【導(dǎo)讀】區(qū)域穩(wěn)定性及地震²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²水庫區(qū)工程地質(zhì)條件²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²主要工程地質(zhì)問題及評(píng)價(jià)²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²壩址區(qū)工程地質(zhì)條件²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²基本工程地質(zhì)條件²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²&

　　

【正文】 象，導(dǎo)致管涌發(fā)生，引起滲透穩(wěn)定問題。為此，砂卵礫石層必須防滲處理。建議結(jié)合近壩庫岸防護(hù)處理，以增加其滲徑。 27 壩址區(qū)巖體力學(xué)參數(shù)建議值表 表 3— 4— 5 巖石名稱 風(fēng)化程度 模量值（ GPa） 抗 剪 強(qiáng) 度 允許承載力 巖體 /巖體 砼 /巖體 彈模（ E） 變模（ E0） f′ c′ (Mpa) f C (Mpa) f′ c′ (Mpa) f C (Mpa) （ MPa） 粘土質(zhì)泥巖 弱風(fēng)化 ∫ ∫ ∫ 0 ∫ 0． 05 0 ∫ 砂巖 ∫ ∫ ∫ 0． 08 0 ∫ 0 ∫ 砂礫巖 ∫ ∫ ∫ 0 ∫ 0 ∫ 粘土質(zhì)泥巖 微風(fēng)化 ∫ ∫ ∫ 0 ∫ 0 ∫ 砂巖 ∫ ∫ ∫ 0 ∫ 0 ∫ 砂礫巖 ∫ ∫ ∫ 0 ∫ 0 ∫ 紅層粘土質(zhì)泥巖、砂巖、砂礫巖在上、下壩址壩基的出露，無論橫向還是縱向巖性差異較大，表現(xiàn)為軟硬相間，強(qiáng)度差異性較大。地基巖體變形模量小，泊桑比較大，尤其是粘土質(zhì)泥巖極易產(chǎn)生崩解、碎裂和軟化，變形條件差，加之砂礫巖膠結(jié)差或沒有膠結(jié)，泡水后強(qiáng)度很低，做為基礎(chǔ)持力層，樞紐建筑物須預(yù)防地基巖體變形所產(chǎn)生不均勻沉陷，以免引起上部建筑物的變位而影響正常運(yùn)行和安全。 紅層的工程地質(zhì)特性決定了其抗沖刷能力差，在水力作用下易形成深坑，提供不穩(wěn)定的臨空面，對(duì)建筑物安全不 利。 建議：在建基高程允許的情況下，河床壩段要充分利用厚實(shí)砂巖層，避開粘土質(zhì)泥巖和膠結(jié)差或沒有膠結(jié)的砂礫巖層。紅層抗沖刷流速～ 。 、崩解問題 28 地基巖體強(qiáng)度低、巖質(zhì)較軟弱，在上覆較厚覆蓋層被挖除、基坑爆破開挖過程中擾動(dòng)條件下，將發(fā)生卸荷松弛回彈，巖體遇水還可發(fā)生膨脹松弛和崩解，特別是粘土質(zhì)泥巖，粘土礦物成份含量高，遇水后表現(xiàn)出膨脹軟化（泥化）、失水收縮干裂的性質(zhì)，而上覆砂卵礫石層和膠結(jié)差或沒有膠結(jié)的砂礫巖中均含有一定的地下水，對(duì)地基巖體不利。