吉林核電工程選址階段的巖土工程勘察及原位測試論文

摘要巖土工程勘查是巖土工程技術體制中的一個重要環(huán)節(jié)，是工程建設首先開展的基礎性工作。巖土工程勘察的內容和分析評價對一個工程的建設尤為重要，體現(xiàn)在地基土的情況變化復雜建筑物基礎受力較復雜基礎方案選擇正確與否直接影響工程造價等幾方面，且地基基礎方案涉及深基礎淺基礎復合地基基礎托換基坑降水支護，故要綜合考慮樁土的共同作用地基基礎與上部結構共同協(xié)調等。因此工程勘察、設計是工程建設的重要環(huán)節(jié)，勘察設計的好壞直接影響建設工程的投資效益和質量安全?？辈煸O計是提高工程項目投資效益、社會效益、環(huán)境效益的的最重要因素。本設計為吉林核電工程選址階段的巖土工程勘察及原位測試，是根據國家現(xiàn)行標準，進行巖土工程勘察工作和編制勘察報告，主要目的是在充分收集各候選廠址的區(qū)域地質、地震地質及廠址附近工程地質和水文地質資料的基礎上，通過采用工程地質測繪、水文地質調查、鉆探、工程物探、原位測試和室內試驗等手段，初步查明廠址區(qū)工程地質及水文地質條件，對廠址區(qū)場地穩(wěn)定性、地基條件、環(huán)境水文地質和環(huán)境地質做出初步評價，對廠址的工程地質條件提出“適宜”與“不適宜”建廠的意見，為篩選出優(yōu)選廠址提供進行綜合比選分析和評價所需的工程地質資料，為初步可行性研究報告的編制提供依據，并對下一步勘測工作提出建議。關鍵詞：巖土工程勘察；原位測試；工程地質條件；評價AbstractGeotechnicalengineeringexplorationisanimportantlinkingeotechnicalengineeringtechnologysystem,anditisthebasicworkoftheconstructionofengineeringconstruction..Content,analysisandevaluationofthegeotechnicalengineeringinvestigationofaprojectconstructionisparticularlyimportant,reflectedincomplexsoilfoundationofbuildingfoundationstressmorecomplexbasedselectioniscorrectornotdirectlyaffecttheprojectcost,andfoundationschemeinvolvingdeepfoundationshallowfoundation,compositefoundationunderpinningdewateringoffoundationpitsupport,sotoconsideringpile-soilinteractionfoundationandupperstructurecommoncoordination.Soengineeringinvestigationanddesignistheimportantpartoftheengineeringconstruction.Thesurveyanddesignhaveadirectimpactontheinvestmentbenefitandqualitysafetyoftheconstructionproject..Surveyanddesignisthemostimportantfactortoimprovetheinvestmentbenefit,socialbenefitandenvironmentalbenefitofengineeringproject..ThedesignfortheJilinnuclearpowerprojectsiteinvestigationandinsitugeotechnicalengineeringtestingphase,accordingtothecurrentnationalstandards,forgeotechnicalinvestigationandsurveyreport,themainpurposeisbasedonfullcollectionofthecandidatesitesoftheregionalgeological,seismicandgeologicalsiteneartheengineeringgeologicalandhydrogeologicaldata,bymeansoftheengineeringgeologicalsurvey,hydrogeologysurvey,drilling,geophysicalexploration,in-situtestsandlaboratorytests,theinitialidentificationofsiteengineeringgeologicalandhydrogeologicalconditions,thestabilityofthesite,thesiteareaofgroundconditions,environmentalhydrogeologyandenvironmentalgeologyevaluation,engineeringgeologicalconditionsofthesiteoftheproposed"appropriate"and"notsuitableforfactories"opinions,provideengineeringgeologicaldatacomprehensivecomparisonanalysisandevaluationfortheselectedpreferredsite,providethebasisforthepreparationofapreliminaryfeasibilitystudyreport,andputsforwardsomesuggestionsontheworkofthenextsurvey.Keywords:geotechnicalinvestigation;in-situtesting;engineeringgeologicalconditions;evaluation第一章緒論1.1概述巖土工程是一門包括巖體工程和土體工程的學科。其工作包括運用各種勘察手段和技術方法有效查明建筑場地的工程地質條件，分析可能出現(xiàn)的巖土工程問題，對場地地基的穩(wěn)定性和適宜性作出評價，為工程策劃、設計、施工和正常使用提供可靠的地質依據，從而利用有利的自然條件避開或改造其不利因素，進而保證工程的安全穩(wěn)定、經濟合理和正常使用。作為巖土工程中的重要環(huán)節(jié)，巖土工程勘察的任務是按照不同勘察階段的要求，正確反映場地的工程地質條件及巖土體性態(tài)的影響，并結合工程設計、施工條件以及地基處理等工程的具體要求，進行技術論證和評價，提交處巖土工程問題及解決問題的決策性具體建議，并提出基礎、邊坡等工程的設計準則和巖土工程施工的指導性意見，為設計、施工提供依據，服務于工程建設的全過程。巖土工程勘察應分階段進行。巖土工程勘察可分為可行性研究勘察（選址勘察）、初步勘察和詳細勘察三階段，其中可行性研究勘察應符合場地方案確定的要求；初步勘察應符合初步設計或擴大初步設計的要求；詳細勘察應符合施工設計的要求。巖土工程勘察的內容主要有：工程地質調查和測繪、勘探及采取土試樣、原位測試、室內試驗、現(xiàn)場檢驗和檢測，最終根據以上幾種或全部手段，對場地工程地質條件進行定性或定量分析評價，編制滿足不同階段所需的成果報告文件。1.2研究的目的和意義我國是一個地質災害多發(fā)的國家，特殊性巖土種類眾多，存在的巖土工程問題復雜多樣。工程建設前，進行巖土工程勘察，查明建設場地的地質條件，對存在或可能存在的巖土工程問題提出解決方案，對存在的不良地質作用提前采取防治措施，可以有效防止地質災害的發(fā)生。同時，巖土工程勘察所占工程投資比例甚低，但卻可以為工程的設計和施工提供依據和指導，以正確處理工程建筑與自然條件之間的關系。