北山水庫(kù)地質(zhì)報(bào)告

1、目 錄1前言2壩址區(qū)工程地質(zhì)及水文地質(zhì)條件2.1地形地貌2.2地層2.3地質(zhì)構(gòu)造與地震2.4水文地質(zhì)條件3工程樞紐主要工程地質(zhì)問(wèn)題3.1壩基滲漏3.2壩體施工質(zhì)量3.3壩體(基)分區(qū)3.4溢洪道3.5灌溉輸水涵管4歷次除險(xiǎn)加固質(zhì)量評(píng)價(jià)5巖土物理力學(xué)指標(biāo)推薦值6結(jié)論與建議1前言北山水庫(kù)位于長(zhǎng)沙縣西北部的北山鎮(zhèn)北山村境內(nèi)，海拔276m，東經(jīng)113，北緯28，水庫(kù)西面與望城縣相毗鄰，南與開(kāi)福區(qū)相接壤，壩址坐落在長(zhǎng)油嶺和鵝形山之間（地名為趙家灣），距長(zhǎng)沙市區(qū)12km，有北山村村級(jí)水泥公路和簡(jiǎn)易公路通往大壩，是一座以灌溉為主，兼顧多種經(jīng)營(yíng)，發(fā)展旅游、休閑、度假娛樂(lè)為一體的?。?）型水庫(kù)。水庫(kù)正常蓄水位8

2、7.5m，相應(yīng)正常庫(kù)容142萬(wàn)m3，設(shè)計(jì)洪水位89.55m，相應(yīng)庫(kù)容169.05萬(wàn)m3，校核洪水位89.92m，總庫(kù)容182.7萬(wàn)m3，死水位73.5m，死庫(kù)容3.7萬(wàn)m3。樞紐工程由大壩、溢洪道和輸水高、低涵等永久性建筑物組成。大壩為均質(zhì)土壩，原設(shè)計(jì)壩頂高程91.5m，現(xiàn)實(shí)際壩頂高程91.0891.40m，最大壩高15.5m，壩頂軸線長(zhǎng)630m，原設(shè)計(jì)壩頂寬5.8m，現(xiàn)實(shí)際壩頂寬5.737.02m，上游壩坡坡比由壩頂至壩腳依次為1:2.16、1:7.65、1.2.5，下游壩坡坡比由壩頂至壩腳依次為1:2.33、1:2.8，在83.35m處設(shè)有2.0m寬的平臺(tái)，高程76.05m以下為排水棱體，

3、排水棱體長(zhǎng)596m。溢洪道位于大壩左岸，由豎井式泄洪口、泄洪隧洞、消力池、泄槽等組成。豎井式泄洪口內(nèi)徑1.8m；泄洪隧洞長(zhǎng)110m，斷面尺寸1.6m1.8m（寬高），坡降1/500，進(jìn)口高程87.5m；消力池長(zhǎng)9.8m，池深1.07m；泄槽長(zhǎng)83m，已襯砌41m，側(cè)墻塊石襯砌，三合土塊石鋪底。高涵位于大壩東頭蓄水池內(nèi)，管身采用400鋼筋砼圓管，進(jìn)口采用斜拉式閘門控制。低涵位于大壩左岸，矩形涵洞，三合土條石砌筑，涵身凈斷面尺寸0.6m0.6m（寬高），長(zhǎng)32.0m，坡降1/500，20級(jí)臥管取水，取水孔口直徑300，設(shè)計(jì)流量0.7m3/s。北山水庫(kù)于1978年10月興建，1982年12月建成。由

4、于工程興建較早，無(wú)正規(guī)的設(shè)計(jì)方案，無(wú)正規(guī)的施工單位，無(wú)施工機(jī)械，無(wú)完整的質(zhì)量保證措施，致使工程質(zhì)量差，盡管經(jīng)過(guò)多次保安加固，但仍在運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)諸多隱患。工程主要存在的問(wèn)題：壩體：正常水位時(shí)，下游坡馬道下4.8m集中滲水，坡腳散浸。壩肩：大壩東、西兩壩肩全為風(fēng)化花崗巖，結(jié)合部位，基巖破碎，正常水位時(shí)，壩肩滲水。壩基：大壩基礎(chǔ)滲漏，下游農(nóng)田出現(xiàn)冷浸水，威脅壩體安全。大壩排水棱體：塊石堆砌，因施工中泥質(zhì)充填多，出現(xiàn)沉降，排水功能基本失效。大壩內(nèi)坡，風(fēng)浪沖刷成凹形，泥質(zhì)流走，厚達(dá)1.1m，出現(xiàn)砂面。受長(zhǎng)沙縣水利局委托，我院承擔(dān)了北山水庫(kù)的安全評(píng)價(jià)工作，并于2008年12月12日組織設(shè)備進(jìn)場(chǎng)進(jìn)行地勘施

