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1、南水北調(diào)中線一期工程總干渠初步設(shè)計(jì)階段張家溝排水倒虹吸工程地質(zhì)勘察報(bào)告河南省水利勘測(cè)有限公司二零零八年十月批準(zhǔn)：趙健倉核定：陳全禮審查：劉公興校核：孫 剛編寫：陳世剛項(xiàng)目負(fù)責(zé)人：孫 剛項(xiàng)目技術(shù)負(fù)責(zé)人：孫 剛 王立軍項(xiàng)目主要參加人：孫 剛 王立軍 陳世剛目錄1 概況11.1 工程概況11.2 勘察工作概況22 工程水文地質(zhì)條件及評(píng)價(jià)52.1 工程地質(zhì)條件及評(píng)價(jià)52.2 水文地質(zhì)條件及評(píng)價(jià)16結(jié)語19附圖1 南水北調(diào)中線一期工程總干渠張家溝排水倒虹吸軸線工程地質(zhì)剖面圖(比例：橫 1：500 縱 1：200)1 概況1.1 工程概況張家溝排水倒虹吸位于河南省平頂山市魯山縣辛集鄉(xiāng)三街村西北，屬南水北調(diào)

2、中線一期工程總干渠河南渠段第 亞段左岸排水建筑物，建筑物與總干渠交叉點(diǎn)渠線設(shè)計(jì)樁號(hào) SH(3)12+047.8，大地坐標(biāo)為 X=3737237.915，Y=499323.093。該處有鄉(xiāng)村路與鄭州南陽、魯山平頂山公路相通，交通不很便利（見圖 1.1.1）1.縣、鄉(xiāng)、村；2.鐵路；3.公路；4.河流、湖泊；5.南水北調(diào)中線工程總干渠；6.倒虹吸圖 1.1.1 張家溝倒虹吸交通位置圖張家溝位于魯山坡東坡，為雨水沖刷形成的山前沖溝?？碧狡陂g河水干涸，據(jù)調(diào)查僅在夏季多雨季節(jié)有短暫洪流。工程區(qū)地處丘前坡洪積扇與山坡坡趾交接部位，地勢(shì)由西北向東南傾斜，起伏不平，地面高程 1 2 4 . 0 0126.56

3、m ，天然溝底高程約 1 2 4 . 0 0 m 左右，溝寬6.015.0m，溝深 2.53.5m 左右。1.2 勘察工作概況在南水北調(diào)中線工程總干渠可研階段和初步設(shè)計(jì)階段，我勘測(cè)有限公司先后沿改線前總干渠渠線作過不同比例尺的工程地質(zhì)測(cè)繪及勘察工作，并提交了相應(yīng)的勘察成果，為本次勘察提供了地質(zhì)資料。根據(jù)新的（調(diào)水規(guī)模 95 億 m3）渠道設(shè)計(jì)及建筑物布置要求，綜合前2期勘察成果，對(duì)張家溝倒虹吸進(jìn)行勘察工作，以滿足初步設(shè)計(jì)階段設(shè)計(jì)要求。本次勘察要求：查明建筑物場(chǎng)區(qū)的地形地貌、地層巖性特征及水文地質(zhì)條件；查明各土體單元的物理力學(xué)性質(zhì)，提出各土體單元的設(shè)計(jì)參數(shù)；了解勘察區(qū)的區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造穩(wěn)定性，提出地

