高山水库初步设计地质勘察

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1、1 前 言1.1工程概况高山水库位于荆门市掇刀区掇刀石街办仙女村，是一座以灌溉为主，兼有防洪、养殖等综合利用的小(一)型水库。该水库拦截漳河水库上游支流来水，水库承雨面积4.1km2，水库总库容167万m3，调洪库容22万m3，兴利库容127万m3，死库容18万m3，水库多年平均来水量143万m3；水库原按20年一遇洪水设计，设计水位为155m；200年一遇洪水校核，校核洪水位为155.7m，正常蓄水位为154m，死水位为143.5m。高山水库高山水库交通位置示意图高山水库枢纽工程由大坝、溢洪道、灌溉输水管等组成。水库保护下游掇刀石街办仙女村和漳河镇京河村的耕地3500亩，人口2000人。大坝

2、为均质土坝，坝顶高程为156.4m，最大坝高为25.5m，坝顶长度为175m，坝顶顶宽度6m。迎水面坡比为1:3.0，背水面面坡比为1:2.5。溢洪道位于大坝左端，为开敞式宽顶堰，堰顶净宽18m， 堰顶高程154.0m，设计最大泄量53.3m3/s。输水管位于大坝右侧，直径0.7m，混凝土无压管，进口底板高程为143.5m，设计流量0.66m3/s，为分级斜卧管，设平板铸铁闸门，手摇式螺杆启闭机启闭。按水利部发布的水利水电工程等级划分及洪水标准(SL252-2000)规定，高山水库枢纽工程的规模为小（一）型，工程等别为等，主要建筑物级别为4级。水库设计灌溉面积4246亩，养殖水面252亩。1.

3、2 工程建设大事记高山水库由原荆门县水电局进行勘测设计，在水库所在地公社组织劳力参加修建，水库1966年9月开工，1967年4月建成蓄水。大坝施工时勘测设计部门对大坝定线、放样、清基槽、施工导流、辅筑回填 到碾压、护坡，作了一些规定，工程施工时土料上坝主要为肩挑手提人力托运，土料夯实为人工夯打，碾压方法为人工石磙夯实，无大型机械设备参于施工。大坝清基时，对坝脚内的树根、草皮及地表浮土原则上清除干净，并进行了抽槽防渗处理，坝底抽槽宽约3m。主要大事记及险情：1）大坝于1964年11月动工， 1965年5月竣工并开始蓄水，建成大坝现在高度。2）2000年，251省道进行施工改造，将整个水库大坝坝顶

4、加宽硬化，作为251省道的一部分，公路从坝顶通过。3）2002年在大坝下游坝坡142.7m高程处修建了宽2.5m的平台，并平台上修建了水渠作为水库灌溉输水渠，水渠下游坝坡全部采用浆砌块石护坡。4）大坝下游坝坡、坡脚发现有多处散浸，散浸面积合计约150 m2，但无明流, 渗流不断，局部集中渗水,坝脚局部已沼泽化。5）大坝下游142.7m高程以上坝坡，因修建坝顶公路时将泥质粉砂岩块、碎石石遗弃到坡面上，坡面上山体结构松散，稳定性较差。6）大坝上游坝坡未采取护坡措施，土体裸露地表，浪蚀严重，发育多处浪坎，坎深0.40.8m。7）溢洪道底板混凝土多处破损，消力池无人清泥，沉积厚约0.5m的淤泥，长满水

5、草。8）输水管涵老化，启闭设施落后，管理不便且漏水，启闭设施锈蚀严重。1.3 本次勘察目的及技术要求本阶段勘察的目的任务是：1）进一步研究区域地质、地震记录及相关工程资料，复核区域地壳稳定性评价，复核场区地震动参数及地震基本烈度。2）复核场区地质构造、地层岩性，进一步研究岩体风化特性、完整性、透水性、稳定性及物理力学特性等。3）进一步收集、了解大坝施工时的土料场、石料场情况。4）复核大坝清基、基础处理情况，复核坝基渗漏原因，复核边界条件，提出处理措施。5）进一步研究坝体填料的物质组成、碾压密实性、透水性、天然状态等特征，复核坝体质量评价及险情产生原因，提出处理意见。6）进一步研究溢洪道地质条件

6、，复核建筑物工程地质条件评价。7）复核输水管的工程地质条件，复核其工程地质评价。8）落实大坝除险加固工程所需天然建筑材料的分布、储量、质量、运距及开采、运输条件。本次勘察阶段除满足初步设计阶段设计任务书要求外，主要遵循以下规程规范：(1) “中小型水利水电工程地质勘察规范”（SL55-2005）(2) “水利水电工程坑探规程”（DL/T5050-1996）(3) “水利水电工程天然建筑材料勘察规程”（SL251-2000）(4) “堤防工程地质勘察规程”（SL188-2005）(5) “水库大坝安全评价导则”（SL258-2000）（6）“水利水电工程天然建筑材料勘察规程”（SL251-200

7、0）1.4 勘察过程及完成工作量为配合水库大坝除险加固初步设计工作，2007年11月间，受荆门市水利局高山水库管理处委托，我院承担了该项目初步设计阶段地勘工作。本次地质勘察工作主要采用地质测绘、线路地质调查、险情调查、工程地质钻探、现场原位测试、室内土工试验等工作方法及手段，钻孔布置均布在各建筑物附近，以满足勘察及设计精度要求。本次勘探工作特别加强了现场原位测试工作，在坝体分段做注水试验，在基岩分段做压水试验，对上、下游代料及过渡料还进行了坑探及天然含水量、天然容重的测试工作，室内还进行了渗透、颗分、击实试验。本次勘探工作共完成勘探工作量如下：本次勘查高程系统采用黄海高程系统。高山水库大坝初步