5、工，至12月20日完成了全部野外工作，完成的工作量見(jiàn)地勘工作量一覽表（表1-1）。 勘 察 工 作 量 一 覽 表 表1-1序 號(hào)項(xiàng) 目 名 稱單 位工 作 量備 注11/500工程地質(zhì)平面測(cè)繪km20.2021/200工程地質(zhì)剖面圖條331/200滲透橫剖面圖條14鉆 孔m/孔168.3/115土 樣組156注水試驗(yàn)段187壓水試驗(yàn)段218病險(xiǎn)情況調(diào)查組日12本次勘察依據(jù)中小型水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范（sl55-91）、水庫(kù)大壩安全評(píng)價(jià)導(dǎo)則（sl258-2000）進(jìn)行。2壩區(qū)工程地質(zhì)及水文地質(zhì)條件2.1地形地貌壩址區(qū)屬剝蝕性丘陵地區(qū)，河谷寬敞，兩岸山體低矮，山坡較緩,植被發(fā)育。海拔高程為60

6、-165m。2.2地層壩址區(qū)地層條件較為簡(jiǎn)單，從新到老描述如下：第四系人工堆積（qs）：分布于壩體淺黃色、灰白色砂質(zhì)粘土含大量風(fēng)化石英砂，可塑,結(jié)構(gòu)呈稍密狀態(tài)。燕山期花崗巖(52(3)全風(fēng)化層：分布于壩基及兩岸山坡淺黃色灰白色砂質(zhì)粘土含大量風(fēng)化石英砂礫石，可-硬塑。燕山期花崗巖(52(3)強(qiáng)風(fēng)化層：分布于壩基及兩岸山坡淺黃色灰白色,節(jié)理裂隙發(fā)育,裂面見(jiàn)大量鐵錳質(zhì)物渲染,巖芯呈塊狀。燕山期花崗巖(52(3)弱風(fēng)化層：分布于壩基及兩岸山坡,淺黃色灰白色,節(jié)理裂隙不發(fā)育,裂面見(jiàn)少量鐵錳質(zhì)物渲染,巖芯呈短園柱狀。壩址兩端山體可見(jiàn)出露。 2.3 地質(zhì)構(gòu)造與地震工程區(qū)屬平江-衡陽(yáng)早-晚期新華夏系拗陷帶中的

7、長(zhǎng)沙中新生界拗陷盆地南部，構(gòu)造較為簡(jiǎn)單。根據(jù)中國(guó)地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖（gb18306-2001），本區(qū)地震動(dòng)峰值加速度0.05g，地震動(dòng)反映譜特征周期為0.35s，對(duì)應(yīng)地震基本烈度小于度。2.4 水文地質(zhì)條件壩址區(qū)地下水有兩種賦存方式：孔隙水：發(fā)育于第四系粘性土層、松堆積物中，受雨水和地表水控制, 流向河床?；鶐r裂隙水：埋藏于基巖的節(jié)理裂隙中, 基巖裂隙水與第四系孔隙水連通性較好,枯水季節(jié)河水補(bǔ)給地下水,雨季地下水補(bǔ)給河水。3工程樞紐主要工程地質(zhì)問(wèn)題3.1壩基滲漏本次勘察壩頂7個(gè)鉆孔揭露壩基巖石，燕山期花崗巖(52(3)強(qiáng)風(fēng)化層。巖石風(fēng)化強(qiáng)烈，巖心多較為破碎?；鶐r內(nèi)共進(jìn)行壓水試驗(yàn)10段，巖石透水率

8、為14.9-37.2(lu)，均在建基面證明壩基內(nèi)存在一定厚度的中等透水帶，其透水率、滲透系數(shù)詳見(jiàn)大壩鉆孔注水、壓水試驗(yàn)成果表（表3-1） 大壩鉆孔注水、壓水試驗(yàn)成果表 表3-1孔 號(hào)試段起止深度（m）透 水 率（lu）滲 透 系 數(shù)（cm/s）備 注zk10.05.82.15e-045.86.525.26.511.09.54zk20.011.02.53e-0411.017.52.89e-0417.519.218.719.224.23.78zk30.012.57.81e-0412.518.24.70e-0418.219.014.919.024.01.37zk40.015.54.86e-0415

9、.518.52.43e-0418.521.222.421.226.27.43zk50.09.32.57e-049.310.61.28e-0410.612.431.512.417.28.45zk60.07.26.45e-047.29.83.75e-049.810.637.210.615.59.12zk70.04.84.76e-044.87.51.98e-047.512.58.95zk80.03.92.22e-043.97.03.12e-047.08.023.48.012.56.94zk90.03.01.37e-043.06.531.96.511.67.68zk100.05.04.36e-045.

