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勘察报告

☆KC2009－062

澄迈县金江水电站

工程地质勘察报告

（初步勘察）

海南地质综合勘察设计院

二○○九年七月

澄迈县金江水电站

工程地质勘察报告

委托单位：

澄迈县水务局

勘察单位：

海南地质综合勘察设计院

勘察阶段：

初步勘察

工程负责：

编写人：

审核：

总工程师：

院长：

编写时间：

二ＯＯ九年七月十日

联系地址：

海南省海口市南沙路88号（570206）

电话：

（0898）6682365666823110

传真：

（0898）66823508

E-mail:

***************

图、附表、附件

1、勘探点平面布置图（图1）

2、工程地质剖面图（图2-1～2-8）

3、钻孔柱状图（图3-1～3-16）

4、土工试验成果总表（附表1-1～1-2）

5、水质测试报告（附表2）

6、土样测试报告（附表3）

7、岩石机械强度试验报告（附表4）

8、剪切波速测试报告（附件1）

9、钻孔岩芯照片（附件2）

1绪言

1.1工程概况

受澄迈县水务局的委托,我院对其拟建的澄迈县金江水电站工程进行初步工程地质勘察工作。

该电站位于海南省澄迈县金江镇城郊的南渡江干流上，系利用南渡江水进行水力发电，为河床式电站，电站枢纽由拦水橡胶坝、冲沙闸、厂房及升压站等建筑物组成，预计装机容量为3×1250kW，挡水坝最大高度约6m，设计正常蓄水位27m，为三等工程。

拦河坝采用橡胶坝袋控制，以降低上游的水位。

拟建厂房位于右岸，为河床式厂房，拟采用贯流式机组。

电站厂房距离金江镇约2km，已有公路和便道通达坝址左右岸，交通较为方便。

1.2勘察任务及完成的工作量

勘察目的是为拟建场地提供岩土工程资料和岩土技术参数，对建筑地基作出岩土工程分析评价，为基础设计、地基处理作出论证和建议。

根据国家有关规范、规程，本次勘察的任务和要求是：

1、初步查明区域及库区地形地貌特征和气象水文条件；

1、初步查明拟建场地内地层结构、构造和岩土的物理力学性质；

2、初步查明有无不良地质作用并提出防治措施建议；

3、初步查明地下水埋藏情况及其对施工可能带来的影响，判定场地水、土的腐蚀性。

4、进行场地地震效应评价；

5、对场地的稳定性和适宜性作出评价；

6、提供地基基础和地基处理设计与施工方案的建议及有关设计参数；

7、对基槽（坑）开挖提出初步建议；

8、初步查明天然石料场、砂料场的具体位置及储量。

1.3执行标准和规范

1、《水利水电工程测量规范》（SL197-97）；

2、《水利水电工程地质勘察规范》（GB50287-99）；

3、《中、小型水利水电工程地质勘察规范》（SL55-2005）；

4、《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）；

5、《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）；

6、《建筑岩土工程钻探技术标准》（JGJ87-92）；

7、《原状土取样技术标准》（JGJ89-92）；

8、《土工试验方法标准》（GB/T50123-1999）。

1.4勘察工作实施方法

本次勘察采取如下勘察手段和方法：

1、钻孔采用全站仪放点，采用海南平面坐标系，1985年国家高程基准。

2、钻探施工：

承接勘察任务后，我院组织安排1台XY-1型钻机进场钻探，钻探按有关规范要求进行。

3、取土样和标准贯入试验：

控制性勘探孔中每变层均采取原状土样，做到每层有足够样品控制，采取样品有代表性，及时密封和送回测试室，每变层进行标准贯入试验，砂性土加密标贯次数，每次标贯均清孔到底，计算无误才进行试验。