4、震動(dòng)峰值加速度值及相應(yīng)的地震基本烈度值；查明建筑物場(chǎng)區(qū)存在的主要工程地質(zhì)問題，對(duì)建筑物地基的工程、水文地質(zhì)條件作出評(píng)價(jià)和建議?？辈旃ぷ饔?2005 年 3 月 25 日開始，2005 年 4 月 1 日結(jié)束外業(yè)工作。完成了鉆探、現(xiàn)場(chǎng)原位測(cè)試，室內(nèi)土工試驗(yàn)，完成主要工作量見表 1.2.1。3表 1.2.1完成主要工作量表類別工作項(xiàng)目單位工作量備 注鉆探m/孔75.0/3勘探豎井m/眼1.0/1坑探m3原位標(biāo)準(zhǔn)貫入次/孔5/2測(cè)試重型動(dòng)力觸探m24.7孔內(nèi)原狀土樣個(gè)20試樣方塊土樣塊采集巖樣塊11常規(guī)組10室土工其他組內(nèi)物理性組11試巖石驗(yàn)膨脹組8水質(zhì)分析組242 工程水文地質(zhì)條件及評(píng)價(jià)2.1 工

5、程地質(zhì)條件及評(píng)價(jià)（1）地層巖性工程場(chǎng)區(qū)勘探深度范圍內(nèi)主要為第四系上更新統(tǒng)坡、洪積層，上第三系中新統(tǒng)洛陽組及太古界太華群。由于場(chǎng)區(qū)跨兩個(gè)地貌單元，且上部地層多為坡洪積，地層變化大，地基均勻性較差。按巖性及其工程地質(zhì)特征，共劃分以下 10 層,由老至新分述如下：太古界太華群（Arth）巖性主要為片麻巖。片麻巖：灰黑色、灰黃色，鱗片變晶結(jié)構(gòu)，片麻狀構(gòu)造，主要成分為石英、長(zhǎng)石、云母。本次勘探所取巖芯呈強(qiáng)風(fēng)化狀態(tài)，巖芯呈碎塊狀或者薄餅狀，少量呈泥狀。僅 1#孔揭露，揭露厚度 6.2m。上第三系中新統(tǒng)洛陽組（N）1L巖性為礫巖、砂礫巖、粘土巖，礫巖與粘土巖呈互層狀分布。砂礫巖：紫紅色，膠結(jié)差，巖芯呈散粒狀

6、，卵（碎）石成分以石英砂巖、石英巖為主，粒徑 46cm，最大可達(dá) 10cm，次棱角狀。灰綠色泥砂質(zhì)充填。揭露最大厚度 4.55m。粘土巖：雜色，以灰綠色、棕紅色、棕黃色為主，成巖差。巖芯呈硬塑土狀，干時(shí)易裂，裂隙面呈蠟狀光澤，黑色鐵錳質(zhì)薄膜發(fā)育。局部含小礫石，砂質(zhì)成分含量約 510。層厚 1.458.0m。層底高程 99.85108.76m。礫巖：紫紅色，膠結(jié)差，巖芯呈散粒狀，成分以石英巖、石英砂巖為主，粒徑一般 24cm，稍大為 58cm，最大可達(dá) 15cm，次棱角狀?；揖G色砂泥質(zhì)充填。層厚 2.02.6m。層底高程 111.56107.85m。粘土巖：灰綠色，成巖差，巖心呈硬塑土狀，干時(shí)易

7、裂，裂隙5面呈蠟狀光澤，黑色鐵錳質(zhì)薄膜較發(fā)育。局部含小礫石，含量約 5。層厚 3.55.6m，層底高程約 110.45113.56m。礫巖：紫紅色，膠結(jié)差，巖芯呈散粒狀，成分以石英巖、石英砂巖為主，粒徑 47cm，最大可達(dá) 11cm，次棱角狀，灰綠色砂泥質(zhì)充填。本層不均一，1#孔孔深 6.37.6m 為粘土巖與礫巖互層；2#孔本層上部 1.0m 為粘土巖。層厚 3.23.8m，層底高程 116117m。第四系上更新統(tǒng)坡、洪積物（dlplQ ）3礫質(zhì)土：褐黃、棕黃色，礫石成分以石英砂巖為主，粒徑一般38cm，最大可達(dá) 15cm，次棱角狀，含量約 2040。土主要為褐黃色重粉質(zhì)壤土。本層很不均一，

