酸性水库勘察设计方案

德兴铜矿富家坞矿区酸性水库（含建筑材料）、排洪隧洞岩土工程勘察设计方案1德兴铜矿富家坞矿区酸性水库（含建筑材料）、排洪隧洞岩土工程勘察设计方案一、综合说明（一）工程概况1、酸性水库德兴铜矿为开发富家坞矿区，拟在矿区外围的大茅山山谷中新建一座酸性水库，用于选矿中所产生的酸性水的贮存。工程由北京有色冶金设计研究总院设计。拟建的“酸性水库”主要包括坝址、坝肩、溢洪道、水库汇水区等部分。据设计资料和建设单位介绍，该酸性水库大坝按不透水土石坝设计，坝顶标高121.0ｍ（黄海高程），设计坝高22.0ｍ，坝长100.0米，筑坝土石方量15×104ｍ3。为防止坝基渗漏，设计采用水泥和粘土灌浆形成隔水帷幕，防渗帷幕深度至相对不透水层（按岩土层渗透系数小于1×10-5cm/s考虑）；坝肩设溢洪道，溢洪道采用钢筋混凝土结构，宽5.0ｍ，深3.5ｍ，长100.0ｍ。2、排洪隧洞富家坞铜矿采用露天开采方式，为确保采场排洪需要，设计在富家坞铜矿采场东侧拟建一排洪隧洞。据设计文件资料，排洪隧洞设计走向为450°往130°排洪。其中排洪隧洞进口标高170.0ｍ，并与德兴铜矿富家坞矿区酸性水库（含建筑材料）、排洪隧洞岩土工程勘察设计方案2采场内排洪沟相连，出口标高150.0ｍ，排入采场东南侧山外的自然山谷中。设计隧洞全长约1076.0ｍ，纵坡降0.0149，洞体呈圆拱直墙式断面，高、宽均为2.5ｍ。此外，为建设酸性水库，需选择筑坝用石料和粘性土料场。受项目筹建单位的邀请与委托，我公司针对本拟建区地质条件和项目的具体情况，编制了本项目的岩土工程勘察设计方案，供项目筹建部门最终确定勘察实施方案时参考。（二）勘察方案编制的依据及编制原则1、勘察方案编制的依据（1）建设单位提供的项目规划设计平面布置图；（2）建设单位提供的《江西德兴铜厂铜矿区区域地质图》（1：50000）江西省地质局德兴铜矿会战指挥部；（3）1：20万区域水文地质普查资料（江西省水文地质工程地质大队）；（4）国家及行业现行的有关勘察规范、规程及标准①《水利水电工程地质勘察规范》（GB50287－99）②《中小型水利水电工程地质勘察规范》SL55-93③《水利水电工程天然建筑材料勘察规程》SL251-2000④《水利水电工程地质资料内业整理规程》SDJ19-78⑤《水利水电工程测量规程》SLI97-97⑥《水利水电工程钻探险规程》DL5013-92⑦《土工试验方法标准》（GB/T50123-1999）（国家标准）及《土德兴铜矿富家坞矿区酸性水库（含建筑材料）、排洪隧洞岩土工程勘察设计方案3工试验规程》SL237-1999⑧《工程岩体试验方法标准》GB/T50266-99⑨《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）（国家标准）⑩《工程勘察设计收费标准》国家计划发展委员会、建设部（2002年修订本）。2、勘察方案编制原则根据项目建设单位的要求，考虑到本工程特殊情况（项目性质和地基地质条件等），拟分可研及初设二阶段组织实施，可研勘察阶段所投入的实物工程量在初设勘察阶段尽量得到充分利用；而且将二阶段勘察方案归并编制，同时分阶段提交勘察报告。本勘察方案编制的原则是：根据本项目的特殊情况及拟建建筑物平面布局、性质，充分收集场地环境及附近已有岩土工程勘察资料，结合当地同类工程建筑经验，按照有关规范、规程和标准的要求，合理布置勘探工作量，在确保预期勘察成果质量、满足规范、工程设计所需岩土工程资料要求的前提下，力求节省勘察工作量，同时体现勘察费用的经济和合理性。（三）场区工程地质条件概述1、地形地貌勘察区属赣东北侵蚀构造丘陵山区，现场踏勘可知，工作区植被十分发育。海拔标高200~400ｍ之间，山坡坡度多在25~35°,局部地段可达45°以上。谷底常见有厚度不大的洪积和残、坡积层松散复盖层，形态总体呈谷窄沟深的“V”字型谷。