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：N3720~N3722,E10558~E10600之間。設(shè)計總庫容292104m3,興利庫容248.28104m3,淤積庫容43.98104m3.該工程主要任務是紅寺堡西部地區(qū)人飲供水，設(shè)施農(nóng)業(yè)用水規(guī)模為0.28104hm2.根據(jù)(水利水電工程等級劃分及洪水標準〕〔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，次要建筑物及臨時建筑物為5級。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)均有第四系風積沙覆蓋。經(jīng)過工程地質(zhì)測繪，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，主要分布壩軸線K0+300~K1+900段，厚度0.6~9.5m,雜色中密~密實，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，屬弱膨脹潛勢的膨脹巖土。巖層產(chǎn)狀2103。上部風化嚴重，為強風化至全風化，強風化厚度3.2~5.0m,風化裂隙發(fā)育，[R]=200kPa,開挖邊坡比1∶0.75;中等風化層風化裂隙較發(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)定性評價根據(jù)(水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范〕〔GB50487-2008〕附錄G,對土的浸透變形進行了判別。粉細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)取樣化驗分析，水化學類型為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)境水對混凝土無腐蝕性，對鋼筋混凝土構(gòu)造中的鋼筋具弱腐蝕性，對鋼構(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規(guī)程〕〔SL31-2003〕的規(guī)定，在鉆孔內(nèi)對巖體進行壓水試驗。本次試驗采用呂容試驗作為常規(guī)的實驗方式方法，共完成44段壓水試驗。通過壓水試驗資料顯示，基巖的透水率為0.2~19.4Lu,壓水試驗類型以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?；鶐r11~16m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濕陷性評價按照(濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范〕〔GB50025-2004〕的規(guī)定，對蓄水庫壩基黃土狀粉土原狀土樣進行了濕陷性試驗和自重濕陷性試驗。并按(濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范〕〔GB50025-2004〕中公式計算自重濕陷量、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〕.濕陷實驗結(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.場地濕陷類型為主要非自重濕陷性，濕陷等級主要為I級〔稍微〕~Ⅱ級〔中等〕,僅探井BT1中為重濕陷性Ⅲ級〔嚴重〕.2.7地震液化評價根據(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、粉細砂為不液化土。2.8壩址區(qū)工程地質(zhì)評價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、角礫屬強透水層，黃土狀粉土屬中等透水層。2〕濕陷實驗結(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，濕陷等級大部分為I級〔稍微〕~Ⅱ級〔中等〕,僅探井BT1中為Ⅲ級〔嚴重〕.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、粉細砂為不液化土。4〕壩基進入基巖6.0m范圍內(nèi)，基巖的透水率為15.7~19.4Lu,屬強等透水層；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。建議對壩基呂容值10的地層進行帷幕灌漿處理，處理深度根據(jù)相關(guān)要求深切進入?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)境水對混凝土無腐蝕性，對鋼筋混凝土構(gòu)造中的鋼筋具弱腐蝕性，對鋼構(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,對土的浸透變形進行了判別，粉細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〕建議對第四系覆蓋層予以去除或作防滲處理.2〕建議場區(qū)黃土狀粉土整體根據(jù)自重濕陷Ⅱ級〔中等〕考慮，采取浸水配合強夯消除部分或全部的濕陷量。3〕建議對壩基呂容值10的地層進行帷幕灌漿處理，處理深度根據(jù)相關(guān)要求深切進入?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混凝土無腐蝕性，對鋼筋混凝土構(gòu)造中的鋼筋具弱腐蝕性，對鋼構(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，屬弱膨脹潛勢的膨脹巖土。[以下為參考文獻]