充分利用有利條件，避免或改造不利條件，減少工程后期處理費用，使建設的工程能更好的實現(xiàn)多快好省的要求。巖土工程勘查是巖土工程技術體制中的一個重要環(huán)節(jié)，是工程建設首先開展的基礎性工作。它的基本任務，就是按照建筑物或構筑物不同勘察階段的要求，為工程的設計、施工以及巖土體治理加固、開挖支護和降水等工程提供地質資料和必要的技術參數，對有關巖土工程問題作出論證、評價。其具體任務歸納如下：（1）闡述建筑場地的工程地質條件，指出場地內不良地質現(xiàn)象的發(fā)育情況及其對工程建設的影響，對場地穩(wěn)定性作出評價。（2）查明工程范圍內巖土體的分布、性狀和地下水活動條件，提供設計、施工和整治所需的地質資料和巖土技術參數。（3）分析、研究有關的巖土工程問題，并作出評價結論。（4）對場地內建筑總平面布置、各類巖土工程設計、巖土體加固處理、不良地質現(xiàn)象整治等具體方案作出論證和建議。（5）預測工程施工和運行過程中對地質環(huán)境和周圍建筑物的影響，并提出保護措施的建議。1.3巖土工程勘察現(xiàn)狀及發(fā)展分析隨著我國經濟的發(fā)展，科學技術的不斷進步，人們對各項工程項目當中的巖土勘察要求必定會越來越高。因此，巖土勘察的任務就變得更加艱巨，如果勘察不合理，就可能會導致災害性事故發(fā)生。巖土勘察還存在很多不足之處，必須加緊對勘察技術和方法的研究，大量培養(yǎng)勘察高端技術人才和管理人員，積極引用新設備，不斷推動巖土工程中巖土勘察的發(fā)展。經過多年的工程實踐的積累，尤其是改革開放以來所取得的巨大技術進步，我國的巖土工程勘察技術已經有了顯著的提高，但是達到國際先進水平的成果還只是少數的，多數還是低水平的，有的甚至還存在著嚴重的錯誤。具體來講，不僅資質等級低的單位所提交的成果水平較低，就連甲級單位或者全國有名的大單位，其成果水平也并不能都高居上乘。現(xiàn)在國內的研究成果，最突出的特點就是照搬照抄已有的成果，缺少新技術、新方法的開發(fā)，不能達到創(chuàng)新的水平。我國國內的巖土工程勘察現(xiàn)狀總體歸結如下：（1）參次不齊，整體上落后于發(fā)達國家

不可否認，經過多年的工程實踐的積累，尤其是改革開放以來所取得的巨大技術進步，我國的巖土工程勘察技術已經有了顯著提高，但是達到國際先進水平的成果還只是少數的，多數還是低水平的，有的甚至還存在著嚴重的錯誤，具體來講，不僅資質等級低的單位所提交的成果水平較低，就連甲級單位或者全國有名的大單位，其成果水平也并不能都高居上乘。現(xiàn)在國內的研究成果，最突出的特點就是照搬照抄已有的成果，缺少新技術、新方法的開發(fā)，不能達到創(chuàng)新的水平。

（2）技術體系尚未與國際接軌

所謂的技術體系，可以概括為：技術標準、技術方法和技術成果。自改革開放以來，雖然經過了風風雨雨二十幾年的發(fā)展，但是巖土勘察業(yè)務仍然局限于國內市場，深究其中，可以發(fā)現(xiàn)最重要的原因就是技術體系不接軌。如果在未來的發(fā)展中，我國的勘察大市場不能與國際逐漸融合，那么很容易自成體系，更難于國際接軌。

（3）成果質量堪憂

所謂的工程質量控制主要可以分為三個方面：第一，業(yè)主方面的質量控制（工程建設監(jiān)理的質量控制），這種控制是外部的、橫向的。第二政府方面的質量控制（政府監(jiān)督機構的質量控制），這種控制是外部的、縱向的。第三，承建商方面的質量控制，這種控制是內部的、自身的。可以看出，質量控制始終貫穿于質量形成、工程實施的全過程。在這個過程中，成果形成的具體步驟為：先按工種、工序及專業(yè)分級進行質量檢驗，使得本工序成果符合標準規(guī)定。然后將符合標準后的本成果交給后一工序使用，并通過該工序的質量標準，如此各個傳遞，到最后形成成果。

在上面的分析過程中，可以看出，成果的形成過程并沒有問題，關鍵在于勘察單位現(xiàn)有的管理形式主要有兩種：采用ISO系列標準來實施過程控制，采用傳統(tǒng)粗放型的質量控制在后者的質量控制過程中，就不可避免的形成低水平、低參考價值的成果。中外現(xiàn)狀的對比：必須承認，巖土勘察技術首先在國外興起，同時國外的發(fā)展程度也是遠遠優(yōu)于我國的。調查研究，在歐美一些發(fā)達的國家和地區(qū)，巖土勘察技術的咨詢工作主要是由有一些咨詢公司提供的，這些公司的咨詢業(yè)務又主要與就職于該公司的巖土工程師提供，這些巖土工程師不僅具有扎實的專業(yè)理論知識，同時又有著相當豐富的現(xiàn)場勘察經驗。他們通過提供知識和信息，同時與高科技的勘察技術、手段相配合，使得巖土勘察技術的質量得到保證。在我國由于勘察市場起步較晚，巖土工程專業(yè)體質還不盡完善和合理，所以就我國目前的發(fā)展水平而言，還是處于過渡時期，提升空間很大。2.巖土工程勘察技術的發(fā)展研究歸結如下：

在國內地理信息系統(tǒng)被普遍應用和大力推廣的前提下，勘察技術作為新興專業(yè)也得到了大規(guī)模、高速的發(fā)展，在一定程度個，使得GIS技術得到了發(fā)展。傳統(tǒng)的國內勘察建設工工程，一般是采用鉆探技術，勘察結果主要依托于技術人員的實際經驗以及勘探點的深度和密度。但是GIS技術的出現(xiàn)，在很大程度上加快了國民經濟建設的發(fā)展步伐，并且很有力的促進了勘察工程工作的深度和廣度發(fā)展。同時，隨著不斷深入的計算機數據處理、圖形處理能力的提高，使得資料信息的搜集變得更為合理和快捷，并且使得科學性、規(guī)范性的工程勘察方案的建立成為可能，進一步提高了工程勘察水平。

在巖土勘察中廣泛、有效的利用地理信息系統(tǒng)，不僅可以實現(xiàn)資源信息共享，同時也有助于做出科學的決策、合理的工程規(guī)劃以及單項勘察的優(yōu)化。不可否認GIS技術在巖土工程勘察技術中的應用和實踐越來越成熟，但是仍然存在一些不足之處，GIS技術的應用不能完全取代傳統(tǒng)的勘察技術，包括基礎資料的收集、必要的野外調查及室內分析等，所以，這就要求工程設計參與人員要在充分了解、掌握基礎信息的基礎上，建立一個科學合理的物理模型，然后導入GIS系統(tǒng)中進行科學合理的分析，只有這樣才能提高工程勘察決策的科學性和可靠性，提高其經濟、社會效益?？偠灾?，雖然我國的巖土工程已經經過幾十年的發(fā)展，但是勘察水平仍然與國際先進水平存在著明顯的差距。在以后的發(fā)展中，我們可以通過運用國內逐漸成熟的地理信息系統(tǒng)技術，以及數字化和GIS技術，積累經驗，不斷研究，打破常規(guī)，不斷創(chuàng)新，我們都堅信，我國的巖土勘察技術將會得到更好的發(fā)展。第二章勘察工作2.1工程概況吉林核電廠工程規(guī)劃容量4臺百萬千瓦級壓水堆核電機組，分兩期建設，場坪一次完成，一期工程建設2臺百萬千瓦級壓水堆核電機組，核島采用CPR1000工程技術方案，兼顧第三代核電技術機組。本項目初可研工作是在完成廠址規(guī)劃選址報告的基礎上，針對4個候選廠址開展論證工作，目的是對4個候選廠址在巖土工程條件方面進行比選排序，推薦適宜建造百萬千瓦級（CPR-1000）核電機組的優(yōu)先候選廠址。4個候選廠址分別點將臺廠址、松江廠址、四方山廠址三個廠址2.2巖土工程勘察目的、任務要求2.2.1勘察目的

