水库加固防渗先导孔试验成果及地质勘察报告

水库加固防渗先导孔试验成果及地质勘察报告一、工程概况：白果河水库枢纽工程由主坝、一副坝、二副坝、溢洪道、输水管等主要建筑物组成。主坝为粘土心墙坝，坝顶高程106m，顶宽7.0m，最高坝高27.50m，坝长196.0m，心墙顶高程105.0m，顶宽2.0m，副坝两座，均为粘土心墙坝，分布于主坝的左岸，一副坝顶长86.0m，顶宽7.0m，坝顶高程为106.0m，先导孔钻孔实测最大坝高17.50m（基岩面高程88.50m），二副坝坝顶长114.0，顶宽7.0m，坝顶高程为106.0m，钻孔实测最大坝高为18.5m（基岩面高程为87.5m）。白果河水库主副坝先导孔工作于2008年4月中旬至5月20日完成大坝25孔先导孔钻探及野外试验工作。其中主坝11孔、一副坝6孔、二副坝8孔，孔距15m至30m，并于5月底提交本报告，其完成主要工作量表一。表工作项目单位数量坝体钻探M/孔275.98/25基岩钻探M/孔211.15/25主坝注水试验段/孔9/9一副坝注水试验段/孔5/5二副坝注水试验段/孔5/5主坝压水试验段/孔19/11一副坝压水试验段/孔8/5二副坝压水试验段/孔13/8主副坝回填封孔M/孔275.98/25钻孔柱状图张25/25主副坝先导孔纵剖面图张3二、地层岩性近坝库区及坝区出露地层比较单一，基岩岩性主要为中元古界随县群古井组（Pt2g）灰白色绢去钠长石英片岩、绢去母石英钠长片岩夹少量绿帘钠长阳起片岩和钠长线粒岩。第四系冲洪积（Qal+Pl）和残坡积物（Qel+Pl）主要分布于河床及两岩相对平缓的地方。人工填土主要构成大坝坝体等水工建筑物，以粘土、粉质粘土和碎石土为主，最大厚度不超过28m。三、 地质构造近坝库区及坝区地质构造比较简单，未发现明显的断裂构造，仅局部发育小褶曲、片理和节理，但大部分为闭合裂隙。岩层片理产状变化不大，大坝右坝肩片理产状为NE15°Z43°；左坝肩片理产状为NE30°Z48°，为倾向左岸的纵向容质结构。四、 主坝心墙土体经本次先导孔钻探表明，大坝心墙回填土为第四系全新统人工素填土，以黄褐色、棕褐色低液限粉质粘土为主，一般呈可塑至硬塑状，局部今片岩碎块，干钻较困难。显然，填筑土料虽未对料场进行严格勘测试验，但仍凭经验进行了一定的选择。经现场钻孔注水试验渗透系数为2.1X10-5〜2.2X10-4cm/s，平均值为6.6X10-5cm/s，大值平均值为1.1X10-4cm/s，比室内试验要大（见表2）。说明大坝心墙土体回填质量还不太均匀，渗透性偏大，不能满足规范对防渗体防渗系数的要求。建议大坝加固防渗施工后防渗体渗透系数控制为7X10-5cm/s。表2主坝心墙透水性注水试验统计表孔号桩号孔深（m）高程（m）吸入量（L/inm）170+04.5270+19.58.6〜10.297.4〜95.80.0596370+34.514.8〜16.491.2〜89.60.0672570+64.515.7〜18.290.3〜87.80.0872770+94.524.7〜27.081.3〜79.00.0945970+124.513.7〜15.292.3〜90.80.08611070+139.58.2〜11.097.8〜95.00.07841170+154.56.0〜9.2100〜96.80.07621270+169.55.4〜7.7100.6〜98.30.07441370+184.50〜3.9106〜102.10.09721470+199.5从以上试验结果分析看，主坝心墙防渗体成分较单一，物理性质指标基本能满足大坝回填料的要求，表明心墙总体比较均匀。但渗透性指标偏大，力学指标偏低。五、坝基岩体强度及透水性本次先导孔钻探表明，坝址处河床冲积层厚度变化大，一般小于5m，基岩面起伏较大，主坝坝轴线处实测基岩面最低高程为78.8m，一副坝高程最底为88.5m、二副坝高程最底为89.38m左右，略向下游倾斜。坝基岩体主要以灰白色绢云母钠长石英片岩和绢云母石英钠长片岩为主。取样经室内抗压试验，其强度较低，但坝体大多置于强〜弱风化基岩上，显然岩体强度受风化程度影响很大。虽然坝基岩体总的透水性较弱，但由于强风化层未彻底清除，又未采取防渗处理措施，左右坝肩岩体均存在中等透水层，也是造成坝后渗漏的原因之一。根据本次勘察岩压水试验资料，可将坝基岩体透水性分为两类(见表3)。