团乌兰陵格水库除险加固工程地质勘察

团乌兰陵格水库除险加固工程地质勘察

第十师184团乌兰陵格水库除险加固工程工程地质勘察1．前言1.1工程概况第十师184团位于新疆维吾尔自治区和布克赛尔县和什托洛盖镇东南约40km，团部所在地查干屯格镇。地理坐标：北纬46°02′03″—46°23′30″；东经86°13′—86°28′。乌兰陵格水库位于查干屯格镇北约5km，地理坐标：北纬46°18′30″；东经86°20′30″。2015年3月底，第十师184团委托我农七师勘测设计院进行乌兰陵格水库除险加固初步设计阶段的工程地质勘察工作。由农十师勘测设计院设计。乌兰陵格水库处于丘陵准平原区，位于和布克河古道尾闾，由于河道常年断流，所以水库主要属旁引侧蓄水库，具有枯水期引水1.0m3/s。原设计主要参数：总库容250万m3，死库容50万m3，有效库容200万m3，坝顶高程516m，坝长412.0m，均质土坝。设计蓄水位515.0m，坝顶宽4m，最大坝高10.4m。付坝长688m，均质土坝，坝顶高程514.5m，坝顶宽2m，最大坝高1.5m。混凝土放水闸井，放水涵洞为涵管洞，断面为圆形内径ф600，砼预制管放水流量0.6m3/s，闸底板高程508.5m，放水洞长52.5m。工程等别IV，工程规模小（1）型。未设任何管理设施。乌兰陵格水库始建于1971年，由该团技术人员边设计边施工，于当年年底蓄水，设计前未进行工程地质勘察。1980年对该水库进行二期扩建，完成设计库容。1991年进行了上游坝护坡处理，坝顶中间最低（坝高最大），两侧渐高，高差约60cm。防渗墙为浆砌石，墙高1m28n第十师184团乌兰陵格水库除险加固工程工程地质勘察，墙顶呈波浪状，墙体沉降开裂严重，局部坍塌。原设计和建闸时建有付坝688m和溢洪道。付坝最大坝高1.5m，坝顶宽2m，均质土坝，溢洪道梯形断面，底宽20m，设计泄洪能力15m3/s。2000年为解决该团农业生产的发展所需的水量，配合引额济克工程，于乌兰陵格水库东侧修建了于什盖水库，该水库的正常蓄水位高于乌兰陵格水库水位，原付坝进行了清基重建，成为于什盖水库坝体的一部分，坝顶高程517m，宽3m，于什盖水库一侧设有现浇砼护坡。二水库间建有二孔调节闸，用于向乌兰陵格水库调水。在2004年7月对水库原有防浪墙改建为混凝土结构，长由原来的320米加长到现在的412米，对坝顶做了平整处理。乌兰陵格水库除了上述主要问题外，0+280～0+390段坝后有较大面积的湿润区。坝后无排水措施，导致坝后大面积集水，本次除险加固建议在坝后设置排水措施。1.2工作目的任务目的：为水库除险加固初步设计提供工程地质参数。根据水库除险加固工程设计的特点，主要查清坝体现状和坝基等主要地质现状为水库稳定性评价和加固提供设计所需依据。同时填补水库无工程地质资料的空白。任务：（1）、分析区域地质构造，评价库区构造稳定性。（2）、查清浸没区土的层次、厚度、物理力学性质，地下水及渗透系数，透水层、隔水层或基岩埋深等。28n第十师184团乌兰陵格水库除险加固工程工程地质勘察（3）、对现有坝体进行调查，评价坝体现状质量。（4）、查明坝基基岩埋深和起伏变化情况。（5）、提出坝基土主要物理力学参数，尤其是渗透和变形的有关参数，为坝基的抗滑和渗透稳定分析提供依据。（6）、对水库存在的险情，提出合理的加固处理建议，为设计人员参考。根据标准《水利水电工程地质勘察规范》（GB50487—2008）、《中小型水利水电工程地质勘察规范》（SL55—2005）和设计方提供的勘察要点，结合乌兰陵格水库实际勘察工作的目的任务。按初步设计阶段勘察精度编制工作大纲和勘察工作组织及计划安排，实施布置勘察工作。我院组织技术人员于4月1日进入水库场地开始工作，于4月5日完成野外勘探，外业工作历时5天，由于工期紧张，由2台钻机对坝体和坝基进行了钻探工作。依据勘察任务书，外业工作主要采用如下手段进行观测、取样试验工作：充分收集水库原有资料（访问）和邻库的实测资料，并在野外实地进行复核。（1）、坝址区1：1000工程地质测绘，查明坝址及坝肩工程地质条件。（2）、探钻取样，间隔1—2.0m取原状样或鉴别土（岩）样一组，包装密封，送室内土工试验。（3）、对坝基土进行原位标准贯入试验，判定岩土的物理力学指标和地震液化。28n第十师184团乌兰陵格水库除险加固工程工程地质勘察（4）、坝体、坝基土进行注水和压水试验，并于室内测定参数对比，确定坝基土渗透性。