武汉高腊梅水库大坝安全研究
2024-05-03
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维普资讯 http://www.cqvip.com 第19卷2期 中国煤田地质 Vo1.19 No.2 2007年4月 C0AL GEOLOGY OF CHDiA Apr. 2007 文章编号:1004—9177(2007)04—0044—03 武汉高腊梅水库大坝安全研究 赵立敏 (湖北省地质勘察基础工程公司,湖北武汉430200) 摘要:在调查高腊梅水库大坝所处地形地貌、地层岩性、地质构造与地震及水文地质等地质环境条件的基础上, 研究了坝体、坝基及坝肩的工程地质特征,对坝体的稳定性、填筑土的渗漏,坝基及坝肩岩(土)体的渗透等问题进 行了评价,对可能产生的工程地质危害及应采取的加固处理措施等提出了有针对性的建议。 关键词:工程地质研究;大坝;危害评价;处理措施;高腊梅水库 中图分类号:P642;TV698 文献标识码:A 高腊梅水库位于武 汉市江夏区安山镇金家 湾.距江夏区城区约 25kin.属梁子湖水系。 该水库始建于1958年, 1959年建成.是一座以 灌溉为主。兼顾生活、养 殖等综合利用的小(一) 型水库。水库主要枢纽 工程由大坝、溢洪道、输 水涵管等建筑物构成。 其承雨面积为2.55kin , 一一一一~一1 坝址区工程地质条件 低山,坝址建在山间沟谷出15处。水库东西两侧山 1.1水文气象 体高程一般为41.25~45.50m,坝脚为农田,地面高 本区属亚热带半湿润季风性气候,13照充足, 程32.63~35.54m(图1)。 雨水充沛.无霜期长,年平均气温16.5℃,冬季一 1.3地层岩性 作者简介:赵立敏(1964一),男,山西人,主任1二程师,国家一级项 根据1:5万湖北省武昌县水文地质图,并结合 目经理.从事水文地质、工程地质工作,主持多项水利工 现场工程地质测绘和钻探资料可知,坝址区出露地 程勘察项目。 层主要为中生界侏罗系上统灵乡组(J )含钙粉砂 收稿日期:2007一Ol一22 质泥岩和第四系松散堆积层: 责任编辑:葛晓云 基岩(Jfln):为中生界侏罗系上统灵乡组(Jfln) 一一维普资讯 http://www.cqvip.com 2期 赵立敏:武汉高腊梅水库大坝安全研究 45 含钙粉砂质泥岩,灰红、红色,中厚层 状.节理、裂隙较发育。主要矿物有云 母、长石和石英。 第四系冲洪积层(Q):为灰黄一 黄褐色粘土、粉质粘土等,粘土、粉质 粘土呈可一硬塑状,厚2.1~5.1m,分 布于大坝上、下游沟谷、坡地等。 第四系人工堆积层(Q。):主要由 粘性土组成.褐一灰黄一黄褐色,含 少量植物根系及腐殖物。为大坝坝 体的主要物质组成。 图2武汉市江夏区高腊梅水库大坝工程地质图II—II 工程地质剖面图 Figure 2 II-II engineering geological transverse section of aolamei reservoir dam 表1 坝基及坝肩岩(土)体物理力学性质指标统计成果表 Table 1 Statistics of dam foundation and abutment rock(soil)physical and mechanical property indices 1.4地质构造与地震 1.4.1地质构造 本区在大地构造上属扬子准 层地台、大冶褶皱束、鄂东褶皱带。 据区测资料和现场地质测绘, 坝址区位于梁子湖向斜的核部,岩 层倾向北东.倾角约15。,区内未见 序 +壁统计 项目 子 液恨塑限器裳 裳 察嘉渗透系数 P Pa e WL Wp lP l L C 中 K /g・cm_3/g・cm 互 /% /% /kPa/(。) /era‘S。。 ② 嚣 最小值 土 平均值 粉 统计数 最大值 瞄 舯 {;0 2 5 4 4 6 1 0 6 0 0 0 9 5 1 5 0 0 0( 5 断层通过。 1.4.2地震 中下游地震亚区中的麻城一常德 统计数 4 3 3 3 4 粉最大值 2 5 0 8 9 1 4 珊… 7 4 1 72.9 25.1 1.88x10一 06x10 41.0 16.9 1.57.5 22.1 1.42x10一 4 3 3 5 3 8 2 2 工程区位于华南地震区长江③ 季 墨 粘均方差 6 L J 2 L L L 6 L2 2 2 25 3 4 ;& }4 8 0 9 1 , 1 1 J 地震带以东地区,主要受外围地震 土 曩。_()81。_()21。_()34 0.095 0.142 0.071 0.191。_28。 2 活动的影响。依据《中国地震动参 区地震动峰值加速度为0.05g,相应 的地震基本烈度为Ⅵ度。 