白石水库地质安全鉴定报告.docx

1、白石水库地质安全鉴定报告湖北省赤壁市白石水库地质安全鉴定报告xxxx勘察设计院二OO四 年 六 月证书编号: zzzzzz业务范围：工程勘察综合类甲级发证日期：2002年7月17日工程地质水库安全评价工程工程编号： 02108项目名称：湖北省赤壁市白石水库安全鉴定工程勘察阶段：安全鉴定阶段工程技术负责人：xxxx审 核 人：xxxxx审 定 人： 总 工 程 师：院 长：xx 勘 察 设 计 院二四年六月1、前 言1.1工程概况赤壁市白石水库位于湖北省赤壁市西部茶庵岭镇白石庙村境内，距赤壁市城区约20km，水库拦蓄陆水河左岸支流白石港中、上游来水，它与上游驼儿潭水库、蜜蜂水库连接成梯级水库，是

2、一座以灌溉为主，兼有防洪、供水、发电、水产养殖等综合利用的小（一）型水库。坝址以上承雨面积3.0km2，总库容248万m3，有效库容160.6万m3，防洪库容58.5 m3，死库容28.9 m3。多年平均降雨量1000mm左右，水库正常蓄水位100.54m，校核洪水位103.3m，设计洪水位102.45m，水库死水位90.00m。白石水库交通位置示意图水库枢纽工程由大坝、溢洪道、灌溉发电输水管、坝后电站等建筑组成。大坝为均质土坝，坝顶高程103.40m，最大坝高21.00m，坝顶长369.00m，坝顶宽5.06.0m。上游临水面坡比1：31：2.5，下游背水面坡比为1：2.0，而且大坝在上、下

3、游高程96.00m分别设置一平台，平台宽2m，大坝底宽135.00m。溢洪道位于大坝右岸山坳天然垭口处，为开敞式无闸门控制的宽顶堰，堰顶高程100.54m，堰顶净宽15m，最大泄量为150.00m3/s。大坝高输水管位于主坝左岸，为混凝土预制园管，进口底高程96m，管径0.6m，管长40m，泄流量0.3 m3/s。大坝低输水管位于主坝右岸，为混凝土预制园管，进口底高程90m，管径0.8m，管长70m，泄流量1.1 m3/s。1.2水库建设过程及大事记白石水库始建于1965年冬，经两次扩建，到1966年，完成坝高10m，复于1975年，加高5m，坝高达15m。为水库整险加固扩大效益，1978年地

4、区行署批准按坝高21m扩建，改建了溢洪道，增建了发电管和高输水管，工程于1981年春竣工。工程兴建过程中，未进行过专门工程地质勘察，坝体右岸坝山结合不好，1966年发生绕坝渗漏，几经翻筑处理，但不彻底。1978年扩建时，对右坝头进行了翻筑，加深了截书墙，大坝内坡增加了粘土铺盖，绕坝渗漏问题有所缓解，并建了坝后式发电站，装机两台，总容量150KW。工程运行过程中的主要险情：1）南坝段坝后散浸，坝基渗水，坝脚高水位时明显有水渗出。2）北坝段（主河槽段）96m高程下游坝坡普遍散浸，右坝肩散浸，并局部集中渗水。3）溢洪道两岸强风化层、残坡积层跨塌不断。4）坝前迎水面护坡不完善，抗冲能力差，护坡潜在不稳

5、。1.3勘察目的及技术要求本阶段勘察的目的任务是：1）收集区域地质、地震记录及相关工程资料，评价区域地壳稳定性，确定场区地震动参数及地震基本烈度。2）复核场区地质构造、地层岩性，调查岩体风化特性、节理裂隙发育规律，研究岩体完整性、透水性、稳定性及物理力学特性等。3）收集、了解大坝施工时的土料场、石料场情况。4）了解大坝清基、基础处理情况，分析坝基渗漏原因。5）研究坝体物质组成、碾压密实性、透水性、天然状态等特征，评价坝体质量，分析险情产生原因，提出处理意见。6）研究溢洪道地质构造、地层岩性，评价边坡及抗冲稳定性。7）研究高低发电输水隧洞工程地质条件。8）了解大坝除险加固工程所需天然建筑材料情况

