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1、工程地质工程概况一家人水库位于腾长市柏祥镇蛾咀村，所在河流为新墙河支流，其 担负着下游 1200人口，1500多亩耕地的防洪保安任务，水库加固前正 常蓄水位77.80m，死水位72.00m。设计灌溉下游农田1000亩，是一座 以灌溉为主，兼有防洪、养殖等功能的年调节型水库。一家人水库集雨面积l.lkm2，干流长度1.38km，干流平均坡降为102%。水库工程主要由大坝、输水低涵、输水高涵、溢洪道等建筑物组成。本工程等别为V等、小（2）型，主要建筑物级别为5级，次要建 筑物级别为 5 级。设计洪水标准重现期为 30 年，校核洪水标准重现期 为 300 年，溢洪道消能防冲设施洪水标准重现期为 20
2、 年。1 ）大坝一家人水库主坝为均质土坝，坝顶高程为80.00m,坝顶宽4.5m，坝 轴线长190m，最大坝高10.0m。上游坝坡为一级，上游坝坡坡比自上而 下为1：3.0,下游坝坡分二级，下游有宽9.00m的平台，下游坝坡坡比 自上而下分别为1 ： 2.1、1 ： 0.5。上、下游坝坡均无护坡。2）溢洪道位于坝体右侧，山体开挖而成，全风化岩石基础；控制 段为双孔砼拱涵，堰顶高程为 77.80m。5）输水高涵：位于坝左端坝下、取水卧管，输水涵涵身渗漏，渗 水浑浊且带泥沙混凝土剥落、破损，有裂缝进口底板高程75.00m，出 口底板高程74.50m，设计流量0.10m3/s。砼圆涵，断面尺寸400
3、mm。6）输水低涵：输水低涵位于坝右端坝下、扇格式闸门取水、涵管 运行多年，漏水严重进口底板高程72.00m，出口底板高程71.59m，设 计流量0.10m3/s。条石盖板涵，断面尺寸300 x 400mm。一家人水库设计灌溉面积 1000 亩。3.1 区域及水库库区地质条件工程区地处新华夏系第二沉降带中部，西面为洞庭湖断陷盆地，东 南侧为NNE向岳阳湘阴断裂带。地貌属构造剥蚀“红岩”低丘岗地地 貌单元。库区周围连绵不断的丘陵、岗地，海拔高程在60.080.0m之 间，水库大坝处在低丘谷地，地貌大致呈狭长“V”字型，库区植被良 好，草木茂盛。大坝下游为人民居住、生产、耕作及养殖地。枢纽工程区内
4、水文地质条件简单，地下水类型主要有第四系孔隙潜 水、基岩裂隙水两种类型。区域上属相对贫水区，第四系孔隙潜水主要 赋存于枢纽工程区下游溪谷平原中的低液限粘土冲积层或残坡积层中， 接受大气降水及库水的补给，地下水由高势能向低势能运移，径流条件 一般较好，地下水向河流或冲沟低洼处排泄，且随季节而变化，其水 量较弱贫乏；基岩裂隙水主要赋存于库区内基岩风化裂隙中，由于岩 石风化作用较发育，基岩裂隙发育不均一，地下水一般呈网状分布，埋 藏较深，主要接受大气降水和地表水补给，因裂隙连通性较差，地下水 的径流条件一般，含弱基岩裂隙水，透水性较弱中等，水量贫乏。根据岳阳市历史地震资料统计，从1 0 4 5 1
5、9 1 8年间，先后发生1 6 次有感地震，其中1556年发生过5.5级地震。 1972年1月9日，鹿角 发生2.8级地震，同年5月5日，在营田发生1.6级地震。枢纽工程区 内晚近期新构造运动以缓慢间歇性上升掀斜运动为主，尽管区内新构造 运动较发育，但不具备孕育大地震的构造条件，为较稳定洞庭凹陷边缘， 仍属相对稳定区。根据国家质量技术监督局2001 年发布的中国地震 动参数区划图(GB18306-2001 ),枢纽工程区地震动峰值加速度为 0.05g,地震动反应谱特征周期为0.35s。相应于中国地震烈度区划图( 1990年版)(1： 400万)地震基本烈度为VI度区，设计地震分组为 第一组。根
