【文章內(nèi)容簡介】 ，壩址地理坐標(biāo)東經(jīng)125186。53180。22＂；北緯43186。6180。45＂；水庫坐落于飲馬河二級支流西玻璃河中游。水庫控制流域面積36km２，原設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為30年一遇洪水設(shè)計(jì)，百年一遇洪水校核，水庫工程等級為Ⅳ等，主要建筑物為Ⅳ級，正常庫容 309萬m３。是一座以防洪為主，結(jié)合灌溉、養(yǎng)魚綜合利用多年調(diào)節(jié)的?。á瘢┬退畮?。水庫樞紐工程主要由土壩、泄洪輸水洞組成，土壩為砂礫石(風(fēng)化料)壩殼粘性土肥心墻壩，壩長570m。，上游坡大理巖塊石護(hù)坡，坡比１：，下游坡網(wǎng)格狀塊碎石護(hù)坡，坡比1:。泄洪洞位于大壩中部樁號０＋437m。水庫始建于1965年．大壩運(yùn)行40年,存在如下問題:1. 壩頂寬度不足,前后壩坡坡度較陡。2. 存在壩基滲漏問題，特別是壩基中左側(cè)滲漏較嚴(yán)重。3. 溢洪洞出口處水泥邊墻及底部已破壞，基礎(chǔ)底部存在滲漏問題。受磐石市水利局委托，我院承擔(dān)本次安全加固工程地質(zhì)勘察工作。外業(yè)勘察于2004年2月13日開始，2月19日結(jié)束。完成鉆孔11個， m，探坑5個，總土方量180m3，標(biāo)貫 2 次，觸探 5 m，取土樣35 組，水樣2組,室內(nèi)土工試驗(yàn) 31 組，水分析2組,。2005年6月1日至６月25日又進(jìn)行了第二次補(bǔ)充勘察，完成鉆孔10個。鉆孔水位觀測10孔38次。探坑18個，總土方量90 m3，標(biāo)貫2次，觸探3 m，注水試驗(yàn)8次,壓水試驗(yàn)5段次。取土樣70組（其中原狀樣40組，擾動樣30組），并做室內(nèi)土工試驗(yàn)70組。天然建筑材料調(diào)查（1：5萬）350km2。 區(qū)域地質(zhì) 地形地貌本區(qū)屬于剝蝕低山丘陵區(qū)，在丘陵中的河流形成以沖積堆積為主的河谷堆積地貌，本區(qū)位于北西流向的飲馬河西側(cè)，西玻璃河以北東方向在甲黑西屯注入小黃河，小黃河北東流向，在田家屯進(jìn)入飲馬河。河谷為不對稱“U”型，谷底較平坦，按成因及形態(tài)可分為丘陵及河谷侵蝕堆積地貌。丘陵：分布在河谷兩側(cè)，高程在355 m以上,主要為起伏較緩低丘陵，左岸坡度較陡,脊頂渾圓。河谷：主要由階地組成，階地主要發(fā)育一級、二級階地。除丘陵、河谷地貌外，還有小規(guī)模山麓堆積地貌分布在丘陵前緣。 地層巖性本區(qū)出露的地層巖性主要為燕山早期花崗巖，斜長花崗巖，大面積分布。第四系沖洪積堆積物為河床漫灘及階地堆積物，由砂礫石、砂壤土、粉質(zhì)壤土組成。山麓坡殘積堆積主要由含土碎礫石組成。 地質(zhì)構(gòu)造本區(qū)大地構(gòu)造單元為天山－興安地槽褶皺區(qū)吉黑褶皺系（Ⅲ）吉林優(yōu)地槽褶皺帶（Ⅲ2）吉林復(fù)向斜（Ⅲ22）雙陽－磐石褶皺束（Ⅲ221）。本區(qū)無較大斷裂構(gòu)造通過，近期未發(fā)現(xiàn)活動斷裂，屬相對較穩(wěn)定地區(qū)。,相應(yīng)地震基本烈度為Ⅵ度。 庫區(qū)工程地質(zhì)條件及評價 庫區(qū)工程地質(zhì)條件 地形地貌庫區(qū)地貌主要為河谷及丘陵。河谷中一級階地較發(fā)育、兩側(cè)二級階地發(fā)育不對稱。河床規(guī)模較小，一級階地階面較平坦，微向河床傾斜，寬度為200～300米，二級階地階面呈起伏及傾斜狀，傾向河床。