本次巖土工程勘察的目的為：在充分收集各候選廠址的區(qū)域地質、地震地質及廠址附近工程地質和水文地質資料的基礎上，通過采用工程地質測繪、水文地質調查、鉆探、工程物探、原位測試和室內試驗等手段，初步查明廠址區(qū)工程地質及水文地質條件，對廠址區(qū)場地穩(wěn)定性、地基條件、環(huán)境水文地質和環(huán)境地質做出初步評價，對廠址的工程地質條件提出“適宜”與“不適宜”建廠的意見，為篩選出優(yōu)選廠址提供進行綜合比選分析和評價所需的工程地質資料，為初步可行性研究報告的編制提供依據，并對下一步勘測工作提出建議。2.2.2勘察任務本次巖土工程勘察的任務如下：1）初步查明擬建場地的地形地貌、地質構造的展布及其特征；2）初步查明廠址區(qū)地層的分布、成因、類別、時代；初步查明巖石風化程度、堅硬程度、巖層中軟弱夾層的分布及其特征，提供初步的巖土物理力學性質指標；3）初步查明危害廠址區(qū)的不良地質作用并判斷其對場地穩(wěn)定性的影響；4）初步判斷抗震設計場地類別，劃分對建筑物有利、不利和危險地段，初步判斷地震液化的可能性；5）初步查明地下水埋藏條件及變化規(guī)律，并判斷其腐蝕性；6）初步確定廠址區(qū)場地土類型和建筑物場地類別；對工程中的地基處理問題，進行論證并提出建議；對人工開挖邊坡的穩(wěn)定性進行初步評價；7）初步查明廠址附近有無可開采價值的礦藏，有無影響地基穩(wěn)定的人類歷史活動、地下工程、采空區(qū)等；8）提出在可研階段應重點研究的巖土工程問題。2.2.3勘察依據與執(zhí)行的規(guī)范規(guī)程（1）《吉林核電工程初步可行性研究階段巖土工程勘察技術任務書》（2）《吉林核電工程初步可行性研究階段巖土工程勘察技術指示書》（3）《吉林核電工程初步可行性研究階段巖土工程勘察工作大綱》2.2.4執(zhí)行的技術規(guī)范規(guī)程（1）《巖土工程勘察規(guī)范》（GB50021-2001）；（2）《建筑地基基礎設計規(guī)范》（GB50007-2002）；（3）《建筑地基處理技術規(guī)范》（JGJ79-2002）；（4）《核電廠抗震設計規(guī)范》（GB50011-2001）；（5）《建筑工程地質鉆探技術標準》（JGJ87-92）；（6）《工程巖體試驗方法標準》（GB/T50266-99）；（7）《土工試驗方法標準》（GB/T50123-1999）；（8）《原狀土取樣技術標準》（JGJ89-92）；（9）《工程巖體試驗方法標準》（GB/T50266-99）；（10）《水利水電工程鉆孔壓水試驗規(guī)程》（SL31-2003）；（11）《工程巖體分級標準》（GB50218-94）；（12）《標準貫入試驗規(guī)程》（YS5213-2000）；（13）《巖芯鉆探規(guī)程》（地礦部）；（14）《電力工程物探技術規(guī)程》（DL/T5159-2002）；（15）《地下水檢驗方法》（DZ/T0064.1～0064.80-93）；（16）《巖土工程勘察報告編制規(guī)定》（CECS99：98）。（17）《核電廠廠址選擇安全規(guī)定》（HAF0100（91））；（18）《核電廠的地震分析與試驗》（HAD102/01）；（19）《核電廠的抗震設計與鑒定》（HAD102/02）；（20）《核電廠廠址選擇中的地震問題》（HAD101/01）；（21）《核電廠工程地質勘察規(guī)定（試行）》（電計〔1996〕633號）；（22）《核電廠工程建設項目可行性研究地震工作內容與深度規(guī)定（試行）》（電力工業(yè)部國家地震局核工業(yè)總公司電計[1995]641號）；2.3勘察方案及工作量2.3.1勘察方法及要求本次巖土工程勘察工作是在充分收集和利用現(xiàn)有資料的基礎上，采用工程地質調查和測繪、鉆探、工程物探、原位測試及室內試驗等方法和手段，對廠址的場地穩(wěn)定性、地基適宜性、邊坡穩(wěn)定性、不良地質作用、水文地質及地質環(huán)境條件進行綜合分析和評價，從而對各廠址的工程適宜性做出比較和評價。2.3.2勘察手段本次勘察采用工程地質調查與測繪、鉆探、坑槽探、地球物理勘探、原位測試及室內試驗等多種勘察手段和方法。（1）測量由地質及物探專業(yè)提出勘探點及物探剖面線坐標，測量專業(yè)使用GPS放樣。坐標系統(tǒng)為1980西安坐標系，高程采用1985年國家高程基準。（2）工程地質調查和測繪地質測繪的范圍包括廠址及周邊區(qū)域，面積不小于4km2。同時對各廠址進行了水文地質調查，每廠址調查范圍不小于8km2。在三個侯選廠址分別進行了1:10000比例尺的工程地質測繪工作，采用全面查勘法，按照規(guī)范規(guī)定的調查密度，把調查點的間距控制在300m以內，同時綜合考慮實際地質條件，尋找典型的地質露頭點，采用手持GPS現(xiàn)場定位，進行現(xiàn)場觀察、拍照、描述記錄。由于測繪工作區(qū)的地質露頭條件普遍較差，為了滿足測繪精度的要求，采用洛陽鏟掘探、鍬鎬刨挖的辦法來揭露覆蓋層，直至查清基巖的性質。測繪過程中，對每個地質點上，現(xiàn)場都按照規(guī)范要求進行了描述，主要包括覆蓋層定名、分布厚度、成因類型，基巖巖性特征、巖石風化程度、節(jié)理發(fā)育特征等；對有代表性的地段進行了素描、拍照；對一些地質現(xiàn)象判斷不清的可疑地段以及通過物探手段探查疑似存在地質構造現(xiàn)象的地段進行了挖槽鑒定。通過調查廠址區(qū)及周邊范圍的水文地質現(xiàn)象，包括走訪民井，調查泉的出露條件，量測地下水位、觀測泉水流量等現(xiàn)場工作。初步了解了廠址區(qū)地下水補、徑、排特征，地下水開采狀況及動態(tài)特征，劃分了水文地質單元，對廠址的水文地質及環(huán)境水文地質條件進行了初步的評價。（3）工程鉆探①按勘察任務書的要求，勘探點線的布置考慮地貌單元條件，以能控制廠址區(qū)范圍地質條件的變化為主要原則，鉆孔間距在150m~450m不等，鉆孔深度分別達到預定場坪高程以下30m~40m。②鉆孔的開孔與終孔孔徑滿足進行孔內測試、試驗與取樣的要求，一般鉆孔的終孔直徑為不小于75mm，單孔波速測試孔的終孔直徑為89mm。③鉆探采用清水或泥漿護壁（強風化段采用泥漿護壁）回轉鉆進，全斷面取芯。④巖芯應按要求擺放在巖芯箱內。先將巖芯按順序排好，然后將巖芯以從上到下，從左到右的順序放入巖芯箱內（巖芯箱左上角為本箱巖芯的最上部）。⑤認真填寫班報表，對巖芯按回次進行詳細編錄，記錄每回次巖芯采取率、節(jié)理數和傾角等。用油漆對巖芯進行編號，回次間用小巖芯隔板相隔，巖芯隔板上應記錄工程名稱、孔號、進尺深度等項內容。⑥鉆孔終孔待水位穩(wěn)定后量測鉆孔內穩(wěn)定水位。⑦鉆孔終孔及原位測試完成后，用素水泥進行了封孔。⑧鉆孔的巖芯采取率滿足下列要求：較完整的巖石，回次巖芯采取率不低于85%，破碎巖石、強風化、全風化和松散層，回次巖芯采取率不低于70%。（4）原位測試包括：標準貫入試驗、壓水試驗、注水試驗及單孔檢層法波速測試。（5）地球物理勘探采用的地球物理勘探方法包括：高密度電法、聯(lián)合剖面法。（6）室內試驗室內試驗包括：巖石物理力學試驗、原狀土室內試驗及水質分析。巖石試驗包括巖石的物理力學性質指標室內試驗和巖石點荷載試驗。對巖樣進行巖礦鑒定；水試樣進行水質分析，評價地下水對混凝土結構及鋼筋的腐蝕性。2.3.3勘察工作量完成地質測繪范圍點將臺廠址約4.5km2，松江廠址約5.0km2，四方山廠址約5.0km2。水文地質調查范圍各廠址均不小于8km2。完成鉆孔共計21個，累計進尺1443.4m。完成標準貫入試驗共15個鉆孔，試驗次數42次；完成壓水試驗5個鉆孔共5段壓水試驗；完成3個試坑單環(huán)注水試驗；完成102件試樣的點荷載試驗；完成8個單孔檢層波速測試，深度介于46.0m~78.0m。共取得原狀土樣11個，巖樣131個。第三章區(qū)域地質環(huán)境3.1區(qū)域構造背景在大地構造上，工作區(qū)涉及到吉黑褶皺系、伊春－延壽褶皺帶和中朝（準）地臺（圖3-1）。（參考任紀舜等1992和1999年、車自成等2002年資料，虛框為工作區(qū)）①溫都爾廟加里東褶皺帶；②內蒙古－吉黑印支褶皺帶；③佳木斯地塊；④伊春-延壽加里東褶皺帶圖3-1廠址所在大地構造位置圖工作區(qū)屬于3個不同性質的一級大地構造單元，大部分為吉黑褶皺系，東北部是伊春－延壽加里東褶皺帶，南部邊緣一小部分為中朝地臺，吉黑褶皺系部分具體分溫都爾廟加里東褶皺帶和內蒙古－吉黑印支褶皺帶，由于在吉林省內兩個褶皺帶之間沒有明確的構造邊界，故統(tǒng)稱為吉林褶皺帶。4個候選廠址均位于吉黑褶皺系。中朝地臺是我國最古老的陸塊之一，古元古代末期的中條（遼河）運動使地槽全面褶皺回返，形成中朝地臺統(tǒng)一的結晶基底。