埋藏较深地下水由大气降水或水库储存水渗入补给,排泄于地形低洼地带钻探期间各钻孔地下水埋藏情况详见下表地下水埋藏情况一览表表三钻孔编号埋藏深度埋藏高程地面图程备注m m mZK
113.
1079.
4092.50
①表中数据在库水位ZK
212.
0080.
5092.50时所测
77.10mZK
310.
2082.
3092.50
②测量日期年200411ZK
47.
2078.
9686.16月日23ZK
57.
3077.
6984.99本次勘察在钻孔土层中进行注水试验段次,均在素填土层中进行根据试验13资料统计得知坝体浸润线以上素填土渗透系数其平均值K=
1.46〜
4.71m/d,K=
2.69m/dK=
3.11X IO3cm/s,局部地段渗透系数K值达
30.40m/d,为强透水;坝体浸润线以下素填土渗透系数K=
0.13〜
0.80m/d,其平均值K=
0.35m/d K=
4.10X104cm/s;下伏基表四注水试验成果表渗透系数K孔号孔深高程段长渗透性等级mmmm/d cm/s中等偏强透水
91.70〜
87.
504.
204.
715.45X10-3中等透水
5.00—
10.
1087.50〜
82.
405.
100.
131.55X10-4ZK1中等透水8240〜
77.
305.
100.
343.98X10-4中等透水
77.50—
73.
504.
000.
596.85X10-4强透水
92.50〜
87.
505.
0030.
403.50X10-2ZK2中等偏强透水
5.00—
10.
0087.50〜
82.
505.
001.
461.69X10-3中等透水
10.00〜
15.
0082.50〜
77.
505.
000.
222.60X10-4中等偏强透水
92.50〜
87.
505.
001.
822.10X IO3ZK3中等透水
87.50~
83.
004.
500.
151.75X10-4中等透水
86.06〜
81.
164.
900.
809.30X10-4ZK4弱透水
5.00—
11.
2081.16—
74.
966.
200.
0131.49X10-5中等偏强透水
4.
002.
773.20X10-3ZK5中等透水
79.99~
75.
094.
900.
252.84XIO-4渗透系数平均值中等偏强透水K
1.
101.28X10-3岩为相对不透水层注水试验成果详见下表大坝渗漏及其处理措施勘察期间由于水库处于死水位以下,库水位很低,坝体及坝基未发现有漏水点,仅在坝体外坡原冲沟处有少量积水,常年不干,但未见有流动据调查坝体没有漏水现象,仅在坝后建基面局部地段有渗水现象,漏水量小坝体及坝基没有大的漏水通道根据钻孔注水试验、结合现场钻探情况,分析认为坝体浸润线以上填土渗透性为中等强透水;浸润线以下填土渗透性为中等透水;下伏基岩为相对不透水层;坝〜基接触面一带为大坝主要的渗漏部位,尤其是两坝肩坝体填土层与基岩接触地段,渗漏较为明显由于坝体人工填土大范围碾压程度低,结构较松散,固结程度低,坝基接触面一带为大坝主要的渗漏部位,尤其是两坝肩坝体填土层与基岩接触地段,建议采用灌浆方法进行防渗处理,灌浆深度进入坝基完整岩石同时可用粘土夯实铺盖,2〜3m培厚坝体,延长渗漏途径,减小水力坡降并在坝内坡干砌块石护坡,外坡脚设堆石反滤体上述的渗漏处理措施供参考使用,同时应根据工程及渗漏的具体情况采取不同的处理方法副坝工程地质
4.2副坝最大坝高约为坝顶长顶宽为均质土坝坝址区地形地
1.50m,
21.0m,
1.50m,势较低,坝基主要为残坡积含碎石粉质粘土,厚度约土体结构较致密,中
1.0〜
2.0m,等偏弱透水性下伏基岩主要为泥盆系下统那高岭组紫红色夹灰绿色、棕黄色页Din岩、砂质页岩,岩石质软,强度较低,弱透水性溢洪道工程地质
4.3溢洪道为开敞式明渠,堰顶高程为堰顶宽度溢洪道出露的地层岩
89.0m,
21.0m性主要为强风化泥质砂岩与页岩互层泥质砂岩与页岩因风化强烈成散体结构,局部风化为土夹石岩石强度较低,抗冲刷能力低,岩石锤击声哑。