二級階地后緣為丘陵，左側(cè)坡度較陡，右側(cè)較緩。 地層巖性第四系堆積物：全新統(tǒng)堆積的淤泥質(zhì)壤土及砂、砂礫石，主要分布于河床漫灘及一級階地，淤泥質(zhì)壤土及砂分布厚度小。呈松散狀態(tài)到稍密狀。砂礫石連續(xù)分布于河床及漫灘、一級階地下部。中上更新統(tǒng)堆積的黃土狀壤土、壤土、及砂礫石，主要分布于二級階地?；鶐r：主要由海西期花崗巖構(gòu)成?；◢弾r（r4）：黃色—肉紅色，粗粒結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，淺表部呈全風(fēng)化砂粒狀，分布于河谷底部及丘陵山體部位。 水文地質(zhì)地下水按其成因類型分為第四系孔隙水及基巖裂隙水。第四系孔隙水主要埋藏于河谷階地含水層中，含水層巖性以砂礫石為主，次為砂，頂部為淤泥質(zhì)壤土及壤土等隔水層，水位埋深變化大，埋深13 m，鉆孔揭露在壩后坡腳處具承壓性質(zhì)。接受大氣降水及基巖裂隙水補(bǔ)給。向河床排泄?；鶐r裂隙水分布于兩側(cè)基巖裂隙中，受大氣降水補(bǔ)給，向河谷方向排泄。 庫區(qū)工程地質(zhì)評價水庫滲漏:水庫兩側(cè)為丘陵，遠(yuǎn)處有低山，地下水分水嶺高程均位于水庫正常高水位以上，無鄰谷滲漏問題。水庫塌岸:庫區(qū)周圍坡度較緩，主要由二級階地粉質(zhì)壤土及山前斜坡堆積物組成，表面多為旱田耕地，局部有基巖裸露，坡度較陡，但較穩(wěn)定，基本無塌岸問題。水庫浸沒:水庫正常高水位線30m范圍內(nèi)耕地已進(jìn)行賠償，30m以外為二級階地粉質(zhì)壤土及巖體，厚度較大，弱透水，地下水位埋深較大，不具備產(chǎn)生浸沒條件，水庫運(yùn)行以來未出現(xiàn)浸沒問題。 固體徑流及淤積:水庫周邊由粉質(zhì)壤土、砂壤土等構(gòu)成，多為旱田耕地，無植被，水土流失嚴(yán)重，是水庫固體徑流的主要來源。由于固體徑流量大，造成庫內(nèi)淤積嚴(yán)重，淤積厚度最大可達(dá)2m左右。 壩址區(qū)工程地質(zhì)條件及評價 地形地貌壩址區(qū)按成因類型可分為河谷一、二級階地、山前坡積地形及低山丘陵。(1) 一級階地(Ⅰ)分布于大壩中段，寬度300～400m，較低平,微向河床方向傾斜，～，主要由淤泥質(zhì)壤土、黃色壤土、砂礫石等組成。(2) 二級階地(Ⅱ)分布于一級階地右側(cè)，前緣無明顯陡坎，呈起伏傾斜狀，坡度5～15176。，寬度較大，～，主要組成巖性為粉質(zhì)壤土、壤土粗砂互層、砂礫石等。(3) 山前坡積地形(Ⅲ)分布于壩左側(cè)0+030～0+060一帶，發(fā)育寬度25～30m，傾斜狀，傾角10～20176。，高程350～354m。主要組成巖性為粉質(zhì)粘土、中粗砂等。(4) 低山丘陵(Ⅳ)：分布于壩左端，山體坡度較陡30～50176。，多為人工破壞斜坡，高程在354m以上，組成巖性為海西期花崗巖。另外，大壩及溢洪道為人工堆積地形，主要組成巖性為粘性土、砂及碎塊石。 地層巖性由新到老分述如下： (1) 第四系全新統(tǒng)人工堆積物(Q4r)護(hù)坡碎塊石及碎石墊層(11)：黃色，灰白色，由花崗巖、大理巖等組成，塊徑15～30cm，棱角狀，不甚規(guī)則，巖石較新鮮堅(jiān)硬，呈中等風(fēng)化或微風(fēng)化狀態(tài)。分布于大壩前坡，厚度20～40cm，底部局部有碎石墊層，大多部位直接與風(fēng)化砂料接觸。