此后，中—新元古代的裂陷作用形成坳拉槽，堆積以帶狀分布的似地臺蓋層型的海相沉積巖系。古生代地臺整體下沉而為陸表海，廣泛堆積了以海相地層為主的地臺蓋層。吉林褶皺帶以赤峰—開原斷裂與中朝地臺相接。該帶及其以北的蒙古—興安地區(qū)，在新元古代和古生代時，是由一系列裂陷槽、小洋盆、微陸島鏈和中間地塊等組成的復雜洋盆，為廣闊的中亞—蒙古洋的組成部分。早古生代末期的加里東運動和晚古生代末期的華力西運動，使地槽的有關部分相繼褶皺隆起，依次向南拼接到中朝地臺北緣。中生代裂陷作用使區(qū)域地質構造受到深刻的改造，發(fā)育了大量規(guī)模不等的斷陷和坳陷盆地，其中以松遼盆地規(guī)模最大。新生代構造活動相對較弱，以斷塊活動為主要特征，但工作區(qū)東部新近紀和第四紀有多期強烈的基性火山活動。3.2區(qū)域斷裂自新太古代以來，工作區(qū)經歷了多次構造運動，在各個地質發(fā)展階段和各時期的構造運動中，相應形成一系列規(guī)模不等、性質不同的斷裂。按走向，工作區(qū)內斷裂構造發(fā)育，主要有北北東—北東和北西西向2組（圖3.2-1），其中以北北東—北東向斷裂最發(fā)育，如肇東－扶余斷裂、四平－德惠斷裂、依蘭－伊通斷裂帶和敦化—密山斷裂等。北西向斷裂有阿什河斷裂、第二松花江斷裂和豐滿—二道甸子斷裂等。據已有資料，北北東—北東向斷裂主要形成于中生代。北西向斷裂形成于中、新生代。此外，還有個別南北向如鐵力-尚志斷裂，主要形成于古生代，中生代又明顯活動。其中北北東—北東向和北西向斷裂相互交織，對區(qū)內新構造運動和新構造發(fā)育起到一定的控制作用。斷裂的活動性和活動時代的確定，主要根據地質、地貌、斷層物質測年，以及淺層人工地震探測和地震活動等資料，其中地質證據是最重要和最可靠的，但工作區(qū)內這樣的資料不多。編號斷裂名稱斷裂產狀區(qū)內長度(km)分段最新活動地震活動走向（°）傾向傾角（°）時代依據1肇東－扶余斷裂NE50~55NW190Q1-2地貌、地層2松花江北斷裂NW75NE90東部Q1-2物探NE65SE65～7550西部Q13四平—德惠斷裂NE25~35NW45～70200Q1物探1966年5.2級地震4依蘭—伊通斷裂帶NE30~40NW或SE70～80450西支Q1-2地層和物探1937年5級、1960年5.8級地震東支Q1-25馬鞍山－新安斷裂NE15~3060AnQ地貌6敦化—密山斷裂帶NE40~50NW55～85150西北支Q2地層、測年1882年樺甸4?級地震東南支AnQ地貌7伊通—輝南斷裂NWNE90Q1地貌和地層8豐滿—二道甸子斷裂NW30～60NE50～85110Q2地質、測年9泉子沿一帶王砬子斷裂NW30~40NE50～7090Q1-2地貌10第二松花江斷裂NW30~40SW80220扶余以西Q1-2地層厚度扶余－五家站Q3地質五家站以東Q1-2測年11拉林河斷裂NW30~60SE60～8580Q1地層分布12阿什河斷裂NW30~40SW65～8590Q1-2物探和鉆探13濱州斷裂NWSW60～8530Q1-2物探和鉆探14鐵力—尚志斷裂近SN90AnQ地貌表3-2工作區(qū)主要斷裂要素和活動情況簡表3.3區(qū)域地層3.3.1工作區(qū)前新生代地層概況工作區(qū)在大地構造上屬于吉黑褶皺系等幾個性質不同的大地構造單元，故不同地區(qū)發(fā)育的地層差異較大。本次進行研究的四個廠址均位于吉黑褶皺系，所以這里主要論述隸屬吉黑褶皺系的吉林地區(qū)和松遼平原區(qū)的地層發(fā)育情況。其地層劃分和對比見表3-3。一.吉林地區(qū)1.寒武—奧陶系該地層劃分為西保安組、黃鶯屯組和石縫組（表1.1-1）。西保安組以含沉積變質鐵礦為特征，地層巖性主要為斜長角閃巖、角閃片巖和角閃變粒巖，上部偶見薄層大理巖。西保安組底界不清。黃鶯屯組下部主要為含紅柱石或電氣石石英片巖、云母石英片巖夾大理巖；上部是含石墨大理巖及燧石條帶、燧石塊狀大理巖。區(qū)內缺失中奧陶統(tǒng)。上奧陶統(tǒng)石縫組主要為含石榴石二云母石英片巖、云母石英片巖，上部有大理巖、黑色板巖和變質砂巖。2.志留系志留系出露極不連續(xù)，分下、中和上統(tǒng)。下統(tǒng)桃山組是一套變質火山沉積巖系，其中可分7個筆石組合帶，地層總厚達3000余米。中統(tǒng)張家屯組，其下部為灰、灰黃色、黃綠色粉砂質泥巖及粉砂巖，產腕足類、三葉蟲和珊瑚等化石；中部以紫色、灰紫色凝灰質含礫砂巖及酸性凝灰?guī)r為主；上部是深灰色粉砂質泥巖、粉砂巖夾酸性凝灰?guī)r。地層總厚度最大達1400m左右。上統(tǒng)二道溝組以粉砂巖為主，夾灰?guī)r透鏡體，產珊瑚、腕足類和三葉蟲化石，層厚400余米。3.泥盆系區(qū)內缺失泥盆系下統(tǒng)和上統(tǒng)（表1.1-1），中統(tǒng)王家街組以碳酸鹽和正常沉積碎屑巖如頁巖、石英砂巖和石英長石砂巖等，局部夾火山碎屑巖。地層厚700m左右。4.石炭系該區(qū)石英系發(fā)育完整，自下而上分為下統(tǒng)北通氣溝組和鹿圈屯組、中統(tǒng)磨盤山組及上統(tǒng)石咀子組。北通氣溝組由黃綠色、青灰色粉砂巖和中細粒石英砂巖組成，厚200余米。與下伏地層為不整合接觸。鹿圈組下部以變質灰綠色、紫紅色細碧玢巖及凝灰?guī)r和灰白色石英角斑巖及其凝灰?guī)r為主，局部為灰黑色凝灰質粉砂巖、夾黑色千枚板巖。鹿圈組厚1800m左右。磨盤山組是灰色、灰白色中厚層狀灰?guī)r及含燧石結核灰?guī)r，厚600～870m，產豐富的蜒科化石。石咀子組下部為灰白色大理巖夾條帶狀大理巖；上部是黃褐色砂巖、淺灰色千枚狀頁巖、凝灰質砂巖夾結晶灰?guī)r和泥質灰?guī)r。產豐富的蜓科化石，厚度大于1200m。5.二疊系二疊系下統(tǒng)分為壽山溝組、大河深組、范家屯組和一拉溪組；上統(tǒng)分楊家溝組和馬達屯組。壽山溝組下部以淺灰—灰色厚層塊狀灰?guī)r為主，夾少量灰色、灰紫色泥質灰?guī)r；上部為銀灰色千枚狀粉砂巖。層厚270～500m。與下伏石咀子組整合接觸。大河深組下部以灰色、黃褐色流紋質凝灰?guī)r為主，夾流紋巖、層凝灰?guī)r；中部以深灰、灰綠色安山質凝灰?guī)r為主；上部以灰綠、黃褐色流紋質灰?guī)r為主，夾灰?guī)r、鈣質砂巖及灰色碳質板巖；頂部是灰—灰白色厚層塊狀灰?guī)r。層厚3600m。范家屯組下部以灰黑色、灰綠色粉砂巖為主，夾砂巖、板巖；中部為灰色灰?guī)r、灰綠色凝灰?guī)r和凝灰質砂巖；上部是灰黃、灰紫色粗砂巖及凝灰質粗砂巖。層厚大于1380m。一拉溪組下部為深灰色安山巖；中部是白色、灰白色和灰綠色流紋巖及其凝灰?guī)r，夾少量板巖；上部為灰綠色、紫色凝灰質板巖、砂巖、凝灰?guī)r和砂礫巖，以及黑色板巖和灰白色燧石條帶灰?guī)r。厚度變化較大，幾百米至千余米。楊家溝組以陸相礫巖、黑色板巖、粉砂巖與砂巖互層為主，夾灰?guī)r透鏡體，厚500～1200m。馬達屯組下部是紫灰色中酸性火山碎屑巖、局部夾巨厚球粒狀流紋巖或角閃安山巖；上部則以中性角礫狀凝灰?guī)r、集塊巖及凝灰角礫巖為主；頂部為紫色、灰紫色凝灰質礫巖。層厚970～4600m。6.三疊系區(qū)內出露有下三疊統(tǒng)盧家屯組和上三疊統(tǒng)大醬缸組。盧家屯組主要由礫巖、雜砂巖、鈣質砂巖夾泥灰?guī)r扁豆體組成，厚度大于4700m。與下伏地層為平行不整合接觸。大醬缸組為一套河流、湖泊沼澤相正常沉積碎屑巖，厚1400m。7.侏羅系侏羅系發(fā)育較齊全，分下統(tǒng)板石頂子組；中統(tǒng)太陽嶺組和夏家街組；上統(tǒng)德仁組、欠大組、安尼組和奶子山組。板石頂子組主要由一套礫石、含礫粗砂巖、砂巖、粉砂巖及少量酸性火山碎屑巖組成，產豐富植物化石，層厚310～650m。與下伏地層不整合接觸。太陽嶺組為礫石、中細粒砂巖，夾粗砂巖、薄層礫巖、粉砂巖、泥巖及煤層，厚180～800m。夏家街組由多斑安山巖、安山巖、凝灰?guī)r、砂巖和礫巖組成。