6、据水工建筑物抗震设计规范(DL50732000 )有关规定， 该坝不需作抗震安全复核分析计算。3.2 坝址工程地质、水文地质条件3.2.1地形地貌工程区地处新华夏系第二沉降带中部，西面为洞庭湖断陷盆地，东 南侧为NNE向岳阳湘阴断裂带。地貌属构造剥蚀“红岩”低丘岗地地 貌单元。库周为连绵不断的丘陵、岗地，海拔高程在60.080.0m之间， 水库大坝处在低丘谷地，地貌大致呈狭长“V”字型。库区植被良好， 草木茂盛。大坝下游为人民居住、生产、耕作及养殖地。2.2 地层岩性经现场勘察及钻探揭露，坝址区出露地层主要为下第三系古新统(E12),岩性为褐红色砂岩，其次为第四系人工堆积层，现将岩性自新 至老
7、分述如下： 人工堆积土层(Qs):为大坝人工堆积层，褐红色，稍密，稍湿，以 残破积物为主要成分，含石英砂砾，约5-25%，粒径1-3mm。层厚2.7 10.0 m。下第三系古新统(E12)：岩性为褐红色砂岩，泥砂质结构、中厚层 状构造，钙泥质胶结，岩石节理裂不发育，岩石抗风化性差，风化作用 较发育，岩性较软。根据岩石风化程度不同，可分为以下二个工程地质 层： 强风化砂岩：褐红色，原岩结构基本破坏,岩石风化作用强烈，节 理裂隙发育，岩石破碎，半岩半土状，质量等级V级，层厚4.65.2m。 弱风化砂岩：褐红色，泥砂质结构，中厚层状构造，钙泥质胶结，岩 石节理裂隙较发育,岩石结构破碎-较完整,岩芯多
8、呈碎块状或短柱状, 岩质较软，岩石质量等级为IV类，揭露层厚5.25.6m （该层未揭穿）。以上各地层的分布规律及岩性特征详见工程地质断面图及钻孔柱状图。3.2.2地质构造根据工程地质调查，枢纽区处于北北东向新华夏系巨型第二沉降带 的次一级隆起带湘阴汨罗断陷盆地内，桃林压扭性断裂的东北 侧。未见有大的近期区域性活动断裂构造出现，勘察钻孔内亦未见断层 破碎带、断层擦痕、断层角砾等断裂构造痕迹。岩体结构较完整，分布 较稳定。据工程地质调查，水库区构造较为简单，无区域性断层切割。坝区 裂隙以风化裂隙为主，除地表因风化作用不均匀有泥质充填外，其余多 呈半张开微闭合状态，由于裂隙相互切割贯通，破坏了岩体
9、整体结构 的完整性，透水性弱较强，致使坝基局部漏水严重，但对场地大坝结 构稳定性影响不大。3.2.3水文地质条件坝址区属中亚热带向北亚热带过渡的季风气候区，四季分明，湿润 多雨,具有春温变幅大，初夏雨水多，伏秋天热易旱，冬季严寒不多的 特点。冬季多为西伯利亚干冷气团控制，气候干燥寒冷；夏季为低纬海 洋暖湿气团所盘据，温高湿重。夏季之交，流域正处在冷暖气流交汇的 过渡地带，形成阴湿多雨的梅雨天气。4月6月为主汛期，大洪水主 要集中在5月7月。根据岳阳气象站 19532001 年观测的气象站资料统计，多年平均 气温为16.9C，历年日平均最高气温为29.2C，历年日平均最低气温 为4.2T，极端最
10、高气温为39.3C，极端最低气温-11.8C；多年平均 降水量1390.0mm;多年平均蒸发量为1270.6mm；历年最大风速28m/s, 历年最大平均风速14.0m/so区内地表水系较发育，主要为水库、池塘 及溪沟等，地表水以面流方式汇入库区。在勘探深度范围内，坝址区内地下水类型主要有第四系孔隙潜水、 基岩裂隙水两种类型。（1）第四系孔隙潜水：主要赋存于大坝填筑土层中，接受大气降 水及库区地表水的补给，高库水位时向外坡排泄，低库水位时向内、外 坡排泄。（2）基岩裂隙水：主要赋存于库区内基岩风化裂隙带中，接受库 水及大气降水的补给，河流或冲沟为排泄区，其补排关系为地下水补给 河水。因场地岩石风
11、化深度较大，节理裂隙较发育，裂隙多呈半张开 微闭合状态，且多为泥质充填，裂隙连通性较差，地下水循环交替迟缓， 径流条件一般较差，含弱基岩裂隙水，以岩层层面、裂隙面为渗流通 道，主要以线状流或泉流形式分散排泄于沟谷或河流。该层为相对隔水 层，其水量较弱。勘察查明，坝址场地为直接临水的湿润区，综合判定场地环境类别 为II类。根据库区原有水质分析资料可知，地下水化学类型属HC03- Ca2+SO42-型，按水利水电工程地质勘察规范(GB50287 99)有关 水质评价标准判定：该水质在强透水性地层中对砼结构具弱腐蚀性，在 弱透水性地层中对砼结构具微腐蚀性。3.2.4物理地质现象据工程地质调查，坝址区
