防洪工程地质勘察报告书.docx
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防洪工程地质勘察报告书
某市###河近期治理工程###河镇上游段堤防
工程地质勘察报告书
（初步研究阶段）
某市勘测设计研究院
二〇二〇年七月
某市###河治理（二期）工程
###河镇上游段堤防
工程地质勘察报告书
（初步设计阶段）
批准：
审定：
审查：
校核：
项目负责：
报告编写：
参加人员：
前言1
1.区域地质概况6
1.1.地形地貌6
1.2.地层岩性6
1.3.地质构造及地震7
1.4.物理地质现象8
1.5.水文地质条件8
2.堤段工程地质条件10
2.1.###河左岸堤段工程地质条件10
3.穿堤建筑物工程地质条件17
3.1.地质概况17
3.2.工程地质条件条件及评价18
4.天然建筑材料22
4.1.粘土料22
4.2.砂砾料25
4.3.块石料25
结论及建议27
结论27
建议28
前言
⒈工程概况及自然地理条件
拟新建的某市###河上游左岸防洪工程位于某市###河镇东南部，治理段河流两岸分布有大面积农田，左侧毗邻301国道和滨洲铁路，右侧与G10紧邻，工程建设很有必要。
本次拟治理河段上游起点位于###河镇三道村###河桥、下游终点为###河镇东201国道###河大桥，拟治理长度3030m，本次治理拟新建涵闸3座，堤防结构形式拟定为土堤加防浪墙。
本次治理###河段两岸现状无堤防，拟建成后河流防洪标准为30年一遇。
###河镇位于某市阳明区，地处牡丹江右岸，西部与某市区隔江相望，201国道与301国道在此相交，交通便利，###河镇现有人口4.7万人，行政面积269.5km2。
工程地理位置座标为：
东径：
129°42′00"～129°43′55"
北纬：
44°33′28"～44°35′17"
防洪工程效益见表1。
表1防洪效益表
堤防段
保护人口（
万人）
保护面积
（km2）
保护产值
（亿元）
###河上游左岸
1.7
2.98
1.9
###河为牡丹江右岸一级支流，地处“U”型山间河谷，###河自东向西在在###河镇汇入牡丹江。
###河发源于磨刀石镇东南的大顶子山，###河全长37.7km，流域面积413.5km2，流经过程两岸有多条河溪汇入###河，其中左岸有四道沟、三道沟等。
。
某市###河镇地处中温带，为大陆性季风气候，春季干旱多风，夏季温热多雨，秋季降温急聚，冬季严寒漫长，多年平均气温3.5°C，冬季最低气温—30℃～—35℃，夏秀最高气温33℃～—37.5℃，无霜期130天，多年平均降水量537mm。
区内标准冻深1.90m。
图1工程位置示意图（比例尺1：
200000）
⒉地质研究程度
收集到如下前人有关资料：
⒈《黑龙江省区域地质志》（1：
100万）黑龙江省地质矿产局
⒉《中华人民共和国区域水文地质普查报告》（某市幅）1：
20万。
⒊《某市兴隆镇、###河镇地下水资源综合评价报告》（1：
25000）（某市地下水资源管理委员会办公室1997年9月）
上述资料《黑龙江省区域地质志》和《中华人民共和国区域水文地质普查报告》含盖本次治理河段全部；《某市兴隆镇、###河镇地下水资源综合评价报告》仅含盖本次治理段下游多半部分。
⒊勘察目的与任务
根据某市水利勘测设计研究院下达的任务书，地勘队承担了###河镇防洪工程初步设计阶段的工程地质勘察任务，通过对拟建的某市###河镇上游段###河堤防、三道沟回水堤防进行工程地质勘察及天然建筑材料勘察，为###河镇防洪工程初步设计提供可靠的地质依据，主要任务是：
新建堤防勘察内容有：
⒈查明堤基地质结构，特殊土层、粗粒土层及腐殖土层、含沼气层等的分布、厚度防病其性状。