8、设计及安检地质勘探工作量统计表表1-1工 作 项 目单 位数 量地质测绘1：1000精度km21.2地质线路调查km6坝区险情调查1：1000精度km20.8地 质 钻 探m/孔123.606钻孔注水试验段11钻孔压水试验段4室内土工试验常 规件14渗 透件4颗 分件14击 实件1水 质 分 析件1天 然 建 材km23.52 区域地质概况2.1 地形地貌工程场区总体位于江汉平原与鄂西北山区过渡地段，属低山丘陵地貌区。工程场区为构造剥蚀堆积地形,处于漳河支流上游，场区属剥蚀堆积岗地与冲沟相间之地形，剥蚀堆积岗地一般风化较严重，山体平缓，山顶浑圆宽缓，局部出露基岩，为长期风化的产物。山体走向多为

9、东西向，山间地势较低洼，但宽度较大。水库场区地势东高西低，南北两侧为低山丘陵，山体较平缓，山顶浑圆，山顶高程160190m，地形坡度1530。2.2 地层岩性区内出露的主要地层为中生界三迭系上统巴东组砂岩、泥砂岩等，在现代河床分布一定厚度第四系全新统冲洪积物，在山坡及山脚处分布薄层残坡积层。下面以地层时代新老关系，由老至新分别叙述如下：中生界三迭系上统（T2）巴东组(T2b)巴东组一段(T2b1)紫红色泥质粉砂岩、底部为钙质页岩夹泥质灰岩。层厚502米。巴东组二段(T2b2)灰、灰黄色厚层状泥质灰岩、泥质白云质灰岩夹钙质粉砂质页岩。层厚103米。巴东组三段(T2b3)灰绿、紫红色厚层状粉砂质泥

10、灰岩、钙质粉砂质泥岩、粉砂质泥岩夹泥质粉砂岩。层厚1045米。九里岗组(T3j)深灰色石英砂岩、长石石英砂岩、泥质粉砂岩，粉砂质泥岩及炭质页岩、泥层夹煤层、煤线及菱铁结核，底部具砾岩。层厚590米。王龙滩组(T3w)深灰色石英砂岩、长石石英砂岩夹含砾砂岩、粉砂岩及钙质粉砂质泥岩、页岩，上部为粉砂岩、炭质页岩夹透镜状泥质灰岩。层厚590米。新生界第四系全新统（Q4）该地层在区内表现形式以冲洪积和残坡积为主，人工堆积为辅。冲洪积主要为河流的沉积物，由砂、粘土等组成，分布于河床、河漫滩、一级阶地等；残坡积主要为风化泥土夹碎石构成，主要分布在山脚及岸坡处；人工堆积主要表现于坝区，一是人工建筑，二是弃渣

11、、弃料堆积等。2.3 地质构造场区位于新华夏系第二沉降带的江汉盆地北部边缘与淮阳山字型构造前弧西翼中段交接地带。场区主要构造形迹及构造体系有淮阳山字型构造、新华夏系构造及北北西向构造。印支运动以前的构造运动特点均呈NW及NNW方向性，属古老的北西向构造持续发展产物；山字型构造形成于侏罗白垩纪之间，属燕山运动早期产物，局部大型断裂在早第三纪以后仍有明显活动，形成的构造形迹与山字型构造一致；新华夏系构造主要形成时期，晚于山字型构造，在白垩纪早第三纪之间，属燕山运动晚期产物，新华夏系的早期构造形迹与山字型构造形成时期相当或略晚些；北北西向构造主要活动时期在中侏罗世至白垩纪之间，晚白恶世以后又有强烈活

12、动，较近时期，不少地段仍在活动。场区及周边地区地质构造单元体位于北北西向构造体系中。此构造体系发育一组NNW向大型断裂，这组断裂控制了中新生代盆地及槽地展布；断裂发生发展都有其独特的特点，而且影响断裂之间地块的构造形迹的展布；从断裂观察到的边学性质也较复杂；断裂本身所反应的，力学性质与所夹岩块的构造形迹展布也有不协调的地方；这都说明断裂具长期活动的特点，是不同体系的复合产物。场区及周边为中生代盆地，在盆地边缘古生界中发育一组NW-NNW向构造形迹。工程场区附近地质构造主要为一系列NNW向断层，主要有以下2条：朱家大凸断裂（4），走向350倾向W，长约17公里，断面西侧巴东组上冲与东侧三迭系上统

13、侏罗系接触，沿断裂岩石破碎，产状紊乱，属压扭性断裂。狮子包断裂（6）走向320350,倾向W倾角较陡，长26公里，断裂南段为NW向，断裂西侧地层上冲，沿断裂岩石破碎产状紊乱，属压性断裂。2.4 地壳稳定性评价场区位于新华夏系第二沉降带的江汉盆地北部边缘与淮阳山字型构造前弧西翼中段交接地带。挽近时期构造运动主要为喜山期早期构造运动，除了大型断裂继承性活动外，地壳运动表现为普遍的上升与下降，其结果是在白垩第三系中发育着小挠曲和压扭性断层。场区新构造运动表现为升降运动与断陷伴生。工程场区未发现有第四系地层被错动痕迹。第四纪以来的山势、河流、沉积分布特点虽然受着区域性构造特征控制，但也反映了近代地壳运

14、动的趋势与特点。近代场区及附近地震活动较少，荆门附近从1274-1865年共发生六次地震，震级均小于3级，属孤立型类型。综上：场区无区域断裂及活断裂通过，距离周围区域断裂较远，工程场区位于地壳运动相对稳定的地台区；场区外围历史上周围发生过中、强地震，波及场区地震烈度在6以下，对场区影响不大，场区不属于强震及潜在强震区，总体认为场区区域地壳基本稳定。根据国家标准1：400万（GB18306-2001）中国地震动参数区划图，当设防标准为50年超越概率10%时，工程区地震动峰值加速度0.05g，地震动反应谱特征周期为0.35S，相应的地震基本烈度VI度。2.5 区域水文地质条件工程场区基岩主要为泥质

