[摘要]介紹烏沙塘水庫工程壩址區(qū)工程地質問題，對壩址區(qū)進行詳細的地質勘察。并對存在的地質問題進行分析與評價，提出相應的建議，為設計和施I提供可靠依據(jù)，同時也為該水庫安全運行提供科學的資料。

        [關鍵詞]水庫;工程地質;滲透穩(wěn)定;分析與評價

　　1 工程概況

　　烏沙塘水庫工程位于寧夏吳忠市紅寺堡城區(qū)西南10 km處，庫址地理坐標： N37°20' ~ N37°22',E105°58' ~E106° 00' 之 間。 設 計 總 庫 容 292 × 104m3,興 利 庫 容248. 28 × 104m3,淤積庫容43. 98 ×104m3.該工程主要任務是紅寺堡西部地區(qū)人飲供水，設施農業(yè)用水規(guī)模為0. 28 × 104hm2.根據(jù)《水利水電工程等級劃分及洪水標準》（ SL 252 - 2000） 的規(guī)定，確定工程等別為Ⅳ等工程，主要建筑物為 4 級，次要建筑物及臨時建筑物為 5 級。

　　2 壩址區(qū)工程地質條件

　　2. 1 地形、地貌及物理地質現(xiàn)象

　　庫區(qū) 為 由 西 向 東 緩 傾 的 坡 地，高 程 為 1 347 ~1 351 m,地形較平坦，略有起伏。壩址西側沿壩址有一沖溝，呈 V 型，寬30 m,深17 m,溝底可見基巖出露。壩址區(qū)均有第四系風積沙覆蓋。經過工程地質測繪，壩址區(qū)未見有滑坡等不良地質現(xiàn)象。

　　2. 2 地層巖性

　　揭露的主要地層有第三系中新統(tǒng)紅柳溝組（ N1h） 磚紅色泥質砂巖、砂質泥巖。第四系上更系統(tǒng)下段沖洪積層（ Q3al + pl） 的角礫； 上更新統(tǒng)沖積積層（ Q3al） 的土黃色黃土狀粉土、粉砂； 全新統(tǒng)上段風積層（ Q4eol） 粉砂�，F(xiàn)將地層由新至老分述如下：

　　1） 粉砂（ Q4eol） : 厚度為0. 5 m左右，該層在工作區(qū)局部有出露，土黃色、稍濕、松散、較均勻，主要成分為石英、長石。滲透系數(shù)為1. 3 ×10- 3cm / s,屬強透水層，開挖邊坡比為1∶ 1. 75,建議將本層挖除。

　　2） 上更新統(tǒng)沖積層（ Q3al） 的土黃色黃土狀粉土黃褐色，厚度為 1. 0 ~ 12. 7 m,主要分布場區(qū)北側，分布不均勻、松散、中密狀態(tài)、干。允許承載力[R]=160 kPa,開挖邊坡比為1∶ 1,本層土為不液化土。見表 1.　　

　　3） 上更新統(tǒng)上段沖積層（ Q3al） 的粉砂，黃褐色、干 ~稍濕、中密狀態(tài)，厚度為 0. 9 ~2. 2 m,分布不均勻，主要分布與 K0 +500 ~ K1 + 050 段，其他部位零星分布，多呈透鏡提。滲透系數(shù)為1. 03 ×10- 3cm / s,屬強透水層，[R]=160 kPa.開挖邊坡比為1∶ 1. 25.　

　　4） 第四系上更系統(tǒng)下段洪積層（ Q3al + pl） 的角礫，主要分布壩軸線 K0 +300 ~ K1 + 900 段，厚度 0. 6 ~ 9. 5 m,雜色中密 ~ 密實，干，局部為礫砂。粒徑 20 ~100 mm約占45% ,2 ~ 20 mm約占 35% ,充填砂粒及粉粒等。滲透系數(shù)7. 0 × 10- 2cm / s,屬強透水層。埋深 1. 80 ~ 16. 80 m,厚度0. 60 ~ 14. 30 m,[R]= 240 kPa,開挖邊坡比為1∶ 1. 25.

　　5） 第三系紅柳溝組（ N1h） 棕紅色泥質砂巖、砂質泥巖，棕紅色、暗棕紅色，泥砂質結構，薄 ~ 中厚層狀構造，水平層理發(fā)育。風化裂隙發(fā)育，遇水易軟化。自由膨脹率位于 30%左右，屬弱膨脹潛勢的膨脹巖土。巖層產狀 210°∠3°。上部風化嚴重，為強風化至全風化，強風化厚度3. 2 ~ 5. 0 m,風化裂隙發(fā)育，[R]= 200 kPa,開挖邊坡比1∶ 0. 75; 中等風化層風化裂隙較發(fā)育，巖體完整性較好，[R]=300 kPa,開挖邊坡比1∶ 0. 5.