8、局部近泥卵石。層厚 3.46.3m，層底高程 119.85120.26m。中粉質(zhì)壤土：棕黃色，稍濕，軟可塑狀，斷面見有鈣質(zhì)斑紋。具水平層理，局部夾砂壤土。層厚 3.0m。卵石：灰白色灰黃色，成分以石英砂巖為主，直徑一般35cm，個(gè)別大者可達(dá) 20cm，含量約 6080，次圓狀，分選差，泥砂充填。層厚約 4.0m。重粉質(zhì)壤土：褐黃-棕黃色，稍濕，致密，硬塑狀，切面較為光滑，可見黑色鐵錳質(zhì)斑點(diǎn)，局部夾有小礫石，沿溝往上游含量漸多。本層起伏較大。（2）土的物理力學(xué)性質(zhì)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)原位測(cè)試和室內(nèi)試驗(yàn)成果，經(jīng)綜合分析整理，各層土巖體的物理力學(xué)性試驗(yàn)成果見表 2.1.1、表 2.1.2；設(shè)計(jì)參數(shù)建議值見表2.

9、1.3、表 2.1.4。各層土巖體的物理力學(xué)性特征如下：重粉質(zhì)壤土（dlplQ ）：天然干密度=1.541.69g/cm3,平均3d值 1.66 g/cm3，壓縮系數(shù) a=0.1280.397 MPa-1，平均值 0.201 MPa-1;1-2標(biāo)貫擊數(shù) N=12 擊；為中等壓縮性硬土?？紤]到標(biāo)貫組數(shù)較少且易受6礫石影響，按物性指標(biāo)承載力標(biāo)準(zhǔn)值 fk=150KPa。卵石（dlplQ ）：動(dòng)探擊數(shù)平均值 N=23 擊；該層為密實(shí)碎石3土。承載力標(biāo)準(zhǔn)值 fk=400KPa。中粉質(zhì)壤土（dlplQ ）：天然干密度 =1.59g/cm3，壓縮系數(shù)3da1-2=0.217 MPa-1;標(biāo)貫擊數(shù) N=67

10、擊，平均值 6.5 擊；為中等壓縮性中硬土。承載力標(biāo)準(zhǔn)值 fk=160KPa。礫質(zhì)土（dlplQ ）：動(dòng)探擊數(shù)平均值 N=35.2 擊，該層均勻性3差，建議承載力標(biāo)準(zhǔn)值 fk=200KPa。礫巖（N）：局部與粘土巖呈互層狀，動(dòng)探擊數(shù)平均值 N=31.31L擊，綜合考慮承載力標(biāo)準(zhǔn)值 fk=350KPa。粘土巖（N）：動(dòng)探擊數(shù)平均值 N=24.1 擊，承載力標(biāo)準(zhǔn)值1Lfk=300KPa。礫巖（N）：動(dòng)探擊數(shù)平均值 N=21.8 擊，承載力標(biāo)準(zhǔn)值1Lfk=400KPa。粘土巖（N）：動(dòng)探擊數(shù)平均值 N=17.1 擊，承載力標(biāo)準(zhǔn)值1Lfk=300KPa。砂礫巖（N）：動(dòng)探擊數(shù)平均值 N=15.3 擊，