4、室内土工试验：

采取土、水试样由海南省农垦设计院土工实验室测试，岩石样由海南省地质测试研究中心测试，每个测试项目均按现行规范要求进行。

5、钻孔岩芯编录：

我院安排一个工程技术人员跟班编录，负责和监督钻机施工进程，把好技术关，工程总负责人对整个施工监督负责，把好编录的质量关，保证第一手资料的准确性和完整性。

6、质量管理体系：

为了保证每一道工序的工程质量，我院实施了从院长—总工—工程负责—工程技术员—施工人员的一套严密的管理体系，环环相扣，层层落实，发现问题就地分析寻找问题的原因，及时采取解决方法和补救措施。

1.5勘察工作量及进程

1.5.1勘察工作量

按照勘察任务与要求，结合场地条件及现行《中、小型水利水电工程地质勘察规范》（SL55-2005）的要求，勘探点沿坝轴线及建筑物周边布置，共设计勘探孔16个，其中控制性勘探孔8个，深度为25.00～30.30m，一般性勘探孔8个，深度为20.10～25.30m，波速测试孔两个，深度均为50.00m，（见图1）。

本次勘察完成实际工作量见表1。

表1勘察工作量一览表

勘察项目

单位

数量

备注

工程地质测绘

km2

0.6

比例尺1：

10000，调查内容为沿河地形地貌、气象、水文、地表水体、地层岩性及不良地质现象。

钻孔

个

总进尺473.05m。

取芯：

砂土不少于65%。

粘性土不少于80%，每层取岩土样控制。

原位

测试

标贯

次

按有关规范，自动落锤。

注水试验

孔

稳定时间8小时。

波速测试

m／孔

100／2

单孔法。

取

样

常规土样

件

普通取土器，密封。

岩石样

件

腐蚀水样

组

容量500ml，塑胶瓶装，加大理石粉，密封

腐蚀土样

件

0.5kg

天然坡角

个

在砂土中采取。

室内试验试验

常规试验

个

常规。

室内渗透试验

个

石料物理力

学性质试验

组

天然坡角

个

水上、水下坡角。

土腐蚀性

件

试验项目：

pH值、Ca2+、Mg2+、Cl-、SO42-、CO32-、HCO3-

工程水分析

件

试验项目：

pH值、Ca2+、Mg2+、Cl-、SO42-、CO32-、HCO3-,侵蚀性CO22-

1.5.2勘察进程

1、准备工作：

2009年05月13日；

2、野外作业：

2009年05月14日～06月06日；

3、室内试验：

2009年06月8日～07月01日；

4、资料整编：

2009年07月01日～07月05日；

5、提交报告：

2009年07月10日。

2区域地质概况

2.1区域地层

根据区域地质资料，场地方圆3～5km范围内，南渡江北部出露的地层为第四系中更新统玄武岩（βQ2）及其风化残积土（Qel）；南渡江以南为第四系全新统河流冲积的中粗砂（Q4al）和第四系下更新统海相沉积土。

2.2地质构造

本区大地构造处于福山凹陷区内，南距海南岛区域性大断裂王五—文教大断裂约5～10km。

工程场区区内为新生界地层所覆盖，且厚度非常大，表明新生界以来该区以沉积作用为主，未发现地壳的差异升降活动及其它活动性断裂穿过工程区，据此认为工程场区处于相对稳定的地质构造单元上。