实际完成工作量如下：勘察坝线长412m，在坝肩两侧布设探井2个，在坝体上布勘探孔4个，深度15—27m，钻孔间距70.5—105.0m，坝轴线纵剖面一条，坝后布设2个钻孔，间距85m，勘探深度18.0m。坝体横剖面两条。坝体土取扰动样2组做击实试验，以定量评价坝体质量，坝体坝基取原状土（岩）样24组，测定其密度、含水量、压缩系数、直剪、单轴抗压强度、渗透系数、含盐量等。依据钻孔资料及坝后渗水情况，布抽水试验孔2个。完成工作量符合规范标准，满足设计要求。详见实际材料图和工作量统计表。工作量统计表表1-1项目单位工作量备注地质测绘1：1000km20.25钻孔取样m/孔12/3标贯次/孔18/3鉴别m/孔36/6抽水m/孔/3探井取样个/眼2/2坝体土击实试验抽水试验组33个落程取样原状样组20扰动样组16鉴别岩性、击实试验、化学分析盐渍土样组8水样组4土工试验原状样组24扰动样组16化学分析盐渍土样组8水样组428n第十师184团乌兰陵格水库除险加固工程工程地质勘察2．区域地质概况2.1区域构造查干屯格镇位于准噶尔构造沉降区西北边缘与西准噶尔山系构造隆起区的一级地质构造部位。东南部为准噶尔盆地拗陷区，向西北由低山丘陵区→中低山盆地相间隆起拗陷区→隆起中低山区。乌兰陵格水库位于丘陵隆起区的二级地质构造区。库区周围零星出露有前第四系地层。由北向南第四系覆盖层厚度0～20m，至准噶尔盆地中部第四系厚度缓慢增至300m左右，称准噶尔盆地基底斜坡。在乌兰陵格洼地出露有NE60°走向的缓倾角的背斜构造。轴部（水库坝址下游约1km，南北两翼岩层状基本对称，倾角2～6°，背斜升降幅度是东部大，西部小。乌兰陵格以东出露有大片晚白垩纪艾里克湖组上段地层，西部基本未见该地层，均为老第三系红砾山组地层，地层平缓连续，未见有新老断裂构造存在。仅在西级20km的阿拉德赛出露的下石碳地层中见有近东西和南北走向两组正交的压性和压扭性断裂构造。该断裂构造被白垩系下统和下第统覆盖，覆盖层完整连续，说明这些断裂构造自中生代晚期后未活动，不影响水库稳定性。第四纪以来区域构造运动长期相对微弱，周边无活动断裂构造。不会诱发地震，库区动峰值加速度0.05g，动反应谱特征周期0.35S，地震基本烈度小于VI。标准冻土深度1.4m。28n第十师184团乌兰陵格水库除险加固工程工程地质勘察2.2地形地貌和布克河发源于和丰县西北山区，流经和布谷地，经和什托洛盖镇流出山口，流向南东，与地面倾向基本一致。地面坡度约5～8‰。查干屯格以东，地势北东高南西低，于查干屯格镇北乌兰陵格交汇，形成乌兰陵格洼地。乌兰陵格以西多形成与地面坡向一致的平行的冲沟，沟宽50～200m，深3～5m，为和布克河下游河谷，地表略有起伏，高差5～10m。乌兰陵格以东冲沟，多是洪水形成。地面较平坦，起伏不大。乌兰陵格水库位于洼地西侧，一南北向冲沟内。沟宽300～500m，沟谷呈箱形，切割深度8～13m。沟岸上部3～5m直立，局部有崩塌现象，下部陡坡状，沟底平坦，高程504.5m，坡顶高程518.6m，具天然蓄水的有利地形。2.3地层库区及其周围呈低山丘陵地貌，山体出露基岩地层主要有下石炭系、白垩系、下第三系和第四系。（1）古生界石炭系①下统（C1未定组），为一套华力西晚期构造运动岩浆热液有关的安山岩为母质的辉石安山玢岩，安山质角砾岩和片理化安山岩夹安山玢岩，透镜体，多呈黑绿，黑褐等暗色。岩体受多次构造破坏作用强烈，破碎结构，碎石状，动力变质作用明显。下、中、上，三段均为断层接触。上级地层处于断层挤压破碎带，岩层片理化，片理产状近东西向，倾角67°28n第十师184团乌兰陵格水库除险加固工程工程地质勘察，分布于库区西侧阿拉德赛中北部。厚度3278.5m。②中组（C2未定组）陆相动水沉积类型片状，板状黄绿色粉砂质泥岩，粉砂岩，块状结构，破碎，处于断层挤压破碎带，仅出露于阿拉德赛北部，厚度380m，与下白垩纪不整合。（2）中生代白垩系（K）①下统吐谷鲁群K1（三、四亚群K1tgc1-2），岩性以浅绿色、灰绿色中厚层中细粒砂岩为主，夹砖红色砂质泥岩和薄层的砾岩，产有蚌化石。层状结构，破碎。倾向南的缓倾角（5～10°）单斜构造，不整合于中石炭（C2）之上。出露于阿拉德赛南部，厚度411m。②上统艾里克湖组K2a，岩性以红色为主的砂质泥岩，蒙脱石泥岩夹灰白色粉细砂岩，层状结构，破碎，产有膨润土矿，见有瓣鳃类化石碎片，缓倾角（2～8°）背斜出露于乌兰陵格周围与上覆下第三系角度不整合。层厚296m。（3）新生代下第三系E、第四系Q①下第三系：下段红砾山组（Er2ha）以灰白色石英质粉砂岩为主，夹有灰白色膨润土，中部紫红色石英质砾岩为标志层，层状结构，破碎，中～强风化，与下伏白垩系角度不整合，产状近水平。