南瓜冲水库除险加固岩土工程勘察报告

安仁县南瓜冲水库除险加固岩土工程勘察报告院长:总工程师：审核：项目负责:报告编写:杨洁文罗中二○一一年三月目录文字报告部分一、概述（一）工程概况（二）勘察目的与任务要求（三）本次勘察执行的技术标准（四）勘察方法、工程布置及完成的工作量（五）勘察质量评述二、库区工程地质条件及评价（一）工程地质条件（二）工程地质条件评价三、坝址工程地质条件及评价（一）工程地质条件（二）工程地质条件评价四、结论与建议（一）结论（二）建议图表附件图表名称单位数量1、南瓜冲水库主坝钻孔位置平面图张12、工程地质剖面图张13、工程地质柱状图张54、标贯试验成果表张15、岩石成果表张16、工程勘察现场见正报告张27、勘察任务书张1一、概述（一）工程概况南瓜冲水库位于安仁县东北部禾市乡泗江村，距安仁县城约14km。始建成于1979年冬。水库设计集雨面积约为3.9km²。水库正常蓄水库容约为34万m³，坝型为斜墙土石混合坝，坝高约为22米，坝顶长约为100m，坝顶宽4.0m，属小（Ⅱ）型水库，Ⅴ等工程。工程任务为农田灌溉，设计灌溉面积700亩。（二）勘察目的与任务要求我院受业主委托承担该水库的地质勘察任务。其具体要求为：1、调查水库的区域地质情况：2、调查水库库区的工程地质条件，并就坝体稳定，坝体渗漏等工程地质条件作出评价：3、查明坝体填筑土及坝基各岩土的地层岩性、埋藏深度、物理力学性质、渗透特性。并就坝址边坡稳定性，坝基稳定性、大坝渗漏等工程地质条件作出评价。4、查明、分析坝体、坝基病害的分布情况、类型及成因，评价其危害程度，为除险加固设计提出建议及相关地质参数。（三）本次勘察执行的技术标准《中小型水利水电工程勘察规范》（SL55---2005）《岩土工程勘察规范》（GB50021---2001）《建筑抗震设计规范》（GB50011---2001）《水利水电工程天然建筑材料勘察规范》（SL251---2000）《碾压式土石坝设计规范》（SL274---2001）《土工试验方法标准》（GB/T50123--1999）《建筑工程钻探技术标准》(JGJ87---92)《原状土取样技术标准》（JGJ89-92）（四）勘察方法、工程布置及完成的工作量本次勘察共布设钻孔5个，采用XY-1型钻机1台，回转钻进，进行现场标准贯入试验，采取岩土试样进行室内试验。钻探严格控制回次进尺，除对岩石采用冲洗液回转钻进，其余地层均采用回转干钻钻进，确保岩土芯采取率。并按采取的岩土芯结合钻进情况进行地层鉴定、分层与描述。钻孔口径一般不小于75mm，本次钻孔口径为91mm,并满足取样的要求。钻探操作的具体方法按现行标准《建筑工程钻探技术标准》(JGJ87-92)进行。1、取样与原位测试工作原状土样取样的具体操作方法严格按现行标准《原状土取样技术标准》（JGJ89-92）执行。标准贯入试验采用导向杆变径自动脱钩的自动落锤法进行锤击，锤重为63.5kg，落距为76cm，锤击过程尽可能减少导向杆与锤间的摩阻力，避免锤击时的偏心和侧向晃动，保持贯入器或触探头、探杆、导向杆联接后的垂直度。标准贯入试验时，贯入器打入土中15cm后，开始记录每打入10cm锤击数，累计打入30cm的锤击数为标准贯入试验锤击数N。2、勘察工作量受建设方委托，我方于2011年3月2日—2011年03月4日对场地进行野外钻探，2011年03月08日室内试验及成果整理出图，完成工作量见下：钻孔5个，总进尺112.30米。室内土工试验6组。岩石试验6组。水质分析2组。钻孔注水试验23次5孔。钻孔压水试验5次5孔。标准贯入试验20次。测量地下水位6孔/次。钻孔封孔112.30m。