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[摘 要] 本文主要论述了区域地质概况、坝址区工程地质条件,并对坝址区工程地质条件进行了评价,提出了工程设计参数以及应该采取的工程措施建议。
[关键词] 九龙水库 工程地质条件 评价
1、工程概况
九龙水库位于黑龙江省勃利县勃利镇西南5km处的碾子河上。该区地处张广才岭和完达山两大山脉的衔接部位,为低山丘陵区,海拔高程200m-1000m之间。水库主要设计指标为:设计正常蓄水位:292m;最大坝高:41.70m;坝长:910m;坝型:粘土心墙石碴坝。正常蓄水位以下总库容:5339×104m3。
2、区域地质概况
在该区分布有中、低山、台地及漫滩。其中中、低山广泛分布,组成岩性为元古界结晶片岩,元古代混合花岗岩,古生界流纹斑岩,火山碎屑岩含煤砂页岩等。海拔高度为500m~800m,相对高差为200m~450m,山坡坡度15°~30°;山前倾斜台地分布于山前坡脚处,不连续,海拔高程为90m~240m。组成岩性为上更新统哈尔滨组低液限粘土;漫滩呈窄条带状展布于各河谷的河床两侧。滩面标高230m-292m,地面平坦,宽度一般在几米至几十米不等,后缘与台地、低山呈坎状接触,岩性组成以黄色、黑色低液限粘土(粉土),卵石混合土为主。区内主要发育有沼泽及湿地,其规模大小不一,沿河流两岸呈零星分布。
上远古界至第四系均有出露。第四系上更新统哈尔滨组冲、洪积层(al+plQ23),主要呈带状分布于碾子河两岸山前倾斜台地,不连续。岩性为黄褐色碎石混合土,厚度2m~10m不等。第四系全新统冲、洪积层(al+plQ4),主要沿库区碾子河两岸呈条带状分布于漫滩区及河床。岩性为黄褐色卵石混合土,局部上覆薄层黄色含砂低液限粘土。厚度一般为2m~6m。
该区兴东期侵入岩(γ2)活动在区内表现十分强烈,出露面积较大,活动频繁。岩体以花岗闪长岩为主,斑状花岗岩、混合花岗岩次之。燕山晚期侵入岩(γ53)零星出露于勃利县东南。岩性主要为花岗斑岩、花岗闪长玢岩及石英闪长玢岩。岩石普遍受碳酸岩化,有方解石脉穿入,侵入于白垩系下统猴石沟组。
根据区内各构造形迹的力学性质及其展布特征,可划分为:华夏系(式)构造体系,纬向构造体系,经向构造体系,“山字型”构造体系和新华夏系构造体系。台地和漫滩及周边基底均由坚硬~半坚硬完整岩石组成。岩性有花岗岩、花岗斑岩等。河谷谷底为第四系松散层,总厚度小于10.0m,岩性有低液限粘土、级配不良砾、卵石混合土等。库区内无大的断裂构造带通过。
3、坝址区工程地质条件
3.1地质概况
坝址区位于勃利县西南5km处的碾子河上,坝轴线走向152°该段河谷呈不对称浅“U”字型,中间由河床、漫滩组成。两岸为低山丘陵,在左岸山前局部及右岸山前发育有台地。
河床宽约4m。河底高程为253.50m~257.50m左右,水深0.40m~0.60m,水位255.29m。
漫滩分布在河床两侧,高出河床约0.80m~5.00m,滩面平缓倾向河床,滩面宽约380m-540m,地面高程为253.50m~259.00m,岩性为低液限粘土、级配不良细砾等。
山前台地在河左岸坝线下游及右岸漫滩的后缘呈带状分布。左岸台地台面较窄,宽约30m,与漫滩呈陡坎状接触,地面高程为258m~263m,地面坡度约5°左右,其前缘与漫滩后缘的界线明显,组成物质为低液限粘土和碎石混合土。右岸台面平缓开阔,倾向河床,宽度70m~110m,地面高程为259m~272m,地面坡度约5°~10°左右,其前缘与漫滩后缘的界线不明显,组成物质为低液限粘土和碎石混合土。