壩殼風(fēng)化料(12)：褐黃色，主要為花崗巖風(fēng)化砂，以砂粒狀為主，含少量碎石、塊石及粘性土，稍濕，稍～中密，結(jié)構(gòu)混雜，分布于壩體表層及護(hù)坡碎塊石下部，厚度不一，～。103cm/s，屬中透水層，不能作為擋水壩體的一部分。壩體粘性土①：黃色為主，次為灰色、灰黑色，可塑至軟可塑狀，成分以粉質(zhì)壤土為主，次為砂、碎塊石及淤泥質(zhì)成分，各成分縱橫向分布不均勻，結(jié)構(gòu)較雜，稍濕～濕，稍～中密，分布于壩殼風(fēng)化料以下，是壩體主要組成部分。(2) 第四系全新統(tǒng)沖積堆積物(Q4aL)淤泥質(zhì)壤土②：灰黑色為主，局部灰綠色、黑色，以粉粒成份為主，次為粘粒，含少量淤泥質(zhì)成份及砂粒，具腥味，很濕，稍密，軟可塑狀，分布于壩體土以下，～，層底高程347～348m，此外，壩左側(cè)一級階地后緣部位巖性為淤泥質(zhì)壤土與砂互層（22），狀態(tài)差，松散～稍密結(jié)構(gòu)。在壩體中部ZK1ZK3兩鉆孔揭露本層有一長約150m，厚2030ｃm的中粗砂夾層(21)，規(guī)模較小，局部與壩體土直接相接。黃色粉質(zhì)壤土③：以粉粒成分為主，次為粘粒，很濕，軟可塑。稍密結(jié)構(gòu)。局部分布于淤泥質(zhì)壤土②層以下。砂礫石④：黃色，灰色，以礫卵石為主，次為砂，少量泥質(zhì)成份，各成份橫縱向分布不均勻，局部有粗砂(41)、粉砂(42)透鏡體和淤泥質(zhì)壤土透鏡體(43)夾層，規(guī)模一般較小。砂礫石處于水位以下，呈飽和狀態(tài)，稍～中密，結(jié)構(gòu)混雜，礫卵石次棱角狀為主，少量棱角狀，底部顆粒較粗。原巖成份以花崗巖為主，巖質(zhì)較堅(jiān)硬，102cm/s。10組顆分及坡角試驗(yàn)均值：%，%，%，%，%，坡角35176。，水下坡角32176。(3) 第四系全新統(tǒng)坡洪積堆積物(Q4dpL)(4) 第四系上更新統(tǒng)堆積物(Q3aLp)粉質(zhì)壤土⑤：灰色，黃色，可塑狀，稍密結(jié)構(gòu)，較均勻，濕，以粉粒為主，%，%，%，%，%，%。分布于樁號0+400右側(cè)壩體土之下，呈斜層狀，層底最低高程347m。此外，右壩端0+600右側(cè)為粉質(zhì)壤土粗砂互層(５1)，厚度大。砂礫石⑥：黃色，褐黃色，顆分較均勻，以礫石為主，%，%,少量中細(xì)砂及卵石，中密結(jié)構(gòu)，濕～飽和狀態(tài)，卵礫石次棱角狀為主，原巖成份以花崗巖為主，該層分布于壩右側(cè)粉質(zhì)壤土⑤層以下,呈斜層狀。(5) 基巖燕山早期花崗巖⑦： 肉紅色，砂粒狀，碎塊狀，塊狀，淺表部為全風(fēng)化巖，下部為強(qiáng)、中等風(fēng)化狀態(tài)，左側(cè)低山丘陵巖石裸露于地表，呈全風(fēng)化狀態(tài)，壩基及右側(cè)分布于第四系之下，呈全風(fēng)化、強(qiáng)風(fēng)化狀態(tài)，壩基部位巖面高程345～346m。 水文地質(zhì)條件本區(qū)地下水分為第四系孔隙潛水及基巖裂隙水，第四系孔隙潛水分布于砂及砂礫石含水層中，富水性較強(qiáng)。地下水位埋藏較淺，～，接受大氣降水及庫水補(bǔ)給，排泄于下游。基巖裂隙水埋藏于基巖裂隙中，富水性較差，接受大氣降水及第四系孔隙水補(bǔ)給，向下游排泄。 壩址區(qū)工程地質(zhì)評價　 壩體質(zhì)量評價土壩為砂礫石（風(fēng)化料）壩殼粘性土肥心墻壩．粘性土心墻８組篩分均值為：％，％，％，粘粒占21％，按篩分定名為粉質(zhì)壤土，屬低液限，中等壓縮性土，其物理力學(xué)指標(biāo)見表41，按171。