因此，需加強(qiáng)基坑排水和開挖時(shí)的 保護(hù)措施 松散堆積物力學(xué)參數(shù)建議值 表 3— 4— 6 名稱 密 度 孔 隙 比 抗 剪 強(qiáng) 度 變 形模 量 允許承載 力 允許滲透坡降 滲透系數(shù) 干 γ d (g/cm3) 濕 γ(g/cm3) f C (MPa) Eo (MPa) R (MPa) m/d 沖洪積砂卵礫石層 ∫ ∫ 0 40 ∫ 55 ∫ ∫ 25 ∫ 50 洪積塊砂卵礫石層 ∫ ∫ 0 30 ∫ 45 ∫ ∫ 25 ∫ 50 下壩址左岸邊坡高陡、組成巖性軟弱、斷裂較發(fā)育等，是邊坡不穩(wěn)定因素。水庫蓄水后，使坡腳軟弱巖層浸水，又給邊坡失穩(wěn)提供了條件。 ⑴ 壩軸線上游 30m至 F3斷層沖溝一段岸坡，長(zhǎng)約 50m，蓄水后將會(huì)發(fā)生坍塌。該處岸坡后緣沿 F3發(fā)育成巖質(zhì)沖溝（圖 341）， F3斷層是影響岸坡變形的控制結(jié)構(gòu)面，其產(chǎn)狀為 NE55176。 SE∠ 51176。，傾向岸外偏下 游，構(gòu)成岸坡后側(cè)及上游側(cè)切割邊界，下游以第 1組裂隙面切割岸坡，加之層間軟弱結(jié)構(gòu)面（層面）的組合，孕育著岸坡不穩(wěn)定組合體。 29 水庫蓄水后坡腳泥巖浸水軟化，加之受水面風(fēng)浪的沖刷、淘空，邊坡巖體失去支撐，導(dǎo)致大規(guī)模坍塌，估計(jì)方量約 11 萬 m3，大量推移物質(zhì)將堆積壩前，堵塞底孔，影響左側(cè)機(jī)組發(fā)電，需進(jìn)行處理。 ⑵ 壩軸線上游 200m處分布的大型崩塌體 (見照片 )，當(dāng)水庫蓄水后，坡腳在庫水面以下 5～ 6m，粘土遇水吸濕膨脹、軟化，加之坡腳細(xì)顆粒物質(zhì)被流水帶走，整體強(qiáng)度降低，失去或降低支撐能力，將會(huì)導(dǎo)致崩塌體二次失穩(wěn)坍塌入庫，增加壩前固體物質(zhì)，影響電站正常運(yùn)行，應(yīng)采取處理措施。 壩址比較及選擇意見 上、下壩址河道距離 480m，其壩址工程地質(zhì)條件類似，有著相同或相近的工程地質(zhì)問題，同時(shí)也存在明顯的區(qū)別。 相同或相近的主要工程地質(zhì)問題： ① 上、下壩址位于同一構(gòu)造單元，無大的構(gòu)造差異。 ② 河床及右岸具基本相同的地貌單元及地層結(jié)構(gòu)。 ③ 上壩址距杏兒溝、干河灘 溝口較近，下壩址壩前分布有崩塌體，都存在壩前固體逕流堆積問題。 ④ 基巖巖性均為粘土質(zhì)泥、砂巖、砂礫巖，巖質(zhì)軟弱、抗壓強(qiáng)度低、水理性質(zhì)差、允許承載力小、變形大。 區(qū)別在于： ① 壩頂高程相同、同一正常蓄水位時(shí)，上壩址主壩、副壩、防滲線均較長(zhǎng)，而下壩址左岸為基巖邊坡，壩體相對(duì)短，主體工程量相對(duì)較小。 ② 下壩址左岸為高陡邊坡，存在邊坡穩(wěn)定問題。 30 ③ 下壩址水庫淹（浸）沒面積增加， XX小水電將被淹沒。 ④ 下壩址砂礫巖膠結(jié)差或沒有膠結(jié)（據(jù)鉆孔資料），較上壩址差。 綜上所述，上、下壩址均具備修建低水頭徑流式水電站的地形、地質(zhì)條件，但下壩址左壩肩存在高陡邊坡穩(wěn)定問題，且壩前左岸有較大規(guī)模的崩塌體，筑壩將使水庫淹（浸）沒面積相對(duì)較大，并淹沒 XX 小水電站。