出露于乌兰陵格和日月雷大片地区，层厚85m，上段乌伦古河组（E2-3wa-b）灰白色石英砂岩，砂砾岩，层状；出露于阿拉德赛东南，特贝克和乌兰陵格北部，产状近水平，层厚63m。②第四系中更新统乌苏群（Q228n第十师184团乌兰陵格水库除险加固工程工程地质勘察），洪积，半胶结砂砾岩、粗砂岩，厚层状，与下伏第三系不整合，连续出露于日月雷北部地势较高处。产状近水平，层厚5m。上更新统一全新统，（Q3-4pal），冲洪积以洪积为主，粗颗粒土（砂砾石，砾砂，中粗砂），具水平层埋，广泛分布于平原地区，层厚10m。全新统（Q4pal），冲洪积成因，表层为亚砂土（粉土，粉质粘土）下部为砂砾石，主要分布于现代河床及冲沟内，厚14m。乌兰陵格水库北侧零星分布有风积砂。2.4水文地质概况区域常年性河流为和布克河和布龙河。其中和布克河是流径184团唯一常年性河流。由于上游截流灌溉，已断流多年。地表水渗漏是地下水潜水最主要补给源。184团周围第四系覆盖层厚度一般小于20m，水位埋深3～5m，以上游地下径流补给为主，含水层厚度小于15m，下伏第三系和白垩系透水性很差，地面坡度较大，地下水无储存构造，地下水资源贫乏。乌兰陵格水库位于冲沟内，第四系厚度6～8.5m，含水层为中细粗砂层，渗透系数16.7～22.3m/d，洪水入渗和上游地下水侧向迳流补给（目前以水库渗漏补给），迳流排泄为主，库后水位0～1m，蒸发蒸腾作用强烈，地表盐渍化。下伏基岩为微～弱透水的上白垩系泥质砂岩，泥岩和砂质泥岩。3.库区工程地质问题库区存在的工程地质问题主要为库盘淤积，淤积厚度7～8m，现淤积面顶高程为513.5m，依据室内颗粒分析（见图3-1），28n第十师184团乌兰陵格水库除险加固工程工程地质勘察Cc为0.291，Cu为15.319，卵粒占15.7%，砾粒占39.5%，砂粒占38.8%，粘粒占5.7%，岩性为级配不良圆砾，渗透系数为8.0×10-3cm/s，为中等透水。4坝体质量现状及评价乌兰陵格水库1971年建成，1991年上游坝干砌石扩坡,2004年7月对防浪墙进行了改扩建。目前坝顶高程515.3～515.6m，全长412m，最大坝高10.4m，坝顶宽4m，坝底最宽52.5m。设有1m高浆砌防浪墙。在坝线描述时，以防浪墙东端为起点0+000，向西至0+412，防浪墙以东称东坝肩坝体。4.1东坝肩坝体该坝段长约20m，坝高0～1m。基本是沿原冲沟边坡修筑。坝顶较平整，高程515.9～516.3m，坝顶铺有厚0～1.0m的含砾粘土，最大粒径60mm，一般粒径,5～20mm，坝后用地表全风化残积土填平。该坝段坝体低，又是上坝道路，坝体含水量较低，密实度高，坝体质量较好。现场调查未发现坝体变形，裂缝和不均匀沉降等现象。4.20+000～0+135坝段该段坝长135m，最大坝高9.5m，地下水位1.7～2.3m，放水闸位于0+116处。筑坝土料有粉土和低液限粘土（膨润土）坝顶覆盖1.8m厚的石英质砾石层。28n第十师184团乌兰陵格水库除险加固工程工程地质勘察2.5m以上坝体土质密实，含水量较低，土体压实系各项指标：含水量17.5％，干密度1.68g/cm3，饱和度95％，液性指数-0.21，塑性指数9.5，压缩系数0.310Mpa-1，压缩模量5.30Mpa，最大干密度1.73g/cm3，最优含水量18.5％，压实系数可达0.96。3～6m是浸润线（水位+毛细水高度）变幅带，坝体含水量大，质量密度小，压实系数0.9左右。各项物理指标：含水量25.2％，干密度1.57g/cm3，塑性指数21.0，压缩系数0.33Mpa-1，压缩模量5.3Mpa，渗透系数2.45×10-6cm/s。通过上述数据分析，该段坝体土质粘粒含量较高，当前水位埋深1.7～2.3m。由于浸润线的升降和筑坝土料的差异，造成坝体质量（密实度，渗透性等）垂向上的不同。坝坡潮，坝脚基岩裸露湿润。4.30+135～0+380坝体质量该段坝长245m，最大坝高12.5m。浸润线埋深3.0m（坝顶计算），坝顶高程515.3～515.7m，筑坝土料以低液限粘土为主。坝体土最大干密度1.92g/cm3，最优含水量10.0％。0～6.5m坝体土密实度较低，各项指标值：质量密度1.88～2.16g/cm3，含水量19.58～22.16％，干密度1.54～1.87g/cm3，内摩擦角22～30°，粘聚力10～30kpa，压缩系数0.34～0.60Mpa-1，压缩模量2.9～4.3Mpa，渗透系数3.61～4.38×10-6cm/s。