烏沙塘水庫工程地質(zhì)問題勘察分析,地質(zhì)工程論文

烏沙塘水庫工程地質(zhì)問題勘察分析,地質(zhì)工程論文烏沙塘水庫工程位于寧夏吳忠市紅寺堡城區(qū)西南10km處，庫址地理坐標(biāo)：N3720~N3722,E10558~E10600之間。設(shè)計(jì)總庫容292104m3,興利庫容248.28104m3,淤積庫容43.98104m3.該工程主要任務(wù)是紅寺堡西部地區(qū)人飲供水，設(shè)施農(nóng)業(yè)用水規(guī)模為0.28104hm2.根據(jù)(水利水電工程等級(jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)〕〔SL252-2000〕的規(guī)定，確定工程等別為Ⅳ等工程，主要建筑物為4級(jí)，次要建筑物及臨時(shí)建筑物為5級(jí)。2壩址區(qū)工程地質(zhì)條件2.1地形、地貌及物理地質(zhì)現(xiàn)象庫區(qū)為由西向東緩傾的坡地，高程為1347~1351m,地形較平坦，略有起伏。壩址西側(cè)沿壩址有一沖溝，呈V型，寬30m,深17m,溝底可見基巖出露。壩址區(qū)均有第四系風(fēng)積沙覆蓋。經(jīng)過工程地質(zhì)測(cè)繪，壩址區(qū)未見有滑坡等不良地質(zhì)現(xiàn)象。2.2地層巖性揭露的主要地層有第三系中新統(tǒng)紅柳溝組〔N1h〕磚紅色泥質(zhì)砂巖、砂質(zhì)泥巖。第四系上更系統(tǒng)下段沖洪積層〔Q3al+pl〕的角礫；上更新統(tǒng)沖積積層〔Q3al〕的土黃色黃土狀粉土、粉砂；全新統(tǒng)上段風(fēng)積層〔Q4eol〕粉砂。現(xiàn)將地層由新至老分述如下：1〕粉砂〔Q4eol〕:厚度為0.5m左右，該層在工作區(qū)局部有出露，土黃色、稍濕、松懈、較均勻，主要成分為石英、長石。浸透系數(shù)為1.310-3cm/s,屬強(qiáng)透水層，開挖邊坡比為1∶1.75,建議將本層挖除。2〕上更新統(tǒng)沖積層〔Q3al〕的土黃色黃土狀粉土黃褐色，厚度為1.0~12.7m,主要分布場(chǎng)區(qū)北側(cè)，分布不均勻、松懈、中密狀態(tài)、干。允許承載力[R]=160kPa,開挖邊坡比為1∶1,本層土為不液化土。見表1.3〕上更新統(tǒng)上段沖積層〔Q3al〕的粉砂，黃褐色、干~稍濕、中密狀態(tài)，厚度為0.9~2.2m,分布不均勻，主要分布與K0+500~K1+050段，其他部位零星分布，多呈透鏡提。浸透系數(shù)為1.0310-3cm/s,屬強(qiáng)透水層，[R]=160kPa.開挖邊坡比為1∶1.25.4〕第四系上更系統(tǒng)下段洪積層〔Q3al+pl〕的角礫，主要分布?jí)屋S線K0+300~K1+900段，厚度0.6~9.5m,雜色中密~密實(shí)，干，局部為礫砂。粒徑20~100mm約占45%,2~20mm約占35%,充填砂粒及粉粒等。浸透系數(shù)7.010-2cm/s,屬強(qiáng)透水層。埋深1.80~16.80m,厚度0.60~14.30m,[R]=240kPa,開挖邊坡比為1∶1.25.5〕第三系紅柳溝組〔N1h〕棕紅色泥質(zhì)砂巖、砂質(zhì)泥巖，棕紅色、暗棕紅色，泥砂質(zhì)構(gòu)造，薄~中厚層狀構(gòu)造，水平層理發(fā)育。風(fēng)化裂隙發(fā)育，遇水易軟化。自由膨脹率位于30%左右，屬弱膨脹潛勢(shì)的膨脹巖土。巖層產(chǎn)狀2103。上部風(fēng)化嚴(yán)重，為強(qiáng)風(fēng)化至全風(fēng)化，強(qiáng)風(fēng)化厚度3.2~5.0m,風(fēng)化裂隙發(fā)育，[R]=200kPa,開挖邊坡比1∶0.75;中等風(fēng)化層風(fēng)化裂隙較發(fā)育，巖體完好性較好，[R]=300kPa,開挖邊坡比1∶0.5.2.3土的浸透穩(wěn)定性評(píng)價(jià)根據(jù)(水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范〕〔GB50487-2008〕附錄G,對(duì)土的浸透變形進(jìn)行了判別。粉細(xì)砂的浸透毀壞類型為流土，臨界水力比降0.55~0.6,允許水力比降0.3;黃土狀粉土的浸透毀壞類型為流土，臨界水力比降1.0~1.1,允許水力比降0.5;角礫的浸透毀壞類型為管涌，臨界水力比降0.36~0.4,允許水力比降0.2.2.4水文地質(zhì)勘察中，壩址區(qū)勘探深度范圍內(nèi)未有地下水揭露，本區(qū)域內(nèi)地下水比擬貧乏。