全风统计数 4 4 泥岩平均值211 .4 9 7 6 L 数区划图》‘ 8 07-.2001), 程④一 嫠茧奈墨2 6. 1.5水文地质条件 坝址区水文地质条件比较简单.根据含水层赋 存条件,地下水的类型可分为孔隙型潜水和基岩裂 2 0 0 0 5 6 30 0 0 0 』2 m 4 4 4 4 4 4 3 3 5 7 8 1 2 1 22 ..99 xlO。- 1.97 1.63 0.672 32.4 18_3 14.1 0.19 38.0 16_3 1.99×10一 表2 坝基及坝肩土体标准贯入试验成果统计表 Table 2 Statistics of dam foundation and abutment soil sandard penetratiton testing results 隙水。孔隙潜水主要赋存于第四系冲洪积层中.基 岩裂隙水主要赋存于坝肩强风化岩体裂隙中。地下 水的补给方式主要为大气降水补给.次为地表水向 下渗入补给。据地区经验,地下水水质主要为低矿 化度HCO 一Ca・Mg型水,对混凝土无腐蚀性。 标准贯入试验结果表明:坝基及坝肩粘性土 2坝基及坝肩岩(土)体工程地质特征 2.1坝基及坝肩岩(土)体结构特征 组成坝基及坝肩的岩(土)体主要为中生界侏 罗系上统灵乡组全风化、强风化含钙粉砂质泥岩和 (③层)标准贯入击数大多数14~15击,离散性小, 表明其密度均匀;坝肩局部粉质粘土(②层)标准贯 入击数9击,表明该处粉质粘土(②层)较其它地方 密度较差。 第四系松散堆积层(图2)。 2.2坝基及坝肩岩(土)体物理力学性质 坝基及坝肩岩(土)体的物理力学性质根据 土工试验成果而来,统计结果见表1。 根据现场标准贯入试验判定坝基及坝肩土层 的状态.成果见表2。 3坝体工程地质特征 3.1坝体物质组成及分布特征 高腊梅水库大坝为均质土坝,坝顶高程为 43.20m,坝底高程33.00m,坝顶宽5.0m。根据钻孑L 揭示,坝体的物质成份不均一,主要成份为第四系 松散堆积粘土和粉质粘土(Q )(图3)。 维普资讯 http://www.cqvip.com 中国煤田地质 第19卷 舄 43 1 7 43 l2 器 9.43 2 ・ 62xlO-%m/s.亚均值为4.’ I r—Lti/ ・04x10_ 4cm/11,丰s’ 4-% 一~~~一娇土粘明填筑土的透水性不均一,变化较大。 一~~~质土粉粘 数值值值差 计大小均方 4主要工程地质问题及评价 女数值值值 计大小均 4.1大坝坝体稳定问题及分析 m 懈 坝基下河床底及两岸都未护砌完整,"”” 舶 坝外护坡不完整,大坝坝身单薄,在水库高 喊 m 水头压力作用下.极大地威胁着大坝的安 全:大坝内侧护坡块石风化严重,有松动现 图3武汉市江夏区高腊梅水库大坝 工程地质图I—I 工程地质横向剖面图 象.也影响到大坝坝体的稳定性。 Figure 3 I-I engineering longitudinal section of Gaolamei reservoir dam 4.2坝体填筑土渗漏问题及评价 表3坝体填筑土物理力学性质指标统计成果表 由钻探揭示,主坝坝体成份不均, Table 3 Statistics of dam body earth fillings physical and mechanical property indices 同时局部回填质量较差,碾压不均,加 层 上填筑时不同的土质、不同的施工时 犀 统计 量 垦 垦警 些l孑 液限塑限二二_:二。:: 蓑 蓑 塑塾堂垫 堡鱼二:渗透系数 二: :: 间、不同的施工班次,使土层中存在各 序J_ 项目 W P Pd e L P ,P C K /%/g・cm。/g・cm。 /% /% /kPa 。) /em‘S 种结合面,从而使坝体产生渗漏;大坝 6 6 6 6 6 6 3 3 2 东侧100m处有150m长的地带有散 1.48 1.078 52.7 26.9 25.0 0.38 42.8 22.1 5.05x10 浸.特别是库水位离溢洪道1.0m左右 1.33 0.856 40.3 21.2 19.3 0.17 25.8 l1.7 4.21X1O 1.43 0.929 46.6 24.1 22.4 0.29 31.7 15.8 2.53x1O 高时,散浸较为严重;大坝白蚁危害严 0.54 0.O8 4.21 1.96 1.98 0.07 重:坝体填筑土透水性不均一,局部透 0.038 0.087 0.O9O O.O8 1 0.088 0.243 水性较大。针对上述问题,建议采用水 1 1 1 1 1 1 1 1 泥注浆或地下连续墙等方法进行防渗 1.56 0.743 29.7 17_3 12.4 0.52 24.6 13.0 处理。 