15、粉砂岩，岩层中厚层状状构造，表层节理裂隙较发育，赋存一定量的地下水，水量一般较一般。山体地表覆盖层厚度较薄，结构松散，赋存孔隙水及上层滞水，水量一般较小，运移较活跃；河床冲洪积层较少，分布少量河床砂卵石层，砂卵石层中孔隙较多，地下水丰富，运移活跃。根据场区地下水储存、运移介质及运移状态来看，可将场区地下水分为孔隙潜水、基岩裂隙水两种类型。现分述如下：1）孔隙潜水主要分布于第四系全新统冲洪积砂卵石层、残坡积风化粘土碎石层及人工填土中。冲洪积砂卵石层结构较松散，孔隙较大，贮水量较丰富，主要接受地表水的补给，向低洼处运移，最终排泄于河流之中；残坡积粘性土碎石层主要分布于山坡表层，地势较高，厚度较薄，

16、结构松散，孔隙较大，地下水赋存量较小，主要接受大气降水的垂直入参补给，向低洼处排泄；人工填土中地下水主要接受大气降水的入渗补给，向低洼处排泄，水量较小。2）基岩裂隙水主要分布泥质粉砂岩风化裂隙中，地下水运移、储存于裂隙中，储量、运移速度受裂隙发育程度、导通性控制，场区基岩构造裂隙相对较少，多为浅表层风化裂隙，裂隙延伸长度、宽度规模均较小，受裂隙发育程度控制，场区基岩裂隙水主要大气降水及相同层位地下水的补给，赋存量较小，沿裂隙发育方向运移，速度较慢，以泉的形式排泄于地势低洼处或地表河流中。工程场区勘探时取1组地下水进行水质分析，地下水水质分析成果：K+、Na+7.2mg/l ，Ca2+40.1m

17、g/l，Mg2+12.2 mg/l，Cl-8.9mg/l，SO42- 45.0mg/l，HCO-3 129.7mg/l，游离CO210.2 mg/l，未含侵蚀性CO2,水体PH值7.20,矿化度178.1mg/l。从以上分析结果可知场区地下水无污染，对混凝土无侵蚀性，对钢结构具弱腐蚀性。3 库区工程地质条件及评价3.1 地质概况1） 地形地貌工程场区总体位于江汉平原与鄂西北山区过渡地段，属低山丘陵地貌区。水库场区地势东高西低，南北两侧为低山丘陵，山体较平缓，山顶浑圆，山顶高程160190m，地形坡度1530。库区西部（坝址区）较宽，宽度约180m，库区往东侧渐缓，最窄处仅80m，水库平面形态上

18、呈倒“V”型。库区原始地貌为漳河支流河床，河流自东向西从场区流过。2） 地质构造及地层岩性库区位于新华夏系第二沉降带的江汉盆地北部边缘与淮阳山字型构造前弧西翼中段交接地带。库区出露地层为巴东组一段(T2b1)紫红色泥质粉砂岩、底部为钙质页岩夹泥质灰岩；巴东组二段(T2b2)灰、灰黄色厚层状泥质灰岩、泥质白云质灰岩夹钙质粉砂质页岩；巴东组三段(T2b3)灰绿、紫红色厚层状粉砂质泥灰岩、钙质粉砂质泥岩、粉砂质泥岩夹泥质粉砂岩。具体构造部位位于南漳荆门断裂带、荆门断凹以西。场区构造主要以断裂及构造裂隙为主，附近主要断裂分别为：朱家大凸断裂（4），走向350倾向W，长约17公里，断面西侧巴东组上冲与东

19、侧三迭系上统侏罗系接触，沿断裂岩石破碎，产状紊乱，属压扭性断裂。狮子包断裂（6）走向320350,倾向W倾角较陡，长26公里，断裂南段为NW向，断裂西侧地层上冲，沿断裂岩石破碎产状紊乱，属压性断裂。3.2 水库工程地质问题评价1）水库渗漏库区两岸均为山体屏障，周围无其他水系及沟谷切割，除水库坝体外，库区几乎呈封闭状，周围山体形成一道天然防渗屏障。库区岩层褶皱、褶曲、揉曲不发育，岩层呈纵向单斜状，岩层倾向南西，倾角15。库岸及库盆均为三叠系中统巴东组上段（T2b3）中厚层状泥质粉砂岩，岩层结合紧密，虽岩层表层强风化岩体节理裂隙发育，透水性较强，但下部弱风化层岩层结合较紧密，节理裂隙发育较少，且多

20、呈闭合状，岩体完整性较好，有较好的阻水作用。地表测绘未发现大的透水系统，深部岩体透水性微弱。故水库不存在向周围邻谷及下游渗漏问题。2）库岸稳定高山水库库周地形坡度1530，坡度较缓,局部稍陡。库周表层山体上大部分覆盖薄层残坡积粘性土，层厚0.501.50m，土体具容重较小、孔隙比大，含水量低的特点，结构较松散。水库库周残坡积层下伏三叠系中统巴东组上段（T2b3）中厚层状泥质粉砂岩，岩层走向东南，倾向南西，倾角50，岩层产状24050。岩体表层受风化作用影响，岩体较破碎，主要发育两组节理如下：J1：产状4065，水平延伸长36m，张开状，隙宽0.501.5mm，无充填，节理面较平直，线密度46条