表3主坝坝基压水试验成果统计表钻孔编号桩号第一段起止深度试段长(m)吕容值(Lu)第二段起止深度试段长(m)吕容值(Lu)170+04.52.9〜8.15.211.478.1〜11.23.109.54270+19.512.3〜17.575.2710.1717.57〜20.42.834.81370+34.520.05-23.213.1611.0123.31〜27.764.456.14570+64.526.0〜31.05.010.1431.0〜35.24.24.78770+94.527.2〜34.06.85.11970+124.518.96〜24.65.646.861070+139.521.6〜28.967.367.141170+154.515.76〜20.85.0410.0720.8〜26.826.104.71270+169.59.28〜13.844.5610.113.8〜18.44.65.241370+184.53.9〜8.64.7010.18.6〜14.125.526.021470+199.50.7〜5.24.510.075.2〜11.175.975.02是中等透水带，透水率10WqV100(Lu)，分布于坝基轴线强风化带中，少数在弱风化带上，主要位于左右两坝肩。二是弱透水带，透水率1WqV10（Lu）,主要分布在坝基弱风化带（见表4）。表4主坝坝基压水试验成果统计表工程部位压水段风化程度透水率（Lu）总段次V11〜1010〜100坝基19强风化118弱风经811六、副坝坝体填筑质量及坝基质量评价1、一副坝心墙土体按原设计要求，一副坝心墙防渗体顶部高程应为105.0m。但据本次先导孔资料，坝体浅层为黄褐色风化岩粉、碎石和山皮土组成，稍密，局部夹薄层粘土，厚1.2〜2.4m，其厚度已超保护层的要求。实际达到防渗要求的心墙顶高程为102.4〜102.6m，不能满足设计要求。副坝下部心墙回填土为第四系全新统人工素填土，以黄褐和棕褐色低液限粘土为主，一般呈可塑〜硬塑状，局部含片岩碎块。此外，在ZK13号孔可见基岩面以上有4.6m厚的灰褐色粉质粘土，呈可塑〜软塑状，含少量小颗粒碎石和钙质结核，局部含有腐烂植物根茎，表明清基不彻底。在接触带注不试验渗透系数平均为2.8X10-tm/s，渗透系数偏大，具中等透水性（见表5）。表5一副坝心墙透水性注水试验统计表孔号桩号起止深度（m）高程（m）吸入量（L/inm）110+010.51.30〜4.60104.7〜101.40.0723210+025.55.7〜9.40100.3〜96.60.09875310+040.51.2〜6.70104.8〜99.30.099410+55.5013.5〜17.592.5〜88.50.0988510+70.55.7〜7.50100.3〜98.50.091610+85.5从以上试验结果分析看，一副坝心墙防渗体成分较单一，物理性质指标基本

能满足大坝回填料的要求，表明心墙总体比较均匀，但渗透性指标偏高。表6一副坝基压水试验成果统计表钻孔编号桩号第一段起止深度试段长(m)吕容值(Lu)第二段起止深度试段长(m)吕容值(Lu)110+010.55.5〜10.50510.110.5〜17.5075.74210+025.511.8〜18.857.056.93310+040.517.5-24.887.389.18410+55.50510+70.57.5〜14.206.710.4014.20〜17.973.777.07610+85.52.4〜7.40510.077.40〜13.205.86.072、二副坝心墙土体本次先导孔勘察资料，二副坝坝顶浅层为黄褐色风化岩粉、碎石和山皮土组成，稍密，局部夹薄层粘土，厚1.1〜2.5m，实际达到防渗要求的心墙顶高程为103.5〜104.9m，也不能满足设计要求。从以下试验结果分析看(见表7)，副坝心墙防渗体成分较单一，比较均匀，其物理力学性质基本能满足大坝回填料的要求，但渗透性指标偏大。表7二副坝心墙透水性注水试验统计表孔号桩号起止深度(m)高程(m)吸入量(L/inm)040+000140+015240+0300.5〜5.20105.5〜100.80.032340+0453.8〜9.60102.2〜96.40.0209440+06010.5〜15.7095.5〜90.30.0147540+07511.6〜13.694.4〜92.40.0391640+0901.5〜5.75104.5〜100.250.04825740+1053、副【坝坝基岩体渗水性与主坝同样，一、二副坝坝基强风化层也未彻底清除，又未采取其它防渗处理措施。根据本次勘察基岩压水试验资料，可将副坝坝基岩体透水性分为两类(见表8)。