德仁組主要由安山集塊巖、凝灰?guī)r組成，夾砂巖、礫巖，厚1500余米。欠大組為礫巖、砂巖和煤層，夾安山巖及火山碎屑巖，產豐富動、植物化石，層厚大于440m。安尼組主要是安山巖、安山玄武巖和陸緣碎屑巖組成，局部夾煤層，厚500～1200m。奶子山組巖性變化大，由砂巖、細砂巖、粉砂巖夾煤層組成，厚430m左右。8.白堊系區(qū)內白堊系下統(tǒng)發(fā)育，上統(tǒng)大部分地區(qū)缺失。下統(tǒng)自下而上分長安組、登婁庫組、泉頭組和龍井組。長安組為一套內陸湖沼相含煤地層，由砂頁巖、頁巖夾煤層，局部有凝灰質砂巖、集塊巖及礫巖夾層組成，厚200m～1000m。與下伏地層整合接觸。登婁庫組以暗棕色、灰紫黑色泥巖、泥質粉砂巖及紫灰、青灰色粉砂巖為主，厚1500m。泉頭組為紫紅色和灰白色砂巖、粉砂巖及紫紅色泥巖、粉砂巖，夾砂礫巖和礫巖，厚200～900m。龍井組自下而上為巨礫巖層，上部火山碎屑巖層、赤褐色砂頁巖層，厚1000余米。二、松遼平原區(qū)松遼平原區(qū)勘探到的最老地層是二疊系。1二疊系主要為下二疊統(tǒng)一心組，其下段是泥灰?guī)r與細礫石巖互層；上段是泥灰?guī)r與碳酸鹽化流紋巖互層，化石豐富。2侏羅系分中侏羅統(tǒng)大慶群和上侏羅統(tǒng)火石嶺組。大慶群下部是碎屑巖段，巖性變化大，為砂泥巖、砂礫巖、薄煤層、凝灰?guī)r等；上部為蝕變火山巖段，主要是蝕變火山巖和火山碎屑巖。與下伏地層不整合接觸?；鹗瘞X組下部是安山玄武巖、玄武巖；上部是安山巖夾碎屑巖。3白堊系白堊系下統(tǒng)分為沙河子組、營城組、登婁庫組和泉頭組，上統(tǒng)分壽山口組、姚家組、嫩江組和明水組。沙河子組下段是砂泥巖夾煤層，上段為砂泥巖，局部地層見有蘭灰、黃綠色酸性凝灰?guī)r。營城組下段以中性火山巖為主，常見類型有安山巖、安山玄武巖；上段以酸性火山巖為主，常見類型有流紋巖、紫紅色和灰白色凝灰?guī)r。登婁庫組自下而上分為四段，一段為雜色礫巖，頂部夾砂巖；二段以灰黑色砂質泥巖為主，另有灰與白色厚層細礫巖呈不等厚互層；三段是灰白色塊狀細—中粒砂巖與灰黑色砂質泥巖呈不等厚互層；四段為灰褐色、灰黑色砂質泥巖與淺灰綠、灰白色和紫灰色砂巖。泉頭組自下而上分兩段，一段為灰白、紫灰色砂巖與安紫紅色、暗褐色泥巖互層；二段是暗紫紅色、紫褐色泥巖夾灰綠、紫灰色砂巖。青山口組自下而上分三段，第一段為黑灰色劣質油頁巖，局部呈黑褐色，頂部少量黑色泥巖；第二段和第三段是黑色泥巖、泥頁巖、砂質泥巖、鈣質粉砂巖等。姚家組主要以棕紅和暗紅色泥巖、粉砂質泥巖為主，夾灰、灰綠色泥巖、灰白色粉砂巖和泥質粉砂巖，厚60～300m。嫩江組下部以黑色泥頁巖為主，夾油頁巖；上部為灰黑、灰綠及棕紅色泥巖和砂巖互層，為湖相沉積，盛產化石，一般厚200～400m。四方臺組為灰、灰綠、深灰和棕紅色泥巖、粉砂質泥巖與灰白、灰綠色泥質粉砂巖、粉—細砂巖組成，局部夾砂粒巖，層厚200～400m。明水組是棕紅、灰綠色泥巖和砂巖互層，厚500m左右。表3-3工作區(qū)前新生代地層劃分對比簡表3.3.2新生代地層概況1.新生代地層發(fā)育概況工作區(qū)新生代沉積地層不太發(fā)育，主要分布于松遼盆地、舒蘭—伊通斷裂帶。古近紀和新近紀地層松遼盆地在區(qū)內缺乏古近紀正常沉積，但有玄武巖漿噴溢。舒蘭—伊通斷裂帶控制的伊舒盆地（斷陷帶），古近系主要為沖積扇和河流、湖泊相沉積。位于敦化－密山斷裂中段的樺甸盆地，古近紀亦為河湖相沉積。這些地區(qū)的古近系劃分和對比見表3-4。松遼盆地伊舒盆地樺甸盆地新近紀N2泰康組船底山組N1大安組岔路河組馬鞍山組古近紀E3水曲柳組樺甸組E2舒蘭組E1富峰山組新安村組表3-4工作區(qū)及鄰區(qū)古近紀和新近紀地層劃分對比表松遼盆地新近系是河湖相沉積，分布于盆地的西部。中新統(tǒng)大安組一般厚50m，最厚120m；上新統(tǒng)泰康組一般厚50～100m，最厚160m。伊舒盆地新近系中新統(tǒng)岔路河組是湖相灰綠、黃綠色泥巖、粉砂巖與雜色砂礫巖互層，厚0～840m，上新統(tǒng)缺失。樺甸盆地新近系馬鞍山組分上下兩段，上段是砂、粉砂、粘土夾硅藻土和硅藻土；下段是砂、粉砂質粘土互層，夾玄武巖和硅藻土，底部有礫石層。船底山組是玄武巖層。盆地和山區(qū)新近紀地層的劃分和對比見表3-4（2）第四紀地層工作區(qū)內第四系比較發(fā)育，成因類型多。吉林省地質礦產局（1988）根據構造環(huán)境和沉積特征分出松遼平原和長白山兩個地層區(qū)。其地層劃分和對比見表3-5。地質時代松遼平原（盆地）長白山區(qū)全新世全新統(tǒng)金龍頂子組四海組冰場組晚更新世群力組顧鄉(xiāng)屯組新黃土南坪組二道崗組中更新世大清河組東鳳組荒山組上老黃土組大椅子山組（白頭山組）下老黃土組早更新世白土山組軍艦山組四等房組表3-5工作區(qū)第四紀地層對比表松遼盆地第四紀整體不均勻下沉，第四系沉積一般厚40～80m，最厚120m左右，盆地西部厚而東部薄。早期以灰白色冰磧層為主，繼而是湖相、河湖相淤泥、亞粘土及砂礫層，后期為河流和沼澤相砂、粘土、淤泥和泥炭及風積砂等。長白山區(qū)第四紀是冰磧、火山沉積和黃土堆積交替出現(xiàn)。3.4區(qū)域地震活動通過前期地震地質專題的研究，可以對區(qū)域地震活動在空間和時間上的分布特征以及區(qū)域地震活動環(huán)境評價如下∶（1）區(qū)域位于東北地震區(qū)，破壞性地震活動總體較弱；（2）從公元1119年至今，區(qū)域范圍內只記錄到中強地震（M≥4.7）5次，其中M4.7-4.9級地震1次、M5.0-5.9級地震3次、M6.0-6.9級地震1次；最大地震為1119年2月吉林前郭6EQ\F(3,4)級地震；（3）1970年以來現(xiàn)代儀器記錄ML1.0-4.9級地震363次，其中2≤ML＜3級地震202次；3≤ML＜4級地震49次；4≤ML＜5級地震2次；（4）本區(qū)地震活動水平較低，且分布不均。歷史破壞性地震（M≥4.7）發(fā)生在中部、西部或南部，北緯45o以北以及東經127o以東地區(qū)未記載到破壞性地震；（5）區(qū)域內現(xiàn)代小震分布不均，大部分集中在西南部，另外在4個廠址南部20-40km處以及在區(qū)域西北，前郭與肇源之間均為小震密集區(qū)；小震活動與區(qū)域構造關系密切，多集中于NE、NW斷裂交匯區(qū)；（6）區(qū)內地震基本上是發(fā)生在地殼中上層的淺源地震，地震震源深度均在1～34km之間，區(qū)域內有深度數據的地震大多在西部，在以4個廠址為中心半徑25km范圍內，只有亮甲山廠址近區(qū)域范圍內曾有1次地震有震源深度數據；（7）本區(qū)現(xiàn)代構造應力場以近EW向水平主壓應力為主；（8）歷史地震在各候選廠址影響烈度最高為=5\*ROMANV度；（9）未來東北深震區(qū)的強震對廠址區(qū)地面建筑的影響最高仍只有=4\*ROMANIV度。第四章原位測試及其成果4.1標準貫入試驗及其成果1試驗目的標準貫入試驗（SPT）的目的是用測得的標準貫入擊數N來確定第四系粉質粘土的狀態(tài)、砂土的密實度及巖石的風化狀態(tài)，并確定該巖土體物理力學性質。2試驗原理及儀器設備標準貫入試驗是用質量為63.5kg的穿心錘，以0.76m的自由落距，將一定規(guī)格的標準貫入器打入15cm，然后再打30cm，記錄30cm的錘擊數，該擊數稱為標準貫入錘擊數N。標準試驗設備主要有對開式標準貫入器（全長700mm、外徑51mm、內徑35mm、刃口角18°30′），導向桿、穿心錘（重63.5kg）和鉆桿（直徑42mm）四部分組成。3試驗方法本次試驗的試驗方法嚴格按照《巖土工程勘察規(guī)范》（GB50021-2001）和《標準貫入試驗規(guī)程》（YS5213-2000）執(zhí)行。試驗方法如下：a采用回轉鉆進，先用鉆具鉆至試驗土層標高上約15cm處，清除孔底殘土，清孔時避免試驗土層受擾動；b采用自動脫鉤的自由落錘法，并減小導向桿與錘間的摩阻力。