6、。本次勘察除满足安全鉴定设计要求外，主要遵循以下规程规范：（1）“水利水电工程地质勘察规范” （GB5028-99）（2）“土工试验规程” （SD128-84）（3）“碾压土石坝设计规范” （SL274-2001）（4）“水库大坝安全详价导则” （SL258-2000）（5）水利水电工程地质勘察规范 （GB50287-99） 1.5勘察过程及完成工作量本工程兴建前，未进行过专门工程地质勘察，前期地质资料仅有相关的1:20万区域地质图及区域地质报告。为配合水库大坝等建筑物安全鉴定工作，受业主委托，进行了相应地勘工作。地勘工作主要有地质测绘、地质钻探、险情调查、现场原位测试、室内土工试验、内业整理

7、、编绘地质报告等。野外地勘工作于2004年4月间完成，内业成果于5月间完成，共完成地勘工作详见工作量统计表。石人泉水库大坝安全鉴定地质勘探工作量统计表表11工作项目单 位数 量钻孔及钻探进尺个/m8/158.1钻孔注水试验段16钻孔压水试验段6钻孔标贯试验次0室内土工试验常规件16渗透件5颗分件6击实件2水质分析件2地质测绘（1：1000）Km20.7天然建材调查Km24本报告采用黄海高程系统，地形图由湖北省赤壁市水利局提供。2 、 区域地质概况2.1地形地貌湖北省赤壁市石人泉水库场区地处幕阜山中高山区与冲洪积岗地过度地带，区内山脉走向近于东西向，与区域构造线一致，为典型构造剥蚀堆积地形。区内

8、沟、谷相间，场区西侧为风化剥蚀堆积岗地，地面起伏不平，地面高程78m90m之间。场区东南侧为中低山区，山顶高程105m120m。白石港自东南流向北西，河谷宽阔，河谷宽深比10：1左右，河谷两岸地形平缓。白石水库拦蓄白石港中、上游来水，最终流入陆水河。白石港全长9.5Km，水库枢纽控制流域面积3.0Km2,坝址以上河道长度3.0km。2.2地层岩性工程场区内出露地层较为简单，场区内分布的主要地层由老至新分述如下：（1）志留系中统坟头群（S2fn）灰黄色、黄绿色等泥质粉砂岩、粉砂质页岩夹细砂岩，层厚417.00m。（2）残坡积土层（Q4e1+d1）该层分布在坝址左右岸缓坡地带，呈片状分布，由风化残

9、积粘土和粉质粘土夹碎石构成，层厚13m。（3）河床冲积层（Q4a1）上部由灰色、灰褐色粉质粘土构成，水平层理发育，层厚12m，下部为砂卵石，由砾石夹砂石、泥土构成，层厚16m。2.3区域地质构造及地壳稳定性评价场区位于雪峰地盾、汉江坳陷及下扬子台褶皱带的交汇处，跨新华夏系第二构造沉降带的东部边缘。场区主要构造形迹及构造体系有前震旦纪时期形成的北西向构造，中生代时期形成的东西向构造、弧形构造、山字型构造及新华夏系构造等。场区及周边地区地质构造单元体位于中生代形成的临湘山字型构造中，该构造以临湘为中心，西起长江西岸的杨林矶，东到陆水水库这一广大地区，为一复杂的扭动构造临湘山字型构造。山字型构造的前

10、弧展布在杨林山、路口铺、临湘、羊楼司、赵李桥、五洪山一带，弧顶在临湘五里碑。临湘向斜以临湘为中心，东西弧形延伸，向斜的核部由志留统黄绿色粉砂质页岩组成，两翼为奥陶震旦纪及冷家溪群地层。由于断层的破坏，地层出露不全。区内断层以走向断层为主，主要断层有：磨盘底断层、茶庵岭断层、鸿鹤岭断层、斯桥羊楼司断层，它们多断在震旦纪与元古界之间，断层带内为碎裂岩、糜棱岩，具挤压成扁豆状鳞片状。其中文修桥断层长3.5Km、雷家冲断层长4.5Km、磨盘底断层长6Km、茶庵岭断层35Km、鸿鹤岭断层长3.5Km、斯桥羊楼司断层长25Km，而且茶庵岭断层1954年曾发生4.4级地震，等震线长轴与断层一样。场区位于中生