因此，上壩址相對(duì)優(yōu)于下壩址，本階段以上壩址為推薦壩址。 推薦壩址主要建筑物工程地質(zhì)條件 上壩址布置為引水發(fā)電方案，樞紐建筑物主要為：攔河大壩、左岸泄水閘、發(fā)電引水渠、前池及廠房。設(shè)計(jì)正常蓄水位 1783m，壩頂高程1785m ，主壩壩型為砂礫石堆石壩，副壩壩型為均質(zhì)土壩。裝機(jī)容量220MW。 天然河道河水面寬 150m，后因興建 XX小水電站，右岸開挖發(fā)電引渠，棄碴向河床堆積使河床變窄。當(dāng)河水位 ，水深 ～ ，水面寬約 104m。 ① 河床壩基 為第四系全新統(tǒng)（ Q4）松散堆積物覆蓋，下伏第三系紅層。 河床覆蓋層主要由沖積含壤土砂粒、卵石、礫石組成，夾少量漂石、大塊石，大顆粒物質(zhì)一般磨園度較好，呈次園～渾園狀，壤土約占 15～20%。覆蓋層厚 ～ ，結(jié)構(gòu)松散。據(jù) ZK13孔抽水試驗(yàn)資料，滲透系數(shù) K=，屬強(qiáng)透水。 ZK13孔資料顯示，孔深 ～ 、礫石相對(duì)集積，分布高程 ～ ，呈透鏡狀展布。河床覆蓋層為第四紀(jì)晚更新世（ Q3）以后的現(xiàn)代堆積，且工程正常運(yùn)行后均位于地水位以下，屬飽和砂土，而含礫砂層中粒徑大于 5mm的重量百分率小于 70％，粘粒（小于 的重量百分率大于 16％），初判為在振動(dòng)荷載作用下有可能發(fā)生液化現(xiàn)象，砂卵礫石層發(fā)生液化的可能性較小。 基巖為第三系紅層，頂板高程 ～ ，基巖面形態(tài)為開闊的“ U”字型，推測(cè)凹型底部在河床主流線一帶。砂巖、粘土質(zhì)泥巖、砂礫巖均有且呈互層狀出露，以砂礫巖、砂巖為主，所占比例達(dá) 85%左右，對(duì)大壩壩基抗滑穩(wěn)定是有利的。巖體淺表部有厚 ～ 化崩解層，機(jī)械擾動(dòng)易呈碎塊狀、松散砂礫狀。弱風(fēng)化帶厚 ～ ，下限分布高程 ～ 。相對(duì)不透水（ q3Lu）層頂板埋深（地面起算） 25～ 46m，右側(cè)埋深較淺。 ② 右岸壩基 該段地形呈階梯狀向岸內(nèi)抬升，一階臺(tái)面高程 1778～ 1780m，寬 65m左右，其上有 XX 小水電引水渠。二階臺(tái)面為Ⅱ級(jí)階地臺(tái)面，前緣高程1791m。地表均為第四系全新統(tǒng)（ Q4）松散堆積物，下伏第三系紅層。 第四系全新統(tǒng)（ Q4）松散堆積物：為砂粒、卵石、礫石及少量漂石、 31 大塊石，整體結(jié)構(gòu)松散，屬強(qiáng)透水層。一階臺(tái)地上覆 ～ 工堆積砂卵礫石，為小水電引水渠開挖棄碴，下伏Ⅱ級(jí)階地殘留砂卵礫石層，厚 ～ 。壩肩部位Ⅱ級(jí)階地（二階臺(tái)地），上覆 ～，下部砂卵礫石層厚 ～ 。 地下水位埋藏于松散砂卵礫石層中：一階臺(tái)地中埋深 ，高程；Ⅱ級(jí)階地中埋深 ，高程 ，當(dāng)正常蓄水位 1783m時(shí)，增加 。相對(duì)不透水（ q3Lu）層頂板埋深（地面起算） 22～ 28m。砂卵礫石層開挖坡比建議值見表 351。 