万龙水库报告

11、绪言万隆水库位于龙山县靛房镇万隆村境内，是一座以灌溉为主，兼有防洪、养鱼等综合效益的小(Ⅱ)型水利工程。水库枢纽地理坐标为东径109°32′34″，北纬28°54′17″，距龙山县城113.0km，距龙（车）——坡（脚）公路1.0km，无上坝防汛公路，交通不便。万隆水库于1957年9月动工，1958年10月竣工,枢纽由大坝、输水涵管等建筑物组成。大坝坝型为浆砌石拱坝，坝顶轴长68.56m。非溢流坝顶高程为601.35m，坝顶宽2.0m；溢流坝顶高程为601.00m，溢流堰为薄壁堰，宽25.0m，无闸门控制。坝底宽6.6m，坝底高程为570.00m，最大坝高31.35m。输水涵管位于大坝左侧，为浆砌条石，矩形断面，b×h=0.3×0.4m。万隆水库设计灌溉面积300亩，影响下游人口200人，公路0.6km。该工程竣工运行至今达32年。由于当时施工条件差，设备落后，基础开挖不到位，砌筑砂浆密实度不够，导致坝基、坝肩渗漏严重，坝体渗水严重，坝体出现多处射流，涵管多得破损漏水，大坝不能正常蓄水。为了全面查明坝址区工程地质、水文地质条件及坝基、坝体渗漏情况，我院受龙山县水利局委托，于2009年3月6日进场，对万隆水库进行了除险加固勘察，3月12日结束野外作业，历时7天，在大坝上施工钻孔3个，共完成进尺89.80m，并对坝址及库区进行了工程地质测绘，编制了《东风水库除险加固初步设计阶段工程地质勘察报告》。完成的勘探工作量见下表。通过勘察工作，已基本查明了坝址区的的工程地质、水文地质条件，坝体、坝基、坝肩、放水涵管的渗漏原因及渗漏大小，为大坝安全鉴定及除2险加固提供了必要的依据。勘探工作量统计表项目比例尺单位工作量提交成果工程地质测绘区域工程地质复核1：2000Km²0.50坝址平面1：500Km²0.25地质平面图1张坝址剖面1：300m/条200/条地质剖面图4张勘探钻探1：200m/孔89.8m/3孔柱状图3张水文地质试验压（注）水试验段19水位观测次/孔3次/2孔室内试验岩样件272、坝址区工程地质、水文地质条件2．1地形地貌水库坝址位于沅江一级支流酉水的三级支流万隆河之上，河流走向为北西向，河床为“V”字型河谷。沟谷两岸山体浑厚，山顶与坝顶高差相差约60～120m，山坡坡度陡，坡度在10°～45°之间。岩层倾向北西270～285°，倾角为74°左右，倾向下游偏右岸，左岸为顺向坡，右岸为反向坡。表层为第四系残坡积层，厚0～1.50m，植被较发育。2．2地层岩性根据工程地质测绘及钻孔揭露，坝址区分布有第四系残坡积层（Qdl+el）及三叠系下统大冶组灰岩（T1d），自上而下分述如下：（1）、浆砌石坝体（ＱS）坝体最大高度31.35m，坝顶轴长68.56m，溢流段长25.00m。钻孔控制坝体进尺（含嵌岩部分）7.50～31.00m，由弱风化灰岩和砂浆砌筑而成。灰岩为较硬岩，大部份直径为20～50cm，含较多的小块石。砌石所用砂浆强度较低。大部份砂浆胶结较好，侧面见少量蜂窝与气孔，局部砂浆胶结差，蜂窝与气孔多，漏水严重。3(2)、第四系残、坡积层（Ｑdl+el）褐黄色粘土、粉质粘土，少有光泽，韧性差，摇振反应弱，干强度中等，呈可塑状，层厚0～1.50m。分布于山坡两岸。(3)、灰岩（T1d）出露基岩为三叠系下统大冶组深灰色薄至中层状，弱风化，细晶结构，坚硬、致密。岩层倾向270～285°，倾角74°，倾向右岸偏下游。两岸露头较多，地表岩石风化较弱，风化深度较浅。钻孔揭露，局部见裂隙，泥质充填，有溶蚀现象。岩芯完整，呈长柱状，RQD=60～80％，岩体较完整，岩体基本质量等级为Ⅳ级。2．3地质构造1、断层根据区域地质资料，本场区位于杨子准地台新华夏系第三复式隆起带红岩溪——比耳背斜的北西翼，场地北西侧有里耶～猫儿东南向区域压扭性断裂通过，从区域地质资料和历史地震记录分析，该断层属非全新活动断裂，对场地稳定性无影响。出露地层为三叠系下统大冶组灰岩，薄层状结构，岩层倾向270～285°，倾角74°。