⒉查明基岩浅埋或出露区基岩的地层岩性，易风化、易软化、中等—强透水岩层的分布，断层破碎带、裂隙密集带的产状、规模、充填与胶结情况，岩土接触面的起伏变化情况等。
⒊查明堤基土洞、喀斯特洞穴的分布、规模、填充情况及充填物的性状，分析其对堤基渗漏、稳定的影响。
⒋查明堤基相对隔水层和透水层的埋深、厚度、特性及与江、河、海的水力联系，调查沿线泉、井分布的位置及其水位、流量变化规律，查明地下水与地表水的水质及其对混凝土的腐蚀性。
⒌基本查明堤线附近埋藏的古河道、古冲沟、渊、潭、塘等的性状、位置、分布范围，分析其对堤基渗漏、稳定的影响。
⒍确定堤（墙）基各土（岩）层的物理力学性质和渗透参数。
⒎查明工程区滑坡、崩塌、沙丘等物理地质现象的分布位置、规模和稳定性，分析其对堤防的影响。
⒏对堤基的渗漏、渗透稳定、抗滑稳定、饱和砂土振支液化、振陷、沉降变形等问题进行评价，并对堤线进行分段工程地质评价，提出处理措施的建议。
⒐进一步勘察天然建筑材料。
已建堤防加固工程的勘察除满足上述要求外，还要包括下列内容：
⒈复核堤基险情隐患分布位置、范围、特征，调查堤外滩地形、微地貌特征和宽度，堤内决口冲刷和决口扇分布位置、范围等。
⒉查明拟加固堤段堤基临时堵体、决口门淤积物等的分布位置、特征等，查明因出险而引起的堤基地质条件变化情况。
⒊调查以往加固处理堤段的范围、处理方法及其效果。
⒋工作方法与技术要求
采用以下规范、规程：
⒈《堤防工程地质勘察规范》（SL188—2005）；
⒉《土的工程分类标准》（GB/T50145—2007）；
⒌《土工试验规程》（SL237—1999）；
⒍《水利水电工程钻探规程》（SL291—2003）；
⒊《水利水电工程天然建筑材料勘察规程》（SL251—2000）
⒋《工程岩体分级标准》（GB50218—94）
⒎《水利水电工程地质勘察规范》（GB50487—2008）
⒏《中小型水利水电工程地质勘察规范》（SL55—2005）
执行文件：
⒈黑水发（2011）997号《黑龙江省水利厅关于开展2013—2015年全省中小河流治理项目前期工作的通知》
⒌勘察工作布置
本次勘察工作主要依据我院下达的“地质外业任务要求”中具休内容，并根据勘察有关《规范》、《规程》要求开展工作,具体工作如下：
1）工程地质测绘
对拟建堤线两侧各150m范围内进行工程地质测绘，测绘面积约为0.7km2。
2）钻探、原位测试及取样
堤线：
“堤轴线7孔”。
###河堤防沿堤轴线按间距500～400m布置钻孔，孔深5～10m，钻至基岩。
“在桩号0+220和2+090处各布置一条横剖面”。
在堤线上钻孔取样和进行现场测试。
堤身和堤基的细粒土层较厚者取原状样，粗粒土取扰动样，杂填土对其性状进行现场分析、记录，做标贯试验。
堤基做水文地质试验2～3段。
穿堤建筑物
拟在堤线桩号0+220、桩号2+090和桩号2+960处新建涵闸各一座，结合堤防纵剖面钻孔布置，涵闸处各布置钻孔一个。
粘土料场
粘土设计用量为6.3×104m3，用途为堤防填筑，按2～3倍设计用量的要求，对工程场地周近进行勘测，询找粘土料场。
对拟定的粘土料场土料进行土工试验分析，评价土料质量和储量。
⒍勘察工作完成情况及完成工作量
本次外业钻探和工程地质测绘工作由某市水利勘测设计研究院地勘队承担，工程测量工作由我院测量队完成。
勘察外业工作时间为2012年6月25日—7月13日。
钻探完成后粘土封孔。
工作量完成情况见表2
表2实际完成工作量一览表
部
位
类
别
钻探
取样
标准贯
入试验
抽水
试验
面积
孔数
进尺
原状
扰动
击实
水样
km2
个
m
组
组
组
组
次
段
1:
5000
堤