2.3不良地质作用

区内物理地质现象不发育，未发现有地面塌陷、沉降、地裂缝、明显的泥石流等现象，仅见有一些小崩塌发生。

小崩塌主要发育于南渡江两岸。

未发现有软弱层，南渡江两岸植被都较发育，对崩塌的产生有一定的抑制作用。

2.4水文气象

1、水文

区内地表水系主要为南渡江。

南渡江发源于海南岛中部山区白沙县的南峰山，自西南向东北流入琼州海峡，全长334km，流域面积7033km2，河床平均坡降为0.716‰。

河水流量受大气降水和上游水库泄洪的影响，季节性变化较大。

根据南渡江流域设立的金江、加烈站水文站观测资料，该河段历史最高洪水位标高为30.59m，最大河流量为8730m3/s。

2、气象

本流域地处热带海洋季风气候区，气候温和，雨量充沛，年内有干、湿季之分，干季11月至次年4月，干燥少雨，湿季5～10月，高温多雨。

据澄迈县气象局1959～1990年资料统计，多年平均降雨量1781.8mm，最大年降雨量2344mm（1978年），最小降雨量1139.1mm（1977年），多年平均气温23.80C，最高气温40.30C（1983年5月14日），最低气温1.10C（1976年1月7日），多年平均风速2.1m/s，常风向ENE，瞬时最大风速25m/s（1972年11月8日），多年平均相对湿度85%。

2.5地震

根据区域地震资料，历史记载有多次5级以上地震。

最大为1605年7月13日发生的琼州大地震，震级7.5级，震中位于原琼山市的塔市，光村—铺前断裂和东寨港—清澜断裂交汇处，距场区直线距离约60km，同年12月15日发生的琼山大地震，震级为6级。

本次勘察未发现断裂构造活动形迹。

3水库区工程地质条件

3.1库区地形地貌

库区位于南渡江下游上段金江河段上,属河谷型地形，河段呈“S”字型，流向由西向东流，河床平均坡降为0.716‰。

水库基底最低标高21.10m，两岸坡度一般在10～30度。

库区主要跨越三种地貌单元：

全新统现代河道、河漫滩及河流冲积阶地。

三种地貌单元地面标高分别为21～32m、32～36m、36～50m。

3.2库区地层岩性

据区域地质资料及本次勘察成果，库区出露岩性主要为第四系全新统河流冲积的粉质粘土和含砾卵石中粗砂，现根据不同地貌单元分述如下：

1、全新统现代河道沉积（Q4al）：

主要分布于河床两侧，褐黄色，厚一般2～3m，岩性以较干净的细砂、中粗砂为主，含少量卵砾石，呈松散状，磨圆度好。

2、河漫滩沉积（Q4al）：

分布于河床两侧河漫滩上，褐黄杂灰色，厚5～10m不等，岩性以粘土质砂、粉质粘土、砂、砂砾为主，局部含较多的卵石，颗粒变化较大，一般上面细、下面粗，级配较差，分选性、磨圆度差。

3、河流冲积阶地（Q4al）：

分布于河谷两侧，褐灰色，层厚3～6m，岩性以含砂粘性土、粉质粘土为主，可塑状，局部夹较多粉砂。

3.3水库主要工程地质问题

3.3.1水库渗漏

坝址建于河流冲积阶地上，蓄水后形成宽谷型水库，库区外围无大型邻谷存在。

两侧地形高于库水位，库内出露的地层岩性大多为透水性弱的粉质土，本次调查未发现有岩溶、地下暗河或地下岩溶通道，无其它大的断层连通库内外，外围均为沉积土层环抱，库两岸地表沟谷水流均补给水库。

故水库蓄水后，不会引发沿岩溶管道向库外渗漏或向邻谷渗漏问题。

3.3.2淹没与浸没

水库上游为金江镇，四周分布有村庄和林园，蓄水后的库水位对地下水产生顶托后，使地下水位抬升，可能会对临近水库边缘植被产生一定的影响，从区域矿产图上了解，库内不存在有经济价值的矿产资源。

3.3.3库岸稳定性

水库周围两岸地形较平缓,无大的松散堆积体分布,因此库岸无大型的整体边坡失稳现象。

但由于库岸为河流冲洪积构成的土质边坡，水库水位经常起落变化将会出现一些坍塌等岸边再造现象，同时也将增加部分水库淤积，但预计对水库的正常运行不致带来大的影响。

近坝库区亦为上述地形地质条件，施工期临时蓄水后，也不致出现较大的岸坡变形而危及施工。

3.3.4固体迳流

固体迳流来源主要为水库上游河岸和山坡的水土流失。

经水库上游约8km河段调查发现，河岸及附近山坡植被均较发育，仅有极少地段冲刷岸有小量冲刷崩塌现象，河床平均坡降为0.716‰，河漫滩多被芒草等植物生长复盖，估计水库固体迳流量较少。