12、上部第四系覆盖层较薄，岩石风化作用较 发育，节理裂隙多呈半张开微闭合状。坝址区存在对大坝安全潜在影 响的物理地质现象，主要表现为：大坝上游护坡年久失修，局部损毁， 下游坝坡草皮护坡，外坡为草皮护坡，坡面较陡，较规整，大坝下游 无排水棱体，导致浸润线过高、影响大坝的安全，坝基清基不彻底， 坝体与坝基接触部位存在渗漏现象，渗透水浑浊，现分述如下： 大坝上游坝坡混凝土护坡，年久失修，破损严重，下游坝坡草皮 护砌，杂草丛生，坝坡局部塌陷、凹凸不平，被水冲刷严重；坝体填筑 质量差，碾压不实,坝基清基不彻底，坝体及坝基多处渗漏。坝脚处无 排水设施，坝外坡脚渗流溢出点高，影响了大坝稳定性，危及了大坝安 全。
13、 大坝下游坝趾均未设堆石排水棱体，坝脚软化，导致浸润线过高， 大部分范围渗水，危及了大坝安全。 大坝坝基局部清基不彻底，坝体底部残留少量松散堆积物，在地 下水长期浸泡作用下，呈可软塑状，造成坝体稳定性降低，且坝基与 坝体接合程度较差，存在较严重接触渗漏现象且渗透水浑浊。以上物理地质现象严重影响了大坝的稳定性，已危及大坝安全。3.3 大坝坝体填筑土结构特征及质量评价3.3.1大坝坝体结构特征大坝为均质土坝，坝高10.0m,坝顶高程80.0m，坝顶宽4.5m，长 180.0m。上游坝坡为一级坡，坡比为1： 1.67，下游坝坡为一级坡，坡 比为 1： 1.69。上游坝坡混凝土护坡，年久失修，破损严重
14、，下游坝坡 未护砌，杂草丛生，坝坡局部塌陷、凹凸不平，被水冲刷严重；坝体填 筑质量差，碾压不实,坝基清基不彻底，坝体及坝基多处渗漏。坝脚处 无排水设施，设有片石堆砌的挡墙，坝外坡脚渗流溢出点高。3.3.2 大坝坝体施工质量评价一家人水库枢纽工程于 1964 年竣工蓄水运行后，水库基本能按照 水库大坝的调度规程合理调度运用，充分发挥了拦洪削峰蓄水作用，缓 解了下游防洪压力，较好地解决了灌溉、防洪问题，社会效益较显著。 但由于水库建设阶段所处历史环境，施工以群众运动为主，采用土法上 马，前期准备工作严重不足，施工仓促，工程设计标准低，资金投入严 重不足。大坝填筑时未对坝基进行防渗处理。岸坡清基时只
15、清除了表层冲洪 积土和植物根系，表层仍有较多的碎石或碎石夹粘土未清除，也未设防 渗齿墙。坝身填筑土的质量不一致，土料为含砂砾低液限粘土，人工填 筑不均匀，不密实。大坝施工质量没有达到国家现行规范要求。枢纽工 程险情的经常发生已严重威胁到大坝的运行安全。不仅使工程的正常效 益得不到充分发挥，而且也严重威胁着下游人民的生命财产的安全。由以上大坝建设过程可知，由于当时施工采用民工大兵团施工，坝 体填筑质量差，加上当时的技术条件差，使坝身填土与坝基、两岸山坡 基岩结合不紧密，土层填筑厚度和接触面填土料质量很难控制，并且回 填夯压时不太密实，接头搭接夯压不到位，导致目前沿坝基、绕坝肩及 坝身渗漏严重，为
16、运行后坝体渗漏留下了病弊。3.3.3 大坝坝体填筑土质量评价3.4.3.1 大坝分区根据钻探岩芯编录、室内土工试验及大坝施工记录、施工建筑材料， 结合坝址工程地质条件，大坝坝体可划分1 个区，即：I区：为大坝填筑区，褐红色，稍密，稍湿，以残破积物为主要成分， 含石英砂砾，约5-25%,粒径l-3mm。层厚2.710.0m。物理力学性质一 般较差，局部地段渗水严重，防渗性能差，钻探时渗水明显，根据野 外注水试验可知渗透系数平均值K=7.48x10-4，属中等透水。3.4.3.2 大坝填筑土物理力学性质 为查清坝体填筑质量，本次勘察采用了钻探取样、现场原位测试及 室内试验等多种手段，对坝体填筑土层的物理力学性质进行综合评价。1) 土工试验结果分析本次