左岸低山丘陵高程为358m~420m,地面坡度为30°~60°,其坡脚与台地后缘呈陡坎状接触,岩性以花岗斑岩为主;右岸低山丘陵高程为365m~380.00m,地面坡度约为15°左右,岩性为花岗斑岩。
按地下水含水层介质及赋存条件分为松散层孔隙潜水和基岩裂隙水两种。
3.2岩(土)体特征
3.2.1土体的物理力学性质
坝基河谷部位上部为第四系全新统(al+plQ4)松散层,岩性主要以级配不良细砾为主,黄色,饱和,稍密-密实,磨圆-次磨圆,其中卵石含量约占2.5%。局部上覆高液限粘土和含砂低液限粘土,均分布在坝址区右岸。其中,高液限粘土为黄褐色,稍湿,硬可塑,含少量砂砾,粘性差;含砂低液限粘土为黄色,稍湿,硬塑,粘性一般。
3.2.2岩体的物理力學性质
基岩为花岗斑岩,岩体可分为强、弱、微三个风化带。
强风化岩体在坝轴线区均有分布。岩石的组织结构大部分已破坏,小部分岩石已分解成土,大部分岩石呈不连续的骨架或心石,含大量次生夹泥,除石英外,长石、云母和铁镁矿物已风化蚀变。
弱风化岩体在坝轴线也均有分布。岩体风化裂隙发育,裂隙面多充填有水锈,倾角一般在30°~85°之间,岩石质量指标RQD=25%左右。厚度3.20m~14.30m左右,下限高程为242.40m~267.30m。
微风化~新鲜岩体在弱风化岩体之下连续分布。裂隙面多充填有钙质薄膜,倾角一般在45°~90°之间,岩石质量指标RQD=50%左右。
4、坝址区工程地质条件评价
4.1坝基稳定
坝基座落在河谷漫滩及右侧台地上,坝基上部为第四系松散层,厚2m~4m,其顶部有0.20m~0.30m的有机质土,其下部为级配不良细砾(含卵石)、低液限粘土及碎石混合土。河谷漫滩区级配不良细砾层颗粒较粗,厚度稳定,分布连续,其间无软弱夹层存在,可满足石碴坝对地基的要求。台地区上部为低液限粘土厚0.50m~2.50m,下部为碎石混合土,厚度1.0m-2.0m,可满足石碴坝对地基的要求。
河谷漫滩区卵石混合土在动水压力作用下有产生渗透变形的可能。其间无软弱夹层,表层有0.30m~0.50m厚的有机质土需清除。
依据《水利水电工程地质勘察规范》土的渗透变形判定标准,判断该层土破坏类型为管涌,其允许比降取J允=0.08。
4.2坝肩稳定
左坝肩由燕山晚期花岗斑岩及麻山群变质岩组成,坡度较陡,一般30°-50°,其上部为强风化带,厚度在14.40m~14.80m左右,呈散体状,节理裂隙较发育;下部为花岗斑岩弱风化带,岩体较完整,呈次块状,稳定性较好。
右岸由兴东期花岗斑岩组成,其上部为强风化带,厚度在13.10m~21.00m,下部为花岗斑岩弱风化带。右岸山体坡度较缓,一般8°-25°,稳定性较好。
4.3坝基渗漏
在天然无防渗措施条件下,该坝基年渗漏量为7796.34×104m3,正常蓄水位以下库容5339×104m3,多年平均径流量1138×104m3。年渗漏量占正常蓄水位以下库容的146.02%,其中河谷松散层、坝下基岩及左、右坝肩绕坝渗漏量占正常蓄水位以下库容的百分比分别为135.24%、9.04%、1.24%、0.50%;年渗漏量占多年平均径流量的685.10%,其中河谷松散层、坝下基岩及左、右坝肩绕坝渗漏量占正常蓄水位以下库容的百分比分别为634.49%、42.442%、5.80%、2.37%。
5、结论
通过对坝址区进行工程地质勘察,可知坝址区的工程地质条件较好,建坝是可行的。但应该注意以下几方面问题:坝基松散层渗漏量大,松散层下部的基岩渗漏量也较大,需采取适当的防渗处理措施。坝基卵石混合土易产生渗透变形,变形形式为管涌,建议设计中以J允≤0.10为宜。清除坝基表层有机质土和台地上部的低液限粘土,使坝基座于漫滩的卵石混合土和台地的碎石混合土层上,局部地段应加大清基深度,以清除软弱的有机质土夹层。对坝基岩体应该采取防渗帷幕灌浆等工程措施。