10、07.818.57.813.84.69zk110.05.25.73e-045.26.826.56.811.57.503.2壩體施工質(zhì)量大壩為均質(zhì)壩。壩體主體部分為粘土，含少量碎石。由于受施工技術(shù)和機(jī)械缺乏所制約，碾壓不密實(shí)，局部稍密。經(jīng)取樣試驗(yàn)(詳見(jiàn)土工試驗(yàn)統(tǒng)汁表3.2-1)，其天然含水量為11.131.1%，天然密度為1.852.07，干密度為1.451.75，孔隙比為0.5200.866，固結(jié)快剪值為18.30-25.91，c值為17.0-29.7kpa,慢剪值為17.0926.65，c值為8.426.69kpa，水平滲透系數(shù)為2.019.49e-04cm/s,垂直滲透系數(shù)為1.516.5

11、0e-04cm/s。干密度明顯偏低，孔隙比偏大。3.3壩體（基）分區(qū)根據(jù)本次勘察成果,結(jié)合調(diào)查和施工記錄,壩體（基）共可分為五個(gè)區(qū):區(qū)：為壩體主體部分填筑的粘土含大量風(fēng)化石英砂，碾壓欠密實(shí)，局部松散； 區(qū)：為壩后排水棱體，由花崗巖塊石堆砌而成，泥質(zhì)充填，失去排水功能； 區(qū)：即燕山期全風(fēng)化花崗巖, 淺黃色、灰白色砂質(zhì)粘土含大量風(fēng)化石英砂，可-硬塑。其滲透系數(shù)為1.98e-04 5.73e-04,屬中等透水。區(qū)：即基巖:為燕山期強(qiáng)風(fēng)化花崗巖,節(jié)理裂隙發(fā)育,裂隙見(jiàn)少量泥質(zhì)物充填,其透水率為14.937.2(lu),屬中等透水。為燕山期強(qiáng)風(fēng)化花崗巖,節(jié)理裂隙發(fā)育,裂隙見(jiàn)少量鐵銹渲染,其透水率為1.37

12、9.54(lu),屬弱透水。壩體填土物理力學(xué)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)值見(jiàn)土工試驗(yàn)成果統(tǒng)計(jì)表（表3-2）。3.4溢洪道(高涵)溢洪道基礎(chǔ)為燕山期花崗巖，弱風(fēng)化帶深度較大。泄洪隧洞段洞身存在多條橫、縱向裂縫，滲漏嚴(yán)重，泄槽長(zhǎng)83m，泄槽僅襯砌了41m，側(cè)墻塊石襯砌，三合土塊石鋪底，不利于泄洪，存在安全隱患。3.5灌溉輸水低涵高涵位于大壩東頭蓄水池內(nèi)，管身采用400鋼筋砼圓管，進(jìn)口采用斜拉式閘門控制。低涵位于大壩左岸，矩形涵洞，三合土條石砌筑，涵身凈斷面尺寸0.6m0.6m（寬高），長(zhǎng)32.0m，坡降1/500，20級(jí)臥管取水，取水孔口直徑300，設(shè)計(jì)流量0.7m3/s。目前，低涵臥管底板、側(cè)墻沉降，滲漏嚴(yán)重，高水

13、位時(shí)漏水量加大，最大滲漏量達(dá)5l/s。高涵涵身出現(xiàn)多條橫、縱向裂縫，滲漏日益嚴(yán)重，對(duì)涵洞周邊填土產(chǎn)生破壞、危及壩體安全。 北 山 水 庫(kù) 土 工 試 驗(yàn) 成 果 統(tǒng) 計(jì) 表 表3-2壩體部位及分區(qū)樣品組數(shù)統(tǒng)計(jì)值天然含水量(%)濕密度(g/cm3)干密度(g/cm3)孔隙比(e)飽和度(%)塑性指數(shù)液性指數(shù)滲透系數(shù)固結(jié)快剪慢剪備注垂直(cm/s)水平(cm/s)()c(kpa)()c(kpa)壩 體填 土 區(qū)24區(qū)間值11.1-31.11.85-2.071.45-1.750.520-0.86654.0-97.812.6-22.60-0.731.51e-046.50e-052.01e-049.49

