[摘要]介紹烏沙塘水庫工程壩址區(qū)工程地質(zhì)問題，對(duì)壩址區(qū)進(jìn)行詳細(xì)的地質(zhì)勘察。并對(duì)存在的地質(zhì)問題進(jìn)行分析與評(píng)價(jià)，提出相應(yīng)的建議，為設(shè)計(jì)和施I提供可靠依據(jù)，同時(shí)也為該水庫安全運(yùn)行提供科學(xué)的資料。

        [關(guān)鍵詞]水庫;工程地質(zhì);滲透穩(wěn)定;分析與評(píng)價(jià)

　　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(biāo)： N37°20' ~ N37°22',E105°58' ~E106° 00' 之 間。 設(shè) 計(jì) 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(wù)是紅寺堡西部地區(qū)人飲供水，設(shè)施農(nóng)業(yè)用水規(guī)模為0. 28 × 104hm2.根據(jù)《水利水電工程等級(jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》（ 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(jí)，次要建筑物及臨時(shí)建筑物為 5 級(jí)。

　　2 壩址區(qū)工程地質(zhì)條件

　　2. 1 地形、地貌及物理地質(zhì)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(cè)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(fēng)積沙覆蓋。經(jīng)過工程地質(zhì)測(cè)繪，壩址區(qū)未見有滑坡等不良地質(zhì)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(zhì)砂巖、砂質(zhì)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(fēng)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(zhǎng)石。滲透系數(shù)為1. 3 ×10- 3cm / s,屬?gòu)?qiáng)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(chǎng)區(qū)北側(cè)，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?gòu)?qiáng)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?jí)屋S線 K0 +300 ~ K1 + 900 段，厚度 0. 6 ~ 9. 5 m,雜色中密 ~ 密實(shí)，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?gòu)?qiáng)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(zhì)砂巖、砂質(zhì)泥巖，棕紅色、暗棕紅色，泥砂質(zhì)結(jié)構(gòu)，薄 ~ 中厚層狀構(gòu)造，水平層理發(fā)育。風(fēng)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(shì)的膨脹巖土。巖層產(chǎn)狀 210°∠3°。上部風(fēng)化嚴(yán)重，為強(qiáng)風(fēng)化至全風(fēng)化，強(qiáng)風(fēng)化厚度3. 2 ~ 5. 0 m,風(fēng)化裂隙發(fā)育，[R]= 200 kPa,開挖邊坡比1∶ 0. 75; 中等風(fēng)化層風(fēng)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(píng)價(jià)

　　依據(jù)《水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范》（ GB 50487 -2008） 附錄 G,對(duì)土的滲透變形進(jìn)行了判別。粉細(xì)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(zhì)

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

　　工作區(qū)位于靈鹽臺(tái)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(zhì)砂巖、砂質(zhì)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(shí)東側(cè)沖溝有山洪發(fā)生，其入滲量有限。

　　在壩址區(qū)東側(cè)有引黃灌渠三干渠，南北流向。經(jīng)取樣化驗(yàn)分析，水化學(xué)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(zhì)勘察規(guī)范》（ GB 50478 - 2008） 附錄 L 判定環(huán)境水對(duì)混凝土無腐蝕性，對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋具弱腐蝕性，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)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(zhì)砂巖、砂質(zhì)泥巖，根據(jù)《水利水電工程鉆孔壓水試驗(yàn)規(guī)程》（ SL 31 - 2003） 的規(guī)定，在鉆孔內(nèi)對(duì)巖體進(jìn)行壓水試驗(yàn)。本次試驗(yàn)采用呂容試驗(yàn)作為常規(guī)的實(shí)驗(yàn)方法，共完成 44 段壓水試驗(yàn)。通過壓水試驗(yàn)資料顯示，基巖的透水率為 0. 2 ~19. 4 Lu,壓水試驗(yàn)類型以 C、D 型為主�！端姽こ痰刭|(zhì)勘察規(guī)范》（ GB 50487 - 2008） 附錄 J 的規(guī)定，進(jìn)入基巖6 m 范圍內(nèi)，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(nèi)，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(nèi)，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(píng)價(jià)