防
工程地质测绘
2
堤线
7
44.5
2
1
6
1
横断面
4
23.3
2
1
1
1
1
沿线料场
5
28.4
2
2
1
排水闸
3座
3
20.2
2
1
1
1
合计
14
82.5
2
4
1
1
6
1
2
内业工作由李绥林、王军完成。
内业工作时间为2011年7月11日—9月25日。
1.区域地质概况
1.1.地形地貌
工作区位于老爷岭西南冀余脉，地貌单元以低山丘陵为主，海拨高程235m～650m，区内山体浑园状，相对高差小于130m，沟壑发育，植被一般，大部分为耕地。
沿河流发育有山间河流侵蚀堆积平原。
根据测区地形形态及塑造地貌的营力类型，采用成因类型结合形态单元的两级划分方法，全区地貌共划分三种成因类型五个地貌单元，详见表1．1—1。
表1．1—1地貌单元划分简表
成因类型
地貌单元
海拨高程（m）
切割深度（m）
分布范围
侵蚀剥蚀
中、低山
500～650
＜130
分布于工作区东部南部
剥蚀
丘陵
300～500
＜80
分布于工作区南部和东部
冲积堆积
二级阶地
243～250
大面积分布于牡丹江两岸
一级阶地
240～246
大面积分布于牡丹江两岸
河漫滩
238～242
条带状分布于牡丹江两岸
1.2.地层岩性
本区地层分区：
晚太古代—早侏罗世时期属于兴凯湖—布列亚山地层区（Ⅱ），佳木斯—虎林分区（Ⅱ2）、佳木斯小区（Ⅱ
）。
区内出露的地层有：
上元古界张广财岭群新兴组地层。
早侏罗世—白垩世时期属于佳木斯—完达山分区（JⅢ），出露的地层有白垩系猴石沟组地层。
第三纪—第四纪时期属于大青山—太平岭分区，本区出露的地层有第三系中新统土门子组地层和第四系上更新统和全新统松散堆积地层。
详见表1．2—1。
侵入岩小面积分布于工作区和周边地区，以花岗岩类为主，岩石类型有花岗闪长岩和二长花岗岩，其产状主要为岩基、岩株，局部以脉状产出。
根据与围岩关系、岩相建造、结合区域对比，将测区内侵入岩划分为印支期和张广才岭期：
见表1.2—2
表1．2—1区域地层简表
界
系
统
组
符号
厚度（m）
岩性描述
分布范围
新生界
第四系
全新统
河漫滩冲积层
＜5
细粒土、淤泥质土、砂砾石、砂卵石
广泛分布于现代河谷两侧河漫滩及河床中
上更新统
顾乡屯组
哈尔滨组
＜18
上部：
粘土、粉土
下部：
砾类土、砂类土
大面积分布于牡丹江两侧，
第三系
中新统
土门子组
N1t
＞20
以湖相及湖沼相为主的细碎屑含煤建造，由中—细砂岩、泥岩及砂砾岩和煤组成。
局部分布于工作区北部
白垩系
上统
猴石沟组
K1-2h
＞2016
浅水动荡环境下河湖相沉积，有砂岩、泥岩。
分布于工作内第四系覆盖层下部
中元古界
张广财岭群
上亚群
向阳村组
＞1481
变粒岩、石英角岩、变质石英砂岩、片岩等
出露于工作区东北部丘陵区
下亚群
＞3994
片岩、变粒岩、石英片岩、石英岩等
分布于工作区东北部
1.3.地质构造及地震
1.3.1.地质构造
工作区地处古亚洲构造和滨太平洋构造的交接复合部位，构造发展多阶段、多旋回、不平衡性明显，地壳活动性较强，因而地质构造复杂。
根据《黑龙江省区域地质志》（1985年），工作区位于布列亚山地块区、老爷岭地块（Ⅴ）、张广才岭—太平岭边缘隆起带（Ⅴ1），张广财岭边缘隆起（Ⅴ
）、海浪凹陷（Ⅴ
）。
区内构造断裂较为发育，对工作区有较大影响的岩石圈断裂主要有二条：
一是牡丹江岩石圈断裂，为俯冲断裂，位于工作区东部，相距小于5km左右，走向0º～10º；二是敦化——密山断裂，为逆地堑式断裂，位于工作区东南部，直线距离24km左右，走向40º。
工作区南32km有大于四级的地震震源，为深源地震。
根据地震历史资料，该区稳定性较好。