根据钻孔揭露及地表调查水库场址附近无断层通过，次级构造不发育，为一单斜构造。浅部岩层风化强烈，岩体破碎，节理裂隙发育，易形成渗漏。（2）、节理裂隙坝址区部分地段节理裂隙发育，节理面平直闭合，部分为方解石脉充填胶结，脉幅0.3～1.5cm，节理延伸较长，一般3～7米，地表因风化淋滤作用呈微张开１～2mm，裂隙中有少量粘土或泥质充填。节理裂4隙主要有以下两组：①走向270～285°，倾角50°～65°；②走向190～200°，倾角70°～85°，节理密度2～3条／m，在库区右岸节理密度可达5余条／m，使岩体破碎成碎裂状。2．4水文地质条件万隆水库位于酉水三级支流万隆河上，万隆水库控制集雨面积2.74km2，平均干流坡降16.5‰,干流长度2.65km。正常蓄水位601.00m，相应库容31.61万m3；死水位591.60m，相应库容21.0万m3。水库设计灌溉面积300亩。坝址区水文地质条件较简单，地下水类型主要为第四系孔隙水和基岩岩溶裂隙水。第四系残坡积层结构松散，孔隙度大，透水性强，主要靠大气降水,水量贫乏。基岩为薄至中层状灰岩，裂隙较发育，联通性好，与库内水具有密切的水力联系，呈面状向低洼处排泄，水量中等。本次勘察时库内水位标高为595.30m，实测钻孔稳定水位埋深6.15～6.95m。岩层倾向下游偏右岸。据钻孔揭露，坝基建在弱风化层之上，岩石局部破碎，节理裂隙发育，清基不到位，在坝基及坝体左右段形成面状渗流、绕坝渗漏。2．5不良地质现象（1）、砌体砌筑质量较差，外坝面可见1～5cm的孔眼，共有52处,在594.50ｍ高程以下产生大面积渗漏，面积达300m2，形成多处射流，主要有S2、S3、S4渗漏点，单孔渗流量为0.2～0.6L/S。（2）、非溢流堰顶部破损严重，裂隙较多，缝长50～1.80m不等，局部砂浆脱落，砌石有松动现象。5（3）、左坝肩山体596.0ｍ高程以上产生大面积渗漏，主要有S1泉水渗漏点，渗流量达3L/S；坝脚总渗流量为17L/S。（4）、大坝采用浆砌条石涵管放水，无闸控制，运行多年，出现多处破损，漏水严重。2．6地震效应据《中国地震烈度区划图》（1990年版，1：400万），东风水库区属地震基本列度小于Ⅵ度的地区，按照《水库大坝安全评价导则》（SL258-2000）第7.1.3条和《水工建筑物抗震设计规范》（SL203-97）规定要求，可不作抗震结构复核。2．7岩土物理学特征坝址附近出露基岩为三叠系下统大冶组灰岩，弱风化，属较硬岩石，抗压强度高。在坝体及坝基中各取样做力学性能试验，据试验结果，坝体砌石抗压强度39.9～56.4Ｍpa，块石达到M30标准；坝基岩石饱和单轴抗压强度为39.7～53.8Ｍpa，其它各项试验指标值如下：大坝砌石抗压强度计算表插表2样本数试验值(MPa)平均值（Mpa）frm标准差σ变异系数δ修正系数ψ抗压强度标准值(MPa)1539.9～56.448.904.660.100.9646.94灰岩抗压强度计算表插表3样本数试验值(MPa)平均值（Mpa）frm标准差σ变异系数δ修正系数ψ抗压强度标准值(MPa)639.7～53.847.335.480.120.9042.796坝基岩石物理力学性质试验表插表4取样编号位置块体密度（ｇ/㎝³）变形模量(×104Mpa）弹性模量(×104Mpa）泊桑比抗剪强度内摩擦角Φ凝聚力CMpaZK110.7-12.002.686.907.250.1541°23′8.52ZK312.4-14.602.697.057.410.1643°18′8.68本次沿坝轴线布置钻孔3个，按照《水利水电工程钻孔压水试验规范》（SL25--92）本次勘察对坝体和坝基进行了19段次的压水试验，其压水试验结果见插表：压水试验成果统计表插表5部位孔号试段位置（m）试段长度（m）透水性（Lu）大坝砌体ZK104.504.502.504.507.503.0019.56ZK203.803.804.203.808