11、承載力標(biāo)準(zhǔn)值1Lfk=350KPa。片麻巖（Arth）：動(dòng)探擊數(shù)平均值 N=16.3 擊，結(jié)合巖芯風(fēng)化狀態(tài)及工程類比，建議承載力標(biāo)準(zhǔn)值 fk=300KPa。（3）地質(zhì)構(gòu)造與地震據(jù)南水北調(diào)中線工程沿線設(shè)計(jì)地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃報(bào)告，該區(qū)地震動(dòng)峰值加速度小于 0.05g，相當(dāng)于地震基本烈度小于度。綜上所述，工程區(qū)地處丘前坡洪積扇與山坡坡趾交接部位，場(chǎng)區(qū)地層跨兩個(gè)地貌單元，變化較大，存在地基不均勻問題。倒虹吸建基面位于第層重粉質(zhì)壤土、第層礫巖中，承載力標(biāo)準(zhǔn)值分別為150Kpa、350Kpa。第層礫巖不均一，多夾有粘土巖，據(jù)鄰近建筑7物資料（魯山坡落地槽）粘土巖具弱膨脹潛勢(shì)，開挖后應(yīng)注意保護(hù)。施工臨時(shí)邊坡高度

12、約 78m，建議臨時(shí)邊坡比 1:1.5。8表 2.1.1土巖體物理性試驗(yàn)成果統(tǒng)計(jì)表土體單元編號(hào)土名（時(shí)代成因）重粉質(zhì)壤土（dlplQ3）中粉質(zhì)壤土（dlplQ3）粘土巖（N1L）粘土巖（N1L）試驗(yàn)項(xiàng)目天然含水量（W）天然干密度（d）比重（Gs）天然孔隙比（e）液限（WL）塑限（WP）塑性指數(shù)（IP）液性指數(shù)（IL）9卵(mm)20.0礫(mm)20.02.0砂粒(mm)2.00.05顆粉粒(mm)0.050.005粒粘粒(mm)0.005組成d10d30d60不均勻系數(shù)(Cu)曲率系數(shù)(CC)組數(shù)范圍值%917.221.7g/cm371.541.6992.702.7370.5940.751%

13、826.734.3%814.920.2810.514.480.060.33%817.034.8%838.851.4%826.433.0mmmmmm平均值組數(shù)范圍值平均值組數(shù)20.1124.951.6611.5952.7112.7150.63510.70129.8125.8617.1115.8612.7110.060.2210.91524.5129.9546.6150.2529.0119.95范圍值14.923.01.481.762.702.7330.861.2 20.338.2 10.523.5 -1.54-1.2019.055.027.043.518.042.0平均值組數(shù)18.861.676

14、2.71348.6329.4319.13-1.38335.3334.2330.53范圍值16.322.31.551.712.702.7432.744.8 19.427.1 12.417.7 -1.42-1.1728.052.525.537.022.039.0平均20.51.642.7237.122.314.8-1.3237.330.732.0土體單元編號(hào)土名（時(shí)代成因）試驗(yàn)項(xiàng)目單位表 2.1.2土巖體力學(xué)性試驗(yàn)成果統(tǒng)計(jì)表重粉質(zhì)壤土（dlplQ3）卵石（dlplQ3）中粉質(zhì)壤土(dlplQ3)組標(biāo)準(zhǔn)組平均標(biāo)準(zhǔn)組平均值標(biāo)準(zhǔn)值范圍值平均值數(shù)范圍值值范圍值數(shù)值值數(shù)自快直 飽抗 剪 快剪強(qiáng)固度快飽和不1

15、0 固結(jié)不排水壓 縮系數(shù)（ a v 1 2 ）壓 縮模量（ E s 1 2 ）滲透系數(shù)（Kv）標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)（N）重型動(dòng)力觸探（N63.5）C k P a ( o )C k P a ( o )C k P a( o )C k P a ( o )M P a - 1 M P aC m / s擊擊729.040.035 . 432 . 7125 . 0713.221.017 . 215 . 1126 . 280.1280.3970 . 2010 . 26210 . 21784.4112.519 . 127 . 1917 . 8422.10E-052.20E-0513.10E-062.3E-0521212