参 考 文 献
[1]黑龙江省勃利县九龙水库工程地质勘察报告,哈尔滨:黑龙江省水利水电勘测设计研究院,2002■
[关键词] 九龙水库 工程地质条件 评价
1、工程概况
九龙水库位于黑龙江省勃利县勃利镇西南5km处的碾子河上。该区地处张广才岭和完达山两大山脉的衔接部位,为低山丘陵区,海拔高程200m-1000m之间。水库主要设计指标为:设计正常蓄水位:292m;最大坝高:41.70m;坝长:910m;坝型:粘土心墙石碴坝。正常蓄水位以下总库容:5339×104m3。
2、区域地质概况
在该区分布有中、低山、台地及漫滩。其中中、低山广泛分布,组成岩性为元古界结晶片岩,元古代混合花岗岩,古生界流纹斑岩,火山碎屑岩含煤砂页岩等。海拔高度为500m~800m,相对高差为200m~450m,山坡坡度15°~30°;山前倾斜台地分布于山前坡脚处,不连续,海拔高程为90m~240m。组成岩性为上更新统哈尔滨组低液限粘土;漫滩呈窄条带状展布于各河谷的河床两侧。滩面标高230m-292m,地面平坦,宽度一般在几米至几十米不等,后缘与台地、低山呈坎状接触,岩性组成以黄色、黑色低液限粘土(粉土),卵石混合土为主。区内主要发育有沼泽及湿地,其规模大小不一,沿河流两岸呈零星分布。
上远古界至第四系均有出露。第四系上更新统哈尔滨组冲、洪积层(al+plQ23),主要呈带状分布于碾子河两岸山前倾斜台地,不连续。岩性为黄褐色碎石混合土,厚度2m~10m不等。第四系全新统冲、洪积层(al+plQ4),主要沿库区碾子河两岸呈条带状分布于漫滩区及河床。岩性为黄褐色卵石混合土,局部上覆薄层黄色含砂低液限粘土。厚度一般为2m~6m。
该区兴东期侵入岩(γ2)活动在区内表现十分强烈,出露面积较大,活动频繁。岩体以花岗闪长岩为主,斑状花岗岩、混合花岗岩次之。燕山晚期侵入岩(γ53)零星出露于勃利县东南。岩性主要为花岗斑岩、花岗闪长玢岩及石英闪长玢岩。岩石普遍受碳酸岩化,有方解石脉穿入,侵入于白垩系下统猴石沟组。
根据区内各构造形迹的力学性质及其展布特征,可划分为:华夏系(式)构造体系,纬向构造体系,经向构造体系,“山字型”构造体系和新华夏系构造体系。台地和漫滩及周边基底均由坚硬~半坚硬完整岩石组成。岩性有花岗岩、花岗斑岩等。河谷谷底为第四系松散层,总厚度小于10.0m,岩性有低液限粘土、级配不良砾、卵石混合土等。库区内无大的断裂构造带通过。
3、坝址区工程地质条件
3.1地质概况
坝址区位于勃利县西南5km处的碾子河上,坝轴线走向152°该段河谷呈不对称浅“U”字型,中间由河床、漫滩组成。两岸为低山丘陵,在左岸山前局部及右岸山前发育有台地。
河床宽约4m。河底高程为253.50m~257.50m左右,水深0.40m~0.60m,水位255.29m。
漫滩分布在河床两侧,高出河床约0.80m~5.00m,滩面平缓倾向河床,滩面宽约380m-540m,地面高程为253.50m~259.00m,岩性为低液限粘土、级配不良细砾等。
山前台地在河左岸坝线下游及右岸漫滩的后缘呈带状分布。左岸台地台面较窄,宽约30m,与漫滩呈陡坎状接触,地面高程为258m~263m,地面坡度约5°左右,其前缘与漫滩后缘的界线明显,组成物质为低液限粘土和碎石混合土。右岸台面平缓开阔,倾向河床,宽度70m~110m,地面高程为259m~272m,地面坡度约5°~10°左右,其前缘与漫滩后缘的界线不明显,组成物质为低液限粘土和碎石混合土。
左岸低山丘陵高程为358m~420m,地面坡度为30°~60°,其坡脚与台地后缘呈陡坎状接触,岩性以花岗斑岩为主;右岸低山丘陵高程为365m~380.00m,地面坡度约为15°左右,岩性为花岗斑岩。
