大田溝水庫(kù)地質(zhì)勘察報(bào)告

大田溝水庫(kù)位于萬(wàn)源市沙灘鎮(zhèn)大田溝村。是萬(wàn)源市的九座小(二)型水庫(kù)之一。大田溝水庫(kù)于1976年秋季動(dòng)工，于1980年春主體工程完成。水庫(kù)集雨面積0.42km2，設(shè)計(jì)總庫(kù)容38.12萬(wàn)m3,有效庫(kù)容22.493萬(wàn)m3,死庫(kù)容0.0514萬(wàn)m3。設(shè)計(jì)灌溉面積2700畝,現(xiàn)有灌面500畝。是一座以防汛、灌溉為主，兼有水產(chǎn)養(yǎng)殖、旅游的綜合性小(二)型水利工程。樞紐工程由大壩、溢洪道、放水設(shè)施組成。大壩為土石混和壩，最大壩高20.50m,壩頂海拔高程1046.00m,壩頂4.50m,壩頂長(zhǎng)度55.00m,壩底寬130.8m。大壩上游無(wú)護(hù)坡。溢洪道位于大壩右端，明渠開敞式溢流埝，設(shè)計(jì)長(zhǎng)105m，寬6.0m,埝頂高程為1044.00m，最大溢洪水深0.8m，最大下泄流量6.44m3/s。放水設(shè)施為涵臥管，臥管尺寸為0.25x0.25m,涵管尺寸為0.7x1.0m,灌溉放水流量為0.371m3/s。受萬(wàn)源市水利局委托，承擔(dān)該水庫(kù)樞紐除險(xiǎn)加固工程地質(zhì)勘察工作，按照《中小型水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范》(SL-2005)、《水利水電鉆探規(guī)程》(SL291-2003)、《水利水電工程鉆孔壓水試驗(yàn)規(guī)程》(SL231-2003)、《土工試驗(yàn)規(guī)程》(SL237-1999)等有關(guān)現(xiàn)行規(guī)程規(guī)范的要求開展地質(zhì)勘察試驗(yàn)工作，本階段完成的主要地勘、試驗(yàn)工作量詳見(jiàn)表1-1。表1-1 主要地勘、試驗(yàn)工作量表工作項(xiàng)目精度完成工作量地形測(cè)量1、主控制點(diǎn)10〃6個(gè)2、二級(jí)導(dǎo)線5km3、水準(zhǔn)測(cè)量W等4km4、地形測(cè)量1/10000.35km25、斷面測(cè)量1/5001.2km平面地質(zhì)測(cè)繪1、樞紐區(qū)1/10000.60km22、天然建材詳查1.8km2剖面地質(zhì)測(cè)繪1、樞紐區(qū)1/5000.6km/7條2、天然建材1/10002.2km/15條鉆 探106.24m/3孑L探 坑13.2m/6孑L壩體土取樣試驗(yàn)6組鉆孔壓水試驗(yàn)15段天然建材試驗(yàn)砂巖3組2區(qū)域地質(zhì)概況2.1地形地貌大田溝水庫(kù)位于萬(wàn)源市沙灘鎮(zhèn)境內(nèi)，所處部位地貌形態(tài)為深切割中低山地貌形態(tài)，區(qū)內(nèi)地勢(shì)北東高，南西側(cè)低，嶺脊與槽谷相間展布，海拔高程在1000m左右。其間沖溝發(fā)育，河谷狹窄，岸彼陡峻，相對(duì)高差大都在500m以上。大壩壩址位于河流切割形成的一個(gè)峽口處，原地形兩岸陡峭，斷面呈“V”形。2.2地層巖性工程區(qū)主要出露第四系人工堆積、沖洪積、殘坡積和白堊系下統(tǒng)七曲寺組（Klq）地層，現(xiàn)由新至老分述如下：1、 第四系人工堆積（Q4ml）：主要為棕紅色、紫紅色粉質(zhì)粘土，切面光滑，較為密實(shí)，為人工填土，主要用于壩體填料，具有防滲作用。2、 第四系殘坡積層（Q4el+dl）:主要為黃色粘土夾砂泥巖碎塊、碎屑組成，呈硬?可塑狀，結(jié)構(gòu)松散，多分布于山體緩坡、山頂及山腳，由砂、泥巖全風(fēng)化作用形成，現(xiàn)大部分為耕地。