6.5～12.5m筑坝土质为低液限粘土，暗褐色较多。含石英质卵砾石。其各项指标：质量密度2.05～2.16g/cm3，含水量23.21～24.45％，干密度1.65～1.75g/cm3，压缩系数0.41～0.58Mpa-1，压缩模量2.8～2.928n第十师184团乌兰陵格水库除险加固工程工程地质勘察Mpa，渗透系数2.19×10-5～5.47×10-6cm/s。结果显示该段坝体土浸润线和毛细水上升高度范围内，含水量近于饱和，土质量可塑状态，抗剪强度小，压缩系数较大。在实际勘察中实测该段坝顶高程最低，坝高最大，说明该段坝体使用过程中在自重和水的压水下发生坝体土压缩沉降，沉降总量最大。坝体顶部土料含砂量很大，甚至超过50％，土质密实度低，渗透性相对较大。0+280～0+390段坝体底部为一层不透水的低液限粘土起到了隔水作用，坝体水不能渗入坝基强透水层，使坝体浸润线居高不下，坝后坡出现湿润区。4.4西坝肩坝体（0+380～0+412）该坝段长约32m，坝高0～3.0m。基本是沿原冲沟边坡修筑。坝顶较平整，高程515.6～515.9m，坝顶铺有厚0～2.0m的含砾粘土，最大粒径50mm，一般粒径,5～20mm，坝后用地表全风化残积土填平。该坝段坝体低，又是上坝道路，坝体含水量较低，密实度高，坝体质量较好。现场调查未发现坝体变形，裂缝和不均匀沉降等现象。4.5坝体质量综合评价（1）坝顶2.5～3m处于浸润线以上，坝体土含水量较低，质量密度基本满足有关规范和设计要求。由于筑坝土料质量不同，最大干密度和最优含水量不同坝段差异很大，1.78～1.88g/cm3和15.5～18.5％，在评价坝体质量时不能用同一标准对比，2.5～6.0m之间坝体土质因水位的升降变化，使土中盐份反复的溶解、结晶，土体结构遭到不同程度的破坏，质量密度偏小，含水量偏大，压实系数0.8～0.28n第十师184团乌兰陵格水库除险加固工程工程地质勘察9之间。并且很不均匀。6.0m以下坝体，始终处于浸润线以下，土体密度大，压实系数在0.95左右，质量较好。坝体底部普遍有一层厚度2～2.5m的粘土层，棕、红色，是库区周边广泛分布的膨润土筑成。该层土密度不大，渗透系数却很小<10-4cm/s。弱～微透水层，其阻隔了坝体中水向强渗透的坝基排泄。（2）0+300以东坝体虽存在局部（浸润线变化带）密实度不足，但总体质量尚好，渗透系数均小于10-4cm/s，土料中粘粒含量较高，坝体抗剪破坏能力较强。0+300以西坝体土料含砂粒量多在50％左右。土质密度明显偏低，压实系数0.8～0.89，浸润线很高，坝后510.10m（坝顶计5.5m）水溢出，形成大面积的湿润区，并有较微流土现象。（3）该段坝基为倾斜面（原冲沟天然边坡）。建库时清基不足，使水沿裂隙上升至坝体，使坝体含水量偏大，坝后坡比较大，坝体发生塑性变形，出现平行坝轴的裂缝，危害坝堤安全。（4）防浪墙多处裂缝（见图4-2），建议在除险加固时对防浪墙进行维修。5坝基工程地质条件乌兰陵格水库位于一冲沟内，按地质地貌条件的差异将坝基分为：0+000～0+020、0+020～0+150、0+150～0+360和0+360～0+412共4段来分述工程地质条件。28n第十师184团乌兰陵格水库除险加固工程工程地质勘察5.10+000～0+020段坝基工程地质条件该段位于冲沟东岸长度约20m，高程在516.3m左右。向东延伸至坡顶，该段坝高<2m。修建水库时进行了削坡处理，坡度约15°，岸坡总走向为南北，岸坡上部陡立，垂直岸边分布有少量小冲沟，小冲沟长度一般小于100m。坝基地层3.1m以上为下第三系古新统红砾山组下段砾岩，下部为白垩系上统艾里克湖组（K2a），二者角度不整合。（1）、下第三系古新统红砾山组砾岩0～2.5m，表层0.5m为全风化的残积土，褐红色，以浅黄白色石英质卵砾石为主。渗透系数1.48m/d，0.5～1.5m为强风化砾岩，厚度1.0m砾石成分为石英岩，磨圆度好，含量约占70％，一般砾径1～5cm，褐红色泥钙质胶结，层状结构，大块状。锤轻击即碎，底部含较多漂石。夹含砾粗砂岩。1.5～2.5m为中强风化砾岩，颜色较上部深，为玫瑰红色，钙质胶结，石英质砾石含量约占50％，一般砾径2～8cm，含少量码瑙。锤击可碎。层状结构，大块状。（2）、上白垩系艾里克湖组E2a，泥质粉砂岩，细砂岩夹砂质泥岩，天然露头可见厚度6m，红棕色，灰红色，灰白色，中～强风化，厚层状，极破碎，碎石状，软质岩石。上部2m为红棕色粉砂岩，中强风化锤击粉沫状，其渗透系数1.15×10-4cm/s，属中等透水，2m以下为砂质泥岩，可见厚度约3m。