水文地質(zhì)、工程地質(zhì)實習(xí)報告

水文地質(zhì)與工程地質(zhì)實習(xí)一、實習(xí)的目的與意義工程地質(zhì)實習(xí)目的：使我們獲得地形地貌、地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、物理地質(zhì)現(xiàn)象、天然建筑材料及地下水等方面的感性認(rèn)識，使我們能將所學(xué)到的水利工程地質(zhì)根本理論知識與實際工程地質(zhì)條件及工程地質(zhì)問題結(jié)合起來，初步掌握從工程地質(zhì)條件角度選擇水利工程建筑區(qū)，并進(jìn)展工程設(shè)計方案優(yōu)化的方法。水文地質(zhì)實習(xí)目的：實地理解、認(rèn)識地下水的分布埋藏特征，補(bǔ)給、徑流、排泄條件，含水層的富水性、水質(zhì)，地下水的動態(tài)，地下水資源的開發(fā)利用，土壤鹽漬化防治等根本知識；掌握水文地質(zhì)勘察、地下水資源評價和開發(fā)利用的根本方法與技能。理論聯(lián)絡(luò)實際，獲得感性認(rèn)識，開闊視野，培養(yǎng)和進(jìn)步實際工作才能（如觀察才能、動手操作才能、識圖才能、分析問題和解決問題的才能等）；并且理解野外地質(zhì)工作的根本方法，掌握一定的操作技能及訓(xùn)練編寫實習(xí)報告等。此外，通過工程地質(zhì)野外教學(xué)實習(xí)，培養(yǎng)吃苦耐勞、艱辛努力、團(tuán)結(jié)協(xié)作等優(yōu)良品質(zhì)，也有利于我們增強(qiáng)體魄和磨煉意志，并受到集體主義的教育。二、實習(xí)基地簡介瑪納斯河流域位于歐亞大陸中心，新疆天山北坡中部，準(zhǔn)噶爾盆地南緣，流域主要有瑪納斯河及其東側(cè)的塔西河、西側(cè)的金溝河、寧家河、巴音溝河、大小南溝河、沙灣河等組成，總面積為1.76x104km2,瑪納斯河是流域內(nèi)流程最長、流量最大的河流，發(fā)源于天山北麓依連哈比尕山脈，全河總長約400km，年均徑流量12.7x108m3。流域地勢由東南向西北傾斜，最高海拔，最低為256m，屬于溫帶大陸性干旱氣候區(qū)，降水量時空差異大，年均降水量115-200mm，年蒸發(fā)量1500-2100mm，年均氣溫4。，徑流補(bǔ)給主要由海拔3600m以上冰川積雪的融化和降水，水循環(huán)在獨立的水系內(nèi)進(jìn)展，并且在山區(qū)形成徑流，在平原區(qū)消耗與轉(zhuǎn)化?？纤雇咛厮麡屑~工程位于瑪納斯河中游肯斯瓦特河段，是瑪納斯河流域最重要的控制性水庫工程，北距石河子市70公里，處于天山北坡經(jīng)濟(jì)帶的核心位置。工程建立涉及兵團(tuán)農(nóng)八師、農(nóng)六師與昌吉回族自治州瑪納斯縣、塔城地區(qū)沙灣縣以及克拉瑪依市的用水關(guān)系和國民經(jīng)濟(jì)開展，關(guān)系到流域萬人民的萬耕地的農(nóng)業(yè)開展。工程主要由攔河壩、右岸溢洪道、泄洪洞、發(fā)電引水系統(tǒng)組成，水庫正常蓄水位990m，最大壩高，庫容億，電站裝機(jī)容量100MV，是一座集防洪、灌溉和發(fā)電等綜合利用功能的大型II等工程。該水利樞紐工程具有防洪、灌溉、發(fā)電三大效益，對瑪納斯河流域的生態(tài)保護(hù)、產(chǎn)業(yè)開展、天山北坡經(jīng)濟(jì)帶的能源保障有重要的意義。工程建成后，瑪納斯河流域的下游防洪標(biāo)準(zhǔn)將由10年一遇進(jìn)步到50年一遇。惠及下游300多萬畝土地，其中萬畝的耕地灌溉保障率將由45%進(jìn)步到75%，萬畝的耕地灌溉保障率將由46.2%進(jìn)步到95%。