3 工程地质

目 录3.1 前言3-13.2 区域地质概况3-13.2.1 地层岩性3-33.2.2 地质构造3-33.2.3 水文地质条件3-43.2.4 岩土体物理力学性质3-63.3 主要工程问题评价3-63.3.1 地基评价3-63.3.2 环境水文地质评价3-73.3.3 山体稳定评价3-83.3.4 北干渠渠堤稳定性评价3-83.4 压力斜管工程地质条件及评价3-93.5 天然建筑材料3-103.6 地质结论及建议3-113 工程地质3.1 区域地质概况1、工程区位于鄂东南与湘东北交接地区，地貌区划为江汉平原与幕阜山低山丘陵的过渡地带，东南部为幕阜山低山丘陵区，西北部为江汉平原区，区内地势为东南高、西北低。区内地形为剥蚀堆积丘陵垅岗地形，海拔高程100300m，相对高差60200m，其中宝塔山高达231m，山顶浑圆，山坡平缓。2、区内三大水系陆水水系、黄盖湖水系和西梁湖水系，均为长江右岸一级支流。陆水河为区内常年性河流，是区内丘陵岗地洪水及地表积水的最低排泄点。3、陆水河发源于鄂南幕阜山北麓，全长183km，其中赤壁市境内长84.5km，北干渠位于陆水水库大坝下游右岸，电站距陆水大坝1.5km左右。4、场区宝塔山等地壳隆起带多由三叠系下统大冶群(Tidy)灰岩、白云岩、泥灰岩、泥质灰岩、钙质页岩组成，低矮岗丘多由三叠系中统蒲圻组(T2p)粉砂岩、泥质粉砂岩组成，斜坡岗地由上更新统残坡积粉质粘土、粘土、含砾粘土构成，斜坡前缘地表常覆盖厚层人工杂壤土及素填土，现代河床及冲沟地表堆积全新统冲积粘土、砂及砂卵石层。5、本区位于雪峰地盾、江汉坳陷及下扬子台皱带的交汇处，跨新华夏系第二构造沉降带的东部边缘。由于历次构造运动的影响，使不阿时期形成的地质建造遭受了进一步改造，形成复杂的构造形迹。据有关区域资料，前震旦纪时期形成北西向构造，中生代时期形成东西构造、弧形构造、山字型构造及新华夏系构造等。控制场区的褶皱构造为蒲圻倒转向斜，区域性断裂不发育。6、蒲圻倒转向斜：延伸30km，核部地层东段为J1-2、西段为P1q，西翼地层东段为T-P；北翼产状145180°5574°，南翼产状145180°3540°(倒转)，轴线走向NEE(70°80°)。7、场区无区域性大断裂，更无活动性断裂。工程区位于华南地震区长江中下游亚区、麻城常德地震带上。史料记载，自元朝以来的六百年中，武汉市区发生有感地震61次，而且大多集中在武汉市东边黄冈、鄂城一带。另麻城常德地震南区的12次强震中，有8次发生在沙湖湘阳断裂带上，离本区较远。 综上所述，本区区域地壳稳定性较好。根据国家标准1:400万中国地震动参数区划图(GB18306-2001)，当设防标准为50年超越概率1.0%时，工程区地震动峰值加速度为0.05g，地震动反应i普特缸E周期为0.35s，相应的地震基本烈度为VI度。3.1.1 地层岩性厂址区构造部位为蒲圻倒转背斜南翼(正常翼)，基底由三叠系下统大冶群中厚层灰岩、鲕状灰岩、白云岩构成。地表覆盖厚层残坡积层，由含砾粉质粘土、粘土构成：经本次地质钻探揭示，厂址区地层结构如下：1、人工填土，均布场区地表，厚度6.0m左右，由灰黄色粘土、粉质粘土构成，夹部分风化碎石，结构比较松散，可见部分孔洞，填土呈可塑性。谚层出露高程3031m以上，对工程建设无实际意义。2、残坡积层：厚度4.04.5m，由黄褐色粉质粘土、粘土构成，呈硬塑状，结构紧密，粘土具一定网纹状构造，含少量强风化岩屑，局部富集，岩屑由灰岩、白云岩碎屑构成，粒径23cm。3、基岩：埋深9.510.5m，由三叠系下统大冶群(Tidy)中厚层厚层白云岩、灰岩构成，岩芯呈长柱状、短柱状，岩石微隐品质；节理裂隙发育程度较低，可见节理倾角4050，节理面较平直，节理面覆黄褐色薄膜，显示岩体呈弱风化状，节理面有可能为岩层层面；岩石较完整，RQD指标6580%之间；局部岩芯可见小溶孔，直径在23cm之间，充填部分方解石。