第三章坝址工程地质条件及评价.doc

第三章 坝址工程地质条件及评价第一节 坝址地质概况本次可研勘察，在九节滩固家河渡口以上1km河段内进行了反复比选，最终选择了上下两个坝址进行坝址比较上下两个坝址相距231m，处于同一构造，同一地貌及地层单元中，工程地质条件具有一定的相似性和差异性一、地形地貌巴河总体流向为 ，坝址区流向为N8°E坝址处河道顺道，常年水面宽度约300m，河谷开阔河流两岸基本对称，右岸稍缓，坡角约18°，左岸稍陡，坡角约23°两岸斜坡台地上分布有大量的第四系崩坡积物河底高程251.2～252.1m，上坝址上游180m处靠右有一深潭，河底高程241.9m在地貌上坝址区属典型的河岸斜坡堆积地貌单元，包括阶地、冲沟及斜坡堆积等地貌形态1、阶地：在坝址区阶地不发育，无Ⅰ级阶地，仅在上坝址坝轴线右岸290m高程处附近残留Ⅱ级阶地，残留面积约50m2阶面高程290～295m，高出河水面38～43m阶地残留物为粉质粘土夹砂卵石层，厚度2～3m，结构紧密2、冲沟：在下坝址下游80m处左岸发育一冲沟，即固家河沟，沟长约2km，集雨面积约2.0km2，比降约2.3%该冲沟沟口两岸基岩裸露，为侏罗系上沙溪庙组厚层砂岩。

沟口段宽15～20m，沟内长年有水流过3、斜坡堆积地貌：坝址处两岸山顶高程300～330m，高出河底50～80m斜坡地貌形态严格受岩性控制，砂岩出露地带大多形成陡崖，泥岩出露地带则形成缓坡台地在缓坡台地上分布有崩坡积、残坡积物，岩性为块碎石土、粉质粘土、粉土等，厚度0～5m二、地层岩性坝区地层主要包括覆盖层和基岩两大部分，覆盖层以第四系全新统残坡积和冲洪积为主，基岩为侏罗系上沙溪庙组砂泥岩互层1、第四系（Q4）第四系全新统在坝区广为分布，以残坡积和冲洪积为主残坡积主要分布在两岸缓坡台地上，岩性以块碎石土、粉质粘土、粉土为主，厚度0～5m冲洪积主要分布在河床及岸边，在九节滩坝区冲洪积特未集中大片产出、分布零星，厚度0～2.1m砂卵石中卵石约占80%，粒径10cm～30cm的居多2、侏罗系上沙溪庙组（J2s）为灰白色长石石英砂岩与紫红色砂质泥岩互层砂岩为砂状结构，厚层状构造，岩石坚硬；泥岩为泥质结构块状构造在坝区以砂岩为主，呈现“石龙过江”在上坝址坝轴线上，砂岩残余厚度21.20～22.27m三、地质构造及地震坝址位于四川新华夏构造体系铁山背斜西翼，地层单斜，岩层产状336～355°∠6～13°。

坝址区无次级褶皱及断裂分布在坝址砂岩地层中裂隙发育在右岸砂岩中除层面裂隙外还发育三组裂隙：第一组：走向70°～82°，倾NW，倾角45°～82°；第二组：走向35°～40°，倾SE，倾角38°～69°；第三组：走向13°～15°，倾SE，倾角82°其中，第一组裂隙走向与河道基本垂直，相对较发育，裂隙间距1.5～10m，裂隙延伸长度1m～7m，闭合第二、三组裂隙仅在局部地段产出，相对不发育，裂隙宽1～2mm，长度1m～5m在坝址左岸砂岩中，除层面裂隙外，还发育一组裂隙，走向250°～320°，倾SE，倾角55°～90°，长度3～15m，裂隙间距0.5m～10m，裂隙大都张开，缝宽1～2mm，充填豆石及砂土（附：坝址左右岸J2s砂岩节理玫瑰花图）在距坝址数十公里范围内均无活动断层，历史上未发生过大于或等于5级的地震活动，岩体完整，边坡稳定，抗震稳定性好因此，坝址处于抗震有利地段，场地土类型为坚硬场地土，场地类别为Ⅰ类四、地下水坝区地下水按含水层性质和赋存条件可分为两类1、第四系松散堆积层孔隙水：一般以上层滞水或潜水赋存于坝区覆盖层内，受大气降水补给，以泉水形式汇入河中或通过基岩裂隙下渗由于覆盖层为松散堆积，透水性良好，且分布零星，厚薄不均，受季节性降水影响大，因此，此类地下水不发育，对工程影响不大。