3.3.5水库透发地震

工程区地震基本烈度为Ⅶ度，库内第四系覆盖层较厚，未发现有断裂跨越库区或延伸库内，从地貌观察，均没有显明的新构造差异活动迹象，表明活动断裂在库区并不突出，从了解附近建成已运行多年的松涛水库、福山水库，蓄水后均未出现由于蓄水而诱发地震问题。

本水库水头并不高，且与上述两水库处于同一区域地质构造单元，构造特点基本相似。

依此条件预测，本水库当没有诱发地震的可能性。

4坝段（址）及厂房工程地质条件

4.1地形地貌

拟建坝址工程位于海南省澄迈县金江镇城郊的南渡江干流下游上段金江河段上，其上游集雨面积3717km2。

拟建坝全长约447.17m，拟建坝高6m。

跨越全新统现代河道和河漫滩二种地貌单元，属冲积平原地形，坝址所处河段呈“S”字型，河水受季节性影响，水面及水深不定。

河床平均坡降为0.716‰，河床最低高程21.10m，两岸高程一般为26.0～29.0m，两岸地形坡度一般为10～20°。

坝址区第四系地层覆盖厚度较大，未发现有活动断裂穿过。

4.2地层结构及岩性特征

据钻孔揭露，在勘探50.00m深度范围内，坝址及厂房岩性为第四系河流冲积土（Q4al），下伏地层为第三系上新统海相沉积土（N2）。

共划分为3个工程地质层，各岩土层的地质特征分述如下。

1、第①层粉质粘土（Q4al）：

主要分布于厂房ZK1、ZK3、ZK4孔周围，褐灰色，可塑，为河流冲积土，局部含少量的中细砂粒，具水平层理，切面稍有光滑，干强度中等，韧性中等，无摇震反应。

层顶标高26.15～30.84m，平均29.21m，层底埋深0.90～7.00m，平均4.93m；层厚0.90～7.00m，平均4.93m。

2、第②层含砾卵石粗砂（Q4al）：

分布于坝址及厂房区，褐黄色，为河流冲积土，主要由中、粗砂组成，含较多砾卵石和细粉粒，颗粒呈次圆状，矿物成分为石英、长石等，粘粒含量约占3～5%，湿～饱和，松散～稍密。

层顶标高23.05～29.65m，平均24.67m；层底埋深6.70～13.60m，平均9.30m；层厚5.80～10.80m，平均8.38m。

3、第③层含砂粉质粘土（N2）：

分布于坝址及厂房区，灰色，可塑～硬塑，局部含较多的粉砂和和少量贝壳碎屑，具水平层理，切面稍有光滑，干强度中等，韧性中等，无摇震反应。

层顶标高13.75～19.95m，平均16.30m，层底未揭穿，揭露层厚6.60～42.30m，平均20.27m。

4.3地质构造

坝址区地质构造与区域构造基本一致，坝址处于福山凹陷区南端，南距王五—文教大断裂约5km。

第四系冲洪积层覆盖于第三系海相沉积土之上，占据整个坝址区的正地形，未发现地壳的差异升降活动及其它活动性断裂穿过坝址区，据此认为坝址区处于相对稳定的地质构造单元上。