2、地层、构造德兴铜矿富家坞矿区酸性水库（含建筑材料）、排洪隧洞岩土工程勘察设计方案4（1）地层据测区地质图可知，区内出露地层总体简单，其中酸性水库库区主要地层有第四系（Qeldlpl）、侏罗系鹅湖岺组（J3e）和震旦系双桥山群（Zsh4）。排洪隧洞进出口区地层为第四系残、坡积物（Qeldl）和震旦系双桥山群（Zsh4）。现分述如下：①侏罗系鹅湖岺组（J3e）：岩性主要为紫红色角砾岩夹火山砾岩、凝灰质砂岩、粉砂岩等。分布于库区。②震旦系双桥山群（Zsh4）：岩性上部为灰绿、灰白色中厚层千枚状变余细-粉屑沉凝灰岩，夹粉质绢云母千枚状；中部为灰、灰白色绢云母、黑云母凝灰质、粉砂质千枚岩；下部为变余千枚状细-粉屑沉凝灰岩与粉砂质黑云母、绢云母凝灰质黑云母、绢云母千枚岩互层。③第四系（Qeldlpl）：岩性在沟谷区主要为部洪积相的含泥质砂砾卵石层，局部存在漂砾，分选性极差，磨园度中等，土层总体呈松散至稍密状；在边坡区表部主要为残、坡积相的含粘土质碎石层，为风化物和残积物。（2）构造据已有资料，库区内无区域性大构造通过，但次级构造应比较发育，尤其是形成时代久远的震旦系双桥山群变质岩系；而侏罗系鹅湖岺组（J3e）沉积年代较晚，构造作用强度相对较弱。由于未进行现场实地调查与测绘，无更详实的资料说明。构造条件及构造发育特征是本次勘察工作需重点研究和解决的德兴铜矿富家坞矿区酸性水库（含建筑材料）、排洪隧洞岩土工程勘察设计方案5问题，尤其是坝址区和将来水库淹没线以内更为重要。3、地下水特征根据水文地质普查资料，分析和预测本场地常年地下水位埋深小于5m（沟谷区），地下水位年内变幅在2m左右。区内存在二种地下水类型：即松散岩类孔隙水和基岩裂隙水，二类地下水均为潜水，前者含水层为表层第四系冲（洪）积、残（坡）积土层，后者为基岩中的风化裂隙和构造裂隙。该区含水层整体富水性较差，预计单井出水量(按6#计)小于100m3/d，地下水质优良，常年水温在17℃左右，且一般对混凝土和钢结构不具腐蚀性。4、地基土构成及特征为合理编制本勘察设计方案，我公司安排了有关技术人员进行了现场初步踏勘和资料收集工作，现依据实地踏勘结果、建设单位提供的有关资料和勘察区及附近已有工程地质、水文地质勘察资料分析，本场地地层、地基土特征大体如表1。（四）勘察阶段划分及勘察工程等级按“水利水电工程地质勘察规范”，勘察共分四个阶段：规划阶段、可行性研究阶段、初步设计阶段、技施设计阶段，故本次勘察定为初步设计阶段（即满足施工图设计需要）。根据本工程的规模，同时考虑场地条件和场地地质条件的复杂程度，综合确定本项目勘察工程等级为甲级，其中地基复杂等级为中等，场地复杂等级为复杂，工程总体属一级重要工程。德兴铜矿富家坞矿区酸性水库（含建筑材料）、排洪隧洞岩土工程勘察设计方案6场区地层简表表1区域土层号土层名称地层时代性质简述层厚(m)坝址区①冲（洪）积、残积土Q4ａ－ｅlQ4ｄl松散、颗粒粗细混杂，成份为砾卵石、碎石和粘性土1-5②-1强风化变质岩Zsh4局部成土状、质软、fr:5－10MPa1-3②-2中风化变质岩块状构造、fr:20－30MPa3-5②-2微风化变质岩完整、fr:大于30MPa库区①冲（洪）积、残积土Q4ａ－ｅlQ4ｄl松散、颗粒粗细混杂，成份为砾卵石、碎石和粘性土1-5②-1强风化变质岩Zsh4局部成土状、质软、fr:5－10MPa1-3②-2中风化变质岩块状构造、fr:20－30MPa3-5②-2微风化变质岩完整、fr:大于30MPa③一般碎屑岩J3efr:10－30MPa排洪隧洞区①冲（洪）积、残积土Q4ａ－ｅlQ4ｄl松散、颗粒粗细混杂，成份为砾卵石、碎石和粘性土1-5②-1强风化变质岩Zsh4局部成土状、质软、fr:5－10MPa1-3②-2中风化变质岩块状构造、fr:20－30MPa3-5建筑材料区暂不详德兴铜矿富家坞矿区酸性水库（含建筑材料）、排洪隧洞岩土工程勘察设计方案7三、勘察工作量设计布置（一）勘察目的、任务及工作重点本项目属近似水利工程，勘察工作将主要依据水利标准进行，勘察工作的目的是为拟建的酸性水库、排洪隧洞等基础设计、岩土治理及防渗设计等提供必要的工程地质、水文地质资料。