现场勘察发现东坝肩下游坡脚干燥，不28n第十师184团乌兰陵格水库除险加固工程工程地质勘察存在坝基和绕坝渗漏现象。5.20+020～0+150段坝基工程地质条件该段位于冲沟的东半部，坝基呈向沟中的斜面。长130m，基岩面标高515.6～516.1m，依据ZK0+144揭露地层，坝体接触面有厚度为0.6m的粗砾砂，ZK0+042未揭露，推测该层土向东消失，渗透系数为8.5×10-3cm/s，为中等透水层，该层为该段坝基渗漏通道。下部岩性为上白垩系艾里湖组上段（K2a3）灰白色砂质泥岩和灰白色粉砂岩，层状结构，软质岩石，产状315°<6°。钻探岩芯完整率(RQD）值大于80％，渗透系数<10-10～4.0×10-6cm/s，属微透水层。该段坝后地面干燥，坝后无水出溢。综合评价该坝段坝基土为粗砾砂、泥岩、泥质砂岩。粗砾砂为中等透水，除险加固须处理。基岩渗透性微弱。在2008年出现过险情，依据当时的照片和对现场人员的访问推测主要是由坝基管涌造成，当时在坝后作了盖重后消除了隐患。5.30+150～0+360段坝基工程地质条件该坝段位于冲沟的西半部，全长约210m，是河流主河道位置，坝基面标高515.4～515.7m呈现中间低两侧高的锅底形。根据现坝基面推断，冲沟的中部（ZK0+249）附近清基最深，由于坝基下一定深度均为粗颗粒砂层没有全部清除，遗留下强透水层。坝体直接坐落于砂层之上。0+350～0+360段属冲沟右岸自然边坡，上部3m较陡，坡度约70°，下部坡积物坡度约45°28n第十师184团乌兰陵格水库除险加固工程工程地质勘察。由坝轴线纵剖面图分析，白垩系地层在0+355处埋深由16.5m，快速直立出露地表，为原冲沟西岸。根据该直立坡与原冲沟边坡相对位置推断。坝基上部为第四系全新统冲洪积松散砂层，夹有粘土透镜体。该砾砂层西侧厚度7.0m，向东侧变薄，至0+144左右消失。地层颗粒从东向西由细变粗。岩性由细砂→中细砂→砾砂的渐变过程。砾砂中含有较多的小砾石，大于0.5mm的颗粒质量占总质量的35％，不均匀系数106.25，曲率系数0.21，渗透系数3.42×10-3cm/s。细砂不均匀系数54.76，曲率系数1.06，细砂渗透系数6.42×10-4cm/s，地层属中、强渗透地层。坝基下部为上白垩系艾里克湖组上段砂质泥岩和砂岩，以砂质泥岩为主，灰白色，层状结构，中风化，软质岩石。产状近水平。最大揭露厚度10m，钻探岩芯完整率（RQD）值大于80％，岩层透水率（q）0.05～0.06lu，属极微弱透水层。坝区调查发现坝后大面积积水，生长茂盛的芦苇，并且无排水设施，靠蒸发蒸腾和地下入渗排泄，说明该段坝基存在严重渗漏问题，除险加固须处理。5.40+360～0+412段坝基工程地质条件该段坡度较缓，向西延伸至坡顶，该段坝高<3m。修建水库时进行了削坡处理，坡度约15°，西坝肩地层岩性，上部为下第三系红砾山组（E1h）砾岩，下部为上白垩系艾里克湖组（K2a3）砂岩、泥质粉砂岩。①、下第三系砾岩，表层0.3～28n第十师184团乌兰陵格水库除险加固工程工程地质勘察0.5m砾质残积土，松散，成分与下伏母岩相同。砾岩：铁锈红色，钙质胶结，与水软化不明显，中强风化，层状结构，大块状，浅黄色石英砾石。夹有酱红色中粗砂岩，钙质胶结，产状310°<3°，地层厚度3.1m。②、上白垩系粉砂岩，灰白、灰黄色，夹砂质泥岩，强风化，层状结构，软质岩石，干后风化成粉沫状，砂粒成分为石英，产状315°<6°。与上覆第三系轻微角度不整合。钻探岩芯完整率（RQD）值大于85％，透水率（q）0.5～2.0Lu，属弱透水层。现场勘察发现东坝肩下游坡脚干燥，不存在坝基和绕坝渗漏现象。5.5环境水、土质评价水库库内、库外如坝体三类环境水取样，测试库水2个，坝体水2个（探井内水）分别做简分析及侵蚀性CO2。（1）水质评价环境水按PH值分类，库水及坝体水均为弱碱水。按水化学组成分类来看，库水为SO42-—Cl-—Ca2+型水。钻孔内（坝体）为SO42-·Cl-—Na+·Ca2+型水。（2）环境水对混凝土腐蚀性评价根据《水利水电工程地质勘察规范》(GB50487-2008)，乌兰陵格水库场地环境划归为I类。①、环境水对混凝土腐蚀性评价库内水SO2-4含量为59～89mg/L，Mg2+含量为4～8mg/L，总矿化度为0.26～0.34g/L，库内水对混凝土结构无腐蚀性。库内水CL-含量为32～44mg/L，对钢筋混凝土中的钢筋无腐蚀性。