3、 第四系沖洪積層（Q4al+pl）:分布于河床、河漫灘和一級(jí)階地。物質(zhì)組成以卵、礫石為主，卵礫石成分以灰色砂巖為主，粒徑較均勻，局部組成物質(zhì)為黑色砂層，粒徑較粗，為中砂。4、 白堊系下統(tǒng)七曲寺組（K1q）:為淺灰色長(zhǎng)石石英砂巖與紫紅色泥巖互層。砂巖為砂質(zhì)結(jié)構(gòu)，層狀構(gòu)造，泥巖為泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。2.3地質(zhì)構(gòu)造及地震該區(qū)位于大巴山北面，樞紐區(qū)位于井溪背斜與官渡背斜之間的泥溪復(fù)式向斜軸部，巖層產(chǎn)狀為115°Z5?6°。樞紐區(qū)及其附近基巖裸露、巖體完整、構(gòu)造微弱，未發(fā)現(xiàn)較大斷裂構(gòu)造和破碎帶。區(qū)域穩(wěn)定性好。查GB18306—2001《中國(guó)地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖》，工程區(qū)地震動(dòng)峰值加速度為0.05g,相應(yīng)地震烈度為W度，地震動(dòng)反應(yīng)譜特征周期0.35s。2.4水文地質(zhì)條件區(qū)內(nèi)水文地質(zhì)條件簡(jiǎn)單，地下水按埋藏和賦存條件可分為松散覆蓋層中孔隙水和基巖裂隙水兩大類型。孔隙水：主要賦存于松散堆積層之中，除臺(tái)地和河床中水量較豐外，其余地段水量一般較貧乏，受大氣降水和河水補(bǔ)給，排泄于溝谷之中。基巖裂隙水：主要埋藏于基巖裂隙中，于孔隙水具有一定的水力聯(lián)系，同樣受大氣降水補(bǔ)給，排泄于溝谷或河流中。基巖裂隙水含水不均一，巖體的富水程度和滲透性與地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、裂隙發(fā)育程度、巖石風(fēng)化程度有關(guān)。故基巖裂隙水的埋藏條件和水量大小受地形、補(bǔ)給條件、地層巖性和地質(zhì)構(gòu)造的限制，變化較大。根據(jù)地下水及地表水以往水質(zhì)分析資料，工程區(qū)地表水及地下水對(duì)水泥及其拌制品不具任何侵蝕性和腐蝕性。2.5物理地質(zhì)作用工程區(qū)無(wú)明顯不良物理地質(zhì)現(xiàn)象。主要為基巖表面風(fēng)化脫落，受巖性控制，砂巖出露處易形成陡崖，下伏泥巖抗風(fēng)化能力差，導(dǎo)致上覆砂巖由于失去穩(wěn)定而易產(chǎn)生崩塌，但規(guī)模不大,對(duì)工程基本無(wú)影響。3各建筑物區(qū)工程地質(zhì)條件及評(píng)價(jià)3.1主要病害情況1、 大壩壩體滲漏，壩體存在大面積散浸現(xiàn)象，壩面無(wú)護(hù)坡，浪蝕嚴(yán)重；左右壩肩及壩基滲漏嚴(yán)重；壩基主要表現(xiàn)為庫(kù)水沿風(fēng)化裂隙滲漏；大壩填筑質(zhì)量差，且未進(jìn)行碾壓，以至造成大壩嚴(yán)重變形。無(wú)觀測(cè)設(shè)施。2、 溢洪道進(jìn)口段底板未作襯砌，泥巖底板風(fēng)化剝蝕嚴(yán)重，凹凸不平，影響瀉洪，左、右兩岸均為M7.5漿砌條石襯砌。進(jìn)口右側(cè)斜坡地為第四系坡積土，系修溢洪道時(shí)堆積而成，其本身極不穩(wěn)定，特別是雨季，地表水向下滲透，堆積土體向下滑動(dòng)，造成溢洪道進(jìn)口段左側(cè)邊墻開裂、移位，其進(jìn)口段邊墻不滿足穩(wěn)定要求。溢洪道陡槽段基礎(chǔ)為泥巖，兩邊墻發(fā)現(xiàn)多處砌石之間相互錯(cuò)動(dòng)，不能滿足抗滑穩(wěn)定要求。