　　依照《濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范》（ GB 50025 -2004）的規(guī)定，對(duì)蓄水庫壩基黃土狀粉土原狀土樣進(jìn)行了濕陷性試驗(yàn)和自重濕陷性試驗(yàn)。并按《濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范》（ GB 50025 -2004） 中公式計(jì)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(guó)濕陷性黃土工程地質(zhì)分區(qū)》，場(chǎng)區(qū)工程地質(zhì)分區(qū)為Ⅶ2 區(qū)，即寧~ 陜分區(qū)（ 其他地區(qū)） ,因土質(zhì)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(shí)驗(yàn)結(jié)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(chǎng)地濕陷類型為主要非自重濕陷性，濕陷等級(jí)主要為 I 級(jí)（ 輕微） ~ Ⅱ級(jí)（ 中等） ,僅探井 BT1 中為重濕陷性Ⅲ級(jí)（ 嚴(yán)重） .

　　2. 7 地震液化評(píng)價(jià)

　　依據(jù)《水利水電工程地質(zhì)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(fēng)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(xì)砂為不液化土。

　　2. 8 壩址區(qū)工程地質(zhì)評(píng)價(jià)

　　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?gòu)?qiáng)透水層，黃土狀粉土屬中等透水層。

　　2） 濕陷實(shí)驗(yàn)結(jié)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(jí)大部分為 I 級(jí)（ 輕微） ~ Ⅱ級(jí)（ 中等） ,僅探井 BT1 中為Ⅲ級(jí)（ 嚴(yán)重） .

　　3） 依據(jù)《水利水電工程地質(zhì)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(fēng)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(xì)砂為不液化土。

　　4） 壩基進(jìn)入基巖 6. 0 m 范圍內(nèi)，基巖的透水率為15. 7 ~ 19. 4 Lu,屬?gòu)?qiáng)等透水層； 基巖 6 ~ 11 m范圍內(nèi)，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(nèi)，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(duì)壩基呂容值 > 10 的地層進(jìn)行帷幕灌漿處理，處理深度按照相關(guān)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(nèi)未發(fā)現(xiàn)地下水。壩址區(qū)東側(cè)的紅三干渠水的水化學(xué)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(zhì)勘察規(guī)范》（ GB 50478 -2008） 附錄 L 判定環(huán)境水對(duì)混凝土無腐蝕性，對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋具弱腐蝕性，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)具弱腐蝕性。

　　6） 依據(jù)《水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范》（ GB 50487 -2008） 附錄 G,對(duì)土的滲透變形進(jìn)行了判別，粉細(xì)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(zhì)泥巖、泥質(zhì)砂巖自由膨脹率位于 30% 左右，屬弱膨脹潛勢(shì)的膨脹巖土。巖體呈薄層 ~ 中厚層狀結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)面中等發(fā)育，多閉合，巖塊間嵌合力較好，貫穿性結(jié)構(gòu)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(qiáng)度控制。因此，壩基巖體工程地質(zhì)分類屬 CⅣ。

　　3 結(jié)論與建議

　　1） 建議對(duì)第四系覆蓋層予以清除或作防滲處理 .

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

　　3） 建議對(duì)壩基呂容值 > 10 的地層進(jìn)行帷幕灌漿處理，處理深度按照相關(guān)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(zhì)勘察規(guī)范》（ GB 50487 -2008） 附錄 P,判定壩址區(qū)表部的風(fēng)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(xì)砂為不液化土。

　　5） 判定壩址區(qū)東側(cè)的紅三干渠水的水對(duì)混凝土無腐蝕性，對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋具弱腐蝕性，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)具弱腐蝕性。

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

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