　　2. 3 土的滲透穩(wěn)定性評價

　　依據(jù)《水利水電工程地質勘察規(guī)范》（ GB 50487 -2008） 附錄 G,對土的滲透變形進行了判別。粉細砂的滲透破壞類型為流土，臨界水力比降 0. 55 ~ 0. 6,允許水力比降 0. 3; 黃土狀粉土的滲透破壞類型為流土，臨界水力比降 1. 0 ~1. 1,允許水力比降 0. 5; 角礫的滲透破壞類型為管涌，臨界水力比降 0. 36 ~0. 4,允許水力比降 0. 2.

　　2. 4 水文地質

　　勘察中，壩址區(qū)勘探深度范圍內未有地下水揭露，本區(qū)域內地下水比較貧乏。

　　工作區(qū)位于靈鹽臺地南西邊緣與寧南黃土丘陵的過渡地帶，屬干旱半干旱氣候，降雨量較少。第三系中新統(tǒng)紅柳溝組（ N1h） 磚紅色泥質砂巖、砂質泥巖為基底，上部覆蓋有厚度不等的第四系壤土、砂壤土、角礫。多年平均降水量為300 mm,蒸發(fā)量1 700 mm以上，干旱缺水； 雨季，暴雨時東側沖溝有山洪發(fā)生，其入滲量有限。

　　在壩址區(qū)東側有引黃灌渠三干渠，南北流向。經取樣化驗分析，水化學類型為 HCO3- Ca、Na,pH 值為 7. 9 ~8. 4,礦化度為 573. 58 ~ 631. 22 mg / L,硫酸根離子含量為92. 22 ~ 142. 17 mg / L,氯離子含量為 73. 74 ~ 80. 12 mg / L,碳酸氫根離子含量為 3. 59 ~ 3. 94 mmol/L.根據(jù)《水利水電工程地質勘察規(guī)范》（ GB 50478 - 2008） 附錄 L 判定環(huán)境水對混凝土無腐蝕性，對鋼筋混凝土結構中的鋼筋具弱腐蝕性，對鋼結構具弱腐蝕性。

　　2. 5 基巖的透水性

　　鉆孔揭露的是第三系中新統(tǒng)紅柳溝組（ N1h） 磚紅色泥質砂巖、砂質泥巖，根據(jù)《水利水電工程鉆孔壓水試驗規(guī)程》（ SL 31 - 2003） 的規(guī)定，在鉆孔內對巖體進行壓水試驗。本次試驗采用呂容試驗作為常規(guī)的實驗方法，共完成 44 段壓水試驗。通過壓水試驗資料顯示，基巖的透水率為 0. 2 ~19. 4 Lu,壓水試驗類型以 C、D 型為主�！端�利水電工程地質勘察規(guī)范》（ GB 50487 - 2008） 附錄 J 的規(guī)定，進入基巖6 m 范圍內，基巖的透水率為 15. 7 ~19. 4 Lu,屬中等透水層； 基巖 6 ~ 11 m范圍內，基巖透水率小于10 Lu,滲透系數(shù)0. 076 m/d,屬弱透水層。基巖 11~ 16 m 范 圍 內，基 巖 透 水 率 小 于 5 Lu,滲 透 系 數(shù)0. 045 m / d,多屬弱透水層，局部為微透水。

　　2. 6 濕陷性評價

　　依照《濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范》（ GB 50025 -2004）的規(guī)定，對蓄水庫壩基黃土狀粉土原狀土樣進行了濕陷性試驗和自重濕陷性試驗。并按《濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范》（ GB 50025 -2004） 中公式計算自重濕陷量、總濕陷量。依據(jù)《濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范》附錄 A《中國濕陷性黃土工程地質分區(qū)》，場區(qū)工程地質分區(qū)為Ⅶ2 區(qū)，即寧~ 陜分區(qū)（ 其他地區(qū)） ,因土質地區(qū)而異的修正系數(shù) β0取0. 50（ β 為修正系數(shù)： 0 ~ 5 m取 1. 5,5 ~ 10 m取 1. 0,10 m以下取 1. 2） .

　　濕陷實驗結果表明，蓄水庫壩址區(qū)黃土狀粉土具濕陷性，濕陷系數(shù) 0. 162 ~0. 005,自重陷系數(shù) 0. 02 ~0. 098,最大濕陷量747. 3 mm,最大自重濕陷量153. 9 mm.場地濕陷類型為主要非自重濕陷性，濕陷等級主要為 I 級（ 輕微） ~ Ⅱ級（ 中等） ,僅探井 BT1 中為重濕陷性Ⅲ級（ 嚴重） .