21、/m。J2：产状28532，水平延伸35m，微张状，隙宽0.501mm,局部粘性土充填，线密度3条/m。二组裂隙组成的结构面切割岩层，形成不利结构面组合，对岩层稳定性有一定影响。水库库周表层残坡积层结构较松散，但水库周边山体上植被较发育，水土保持较好，因水土流失对水库安全性影响较小。残坡积层下伏强风化泥质粉砂岩，表层节理裂隙较发育，岩体完整性较差，具不利结构面组合，局部可能会发生崩塌现象，但其规模很小，对整个库岸稳定影响不大。通过对水库的地质测绘，未发现库周有滑坡、崩塌、泥石流等不良地质现象，水库库岸稳定性较好。3）水库淤积水库库周表层残坡积层结构较松散，但水库周边山体上植被较发育，水土保持较

22、好，大气降水形成地表溪流冲蚀力较低，所携带泥、砂较少，入库泥砂总量有限。水库岸坡稳定，不存在大规模不稳定岩体及堆积体，水库塌岸概率低规模小。因此，水库不存在淤积问题。4）水库浸没水库库岸正常蓄水位以上，均为低山丘陵区，周边均为自然山体，地势较高，无农田分布，水库蓄水对库岸地下水埋深影响不大，库岸不存在浸没问题。4 坝基工程地质条件及评价4.1 地质概况1）地形地貌坝址区位于低山丘陵区，地形起伏不大，河谷较宽阔。区内山体走向东西向，山体坡度较缓，山顶浑圆，山顶高程160190m。坝体位于东西向现代河床之中，河流流向自东向西，河床宽度东边（上游）窄，最窄处宽约80m，西边（下游）宽，坝基处宽约18

23、0m，平面形态上呈倒“V”型。坝体两侧山体较宽缓，地形坡度约20,坡体上植被较发育，水土保持较好。2）地质构造坝区位于南漳荆门断裂带、荆门断凹以西，场区褶皱构造不发育，岩体各种构造裂隙较发育。岩体表层受风化及构造作用影响，岩体较破碎，主要发育二组节理如下：J1：产状4065，水平延伸长36m，张开状，隙宽0.501.5mm，无充填，节理面较平直，线密度46条/m。J2：产状28532，水平延伸35m，微张状，隙宽0.501mm，局部粘性土充填，线密度3条/m。3）地层岩性坝区出露地层比较简单，坝区以三叠系中统巴东组上段（T2b3）泥质粉砂岩为基底，现代河床地表分布厚度较大第四系冲洪积层，岸坡及

24、山坡坡脚分布少量残坡积层。现从新至老分别叙述如下： 第四系（Q）a. 第四系全新统冲洪积层（Q4al+pl）现代河床沉积物，主要由粘性土组成，夹少量卵石、砂，根据钻探情况，厚度一般大于5m，钻探时此层未揭穿。b. 第四系全新统残坡积层（Q4el+dl）主要分布于山体表层及坡脚，为泥质粉砂岩风化残积物，成分以粘性土为主，夹10%30%砂岩、泥岩碎石、角砾，厚度0.51.0m，结构较松散。c.人工堆积（Q4s）人工开挖的弃石、弃土堆积物，主要分布于大坝下游坝坡上。中生界三迭系中统巴东组上段泥质粉砂岩 (T2b3)。泥质粉砂岩，表层强风化砂岩为浅黄色，下部弱风化层砂岩呈浅灰色、灰色，泥岩呈红褐色，砂

25、岩为砂质结构，中厚层状构造，岩质较硬，泥岩单层厚度0.20.8m，多呈红褐色，岩质较软，遇水易软化开裂。4.2坝基工程地质条件大坝填筑前进行过一定清基，清除了表层的冲洪积粘性土、砂砾石，清基至强风化细砂岩。将坝基岩石特征分述如下：（1）坝基岩体风化特征岩体风化过程就是岩体在地下水体侵蚀、随气温变化自身膨胀、收缩等作用下，发生松驰、衰减、破坏的一种过程，它与岩石本身岩性、岩性自身应力状态及周围的束力，地下水循环条件以及地形地貌等因素关系密切。坝址区岩石为三叠系中统巴东组上段（T2b3）泥质粉砂岩，呈中厚层状构造，属中软质类岩石，岩质较软，风化耐受力较弱，受风化作用后强度会明显降低，遇水后易软化，

26、风干后易开裂。岩体节理裂隙面多较粗糙，延伸距离较短，隙面多被自身风化的粘性土充填。经过场区地质测绘及地质钻探揭示场区岩体风化特征，详见表4-1：岩体风化特征一览表 表4-1位 置强风化层弱风化层埋 深（m）岩芯采取率（%）RQD（%）颜色埋 深（m）岩芯采取率（%0RQD（%）颜色左坝肩3.20-5.60400紫红色5.608550紫红色坝 基11.10-12.50350紫红色12.58040紫红色坝 基24.10-25.60500紫红色25.608550紫红色右坝肩18.00-19.90400紫红色19.909555紫红色（2）坝基岩体渗透性特征坝基岩体渗透特性随岩体情况详见表44。岩体风化

27、状态渗透性变化一览表 表4-4从表4-4可以看出，强风化泥质粉砂岩岩体呈中等透水性，渗透性较强，弱风化细砂岩岩体呈弱透水性，渗透性较弱。强风化渗透系数由压水吕荣值经公式K=0.00527qlg换算而得。4.3坝基工程地质条件评价1）坝基稳定性评价坝基由三叠系中统巴东组上段（T2b3）泥质粉砂岩组成，为路源碎屑岩，岩层中厚层状构造，强风化层厚度较薄，无软弱夹层，发生滑塌的可能性很小，下部弱风化岩体完整性较好，强度较高，稳定性好。综上，坝基场区适应性较好，坝基稳定性较好。2）坝基强度评价坝体地基由三叠系中统巴东组上段（T2b3）泥质粉砂岩构成，强风化岩石属中软岩，岩石单轴饱和抗压强度在10Mpa左