28n第十师184团乌兰陵格水库除险加固工程工程地质勘察探井内水（坝体）SO2-4含量为1560～4470mg/L，按腐蚀性等级划分，对混凝土结构具有强腐蚀性。Mg2+含量为147～293mg/L，按腐蚀性等级划分对混凝土结构无腐蚀性。探井内水Cl-含量为1270～3690mg/L，按腐蚀性等级划分，对钢筋混凝土结构中的钢筋具有中等腐蚀性。②、环境水对钢结构的腐蚀性评价库内水PH为7.9～7.96，（CL-+SO2-4）含量为109～133mg/L，按腐蚀性等级划分，对钢结构具有弱腐蚀性。探井内（坝体）水，PH8.02～8.16之间，（Cl-+SO2-4）含量为2830～8160mg/L，按腐蚀性等级划分，对钢结构具有中等腐蚀性。③、环境水对建筑材料腐蚀性的总体评价库内水对混凝土结构无腐蚀性，对混凝土结构中的钢筋无腐蚀性，对钢结构具有弱腐蚀性。坝体水对混凝土结构具强腐蚀性，对混凝土中的钢筋具有中等腐蚀性，对钢结构具有中等腐蚀性。库区周围地表残积砾质土和砾岩为中硫酸盐渍土，对混凝土结构具强腐蚀性，并具盐胀性。坝后覆盖土1～3m为强硫酸盐渍土，对混凝土结构具强腐蚀性。坝体土对混凝土结构具强腐蚀性，并具盐胀性。5.6坝基地质条件综合评价（1）依据现场勘察东西坝肩（0+000～0+020和0+360～0+412段），坝顶较平整，坝顶铺有厚0～328n第十师184团乌兰陵格水库除险加固工程工程地质勘察.0m的含砾粘土，最大粒径60mm，一般粒径,5～20mm，坝后用地表全风化残积土填平。该坝段坝体低，又是上坝道路，坝体含水量较低，密实度高，坝体质量较好。现场调查未发现坝体变形，裂缝和不均匀沉降等现象。（2）0+020～0+150段坝基土为白垩纪泥岩、泥质砂岩和砂岩，渗透系数<10-10～4.0×10-6cm/s，属微透水层。（3）0+150～0+360段坝基由东向西第四系厚度逐渐加大，最大厚度7.0m，主要为含砾粗砂夹细砂。细砂渗透系数6.42×10-4cm/s，渗透系数3.42×10-3cm/s，属中、强渗透地层。第四系底部为白垩纪泥岩、泥质砂岩和砂岩，渗透系数小于10-7cm/s，属极弱透水层。6.坝基渗透稳定评价乌兰陵格水库库岸多是弱～微弱透水基岩，强透水的残积土和强风化的砾岩基本处于正常蓄水位以上，其渗透路径很长，渗漏量不会太大，并且计算结果意义不大，因此在此仅考虑坝基和坝肩的渗漏和渗透稳定。6.1坝基渗漏量计算坝线总长412m，位于正常蓄水位以下段长约380m。根据坝基地层分布，渗漏计算将把坝基分两段进行计算，0+050～0+150段和0+150～0+360段，覆盖层渗透系数根据钻孔抽水试验和室内试验确定，并选用不利值。0+150～0+360段第四系厚度取平均值，0+050～0+150段依据钻孔揭露地层粗砾砂厚度约1.0米，下部基岩完整，宽度按实际斜长计算。各段渗漏量均按（6-1）公式计算Q=K·B·M（H/2b）（6-1）28n第十师184团乌兰陵格水库除险加固工程工程地质勘察式中：K-渗透系数（m/d）B-计算段宽度（m）M-计算厚度（m）H-上、下游水头差（m）2b-坝底宽（m）Q-渗漏量（m/d）坝基渗漏量统计表表6-1计算指标计算段H2bMBKQmmmmm/dm3/d0+020～0+15010.5501.07012.2179.40+150～0+36010.552.54.5521010.31968.4合计2147.8m3/d根据上表结果，坝基渗漏量为2147.8m3/d，全年按250天计算，年渗漏量为53.7万m3，占库容的21.5％，根据以上计算分析，坝基第四系渗漏量很大，应采取防渗措施对第四系砂砾层进行处理。6.2坝体及坝基渗流稳定分析根据《水利水电工程地质勘察规范》(GB50487-2008)附录G，水库坝体级配不连续，各个粒组在颗分曲线上形成的平滑段的最大粒径和最小粒径的平均值为区分粒径d，相对应的该粒径的颗粒含量为细粒含量P、坝基土依据颗粒分析数据，为连续级配的土，通过下列方法判断渗透变形类型：区分粗粒和细粒粒径的界限粒径df按下式计算：a.非粘性土按照下列方法计算：由计算出的df查颗分曲线得出28n第十师184团乌兰陵格水库除险加固工程工程地质勘察Pc通过下列方法判定渗透变形类型：Pc≥35%为流土Pc＜25%为管涌25%≤Pc＜35%为过渡性根据坝体、坝基土层颗粒分析资料及有关物理性质参数，经分析计算，坝体、坝基渗透变形类型结果见下表4-1。