.905.1032.588.9014.705.8013.6514.7019.805.1011.4718.8025.907.1012.3625.9031.005.1020.63ZK304.404.406.474.407.705.1028.56坝基ZK17.5012.605.1019.2312.6015.603.0012.4615.6023.507.906.45ZK231.0035.204.2017.6435.2039.704.5011.4539.7044.604.905.23ZK37.7011.804.1015.6911.8016.004.2010.7816.0021.705.704.513、坝址区工程地质评价3．1坝体砌筑质量评价因坝址处溪谷较深，死水位高（23m），而有效库容小。为了满足灌溉要求，于1974年又对大坝加高3.0m，加高部分与原坝顶结合部没有7处理好，漏水严重。据钻孔资料，大坝砌体块石大部份直径为20～50cm，砌筑砂浆密实度较好，整体性较好，但局部砂浆强度低，胶结差，孔隙大。ZK1钻孔7.10～7.35m处有掉钻现象；ZK2钻孔中部3.50～8.00m孔隙大，质量差，漏水严重，11.10～11.16m、19.40～19.53m、23.68～24.75m及29.75～29.80m部位孔隙均较多。ZK3钻孔6.90～7.40m部位孔眼多，漏水严重。据现场勘察，非溢流堰顶部裂隙较多，缝长50～1.80m不等，局部砂浆脱落，砌石有松动现象。溢流面层砼施工质量相对差，有剥蚀现象。外坝面可见1～5cm的孔眼，共有52处,在594.50ｍ高程以下产生大面积渗漏，面积达300m2，形成多处射流，主要有S2、S3、S4渗漏点，单孔渗流量为0.2～0.6L/S。经抽样测定，大坝浆砌块石抗压强度39.9～56.4Mpa，达到M30标准。大坝砌体透水率为2.50～32.58Lu，为弱～中等透水，不满足防渗要求。3．2坝基及坝肩水文工程地质评价坝基岩体为三叠系下统大冶组灰岩，为较硬岩，岩体较完整，坝基稳定。左右坝肩：山体浑厚，岩性为薄至中层灰岩，岩层单一，岩石风化较弱，岩体较完整，断裂构造不发育,左右坝肩稳定。由于施工设备落后，缺乏工程技术人员，基础开挖不到位，导致坝基、坝肩渗漏严重。加之年久失修，存在严重渗漏问题，且漏水量逐年增加。经观测（1）、左坝肩山体596.0ｍ高程以下产生大面积渗漏，S1泉水渗流量达3L/S；坝脚总渗流量为17L/S。8(2)、本次沿坝轴线布置钻孔3个，根据压水试验规程，坝基0～8m透水率为10.78～19.23lu，渗漏量较大，属中透水层，不满足规范要求。坝基8.00m以下透水率为4.51～6.45Lu，为弱透水层。3．3泄水建筑物工程地质评价万隆水库泄水建筑物为坝顶开敞式溢流堰，溢流面板砼老化，剥落严重。坝下无消能设，直接冲刷坝基，影响大坝安全。3．4放水设施工程地质评价大坝输水涵管布置在大坝左侧，为浆砌条石，矩形断面，b×h=0.3×0.4m。无闸控制，运行多年，多处破损漏水，不能正常运行。3．5工程质量综合评价据现场勘察，非溢流坝坝顶高程不够，造成洪水漫顶，顶部裂隙较多，松动砌石现象严重。大坝砼施工质量相对差，外坝面可见1～5cm的孔眼，共有52处,在594.50ｍ高程以下产生大面积渗漏，面积达300m2，形成多处射流，单孔渗流量为0.2～0.6L/S。因大坝渗漏及坝肩渗漏，大坝下游无消能设施，坝脚冲刷严重，故万隆水库急需加固改造处理。3．6岩土物理力学指标推荐值根据各项试验成果及坝身情况，坝体砌石、坝基岩体物理力学参数推荐值分别如下：坝体砌石、坝基岩体物理力学参数推荐值插表6岩性抗压强度Mpa块体密度(g/cm2)变形模量104(Mpa)弹性模量104(Mpa)泊桑比抗剪强度内磨擦角Φ凝聚力C（Mpa）大坝块石48.92.606.506.550.1336°38′5.88灰岩47.302.696.987.330.1542°20′8.60混凝土与基岩接触