16、2676 . 53232423土體單元編號(hào)土名（時(shí)代成因）試驗(yàn)項(xiàng)目單位自Ck P a快( o )直飽Ck P a抗剪快( o )剪強(qiáng)固Ck P a( o )11 度快飽和不Ck P a固結(jié)不排水( o )壓縮系數(shù)M P a -（a v1 2）1壓縮模量M P a（E s 1 2 ）滲透系數(shù)Cm/s（Kv）標(biāo)準(zhǔn)貫入擊擊數(shù)（N）重型動(dòng)力觸擊探（N63.5）續(xù)表 2.1.2土巖體力學(xué)性試驗(yàn)成果統(tǒng)計(jì)表礫質(zhì)土（dlplQ3）礫巖（N1L）粘土巖（N1L）組范圍平均標(biāo)準(zhǔn)組范圍值平均值標(biāo)準(zhǔn)值組平均值 標(biāo)準(zhǔn)值數(shù)值值值數(shù)范圍值數(shù)5207749 . 459.927.622 . 26294335 . 2828333

17、1 . 330 . 19223024 . 122 . 8土體單元編號(hào)土名（時(shí)代成因）續(xù)表 2.1.2 土巖體力學(xué)性試驗(yàn)成果統(tǒng)計(jì)表礫巖（N1L）粘土巖（ N1L ）砂礫巖（ N1L ）組范圍平均標(biāo)準(zhǔn)組試驗(yàn)項(xiàng)目自快抗直飽剪剪快12強(qiáng)固度快飽和不固結(jié)不排水壓縮系數(shù)（ a v 1 2 ）壓 縮模量（ E s 1 2 ）滲透系數(shù)（Kv）標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)（N）重型動(dòng)力觸探（N63.5）單位C k P a ( o )C k P a ( o )C k P a( o )C k P a ( o )M P a - 1M P a C m / s擊擊數(shù)值值值范圍值平均值標(biāo)準(zhǔn)值數(shù)2192321 . 0215.930.723

18、. 34192521 . 811162017 . 116 . 33151615 . 3土體單元編號(hào)土名（時(shí)代成因）續(xù)表 2.1.2 土巖體力學(xué)性試驗(yàn)成果統(tǒng)計(jì)表片麻巖（Arth）試驗(yàn)項(xiàng)目自快抗直飽剪剪快強(qiáng)固度快13飽和不固結(jié)不排水壓縮系數(shù)（ a v 1 2 ）壓 縮模量（ E s 1 2 ）滲透系數(shù)（Kv）標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)（N）重型動(dòng)力觸探（N63.5）單位C k P a ( o )C k P a ( o )C k P a ( o )C k P a ( o )M P a - 1M P a C m / s擊擊組范圍平均標(biāo)準(zhǔn)組平均值標(biāo)準(zhǔn)值數(shù)值值值范圍值數(shù)6151816 . 3表 2.1.3土巖體物理性指

19、標(biāo)建議值表物理性質(zhì)土體單元液限塑限塑性指數(shù)液性指數(shù)時(shí)代成因土名天然含水量天然干密度比重天然孔隙比序號(hào)wdGseWLWPIpIL%g/cm3dlplQ3重粉質(zhì)壤土dlplQ3中粉質(zhì)壤土N粘土巖141LN粘土巖1L20.11.582.710.63529.817.112.70.2224.91.552.710.70125.815.810.00.9118.81.672.7148.629.419.1020.51.642.7237.122.314.80土體單時(shí)代元成因序號(hào)dlplQ3dlplQ3dlplQ3dlplQ315N1LN1LN1LN1LN1LArth土名重粉質(zhì)壤土卵石中粉質(zhì)壤土礫質(zhì)土礫巖粘土巖礫巖