1.3.2.地震与区域稳定
据《中国地震动参数区划图》（GB18306—2001），该区地震动峰值加速度0.05g，属相对稳定区，地震基本烈度为Ⅵ度，动反应谱特征周期为0.35s。
为构造相对稳定区。
根据构造活动、边坡稳定和场地地基条件为抗震一般地段。
1.4.物理地质现象
工作区周边内的低山丘陵，山顶多为浑园状或半浑园状，植被较差—一般，局部为耕地。
牡丹江两侧发育有山间河谷平原，山间河谷平原地势平坦或微状起伏，现为耕地。
山间沟谷发育有支流，山体表部大多覆盖有第四系松散地层，厚度较小，边坡多为岩土混合边坡，少部分基岩出露，为岩质边坡；大部分为天然边坡，局部为人工边坡；边坡以斜坡和缓坡为主，局部为峻坡。
外营力地质地质作用以侵蚀剥蚀为主，局部地带在重力作用和人工活动作用下，沟谷两侧风化破碎基岩坠落于坡脚形成倒石锥。
通过调查访问和地质测绘，区内没有发现大中型滑坡、崩塌和泥石流，发育有少量冲沟，冲沟深度小于3.5m，不良物理地质现象不甚发育。
1.5.水文地质条件
本区地形地貌、地层岩性、地质构造和地表植被控制了地下水形成、分布和运移，决定了该区地下水水质和富水性，按含水层性质和地下水类型，可将本区地下水划分为两大类，即：
第四纪松散岩类孔隙潜水、微承压水和基岩类孔隙、裂隙潜水、承压水。
1.5.1.第四纪松散岩类孔隙潜水、微承压水
第四系松散岩类孔隙潜水主要分布于牡丹江及其支流两岸阶地和高低河漫滩松散砂砾石含水层，含水层厚度小于10m，地下水埋深小于5m，地下水与地表水连通性较好，地下水位受河水水位影响较大，年水位变幅1～3m。
地下水动态类型为降水入渗——径流型，水化学类型为HCO3.SO4—Ca.Mg和HCO3.CI—Ca.Mg。
PH值6.4～7.0。
1.5.2.基岩类孔隙、裂隙潜水、承压水
基岩有侵入岩、变质岩和碎屑沉积岩。
侵入岩类和变质岩类地下水类型为裂隙潜水、承压水，碎屑沉积岩类区地下水类型为孔隙、裂隙潜水、承压水。
上述基岩类孔隙、裂隙潜水和承压水主要分布低山丘陵区和山间沟谷第四系松散覆盖层下部基岩中，赋存于基岩裂隙和孔隙、孔洞中，地下水埋深受地形影响较大，各处不同，一般小于50m，岩石透水性较强～弱差，具有明显的各向异性。
区内潜水以大气降水和侧向迳流补给为主，侧向排泄于牡丹江。
地下水基本类型为补给——迳流型。
本区属于湿润—半湿润地区，地下水化学类型比较单一，地下水类型主要为HCO3——Ca2+、Mg2+，PH值7.2左右。
2.堤段工程地质条件
本次勘察的###河###河镇段上游防洪工程有一个堤段组成，即：
###河干流左岸堤段，为新建堤防。
下面对各堤段工程地质条件与评价分述如下：
2.1.###河左岸堤段工程地质条件
2.1.1.堤基工程地质条件
2.1.1.1.地质概况
本次拟治理的###河镇上游段###河干流堤防位于###河中游、左岸，堤段长3030m，地貌单元为河漫滩，地势平坦带，状分布于河流两岸、微向河道倾斜，高程235m～249m。
现状大部分为耕地（主要分布于上游）或宅地、厂房（主要分布于下游），局部由于人类活动，分布有人工坑穴和人工填土，天然地形、地貌形态被破坏，失去原貌特征。
通过调查和地质测绘，本次治理###河段区内不良地质现象不甚发育，调查中没有发现历史上有过较大规模的滑坡、崩塌和泥石流等地质灾害遗迹，场区稳定性较好。
场地地下水类型有第四系松散岩类孔隙潜水、微承压水和前第四系基岩裂隙水，对堤基影响较大的是上部第四系松散类土孔隙潜水、微承压水，第四系松散岩类含水层土性类别主要为级细粒土质砾、含细粒土砾、级配不良砾，其补给源主要是大气降水和侧向补给，排泄于地表水（河流）。
地下水化学类型为HCO3、Cl-Ca、Mg，PH值6.8。