按地下水含水层介质及赋存条件分为松散层孔隙潜水和基岩裂隙水两种。
3.2岩(土)体特征
3.2.1土体的物理力学性质
坝基河谷部位上部为第四系全新统(al+plQ4)松散层,岩性主要以级配不良细砾为主,黄色,饱和,稍密-密实,磨圆-次磨圆,其中卵石含量约占2.5%。局部上覆高液限粘土和含砂低液限粘土,均分布在坝址区右岸。其中,高液限粘土为黄褐色,稍湿,硬可塑,含少量砂砾,粘性差;含砂低液限粘土为黄色,稍湿,硬塑,粘性一般。
3.2.2岩体的物理力學性质
基岩为花岗斑岩,岩体可分为强、弱、微三个风化带。
强风化岩体在坝轴线区均有分布。岩石的组织结构大部分已破坏,小部分岩石已分解成土,大部分岩石呈不连续的骨架或心石,含大量次生夹泥,除石英外,长石、云母和铁镁矿物已风化蚀变。
弱风化岩体在坝轴线也均有分布。岩体风化裂隙发育,裂隙面多充填有水锈,倾角一般在30°~85°之间,岩石质量指标RQD=25%左右。厚度3.20m~14.30m左右,下限高程为242.40m~267.30m。
微风化~新鲜岩体在弱风化岩体之下连续分布。裂隙面多充填有钙质薄膜,倾角一般在45°~90°之间,岩石质量指标RQD=50%左右。
4、坝址区工程地质条件评价
4.1坝基稳定
坝基座落在河谷漫滩及右侧台地上,坝基上部为第四系松散层,厚2m~4m,其顶部有0.20m~0.30m的有机质土,其下部为级配不良细砾(含卵石)、低液限粘土及碎石混合土。河谷漫滩区级配不良细砾层颗粒较粗,厚度稳定,分布连续,其间无软弱夹层存在,可满足石碴坝对地基的要求。台地区上部为低液限粘土厚0.50m~2.50m,下部为碎石混合土,厚度1.0m-2.0m,可满足石碴坝对地基的要求。
河谷漫滩区卵石混合土在动水压力作用下有产生渗透变形的可能。其间无软弱夹层,表层有0.30m~0.50m厚的有机质土需清除。
依据《水利水电工程地质勘察规范》土的渗透变形判定标准,判断该层土破坏类型为管涌,其允许比降取J允=0.08。
4.2坝肩稳定
左坝肩由燕山晚期花岗斑岩及麻山群变质岩组成,坡度较陡,一般30°-50°,其上部为强风化带,厚度在14.40m~14.80m左右,呈散体状,节理裂隙较发育;下部为花岗斑岩弱风化带,岩体较完整,呈次块状,稳定性较好。
右岸由兴东期花岗斑岩组成,其上部为强风化带,厚度在13.10m~21.00m,下部为花岗斑岩弱风化带。右岸山体坡度较缓,一般8°-25°,稳定性较好。
4.3坝基渗漏
在天然无防渗措施条件下,该坝基年渗漏量为7796.34×104m3,正常蓄水位以下库容5339×104m3,多年平均径流量1138×104m3。年渗漏量占正常蓄水位以下库容的146.02%,其中河谷松散层、坝下基岩及左、右坝肩绕坝渗漏量占正常蓄水位以下库容的百分比分别为135.24%、9.04%、1.24%、0.50%;年渗漏量占多年平均径流量的685.10%,其中河谷松散层、坝下基岩及左、右坝肩绕坝渗漏量占正常蓄水位以下库容的百分比分别为634.49%、42.442%、5.80%、2.37%。
5、结论
通过对坝址区进行工程地质勘察,可知坝址区的工程地质条件较好,建坝是可行的。但应该注意以下几方面问题:坝基松散层渗漏量大,松散层下部的基岩渗漏量也较大,需采取适当的防渗处理措施。坝基卵石混合土易产生渗透变形,变形形式为管涌,建议设计中以J允≤0.10为宜。清除坝基表层有机质土和台地上部的低液限粘土,使坝基座于漫滩的卵石混合土和台地的碎石混合土层上,局部地段应加大清基深度,以清除软弱的有机质土夹层。对坝基岩体应该采取防渗帷幕灌浆等工程措施。
参 考 文 献
[1]黑龙江省勃利县九龙水库工程地质勘察报告,哈尔滨:黑龙江省水利水电勘测设计研究院,2002■