放入貫入器并校對試驗深度，要求殘土厚度不大于10cm；c將貫入器打入試驗土層15cm，不記錄試驗擊數，然后記錄每打入10cm的錘擊數，累計打入30cm的錘擊數為標準貫入擊數N。當錘擊數已達到50擊，而貫入深度未達到30cm時，按下式換算成相應于30cm的貫入擊數N：N＝30×式中：——50擊時的貫入量（cm）；d拔出貫入器，取出貫入器中的土樣進行鑒別描述。e重復上述操作步驟，進行下一深度的試驗，直至所需深度，試驗點間距自地面以下1m開始，每間隔2m做試驗一次。4標貫桿長的校正當用標準貫入試驗錘擊數按規(guī)范查表確定承載力或其他指標時，應根據規(guī)范規(guī)定按下式進行標貫桿長度校正：N＝α×N′式中：N—標準貫入試驗校正后的錘擊數；N′—標準貫入試驗實測貫入30cm的錘擊數；α—標貫桿長度校正系數，見表4-4。標準貫入試驗校正系數表4-4桿長（m）≤3691215182125304050α1.000.920.860.810.770.730.700.700.680.640.606試驗成果根據試驗結果，剔除異常數據，統(tǒng)計得到標準貫入試驗成果，見表下表。點將臺廠址標準貫入試驗統(tǒng)計表4-5巖土類別最大值最小值平均值基數粉質粘土18.1813.78殘積土22.81119.54全風化花崗巖42.13036.93松江廠址標準貫入試驗統(tǒng)計表4-6巖土類別最大值最小值平均值基數粉質粘土37.41730.55全風化花崗巖3434341四方山廠址標準貫入試驗統(tǒng)計表4-7巖土類別最大值最小值平均值基數粉質粘土①12816222粉質粘土⑤126.614.520.84礫砂44.844.844.814.2壓水試驗及其成果1試驗目的壓水試驗的目的是確定與工程建筑物有關地段巖體的單位吸水率、透水率及滲透系數，并了解巖體裂隙的開度、充填物的性質、巖體的可灌性等。在水文地質條件簡單、透水性較小的地段，可以利用壓水試驗資料估算巖體的滲透系數，為工程設計和處理提供基本資料。2試驗原理及儀器設備壓水試驗采用氣囊法，其基本原理是利用氣囊將試驗段隔離，利用鉆機和活塞式往復泵將水吸入鉆孔內，利用外接的量測設備量測在水的壓力下壓入巖體裂隙中的水量，并通過壓力表和水表讀出不同壓力下壓入巖體中水的流量。通過流量可以計算出巖體透水率、滲透系數等參數。壓水試驗的設備主要包括止水栓塞（氣囊）、供水設備（壓力穩(wěn)定的BW-150型活塞式往復泵，最大流量150l/min，最大壓力1.8MPa）、量測設備（壓力表、水表、測鐘、萬用表電測水位計）。3試驗方法本試驗嚴格執(zhí)行《水利水電工程鉆孔壓水試驗規(guī)程》（SL31-2003）和《水利水電工程地質勘察規(guī)范》（50287-99）。具體試驗方法如下：a采用壓水法清洗鉆孔，洗孔時鉆具下到孔底，流量達到水泵的最大出力；b檢查各種設備、儀表的工作性能并連接；c觀測一次孔內水位后，下栓塞隔離試驗段，隔離試段長度5m左右。試段隔離后再觀測工作管內水位，工作水位每5min觀測一次，當水位下降速度連續(xù)兩次均小于5cm/min時，記錄此時的水位深度即為壓力的計算零線；d開始試驗，試驗的同時觀測水位，通過壓力表控制壓力，控制三個階段，五個壓力，盡量保證為0.30MPa、0.60MPa、1.00MPa、0.60MPa、0.30MPa，同時記錄不同壓力下水的流量。4試驗成果及分析本試驗壓水段在點將臺廠址選擇花崗巖強風化和中等風化段，松江廠址選擇花崗巖強風化段，四方山廠址選擇玄武巖強風化和微風化段。試驗壓力的計算公式如下：P=Pp＋Pz－Ps；P—試驗壓力（MPa）；Pp—壓力表壓力（MPa）；Pz—壓力表中心壓力計算零線的水柱壓力（MPa）；Ps—管路壓力損失（MPa）。試驗段透水率和滲透系數的計算公式如下：q=×和k=×ln q—試驗段透水率（Lu）； k—巖體的滲透系數（cm/s）； L—試驗段長度（m）； P—試驗壓力階段的壓力，即為該階段最大壓力值（MPa）； Q—試驗壓力階段的壓入流量，即為該階段最大流量值（l/min）； H—試驗水頭（m）； r—鉆孔半徑（m）。壓水試驗成果表表4-8鉆孔編號試段深度（m）巖性風化程度試段透水率Q(Lu)滲透系數k（cm/s）透水性分級P~Q曲線類型DJ223.00~28.20花崗巖中等風化12.7241.272×10-4中等E型DJ625.30~30.50花崗巖強風化10.9411.094×10-4中等E型SJ125.80~31.00花崗巖強風化11.0131.101×10-4中等E型SF230.45~36.00花崗巖中等風化1.2191.219×10-5弱E型SF528.00~33.20玄武巖微風化5.3155.315×10-5弱D型點將臺廠址的花崗巖中風化段透水性為中等透水，滲透系數為1.094×10-4~1.272×10-4cm/s，從鉆孔資料看，巖芯較破碎，節(jié)理裂隙發(fā)育。松江廠址的花崗巖強風化段透水性為中等透水，滲透系數為1.101×10-4cm/s，從鉆孔資料看，巖芯較破碎，節(jié)理裂隙發(fā)育。四方山廠址的花崗巖中等風化段巖體透水性為弱透水：滲透系數分別為1.219×10-4cm/s，從鉆孔資料看，巖芯較破碎，節(jié)理裂隙發(fā)育；微風化段巖體的滲透系數為5.315×10-5cm/s，從鉆孔資料看，巖芯較破碎，節(jié)理較發(fā)育。4.3試坑單環(huán)注水試驗及其成果1試驗目的試坑單環(huán)注水試驗的目的是測定包氣帶非飽和松散巖土體滲透性能，確定與工程建筑物有關地段土層的滲透性，估算滲透系數。2試驗原理及儀器設備試驗的基本原理是人工抬高水頭，向試坑內注水，通過記錄滲透水量和時間來測定巖土體的滲透系數，通過注水試驗求得的滲透系數反映了巖土體的滲透性能。該試驗適用于不能進行抽水試驗和壓水試驗，取原狀樣進行室內試驗又比較困難的松散巖土體。試驗所需儀器設備主要包括，鐵環(huán)1個，高20cm，直徑30~50cm，作用是限制試驗面積和試驗水頭；水箱1個，容積為1m3，作用是儲存試驗用水；流量桶2個；量杯；膠皮管和秒表。3試驗方法本試驗嚴格執(zhí)行《注水試驗規(guī)程》（YS5214-2000J102-2001）和《水利水電工程地質勘察規(guī)范》（GB-T50287-99）。具體試驗方法如下：a在擬定的試驗位置上，挖一個方形或圓形試坑至預定深度，在坑的底部一側再挖一個注水試坑，深度15~20cm，試坑底應修平，并確保土層的原狀結構；b放入鐵環(huán)，使其與試坑底緊密解除，在其外部用面土填實，確保四周不漏水。也可用邊長50cm，高20~40cm的正方形木框，木框下部與試坑底緊密接觸，使其不漏水；c在試坑底鋪厚度為2~3cm的小礫石作為緩沖層；d將流量桶水平放置在注水試坑邊，接上膠管，將鉗夾夾于膠管下部，然后向流量桶注滿清水。試驗方法應滿足以下要求：1）松開鉗夾，想試坑內注水，待坑內水頭高度達到10cm時，試驗即正式開始，記錄時間和流入同內的水量；2）試驗時必須保持10cm水頭，其波動幅度允許偏差為±0.5cm；3）試驗開始后，按5、10、15、20、30min的時間間隔測記滲水量，以后每隔30min記測記一次，直至試驗終止；4）每次觀測流量Q的精度應達到0.1l；5）試驗過程宏，隨時繪制流量Q與時間t的關系曲線，當每隔30min觀測一次的流量與最后2h內平均流量之差不大于10%，即可視為穩(wěn)定，結束試驗。滲透系數的計算可以繪制Q~t曲線，并采用以下公式計算式中，k-滲透系數（cm/min）；Q-穩(wěn)定流量（cm3/min）；F-滲透面積，即試坑的底面積（cm2）。4試驗成果及分析試驗深度15~20cm，成果見表下表。試坑單環(huán)注水試驗成果表表4-9編號巖性風化程度滲透系數k(cm/min)DJ2花崗巖全風化~強風化0.599DJ6花崗巖全風化~強風化0.136SJ6粉質粘土0.155點將臺廠址試驗區(qū)內全風化~強風化花崗巖的滲透系數為0.136~0.599cm/min，為強透水巖體。松江廠址試驗區(qū)內粉質粘土的滲透系數為0.155cm/min，為強透水巖體。