2、基岩裂隙水：坝区基岩为侏罗系砂泥岩互层，泥岩性软节理裂隙不发育，透水性差，为相对隔水层，不利于地下水的储存运移砂岩坚硬，节理裂隙相对发育，给地下水的补充、运移和排泄创造了良好条件，为相对透水层但是，各砂岩层之间有泥岩阻隔，无水力联系，又具有临空面，有利于地下水的排泄，因此坝区基岩裂隙水也不发育在坝区两岸钻孔施工过程中进行了地下水位观测，地下水位与河水位基本一致，这说明地下水位与河水位是完全贯通的在上下坝址处各取水样1组，经水质分析，其库尔洛夫式为：上坝址CO2OM7.15HC0359.16S0427.86t15°Ca64.89Mg32.44下坝址CO2OM7.01HC0356.86S0426.67Cl10.59t15°Ca60.78Mg37.25比照GB50287－99《水利水电工程地质勘察规范》附录G环境水对混凝土侵蚀评价标准，各项指标均符合施工水标准，对砼无侵蚀性五、不良地质作用坝区地质作用主要表现为风化、崩塌和冲刷作用风化：坝区基岩风化程度与岩性、埋藏条件等密切相关，残部表现为较均匀的风化，深部在地下水作用下表现为沿裂隙面风化的特征坝址区河床部分广泛出露J2s砂岩，抗风化作用较强，同时长期受河水冲刷，强风化已无保留，中风化带底界埋深0.6～10.55m。

两岸由于卸荷裂隙发育，风化作用较为强烈，强风化带底界埋深最大为10.55m，中风化带底界埋深量大为14.70m崩塌：在坝区两岸，由于边坡较缓，18°～23°，崩塌作用不强烈，仅发生在砂岩形成的陡崖一带坝区两岸覆盖层以坡积物为主，崩积物很少冲刷：坝区河流比降约为1/100，相对较陡，加之砂泥岩互层，泥岩抗冲刷能力较弱，在泥岩分布区形成了多个深坑，比较大且深的冲坑位于上坝址上游180m～280m处，坑底高程241.90m，坑深10.10m，冲坑直径约100m第二节 上坝址工程地质条件及评价一、上坝址工程地质条件上坝址位于九节滩固家河口上游364m处，距下坝址284m，河底高程251.40m～251.70m蓄水至正常高水位 m时，河面宽度 m左岸山顶海拔高程311.80m，285m以下坡角19°，285m以上坡角30.7°；右岸山顶海拔高程312.0m，坡角20°上坝址覆盖层为第四系全新统冲洪积和崩坡积冲洪积不发育，仅在上坝址上游80m处左岸，下游70m处左岸有零星分布，以砂卵石为主，卵石粒径10cm～40cm的占40%，厚度2～6m崩坡积分布在两岸斜坡地带，崩积少，以坡积为主，岩性为块碎石土和粉土，厚度1～5m。

上坝址出露基岩为侏罗系上沙溪庙组砂泥岩互层坝基全为砂岩，残余厚度18.57m～22.27m，与下坝址一样呈现“石龙过江”景象；左坝肩272.90m以下为砂岩，272.90m以上为砂泥岩互层；右坝肩263.53m以下的砂岩，263.53m以上为砂质泥岩上坝址处地层单斜，岩层产状 ，无次级褶皱及断裂分布左岸除层面裂隙外，还发育一组裂隙，其走向250°～320°，倾SE，倾角55°～90°，长度3～15m，裂隙间距0.5m～10m，裂缝大都张开，缝宽1～2mm右岸除层面裂隙外，还发育一组裂隙，其走向70°～82°，倾NW，倾角45°～82°，与河道基本垂直根据上坝址16个钻孔统计，层面裂隙平均间距5.2m，岩体完整程度等级属“完整”在ZK3孔3.52～3.6m，14.6m～14.76m两处发生掉钻上坝址主要不良地质作用为风化作用坝基由于冲蚀作用强烈，已无强风化层残留，弱风化层底界埋深0.6～5.14m左岸强风化层底界埋深7.65～10.55m，弱风化层底界埋深11.05～14.70m右岸无强风化层，弱风化层底界埋深4.7m上坝址14个钻孔共压水352.75m/72段，q＞100Lu的共29段，主要位于钻孔上部，10Lu≤q＜100Lu的共18段，1Lu≤q＜10Lu的共3段，0.1Lu≤q＜1Lu的2段，q=0Lu的共20段。

