水工建筑物课程设计地勘报告.doc

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1、1概述本区年平均气温0.2C，全年一月份最冷，月平均气温-20.8C，极端最低气温-37C，7月份最热，月平均气温19.5C，极端最高气温33C，多年平均降水量380.5mm，多年平均蒸发量1499mm，年平均相对湿度65%，结冻期为每年十月上旬至次年四月中旬，最大冻结深度2.68m。本区属典型的大陆性半干旱气候，其特点为：春秋冷空气活动频繁，冬季气温低，延续时间长，冬春风雪大，积雪期长，夏季凉爽而暂短，生长期短。一年四季多风，冻土深，解冻晚。2 区域地质概况2.1 地形地貌区内按成因类型和形态类型分为剥蚀侵蚀地形、剥蚀堆积地形和堆积地形三个区。2.2 地层岩性区内出露的地层主要有：古生界二迭

2、系，中生界侏罗系，新生界的第三系和第四系，以侏罗系和第四系为主。侵入岩主要为华力西晚期侵入岩和燕山早期侵入岩。2.3 地质构造及地震2.3.1地质构造本区在构造体系上位于新华夏系第三隆起带大兴安岭隆起褶被带西缘。是由呼和音温多尔乌拉、高尧乌拉、哈留特高金乌拉，和热木哈达隆起及查布音扎格、霍林河和乌拉盖盆地组成的一个多字型构造。2.3.2 地震据2001年国家地震局编制的国家标准（GB18306-2001）1/400万中国地震动参数区划图，工程区地震动峰值加速度为1.073.97-4.074.23-4.38无腐蚀弱腐蚀1.07HCO30.70中等腐蚀HCO30.70强腐蚀-一般酸性型PH值无腐蚀

3、性PH6.58.06-8.407.54-7.56无腐蚀弱腐蚀6.5PH6.0中等腐蚀6.0PH5.5强腐蚀PH5.5碳酸型侵蚀性CO2含量（mg/l）无腐蚀性CO2150.000.00无腐蚀弱腐蚀15CO230中等腐蚀30CO260强腐蚀CO260分解结晶复合类硫酸镁型Mg2+含量（mg/l）无腐蚀性Mg2+100013.21-14.212.2-12.7无腐蚀弱腐蚀1000Mg2+1500中等腐蚀1500Mg2+2000强腐蚀2000Mg2+3000结晶类硫酸盐型SO42-含量（mg/l）普通水泥2.54-2.882.75-2.92无腐蚀无腐蚀性SO42-250弱腐蚀250SO42-400中等

4、腐蚀400SO42-500强腐蚀500SO42-1000抗硫酸盐水泥无腐蚀性SO42-3000弱腐蚀3000SO42-4000中等腐蚀4000SO42-5000强腐蚀5000SO42-202022.00.50.50.250.250.075 0.075 水上水下g/cm3 -%-(k)级配不良砾（Q4al）试验组数33333333333333最大值1.991.782.6735.236.316.319.012.01.269.00.43383450m/d最小值1.901.722.6524.028.412.39.07.20.532.20.193428 20m/d平均值1.931.752.6629.33

5、1.814.514.19.50.851.50.2836.531.5 33.5 m/d级配不良细砂 （Q4al）试验组数44444444444444最大值2.021.782.65940.25693.80.9235289.1210-3 cm/s最小值1.881.662.637.227.24732.80.7433243.8810-3 cm/s平均值1.921.702.648.3433.5526.163.150.8334266.510-3 cm/s构较松散，局部呈架空结构。分布于右岸坡麓一带，最大厚度8.0m。简易注水试验得其渗透系数K=120m/d，呈强透水性。4.3 坝基渗透稳定 坝基由低液限粉土

6、、低液限粘土、级配不良细砂和级配不良砾组成。 a) 低液限粉土 渗透变形为流土，比重Gs =2.70，干密度1.34g/cm3，孔隙率n= 50%，流土临界水力坡降采用公式Jcr=(Gs -1)(1-n)=0.85b) 低液限粘土渗透变形为流土，比重Gs =2.72，干密度1.26g/cm3，孔隙率n= 54%，流土临界水力坡降采用公式Jcr=(Gs -1)(1-n)=0.79c) 级配不良细砂渗透变形为流土，比重Gs =2.64，干密度1.70g/cm3，孔隙率n=36%，流土临界水力坡降采用公式Jcr=(Gs -1)(1-n)=1.05d) 级配不良砾砾石含量61.6%，砂37.6%，粉粒