裝機(jī)容量10萬千瓦的水電站每年可發(fā)電億千瓦。三、實習(xí)道路石河子---瑪納斯出山口---瑪納斯背斜〔南山洼地北源〕---瑪納斯河流一級渠首------肯斯瓦特水利樞紐壩后處-----肯斯瓦特壩上、瑪納斯一級水電站、瑪納斯二級水電站引水渠四、實習(xí)內(nèi)容前期實習(xí)培訓(xùn)1.1.勘察目的及任務(wù)目的：充分利用有利的地質(zhì)條件，盡量避開或改造不利的地質(zhì)因素，為工程建立的規(guī)劃、設(shè)計、施工提供可靠的地質(zhì)根據(jù)。運用地質(zhì)學(xué)和力學(xué)的知識來解決工程上水文地質(zhì)問題。使工程建筑規(guī)劃合理、設(shè)計經(jīng)濟(jì)、平安可靠地正常運行和管理。任務(wù)：查明工程建筑場地的工程地質(zhì)條件，對工程地質(zhì)條件做出評價、對不良的地質(zhì)條件提出合理地改善和防治處理措施，預(yù)測工程興建后對地質(zhì)環(huán)境造成的影響，調(diào)查工程興建過程中所需的各種天然建筑材料?？辈祀A段劃分：規(guī)劃選點階段、可行性研究階段、初步設(shè)計階段和技施設(shè)計階段〔1〕規(guī)劃選定階段：查明區(qū)域性工程地質(zhì)條件，分析和研究區(qū)域性的地質(zhì)問題〔2〕可行性研究階段：選定工程建筑物的詳細(xì)地址，通過詳盡地調(diào)查各方案懂得工程工程地質(zhì)條件，分析主要的工程地質(zhì)問題，從工程地質(zhì)的角度來比照分析各方案優(yōu)劣，選出最正確方案，為初擬工程建筑類型和規(guī)模提供地質(zhì)根據(jù)?！?〕初步設(shè)計階段：在選定的地址上，進(jìn)一步深化全面詳細(xì)地查明與工程建筑有關(guān)的工程地質(zhì)條件，分析和研究與工程建筑有關(guān)的工程地質(zhì)問題?！?〕技施設(shè)計階段：根據(jù)初步設(shè)計確定，驗證和補(bǔ)充前階段的測繪，勘探和試驗成果資料以及解決在施工中出現(xiàn)的地質(zhì)問題。.水利水電工程的工程地質(zhì)勘察水利水電工程的工程地質(zhì)勘察工作主要包括水庫、壩址、渠道、水工洞室的勘察〔1〕水庫地區(qū)工程勘察：主要查明整個庫區(qū)工程的地質(zhì)條件。對庫區(qū)存在的工程地質(zhì)問題有一個根本估計〔2〕壩址地區(qū)工程勘察：在規(guī)劃選點階段主要搜集和研究河流區(qū)域地質(zhì)資料、進(jìn)展線路勘探和區(qū)域工程地質(zhì)勘察，主要是綜合性工程地質(zhì)勘察和測繪。在區(qū)域勘察的根底上，對各開發(fā)方案擬定的主要壩區(qū)進(jìn)展勘察。以測繪為主，著重查明壩段河谷的工程地質(zhì)條件和可能存在的工程地質(zhì)問題。在可行性研究階段在前一階段的根底上，在壩段范圍內(nèi)提出幾個方案比擬，詳細(xì)研究各壩址的巖性和構(gòu)造，還要注意研究岸坡巖體的穩(wěn)定性。分析壩基〔肩〕產(chǎn)生滲漏的可能性和滲漏程度。初步設(shè)計階段，在選定的壩址上圍繞幾個可能壩線，通過測繪和勘探及試驗工作，詳細(xì)研究工程地質(zhì)條件，確定壩軸線，壩型和布置形式。技施設(shè)計對施工地質(zhì)編錄和預(yù)報可能出現(xiàn)的、威脅工程平安的地質(zhì)現(xiàn)象，以及基坑開挖和施工米取處理措施?！?〕渠道的工程勘察：主要從線路選擇和可能產(chǎn)生的工程地質(zhì)問題這個方面進(jìn)展。在規(guī)劃選線時，應(yīng)查明沿線的工程地質(zhì)條件，第二階段勘察主要針對可能出現(xiàn)滲漏的地段、渠道邊坡穩(wěn)定問題進(jìn)展詳細(xì)勘探和現(xiàn)場試驗，做出定性定量的評價。