地質(zhì)實習(xí)報告內(nèi)容

地區(qū)一：瑪納斯河出山口（瑪納斯河流域遙感影像圖）是地貌分界線位置，同時也是地質(zhì)構(gòu)造的一個分界區(qū)，紅色地區(qū)是新近紀的泥巖和砂巖，在第二個電線塔之后慢慢出現(xiàn)平原區(qū)第四紀地層，變化明顯，雪線以下有三排地質(zhì)構(gòu)造：1：背斜構(gòu)造；2：瑪納斯背斜；3：沙灣到奎屯中途的安集海背斜（是區(qū)域構(gòu)造分界）。地質(zhì)物探，地質(zhì)調(diào)查等方法調(diào)查發(fā)現(xiàn)第三排地質(zhì)構(gòu)造這一代第四紀厚度1000米左右，現(xiàn)在看到的紅色物質(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，形成了第四紀厚度十分大的一個凹陷構(gòu)造帶，東西向，往北第四紀厚度逐漸是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。水電專業(yè)工程對巖性，地層，地貌地質(zhì)的勘探十分重要，是決定性因素，涉及到工程布置安全性，經(jīng)濟性，方案設(shè)計是否可靠。三級水電站前池坐落在泥巖上，有1,2米的第四紀厚度，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，利用了高低地形差，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)準是1軟化系數(shù)和2飽和抗壓強度（巖石充分吸水后測的抗壓強度），泥巖的2小于5兆帕，地形條件限制2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整巖石，之后進行襯砌，而現(xiàn)在的地方是新近紀的泥巖砂巖中軟巖，巖石強度低，遇水之后易軟化，滲透系數(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。這里也是水文地質(zhì)單元的分界線，往北是山區(qū)，往南是平原沖洪區(qū)，主要是第四紀的松散孔隙含水層，分布在山區(qū)洼地的是存在與泥巖砂巖的孔隙裂隙水，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)地下水補給量有6億到7億左右很少，而上文提到的這個構(gòu)造，阻隔了山區(qū)和平原地下水的水利聯(lián)系，河流在地質(zhì)構(gòu)造和自身沖刷下形成沖溝，沖出地表為地表水匯集到平原區(qū)。50,60年代建成紅山嘴渠首，主要作用是攔河以后向瑪河的下游東西灌區(qū)分水，分水后形成了東西干渠，渠首充分利用瑪河窄的位置截斷瑪河，下游3到5米閘坐落在泥巖上，雖然泥巖是軟巖，但為弱透水（滲透系數(shù)10的負2到負4厘米每秒）到微弱透水（滲透系數(shù)小于10的負6），閘是非承重結(jié)構(gòu)，水利工程確定透水性能就能確定采取的工程安全措施，這個工程把強透水層挖穿后建造，兩邊有分水閘，中間有多孔沖沙閘。我們現(xiàn)在的地方是山前沖洪積平原，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，地表巖性主要以砂卵礫石為主，往北是沖積平原，地表是細粒的物質(zhì)，大厚度的土層和砂層組成互層結(jié)構(gòu)，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，它的地層形成成因是不一樣的，物理力學(xué)性狀也不同。南山洼地是東西向的，以巴金溝河和塔西河為界，經(jīng)勘探，第四紀沉積層厚度最大為350米，東西向延伸50到60公里，南北10多公里，帶狀分布，這里海拔高600米左右，掌握海拔變化情況，利用地形高差設(shè)計工程，對一個地方先知先覺，早判斷，做出科學(xué)分析，了解地形地貌。地區(qū)二：瑪納斯河背斜南段，南山洼地北緣二級引水渠首瑪河?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。重大工程邊坡失穩(wěn)不僅有千萬的經(jīng)濟損失，而且要追責(zé)，地理勘探很重要，還要了解河流形態(tài)水文地質(zhì)現(xiàn)象。背斜構(gòu)造隆起，像天然的壩體一樣阻隔了山區(qū)和南山洼地地下水向平原區(qū)的直接排泄，現(xiàn)在高程大概650米，南山洼地地下沉積第三紀地層，上面是第四紀，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1.1到1.4億立方米左右，是瑪河在紅山嘴徑流量13.1億左右的13分之一，按照水庫規(guī)模劃分（一千萬方以下的是小型水庫，一千萬方到一個億的是中型，一億以上的是大型），南山洼地水庫是大型水庫。泉水是地下水出露的一種現(xiàn)象，地下水集中出露到地表形成泉眼，水潭叫泉。