主要勘察任务为：1、查明库、坝区、溢洪道的地形地貌特征、不良物理地质现象、地层岩性、地质构造等情况；重点调查对建筑物有影响的断层、破碎带和裂隙密集带分布、规模和性状。2、查明坝基、坝肩、溢洪道、灌浆帷幕处的地层岩性、结构、岩体层次特性及其透水性，钻孔深度至相对不透水层（渗透系数小于1×10-6cm/s）。3、调查库坝及库区内的边坡岩（土）层稳定条件，并对其浸水后的边坡稳定性作出评价。4、查明库、坝区地层分布，尤其是库、坝区内滑坡、崩塌、断裂、破碎带、透水通道等不良地质现象（构造）的分布位置、产状成因及发展趋势预测。5、查明筑坝材料：石料场的储量不少于10万m3，查明石料的特性；土料场的储量不少于5万m3，查明土料的粒度、含水量、液塑限、化学成分、有机质含量、开采条件（分布深度及地下水埋深等）和压实特性（最大干容重、最优含水量、压实后的抗剪强度指标等）等。6、查明隧洞进、出口部位岩性及其稳定性。进口段长度按100德兴铜矿富家坞矿区酸性水库（含建筑材料）、排洪隧洞岩土工程勘察设计方案8ｍ、出口段长度按50ｍ的要求控制。7、查明隧洞进、出口部位的地形地貌、物理地质现象及边坡岩层的稳定条件，并对其稳定性作出评价。8、查明隧洞进、出口部位主要节理的性质、组数、产状、发育间距，组合关系和充填、胶结情况，以及不同产状裂隙的组合所造成的切割体类型和大小。9、查明隧洞进、出口部位岩体中主要结构面的类型和力学属性，以及破碎带宽度和充填、胶结情况，确定围岩等级。根据以上场地工程地质、水文地质条件分析，本项目勘察工作的重点是：查明场区各岩土层的空间分布和性质、岩层各风化界面的划分；尤其应详实掌握各岩土层的渗透性、库区内是否存在与外部沟通的断裂构造带或裂隙密集带，以及各类不良工程地质现象用特性，为坝体设计、防渗设计及隧洞设计等提供详实的勘察资料。（二）勘探方法和手段本次勘察工作将采用主要收集已有资料、航片解译、野外地质及水文地质测绘、钻探、槽探、动力触探、现场压（注）水试验、取样并室内试验等相结合的综合勘探技术手段。重点是野外地质及水文地质测绘、钻探、槽探、现场压（注）水试验等工作。对于调查隐覆断层的分布方面是否需采用工程物探手段，另行确定。（三）勘察工作量1、酸性水库工程勘察勘察德兴铜矿富家坞矿区酸性水库（含建筑材料）、排洪隧洞岩土工程勘察设计方案9（1）根据规范要求，在拟建坝址区共布置11个控制性钻孔，在坝顶、上、下游坝坡各布置一条勘探线，每条勘探线布置3个钻孔，上游坝坡两侧钻孔布置在灌浆帷幕线上；在上、下游坝脚各加布1个钻孔，上游坝脚钻孔布置在灌浆帷幕线上，每孔设计孔深30米（现场施工中发现在勘探深度内岩层渗透指标不能满足要求时，应酌情加深）。（2）为了解库区地质及水文地质条件（尤其是了解构造及裂隙密集带、不良地质现象的分布及特征），设计布置在库区开展地表地质及水文地质（测绘）调查，其中库区汇水范围内按1：10000比例尺要求进行，面积约10Kｍ2；库区淹没线内按1：500精度要求进行详查，面积约1Kｍ2。（3）溢洪道布置2个钻孔，其中：控制性钻孔1个，一般性钻孔1个。控制性钻孔每孔设计孔深25米，一般性钻孔设计孔深20米。（4）压（注）水试验：该项工作是本次勘察工作的重点，目的是详实了解并掌握浅部地层（松散层和基岩风化层）各部位的渗透性，故对所有的钻孔均应分段做压水试验（基岩中风化、微风化岩层）、注水试验（第四系松散层和强、全风化岩层），掌握各岩土层的渗透系数。压（注）水试验在坝址区、溢洪道区钻孔均需进行，按下行方式分段实施；暂定试验段长度为：压水试验3ｍ为一段，注水试验4－5ｍ为一段（具体实施中应根据岩性的均匀性作相应调整）。预计共需进行压水试验60段，注水试验24段。德兴铜矿富家坞矿区酸性水库（含建筑材料）、排洪隧洞岩土工程勘察设计方案10此外，对调查中发现的淹没区重要构造带或裂隙密集带，亦应酌情开展试坑渗水试验，暂定试坑渗水试验为5处。2、排洪隧洞岩土