水利水電工程天然建筑材料勘察規(guī)程187。防滲體土料質(zhì)量技術(shù)要求評價，見表42。 防滲體土料質(zhì)量評價表　　 表４２項(xiàng)目標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)值評價粘粒含量１５～４０%為宜２１％合格塑性指數(shù)１０～２０合格滲透系數(shù)碾壓后＜１＊１０－５cm/s１＊１０－５cm/s合格有機(jī)質(zhì)含量＜２％－－水溶巖含量＜３％－－天然含水率與最優(yōu)含水率或塑限接近合格PH值＞７－－緊密密度宜大于天然密度合格利民山水庫壩體土物理力學(xué)指標(biāo)試驗(yàn)成果匯總表 表41巖性項(xiàng)目含水量容重孔隙比比 重液限塑限塑性指數(shù)液性指數(shù)滲透系數(shù)壓縮系數(shù)抗剪強(qiáng)度顆粒組成允許滲透比降J濕干卵石礫砂 粒粉粒粘粒粗中細(xì)～＜WγγdeGWLWPIPILKa12cΦ6060～２2～～～％g/cmg/cm3%%cm/sMPa1KPa度%%%%%%%壩體粘性土①最大值*10560▲38▲最小值32*1068▲6▲平均值*105▲▲大均值*105小均值23*106▲▲組數(shù)242424202019191918112099191919191919建議值394*10515143壩殼風(fēng)化料12最大值*102最小值*102平均值*102032大均值13*102小均值*102組數(shù)555355555建議值5*102030。28注:帶”▲”號者為飽固快抗剪試驗(yàn)。從表42中可以看出，壩體防滲墻土料的各項(xiàng)試驗(yàn)指標(biāo)基本符合防滲土料質(zhì)量技術(shù)要求。從12組試驗(yàn)值看，粉質(zhì)壤土心墻干容重均值rd=，小均值rd=，按原設(shè)計(jì)要求干容重rd=，合格率為83%，但填筑土中局部有砂、碎塊石等。從鉆孔水位觀測及土體含水量分析，壩體內(nèi)局部形成浸潤曲線，但浸潤面較低。不存在滲穩(wěn)問題。壩殼風(fēng)化料為花崗巖全風(fēng)化碎屑,其物理力學(xué)特性見表41，其質(zhì)量評價見下表43。壩殼填筑砂礫料質(zhì)量評價表 表43項(xiàng)目標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)值評價礫石含量5mm至相當(dāng)190。填筑層厚度的顆粒在2080%范圍內(nèi)%合格緊密密度2g/cm3 g/cm3合格含泥量≤8%5%合格內(nèi)摩擦角30176。31176。合格滲透系數(shù)碾壓后1*103cm/s*102cm/s合格壩殼填筑材料符合質(zhì)量技術(shù)要求。壩前坡干砌石護(hù)坡巖性為大理巖。坡面較平整，塊石質(zhì)量較好，但塊石下部無碎礫石過渡墊層。 壩基工程地質(zhì)評價壩基持力層主要為一級階地淤泥質(zhì)壤土②，其間局部夾中粗砂（21），淤泥質(zhì)土與砂互層(22)等透鏡體及二級階地粉質(zhì)壤土⑤．各土層物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)見表44。 a）　承載力壩體規(guī)模較小，壩基各持力層承載力滿足壩體荷載要求。b）　沉陷及滑動穩(wěn)定壩基淤泥質(zhì)壤土②為中等壓縮性土，經(jīng)40年固結(jié)沉降已趨于穩(wěn)定，但抗剪強(qiáng)度偏低，建議設(shè)計(jì)進(jìn)行抗滑穩(wěn)定復(fù)核。c）