11、代及新生代构造区内，区内褶皱紧闭，构造应力以南北向压应力为主，区内走向断层，规模比较大，而且断层局部挽进期有一定活动性，形成近期历史最新地震，地震震级较底。综上，区内断层均为中生代断层，断层胶结良好，挽近期有一定活动，但规模较小，距场区有一定距离，近期未发现其它活动迹象，资料显示自喜山运动以来，区内断裂活动相对微弱，故认为场区地壳相对基本稳定。根据中国地震动参数区划图（GB183062001），本区地震动峰值加速度为0.05g，地震动反应谱特征周期为0.35s，地震基本烈度为6度。2.4 区域水文地质条件从场区地下水储存、运移介质来看，场区地下水可分为基岩裂隙水及孔隙水两种，现分述如下：基岩裂

12、隙水：主要储存在志留系系中统中厚薄层状泥质粉砂岩、粉砂质页岩地表强风带张开性裂隙中，受节理裂隙发育规模、连通性制约，地下水储存空间有限，地下水活动相对较缓慢。地下水接受大气降水补给，常在山坡、山脚处，以裂隙性泉水流出地表。孔隙水：主要储存于第四系残坡积、冲积堆积层中，如左右两岸缓坡及山脚下残坡积堆积体，以及现代河床冲积砂卵石、粉质粘土，堆积体各种孔隙、空隙体积随土类性质变化较大，地下水储量及渗透性也随之变化较大。一般残坡积层、冲积粉质粘土层地下水储量有限，渗透性微弱，冲积砂卵石层中地下水储量较大，地下水运移活跃。地下水的化学特征：基岩裂隙水多为硫酸根钙、镁型，孔隙水多为重碳酸钙、镁型，地下水水

13、质优良，无污染，对混凝土无侵蚀性。3 、 库区工程地质条件3.1 地质概况水库区位于东南至北西向河谷中，左、右岸为中低山区，山体宽厚，山顶高程110120m，山顶浑圆，岸坡平缓。区内山脉走向近于南北向，与区域构造线一致，为幕阜山中高山区与冲积岗地过度区余脉。坝址以上主河道长3.0km左右，河床比降为7.0，水库控制流域面积为3.0km2，库区沟谷不发育，植被覆盖率较高。库盆及岸坡由志留系中统坟头群泥质粉砂岩、粉砂质页岩组成，现代河床沉积有第四系冲洪积层，下部为砂卵石层，上部为粉质粘土。库岸低洼处常覆盖薄层残破积层，由含砾粉质粘土、粘土构成。库区位于荆泉山倒转向斜北翼正常翼，地层产状产状1653

14、0，南翼地层产状产状S、SE倾4067，轴线走向NEE7080。核部由二叠系至泥盆系地层构成，翼部由志留系地层构成。3.2 工程地质评价（1）水库渗漏库周山体雄厚，山顶浑圆，地表高程较高，不存在低于水库正常高水位的邻谷，库岸、库底均为相对不透水的泥质粉砂岩、砂质页岩等陆源碎屑岩系列组成，岩体完整，节理裂隙短小闭合、连通性差，岩体透水性微弱，水库不存在渗漏问题。（2）库岸稳定水库左、右两岸由志留系中统坟头群泥质粉砂岩、砂质页岩等岩性组成岩质岸坡，岩层倾向东南，倾角3550，岩层褶皱构造稍有发育，层序正常，结合紧密，局部发育少量小规模断层，岩体相对较完整，岩体抗风化性能强较低。整个库岸无大规模、连

