南水北调工程总干渠排水倒虹吸说明

1、PAGE 南水北调中线一期工程总干渠初步设计阶段张家沟排水倒虹吸工程地质勘察报告河南省水利勘测有限公司二零零八年十月批 准：赵健仓核 定：陈全礼 审 查：刘公兴 校 核：孙 刚编 写：陈世刚 项目负责人：孙 刚 项目技术负责人：孙 刚 王立军 项目主要参加人：孙 刚 王立军 陈世刚PAGE 目 录TOC o 1-2 h z u HYPERLINK l _Toc151461286 1概况 PAGEREF _Toc151461286 h 2 HYPERLINK l _Toc151461287 1.1工程概况 PAGEREF _Toc151461287 h 2 HYPERLINK l _Toc151

2、461288 1.2勘察工作概况 PAGEREF _Toc151461288 h 3 HYPERLINK l _Toc151461289 2工程水文地质条件及评价 PAGEREF _Toc151461289 h 5 HYPERLINK l _Toc151461290 2.1工程地质条件及评价 PAGEREF _Toc151461290 h 5 HYPERLINK l _Toc151461291 2.2水文地质条件及评价 PAGEREF _Toc151461291 h 16 HYPERLINK l _Toc151461292 结语 PAGEREF _Toc151461292 h 18附图 01南

3、水北调中线一期工程总干渠张家沟排水倒虹吸轴线工程地质剖面图(比例：横1：500纵1：200)PAGE 81概况1.1工程概况张家沟排水倒虹吸位于河南省平顶山市鲁山县辛集乡三街村西北，属南水北调中线一期工程总干渠河南渠段第亚段左岸排水建筑物，建筑物与总干渠交叉点渠线设计桩号SH(3)12+047.8，大地坐标为X=3737237.915，Y=499323.093。该处有乡村路与郑州南阳、鲁山平顶山公路相通，交通不很便利（见图1.1.1）。1.县、乡、村；2.铁路；3.公路；4.河流、湖泊；5.南水北调中线工程总干渠；6.倒虹吸图1.1.1 张家沟倒虹吸交通位置图张家沟位于鲁山坡东坡，为雨水冲刷形

4、成的山前冲沟。勘探期间河水干涸，据调查仅在夏季多雨季节有短暂洪流。工程区地处丘前坡洪积扇与山坡坡趾交接部位，地势由西北向东南倾斜，起伏不平，地面高程124.00126.56m，天然沟底高程约124.00m左右，沟宽6.015.0m，沟深2.53.5m左右。1.2勘察工作概况在南水北调中线工程总干渠可研阶段和初步设计阶段，我勘测有限公司先后沿改线前总干渠渠线作过不同比例尺的工程地质测绘及勘察工作，并提交了相应的勘察成果，为本次勘察提供了地质资料。根据新的（调水规模95亿m3）渠道设计及建筑物布置要求，综合前期勘察成果，对张家沟倒虹吸进行勘察工作，以满足初步设计阶段设计要求。本次勘察要求：查明建筑

5、物场区的地形地貌、地层岩性特征及水文地质条件；查明各土体单元的物理力学性质，提出各土体单元的设计参数；了解勘察区的区域地质构造稳定性，提出地震动峰值加速度值及相应的地震基本烈度值；查明建筑物场区存在的主要工程地质问题，对建筑物地基的工程、水文地质条件作出评价和建议。勘察工作于2005年3月25日开始，2005年4月1日结束外业工作。完成了钻探、现场原位测试，室内土工试验，完成主要工作量见表1.2.1。表1.2.1 完成主要工作量表类别工作项目单位工作量备 注勘探钻探m/孔75.0/3竖井m/眼1.0/1坑探m3原位测试标准贯入次/孔5/2重型动力触探m24.7试样采集孔内原状土样个20方块土样