下降泉是切割了潛水含水層，地下水順著地勢高差流出。林帶下的魚塘是通過匯集泉水后進行水循環(huán)發(fā)展經(jīng)濟。上升泉是在水壓力的作用下，通過斷裂帶冒出，泉水補給源要比冒出地高的多，水順著通道走，在隔水層的存在下形成壓力不進行自然抬升，一般是由承壓水補給的。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。林木不茂盛，明顯典型扇形。測洪積扇的判斷砂礫石的密實指標(biāo)，若是非穩(wěn)定的就要修建邊坡穩(wěn)定措施?，F(xiàn)場測量測繪邊坡山體都是要用尺子水準儀精確測量的，和巖石的抗剪強度指標(biāo)進行比較。地區(qū)三：瑪河七級電站一級渠首（即引水工程的首段）上游為自然河道，下游為自然河道和人工引水渠系，主要功能是攔截河水，依據(jù)人們的需要合理分配地表水資源。這個是攔河式渠首，渠首形式多樣（根據(jù)河道的徑流量，水流形態(tài)，自然特性，泥沙含量，泥沙成分，引水目的設(shè)計。2007年前后建成，東岸巖層?xùn)|西向延伸，向南傾斜，背斜，為第一排構(gòu)造，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，也將閘機坐落在了弱透水的泥巖上，并修建了護坡。而肯斯瓦特水庫的選擇由于水庫庫涵要盡量寬大（不選擇在峽谷，因為水庫蓄水量會非常小，為最差的地形，回水線長，）選擇在大肚子的山形上建會是蓄水量大，淹沒損失小。工程地質(zhì)災(zāi)害，地質(zhì)條件的評價是非常重要的。初始時期對能看到的地址災(zāi)害評測，選址，后期明白發(fā)育規(guī)模，過程，危害程度，最后進行詳細的工程地質(zhì)的設(shè)計布局，減小危害。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)力作用下若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。沙灣天山的地震就是沿著這個構(gòu)造帶發(fā)生的，所以這里雖然是弱透水的軟巖但是地應(yīng)力的作用導(dǎo)致這里并不是一個合理的壩址。高壩對壩地地質(zhì)穩(wěn)定性的要求非常的嚴格，長期處于不穩(wěn)定狀態(tài)，壩體就會產(chǎn)生微弱的變化，下游是瑪納斯縣和石河子城市，一旦出現(xiàn)潰壩事故，后果不堪設(shè)想。右邊是引水閘，中間是泄洪閘（用于泄去滿足設(shè)計水量的多余水量），閘兩側(cè)有擋墻，泥沙水對閘兩側(cè)地板破壞十分嚴重，有檢修閘的欄。一般做渠道襯砌用混凝土板c30，閘兩側(cè)璧和底板用c60，甚至更高，每隔幾年要進行修護。地區(qū)四：肯斯瓦特水利樞紐壩后右邊是泄洪道，發(fā)電廠房有暗洞泄水洞，2010年修建，2015年竣工下閘蓄水，水庫最大庫容是1.88億立方米，最大壩高是129.4米（大于70米就是高壩），壩體是混凝土面板堆石壩，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行防滲，工程總投資是15.98億，工程建設(shè)規(guī)劃了30,40年的時間，功能是防洪，發(fā)電，灌溉，高程886米，壩上960米，水庫一旦受到危害，直接把下游兩岸的工程沖毀，所以工程的重要性，防護等級非常高，每方水的投資建設(shè)成本低，下游是紅色的泥巖砂巖，第三紀地層，現(xiàn)分為了古近紀，和新形成的新近紀，壩體坐落在青灰色的白堊紀泥巖砂巖板巖，下游的是軟巖，靠上游的是中軟巖，巖石強度較下游高，所以水庫壩肩坐落的巖石對其穩(wěn)定性很重要，巖石強度是否滿足工程的要求。這里庫涵條件好，上游是U型谷，庫涵少，淹沒范圍大，河窄，回水線長，而新疆地廣人稀，相對的淹沒損失少，移民賠償少。壩后為零級水電站，裝機10萬千瓦，發(fā)電水頭20米多，每年發(fā)電2.76億度電，效率比較明顯，重要的是，削豐補枯，使下游七級水電發(fā)電量十分平穩(wěn)，洪水季排到河道里，枯水期水量不夠，發(fā)電量大大減少，水庫調(diào)蓄后使多余的季節(jié)進行水量平衡，防洪功能也強。減輕了上游洪水對下游的危害。而下游西岸有滑坡體，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，如果水位高于低坎，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，壩體地質(zhì)條件差，建設(shè)工程從下到上由易到難，還要服從流域的規(guī)劃，否則水能資源就會浪費，效率低，破壞河流生態(tài)，所以工程的布置，幾級電站，那個地方可以修水庫要依據(jù)流域規(guī)劃，調(diào)查不同河流斷面的水文動態(tài)（徑流量，流量變化年內(nèi)年紀，補給來源等），以及地形地貌，特別是高差的變化（利用高差布置電站級數(shù)），再具體勘測壩站引水渠首，引水渠線，廠房地理條件是否符合，可在一定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。