15、续性的不利结构面组合，岸坡稳定，水库运行多年，水库周边未发现大的崩塌、滑坡等影响库岸稳定的不良地质现象，水库库岸基本稳定。（3）水库淤积库岸地形坡度较缓，植被覆盖率极高，地层岩性以泥质粉砂岩为主，岩石抗风化性能较差，地表覆盖全新统残坡积层，可供水土流失的陆源碎屑较多。在雨季，地表溪流将会造成一定的水土流失，是水库淤积的主要物质来源，但体积不大。（4）水库浸没库岸岸坡3040，多为岩质边坡，残坡积层分布较高，库区不存在浸没问题。4、坝基工程地质条件及评价4.1坝基地质概况1）地形地貌坝址区为中低山及丘陵岗地，河流自东南向北西流入本区，坝址正位于东南向河段上，坝址上游为中低山区，地表坡度约为406

16、0左右，山顶高程110120m左右。坝址下游为丘陵岗地，地面起伏不平。区内河谷、沟谷宽阔，两岸岸坡平缓，正常蓄水位高程河谷宽350m，河谷宽高比10：1，河谷相对较宽阔。区内中低山区基岩裸露，山顶、缓坡、山脚局部覆盖残坡积层，坝址下游分布厚层残坡积及冲积层。2）地质构造坝址区位于荆泉山倒转向斜正常翼，正常翼（北翼）地层产状产状16535，轴线走向NEE7080。坝址区出露基岩为志留系中统坟头群中厚薄层泥质粉砂岩、砂质页岩，岩层层序完整，无任何次级褶皱、揉皱发生，岩体呈单斜状。右坝肩基岩裸露，坝顶以上坡高10m左右，岩层产状16535。地质测绘发现右坝肩无任何断层及褶皱发育，发育两组节理及裂隙，

17、描述如下：一组：产状4575，延伸12m，闭合状，线密度510条/m。二组：产状14085，延伸23m，闭合状，线密度510条/m。岩体发肩两组节理,呈共轭关系,均呈闭合状,延伸长度均小于3m。3)地层岩性（1）冲洪积层（Q4a1+p1）该层分布在现代河床上，由砂卵石组成，组成物质主要为卵石夹砂及冲积泥土，该层厚1.06.0m，水库筑坝时，此层未全部清除。（2）残坡积土层（Q4d1+el）该层分布在左右两岸山坡及山顶，由黄褐色粉质粘土夹碎石块石构成，粉质粘土呈硬塑状，与碎石、块石结合紧密，该层厚13m。（3）志留系中统坟头群（S2fn）该层构成整个场区基底，由中厚层薄层泥质粉砂岩、砂质页岩构成

18、，该层厚417m。4.2 坝址区主要工程地质条件1）坝基岩体风化特征及完整性坝区出露基岩均为中厚层薄层泥质粉砂岩、砂质页岩，岩石柔弱，抗风化性能较差，经本次地质调查及地质钻探揭示，地表岩石为强风化状，强风化层厚11.5m，弱风化层厚46m，下部微风化层厚超过10m，本次钻探进入微风化层56m，未揭穿此层。钻探岩芯采取率与岩体完整性、岩体风化程度、节理裂隙发育程度有关。强风化带岩芯采取率4050%之间，RQD指标几乎为零；弱风化带岩芯采取率5070%之间，RQD指标在2040%之间；微风化带岩芯采取率80%以上，RQD指标在50%以上。2）坝基岩体透水性坝基出露基岩为志留系中统泥质粉砂岩、砂质页

19、岩等陆源碎屑等柔性岩体，岩石层理、片理等结构面紧闭，遇水有一定软化作用。经本次地质钻探压水试验揭示，强风化岩体透水率在510（lu）之间，弱风化岩体透水率在5（lu）以下，微风化岩体透水率在1（lu）以下。3）坝基岩土体强度特征本次地质勘察，对场区岩土体物理力学性质未做过多研究，借用场区已有工程已有成果资料，提出以下岩土体物理力学性质指标建议值供设计使用。土体物理力学指标建议值表41项目地层湿密度(g/cm3)干密度(g/cm3)内聚力(kPa)内磨擦角()允许坡降渗透系数cm/s碎石土1.801.4110230.35.010-3残坡积碎石土1.951.5430210.455.010-4冲积粉