（五）勘察质量评述本次勘察严格按照《岩土工程勘察规范》（GB50021---2001）、《中小型水利水电工程勘察规范》（SL55---2005）进行钻孔布设、钻探施工、原位测试及室内试验，各项指标及参数均符合相关规范要求，勘察成果可作为设计依据。二、库区工程地质条件及评价（一）地形地貌本库区地貌类型为低山丘陵为主，库区四面环山，地形复杂，地面高程为135—283m，水系呈树枝状流入库区内。（二）地质构造通过现场地质调查，库区内无明显断裂断裂通过、无大的褶皱构造，未发现滑坡、崩塌、泥石流等不良地质现象，场地稳定。（三）水文地质条件库区地下水类型主要为第四系松散岩类孔隙水和块状岩类裂隙水，均受大气降水补给。第四系松散岩层厚度较薄，冲洪积碎石土层内孔隙水储量丰富，残破积粘性土内的孔隙水储量不丰富，水位均受季节影响大，块状岩类裂隙水赋存于块状砂岩裂隙内，由于库区裂隙发育程度为强裂隙性，故块状岩类裂隙水储量丰富。（四）工程地质条件评价1、水库渗漏库周山体宽厚连绵，库岸、库底岩体透水性较弱，由于库区内无明显断裂通过，岩体裂隙发育程度为强裂隙性，但库岸山体宽厚，库岸、库底不可能存在裂隙相互连通的通向库外的渗透通道，因而水库不存在有大规模的渗漏问题。2、库岸稳定库岸为完整中风化砂岩体及第四系残破积砾质粘性土层。砂岩强度较高，抗风化能力较强。残破积砾质粘性土物理力学性质较好，正常蓄水位以上植被茂盛。整个水库暂未发现大规模、连续的危险滑动面存在。水库库岸基本稳定。3、水库淤积库区坡度较缓，植被覆盖率较高，地层基岩为泥质粉砂岩，岩石抗风化能力较强，残破积层较薄，可共水土流失的碎屑物较少。在雨季地表径流将会造成一定的水土流失，是水库淤积的主要物质来源，但体积不大。三、坝址工程地质条件及评价（一）坝址工程地质条件1、地形地貌南瓜冲水库坝址地貌以低山丘陵为主，两岸山体不对称，右岸山体低矮，左岸山体宽厚浑圆，地表高程155—168m。2、地层岩性根据钻探揭露，坝体岩土层按其成分、成因、物理力学性质等的不同自上而下分为三层，分述如下：1、素填土（Q4ml）：坝体填土，红褐色—棕红色，其主要由粘土及强风化砂岩碎块填筑而成，坚硬状态，干强度及韧性高，无摇震反应，粒径大于5mm的砾石含量约为60%。2、粉质粘土：（Q4al+el）黄褐-褐色，为砂岩风化残积、坡积而成，稍湿－湿，较紧密，呈硬－可塑状态，粘性一般，摇震反应无，切面光滑，干强度中等，韧性中等，其物理力学性质详见（土的基本力学性质试验成果表），标贯为7-12击，中等压缩性。其顶部有约40cm的黑色松散表土含腐败植物根系。3、泥质粉砂岩：红褐色，岩石坚硬，岩芯呈柱-短柱状，较完整，块状构造，岩石呈中-微风化状态，属较硬岩石，裂隙较发育，部分钻孔岩芯呈碎块状。（二）水文地质特征坝址区地下水主要为第四系孔隙水和基岩裂隙水。孔隙水赋存于第四系残破积砾质粘性土层中，接受大气的降水和地表水的补给，地下水水量不大，水力坡度小，径流缓慢，岩溶裂隙水主要赋存于岩土分界面与岩石裂隙中，场地岩溶欠发育岩溶裂隙水水量欠丰，水量变幅不大，主要接受地下水侧向径流补给勘察时测得岩溶裂隙水其水头埋深为4.5米左右。与水库水位持平。（三）岩土层参数的统计分析1、原位测试本次勘察共进行了标贯试验20次。除极少次试验有异常外，均能较好地反映了土的稠度状态，对于粘土的稠度状态及密实度都能与室内土工试验及钻探情况相对应。土层标准贯入试验校正后锤击数数理统计见下表。本次勘察在场地主要持力层地层中采取原状土样6件进行室内土工试验，从试验结果分析，各岩土层的物理力学性状与钻探、原位测试、土层变化情况基本一致。各岩土层物理力学性质统计如下表；统计项目统计指标标准贯入试验修正锤击数填土粘土样本数146范围值7.1-5.79.0-6.8平均值6.37.9标准差0.680.7变异系数0.120.09标准值6.77.5土工试验综合成果表岩石室内试验综合成果表项目指标岩土名称含水量密度比重孔隙比饱和度液限塑限塑性指数液性指数压缩模量12压缩系数12固快C固快φ--粘土(%)(g/cm3)--(%)(%)(%)（%）(%)(%)(MPa)(MPa-1)(kPa)(。)