〔4〕水工洞室的工程地質(zhì)勘察：主要對洞室沿線的巖體穩(wěn)定性，工程地質(zhì)條件進(jìn)展調(diào)查，對開挖時可能出現(xiàn)的突然涌水、洞頂塌落以及巖溶發(fā)育情況進(jìn)展評估實地勘察瑪納斯出山口〔1〕巖性及地形地貌：瑪納斯出山口位與平原和山區(qū)分界區(qū)，地貌的分界限位置同時也是區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造的一個分界區(qū)，典型的地表是戈壁灘，由山區(qū)向平原區(qū)微傾斜，坡度在千分之十到十五.此地帶為新近系泥巖砂巖地層，往上漸漸出現(xiàn)第四紀(jì)沖洪積地層，巖性變化非常明顯，地表巖性主要以砂卵礫石為主，往北是沖積平原，地表是細(xì)粒的物質(zhì)，大厚度的土層和砂層組成互層構(gòu)造，坡降小于千分之五，在往北是沙漠平原，風(fēng)積沙沉積而成，再往北是沖積平原和洪積平原?！?〕地質(zhì)構(gòu)造：總體來說，有三排地質(zhì)構(gòu)造，第一排為南安集海背斜，第二排為瑪納斯背斜；第三排為埃及海背斜。紅色物質(zhì)是出露到地表的泥巖，出山口后突然下沉，從區(qū)域上有一個山前的斷裂構(gòu)造帶，山脈的抬升，平原區(qū)的相對下降，形成了第四紀(jì)厚度非常大的一個凹陷構(gòu)造帶，東西向，往北第四紀(jì)厚度逐漸是600,500,200米，所以這個凹陷是出山口之后下沉然后緩慢的抬升。〔3〕水文地質(zhì)：這里也是水文地質(zhì)單元的分界限，此位置往上為山區(qū)和山間古跡，其下為山前沖洪積平原，下面主要是第四紀(jì)沖洪積松散孔隙含水層地下水，洪積扇前面為潛水，往下為承壓水，河床覆蓋沖積的砂卵礫石層有不超過5米，下面是基巖，地下水位在河床里面是1米到2米左右，山區(qū)順著河床潛流補(bǔ)給到平原地下水每年300多萬方水，量小，占瑪河平原區(qū)地下水補(bǔ)給量有6億到7億左右很少〔4〕建筑物：三級水電站前池坐落在泥巖上，有1,2米的第四紀(jì)厚度，充分利用了瑪納斯河出山口的地形，下有河床，河漫灘，所在的地方是二級階地，充分利用瑪河?xùn)|岸的四級階地的平臺位置，引水渠沿著四級階地布置往下引，出山口之后，地層變松軟，河道變寬，利用階地前沿做壓力管坡，地形選擇非常好，利用了上下地形差，建成40年來，未發(fā)生破壞事故，因地質(zhì)原因的危害一直存在，近10年才完全處理。主要的問題是，泥巖在工程地質(zhì)上是一個軟巖，決定巖石軟硬程度的標(biāo)準(zhǔn)是1軟化系數(shù)和2飽和抗壓強(qiáng)度〔巖石充分吸水后測的抗壓強(qiáng)度〕，泥巖的飽和抗壓強(qiáng)度小于5兆帕，地形條件要求飽和抗壓強(qiáng)度要大于60兆帕，修建6,7十米地下廠房最有利的條件是開挖完好巖石，之后進(jìn)展襯砌，而如今的地方是新近紀(jì)的泥巖砂巖中軟巖，巖石強(qiáng)度低，遇水之后易軟化，浸透系數(shù)小，存在的問題是引水渠和前池有滲漏現(xiàn)象，在壓力管坡兩邊的坡腳流出，1到2米的泥巖軟化，導(dǎo)致水閘基層不穩(wěn)定，前池進(jìn)一步開裂，水流沖擊流下后的水流沖擊力，破壞壓力管坡基層，冬天凍脹，所以在廠房后面修的排水溝將水導(dǎo)出，還有固結(jié)灌漿，修引水槽，在壓力管前將上游水截斷導(dǎo)走，滲水已非常弱，對工程影響不大?，敿{斯背斜〔南山洼地北源〕1〕巖性及地形地貌：，南山洼地地下沉積為第三紀(jì)地層，上面是第四紀(jì)地層，洼地中部為第四紀(jì)沖洪積平原物質(zhì)，厚度最厚到達(dá)350m，為新近系泥巖砂巖。