4.4岩土物理力学性质

1、各工程地质层室内岩土试验结果见附表1-1～1-2。

①、③层土主要物理、力学性质指标数理统计结果见表2。

②层土主要物理、力学性质指标数理统计结果见表3。

表3②层土颗粒组成及天然坡角统计表

层号及土层名称

颗粒组成百分比%

天然坡角（度）

砾粒

粗粒

中粒

细粒

粉粘粒

水上

水下

＞2

2-0.5

0.5-0.25

0.25-0.75

＜0.075

②含砾卵石粗砂

样品数量

最小值

2.50

13.00

7.70

0.70

1.40

43.0

34.0

最大值

46.20

53.40

19.60

17.40

31.20

46.0

40.0

平均值

34.58

35.41

11.91

7.80

10.29

44.38

37.75

σn-1

12.407

11.401

3.844

6.330

8.829

1.061

2.188

0.359

0.322

0.323

0.812

0.858

0.024

0.058

2、标准贯入试验主要在控制性孔中进行，其实测击数均标绘在工程地质剖面图（图2）和钻孔柱状图（图3）上，数理统计结果见表4-1～4-3。

3、重型动力触探主要在控制性孔第②层含砾卵石粗砂中进行，其实测击数均标绘在工程地质剖面图（附图2）上，数理统计结果见表5。

表5重型动力触探（N63.5）成果统计表

层号

土层名称

统计孔数

修正击数

标准差

变异系数

最大值

最小值

平均值

（孔）

（击）

②

含砾卵石粗砂

24.2

3.90

9.36

3.925

0.419

4.5场地土类型与场地类别

本次勘察在ZK6和ZK9号钻孔做剪切波速测试，根据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001-2008年版）第4.1.3条的规定和剪切波速测试成果，场地第①层粉质土剪切波速150～170m/s（经验值），属中软土；第②层含砾卵石粗砂剪切波速150m/s～153m/s，属中软土；第③层含砂粉质粘土剪切波速166m/s～421m/s,属中硬土。

场地等效剪切波速（Vse）为169m/s～171m/s。

综合评定坝址及厂房土层均属中软场地土。

综合判定场地覆盖层厚度dov＞50m，根据《水工建筑物抗震设计规范》（DL5073-2000）第3.1.2～3.1.3条和《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001-2008年版）第4.1.6条的规定，判定场地类别属Ⅲ类。

地震动反应谱特征周期为0.45s，属可进行建设的一般场地。

4.6水文地质条件

4.6.1地下水

本次勘察深度范围内，①、③层属相对隔水层，地下水主要赋存于②层中，透水性强，地下水主要受大气降水补给，水力坡降基本与所处的地形坡度一致，由两岸向河谷迳流、排泄。

勘察期间测得地下稳定水位埋深为0.30～6.50m，水位标高为22.75～27.45m，地下水位随地形而变，受季节影响较大，其年变幅与洪水一至。

4.6.2环境水和场地土对混凝土的腐蚀性

本次勘察在坝址及厂房处采取2组河水样及在ZK3、ZK10钻孔采取2组地下水样进行水质分析，在ZK1、ZK11钻孔采取2组土样进行土腐蚀性分析，根据水质检验报告（见附表3）和土样检验报告（见附表4），地下水、河水和场地土的各项腐蚀性指标见表6。