14、e-0518.3025.9117.029.7017.0926.658.4026.69平均值18.71.921.620.65175.616.300.2862.56e-043.71e-0421.5424.2818.0213.40說(shuō)明：除滲透系數(shù)取大值平均值外，其它均取小值平均值。4歷次除險(xiǎn)加固質(zhì)量評(píng)價(jià)(1)水庫(kù)建成后，1985年5月抵御較大洪水，水庫(kù)水位已達(dá)74.7m，洪水期間，因風(fēng)大浪急，上游坡受沖刷，行成凹形，浪損嚴(yán)重。由于農(nóng)村責(zé)任制，人力財(cái)力難已集中，水庫(kù)管理所作了一些土方回填夯實(shí)，但未完全恢復(fù)。(2)1995年6月，暴雨時(shí)水庫(kù)水位達(dá)76.8m時(shí)，泄洪口過(guò)水2.1m，泄洪口上攔魚(yú)網(wǎng)被雜物堵塞

15、，水位急劇上漲，水位達(dá)到77.4m，洪水差1.3m漫溢，長(zhǎng)沙縣水利局、防汛辦指揮采取高涵泄洪得到了緩解。洪水期間，大壩東頭中間下游坡馬道下68.4m處集中滲水，滲水面積達(dá)140m2,滲流量達(dá)8l/s；大壩西頭中央，下游坡馬道下66.8m處，集中滲水，滲水面積達(dá)110m2,滲流量達(dá)6l/s；由于資金困難未作處理。 (3)1998年7月，特大洪水水庫(kù)位達(dá)74.6m時(shí)，溢洪口拉魚(yú)設(shè)備被雜物堵死，發(fā)生沉塌。大壩下游坡中間馬道下67.4m處集中滲水，滲水面積達(dá)48m2,滲流量達(dá)3l/s；長(zhǎng)沙縣水利局、防汛辦指揮采取開(kāi)溝導(dǎo)滲處險(xiǎn)，大壩坡腳散浸，水集中到排水溝內(nèi)，滲流量達(dá)4l/s；采取降低水位，控制蓄水。2

16、000年、2002年分兩年長(zhǎng)沙縣水利局投入資金對(duì)大壩進(jìn)行劈裂灌黃泥漿治理。 (4)自水庫(kù)建成運(yùn)行后，大壩下游靠近壩腳農(nóng)田便成為冷浸田，造成農(nóng)田長(zhǎng)勢(shì)差，產(chǎn)量低，大壩存在嚴(yán)重的基礎(chǔ)撓滲。5巖土物理物理力學(xué)指標(biāo)推薦依據(jù)室內(nèi)土工試驗(yàn)成果，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)原位試驗(yàn)，以及工程類比，推薦各分區(qū)物理力學(xué)指標(biāo)如表5-1。6結(jié)論與處理建議綜上所述，北山水庫(kù)及附屬建筑物主要存在以下工程地質(zhì)及工程質(zhì)量問(wèn)題：根據(jù)中國(guó)地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖（gb18306-2001），本區(qū)地震動(dòng)峰值加速度0.05g，地震動(dòng)反映譜特征周期為0.35s，對(duì)應(yīng)地震基本烈度小于度。根據(jù)水工建筑物抗震設(shè)計(jì)規(guī)范（sl203-97），本工程可不進(jìn)行抗震安全復(fù)核。壩

17、基滲漏：大壩基礎(chǔ)滲漏，下游農(nóng)田出現(xiàn)冷浸水，威脅壩體安全。建議采取基礎(chǔ)帷幕灌漿。壩體滲漏：正常水位時(shí)，下游坡馬道下4.8m集中滲水，坡腳散浸, 建議采用沖抓套井回填或內(nèi)坡鋪膜防滲進(jìn)行防滲加固處理。高低涵漏水：低涵臥管底板、側(cè)墻沉降，在高水位時(shí)漏水量加大，最大滲漏量達(dá)5l/s。高涵涵身出現(xiàn)多條橫、縱向裂縫，滲漏日益嚴(yán)重，對(duì)涵洞周邊填土產(chǎn)生破壞、危及壩體安全。建議低涵封堵，新開(kāi)灌溉輸水隧洞，高涵涵身加固處理，閘門及啟閉設(shè)施更換。棱體失效：排水棱體為塊石堆砌，因施工中泥質(zhì)充填多，出現(xiàn)沉降，排水功能基本失效。建議排水棱體拆除重建。 物 理 力 學(xué) 指 標(biāo) 推 薦 值 表 表5-1壩 體部 位及分區(qū)地 層巖 性天然含水量(%)濕密度(g/cm3)干密度(g/cm3)孔隙比(e)塑性指數(shù)液性指數(shù)滲 透 系 數(shù)固結(jié)快剪慢 剪允許承載力特征值(kpa)垂直(cm/s)水平(cm/s)()c(kpa)()c(kpa)區(qū)填土(壩體)22.51.921.620.65116.300.2861.51e-046.50e-052.01e-049.49e-0521