所在地的四級階地的后期沖洪溝破壞地形，洪水季節(jié)會發(fā)生泥石流，形成了長期的洪積扇?！?〕地形構(gòu)造：瑪河河谷進(jìn)一步抬升，侵蝕下切，把南山洼地堆積的第四紀(jì)紀(jì)層侵蝕，形成相型河谷，兩岸發(fā)育多級階地，高差150左右。多級階地為規(guī)劃多級水利水電發(fā)電工程提供了良好的條件〔3〕水文地質(zhì)：瑪河在南山洼地中河谷切割最深，揭露了地下水含水層，于是，洼地東西兩側(cè)的地下水都向瑪河河谷排泄，所以瑪河河谷是地下水主要的排泄通道?，敽又虚g是洪水，東岸林帶下是泉水溢出帶，排泄量在紅山嘴斷面一年是到億立方米左右，是瑪河在紅山嘴徑流量億左右的13分之一。背斜構(gòu)造隆起為弱透水地層，阻隔了山區(qū)地下水包括南山洼地地下水向平原地區(qū)的排泄?，敽雍庸仁悄仙酵莸氐叵滤囊粋€主要排泄口?！?〕存在的問題：瑪河?xùn)|岸有5級階地，河流侵蝕到3級階地，3級階地形成一些陡坎，造成滑坡，河道60的流量由于滑坡渠道一側(cè)造成塌方，于是將渠道改道，因此，渠道邊坡的穩(wěn)定性很重要，暴雨，滲漏對陡岸邊坡的穩(wěn)定性有影響，加速破壞，河流侵蝕使岸坡陡坎變陡，邊坡支撐力逐漸消失，所以岸坡始終處于不穩(wěn)定中?，敿{斯河流一級渠首〔1〕地形地貌：引水的首部，上游為自然河道，下端既有自然的河道也有引水渠道，主要功能是攔截河水，根據(jù)人們的需要合理分配地表水資源。該渠首為攔河式渠首，建成年代2007年前后，〔2〕選址位置及地質(zhì)條件：在上游，西岸寬緩，有一些臺階，雖然是基巖卻是古滑坡體，東岸有新型紅色巖土體，不斷有風(fēng)化的隨時塊掉落，說明邊坡不穩(wěn)定，地應(yīng)力作用下假設(shè)巖石非常破碎還會有斷裂構(gòu)造帶的通過，甚至是活動性斷裂，地應(yīng)力的聚集帶，活動性的。東岸巖層?xùn)|西向延伸，背斜向南環(huán)球，往下為南山洼地砂礫石層，往上邊坡陡峭，往北是南山洼地的砂礫石層，邊坡非常陡，高差90到100米，不穩(wěn)定，仍在發(fā)育的滑坡體，影響大，所以渠首核心泄水部位偏向西岸，躲避開了大滲漏水的地層，在出露基巖上，渠首選擇適當(dāng)?shù)谋荛_了不利地理災(zāi)害的影響，也將閘機(jī)坐落在了弱透水的泥巖上，并修建了護(hù)坡?？纤雇咛厮麡屑~壩后處〔1〕巖性：右岸〔東岸〕為瑪河高階地堆積的沖洪積層砂卵礫石層，壩坡前面為混凝土面板進(jìn)展防滲。向下游為泥巖砂巖層，第三紀(jì)地層〔古近系地層〕，壩址位于白堊紀(jì)泥巖、砂巖和板巖，下面巖層為軟巖，上面為中軟巖，巖石強(qiáng)度較下游高?！?〕地質(zhì)條件：東岸是瑪河高階地的沖洪積的砂卵礫石層，壩坡前面是用混凝土面板進(jìn)展防滲，下游西岸有滑坡體，東岸巖石非常破碎，有斷層帶，對壩肩的不穩(wěn)定破壞影響很大。壩后西岸是沖刷形成的低坎，上面是古滑坡體，假如水位高于低坎，古滑坡體會二次復(fù)活，邊坡更加不穩(wěn)定，滑坡體會雍到河道里，造成淤積，水庫庫容的減小，壩東面有強(qiáng)透水的砂礫石，向下切割5,60米，說明瑪河在形成如今的河槽之前在強(qiáng)透水層有一個古河槽，古河槽阻擋了強(qiáng)透水層。肯斯瓦特壩上〔1〕.右岸副壩選址位置及地質(zhì)條件右岸副壩位于泥巖和砂巖上弱透水層之上，砂礫石厚度為60m左右，寬度為70-80m左右，西岸為白惡紀(jì)的基巖，東岸為砂礫石前沿，中間有古河槽，河道沖刷形成的，層理為程度堆積，為河水水流沉積最主要的特征，作用：防止東岸繞壩滲漏，〔2〕主壩選址位置及地質(zhì)條件此地為中軟巖，躲過了第三紀(jì)軟巖，東岸和西岸兩邊全為基巖，西岸陡峭，白堊紀(jì)上面是程度堆積的第四紀(jì)早更新的砂礫石層，往上是中更新的沖洪積程度砂礫石層，再往上是晚更新的黃土。