表6环境介质对建筑材料腐蚀性一览表

腐蚀性介质

取样地点

腐蚀性指标

环境条件

腐蚀性评价

综合腐蚀性等级

地下水

ZK3、ZK10

SO42-=82.94～86.02mg/L

Mg2+=21.50～22.27mg/L

Ⅲ类环境

对混凝土结构

无腐蚀性

无

pH值=6.85～6.88

侵蚀性CO2=7.15～8.80mg/L

强透水土层

对混凝土结构

无腐蚀性

Cl-+0.25SO42-=49.14～52.75mg/L

干湿交替

场地

对钢筋混凝土结构中钢筋无腐蚀性

无

pH值=6.85～6.88

Cl-+SO42-=111.34～117.26mg/L

对钢结构具弱腐蚀性

弱

地表水

河水S1、河水S2

SO42-=86.02mg/L

Mg2+=22.27mg/L

Ⅲ类环境

对混凝土结构

无腐蚀性

无

pH值=6.83～6.85

侵蚀性CO2=7.15～7.70mg/L

对混凝土结构

无腐蚀性

无

Cl-+0.25SO42-=55.59～61.27mg/L

对钢筋混凝土结构中钢筋无腐蚀性

无

pH值=6.83～6.85

Cl-+SO42-=120.10～125.78mg/L

对钢结构具弱腐蚀性

弱

场地土

ZK1、ZK11

SO42-=73.73～82.94mg/kg

Mg2+=20.74～21.50mg/kg

Ⅲ类环境

对混凝土结构

无腐蚀性

无

pH值=6.87～6.90

强透水土层

对混凝土结构

无腐蚀性

Cl-+0.25SO42-=61.04～63.34mg/kg

强透水土层

对钢筋混凝土结构中钢筋无腐蚀性

无

根据《水利水电工程地质勘察规范》（GB50287-99）附录G和《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）第12.2.2-12.2.5条的规定，综合判定工程区环境水对混凝土结构及钢筋混凝土结构中钢筋不具腐蚀性，对钢结构具弱腐蚀性；工程区场地土对混凝土结构及钢筋混凝土结构中钢筋无腐蚀性。

4.6.3岩土渗透性

1、室内渗透试验

本次勘察在②层中共取8组试样进行室内渗透试验，其试验结果见附表2-1～2-2，统计结果见表7。

表7室内渗透试验成果统计表

层号

岩土名称

计数

最大值

最小值

平均值

标准差

变异系数

个

cm/s

σn-1

②

含砾卵石粗砂

1.1×10-1

4.4×10-2

6.56×10-2

2.728

0.416

2、现场注水试验

本次勘察在ZK1、ZK10、ZK11钻孔中主要针对第②层含砾卵石粗砂进行分层注水试验（试验期间采用套管及水泥浆进行止水，注水稳定时间8小时以上），计算结果见表8，计算公式如下。

计算公式：

式中：

K——渗透系数（m/d）

Q——流量（m3/d）

l——试验段长度（m）

r——试验段半径（m）

s——孔中水头高度（m）

表8钻孔注水试验成果表

孔号

层号

注入量（Q）

试验段

位置

试验段

长度（L）

水头高度（s）

钻孔半径（r）

渗透系数（k）

（m3/d）

cm/s

ZK1

②

1200

3.2～12.8

9.6

3.2

0.055

4.21×10-2

ZK10

②

1000

0.6～8.6

8.0

1.0

0.055

1.30×10-1

ZK11

②

1000

2.2～9.7

7.5

1.0

0.055

1.38×10-1

4.7不良地质作用

1、饱和砂土液化

坝址及厂区50.00m深度范围内存在②层含砾卵石粗砂为饱和砂土，本次勘察采用标准贯入试验，按历年最高水位进行液化判别，判别结果该土层为非液化土层（见表9）。

表9标准贯入试验（N）液化判别表

地

层

编

号

标贯

深度ds

（m）

地下水位埋深

（m）

粘粒

含量

ρc

（%）

临界贯入击数Ncr

（击）

实测贯入

击数N

（击）

液化

判别

②

ZK1

8.85

0.00

14.3

不液化

②

ZK2

1.25

0.00

8.2

不液化

②

ZK2

2.95

0.00

9.6

不液化

②

ZK2

4.65

0.00

10.9

不液化

②

ZK2

6.65

0.00

12.5

不液化

②

ZK2

8.65

0.00

14.1

不液化

②

ZK6

1.25

0.00

8.2

不液化

②

ZK6

2.75

0.00

9.4

不液化

②

ZK6

4.75

0.00

11.0

不液化

②

ZK6

6.55

0.00

12.4

不液化

②

ZK8

1.15

0.00

8.1

不液化

②

ZK8

2.35

0.00

9.1

不液化

②

ZK8

4.25

0.00

10.6

不液化

②

ZK8

5.95

0.00

12.0

不液化

②

ZK8

7.95

0.00

13.6

不液化

②

ZK16

1.05

0.00

8.0

不液化

②

ZK16

2.05

0.00

8.8

不液化

②

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