4.4點荷載試驗及其成果1試驗目的點荷載試驗的目的是用便攜式點荷載試驗儀測得巖石瞬間破壞時的極限荷載P，利用該值來估算巖石的抗拉強度、單軸抗壓強度并確定巖石的強度各向異性，并確定巖石的堅硬程度，為工程設計和施工提供基本資料。2試驗原理及儀器設備將巖芯試件放入球端圓錐之間，通過油泵加壓使巖石在點荷載作用下而破壞，利用傳感器傳輸數據到壓力顯示器上，記錄瞬間破壞的壓力值。點荷載試驗設備主要有手動油泵LYB—610型1臺、框架1臺、壓力數顯器1臺、上下圓壓盤2件、M6內六角扳手1個、7t和0.7t傳感器各1臺。3試驗方法點荷載試驗的試驗方法嚴格按照《工程巖體試驗方法標準》（GB/T50266-99）和《工程巖體分級標準》（GB50218-94）執(zhí)行。試驗方法如下：a連接試驗設備，調節(jié)壓力數顯器，并通過壓力數顯器的讀數標定傳感器；b將巖芯試件放入球端圓錐之間，使上下錐端與試件直徑兩端緊密接觸；c通過油泵穩(wěn)定的施加荷載，使試件在10~60s內破壞，記錄破壞荷載P；d量測貫穿整個試件并通過兩加荷點的破壞面寬度、加荷點間距；e重復上述操作步驟，進行多個試件的試驗，最終統(tǒng)計數據和資料整理。4試驗成果及分析本次試驗中所用試樣分別在花崗巖中等風化~微風化及玄武巖微風化的巖芯中選取。根據《工程巖體試驗方法標準》（GB/T50266-99）和《工程巖體分級標準》（GB50218-94），當每組試樣的有效數據超過10個時，舍去兩個最大值和兩個最小值，同時剔除異常或變化大的數據，最終得到79個點荷載試樣數據，統(tǒng)計得出各種風化狀態(tài)下巖性的單軸抗壓強度。巖石點荷載強度的計算公式具體如下：Is=和Is(50)＝F×IsIs——未經修正的巖石點荷載強度（MPa）；Is(50)——經尺寸修正后的點荷載強度（MPa）；P——試件破壞荷載（N）；De——等價巖芯直徑（mm）；徑向試驗De＝D、軸向、不規(guī)則塊體試驗時De＝；D——加荷點間距（mm）；W——通過兩加荷點最小截面寬度（mm）；F——修正系數；F=Kd×KDd；Kd——尺寸效應修正系數；Kd＝0.4905d0.4426；KDd——形狀效應修正系數；KDd＝0.3161e2.303[(D/b+logD/b)/2]；通過修正后的點荷載強度估算巖石的單軸抗壓強度（Rc），具體公式如下：Rc＝22.82Is(50)0.75Rc——巖石的單軸抗壓強度（MPa）；Is(50)——經尺寸修正后的點荷載強度（MPa）；根據試驗結果，剔除異常數據，統(tǒng)計得出各種風化狀態(tài)下巖性的單軸抗壓強度，見下表。點將臺廠址點荷載試驗成果表表4-10統(tǒng)計項目單軸抗壓強度（MPa）中等風化花崗巖微風化花崗巖最大值39.66111.76最小值13.7283.49平均值24.7696.09標準差7.8479.084變異系數0.3170.095基數1412修正系數0.8600.950標準值21.0091.33松江廠址點荷載試驗成果表表4-11統(tǒng)計項目單軸抗壓強度（MPa）球狀風化花崗巖中等風化花崗巖最大值16.129.6最小值8.718.0平均值13.022.35標準差1.8102.765變異系數0.1390.124基數1224修正系數0.9270.956標準值12.1021.36四方山廠址點荷載試驗成果表表4-12統(tǒng)計項目單軸抗壓強度（MPa）中等風化花崗巖微風化花崗巖微風化玄武巖最大值28.17127.35114.20最小值24.49105.6682.54平均值26.33116.5198.87標準差1.84010.8468.538變異系數0.0700.0930.086基數2211修正系數0.8340.7790.952標準值21.9690.0794.15點將臺廠址中等風化和微風化花崗巖的單軸抗壓強度平均值分別為24.76MPa和96.09MPa，巖石礦物膠結較好，微裂隙不發(fā)育。松江廠址中等風化和微風化花崗巖的單軸抗壓強度平均值分別為13.051MPa和21.776MPa，強度值較小，經顯微鏡下10×2巖石磨片鑒定，可以看出巖石呈碎裂化結構，并見一寬約6.0mm~7.0mm的破碎帶，雖結構基本多數可見，但其兩側巖石受影響而碎裂，見圖5.1，另外，巖樣的飽水系數很小（0.11~0.18），說明巖石中小開型空隙相對較多，反映了巖石中微細裂隙發(fā)育，微風化巖石由于裂紋及破碎帶發(fā)育，致使微風化巖石抗壓強度偏低，同時，中風化巖石孔隙率較大（9.40%），反映了巖石的密實程度差，抗壓強度偏低。四方山廠址中等風化和微風化花崗巖的單軸抗壓強度平均值分別為26.330MPa和116.507MPa，巖石礦物膠結較好，微裂隙不發(fā)育；微風化玄武巖單軸抗壓強度平均值為98.871MPa，巖石礦物膠結較好，微裂隙不發(fā)育。4.5波速測試及其成果1波速測試目的測試廠址區(qū)巖層的剪切波波速，劃分場地土類型和建筑場地類別。2執(zhí)行的規(guī)程規(guī)范《地基動力特性測試規(guī)范》（GB/T50269-97）《電力工程物探技術規(guī)程》（DL/T5159-2002）3測試方法采用單孔檢層法波速測試。在地面距鉆孔口4.00m處，用扣板法水平擊振產生剪切波為主的地震波信號，由緊貼井壁的井下三分量檢波器拾取信號，地震儀接收、記錄地震波信號，然后根據剪切波的反向特性識別剪切波，并計算剪切波速度Vs。單孔檢層法波速測試見下圖。4儀器設備SE2404EP型綜合工程探測儀器；震源為扣板和18磅大錘；信號拾取采用井下三分量電磁感應式檢波器；圖4-13單孔檢層法波速測試5剪切波識別根據剪切波的反向特性識別剪切波。叩板兩端敲擊，剪切波具有反向性，現(xiàn)場測試典型剪切波見下圖。圖4-14叩板兩端敲擊同一深度波形曲線6試驗成果及分析（1）點將臺廠址本次勘察在點將臺廠址共布置了3個單孔檢層法波速測試孔，分別為DJ1、DJ3、DJ7，其試驗成果如下。根據DJ1、DJ3及DJ7號鉆孔資料及該單孔波速測試成果，統(tǒng)計動參數見下表。DJ1號鉆孔巖體單孔波速平均值及動參數計算結果表表4-15層號巖性壓縮波νp（m/s）剪切波νs（m/s）動彈模量Ed（GPa）動剪模量Gd（GPa）動泊松比μd①1粉質粘土8514121.190.320.35②2強風化花崗巖1656783②4微風化花崗巖27501686DJ3號鉆孔巖體單孔波速平均值及動參數計算結果表表4-16層號巖性壓縮波νp（m/s）剪切波νs（m/s）動彈模量Ed（GPa）動剪模量Gd（GPa）動泊松比μd①1粉質粘土4101930.260.070.36②1全風化花崗巖8784452②2強風化花崗巖1495734②3中等風化花崗巖24591434②4微風化花崗巖2820165017.6710.24DJ7號鉆孔巖體單孔波速平均值及動參數計算結果表表4-17層號巖性壓縮波νp（m/s）剪切波νs（m/s）動彈模量Ed（GPa）動剪模量Gd（GPa）動泊松比μd①1粉質粘土2651090.090.020.40②2強風化花崗巖1246632②3中等風化花崗巖213611400②4微風化花崗巖2815163416.97.00.25（2）松江廠址本次勘察在松江廠址共布置了3個單孔檢層法波速測試孔，分別為SJ3、SJ4、SJ6，統(tǒng)計動參數如下。SJ3號鉆孔巖體單孔波速平均值及動參數計算結果表表4-18層號巖性壓縮波νp（m/s）剪切波νs（m/s）動彈模量Ed（×103MPa）動剪模量Gd（×103MPa）動泊松比μd①1粉質粘土4101930.260.070.36②2強風化花崗巖10185162.00.70.32②3中風化花崗巖22711249②4微風化花崗巖286416555SJ4號鉆孔巖體單孔波速平均值及動參數計算結果表表4-19層號巖性壓縮波νp（m/s）剪切波νs（m/s）動彈模量Ed（×103MPa）動剪模量Gd（×103MPa）動泊松比μd①1粉質粘土4111930.260.070.36①2碎石8104251.260.380.35②2強風化花崗巖1346654②3中風化花崗巖2174122910.04.10.26SJ6號鉆孔巖體單孔波速平均值及動參數計算結果表表4-20層號巖性壓縮波νp（m/s）剪切波νs（m/s）動彈模量Ed（×103MPa）動剪模量Gd（×103MPa）動泊松比μd①1粉質粘土4171940.270.070.36①2碎石7223690.960.280.36②2強風化花崗巖153576②3中風化花崗巖2372120810.24.00.32（3）四方山廠址本次勘察在四方山廠址共布置了2個單孔檢層法波速測試孔，分別為SF4、SF6，統(tǒng)計動參數如下。