　　2. 7 地震液化評價

　　依據(jù)《水利水電工程地質勘察規(guī)范》（ GB 50487 -2008） 附錄 P,壩址區(qū)在表部0. 5 m左右的風積粉砂為可能液化土，建議挖除處理； 下部黃土狀粉土和粉砂均為第四系晚更新統(tǒng)的地層，判定壩址區(qū)黃土狀粉土、粉細砂為不液化土。

　　2. 8 壩址區(qū)工程地質評價

　　1） 根據(jù)鉆孔揭露，壩址區(qū)第四系覆蓋層厚度不一，最大厚度17. 1 m,厚度較大； 下部基巖埋深一般較深。粉砂、角礫屬強透水層，黃土狀粉土屬中等透水層。

　　2） 濕陷實驗結果表明，蓄水庫壩址區(qū)黃土狀粉土濕陷類型為非自重 ~ 自重濕陷性，濕陷等級大部分為 I 級（ 輕微） ~ Ⅱ級（ 中等） ,僅探井 BT1 中為Ⅲ級（ 嚴重） .

　　3） 依據(jù)《水利水電工程地質勘察規(guī)范》（ GB 50487 -2008） 附錄 P,壩址區(qū)在表部0. 50 m左右的風積粉砂為可能液化土； 下部黃土狀粉土和粉砂均為第四系晚更新統(tǒng)的地層，判定壩址區(qū)黃土狀粉土、粉細砂為不液化土。

　　4） 壩基進入基巖 6. 0 m 范圍內，基巖的透水率為15. 7 ~ 19. 4 Lu,屬強等透水層； 基巖 6 ~ 11 m范圍內，基巖透水率小于10 Lu,滲透系數(shù)0. 076 m/d,屬弱透水層�；鶐r 11 ~ 16 m范圍內，基巖透水率小于5 Lu,滲透系數(shù)0. 045 m / d,多屬弱透水層，局部為微透水。建議對壩基呂容值 > 10 的地層進行帷幕灌漿處理，處理深度按照相關要求深入?yún)稳葜?<10 的地層以下5 m左右。

　　5） 在本次勘察深度范圍內未發(fā)現(xiàn)地下水。壩址區(qū)東側的紅三干渠水的水化學類型為 HCO3- Ca、Na,pH 值為 7. 9 ~8. 4,礦化度為 573. 58 ~ 631. 22 mg/L,硫酸根離子含量為 92. 22 ~ 142. 17 mg/L,氯離子含量為 73. 74 ~80. 12 mg / L,碳酸氫根離子含量為 3. 59 ~ 3. 94 mmol / L,根據(jù)《水利水電工程地質勘察規(guī)范》（ GB 50478 -2008） 附錄 L 判定環(huán)境水對混凝土無腐蝕性，對鋼筋混凝土結構中的鋼筋具弱腐蝕性，對鋼結構具弱腐蝕性。

　　6） 依據(jù)《水利水電工程地質勘察規(guī)范》（ GB 50487 -2008） 附錄 G,對土的滲透變形進行了判別，粉細砂的滲透破壞類型為管涌，允許水力比降 0. 3; 黃土狀粉土的滲透破壞類型為流土，允許水力比降 0. 5; 角礫的滲透破壞類型為管涌，允許水力比降 0. 2.

　　7） 砂質泥巖、泥質砂巖自由膨脹率位于 30% 左右，屬弱膨脹潛勢的膨脹巖土。巖體呈薄層 ~ 中厚層狀結構，結構面中等發(fā)育，多閉合，巖塊間嵌合力較好，貫穿性結構面不多見。巖體較完整，局部完整性差，抗滑、抗變形性能受巖石強度控制。因此，壩基巖體工程地質分類屬 CⅣ。

　　3 結論與建議

　　1） 建議對第四系覆蓋層予以清除或作防滲處理 .

　　2） 建議場區(qū)黃土狀粉土整體按照自重濕陷Ⅱ級（ 中等） 考慮，采取浸水配合強夯消除部分或全部的濕陷量。

　　3） 建議對壩基呂容值 > 10 的地層進行帷幕灌漿處理，處理深度按照相關要求深入?yún)稳葜?< 10 的地層以下5 m.

　　4） 依據(jù)《水利水電工程地質勘察規(guī)范》（ GB 50487 -2008） 附錄 P,判定壩址區(qū)表部的風積粉砂為可能液化土，建議挖除處理； 下部黃土狀粉土和粉砂均為第四系晚更新統(tǒng)的地層，判定壩址區(qū)黃土狀粉土、粉細砂為不液化土。

　　5） 判定壩址區(qū)東側的紅三干渠水的水對混凝土無腐蝕性，對鋼筋混凝土結構中的鋼筋具弱腐蝕性，對鋼結構具弱腐蝕性。

　　6） 第三系紅柳溝泥質砂巖、砂質泥巖，泥質膠結，遇水易軟化。砂質泥巖、泥質砂巖自由膨脹率位于 30% 左右，屬弱膨脹潛勢的膨脹巖土。

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