1.56 0.743 29.7 17_3 12.4 0.52 24.6 13.0 4.3大坝坝基及坝肩岩(土)体渗透问 1.56 0.743 29.7 17_3 12.4 0.52 24.6 13.0 表4坝体填筑土 3.2坝体填筑土物理 题及评价 标准贯入试验成果统计表 大坝坝基及坝肩由可塑及硬塑的粉质粘土、全 Table 4 Statistics of dam body 力学性质 风化含钙粉砂质泥岩及强风化含钙粉砂质泥岩组 earth ifllings standard 坝体填筑土的物 penetration testing results 成.可塑粉质粘土渗透系数3.OOxi0 ,具微透水性; 理力学性质试验成果 孔号蒌 喜 薯鬈状态 硬塑粉质粘土渗透系数2.50x10 ,具微透水性;全 统计见表3。 风化含钙粉砂质泥岩渗透系数2.00xl0 ,具极微透 根据现场标准贯 水性。上述分析表明,坝基及坝肩岩(土)体的渗透 入试验判定坝体填筑 问题不会影响大坝整体的安全。 土的状态和密实度, 4.4溢洪道工程地质分析及评价 成果见表4。 溢洪道位于大坝右侧,基础为全风化含钙粉砂 标准贯入试验结 质泥岩.其工程地质条件较差。衬砌破坏较严重,溢 果表明:坝体填筑土标 洪道消力池老化,溢洪道两侧的土质边坡密实度低, 准贯入击数4~8击,离散性较大,表明坝体粘土密 易坍塌.建议采用压密培土及浆砌块石等方法进行 度不均匀。 护坡处理。 3.3坝体填筑土透水性 坝体填筑土的3段现场注水试验测得渗透系 5结语 数为4.82X10-%6.01 ̄10%m/s平均值为2.25x10%m/ 通过对已建水库大坝进行安全鉴定,能够有效 表5坝体填筑土现场注水试验成果表s,试验结果见 地了解组成坝体及坝基岩土体的物理力学性质及 Table 5 Dam body earth ifllings 表5 透水性,了解枢纽工程存在的主要工程地质问题及 试 度可能产生的工程地质危害,从而为后期除险加固提 —— … /m 窒 鬈 岩性 K/坚 ear ・s …一…… 眭分析成 室内试验 禾衣 , { 供可靠的工程地质依据,消除其存在的安全隐患, ZK1 0-8.00粘土4.82x10 极微透水性体填筑土的渗 保障库区居民生命财产安全。对于不同的水库类 : :薯圭 .O1 x lO。 ̄一 型.只要选择行之有效的安全鉴定方法,就可以收 2.透系数,47×10 为 ~ 到较好的效果。 (下转第69页) 维普资讯 http://www.cqvip.com 2期 武喜尊:关于煤炭三维地震勘探发展的几点思考 69 3结束语 三维地震勘探技术的发展应用使地震勘探的精 度和分辨率大大提高,取得了丰富的地质成果,能够 技术为推动煤炭三维地震勘探技术的进步提供了有 力的支撑,煤炭三维地震勘探技术解决地震问题的 能力将得到不断提高,具有很大潜力,通过广大煤炭 地震勘探工作者大胆创新,煤炭三维地震勘探技术 解决了一些影响煤矿安全生产的矿井地质问题,为 一高产高效矿井的建设,提高企业经济效益起到了极 定能够获得更大进步,取得更大成果。 大的作用,然而,从现代化矿井对地质资料的要求来 参考文献: 看,还存在着明显的差距。还应继续加强三维地震勘 『11 andree cordsen john w.pierce著,俞寿朋,等译.陆上三维地震勘探 探基础性工作“三高”(高分辨率、高保真度及高信噪 的施1二设计『C1.河北涿州:石油地球物理勘探局,1996. 比)的研究,加强三维地震勘探特高分辨率、叠前处 『21中国煤炭地质总局.煤矿采区三维地震勘探经验交流会论文集 理及岩性方面的攻关与研究。从而进一步提高三维 『C1.北京:中国矿大出版社,2001. [3]武喜尊.巾国煤炭地震勘探技术发展[Jl_中国煤田地质,2003,15(6). 地震勘探解决地质问题的能力。由于三维地震勘探 [4]武喜尊.中国煤矿采区地震勘探技术[Jl_物探与化探,2002,26(1). 数据量大,包含的地质信息十分丰富,还有待于进 『51武喜尊.三维地震勘探技术在煤矿生产建设中的应用『Jl_煤炭企业 步深入开发,需要继续进行深入的研究,以期获得更 管理。2004,20(4). 多的有用信息。