6、块岩样块11室内试验土工常规组10其他组岩石物理性组11膨胀组8水质分析组22工程水文地质条件及评价2.1工程地质条件及评价（1）地层岩性工程场区勘探深度范围内主要为第四系上更新统坡、洪积层，上第三系中新统洛阳组及太古界太华群。由于场区跨两个地貌单元，且上部地层多为坡洪积，地层变化大，地基均匀性较差。按岩性及其工程地质特征，共划分以下10层,由老至新分述如下：太古界太华群（Arth）岩性主要为片麻岩。片麻岩：灰黑色、灰黄色，鳞片变晶结构，片麻状构造，主要成分为石英、长石、云母。本次勘探所取岩芯呈强风化状态，岩芯呈碎块状或者薄饼状，少量呈泥状。仅1#孔揭露，揭露厚度6.2m。上第三系中新统洛阳组

7、（N1L）岩性为砾岩、砂砾岩、粘土岩，砾岩与粘土岩呈互层状分布。 砂砾岩：紫红色，胶结差，岩芯呈散粒状，卵（碎）石成分以石英砂岩、石英岩为主，粒径46cm，最大可达10cm，次棱角状。灰绿色泥砂质充填。揭露最大厚度4.55m。粘土岩：杂色，以灰绿色、棕红色、棕黄色为主，成岩差。岩芯呈硬塑土状，干时易裂，裂隙面呈蜡状光泽，黑色铁锰质薄膜发育。局部含小砾石，砂质成分含量约510。层厚1.458.0m。层底高程99.85108.76m。砾岩：紫红色，胶结差，岩芯呈散粒状，成分以石英岩、石英砂岩为主，粒径一般24cm，稍大为58cm，最大可达15cm，次棱角状。灰绿色砂泥质充填。层厚2.02.6m。层

8、底高程111.56107.85m。粘土岩：灰绿色，成岩差，岩心呈硬塑土状，干时易裂，裂隙面呈蜡状光泽，黑色铁锰质薄膜较发育。局部含小砾石，含量约5。层厚3.55.6m，层底高程约110.45113.56m。砾岩：紫红色，胶结差，岩芯呈散粒状，成分以石英岩、石英砂岩为主，粒径47cm，最大可达11cm，次棱角状，灰绿色砂泥质充填。本层不均一，1#孔孔深6.37.6m为粘土岩与砾岩互层；2#孔本层上部1.0m为粘土岩。层厚3.23.8m，层底高程116117m。第四系上更新统坡、洪积物（dlplQ3）砾质土：褐黄、棕黄色，砾石成分以石英砂岩为主，粒径一般38cm，最大可达15cm，次棱角状，含量约

9、2040。土主要为褐黄色重粉质壤土。本层很不均一，局部近泥卵石。层厚3.46.3m，层底高程119.85120.26m。中粉质壤土：棕黄色，稍湿，软可塑状，断面见有钙质斑纹。具水平层理，局部夹砂壤土。层厚3.0m。卵石：灰白色灰黄色，成分以石英砂岩为主，直径一般35cm，个别大者可达20cm，含量约6080，次圆状，分选差，泥砂充填。层厚约4.0m。重粉质壤土：褐黄-棕黄色，稍湿，致密，硬塑状，切面较为光滑，可见黑色铁锰质斑点，局部夹有小砾石，沿沟往上游含量渐多。本层起伏较大。（2） 土的物理力学性质根据现场原位测试和室内试验成果，经综合分析整理，各层土岩体的物理力学性试验成果见表2.1.1、

10、表2.1.2；设计参数建议值见表2.1.3、表2.1.4。各层土岩体的物理力学性特征如下：重粉质壤土（dlplQ3）：天然干密度d=1.541.69g/cm3,平均值1.66 g/cm3，压缩系数a1-2=0.1280.397 MPa-1，平均值0.201 MPa-1;标贯击数N=12击；为中等压缩性硬土。考虑到标贯组数较少且易受砾石影响，按物性指标承载力标准值fk=150KPa。 = 2 * GB3 卵石（dlplQ3）：动探击数平均值N=23击；该层为密实碎石土。承载力标准值fk=400KPa。 = 3 * GB3 中粉质壤土（dlplQ3）：天然干密度d=1.59g/cm3，压缩系数a1