28、右，由此估算强风化岩体承载力允许值在800Kpa以上。弱风化层岩石完整性较高，岩石风化卸荷程度较低，岩石单轴饱和抗压强度在10Mpa左右，估算弱风化岩体承载力允许值在1000Kpa以上。综上，坝基岩体相对于上部低矮坝体来讲，地基岩体强度较高，足以满足坝体要求，场区适应性良好。3）坝基渗透性评价坝体地基由三叠系中统巴东组上段（T2b3）泥质粉砂岩构成,强风化泥质粉砂岩岩体节理裂隙面多微张开，节理延伸距离较长，隙面多岩石块度小，钻孔注水试验强风化岩体渗透系数2.5910-4cm/s5.5710-4cm/s,平均3.1710-4cm/s，岩体渗透性较大，属中等透水性岩体，坝基存在基岩裂隙性渗漏。下部

29、弱风化泥质粉砂岩压水试验吕荣值均小于10Lu，属弱透水性，岩体渗透性微弱，可当作相对不透水层，岩体抗渗稳定性良好。4）左坝肩边坡稳定性及渗透性评价左坝肩岩体为三迭系中统巴东组上段(T2b3)泥质粉砂岩，受风化极构造运动影响，表层岩体节理裂隙较发育，较多呈张开状或半张开状。坝肩坡面倾向近正北，岩层产状24050，为斜交逆向坡，坝体无不良结构面结合，坝肩与坝顶高程相当，左坝肩岸坡岩体稳定性较好。左坝肩岩体节理裂隙较发育，岩体完整性较差，岩体透水性较大，坝肩存在浅层裂隙性绕坝渗漏问题。5）右坝肩边坡稳定性及渗透性评价右坝肩岩体为三迭系中统巴东组上段(T2b3)泥质粉砂岩，受风化极构造运动影响，表层岩

30、体节理裂隙较发育，较多呈张开状或半张开状，结构松散，251省道修建时，对坡体进行了较大切方，切方后未对边坡进行护坡，坡体上发育厚度较大的残坡积层及强风化岩体，局部已成危岩，稳定性较差，左坝肩岸坡边坡稳定性较差。右坝肩岩体表层强风化层节节理裂隙较发育，透水性较强，坝肩存在浅层裂隙性绕坝渗漏问题。4.4坝基存在的主要工程地质问题水库大坝坝基为三迭系中统巴东组上段(T2b3)泥质粉砂岩，表层分布一定厚度强风化岩体，强风化岩体节理裂隙较发育，渗透性较强，具中等透水性，坝基存在基岩裂隙性渗漏。坝基岩石长期渗流一方面软化岩石强度、降低坝基岩体稳定性；一方面饱和软化接触带坝体填土，降低上部填土力学及抗渗性指

31、标，不利于坝体稳定性，故建议坝体整险加固时，应对坝肩强风化透水岩体进行防渗处理。大坝左坝肩岸坡岩体稳定性较好，但存在坝肩浅层裂隙性绕坝渗漏问题；大坝右坝肩岸坡岩体稳定性较差，坝肩存在浅层裂隙性绕坝渗漏问题。 建议对坝基强风化层进行防渗处理，处理方法可采用帷幕灌浆法，帷幕深度以深入下部相对不透水层5m为准，两岸各延伸20m。5 坝体工程地质条件及评价5.1 坝体工程概况大坝为均质土坝，坝顶高程为156.4m，最大坝高为25.5m，坝顶长度为175m，坝顶顶宽度6m。迎水面坡比为1:3.0，背水面面坡比为1:2.5。大坝下游坝坡142.7m高程处修建了宽2.5m的平台，并平台上修建了水渠作为水库灌

32、溉输水渠，水渠下游坝坡全部采用浆砌块石护坡。下游坝坡142.7m高程以上遍布251省道修建时遗弃的泥质粉砂岩块石、碎石；上游坝坡未护坡，发育多处浪坎。5.2 上坝土料构成情况场区山体坡度较缓，山体基岩为泥质粉砂岩，风化残坡积物厚度较薄，土料储量有限，局部山坳处土层厚度稍大；坝区下游河流冲洪积物多为粘土，冲洪积物厚度36m，厚薄差异较大，土料有一定储量，但数量有限。综合分析认为，区内土料主要来源于场区周围山体表面及山坳低洼地段残坡积风化粘性土及河流下游冲洪积粘性土。1）山体表层及坡脚残坡积粘性土山体表层残坡积粘性土风化母岩为泥质粉砂岩，此类土多呈暗黄色，硬塑状，局部含较多母岩风化角砾及植物根茎，

33、土质较松散，均匀性较差，多为壤土。2） 河流冲洪积粘性土河流冲洪积粘性土层主要分布在坝址下游主河床及左、右岸带河流I级阶地之上。该处为较平缓河段，水流较缓，沉积物颗粒较细，土体物理性质与坝基土体基本一致，多为粘土。5.3坝体填土物理力学性质及渗透性描述物质组成及性状本次地质勘察在坝顶共布置了4个钻孔，对不同高程填土分层采取了一定数量原状料，对填土自上而下分层做了详细描述，从钻孔资料揭示：坝体填土物质成分较纯，由粘土夹少量的砂岩角砾组成，角砾粒径218mm。局部填土结构松散，角砾富集，存在局部架空现象。整个填土异常情况统计详见表5-1。坝体钻孔填土异常现象统计表表5-1 孔 号部 位孔 深（m）