工作區(qū)位于靈鹽臺(tái)地南西邊緣與寧南黃土丘陵的過渡地帶，屬干旱半干旱氣候，降雨量較少。第三系中新統(tǒng)紅柳溝組〔N1h〕磚紅色泥質(zhì)砂巖、砂質(zhì)泥巖為基底，上部覆蓋有厚度不等的第四系壤土、砂壤土、角礫。多年平均降水量為300mm,蒸發(fā)量1700mm以上，干旱缺水；雨季，暴雨時(shí)東側(cè)沖溝有山洪發(fā)生，其入滲量有限。在壩址區(qū)東側(cè)有引黃灌渠三干渠，南北流向。經(jīng)取樣化驗(yàn)分析，水化學(xué)類型為HCO3-Ca、Na,pH值為7.9~8.4,礦化度為573.58~631.22mg/L,硫酸根離子含量為92.22~142.17mg/L,氯離子含量為73.74~80.12mg/L,碳酸氫根離子含量為3.59~3.94mmol/L.根據(jù)(水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范〕〔GB50478-2008〕附錄L斷定環(huán)境水對(duì)混凝土無腐蝕性，對(duì)鋼筋混凝土構(gòu)造中的鋼筋具弱腐蝕性，對(duì)鋼構(gòu)造具弱腐蝕性。2.5基巖的透水性鉆孔揭露的是第三系中新統(tǒng)紅柳溝組〔N1h〕磚紅色泥質(zhì)砂巖、砂質(zhì)泥巖，根據(jù)(水利水電工程鉆孔壓水試驗(yàn)規(guī)程〕〔SL31-2003〕的規(guī)定，在鉆孔內(nèi)對(duì)巖體進(jìn)行壓水試驗(yàn)。本次試驗(yàn)采用呂容試驗(yàn)作為常規(guī)的實(shí)驗(yàn)方式方法，共完成44段壓水試驗(yàn)。通過壓水試驗(yàn)資料顯示，基巖的透水率為0.2~19.4Lu,壓水試驗(yàn)類型以C、D型為主。(水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范〕〔GB50487-2008〕附錄J的規(guī)定，進(jìn)入基巖6m范圍內(nèi)，基巖的透水率為15.7~19.4Lu,屬中等透水層；基巖6~11m范圍內(nèi)，基巖透水率小于10Lu,浸透系數(shù)0.076m/d,屬弱透水層。基巖11~16m范圍內(nèi)，基巖透水率小于5Lu,滲透系數(shù)0.045m/d,多屬弱透水層，局部為微透水。2.6濕陷性評(píng)價(jià)按照(濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范〕〔GB50025-2004〕的規(guī)定，對(duì)蓄水庫壩基黃土狀粉土原狀土樣進(jìn)行了濕陷性試驗(yàn)和自重濕陷性試驗(yàn)。并按(濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范〕〔GB50025-2004〕中公式計(jì)算自重濕陷量、總濕陷量。根據(jù)(濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范〕附錄A(中國濕陷性黃土工程地質(zhì)分區(qū)〕，場(chǎng)區(qū)工程地質(zhì)分區(qū)為Ⅶ2區(qū)，即寧~陜分區(qū)〔其他地區(qū)〕,因土質(zhì)地區(qū)而異的修正系數(shù)0取0.50〔為修正系數(shù)：0~5m取1.5,5~10m取1.0,10m下面取1.2〕.濕陷實(shí)驗(yàn)結(jié)果表示清楚，蓄水庫壩址區(qū)黃土狀粉土具濕陷性，濕陷系數(shù)0.162~0.005,自重陷系數(shù)0.02~0.098,最大濕陷量747.3mm,最大自重濕陷量153.9mm.場(chǎng)地濕陷類型為主要非自重濕陷性，濕陷等級(jí)主要為I級(jí)〔稍微〕~Ⅱ級(jí)〔中等〕,僅探井BT1中為重濕陷性Ⅲ級(jí)〔嚴(yán)重〕.2.7地震液化評(píng)價(jià)根據(jù)(水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范〕〔GB50487-2008〕附錄P,壩址區(qū)在表部0.5m左右的風(fēng)積粉砂為可能液化土，建議挖除處理；下部黃土狀粉土和粉砂均為第四系晚更新統(tǒng)的地層，斷定壩址區(qū)黃土狀粉土、粉細(xì)砂為不液化土。