统计数最大值最小值平均值标准值标准差变异系数统计修正系数统计项目统计指标岩石单轴抗压强度泥质粉砂岩样本数范围值平均值标准差变异系数标准值各岩土层注水、压水试验成果表孔号孔深段长渗透系数（cm/s）或透水率q（Lu）试验层位试验方法ZK10-55.02.06×10-5填土注水5-105.09.81×10-5填土注水10-155.06.59×10-5填土注水15-19.84.84.68×10-5填土注水19.8-20.50.71.68×10-5粉质粘土注水20.5-23.53.01.53泥质粉砂岩压水ZK20-55.02.33×10-5填土注水5-105.06.75×10-5填土注水10-155.08.56×10-5填土注水15-17.95.07.43×10-5填土注水17.9-19.71.82.02×10-5粉质粘土注水19.7-21.92.26.53泥质粉砂岩压水ZK30-55.05.22×10-5填土注水5-105.07.69×10-5填土注水10-155.09.45×10-5填土注水·15-17.22.22.19×10-5填土注水17.2-20.12.91.68×10-5粉质粘土注水20.1-22.32.26.14泥质粉砂岩压水ZK40-55.03.36×10-5填土注水5-105.05.21×10-5填土注水10-15.95.97.76×10-5填土注水15.9-19.83.91.09×10-5粉质粘土注水19.8-22.52.72.63泥质粉砂岩压水ZK50-55.03.24×10-5填土注水5-105.06.39×10-5填土注水10-14.84.82.67×10-5填土注水14.8-18.33.53.12×10-5粘土注水18.3-21.63.34.21泥质粉砂岩压水（四）工程地质条件评价1、大坝渗漏分析根据注水试验成果显示，坝体填土渗透系数为9.45×105-2.06×105平均为3.52×105，为中等透水层，。坝体渗漏及坝基与坝体残积土接触部位存在一定的渗漏问题。坝体渗漏的主要原因的因为坝体填土为砂岩残破积砾质粘性土及砂岩全风化土中大于5mm的砾石含量高，粘粒含量相对较低，土颗粒的孔隙较大，渗透系数大。坝体于坝基接触部位渗透的主要原因为坝体修建时未进行清基，钻探过程中残破积层顶部有约0.4m的黑色松散表土揭露，坝体与坝基结合不紧密。大坝渗漏对水库的安全运行影响程度较大。2、坝基稳定性评价坝基岩性简单，有第四系残破积砾质粘性土和砂岩组成。残破积层属中等压缩性土，以弱透水性为主，泥质粉砂岩裂隙较为发育，但无断层通过，裂隙连通性差，均为弱透水层。渗漏破坏对坝基影响较小。四、结论与建议1、结论库区主要地层为第四系残坡积砾质粘性土及泥质粉砂岩，不存在库岸失稳、水库淤积、库岸和库底渗漏问题。通过注水、压水试验确定坝体填土为中等透水层，坝基填土及坝体填土与坝基残破积土接触部位存在一定的渗漏问题。大坝渗漏与坝基的接触面渗漏为主。大坝下游坡度较陡，大坝渗漏对水库的安全存在一定的影响。2、建议1、增设大坝水位计、量水堰等观测、监测设施，修建水库哨所加强水库的观测、监测工作。2、鉴于大坝渗漏部位位于坝体及坝体与坝基接触部位，根据实际情况及防渗加固经验，灌浆防渗不能有效解决渗漏问题。由于坝体以下坝基岩土均为弱透水层，建议采用高压旋喷桩对大坝进行防渗加固，高压旋喷桩应进入坝基残破积层一定深度。3、坝体下游坡较陡，坡比较大达到相对不透水层，虽然边坡稳定，无变形、滑塌现象，但坡度较陡，存在一定安全隐患。建议对坝体加宽培厚，以放缓下游坡度。