二、上坝址工程地质评价1、坝基岩体质量评价坝基岩体为砂岩，通过薄片鉴定，为细粒长石砂岩，其中碎屑占90%，填隙物占50%碎屑物中长石占70%，石英占25%，其它为岩屑、黑云母、白云母、绿帘石、电气石等含量微；填隙物中以绿泥石为主，沸石和水云母含量微细粒砂状结构、孔隙式交结取砂岩样7组，饱和抗压强度分别为58.1、61.7、44.8、57.7、65.3、36.3、37.2MPa，算术平均值51.6MPa，小值平均值39.4MPa坝基岩体层理不明显，层面及节理裂隙不发育，岩体完整性程度属“完整”等级坝区14个钻孔统计，岩心采取率平均值得为82.2%，RQD平均值70.88；除开风化层，岩心采取率平均值为85.6%，RQD平均值86.8依据《水利水电工程地质勘察规范》附录L的规定，坝基岩体属BⅡ类2、坝基、坝肩稳定评价坝基岩层产状 ，倾向上游略偏右岸坝基岩体属BⅡ类，坚硬完整，岩体厚度大岩体中不存在泥化夹层及破碎带坝基中砂泥岩结合面接合面接合紧密，呈渐变关系坝基岩体裂隙间距大，岩体属“完整”等级坝基岩体无强风化层，弱风化底界埋深0.7～3.58m因此，上坝址良好的地质条件对坝基稳定利。

两坝肩覆盖层薄，基岩大部裸露左坝肩坡角19°，边坡稳定，无崩塌滑坡等不良地质作用卸荷裂隙不发育微风化深度较大，其中强风化底界埋深7.65m～10.55m，弱风化底界埋深11.05m～14.70m强风化层以下岩体坚硬完整，岩心采取率平均值为93%，RQD平均值为87，右坝肩坡角20°，边坡稳定，崩塌零星，无滑坡等不良地质作用右坝肩岩体无强风化层，弱风化底界埋深4.7m右坝肩发育一组构造裂隙，其走向与河道方向基本垂直裂隙带宽5～10m因此，清除左坝肩风化岩体和右坝肩裂隙发育带后，两坝肩岩体稳定3、坝基坝肩渗漏评价(1)坝基渗漏根据坝基钻孔压水试验，坝基渗漏严重坝基渗漏利用达西定律，将边界简化，求得：q=K·H·T/(2b+T)Q=q·B式中：Q——坝基渗漏总量；q——坝基单宽剖面渗漏量；K——岩石渗透系数，根据透水率损等，取平均值8.12m/d；H——坝上下游水位差，取14m；2b——坝底宽，取10m；T——透水层厚度，取20m；B——河宽，取395m代入式中计算，整个坝基渗漏量为29936m3/d左坝肩渗漏利用达西定律，视绕坝渗流线为圆形，求得：Q=0.366KH(h1+h2)lg(B/V0)式中：Q——坝肩渗漏总量；K——岩石渗透系数，根据透水率换算为1m/d；H——坝上下游水位差，取14m；h1、h2——上下游透水层厚度，上游取20m，下游取25m；B——库岸可能漏水段长度，取50m；V0——最小绕渗半径，取5m。

代入式中计算，左坝肩绕坝渗漏量为230.58m3/d同理计算，右坝肩渗漏量为682.9m3/d整个大坝坝基坝肩渗漏总量30849.5m3/d，年渗漏量达1126×104m3第三节 下坝址工程地质条件及评价一、下坝址工程地质条件下坝址位于九节滩固家河口上游80m处，河底高程251.0～251.20m，局部冲坑250.2m蓄水至正常高水位 m时，河面宽度 m左岸山顶高程为284.78m，左岸坡角260m以下为11°，260m高程经上为21°右岸山顶高程为307.60m，右岸坡角为31°下坝址覆盖层为第四系全新统冲洪积和崩塌积冲洪积分布在右岸边，以砂卵石为主，厚度0～3m河床部分基岩裸露，无覆盖层崩塌积分布在两岸，以块碎石土和粉土为主，厚度0～5m下坝址出露基岩为侏罗系中统上沙溪庙组砂泥岩互层左坝肩、坝基、右坝肩地表均为砂岩。