7、0.8%，孔隙率n=34%，比重Gs =2.66，干密度1.75g/cm3，区分粒径为2mm。土的细粒含量Pc=38%,大于砂的含量，渗透变形为流土，比重Gs =2.64，干密度1.70g/cm3，孔隙率n=36%，流土临界水力坡降采用公式Jcr=(Gs -1)(1-n)=1.10e) 接触冲刷坝基下部为级配不良细砂、级配不良砾组成。D10=0.24mm,d10=0.082mm。D10/d10=2.9,不会产生接触冲刷。4.4 坝基土的地震液化区内地震动峰值加速度为0.05g，对应地震基本烈度为小于度区。应用相对含水量和液性指数复判法：a) 相对含水量采用公式：Wu=式中 Wu-相对含水量（%

8、）；Ws-少粘性土的饱和含水量（%）；WL-少粘性土的液限含水量（%）；计算得出Wu=-1.04b) 液性指数采用公式：L=式中 L-液性指数；Wp-少粘性土的塑限含水量（%）；计算得出IL=0.51从上述两种判结果中可以得出，低液限粉土不液化。4.5 坝基渗漏与绕坝渗漏4.4.1坝基渗漏采用公式：式中：H上下游水位差 T1、T2上、下土层厚度（m） K1、K2上、下层土层渗透系数（m/d） L 坝基宽度 B坝基渗漏带宽度水平段Q=1.32104m3/d。右坝端Q1=KH(H1+h) K-岩石渗透系数（m/d）H上下游水位差H1上游含水层厚度（m）h下游含水层厚度（m）右坝端Q1=8778m3

9、/d 经计算，坝基总渗漏量为2.2104m3/d。从计算结果可看出，坝基渗漏量相对较大。4.4.2 绕坝渗漏采用公式：Q=KH(h1+H1) 式中：K岩石渗透系数（m/d）H-上、下游水头差（m） H1、h1上、下游边岸含水层厚度（m） 右岸: 取值:K=0.26（m/d） H=20m H1=30m h1=20m经计算Q右= 244 m3/d左岸: 取值:K=0.6（m/d） H=10m H1=30m h1=20m经计算Q右= 396 m3/d4.6工程地质评价 坝基表层有机质土，厚度小，结构松散，富含植物根系，性质差，不能做为坝基础,应清除处理；低液限粉土或低液限粘土层，虽然渗透指标满足均质

10、土坝的抗渗要求，但两种土层工程地质特点是结构松散，具不均一性（含有粉砂层条带）,孔隙比大,具高压缩性。故作为坝基时应对其进行分层辗压，以提高土质的密度和抗渗指标。级配不良细砂、级配不良砾其地基承载力均可满足土坝对地基的要求，通过计算得知，坝基土的允许比降能满足坝基渗透稳定要求。区内地震动峰值加速度为0.05g，对应地震基本烈度为小于度区，并应用相对含水量和液性指数复判法对低液限粉土进行液化性判定，该土层为不液化土，其余土层地震液化的可能性亦不大。由于坝基级配不良细砂、级配不良砾呈中等强透水性，经渗漏计算，坝基渗漏量相对较大。建议坝基进行防渗处理，深度应达到基岩面以下0.5m。两岸坝肩岩石风化较

11、重，从钻孔压水试验得知，岩石多呈强风化状态。岩石透水率大，经计算，两坝肩均存在绕渗问题。建议采用粘土进行铺盖,以达到防渗效果。对于分布于右岸坡麓处的碎石混合土层，因渗透性大，建议挖除处理。 坝基各土层物理力学指标建议值见表5。表5 岩土层主要物理力学指标建议值指 标名 称天然干密度（g/cm3）渗透系数允许比降（J）抗剪强度休止角()承载力特征值（kPa）CKPa低液限粉土（Q4al）1.265.010-4cm/s0.421018110级配不良细砂（Q4al）1.702.010-3 cm/s0.5230 26140级配不良砾（Q4al）1.7540m/d0.5536 32300注：斜线上为水上

12、休止角，斜线下为水下休止角。5天然建筑材料坝址区附近多为冲积层和风积层，其岩性多为低液限粉土，粘土料缺乏；某河河漫滩中混凝土粗骨料较少，位于某河二级阶地的含砾细砂细度模数偏小；位于某市以西二道沟石料场，岩石抗风化能力较强，完整性较好。目前选定的砂料场、石料场均有人开采。设计用量:土料120104m3，砂（砾）料30104m3，石料10.0104。5.1 土料土料场：料场位于某水库库区，距坝址平均距离约2km。仅有便道通往坝址，交通尚方便。料场处于某冲积的河谷平原上，地形较平坦，其上仅有少部分农田和草场。料场地面高程852m857m。表部为有机质土，厚0.20m0.30m，其下为低液限粉土层，底