随着社会整体的科技进步,一些新的 Some Pondering on Coal 3D Seismic Prospecting Development Wu Xizun (China National Administration of Coal Geology,Beijing 100039) Abstract:Based on status quo and development trend of coal seismic prospecting in China,the author brought forward some emphatic crucial parts and problems of 3D seismic prospecting need to carry out analyses for the future,To improve seismic prospecting resolution,first of all is to increase reflection wave frequency,then induce and use of low velocity waves need to be considered, Utilization of diminutive grid acquisition technique is propitious to identi ̄minor sturctures.To use this technique,needs to pay attention to three aspects:target geologic body size,maximum mixing and stacking free frequency and transversal resolution,Use multiple coverage to improve seismic wave signal-to-noise ratio,as to high strata dip and complicated sturcture areas,prestack depth migration processing technique has to be used,For subtly depict ores and their structures,improve imaging quality,application of single-shot seismic prospecting high density acquisition technique ought to be strengthened, Keywords:seismic prospecting;reflection wave frequency;diminutive grid acquisition technique;resolution;prestack depth migration;single—shot seismic acquisition technique (上接第46页) 参考文献: 2006,18(6):33—37. [2]《工程地质手册》编写组._I===程地质手册[M].北京:中国建筑工业出 [1ll J ̄龙,等.安达坝址工程地质条件的初步研究fJ].中国煤田地质 版社.1984. A Safety Study of Gaolamei Reservoir Dam,Wuhan Zhao Limin (Hubei Provincial Geological Exploration and Foundation Engineeirng Company,Wuhan,Hubei 430200) Abstract:Based on relief and landform,strata and lithology,geological sturcture,earthquake and hydrogeological environmental con— dition studies in Gaolamei reservoir dam area,summarized engineering geological characteristics of dam body,dam ̄undation and dam abutment,assessed dam body stability,earth iflling seepage,foundation and abutment rock(soil)body pemreability,finally put forward pertinent suggestions on possible engineering geological hazards and strengthening measures need to be adopted, Keywords:engineering geological study;dam;hazard assessment;treating measures;Gaolamei reservoir