34、高 程（m）类 型Zk2坝体0.50-3.70156.40-153.20含碎石Zk2坝体3.70-6.80153.20-150.10土质松松散Zk3坝体0.50-4.10156.40-152.80含碎石Zk3坝体10.20-14.20146.70-142.70含碎石Zk4左坝肩0.50-3.50156.40-153.40含碎石Zk4左坝肩3.50-4.10153.40-152.80含碎石Zk5上游坝坡0.00-11.70151.50-139.80含砾石Zk6下游坝坡0.00-9.40146.70-137.30含砾石Zk6下游坝坡13.90-14.50132.80-132.20透水性较强填土物理

35、力学性质坝体填土含水量22.9%29.2%，平均值26.4%，局部含水量较大；孔隙比0.6780.844之间，平均0.760；塑性指数17.220.2,平均值18.0，土体中全部为粘土；液性指数0.190.31,平均值0.25,土体大部分呈硬塑状,局部可塑状。填土压缩系数0.190.31,平均值0.25,压缩模量5.79.3Mpa，平均值7.1Mpa，凝聚力1850Kpa，平均值31.9Kpa，建议值29.0Kpa；内摩擦角在1116,平均值13.9，建议值13.8。击实试验表明：填土最大干容重平均值16.2KN/m3，最优含水量平均值21.7%。坝体填土物理力学性质指标及颗分定名详见表5-2

36、。填土渗透性指标本次地质勘察为研究填土渗透性质，不仅分层、取样进行了室内原状土渗透试验，而且在填土部分自上而下分段进行了钻孔注水试验，主副坝心墙填土注水试验成果详见表5-3。室内渗透试验仅能反映粘土团块的渗透性，而不能代表整个试件的渗透性，有很大的局限性，故建议以钻孔注水试验渗透性指标反映坝体渗透性。高山水库坝体填土物理力学性质统计表 表5-2原状样室内渗透试验测得填土垂向渗透系数在2.910-72.4810-6cm/s之间，平均1.6710-6cm/s,水平渗透系数在4.210-73.0410-6cm/s之间，平均1.8210-6cm/s。钻孔注水试验测得填土水平向渗透系数在1.2310-4

37、6.5410-4cm/s之间，平均值3.1810-4cm/s，大值平均值为5.9810-4cm/s建议坝体填土渗透系数取3.1810-4cm/s。注水试验土层间渗透系数相差较大，说明坝体填土层渗透性不均匀，坝体不均匀。高山水库坝体钻孔注水试验统计表 表5-35.4坝体质量评价密实性评价高山水库坝体为均质坝，依据击实试验，填土最大干容重平均值16.6KN/m3，最优含水量平均值17.1%。依据碾压式土石坝设计规范SL2001-247第4.2.3条，粘性土的填筑密度以压实干容重为设计指标，并按压实度确定，对3级中、低坝及3级以下的低坝压实度应为96%98%，故取压实度为0.96，以控制干密度15.

38、9KN/m3，对坝体进行质量评价。按导则SL189-96要求，粘性填土的含水量应按最优含水量控制，允许偏差3%。填土最优含水量17.1%，坝体填土最优含水量取控制值17.6%。填土干密度14.916.3KN/m3之间，平均值15.6KN/m3，实际压实度为0.94，填土压实度不满足规范要求，11个试验土样中有4个达到填土控制干密度15.9KN/m3的最低要求，土样合格率36.4%。 填土天然含水量22.9%29.2%，平均值26.4%，高于最优含水量平均值17.1%上限控制值。渗透性评价本次地质勘察为研究填土渗透性,不仅在钻孔中进行了钻孔注水试验,还取样进行了室内渗透试验。室内土工渗透试验统计

39、: 原状样室内渗透试验测得填土垂向渗透系数平均1.6710-6cm/s,水平渗透系数平均1.8210-6cm/s；钻孔注水试验测得填土水平向渗透系数在1.2310-46.5410-4cm/s之间，平均值3.1810-4cm/s，大值平均值为5.9810-4cm/s。两种测试结果填土渗透性差别较大,现场注水试验渗透参数较大，而室内原状土样渗透参数较小。这主要是由于室内渗透试验仅能反映填土团块的渗透性，而不能代表整个试件的渗透性，有很大的局限性，而钻孔注水试验试验段长较长，包含了所有层面及软弱松散层，它所反映的渗透性是一个总体、综合性渗透性，故建议以钻孔注水试验渗透性指标反映坝体渗透性。根据碾压式

40、土石坝设计规范SL2001-247第4.1.5防渗土料应满足下列要求：渗透系数均质坝不大于110-4cm/s。坝体填土层钻孔注水试验渗透系数均在1.2310-46.5410-4cm/s之间，平均值3.1810-4cm/s，平均值超过规范要求。根据有关工程研究，以及填土性状，建议坝体填土J允许取0.55。5.5坝体存在的主要地质问题及工程处理建议坝体存在的主要问题：1）、大坝下游坝坡多处散浸大坝下游坝坡140m高程以下多处散浸，主要表现为坝坡表面湿润、饱水、草皮茂盛等现象，很少见有明流出现。其形成原因有：上坝土料粒径较大、不均匀，碾压层较厚，土料碾压欠密实，存在土料架空、局部松散层存在，由此坝体

41、存在不均匀性的孔隙、孔洞及毛细管。 土坝分区、分块施工，形成众多区间、块间松散、不密实结合部或带，以及施工纵横缝，为地下水入渗提供通道。坝体长期散浸，地下水饱和、软化坝体，不利于坝坡稳定，下游坝坡又无反滤坝，渗流出口位置较高，严重威胁下游坝坡稳定，因此下游坝坡稳定性较差。2）、坝基接触带渗流不断填土与下部基岩及土层之间接触带接触不好、碾压欠密实，接触带散浸、渗流不断，地表水草茂盛。主要原因为大坝坝基上第一层填土摊铺时，坝基岩石层面未清理平整，凹凸不平，夯实由人工抬石磙夯实完成，均匀性差，坝基与填土间存在较多细小孔洞及管道，为地下水的渗流提供了通道。3）、坝体填土欠密实大坝修建时取土来自不同的场