13、部为级配不良细砂层。料场勘察面积88.8104m2，无用层平均厚度0.30m，体积26.6104m3, 有用层平均厚度3.10m，储量274.3104m3。低液限粉土主要物理力学指标：天然含水量15.60%,天然密度1.53g/m3，塑限23.4%，塑性指数7.4，粘粒含量13.2%，击实后的最大干密度1.80g/m3，最优含水量14.3%，击实后的渗透系数3.0210-7cm/s，土料质量与标准值对比见表6。 表6 土 料 质 量 对 比 表序 号项目标准值试验值1粘粒含量10%30%为宜13.202塑性指数7177.63渗透系数碾压后1104cm/s3.0210-74有机质含量5%0.26

14、%5水熔盐含量3%0.186天然含水率与最优含水率接近15.607PH值76.548紧密密度宜大于天然密度1.80从上述对比表中可知，低液限粉土除天然含水量稍高于最优含水量、PH值略低于标准值以外，其他各项物理指标均满足均质土坝对土料的要求。另在坝下游普查一处土料场，平均有用层厚度2m，勘察面积60102m3，储量120104m3。土料物理力学性质与库区料场相近。储量和质量亦满足设计要求。5.2砂料场（混凝土细骨料)砂料场：料场位于某河二级阶地上，距坝址5km，有简易公路可达坝址，交通较为方便。料场地形平缓，地面高程883m884m，岩性为级配不良细砂，其中砾石含量约占20%。由于料场位于二级

15、阶上,地下水位低，储量皆在水上。料场勘察面积5.92104m2，勘察厚度6.50m，储量38.22104m3。砂的质量成果详见表7。表7 混凝土细骨料砂质量表试验值砂 的 物 性细度模数平均粒径密 度含泥量云母含量吸水率有机质 含量轻物质含量硫酸盐及硫化物含量表观堆积g/cm3%-(mm)组数3333333333平均值2.661.680.700.02.2合格0.020.052.320.38表8 混凝土细骨料质量对比表序号项目标准值试验值1表观密度2.55 g/cm32.66g/cm32堆积密度1.50 g/cm31.68 g/cm33云母含量 2% 04含泥量3%0.7%5硫酸盐及硫化物含量1

16、% 0.05%6有机质含量浅于标准色浅于标准色7轻物质含量 1% 0.02%8细度模数2.53.5为宜2.329平均粒径0.360.50为宜0.38砂的质量指标与混凝土细骨料质量指标对比见表8。从上述对比表中可看出，细骨料除细度模数编小外，砂的其他各项物理指标均满足要求。7.3 石料场料场位于位于某市以西二道沟金山石料场，料场距坝址约15 km，有便道可达坝址，雨季交通不便。料场为一丘陵地形，浑圆状山体比高30m50m，地形坡度3550，南东侧呈陡砬状，料场覆盖层较薄，山顶基岩裸露，岩性为闪长玢岩，岩质坚硬，性脆，岩石多呈中等风化状态。开采运输方便，储量丰富，满足混凝土粗骨料的要求和块石用料的

17、要求。闪长玢岩：灰绿色，主要由斜长石、角闪石、石英及黑云母等少量矿物组成，岩质坚硬、完整。见有二组节理，以NE方向最为发育，节理间距1.0m1.5m,且延伸较远，NW方向节理延伸较短。强风化厚度一般为0.2m0.5m，料场勘察面积1.92104m2，无用层平均厚度1.0m，体积2.0104m3, 有用层平均厚度35m，储量35104m3。石料场岩石质量指标主要为：比重2.67g/cm3，平均干抗压强度为74.83MPa，平均饱和抗压强度为70.22MPa，平均冻融抗压强度为64.60MPa，软化系数0.85，岩石其他质量情况详见表10。对闪长玢岩破碎成骨料后进行了碱活性试验，结果该岩石骨料膨胀

18、率均0.05%，为非活性骨料，指标均满足水工混凝土施工规范（DL/T5144-2001）有关要求。可作为混凝土骨料。破碎试验成果见表9。表9 碎 石 颗 粒 级 配 试 验 成 果筛孔尺寸(mm)筛余量(g)分计筛余(%) 累计筛余(%)出料率(%)806501.31.31402075041.743.021201725034.777.71751110022.3100.011550 岩 石 物 理 力 学 性 质 试 验 成 果 表表10 岩石 产地 岩石 名称试 验指 标比重 密 度紧密度 吸水率饱水率抗压强度软化系数 抗 冻 系 数 冻融损失率 硫化 酸物 盐含 及量 硫烘干饱和冻融烘干饱和-g/cm3%(MPa)-%二道沟闪长玢岩试验组数33 33333333333试验值2.672.32 2.3886.893.224.0379.5972.4965.240.840.90 9.680.002.672.332.4087.273.414.3777.2570.1065.890.850.946.330.002.672.342.4287.313.113.9467.6568.0861.950.850.919.060.00平均值2.672.332.4087.163.254.1174.8370.2264.600.850.928.360.00注：岩石呈中等风化状