20、粘土巖砂礫巖片麻巖表 2.1.4 土巖體力學(xué)性指標(biāo)建議值表力學(xué)性質(zhì)壓縮壓縮飽和快剪內(nèi)摩系數(shù)模量凝聚力擦角1-2ESCMPa-1MPaKPa（）0 . 2627 . 1928 . 015 . 00.2207.5020.018.521 . 018.021 . 018 . 0滲透地基土系數(shù)承載力標(biāo)準(zhǔn)值Kfkcm/sKPa2.20E-051504003.10E-061602003503004003003503002.2 水文地質(zhì)條件及評(píng)價(jià)工程區(qū)屬暖溫帶大陸性季風(fēng)氣候區(qū)，四季分明，冬春季干冷多風(fēng)，夏秋季炎熱多雨。七月份最熱，一月份最冷，多年平均氣溫 14.7。降水多集中在 7、8、9 三個(gè)月，約占年降水

21、量的 60%70%。多年平均降水量 950mm，全年無霜期 215 天。場(chǎng)區(qū)地下水分為兩種類型：1、2#孔為第四系孔隙潛水，水位埋深 4.36.3m，高程 119.55122.26m；3#孔為平原區(qū)承壓水，賦存于第層卵石中，承壓水頭 111.50m。主要補(bǔ)給來源為大氣降水及側(cè)向徑流，消耗于蒸發(fā)及側(cè)向徑流。據(jù)附近建筑物水質(zhì)分析成果(見表 2.2.1)，潛水水化學(xué)類型為HCO3-Ca 型； PH 值 6.92，呈中性；總硬度 23.79 德國度，屬硬水；侵蝕性 CO 為 1.16mg/L。2場(chǎng)區(qū)地下水位 119.55122.26m，高于倒虹吸建基面，存在施工排水問題。汛期施工要注意突發(fā)山洪。據(jù)水利

22、水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范（GB50287-99）附錄 G 判別，工程場(chǎng)區(qū)地下水對(duì)砼無腐蝕性。1617表 2.2.1 水質(zhì)分析成果表取樣編號(hào)項(xiàng)目K+Na+Ca2+陽離子Mg2+小計(jì)CL-SO陰離子HCO-3CO2-3小計(jì)總硬度（H）暫時(shí)硬度（H）永久硬度（H）負(fù)硬度（H）總堿度(me/L)礦化度(g/L)游離 CO2(mg/L)侵蝕性 CO2(mg/L)pH 值庫爾洛夫式水化學(xué)類型地下水mg/Lme/Lme/L%6.480.2593.0157.887.87890.17.360.6066.9171.728.743100.057.151.61218.487.321.81820.8324.175.3136

23、0.80.000.0000.0468.648.743100.023.7914.908.890.0014.90.47828.851.166.92M0.478HCO 60 .8Cl 18 .4 SO420 .8T17 3Ca90.1HCO- Ca318結(jié)語（1）工程場(chǎng)區(qū)屬山前坡洪積扇，地勢(shì)起伏較大，交通不很便利，施工條件較差。（2）場(chǎng)區(qū)土、巖層分布不穩(wěn)定，跨越了山前洪積扇和平原兩種地層類型，地基均勻性差。在 2#3#孔之間，土巖層變化較大，存在地基不均勻問題。倒虹吸建基面位于第層重粉質(zhì)壤土、第層礫巖中，承載力標(biāo)準(zhǔn)值分別為 150Kpa、350Kpa。第層礫巖不均一，多夾有粘土巖，具弱膨脹潛勢(shì)，開挖后應(yīng)注意保護(hù)。施工臨時(shí)邊坡高度約 78m，建議臨時(shí)邊坡比 1:1.5。各土巖體的設(shè)計(jì)參數(shù)見表 2.1.3、表 2.1.4。（3）場(chǎng)區(qū)地下水類型有潛水和承壓水，地下水位位于建基面附近，施工開挖可能存在排水問題。地下水水化學(xué)類型為 HCO3 - Ca 型，對(duì)砼無腐蝕性。汛期施工應(yīng)注意防范山洪。（4）據(jù)南水北調(diào)中線工程沿線設(shè)計(jì)地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃報(bào)告，該區(qū)地震動(dòng)峰值加速度小于 0.05g，相當(dāng)于基本烈度小于度。19