末端無(wú)消能設(shè)施。3、 放水設(shè)施為涵臥管。臥管基礎(chǔ)為泥巖，涵管穿過(guò)壩體中部與下游渠道連接，臥管多外斷裂，同時(shí)由于壩體的不均勻沉陷造成涵管多處出現(xiàn)裂縫，漏水嚴(yán)重。4、 水庫(kù)大壩內(nèi)外坡有白蟻建巢危害，庫(kù)區(qū)周邊50m范圍內(nèi)有白蟻群體分布。已對(duì)大壩安全造成了直接影響。3.2大壩工程地質(zhì)條件及評(píng)價(jià)3.2.1大壩工程地質(zhì)條件及評(píng)價(jià)大壩為均質(zhì)土壩，最大壩高20.5m,壩頂高程1046.00m,壩頂寬4.50m,壩頂軸線長(zhǎng)55.00m。大壩內(nèi)坡1：3.8；大壩外坡1：1.7,1：2.1。1、 壩體本次在壩上布置了鉆孔1個(gè)，探坑6個(gè)。根據(jù)鉆孔及探坑揭示：壩體土填筑不均，施工質(zhì)量差，層間結(jié)合不好，大部分呈硬塑?堅(jiān)硬狀，局部呈可塑狀。在原壩體深?3m段共取樣6組。根據(jù)本次勘察室內(nèi)試驗(yàn)成果（見(jiàn)表3-1，表3-2）看出：原壩體土中大于0.05mm含量占29.23%，小于0.005mm的含量占31.18%。壩體土各粒徑含量不均勻，局部壓實(shí)質(zhì)量較差，導(dǎo)致局部壩體出現(xiàn)散浸。從物理力學(xué)試驗(yàn)成果表中看出:壩體土全料平均比重G=2.73,含水率3=22.9%,干密度pd=1.63g/cm3,濕密度p=2.01g/cm3。其抗剪強(qiáng)度指標(biāo):非飽和固結(jié)快剪平均值c=36.0kPa,（p=18.8°；飽和固結(jié)快剪平均值c=30kPa,（p=16°o滲透系數(shù)K=1.46X10-4cm/so因此說(shuō)明壩體填筑碾壓質(zhì)量不均勻，導(dǎo)致局部散漏。據(jù)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量，在大壩下游面存在兩處散滲，一處位于高程1027.90m處，距大壩右岸8.70m，散滲區(qū)近似方形，長(zhǎng)8.50m,寬8.10m,另一處位于高程1026.70m處，距大壩左岸7.50m，散滲區(qū)呈矩形，長(zhǎng)8.30m,寬6.90m。根據(jù)散浸區(qū)面積和浸潤(rùn)情況分析,滲漏較嚴(yán)重。2、 壩面大壩上游坡面無(wú)護(hù)坡，浪蝕嚴(yán)重。經(jīng)專業(yè)技術(shù)人員對(duì)大壩進(jìn)行白蟻危害調(diào)查，發(fā)現(xiàn)水庫(kù)大壩內(nèi)外坡有白蟻建巢危害，庫(kù)區(qū)周邊50m范圍內(nèi)有白蟻群體分布。已對(duì)大壩安全造成了直接影響。3、 壩基大壩壩基基巖為白堊系下統(tǒng)七曲寺組（K1q）泥巖與砂巖互層。據(jù)本階段鉆孔揭示壩基為厚5.2m的泥巖，較為破碎，下為砂巖，裂隙發(fā)育，共壓水5段，從上至下呂榮值分別為101、132、18.6、1.28、2.65。其中大于100的強(qiáng)透水有2段，大于10小于100的中等透水有1段。說(shuō)明大壩壩基存在滲漏問(wèn)題，建議進(jìn)行防滲處理。4、 壩肩本階段在左、右壩肩分別布置鉆孔1個(gè)。據(jù)鉆孔揭示左、右壩肩皆為砂泥巖互層，強(qiáng)風(fēng)化深度2?4m。左壩肩共壓水4段，從上至下呂榮值分別為118、82、2.83、1.36。其中大于100的強(qiáng)透水有1段，大于10小于100的中等透水有1段；右壩肩共壓水6段，從上至下呂榮值分別為88、127、12.8、25.6、8.99、5.33。其中大于100的強(qiáng)透水有1段，大于10小于100的中等透水有3段。