向岸里Ⅱ級(jí)階地砂卵礫層分布，結(jié)構(gòu)松散，呈強(qiáng)透水，有繞壩滲漏問題，需防滲處理。 ③ 左岸壩基 覆蓋層厚 ～ ，組成物質(zhì)為洪積砂卵礫石及砂（含碎石）壤土，其中上覆砂壤土（壩基土）層厚 ～ ，其物性試驗(yàn)成果見表 352，可以看出，壩基土 物性變化較大，如果直接做為壩基，需采取一定的夯實(shí)、防滲處理。下伏洪積砂卵礫石層，松散密度 ，壓縮模量 av(～ )， f=， c=0，屬強(qiáng)透水，其承載力 ～ MPa，滿足載荷要求，其間無影響沉降變形的砂層或透鏡體，但需做好防滲處理。 壩基基巖為第三系紅層，整體完整性較好，透水性差，相對(duì)不透水（ q3Lu）層頂板埋深（地面起算） 34～ 46m，向岸向變淺。弱風(fēng)化帶巖體厚 ～ 。 副壩壩基工程地質(zhì)條件 依據(jù)壩址區(qū)地形條件，副壩布置在左 岸洪積扇上。副壩長(zhǎng)約 120m，壩基地層結(jié)構(gòu)基本同左岸主壩壩基，在其壩肩部位覆蓋層變厚，其中上覆砂壤土層厚 ～ ，推測(cè)砂卵礫石層厚 9～ 10m，下伏第三系紅層，弱風(fēng)化巖體厚 ～ 。相對(duì)不透水（ q3Lu）層頂板埋深（地面起算） 32～ 34m。 砂卵礫石層開挖邊坡建議值 表 3－ 5— 1 邊坡性質(zhì) 建 議 值 備 注 水 上 水 下 永 久 1： 1： 臨 時(shí) 1： 1 1： 推測(cè)自副壩壩肩向岸里 左右，為一古河床深槽，深槽凹型底部覆蓋層最大厚度約 23m,基巖頂板高程 1764～ 1765m，巖面向兩側(cè)呈不 32 對(duì)稱的“ V”字型抬升，內(nèi)陡外緩。覆蓋層結(jié)構(gòu)松散，呈強(qiáng)透水。此槽距左岸水邊（天然河道）約 430m，預(yù)計(jì)滲透穩(wěn)定能滿足要求，可視需要進(jìn)行適當(dāng)防滲處理。 發(fā)電引水渠工程地質(zhì)條件 發(fā)電引水渠布置在右岸，向下游延伸跨 XX 溝，至新農(nóng)村Ⅰ級(jí)階地發(fā)電，全長(zhǎng)約 ,渠底設(shè)計(jì)坡降 （ 1/4000），渠頂高程 1785m，底寬 34m，渠深 9m。 引水渠進(jìn)口 — XX公路：位于右岸Ⅱ級(jí)階地上，Ⅱ級(jí) 階地為二元結(jié)構(gòu)：上部為沖洪積砂壤土，一般層厚 ～ ，局部略有變化。整體結(jié)構(gòu)疏松，孔隙比 %，濕陷系數(shù) ，屬強(qiáng)濕陷性土；下部為沖洪積砂卵礫石，組成顆粒以卵、礫石為主，其含量 50～ 55%，砂粒含量占 10%左右，地基允許承載力 ～ ，滲透系數(shù) 30～ 50m/d，屬強(qiáng)透水。 基巖為第三系臨夏組紅層，頂板高程 1766～ 1767m，巖面近水平。巖性主要為粘土質(zhì)泥巖，水理性質(zhì)差，遇水易崩解。自巖面 ～ 為強(qiáng)風(fēng)化崩解層，弱風(fēng)化帶巖體厚 ～ 10m，透水率（ q）一般小于 5Lu，屬弱～微透水，允許承載力 ～ MPa。 地下水埋藏于砂卵礫石層中，一般埋深 12～ 15m，水位高程～ 1779m，渠線向岸里地下水位抬升，近岸邊基本與河水位相同。水質(zhì)分析見表 332，對(duì)砼無腐蝕性。 