SF4號鉆孔巖體單孔波速平均值及動參數計算結果表層號巖性壓縮波νp（m/s）剪切波νs（m/s）動彈模量Ed（GPa）動剪模量Gd（GPa）動泊松比μd①1粉質粘土8192690.540.140.44②微風化玄武巖321619073③1粉質粘土11002870.630.160.46④微風化玄武巖320918764⑤2礫砂13025602.260.600.39⑨中等風化花崗閃長巖248414444SF6號鉆孔巖體單孔波速平均值及動參數計算結果表層號巖性壓縮波νp（m/s）剪切波νs（m/s）動彈模量Ed（GPa）動剪模量Gd（GPa）動泊松比μd①2碎石4993520.650.250.005③1粉質粘土5643600.780.260.16④微風化玄武巖308118372⑤1粉質粘土13003891.140.290.45⑥微風化玄武巖328719393⑦2漂石17168414.971.710.34第五章候選廠址的工程地質條件5.1候選廠址地形地貌條件①點將臺廠址:該廠址地貌為輕微切割的渾圓低山丘陵地貌及山前平原地貌，地面高程210m～350m，北西與西側為海拔高度超過300m的山地，東南側地勢相對較為平坦，地表現(xiàn)為農田?？傮w地形為北西高南東低。廠址東部發(fā)育有倭肯河，由西北向東南在廠址附近流過，注入松花江。②松江廠址:該廠址為渾圓低山丘陵及山前平原地貌，地面高程190m～370m，地勢有一定的起伏，西側與北西側為海拔高度超過300m的山地，南東側地勢地勢逐漸降低，相對較為平坦，為一稍有起伏的斜坡地帶，地表現(xiàn)為農田?？傮w地形為南東低北西高。廠址東南側發(fā)育多條長度不等近北西-南東向溝谷；西部發(fā)育有一條近東西向大的沖溝，發(fā)育有西拉河，東部發(fā)育有東拉河，分別由西北向東南在廠址附近流過，注入松花江。③四方山廠址:該廠址位于蛟河市漂河鎮(zhèn)西松花江與漂河匯流處附近的玄武巖臺地上，屬于輕微切割的平緩低山丘陵地貌，地表現(xiàn)為農田及少量雜木林。地面高程300m～350m，總體上較平緩。廠址內發(fā)育有兩條北北東向沖溝，受此影響，地勢稍有起伏。廠址東、南、西三面臨水，北側為一沖溝，使本廠址構成了相對較為獨立的平面呈近似長方形的臺地。5.2候選廠址的地層巖性點將臺廠址:廠址附近范圍出露的第四系地層主要有坡殘積層和沖洪積層，下伏基巖為糜棱花崗巖、片巖、砂巖。全風化～強風化層厚度分布不均，地勢較高的厚度較薄2.0m～5.0m，地勢較低的厚度較大，最厚可達50.0m，其下為中等風化～微風化?，F(xiàn)將鉆孔揭露的地層巖性自上而下敘述如下：①粉質粘土：黃褐色，可塑～硬塑狀態(tài)，混少量碎石，稍有光滑，干強度、韌性中等，無搖振反應。層厚2.20m～33.50m②強風化砂巖、泥巖：紅褐色、灰褐色泥巖與砂巖互層狀，砂巖主要礦物成分為石英、長石，中粗粒砂質結構，層狀構造，巖芯呈砂狀，強風化，極破碎；泥巖呈泥質結構，層狀構造，風化呈土狀。=3\*GB3③中風化砂巖、泥巖：紫紅色、灰色泥巖與砂巖互層狀，砂巖主要礦物成分為石英、長石，中粗粒砂質結構，層狀構造，巖芯呈砂土狀及碎塊狀，中風化，破碎；泥巖呈泥質結構，層狀構造，巖芯呈硬土塊狀。=4\*GB3④強風化片巖：灰綠色，主要礦物成分為絹云母、石英，鱗片変晶結構，片理狀構造，巖芯呈碎片狀，極破碎。=5\*GB3⑤中風化片巖：灰綠色，主要礦物成分為絹云母、石英，鱗片変晶結構，片理狀構造，巖芯呈碎片狀及塊狀，破碎。=6\*GB3⑥強風化糜棱花崗巖：黃褐色、灰褐色，主要可見礦物為石英，中粗粒糜棱結構，塊狀構造，巖芯呈砂土狀，極破碎。厚度一般為6.60m～40.00m，埋深為3.00m～15.80m。=7\*GB3⑦中等風化糜棱花崗巖：灰色、灰白色，主要礦物成分為石英、長石，中粗粒糜棱結構，塊狀構造，巖芯呈塊狀、柱狀，較破碎。最小厚度為0.60m，埋深為9.60m～45.00m。該層在廠址區(qū)的北東側出露較淺。松江廠址:廠址下伏基巖主要為xx期云母片巖，在廠址東南部發(fā)現(xiàn)有少量xx系砂巖及泥巖，覆蓋在云母片巖之上，其余為第四系堆積物。第四系堆積物成因類型主要為沖洪積與坡殘積，其中沖洪積物主要分布在沖溝底部，坡殘積物分布在斜坡之上。現(xiàn)將鉆孔揭露的地層巖性自上而下敘述如下：①含碎石粉質粘土：坡積混合土，黃褐色，由片巖風化而成，呈粘性土混多量原巖碎塊狀，碎石最大塊徑15cm，一般5-10cm，呈次棱角狀，巖塊硬度較低；粘性土呈可塑～硬塑狀態(tài)，稍有光滑，干強度較高，韌性中等，無搖振反應。層厚0.80m～17.0m②強風化砂巖泥巖：棕紅色、灰白色泥巖與砂巖互層狀，砂巖主要礦物成分為石英、長石，泥質膠結，中粒狀砂質結構，層狀構造，巖芯呈砂土碎塊狀，強風化，極破碎；泥巖由粘土礦物構成，泥質結構，層狀構造，產狀近水平，巖芯呈堅硬粘性土狀。=3\*GB3③中風化砂巖泥巖：棕紅色、灰白色泥巖與砂巖互層狀，砂巖主要礦物成分為石英、長石，泥質膠結，中粒狀砂質結構，層狀構造，巖芯呈塊狀，強風化，極破碎；泥巖由粘土礦物構成，泥質結構，層狀構造，產狀近水平，巖芯呈堅硬粘性土狀。=4\*GB3④強風化片巖：黃褐色、灰綠色，主要礦物成分為云母、綠泥石、石英及長石等，変晶結構，片理狀構造，巖芯呈碎片狀，偶見短柱狀，風化程度較高，巖塊硬度低，極破碎。=5\*GB3⑤中風化片巖：灰綠色，主要礦物成分為云母、綠泥石、石英及長石等，変晶結構，片理狀構造，巖芯呈塊狀、短柱狀，節(jié)理裂隙較發(fā)育，其中以垂直節(jié)理最為發(fā)育，呈中等風化狀態(tài)，破碎。=6\*GB3⑥微風化片巖：灰綠色，主要礦物成分為云母、綠泥石、石英及長石等，変晶結構，片理狀構造，巖芯呈柱狀，一般長度80-150mm，最長300mm，節(jié)理裂隙較發(fā)育，其中以緩傾節(jié)理發(fā)育為主，稍破碎。四方山廠址:廠址附近范圍出露的地層主要為早中更新世多期噴發(fā)的玄武巖，各期玄武巖中夾有厚度不等的粘性土或砂類土，其下為華力西期花崗閃長巖以及二疊紀的變質砂巖。由于該廠址巖層出露較多，結合巖土工程勘察手段和已有的資料，現(xiàn)將該廠址的地層描述如下:1第四系地層廠址范圍內出露的第四系地層比較發(fā)育，表層為全新統(tǒng)的粘性土或碎石土，其下為早更新世～晚更新世多期噴發(fā)的玄武巖，在各期噴發(fā)的玄武巖間沉積了粘性土、砂類土或火山灰、火山渣等物質。玄武巖：呈黑、灰黑色，隱晶質結構或斑狀結構，塊狀、杏仁狀、氣孔狀構造。杏仁狀、氣孔狀橄欖玄武巖多發(fā)育在頂板和底板。塊狀構造發(fā)育的巖石多出現(xiàn)在巖層的中間部位。斑晶為橄欖石、輝石和斜長石。橄欖石斑晶：自形晶呈尖銳六邊形斷面，二級干涉色，平行消光，粒徑為0.6mm~1.0mm，含量可占巖石的2.5%左右；輝石斑晶：無色帶褐色色調，見兩組直交解理，柱狀，斜消光，粒徑為0.4mm~0.6mm，有時與基質中斜長石構成嵌晶含長結構，占巖石的2.5%～5％；斜長石斑晶：無色，表面干凈，裂紋發(fā)育，板狀半自形，常見聚片雙晶，粒徑大一般為3.0mm~4.0mm或1.5mm~2.0mm，占整個巖石的45%?；|由斜長石長條狀微晶、輝石(粒狀)、火山玻璃、少量磁鐵礦（黑色）組成，以間粒結構為最常見，其次也可見到間隱、拉斑結構、交織結構。2全新統(tǒng)（Q4）該層主要分布在地表，巖性上表現(xiàn)為粉質粘土和碎石土，主要為坡殘積成因。①粉質粘土：黃褐色、灰