說(shuō)明大壩壩肩存在繞壩滲漏問(wèn)題。據(jù)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量，在下游壩體共有兩個(gè)出水點(diǎn)，出水點(diǎn)1位于大壩右岸高程為1039.30m，出水流量為0.71L/S,出水點(diǎn)2位于大壩左岸高程為1037.27m處，出水流量為0.96L/S，兩處滲漏量共計(jì)1.67L/S。3.2.2大壩整治措施建議1、 為徹底解決壩基壩肩滲漏問(wèn)題，建議對(duì)沿大壩內(nèi)坡對(duì)壩基壩肩進(jìn)行帷幕灌漿。建議采用單排孔，孔距2m,起灌高程為地面高程，終灌高程為深入至相對(duì)不透水層5m,防滲標(biāo)準(zhǔn)qW10Lu。2、 對(duì)大壩內(nèi)坡采用土工薄膜防滲、砼六棱塊進(jìn)行護(hù)坡，外坡漿砌條石分格，草皮護(hù)坡，并治理大壩白蟻危害。3、 壩頂進(jìn)行硬化處理，增設(shè)安全防浪墻，并增設(shè)觀測(cè)設(shè)施。表3-1土工試驗(yàn)成果表（物理指標(biāo)）土樣號(hào)天然狀態(tài)比重G顆粒組成含水率W（%）塑性指數(shù)Ip（%）濕密度p(g/cm3)干密度pd(g/cm3)孔隙比e飽水度Sr（%）>0.05(mm)(%)0.05?0.005(mm)(%)V0.005(mm)(%)不均勻系數(shù)TK1—125.919.31.961.560.7594.32.7326.341.232.515.6TK2—121.518.62.011.650.65589.72.7336.537.327.825.6TK3—124.119.01.991.600.70693.22.7321.843.235.011.0TK4118.717.42.101.770.54294.02.7336.934.828.325.8TK5—124.718.91.961.570.73291.82.7225.742.032.315.33TK6—122.617.82.081.650.65594.02.7328.240.631.217.6平均值22.918.32.011.630.67392.82.73表3-2 土工試驗(yàn)成果表（力學(xué)指標(biāo)）土樣號(hào)壓縮系數(shù)（cm2/kg）滲透系數(shù)（cm/s）抗剪強(qiáng)度飽和固結(jié)快剪非飽和固結(jié)快剪C(KPa)①（度）C(KPa)①（度）TK1—10.0133.3x10-41816。18'2218。35'TK2—10.0221.28x10-53516。45'4018。42'TK3—10.0264.0x10-42216。34'2119。45'TK410.0201.8x10-52614。59'2917。33，TK5—10.0132.6x10-53214。51'4517。59'TK6—10.0148.8x10-54116。38，5920。17'平均值0.0181.46x10-43016。0'50〃3618。48'30〃小值平均值2214。55'2418。12'15〃3.33.3溢洪道工程地質(zhì)條件及評(píng)價(jià)本階段天然建筑材料勘察在樞紐區(qū)附近選定石料場(chǎng)一處。本工程用砂一律外購(gòu)天然3.3.1溢洪道工程地質(zhì)條件及評(píng)價(jià)溢洪道位于大壩右壩端，基礎(chǔ)為（Kiq）紫紅色泥巖于淺灰色砂巖互層，由進(jìn)口段、陡槽段組成。溢洪道山墻（山體側(cè)）為自然開挖斷面，棱角多，表面粗糙；溢洪道底面沒(méi)有襯砌，雜草叢生，泄流陡槽段沒(méi)建。