管涌型和过渡型土用下式计算：Jcr=式中：Jcr—砂卵砾石层的临界水力比降d3—小于该粒径的含量占总土重3%的颗粒粒径（mm）n—孔隙率K—土的渗透系数（cm/s）流土采用下式计算临界水力比降：Jcr=（GS-1）(1-n)式中：Jcr—土的临界水力比降GS—土粒比重n—土的孔隙率（以小数计）坝体选择ZK0+249深度为5.7-6.0米段为典型颗分曲线进行计算，坝基选择ZK0+249深度为15.0-15.2米段为典型颗分曲线进行计算，各地层的临界水力比降见下表。坝体、坝基土渗透变形类型判定表28n第十师184团乌兰陵格水库除险加固工程工程地质勘察表6-2岩性CuCcd70（mm）d10（mm）d（mm）ρc（%）渗透变形类型备注粘土5.091.6670.0流土坝体粗砾砂106.250.210.60.0040.0513.5管涌坝基通过上述计算结果,根据《水利水电工程地质勘察规范》GB50487-2008标准进行渗透变形判别显示，水库坝体、坝基以下土体的渗透变形类型主要为流土和管涌。坝体、坝基土临界水力比降计算表表6-3岩性GSn（%）d3(mm)K(cm/s)Jcr安全系数J允备注粉土2.73321.171.50.78坝体土砾砂2.6946.50.00130.003420.341.50.23坝基土7.水工建筑物工程地质条件7.1放水涵洞和放水渠工程地质条件放水闸位于0+116处，闸底板高程505.8m。闸井坐落于艾里克湖组的砂质泥岩上，至今已运行30多年，调查时闸井破损严重，放水涵洞无异常。放水渠破损较严重，本次除险加固须对闸井和放水渠进行改建。放水涵洞下部岩性为上白垩系艾里湖组上段（K2a3）灰白色砂质泥岩和灰白色粉砂岩，层状结构，软质岩石，产状315°<6°。钻探岩芯完整率(RQD）值为85％，渗透系数<10-10～4.0×10-6cm/s，属微透水层。物理力学参数设计建议值为：单轴抗压强度4.50MPa，饱和单轴抗压强度0.2MPa，抗剪强度0.01MPa，承载力为600kpa。28n第十师184团乌兰陵格水库除险加固工程工程地质勘察在2015年5月26日兵团水利局组织的专家评审中，由于库盘淤积厚度达到7～8米厚，建议废弃放水涵洞。本次选择在0+034.4处新建溢洪道。溢洪道末端接水库老放水渠。7.2溢洪道工程地质条件拟建溢洪道放水闸位于0+034.4处，闸底板高程511.9m。闸坐落于艾里克湖组的砂质泥岩上。溢洪道下部岩性为上白垩系艾里湖组上段（K2a3）灰白色砂质泥岩和灰白色粉砂岩，层状结构，软质岩石，产状315°<6°。钻探岩芯完整率(RQD）值为85％，渗透系数<10-10～4.0×10-6cm/s，属微透水层。物理力学参数设计建议值为：单轴抗压强度4.60MPa，饱和单轴抗压强度0.2MPa，抗剪强度0.01MPa，承载力为600kpa。8.天然建筑材料乌兰陵格水库本次除险加固工程所需建筑材料主要为混凝土骨料。勘察和评价针对上述材料进行。乌兰陵格水库区内无可利用的混凝土骨料分布埋藏区，需从南侧的和布克河下游河床料场拉运，可通过进库公路至上述料场拉运，运距平均为8.1km，交通条件较为便利。28n第十师184团乌兰陵格水库除险加固工程工程地质勘察本工程设计需用混凝土骨料量较小。建议在184团南侧的新疆屯南建筑安装有限公司成品料场拉运，依据规范标准及设计要求，本次对粗颗粒料场勘察情况如下：该料场位于184团团部南侧，6连西侧和布克河尾闾河床内。主要以冲、洪积卵砾石层为主。表层含少量漂石，沉积厚度平均20m，可采厚度约10m（水上）。估计储量大于400万m3。地表无覆盖，该料场为成品料场，现以露天机械开采为主。料场相对位置图在料场内取全分析样5组，根据土工试验结果（去除漂石），卵石平均含量10.5%，砾石平均含量为64.8%，砂平均含量为24.4%，粉粒及粘粒含量0.2%，不均匀系数为23.62，曲率系数为1.78，属级配良好砾。松散状态，磨圆度较好，以次圆为主，中粗砂充填。母岩以凝灰岩、花岗岩、砂岩为主，抗风化和水蚀能力较强。该料场颗粒分析曲线见图8-2。料场颗粒级配曲线图（1）混凝土用粗骨料根据土工试验结果，混凝土用粗骨料的粒径组成为大于5mm的粒径，其平均含量约为55.6％。各粒径组含量百分数计算结果见表8-1，根据试验结果对混凝土用粗骨料质量评价结果见表8-2。混凝土用粗骨料各粒径组百分含量表表8-128n第十师184团乌兰陵格水库除险加固工程工程地质勘察粒径（mm）5～2020～4040～60＞60含量（％）81.1214.24.860混凝土用粗骨料质量评价表表8-2序号项目试验指标评价标准评价1表观密度（g/cm3）2.75＞2.6g/cm3符合标准2堆积密度（g/cm3）1.77＞1.6g/cm3符合标准3针片状颗粒含量9.0＜15符合标准4软弱颗粒含量2.8＜5符合标准5含泥量（％）0.75＜1符合标准6有机质含量浅于标准色浅于标准色符合标准7粒度模数7.36.25～8.30符合标准由表8-2可知，混凝土用骨料场粗骨料各项指标均符合质量指标要求。