地下水天然动态类型为渗入—迳流型。
勘察期间地下水埋深0.8～3.8m，水位高程242.40～233.91m。
根据钻探资料，沿线堤基由第四系松散堆积物（Q4s、Q4al+pl）和白垩系沉积岩（K1h）组成。
本次勘探钻孔深度揭穿第四系地层，钻孔深度内地层岩性自上而下为：
第四系全新统人工堆积物（Q4s）
⒈杂填土①:
通过现场测绘，拟建堤防的轴线地区，断断续续分布有人工填土，多为厂房兴建、扩建中筑高填土。
钻探中仅在钻孔ZK06和调查点DK01有见。
成分复杂，有建筑残土、素填土及生活垃圾等，色较杂，有黄色、灰色等，松散—中密，细粒土以可塑状为主，钻探厚度2.8m。
第四系全新统洪积、冲积堆积物（Q4al+pl）
⒉低液限粘土②：
黄色、黄褐色、灰绿色，可塑，湿，塑性中等，含砂，手捻用砂感，粒径小于2mm，含量8％左右，干强度较高。
土层厚度0.5～1.8m。
⒊细粒土质砾③：
仅见于钻孔ZK06，黄灰色、灰色、灰绿色，湿—饱水，稍密—松散，细粒含量20.7～22.8％,细粒以粉粒为主；砾粒多为次棱角、次园，少量为棱角状，母岩以安山岩、玄武岩和花岗岩为主，弱风化，最大粒径可见135mm。
厚度3.50m，层底高程233.54m；含水、透水层。
白垩系沉积岩（K1h）
⒋泥质砂岩、砾岩④：
黄色，灰白色，层理结构，层状构造，新鲜岩石为中硬岩，泥质胶结，水稳定性一般—较差，从钻探岩芯来看，岩体完整性较差—差，层理明显，根据经验确定，该地层为弱透水层。
层顶高程231.91m～238.50m，未揭穿。
2.1.1.2.堤基工程地质特征
2.1.1.2.1.堤基地质结构分类
根据堤基土的组成结构及堤上作用水头等，将堤基分为三种类型：
1．单一结构（Ⅰ）类：
堤基由一种土（岩）体组成；或由两种土组成但表部土层厚度细粒土厚度小于0.5m或大于2m。
粘性土单一结构亚类：
表层粘性土厚度大于2.0m。
粗粒土单一结构亚类：
表层细粒土厚度小于0.5m，粗粒土厚度大于2.0m。
2．双层结构（Ⅱ）：
表层细粒土厚度在0.50～2.00m之间，下部为粗粒土。
上薄粘性土下粗粒土亚类：
上部粘性土厚度0.50～1m，下部为粗粒土。
上厚粘性土下粗粒土亚类：
上部粘性土厚度小于1～2m，下部为粗粒土。
3．多层结构（Ⅲ）：
堤基由两类或两类以上的土（岩）组成，呈互层或夹层、透镜状的复杂结构。
根据上述分类则，###河镇上游段堤基地质结构类型见表2.1—1。
表2.1—1堤基地质结构分类表
桩号
0+000～2+010
2+010～2+760
2+760～3+030
地质结构类型
双层结构
多层结构
双层结构
2.1.1.2.2.堤基土（岩）物理性质指标
堤基表部细粒土层较薄，没有取原状土样，现场取扰动样2组。
土工试验成果见表2.1—2，堤基砂性土颗粒分析曲线见图2.1-1。
根据现场测试、试验（标准贯入试验、抽水试验），并参照《工程地质手册》（第三版），堤基土层物理性指标建议取值如下：
⒈杂填土①：
天然重度17.5kN/m3、含水量
=8％、比重Gs=2.72；
⒉低液限粘土②：
天然重度18.2kN/m3、含水量
=20％、比重Gs=2.72；
⒊细粒土质砾③：
天然重度17.8kN/m3、含水量
=18％、比重Gs=2.71；
表2.1-2堤基土工试验成果统计表
岩性名称
层号
取样
编号
统计项目
颗粒组成
曲率系数
不均匀系数
砾粒
砂粒
粉粒
粘粒
粗
细
粗
中
细
粒径大小（mm）
60~20
20~2
2~0.5
0.5~
0.25
0.25~
0.075
<0.075
Cc
Cu
%
细粒土质砾
③
ZK3-1
试验值
30.7
32.0
7.3
5.3