2.8壩址區(qū)工程地質(zhì)評(píng)價(jià)1〕根據(jù)鉆孔揭露，壩址區(qū)第四系覆蓋層厚度不一，最大厚度17.1m,厚度較大；下部基巖埋深一般較深。粉砂、角礫屬強(qiáng)透水層，黃土狀粉土屬中等透水層。2〕濕陷實(shí)驗(yàn)結(jié)果表示清楚，蓄水庫壩址區(qū)黃土狀粉土濕陷類型為非自重~自重濕陷性，濕陷等級(jí)大部分為I級(jí)〔稍微〕~Ⅱ級(jí)〔中等〕,僅探井BT1中為Ⅲ級(jí)〔嚴(yán)重〕.3〕根據(jù)(水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范〕〔GB50487-2008〕附錄P,壩址區(qū)在表部0.50m左右的風(fēng)積粉砂為可能液化土；下部黃土狀粉土和粉砂均為第四系晚更新統(tǒng)的地層，斷定壩址區(qū)黃土狀粉土、粉細(xì)砂為不液化土。4〕壩基進(jìn)入基巖6.0m范圍內(nèi)，基巖的透水率為15.7~19.4Lu,屬強(qiáng)等透水層；基巖6~11m范圍內(nèi)，基巖透水率小于10Lu,浸透系數(shù)0.076m/d,屬弱透水層?；鶐r11~16m范圍內(nèi)，基巖透水率小于5Lu,浸透系數(shù)0.045m/d,多屬弱透水層，局部為微透水。建議對(duì)壩基呂容值10的地層進(jìn)行帷幕灌漿處理，處理深度根據(jù)相關(guān)要求深切進(jìn)入?yún)稳葜?0的地層下面5m左右。5〕在本次勘察深度范圍內(nèi)未發(fā)現(xiàn)地下水。壩址區(qū)東側(cè)的紅三干渠水的水化學(xué)類型為HCO3-Ca、Na,pH值為7.9~8.4,礦化度為573.58~631.22mg/L,硫酸根離子含量為92.22~142.17mg/L,氯離子含量為73.74~80.12mg/L,碳酸氫根離子含量為3.59~3.94mmol/L,根據(jù)(水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范〕〔GB50478-2008〕附錄L斷定環(huán)境水對(duì)混凝土無腐蝕性，對(duì)鋼筋混凝土構(gòu)造中的鋼筋具弱腐蝕性，對(duì)鋼構(gòu)造具弱腐蝕性。6〕根據(jù)(水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范〕〔GB50487-2008〕附錄G,對(duì)土的浸透變形進(jìn)行了判別，粉細(xì)砂的浸透毀壞類型為管涌，允許水力比降0.3;黃土狀粉土的浸透毀壞類型為流土，允許水力比降0.5;角礫的浸透毀壞類型為管涌，允許水力比降0.2.7〕砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)砂巖自由膨脹率位于30%左右，屬弱膨脹潛勢(shì)的膨脹巖土。巖體呈薄層~中厚層狀構(gòu)造，構(gòu)造面中等發(fā)育，多閉合，巖塊間嵌合力較好，貫穿性構(gòu)造面不多見。巖體較完好，局部完好性差，抗滑、抗變形性能受巖石強(qiáng)度控制。因而，壩基巖體工程地質(zhì)分類屬CⅣ。3結(jié)論與建議1〕建議對(duì)第四系覆蓋層予以去除或作防滲處理.2〕建議場(chǎng)區(qū)黃土狀粉土整體根據(jù)自重濕陷Ⅱ級(jí)〔中等〕考慮，采取浸水配合強(qiáng)夯消除部分或全部的濕陷量。3〕建議對(duì)壩基呂容值10的地層進(jìn)行帷幕灌漿處理，處理深度根據(jù)相關(guān)要求深切進(jìn)入?yún)稳葜?0的地層下面5m.4〕根據(jù)(水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范〕〔GB50487-2008〕附錄P,斷定壩址區(qū)表部的風(fēng)積粉砂為可能液化土，建議挖除處理；下部黃土狀粉土和粉砂均為第四系晚更新統(tǒng)的地層，斷定壩址區(qū)黃土狀粉土、粉細(xì)砂為不液化土。5〕斷定壩址區(qū)東側(cè)的紅三干渠水的水對(duì)混凝土無腐蝕性，對(duì)鋼筋混凝土構(gòu)造中的鋼筋具弱腐蝕性，對(duì)鋼構(gòu)造具弱腐蝕性。6〕第三系紅柳溝泥質(zhì)砂巖、砂質(zhì)泥巖，泥質(zhì)膠結(jié)，遇水易軟化。砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)砂巖自由膨脹率位于30%左右，屬弱膨脹潛勢(shì)的膨脹巖土。[以下為參考文獻(xiàn)]