（2）混凝土用细骨料根据土工试验结果，混凝土用细骨料含量为44.1％，各粒径组含量百分数计算结果见表8-3。由表中颗粒直径作横坐标，累计筛余百分数为纵坐标，绘制砂级配曲线图。由砂级配曲线图可知，属级不良砂。根据试验结果对混凝土用细骨料进行质量评价见表8-4。混凝土用细骨料各粒径组百分含量表表8-3粒径组(mm)5～22～11～0.50.5～0.250.25～0.075砂含量(%)19.72.111.16.25.0折算成100%44.674.7625.1714.0611.34细骨料颗粒分析曲线图混凝土用细骨料质量评价表表8-4序号项目试验指标评价标准评价1表观密度（g/cm3）2.62＞2.55g/cm3符合标准2堆积密度（g/cm3）1.61＞1.5g/cm3符合标准3含泥量（％）1.7＜3符合标准4有机质含量浅于标准色浅于标准色符合标准5细度模数3.22.5～3.5偏小6平均粒径（mm）0.390.36～0.50符合标准28n第十师184团乌兰陵格水库除险加固工程工程地质勘察勘察结果显示，料场料质较好，储量丰富，开采容易，运输便利，完全可满足水库的建设需要。9结论和建议（1）、乌兰陵格水库位于准噶尔盆地西北边缘，中新生代构造盆地内，地形略有起伏，属丘陵区准平原水库，地质构造运动微弱，地层缓倾，倾角2°～6°，为单斜地层和舒缓开阔的背斜褶曲，地层单一，构造简单，新构造运动不强烈，第四纪以来长期相对稳定，周边无活动断裂构造。不会诱发地震，库区地震基本烈度小于VI，动峰值加速度0.05g，动反应谱特征周期0.35S。标准冻土深度1.4m。（2）、库区地层上部为老第三系红砾山组（E1-2h）砾岩，厚度小于5m，表层砾质残积土，一般厚度0.5m。下部基岩为上白垩系艾里克湖组（k2a）砂岩、泥质砂岩和泥岩，库区基岩三面环绕，库盘、库岸渗透微弱，渗漏量很小。（3）、现场勘察发现东西坝肩下游坡脚干燥，不存在坝基和绕坝渗漏现象。0+280～0+390段坝体底部为一层不透水的低液限粘土起到了隔水作用，坝体水不能渗入坝基强透水层，使坝体浸润线居高不下，坝后坡出现湿润区。（4）、0+120以东段坝基为基岩，岩性为泥质砂岩和泥岩为主。西段坝基下为有西向东逐渐消失的细砂——砾砂层抽水试验渗透系数10.3—12.2m/d，属强透水层，渗漏量53.7万m3/a，占总库容的21.528n第十师184团乌兰陵格水库除险加固工程工程地质勘察%。其下为弱透水的泥质砂岩和泥岩。建议该段采用垂直截渗墙方式进行工程处理，处理深度为基岩面下3m。（5）、库内水和库外水对钢结构和砼中钢筋具有弱腐蚀性，坝体水对混凝土结构和钢结构具有弱腐蚀性，综合评价环境水（库内、坝体和库外）对建筑材料具弱腐蚀性。库周地表残各土和坝后表层1—3m覆盖土对混凝土具强腐蚀性。设计中应充分考虑。（6）、经渗透稳定分析，坝体渗流破坏形式判别为流土。坝基渗透破坏形式为管涌，可能发生渗流破坏。0+120以东坝基为基岩，不会发生接触冲刷和流失。（7）、按地震烈度分区图（国家地震局）库区地震基本烈度VI，不会发生地震液化。28n第十师184团乌兰陵格水库除险加固工程工程地质勘察目录1．前言11.1工程概况11.2工作目的任务22．区域地质概况52.1区域构造52.2地形地貌62.3地层72.4水文地质概况83.库区工程地质问题94坝体质量现状及评价104.1东坝肩坝体104.20+000～0+135坝段114.30+135～0+380坝体质量114.4西坝肩坝体（0+380～0+412）124.5坝体质量综合评价135坝基工程地质条件145.10+000～0+020段坝基工程地质条件155.20+020～0+150段坝基工程地质条件165.30+150～0+360段坝基工程地质条件175.40+360～0+412段坝基工程地质条件185.5环境水、土质评价195.6坝基地质条件综合评价206.坝基渗透稳定评价216.1坝基渗漏量计算216.2坝体及坝基渗流稳定分析227.水工建筑物工程地质条件247.1放水涵洞和放水渠工程地质条件247.2溢洪道工程地质条件268.天然建筑材料2628n第十师184团乌兰陵格水库除险加固工程工程地质勘察9结论和建议3028