壩東面有強透水的砂礫石，向下切割5,60米，說明瑪河在形成現(xiàn)在的河槽之前在強透水層有一個古河槽，古河槽阻擋了強透水層（滲透系數(shù)大于10的負2次，若沒有阻擋會造成右壩肩不穩(wěn)定，壩后破壞），逐漸往西是紅褐色的泥巖，溢洪道。地區(qū)五：肯斯瓦特壩上騰空庫容迎接7,8月份洪水，白色痕跡是以往最大洪水位，庫涵中央有砂卵礫石地（后來形成的層理水平堆積，厚60米左右，寬7,80米，是河水水流沉積最主要的特征，古河槽中洪水物質(zhì)不斷堆積，河道改道后抬升出露，現(xiàn)作為了料場），古河道西岸就在白堊紀基巖（比砂礫石層早6千萬年以上），東岸在砂礫石坡地前沿，所以壩體一定要坐落在泥巖弱透水層上，阻隔強透水層對它的滲漏。泄洪兩孔閘室，現(xiàn)在壩東西岸都是基巖，副壩上是古河槽，V字形河谷段，壩線30米到50米左右，短壩，建設(shè)成本低，表層土覆蓋厚度2,3米就到白堊紀基巖上，所以壩體的防滲處理深度也很淺，總體來說水庫的安全比較好，上游有瑪河支流清水河，水庫選擇在這也是很好的利用了瑪河的流域水資源，徑流量大致每年12.5億左右，西岸陡峭，白堊紀上面是水平堆積的第四紀早更新的砂礫石層，往上是中更新的沖洪積水平砂礫石層，再往上是晚更新的黃土，當(dāng)時擔(dān)心是否會垮塌，對左肩壩面板造成損害，還未出現(xiàn)，在上游有斷裂構(gòu)造地的危巖體，建設(shè)前期要清掉，離壩體遠，一旦垮塌雍水對壩體的影響小，混凝土板對壩保護處理。壩上修收縮裂縫的目的是，防凍脹，降低后期不均勻沉降砂卵礫石（在第四紀物理力學(xué)性能比較好，承載力比較好，但在大型高壩建筑上要注意）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，例如壩高60多米的水庫是堆石壩（原石破碎以后采用適當(dāng)?shù)募壟鋼狡饋恚?，堆石在碾壓的過程中極力保證大壩的密實度，就是為了減少大壩后期的變形量，預(yù)留了5到6公分的縫隙，但在后期變形的影響下裂縫消失，裂縫周圍壩體破碎。所以肯斯瓦特壩體變形控制還是比較好的?，F(xiàn)在工程在設(shè)備能力達到的情況下，每次修建時單層攤鋪堆石60公分，陣碾壓設(shè)備采用20噸或30噸的，達到設(shè)計要求規(guī)定的密實度的碾壓遍數(shù)，以實驗的實測指標(biāo)作為控制指標(biāo)。壩體選址的時候也要考慮料場的遠近，路程運輸?shù)葐栴}，而該壩料場十分近，經(jīng)濟合理，減少了投資成本。所有的水力工程都會滲漏，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，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滲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。小浪底工程（庫容126億立方米）壩肩是砂巖和一部分泥巖，現(xiàn)在有緩慢增加的繞壩滲漏，在坡腳匯集，但是大壩長期繞壩滲漏，巖石性質(zhì)會發(fā)生不斷的變化，影響穩(wěn)定性。壩面上設(shè)有觀測大壩變形，滲漏設(shè)施，若有嚴重的滲漏必須進行防滲處理，查明原因。一名良好的工程師在得到地質(zhì)資料后首先進行分析驗證，確定具體斷裂帶等一系列構(gòu)造的位置后，實測抗剪抗壓等指標(biāo)，最后決定布置方案，要勤于思考，敢于質(zhì)疑。地區(qū)六：瑪納斯河的一級水電站渠首沿著瑪河?xùn)|岸經(jīng)3公里的明渠，2公里的暗渠，9公里的隧洞引水后在相距14公里的位置到達前池，壓力管坡，廠房進行發(fā)電，多余的水泄洪區(qū)進行排掉，在修建過程中主要遇到的問題就是：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匯集到坡底渠道進行破壞，發(fā)電水輪機組遇到洪積物，懸移質(zhì)會破壞水輪機組，所以水流要在進入發(fā)電廠之前清除泥沙。壓力管坡所帶地區(qū)地表層是第四紀相對比較密實的沉積物，往下是風(fēng)化后的砂卵礫石層形成的結(jié)構(gòu)松散破積物，所以修建時要全部清掉，灌結(jié)固漿，否則鎮(zhèn)墩無法立足，破壞壓力管的穩(wěn)定性。充分增加水頭，增加勢能，廠房現(xiàn)在在前池的之下14,5米，水輪機組深度再增加一倍，但在修建時，會產(chǎn)生河水滲漏和地下會的冒出，強透水砂礫石層產(chǎn)生的排水問題對施工的影響很大，經(jīng)勘測發(fā)現(xiàn)，廠房地下水埋深十幾米左右，低于水輪機組建基面，由于該廠房地處南山洼地，瑪河河床下還有200米左右的砂卵礫石層，先下滲遇到隔水層或相對不透水層才會測滲，所以廠房地下水埋深大。否則要先帷幕灌漿，之后排水。而如果遇到