表8二副坝坝基压水试验成果统计表钻孔编号桩号第一段起止深度试段长(m)吕容值(Lu)第二段起止深度试段长(m)吕容值(Lu)040+0001.20〜6.35.18.75140+0151.40〜7.656.258.07240+0305.2(〜10.565.3610.04340+04511.84〜17.205.3613.1017.2〜23.306.18.06440+06016.6〜21.60511.7821.6〜26.074.479.07540+07513.6〜18.04.411.4718.0〜23.765.768.16640+0905.75〜11.255.512.0711.25〜16.04.758.67740+1051.40〜6.905.512.206.90〜11.704.89.24是中等透水带，透水率10WqV100(Lu),主要分布于坝基轴线强风化带中。二是弱透水带，透水率1WqV10(Lu)，主要分布在坝基弱风化带(见表9)。表9副坝坝基压水试验成果统计表工程部位压水段风化程度透水率(Lu)总段次V11〜1010〜100坝基21强风化148弱风经713由于沿坝轴线基岩体表层多为强风化，具中等〜弱透水性，考虑到坝高不大，可将坝基岩体透水率按10Lu作为隔水边界考虑。七、结论与建议1、 主副坝心墙大部座落在强〜弱风化绢云母钠长片岩基础上，经30余年自然固结，坝体结构和沉降变形基本趋于稳定，基本满足填筑质量要求。但主副坝心墙渗透系数偏大，不能满足规范对防渗体渗透系数的要求。且清基不彻底，又未采取防渗处理，库水沿第四系覆盖层及强风化岩体裂隙向下游渗漏。由此可见，主副坝施工中虽进行了部分清基和抽槽，但不足以构成完整防渗体，不仅会造成库水的渗漏损失，而且在一定条件下会影响坝基接触面渗透稳定。2、 主坝加固防渗控制处理与深度及范围，帷幕灌浆根据先导孔试验确定，建议深入相对不透水层以下5m(q=10Lu)，坝左岸桩号0-020〜0+070为10m灌浆深度；河床段桩号0+070〜0+150的范围，帷幕灌浆孔深5〜6m为宜；坝右岸桩号0+150〜0+210的范围，帷幕灌浆孔深8〜10m。心墙与基岩结合部采用高压旋喷灌浆处理，旋喷孔距1.0m，旋喷阻浆盖厚2m,控制范围为桩号0+008〜0+182。全长174米。坝体心墙静压灌浆与基岩帷幕灌浆同孔，灌浆顶部高程为103.0m，灌浆范围为桩号0+006〜0+186，全长控制在186米以内。3、 一副坝加固防渗控制处理与深度及范围，帷幕灌浆根据先导孔试验确定，建议深入相对不透水层以下5m(q=10Lu)，坝左岸桩号0-005〜0+020为10m灌浆深度；河床段桩号0+020〜0+065的范围，帷幕灌浆孔深5〜6m为宜；坝右岸桩号0+065〜0+095的范围，帷幕灌浆孔深8〜10m。心墙与基岩结合部采用高压旋喷灌浆处理，旋喷孔距1.0m，旋喷阻浆盖厚2m，控制范围为桩号0+010〜0+075。全长65米。坝体心墙静压灌浆与基岩帷幕灌浆同孔，灌浆顶部高程为103.0m，灌浆范围为桩号0+008〜0+080，全长控制在72米以内。4、 二副坝加固防渗控制处理与深度及范围，帷幕灌浆根据先导孔试验确定，建议深入相对不透水层以下5m(q=10Lu)，坝左岸桩号0-005〜0+025为6m灌浆深度；河床段桩号0+025〜0+075的范围，帷幕灌浆孔深8m为宜；坝右岸桩号0+075〜0+115的范围，帷幕灌浆孔深8〜10m。心墙与基岩结合部采用高压旋喷灌浆处理，旋喷孔距1.0m，旋喷阻浆盖厚2m，控制范围为桩号0+030〜0+090。全长60米。坝体心墙静压灌浆与基岩帷幕灌浆同孔，灌浆顶部高程为103.0m，灌浆范围为桩号0+030〜0+090，全长控制在60米以内。5、 压力阶段与压力值控制(1)裂隙中渗透压力的大小是岩体能否产生抬动变形的关键，而渗透压力的分布情况与裂隙的性态(产状、延伸长度、宽度和渗透性的变化；岩体风化程度、岩质硬度)有关，一般说来，裂隙中的渗透压力不是均匀分布的，往往在钻孔孔壁附近较大，向远处迅速衰减，情况较复杂。由于主副坝试验段位置距地表较近，岩体