XX溝渠段：溝內(nèi)常年流水，平時(shí)流量 ～ ,流量隨季節(jié)變化，較大流量一般集中在 9月份雨季?，F(xiàn)代溝床寬 40～ 60m，兩側(cè)人工造成耕地，上覆回填土層厚 ～ 。溝床洪積松散堆積層厚9～ 11m（ ZK29揭露其厚度為 ） ,顆粒磨園度一般較好，球度差，巖性主要為花崗 巖、片麻巖、變質(zhì)砂巖等，粒徑 5～ 20cm卵、礫居多，含量占 40～ 50%， 60～ 100cm者漂、塊石隨處可見，零星分布大于 1m者。覆蓋層結(jié)構(gòu)松散，滲透系數(shù)大于 50m/d，屬強(qiáng)透水，允許承載力 ～。 基巖為第三系紅層，其頂板高程 1765～ 1768m，巖性主要為砂礫巖、粘土質(zhì)泥巖。據(jù) ZK29 孔資料，砂礫巖巖芯完整性差，呈松散砂、礫石狀 。 強(qiáng)風(fēng)化層厚 ～ ，弱風(fēng)化帶巖體厚 ～ 10m。 該段地下水位埋藏較淺，埋深隨溝流、黃河水位影響變化，一般深度 ～ 。 四堡子 — 前池段：段長(zhǎng) 約 ，均置于Ⅱ級(jí)階地上，沿線臺(tái)面高程 1775～ 1779m。 Ⅱ級(jí)階地為二元結(jié)構(gòu)：上部為亞粘土（低液限粘土），結(jié)構(gòu)疏松，層厚 ～ ,顆粒組成見表 352，其它試驗(yàn)成果見表 353。從試驗(yàn)成果分析，該段土質(zhì)顯低液限性質(zhì)，滲透系數(shù)極小，自重濕陷系數(shù)一般為 ～ ，僅有 1組試值稍大為 ，說明基本無自重濕陷性。下部為沖洪積砂卵礫石，層厚 ～ 10m，顆粒成份為花崗巖、片 33 麻巖等，局部夾含卵石礫砂層，據(jù)鉆孔資料分析，厚者達(dá) 。其中上部 左右砂卵礫石層含淡黃褐色、 淺灰色壤土，含量 15～ 20%，卵礫石一般磨園度好，分選性差，屬強(qiáng)透水巖層，允許承載力 ～。 基巖為粘土質(zhì)泥巖，頂板位于地下水位以下，其分布高程(ZK30 孔 ) ～ (ZK31 孔 )，依據(jù)壩址區(qū)階地基座巖面變幅情況，推測(cè)該段巖面起伏變化不大。強(qiáng)風(fēng)化崩解層厚 ～ ，呈軟化泥質(zhì)狀態(tài)，弱風(fēng)化帶厚 6～ 8m。 地下水埋藏于強(qiáng)透水的砂卵礫石層中，一般埋深 ～ ，水力坡降 5‰左右，水位分布高程 1763～ 1773m，且隨季節(jié)性變化較明顯。 綜上述，引水渠兩側(cè)邊坡多 為土、砂卵礫石和紅層構(gòu)成的邊坡，按設(shè)計(jì)邊坡開挖后重點(diǎn)是防滲防沖問題；而表部的土層顆粒細(xì)，含水時(shí)存在凍脹問題，需有處理；渠底為紅層，主要為防沖，應(yīng)襯砌處理。 廠房區(qū)工程地質(zhì)條件 廠房區(qū)位于四堡子鄉(xiāng)新農(nóng)村上游側(cè)，黃河Ⅰ級(jí)階地中心地帶。Ⅰ級(jí)階地臺(tái)面高程 ～ ，高出河水面 5m左右，地形平坦開闊。 廠房（包括安裝間）地段臺(tái)面高程 ～ 。地層結(jié)構(gòu)為：上覆土層（低液限粘土）厚 ～ 。其下為含壤土砂卵礫石，層厚～ ，整體呈淺灰色、灰白色，其中 壤土含量 10～ 15%。粗顆粒巖性成份主要為變質(zhì)砂巖、花崗巖等，一般磨園度較好，分選性差，允許承載力 ～ 。下伏基巖為第三系紅層