11、-2=0.217 MPa-1;标贯击数N=67击，平均值6.5击；为中等压缩性中硬土。承载力标准值fk=160KPa。 = 4 * GB3 砾质土（dlplQ3）：动探击数平均值N=35.2击，该层均匀性差，建议承载力标准值fk=200KPa。砾岩（N1L）：局部与粘土岩呈互层状，动探击数平均值N=31.3击，综合考虑承载力标准值fk=350KPa。粘土岩（N1L）：动探击数平均值N=24.1击，承载力标准值fk=300KPa。砾岩（N1L）：动探击数平均值N=21.8击，承载力标准值fk=400KPa。粘土岩（N1L）：动探击数平均值N=17.1击，承载力标准值fk=300KPa。砂砾岩（N

12、1L）：动探击数平均值N=15.3击，承载力标准值fk=350KPa。片麻岩（Arth）：动探击数平均值N=16.3击，结合岩芯风化状态及工程类比，建议承载力标准值fk=300KPa。（3）地质构造与地震据南水北调中线工程沿线设计地震动参数区划报告，该区地震动峰值加速度小于0.05g，相当于地震基本烈度小于度。综上所述，工程区地处丘前坡洪积扇与山坡坡趾交接部位，场区地层跨两个地貌单元，变化较大，存在地基不均匀问题。倒虹吸建基面位于第层重粉质壤土、第层砾岩中，承载力标准值分别为150Kpa、350Kpa。第层砾岩不均一，多夹有粘土岩，据邻近建筑物资料（鲁山坡落地槽）粘土岩具弱膨胀潜势，开挖后应注

13、意保护。施工临时边坡高度约78m，建议临时边坡比1:1.5。PAGE 20 表2.1.1 土岩体物理性试验成果统计表土体单元编号土名（时代成因）重粉质壤土（dlplQ3）中粉质壤土（dlplQ3）粘土岩（N1L）粘土岩（N1L）试验项目组数范围值平均值组数范围值平均值组数范围值平均值组数范围值平均值天然含水量（W）%917.221.720.1124.9514.923.018.8616.322.320.5天然干密度（d）g/cm371.541.691.6611.5951.481.761.6761.551.711.64比 重（Gs）92.702.732.7112.7152.702.732.7132

14、.702.742.72天然孔隙比（e）70.5940.7510.63510.701液 限（WL）%826.734.329.8125.8630.861.248.6332.744.837.1塑 限（WP）%814.920.217.1115.8620.338.229.4319.427.122.3塑性指数 （IP）810.514.412.7110.0610.523.519.1312.417.714.8液性指数 （IL）80.060.330.2210.915-1.54-1.20-1.383-1.42-1.17-1.32颗粒组成卵(mm)20.0砾(mm)20.02.0%砂粒(mm)2.00.05%817

15、.034.824.5129.9519.055.035.3328.052.537.3粉粒(mm)0.050.005%838.851.446.6150.2527.043.534.2325.537.030.7粘粒(mm)0.005%826.433.029.0119.9518.042.030.5322.039.032.0d10mmd30mmd60mm不均匀系数(Cu)曲率系数(CC) 表2.1.2 土岩体力学性试验成果统计表土体单元编号土名（时代成因）重粉质壤土（dlplQ3）卵石（dlplQ3）中粉质壤土(dlplQ3)试验项目单位组数范围值平均值标准值组数范围值平均值标准值组数范围值平均值标准值抗

16、剪强度直剪自快CkPa(o)饱快CkPa729.040.035.432.7125.0(o)713.221.017.215.1126.2固快CkPa(o)饱和不固结不排水CkPa(o)压缩系数（av12）MPa-180.1280.3970.2010.26210.217压缩模量（Es12）MPa84.4112.519.127.1917.84渗透系数（Kv）Cm/s22.10E-052.3E-052.20E-0513.10E-06标准贯入击数（N）击212122676.5重型动力触探（N63.5）击3232423 续表2.1.2 土岩体力学性试验成果统计表土体单元编号 = 4 * GB3 土名（时代