進(jìn)口右側(cè)斜坡地為第四系坡積土，厚約10m,高度10.5m,系修溢洪道時(shí)堆積而成，其本身極不穩(wěn)定，特別是雨季，地表水向下滲透,堆積土體向下滑動(dòng)，造成溢洪道進(jìn)口段左側(cè)邊墻開裂、移位，經(jīng)穩(wěn)定分析，其進(jìn)口段邊墻不滿足穩(wěn)定要求。溢洪道陡槽段基礎(chǔ)為泥巖，兩邊墻發(fā)現(xiàn)多處砌石之間相互錯(cuò)動(dòng)，經(jīng)穩(wěn)定分析，不滿足抗滑穩(wěn)定要求。溢洪道末端無(wú)消能設(shè)施，沖刷嚴(yán)重。3.3.2溢洪道處理措施建議1、 建議拆除重建已破壞的邊墻；2、 建議對(duì)進(jìn)口段底板進(jìn)行襯砌處理；3、 建議對(duì)進(jìn)口右岸殘坡積體進(jìn)行護(hù)坡處理；4、 建議對(duì)陡槽段邊墻拆除重建；5、 建議增設(shè)消能設(shè)施。3.4放水設(shè)施工程地質(zhì)條件及評(píng)價(jià)3.4.1放水設(shè)施工程地質(zhì)條件及評(píng)價(jià)放水設(shè)施為涵臥管，布置在庫(kù)內(nèi)，臥管基礎(chǔ)為泥巖，涵管穿過(guò)壩體左側(cè)與下游渠道連接，其進(jìn)口底部高程為1027.50m，由于涵管置于大壩壩體內(nèi)，壩體的不均勻沉陷造成涵管多處斷裂，導(dǎo)致滲漏嚴(yán)重，且壩體填土高度大，涵管縱向管路長(zhǎng)，其縱向強(qiáng)度遠(yuǎn)不能滿足規(guī)范要求。3.4.2放水設(shè)施處理措施建議拆出臥管重新砌筑，對(duì)涵管進(jìn)行反壓灌漿處理，斷裂處進(jìn)行修復(fù)。砂，碎石采用砂巖人工破碎。本階段天然建筑材料需用及調(diào)查量詳見(jiàn)表4-1。表4-1 天然建筑材料調(diào)查量表種類設(shè)計(jì)需用量（萬(wàn)m3）要求調(diào)查量（萬(wàn)m3）實(shí)際調(diào)查量（萬(wàn)m3）石渣料2.06.08.0條塊石0.41.28.5河砂0.30.91.2卵石0.61.83.31、 石渣料石渣料場(chǎng)選定于大壩右岸上游約600m處。該料場(chǎng)為砂泥巖互層，表面無(wú)用層厚約0.5m。料場(chǎng)長(zhǎng)約400m，有用層厚度6余米，儲(chǔ)量8.0萬(wàn)m3。不占耕地和樹木，交通方便，運(yùn)距近，在質(zhì)量和儲(chǔ)量上均能滿足規(guī)范要求。2、 條塊石料石料分布于大壩后廖家扁一帶山坡，巖層為灰白色厚層長(zhǎng)石石英砂巖，有用層厚度5余米，儲(chǔ)量8.5萬(wàn)m3。巖石單軸飽和抗壓強(qiáng)度32.6Mpa。無(wú)用層厚度0~0.5m，不占耕地和樹木，取巖樣一組，物理力學(xué)指標(biāo)詳見(jiàn)表牛2。表4-2 石料試驗(yàn)成果匯總表編號(hào)比重容重(g/cm3)干抗壓（MPa）濕抗壓（MPa）軟化系數(shù)12.702.4047350.7520.712.4044360.8232.712.4140320.80平均值2.712.4043.734.30.793、砂卵石料大田溝一帶砂卵石較少，本次水庫(kù)病害整治工程用砂卵石料采用在白沙河流域白沙鎮(zhèn)一帶購(gòu)買，白沙河的河砂以中砂為主，卵石各級(jí)配儲(chǔ)量豐富，運(yùn)距26km。4天然建筑材料5結(jié)論及建議5.1結(jié)論1、 大田溝水庫(kù)樞紐區(qū)位于井溪背斜與官渡背斜之間的泥溪復(fù)式向斜軸部。根據(jù)GB18306—2001《中國(guó)地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖》，本工程區(qū)地震動(dòng)峰值加速度為0.05