3.1.2 地质构造场区构造部位位于蒲圻倒转背斜南翼正常翼，岩层产状19070。山体由三叠系下统大冶群中厚层灰岩、鲕状灰岩、白云岩构成，局部夹少量页岩，山体走向同岩层走向、区域构造线一致。岩层层序正常，次级褶皱及断裂不发育，整个山体岩层均倾向南方单斜状。山体基岩裸露，植被覆盖率中等，山体周边山脚处堆积厚层上更新统残坡积层，地势相对较平坦。场区顺层(略切层)小断层发育，断层具一定张性，长520m，断层带宽25cm，大部分充填碎裂岩。场区岩体主要发育以下三组节理：J1：产状1701904570，与层面有一定同向性，一般地带张开24mm，具一定岩溶裂隙性质，线密度57条/lm，延伸25m。J2：产状10028，切层节理，为倒转背斜翼部横向张裂隙，地表张开23cm，线密度2条1m，延伸l2m；J3：产状0520，切层节理，与J2具有一定共轭关系，地表张开23cm，线密度1条/lm，延伸l2m。3.1.3 水文地质条件根据场区地下水储存、运移空间及存在状态，可将场区地下水分为：岩溶及岩溶裂隙水、基岩裂隙水、孔隙潜水、孔隙承压水四类。1、岩溶及岩溶裂隙水存于中生界三叠系下统大冶群(T1dy)中厚层灰岩、鲕状灰岩、白云岩等碳酸盐岩中，地下水储存介质为各种岩溶管道、岩溶裂隙，地下水储量巨大，地下水运移活跃，岩体透水性大，这与岩溶发育、连通性好关系密切。地下水同样接受大气降雨补给，地下水通过地表洼地、张开性岩溶裂隙、落水洞，流入地下岩溶、岩溶裂隙系统中，并向下游等地势低洼地带运移，最终以暗河或下降泉的形式排出地表，如场区南侧泉水。2、基岩裂隙水主要赋存于中生界三叠系中统蒲圻组(T2P)粉砂岩、细砂岩、上统鸡公山组(T3j)细砂岩、石英岩等陆源碎屑岩中，地下水储存介质为各种成因类型的节理裂隙及构造破碎带，地下水储量、运移状态受节理规模、性状制约。一般情况下，本类型地层节理裂隙多短小、主要接受大气降水补给，常以泉水的形式在山脚溢出。3、孔隙潜水主要赋存于全新统上部粘性土和耜砂、砂卵石层中，由于土体孔隙性差别较大，地层富水性及透水性也存在较大差别，粘性土含水性差，渗透性微弱，砂性土富水性丰富，土体渗透性较大。4、孔隙承压水主要赋存于陆水两岸粘土层毗下的粗砂、砂卵石中，含水量丰富，承压性与季节有关。本区地下水主要为低矿化度、低硬度Ca、Mg-HCO3型水，地下CO2水中无侵蚀性，对混凝土及钢材无侵蚀性，地下水水质良好无污染迹象，区内岩溶现象相对较发育，主要以岩溶裂隙、地下岩溶管道、岩溶泉水形式出现。查场区节理裂隙均有一定溶蚀，地表均呈张开状，区内岩溶最大发育方向为岩层，岩溶管道均顺此方向发育、延伸，地下水排泄方向也是东西向。电站南侧进厂冲沟上游l0m处，就发育有岩溶泉水，呈地下暗河式，汛期最大流量12m3/s，枯水期也不断流，流量在110升/分左右，水质较好。3.1.4 岩土体物理力学性质1、人工填土，经取样室内测试，填土天然含水量在30.5%左右，孔隙比在0.8450.925之间，以粉质粘土为主，碎石含量在10%左右，现场标准贯入击数67击，呈可塑状，承载力标准值120KPa左右。结构不均，压缩系数各地不一，地基沉降不均，不宜直接做为水工建筑物地基。2、残坡积土：经取样室内测试残坡积土天然含水量在20.5%左右，天然容重19.8kN/m3，干容重16.8kN/m3，孔隙比0.6180.81；试样75%以上为粉质粘土，20%左右为粘土，碎石含量5%左右；塑性指数平均15.6左右，液性指数平均0.20左右，呈硬塑状；现场标准贯入试验，贯入击数1721击。