20、质粘土1.981.584515.00.61.010-6砂卵石层2.021.70350.251.010-2岩石物理力学指标建议值表42项目岩石风化状态湿密度(KN/m3)干密度(KN/m3)岩石湿抗压强度MPa岩石湿弹性模量GPa与砼间抗剪强度渗透系数cm/s泥质粉砂岩强风化26.225.030.014f=0.525.510-4泥质粉砂岩弱风化25.125.520.012f=0.501.010-4泥质粉砂岩微风化25.524.710.09f=0.481.010-44.3 坝基岩体主要工程地质问题评价 1）、坝基渗透性评价坝基由志留系中统坟头群泥质粉砂岩、砂质页岩构成，岩石为陆源碎屑岩，遇水软化强

21、烈，地表强弱风化岩层透水率在5（lu）以内，属弱微透水层范畴，而且随水库运行，岩体进一步软化泥化，节理闭合，岩体透水性将进一步降低。经钻孔压水试验揭示，地表弱风化岩体具中等透水特性，岩体透水率在5（lu）以下，微风化岩体透水率在1（lu）以下。故认为坝基岩体渗透性微弱、渗流稳定，坝体不存在坝基及坝肩绕坝渗漏问题。2）、坝基强度评价坝基为志留系中统坟头群泥质粉砂岩、砂质页岩等柔性岩体，岩石单轴湿抗压强度2030Mpa，地基岩体允许承载力1Mpa左右，岩体虽为柔性岩体，但无明显软弱夹层或孔洞洞穴，岩石软化缓慢，地基岩石不存在压缩变形及大规模沉陷问题，故认为相对于坝体本身应力来讲，坝基岩体强度较高，

22、场区适应性较好。3）左、右坝肩稳定性评价左坝肩地表覆盖少量薄层残坡积层，由志留系中统泥质粉砂岩构成，山坡倾向北，倾角2030，岩层产状16535，岩石由隐性节理切割，已成碎裂状，左坝肩共发育两组节理，描述如下：J1：走向330，陡倾角，节理闭合，线密度8条/m。J2：走向50，陡倾角，节理平直、闭合，线密度8条/m。以上两组结构面与岩石层理组合，未形成无不利结构面组合，左坝肩岩体稳定。右坝肩基岩裸露，同样由志留系中统泥质粉砂岩构成，山坡倾向西南，倾角4050，岩层产状16535，岩石隐性节理，岩石呈碎裂状，左坝肩共发育两组节理，描述如下：一组：产状4575，延伸12m，闭合，线密度510条/m

23、。二组：产状14085，延伸23m，闭合状，线密度510条/m。以上两组结构面与岩石层理，未形成无不利结构面组合，右坝肩岩体稳定。5、坝体工程地质条件及评价5.1坝体填料现状及质量评价1）坝体填料现状及物性指标经调查坝体填料多采自坝址上、下游残坡积及冲积粘性土，土料以粉质粘土为主，上坝前经过一定分选。土料上坝经过石夯、石磙及羊角碾等碾压设备简单分层碾压过。工程施工大部分由人工完成，坝体较长分多段施工而成，由于抢进度，局部坝体单层厚度未严格控制，有时坝体单层碾压厚度超过1.0m，而且仓仓之间结合处未专门处理。经本次坝体地质钻探揭示，上部填土多呈棕红色，少量灰褐、灰绿色，主要为残积粘性土、少量冲积

24、粘性土，夹少量碎石、块石，局部夹有少量腐殖质。填土总体呈可硬塑状，钻孔岩芯大部分呈长柱状，部分松散状。填土总体呈团状结构，经过一定碾压，但各地碾压程度、物质组成、密实性相差较大。南坝段（坝体转折点以南）填土总体碾压欠密实，夹众多松散层，可见许多小空洞。北坝段（主河床段）坝体分层碾压痕明显，结构稍密实，但局部碎石富集，可见小空隙局部松散状，具有上部碾压密实性好于下部的规律。经钻探揭示，北坝段ZK3孔附近，坝体下部夹有厚层碎石土，其中碎石由砂、碎石、卵石构成，砂卵石由砾石夹砂、泥土构成，碎石最大粒径20cm，多数38cm，次棱角状，含量在6070%之间，充填砂及泥土，结构松散，含量在40%左右，该