42、区，相当部分土体来自大坝下游河流冲洪积区，土体含水量较高，造成大坝填土天然含水量高于最优含水量上限控制值，达不到规范要求；大坝填土碾压欠密实，干密度达不到规范要求，坝体填土密度不均匀。4）、坝体渗透性较大坝体填土物质成分较混杂，含有一定碎石，填土碾压不密实，层间结合不好，填土中夹有较多孔洞。另外，施工缝及松散带较多等原因，造成坝体渗透性偏大，下游坝坡散浸不断，坝体存在渗流安全隐患。5）、建议坝体进行防渗处理，建议完善上游护坡或重建混凝土或干砌石护坡。6 溢洪道工程地质条件及评价6.1 工程地质概况溢洪道位于大坝左端，为开敞式宽顶堰，堰顶净宽18m，堰顶高程154.0m，设计最大泄量53.3m3

43、/s。溢洪道包括进口明渠、一级陡坡、连接渠、二级陡坡、消力池等组成。溢洪道进水明渠长15m，宽18m，主要位于251省道桥梁下。溢洪道分二级斜坡消能，一级斜坡堰顶高程为156.4m，堰底高程为143.8m，堰顶宽为18m，纵坡1：2.5，跌差为12.6m；二级斜坡堰顶高程为143.5m，堰底高程为137.6m,堰顶宽为8m，纵坡1:2.5，跌差为5.9。一、二级斜坡消力池长均为12m，宽均为10m，一、二级陡坡连接渠长35m 。经过二级斜坡出口消能后注入下游河沟。水库管理对整个溢洪道均进行了护砌，溢洪道底部采用混凝土硬化，厚度约20cm，左、右侧边墙采用浆砌石护砌，左侧边墙高1.52.5m，厚

44、度0.4m，坡度1：0.25,右侧边墙高1.22m，厚度0.4m，坡度1：0.25。溢洪道场区地基为三叠系中统巴东组上段（T2b3）中厚层状强风化泥质粉砂岩，岩体受地质构造及风化影响，节理裂隙均较发育，岩体碎，岩质较软，允许承载力800KPa以上。6.2 各部位工程地质条件及评价1）溢洪道边坡及边墙稳定性分析溢洪道左侧边坡高约5m，地形坡度约40，坡度较缓，坡体表层主要由风化残积土及强风化泥质粉砂岩组成，残积土结构较松散，稳定性较差，强风化泥质粉砂岩节理裂隙较育，岩体结构较松散，对边坡稳定性不利，但边坡高度较小，坡体上植被发育，水土保持较好，未见坡体上有滑塌现象发生，坡体稳定性较好。左侧边坡下

45、部挡墙高1.52.5m，厚度0.4m，坡度1：0.25,挡墙基础为强风化泥质粉砂岩，岩体允许承载力500KPa以上，虽强度不高，但对荷载较小的边墙已能够满足要求，现场调查时，未发现边墙有变形倾斜、开裂等破坏特征，边墙稳定性较好。溢洪道右侧边坡高约2m，与边墙高度相当，不存在边坡稳定性问题。溢洪道右侧边墙高约2m，厚度0.4m，坡度1：0.25,挡墙基础为强风化泥质粉砂岩，岩体允许承载力500KPa以上，虽强度不高，但对荷载较小的边墙已能够满足要求，现场调查时，未发现边墙有变形倾斜、开裂等破坏特征，边墙稳定性较好。2）溢洪道陡坡段底板及消力池底板抗冲性评价溢洪道堰陡坡段及消力池底板基础为三叠系中

46、统巴东组上段强风化泥质粉砂岩，岩体强度足以满足溢洪道荷载要求。斜坡段底板及消力池底板均为混凝土护砌，厚0.4m，现场调查发现，混凝土底板局部发育有裂缝，裂缝长25m，宽25mm，裂缝交汇处局部已破损，形成直径510cm的孔洞，孔洞内生长杂草，在草根张力的作用下，孔洞及裂缝有进一步扩大的趋势。在现状情况下，溢洪道抗冲性较差，溢洪时在强大的水流冲击力下，孔洞可能继续扩大，从而影响溢洪道的稳定性，建议对溢洪道底板混凝土进行修补。7灌溉输水管区工程地质条件及评价水库输水管位于大坝右端，为混凝土无压管，直径0.7m，进口底板高程为143.5m，设计流量0.66m3/s，为分级斜卧管，设平板铸铁闸门，手摇

47、式螺杆启闭机启闭。输水管管壁混凝土局部已破损，存在轻微漏水现象。输水管及进水塔基础均位于坝基三叠系中统巴东组上段强风化泥质粉砂岩之上，塔基及管基正好位于坝体右岸斜坡上，基本上为一沟埋式。右岸岸坡为一顺向坡，但岩层陡、岸坡缓，岩层又无缓倾角不利结构面，层间结合紧密，岸坡稳定性较好。坝基强风化岩体节理微张开，岩体完整性较低。钻孔岩芯采取率40%左右，RQD几乎为零。强风化岩石单轴湿抗压强度在10Mpa左右，经计算岩体承载力在0.8Mpa左右，建议岩体的承载力特征值0.8Mpa，岩体强度足以满足上部荷载对地基的要求，输水管及进水塔基础稳定性良好。输水管上部承受不均匀荷载，输水管有可能产生一定不均匀变