壩線不長，壩寬只有30m-50m左右，覆蓋層厚度小，壩基防滲處理深度較淺，主要靠面板防滲。壩上修建了收縮裂縫，其目的是，防凍脹，降低后期不均勻沉降砂卵礫石變形破壞，所以要控制為最大相對密度，采用最小的孔隙率，碾壓的密實度將變形減少到最小的程度?？傮w來說，水庫比擬平安〔3〕水文地質(zhì)：選址為瑪河的主道和清水河交界處，充分利用河流水資源，白印為歷史蓄水最高水位，徑流量億左右。壩前有滲漏水，很少，防滲效果好，壩左側(cè)設(shè)有水流，流速等指標(biāo)的測量標(biāo)準(zhǔn)，混凝土攪拌控制溫度就是要為了控制后期的變形裂縫，就要有滲漏。西岸紫紅色的泥巖和砂巖浸透性是弱透水到微透水，壩基處理后形成積水，但未能形成明流，蒸發(fā)量和滲漏量之間形成平衡。瑪納斯一級水電站〔1〕選址位置及地質(zhì)條件位于南山洼地核部位置，高差90-100米左右，河床下有大約200米的砂卵礫石層，地下水埋深在100-150米左右，水的來源于瑪納斯一級渠首，距瑪納斯一級渠首大約14公里，從一級渠首之后有大約3公里明渠，2公里左右暗渠，中間有9公里隧洞，主體機(jī)構(gòu)為前池、壓力管坡，發(fā)電廠房，壓力管坡上面地層為Q1,Q2地層，比擬致密，下面坡積物為上面的砂卵礫石層〔強(qiáng)透水層〕，被風(fēng)化雨水堆積而成，構(gòu)造松散，廠房在一級階地根底上往下挖15m左右而建成，目的為了充分增加水頭差?！?〕主要存在問題：在河岸邊坡陡峭不穩(wěn)定，在雨洪沖擊下不斷的有雨洪沖擊物聚集到坡底渠道進(jìn)展破壞，發(fā)電水輪機(jī)組遇到洪積物，懸移質(zhì)會破壞水輪機(jī)組，所以水流要在進(jìn)入發(fā)電廠之前去除泥沙。施工廠房問題：其廠房比河面低和地下水埋深情況未知，是否會有水滲過來將其吞沒或地下水涌出，對基坑排水產(chǎn)生問題。勘察后得知該河谷地下水埋深為17m左右，且河水垂直浸入，遇到隔水層或相對不透水層才會測滲，所以廠房不會被吞沒瑪納斯二級水電站引水渠選址位置及地質(zhì)條件此地為一非常典型的抽水融冰井，確保發(fā)電渠道正常運行的一個范例，此地地下水埋深為25米左右，選址利用了南山洼地儲水構(gòu)造，有第四季松散的孔隙含水層，且為強(qiáng)透水層，補(bǔ)給源比擬充足，充分利用地下水匯入到渠道但1、2月最低氣溫為零下26度左右，隨著海拔升高，氣溫降低，存在最大問題引水水源季節(jié)性變化，夏季豐水期但泥沙含量大，冬季河水徑流量表較小，還有冬季冰凍影響只能砸冰處理，確保冬季運行。五、實習(xí)心得通過這次的實習(xí)，我受益匪淺，使我對地形地貌、地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、物理地質(zhì)現(xiàn)象、天然建筑材料及地下水等方面有了感性的認(rèn)識，初步掌握從工程地質(zhì)條件角度和水文地質(zhì)角度選擇水利工程建筑區(qū)，并進(jìn)展工程設(shè)計方案優(yōu)化的方法，培養(yǎng)了我們將所學(xué)到的水利工程地質(zhì)根本理論知識與實際工程地質(zhì)條件及工程地質(zhì)問題結(jié)合起來的才能，同時對地下水的分布埋藏特征，補(bǔ)給、徑流、排泄條件，含水層的富水性、水質(zhì)，地下水的動態(tài)有了明晰的認(rèn)識，掌握了地下水資源的開發(fā)利用，土壤鹽漬化防治等根本知識；掌握了水文地質(zhì)勘察、地下水資源評價和開發(fā)利用的根本方法與技能。第一天的前期培訓(xùn)使我對勘察目的及任務(wù)、勘察階段劃