25、层最大厚度4.4m。经注水试验侧面反映，碎石层渗透性较大，渗透系数在1.0010-3cm/s，允许坡降0.20。此段坝基存在孔隙性渗漏问题，一定工况下，有可能产生管涌型渗透破坏，而且易造成坝体接触带接触冲刷破坏。整个坝体填土夹有多层松散层、碎石层及腐殖质，钻孔注水试验揭示局部段落有渗水迹象，填土异常现象详见表51。坝体填土异常现象统计表 表51孔 号部 位孔 深（m）高 程（m）类 型Zk1左坝肩8.008.3095.695.3松散层Zk1左坝肩8.3012.2095.391.40夹有灰黑色淤泥质粘土块，含植物根茎Zk1左坝肩12.2012.5091.4091.10碎石土Zk2坝体0.807.

26、00102.696.40结构松散Zk3坝体0.909.15102.594.25结构松散Zk3坝体16.5021.2086.982.2碎石层Zk4坝体9.0012.4094.591.1结构松散、成分混杂Zk4坝体12.423.791.179.8夹众多松散层、渗水严重坝体地质钻探，自上而下分段做了注水试验，试验成果详见坝体填土注水试验统计表52。经大量原状试样试验：坝体填土以棕红色粉质粘土为主，占78.6%，夹部分黄褐色粘土，占21.4%；总体粘粒含量超平均40%，最高可达63%；粘性土以硬塑状为主，可塑状次之；分布呈层状，碎石含量极少，且常被粘土包裹；填土含水量平均值27.88%，天然容重平均值

27、19.54KN/m3，干容重平均值15.36KN/m3，孔隙比平均值0.788；液限平均值38.3%，塑限平均值22.0%，塑性指数平均值16.3，液性指数离散性相当大，范围值在0.000.63之间，平均值0.36，实际上粘土大都呈硬塑状；压缩系数平均值0.28 Mpa-1，压缩模量平均值7.6 Mpa；凝聚力平均值26.3Kpa，内摩擦力13.6，渗透系数平均值4.3010-6cm/s。经试样颗分试验：粘性土粘粒含量平均值40.0%，粉粒含量39.0%，砂粒含量21.0%，按颗分定名总体为粘土。填土物理力学性质指标见表53。白石水库坝体钻孔注水试验统计表表52试段编号套管长度(m）试段深(m

28、）试段长(m）孔中水头高度(m）稳定注水量(升/分）钻孔半径(mm）渗透系数(cm/s）ZK1-13855.54.1 552.04E-04ZK1-281241018.2556.00E-04ZK1-31212.50.512.258551.00E-03ZK2-12.574.54.759.6 556.09E-04ZK2-271361010.7552.54E-04ZK3-1396616.9556.70E-04ZK3-291781324.2553.50E-04ZK3-31721.54.51636.5559.92E-04ZK4-139667.9 553.15E-04ZK4-2912.43.410.725.

29、4 558.92E-04ZK4-312.417.34.913.415.6554.2E-04ZK4-417.324.26.922.034.2559.05E-04ZK6-131076.520556.45E-04ZK6-21015.95.912.038.1559.92E-04ZK8-12.574.54.7512557.58E-04ZK8-2713.16.19.816.2553.65E-04ZK8-313.118.04.914.630.1559.25E-04填土物理力学性质指标见表53。2）质量评价密实性评价白石水库坝体设计为均质土坝，坝顶高程103.40m，最大坝高21.00m，坝顶长369.00m，坝顶宽5.06.0m。上游临水面坡比1：31：2.5，下游背水面坡比为1：2.0，而且大坝在上、下游高程96.00m分别设置一平台，平台宽2m，大坝底宽135.00m。坝体底部适当抽槽处理