48、形，但上部不均匀荷载有限，这种变形规模较小，经调查输水管运行多年，未发现明显险情，工程地质条件良好。目前输水管闸门锈蚀，启闭机磨损严重，机座老化破损等都属于结构强度问题，与基础稳定关系不大。8 天然建筑材料8.1 土料工程加固所需土料仍可在左右岸岗坡地带，左右岸土料场距坝体5001000m，由残坡积粘性土构成，总体土料储量较大，运输方便。预选料场上部有0.30.5m厚耕植土，下部粘土厚15m，粘土料较纯净，分布面积大，土料储量在4050万m3左右，平均运距5001000m。经测试残坡积土料平均含水量22.3%，液性指数0.153，孔隙比0.698，塑性指数17.2。抗剪强度C值平均值39.0K

49、Pa，值平均值16.8度，土体抗剪强度较高。土体渗透系数平均值1.0010-6cm/s，抗渗性良好。8.2 块石料坝区出露基岩为三叠系中统巴东组上段风化泥质粉砂岩，岩石强度相对较低，抗风化能力较差，故工程所需块石料需外购。经比选建议石料到荆门安团一带采购或开采，采石场距水库15km左右，料源为三叠系中厚层状灰岩、白云岩，岩石抗风化性能好，岩块抗压强度较高，是一理想护坡、抛石料源，料场储量巨大，足以满足工程需要。8.3 砂料工程场区现代河床冲积河砂及砂卵石分布较少，厚度薄，含泥量较高，已无开采价值，混凝土用砂需外购或人工制砂。建议砂料采用钟祥汉江河段河砂，砂粒稍粗，为中粗砂，砂粒由石英、灰岩、硅

50、质灰岩岩屑构成，含泥量较低，质量优良，储量巨大，平均运距125km。9 结论及建议主要工程地质结论：（1）高山水库工程场区总体位于位于江汉平原与鄂西北山区过渡地段，属低山丘陵地貌区。位于新华夏系第二沉降带的江汉盆地北部边缘与淮阳山字型构造前弧西翼中段交接地带的南漳荆门断裂带、荆门断凹以西。（2）场区位于地壳运动相对稳定的地台区，不属于强震及潜在强震区，场区及周围无工程活动断裂通过，根据国家标准1：400万中国地震动参数区划图（GB183062001），场区地震基本烈度定为VI度。（3）高山水库库区两岸均为山体屏障，周围无其他水系及沟谷切割，库区岩层为三叠系中统巴东组上段（T2b3）中厚层状泥质

51、粉砂岩，水库不存在向周围邻谷及下游渗漏问题，水库库岸稳定性较好，水库不存在淤积及浸没问题。（4）坝基地层主要为三叠系中统巴东组上段强风化泥质粉砂岩，坝基稳定性较好，坝基土体强度满足坝体要求；坝基存在裂隙性渗漏问题；大坝左坝肩岸坡岩体稳定性较好，右坝肩岸坡岩体稳定性较差，左、右坝肩均存在浅层裂隙性绕坝渗漏问题。（5）大坝填土碾压欠密实，压实度达不到规范要求；坝体具中等透水性，渗透性较大，超过规范要求，造成大坝下游坝坡局部渗流；大坝坝基与坝体填土间接触不紧密，造成大坝坝脚渗流不断。（6）溢洪道位于大坝左岸，为开敞式宽顶堰溢流，溢洪道左右边坡及边墙稳定性较好；斜坡段底板及消力池底板局部已破损，抗冲性

52、较差，影响溢洪道的稳定性。（7）水库输水涵管位于大坝右端，地基基础为三叠系中统巴东组上段强风化泥质粉砂岩，地基土体承载力较高，基础稳定性良好；上部不均匀荷载造成输水管产生较小不均匀变形，对输水管道影响有限。（8）工程加固所需土料可在坝体周围一定范围就地开采，护坡、固脚块石料需外购，混凝土用砂需外购或人工制砂。主要工程地质处理建议：（1）建议对坝基及左右坝肩强风化层进行防渗处理，处理措施建议采用帷幕灌浆法，防渗帷幕应深入下部相对不透水层5m，左右坝肩各延伸20m。（2）建议坝体填土进行防渗处理。（3）建议在对上游迎水面坝坡进行混凝土或干砌块石护坡。（4）建议对溢洪道底板混凝土进行修补。目 录1

53、前言11.1工程概况11.2 工程建设大事记21.3 本次勘察目的及技术要求41.4 勘察过程及完成工作量52 区域地质概况62.1 地形地貌62.2 地层岩性62.3 地质构造72.4 地壳稳定性评价92.5 区域水文地质条件93 库区工程地质条件及评价123.1 地质概况123.2 水库工程地质问题评价134 坝基工程地质条件及评价154.1 地质概况154.2坝基工程地质条件164.3坝基工程地质条件评价184.4坝基存在的主要工程地质问题195 坝体工程地质条件及评价215.1 坝体工程概况215.2 上坝土料构成情况215.3坝体填土物理力学性质及渗透性描述225.4坝体质量评价265.5坝体存在的主要地质问题及工程处理建议276 溢洪道工程地质条件及评价296.1 工程地质概况296.2 各部位工程地质条件及评价297 灌溉输水管区工程地质条件及评价318 天然建筑材料328.1 土料328.2 块石料328.3 砂料339 结论及建议34湖北省 荆门市高山水库大坝除险加固初步设计工程地质勘察报告工 程 勘 察 证 书等 级：综 合 甲 级编 号：170024-kj武汉地质工程勘察院二八年三月湖北省 荆门市高山水库大坝除险加固初步设计工程地质勘察报告院 长：总 工： 审 核：李 三 明 项目负责：夏 佳 提交日期：二八年三月武汉地质工程勘察院二八年三月