17、成因）砾质土（dlplQ3）砾岩（N1L）粘土岩（N1L）试验项目单位组数范围值平均值标准值组数范围值平均值标准值组数范围值平均值标准值抗剪强度直剪自快CkPa(o)饱快CkPa5207749.4(o)59.927.622.2固快CkPa(o)饱和不固结不排水CkPa(o)压缩系数（av12）MPa-1压缩模量（Es12）MPa渗透系数（Kv）Cm/s 标准贯入击数（N）击重型动力触探（N63.5）击6294335.28283331.330.19223024.122.8 续表2.1.2 土岩体力学性试验成果统计表土体单元编号土名（时代成因）砾岩（ N1L ）粘土岩（ N1L ）砂砾岩（ N1L

18、 ）试验项目单位组数范围值平均值标准值组数范围值平均值标准值抗剪强度直剪自快CkPa(o)饱快CkPa2192321.0(o)215.930.723.3固快CkPa(o)饱和不固结不排水CkPa(o)压缩系数（av12）MPa-1压缩模量（Es12）MPa渗透系数（Kv）Cm/s 标准贯入击数（N）击重型动力触探（N63.5）击4192521.811162017.116.33151615.3 续表2.1.2 土岩体力学性试验成果统计表土体单元编号土名（时代成因）片麻岩（Arth）试验项目单位组数范围值平均值标准值组数范围值平均值标准值抗剪强度直剪自快CkPa(o)饱快CkPa(o)固快CkPa

19、(o)饱和不固结不排水CkPa(o)压缩系数（av12）MPa-1压缩模量（Es12）MPa渗透系数（Kv）Cm/s 标准贯入击数（N）击重型动力触探（N63.5）击6151816.3表2.1.3 土岩体物理性指标建议值表土体单元序号时代成因土名物理性质液限塑限塑性指数液性指数天然含水量天然干密度比重天然孔隙比wdGseWLWPIpIL%g/cm3dlplQ3重粉质壤土20.11.582.710.63529.817.112.70.22dlplQ3中粉质壤土24.91.552.710.70125.815.810.00.91N1L粘土岩18.81.672.7148.629.419.10N1L粘土岩

20、20.51.642.7237.122.314.80表2.1.4 土岩体力学性指标建议值表土体单元序号时代成因土名力学性质渗透系数地基土承载力标准值压缩系数压缩模量饱和快剪凝聚力内摩擦角1-2ESCKfkMPa-1MPaKPa（）cm/sKPadlplQ3重粉质壤土0.2627.1928.015.02.20E-05150dlplQ3卵石400dlplQ3中粉质壤土0.2207.5020.018.53.10E-06160dlplQ3砾质土200N1L砾岩350N1L粘土岩21.018.0300N1L砾岩400N1L粘土岩21.018.0300N1L砂砾岩350Arth片麻岩300PAGE 232.

21、2水文地质条件及评价 工程区属暖温带大陆性季风气候区，四季分明，冬春季干冷多风，夏秋季炎热多雨。七月份最热，一月份最冷，多年平均气温14.7。降水多集中在7、8、9三个月，约占年降水量的60%70%。多年平均降水量950mm，全年无霜期215天。场区地下水分为两种类型：1、2#孔为第四系孔隙潜水，水位埋深4.36.3m，高程119.55122.26m；3#孔为平原区承压水，赋存于第层卵石中，承压水头111.50m。主要补给来源为大气降水及侧向径流，消耗于蒸发及侧向径流。据附近建筑物水质分析成果(见表2.2.1)，潜水水化学类型为HCO3-Ca型； PH值6.92，呈中性；总硬度23.79德国度，属硬水；侵蚀性CO2为1.16mg/L。场区地下水位119.55122.26m，高于倒虹吸建基面，存在施工排水问题。汛期施工要注意突发山洪。据水利水电工程地质勘察规范（GB50287-99）附录G判别，工程场区地下水对砼无腐蚀性。表2.2.1水质分析成果表取样编号地下水项目mg/Lme/Lme/L%阳离子K+N