3、基岩：借鉴陆水水库有关资料，大冶群(T1dy)白云岩、灰岩湿单抗压强度85MPa以上，软化系统0.95以上，弹性纵波波速5000m/s左右：岩体完整性较好，岩体完整性指标较高。3.2 主要工程问题评价3.2.1 地基评价1、层人工填土为人类生活及工程活动堆积层，结构松散，不易直接做为厂房地基。基坑开挖，建议人工开挖边坡1:1.52.0，填土凝聚力l520kPa，内摩擦角1013；2、层残坡积土为上更新统自然形成土体，分布稳定，自然固结良好，其承载力标准在250kPa以上，渗透性微弱，抗渗性强，允许渗透坡降0.550.60，是一理想厂房地基土体。若水工结构允许，建议厂房基础可直接座落在该层之上，建议土体与砼之间摩擦系数0.30。3、基岩：岩石完整，岩体允许承载力在1MPa以上。通过地质钻探，见基面以下56m范围内，不存在岩溶管管道及洞穴，场地稳定性良好。此层做为厂房地基层也是非常理想的，因该岩体透水性较大，恐层间裂隙与南侧岩溶系统相连接，本阶段设计建考虑110m高的地下水扬压力。建议基岩与砼间磨擦系数0.55。3.2.2 环境水文地质评价电站厂房后侧为宝塔山，宝塔山由大冶群中厚层灰岩、白云岩构成，岩体岩溶裂隙、岩溶管道发育，山体储存大量地下水，并且不断地接受大气降雨补给。厂房正位于宝塔山山脚，正位于山体地下水溢出带位置，因此场区环境水文地质条件尤为重要。经调查厂房100m范围内，地表覆盖厚层残坡积风化粘性土层，该层致密稳定，为相对不透水层。厂房后山坡基岩裸露，未发现任何溶洞洞穴及地下水出水点，地下暗河出口及岩溶管道系统距场区较远，汛期冲沟水位达不到厂房地面高程，无淹没之忧。后侧山体岩坡稍陡，无大量地表水汇流，既使有一定水流也由北干渠拦截，故场噩不存在对厂址不利的水源或水流。综上，认为东洲电站厂址区复杂的水文地质条件对电站改扩建工程建设及正常运行不构成威胁，场区环境水文地质条件中等偏好。3.2.3 山体稳定评价经本次地质调查：厂房后山体边坡产状290°3540°，山坡倾向同岩层走向几乎一致，山坡为一典型斜向山坡；坡度稍陡，植被发育，基岩裸露，无任何覆盖层堆积；山坡由三叠系下统大冶群(T1dy)中厚层灰岩、白云岩构成，岩层层序正常，次级褶皱稍有发育，岩层顺层小断裂发育，岩层总体呈单斜状，岩体完整性中等。经统计边坡无倾向西或西北、西南方向断裂或缓倾角软弱结构面，故认为山体整个边坡稳定性良好，场区适应性及稳定性较高。3.2.4 北干渠渠堤稳定性评价北干渠为陆水水库通向下游灌区的主要输水渠道，在宝塔山段为明渠式，明渠为岸坡明挖式，明渠基本座落在基岩上。右岸渠坡为岩质边坡，坡比1:0.3左右，渠坡陡立。右岸渠坡走向近南北向，与岩层走向大角度相交，岸坡为典型斜向边坡，岸坡岩层序正常，次级褶皱稍有发育，整体大部分呈单斜状，顺层或稍切层小断层发育，但不构成影响边坡稳定的不利结构面，岩坡总体稳定性良好，运行多年，未发生大规模边坡失稳现象。左岸渠坡为重力式人工浆砌石挡墙或堤坝，渠堤项宽1.52.0m内、外边坡1:1左右，堤基为平坦基岩，渠堤相对于13m水头水平推力来讲，抗滑稳定性没有问题。整个渠基为弱风化中厚层大冶群灰岩、白云岩，岩石基本完整，层面及软弱结构面走向与边坡走向大角度相交，不构成边坡不利结构面组合，渠基不存在深层或浅层失稳问题。综上：右岸基岩渠坡岩石相对较新鲜完整，局部破碎带及缝隙已经喷锚处理，无不利结构面组合，岸坡稳定；左岸渠堤为重力浆砌石堤坝，堤基为平坦弱风化基岩，抗滑稳定性较好；整个渠基由大冶群中厚层灰岩构成，不存在深层或浅层抗渗稳定问题。总体来说北干渠相关渠段基本稳定，北干渠正常运行对电站建设、运行不构成威胁，场区周边安全稳定性良好。3.3 压力斜管工程地质条件及评价东洲电站压力斜管由进水闸及压力斜管两部构成，进水闸闸基置于三叠系下统大冶群(T1dy）中厚层弱风化灰岩、白云岩