4.0
20.7
1.26
364
ZK6-1
36.5
24.4
6.2
6.4
3.7
22.8
0.80
557
2.1.1.3.堤基工程地质条件分类与评价
2.1.1.3.1.抗滑稳定
根据现场测试、试验（标准贯入试验、抽水试验），并参照《工程地质手册》（第三版），堤基土层力学指标及渗透性指标建议取值如下：
⒈杂填土①：
抗剪强度指标，水下
=13°，水上
=18°；允许承载力［R］=120kPa。
混凝土与低液限粘土摩擦系数f=0.35
⒉低液限粘土②：
抗剪强度指标，水下c=13kPa、
=5°，水上c=18kPa、
=8°；允许承载力［R］=120kPa。
混凝土与低液限粘土摩擦系数f=0.30
⒊细粒土质砾③：
抗剪强度指标，水下c=17kPa、
=0.2°，水上c=20kPa、
=0.7°；允许承载力［R］=140kPa。
混凝土与低液限粘土摩擦系数f=0.45
⒋泥质砂岩、砾岩⑥：
根据风化程度不同，饱水状态下允许承载力［R］=300～4500kPa，根据岩性及风化程度，抗剪强度
=18～28°、c=5～32kPa。
与混凝土接触面抗剪断指标fˊ=0.40、c=0.10Mpa。
2.1.1.3.2.堤基渗漏
堤基各土层渗透性如下：
⒈杂填土①：
根据经验分析，渗透系数k=5.0×10-3cm/s,属中透水层。
⒉低液限粘土②：
根据经验分析，渗透系数k=1.2×10-6cm/s,属微透水层。
⒊细粒土质砾③：
根据抽水试验，渗透系数k=9.5×10-3cm/s，为中等透水层。
根据堤基地质结构及堤基土层渗透性，堤基渗漏情况分析见表2.1—3
表2.1—3堤基透水性分析表
桩号
0+000～2+010
2+010～2+760
2+760～3+030
透水性
非透水堤基
透水堤基
非透水堤基
2.1.1.3.3.渗透稳定
根据钻探揭露的堤基土性类别，粗粒土类为细粒土质砾。
根据《堤防工程地质勘察规范》（SL188—2005），下面对上述粗粒土渗透稳定进行分析评价。
2.1.1.3.3.1.渗透变形类型的判别
堤基粗粒土的扰动样颗粒分析成果见图2.1—1。
判别计算见表2.1—4。
图2.1—1堤基粗粒土颗粒分析图
表2.1—4渗透变形类型分析判别表
土类名称
取样
编号
d10
d70
不均匀系数
（Cu）
区分粒径
（df）
细粒颗粒含量
（Pc）％
孔隙率
（n）
渗透变形类型
细粒土质砾
ZK3—1
0.028
20.0
364
0.49
29
0.44
0.45
管涌
ZK6—1
0.019
20.6
557
0.41
30
0.44
0.45
管涌
注：
2.1.1.3.3.2.临界水力比降的确定
临界水力比降的确定所采用的公式：
流土：
管涌：
式中：
—临界水力比降
Gs—相对密度
—孔隙率
、
—小于该粒径的土重占总土重5％和20％的土粒粒径
计算结果见表2.1—5。
表2.1—5临界水力比降计算成果表
土类名称
土样编号
相对密度（Gs）
孔隙率（
）
细粒土质砾
ZK3—1
2.72
0.44
0.02
0.075
0.32
ZK6—1
2.72
0.44
0.015
0.059
0.30
2.1.1.3.3.3.允许比降的确定
根据###河镇堤防工程标准、等级和《堤防工程地质勘察规程》（SL188—2005），
“附录D”表D.0.4（无粘性土允许水力比降经验值），建议允许比降取值
≦0.15
2.1.1.3.4.工程地质条件分类
依据沿堤线两侧的古河道、冲沟、沼泡、洼地分布状况以及堤基地质结构、堤基土的物理力学性质，以及
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