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准旗大南沟水库工程地质勘察报告初设阶段鄂尔多斯市地质工程勘察有限责任公司岩土总公司-1-1绪言1.1工程概况南沟水库位于准旗大路乡南沟境内，西傍黄河，东距柳林滩1.3km，西至城壕4.6km。工程枢纽地理座标：X=37528500，Y=4439880。南沟水库拟设为均质土坝，坝高37m，坝顶高程1048m，顶宽15m，最大坝长335m，总库容649.91万m3；死水位1022.2m，死库容44.0万m3。兴利水位1043.3m，兴利库容550万m3；校核洪水位1044.2m。大坝右岸设取水口，埋设12英寸UPVC管两根，管轴线与坝轴线基本垂直，管道水平安装，安装高程1022.2m；右岸设放水涵卧管，管轴线与坝轴线基本垂直。1.2目的与任务本次勘察精度为初步设计阶段工程地质勘察，其目的是查明水库及建筑物区的工程地质条件，进行选定坝型、枢纽布置的地质论证和提供建筑物设计所需的工程地质资料。具体任务是：查明水库区水文地质工程地质条件，分析工程地质问题，予测蓄水后的变化；查明建筑物地区工程地质条件并进行评价，为选定建筑物轴线及地基处理等提供地质资料和建议；进行天然建筑材料详查。1.3勘察工作1.3.1勘察依据及技术标准本次勘察依据如下：（1）勘察合同（2）《水利水电工程地质勘察规范》（GB50287—99）（3）《水利水电工程天然建筑材料勘察规程》（SL251—2000）（4）《水工建筑物抗震设计规范》（DL5073）（5）《岩土工程勘察规范》（GB50021—2001）（6）相关规程及标准。1.3.2勘察方法及工作量准旗大南沟水库工程地质勘察报告初设阶段鄂尔多斯市地质工程勘察有限责任公司岩土总公司-2-本次勘察采用了工程地质测绘、工程钻探、坑（井）探、原位测试及土水岩样测试等综合手段。工程地质测绘精度1∶10000，测绘范围包括坝址下游、两侧分水岭及尾水位以上区段，测绘面积13.8km2。工程钻探采用DPP100-4型和XY-1型钻机、辅助勺钻进行，其中地下水位以上松散层干钻，地下水位以下松散层及基岩循环水钻，深度量测误差±0.05m。抽水试验在河床钻孔第四系地层中进行，用单孔稳定流恢复水位法求参。压水试验在河床及坝肩钻孔基岩地层中进行，试段长度3.1～5m。标贯试验在砂性类土地层中进行，试验点间距1～1.5m。碎石类土进行动探（N63.5）试验，间断性连续击入。岩土样在钻孔中采取，水样分别在钻孔及地表水中采取。具体完成工作量见表1.3.1。表1.3.1工作量统计表工作项目工作量备注工程地质测绘（km2）13.81∶10000工程地质勘探坝址勘探（m/孔）162.4/5建材勘探（m/孔）295.9/48其中土料32孔，砂砾料16孔压水试验（段/孔）16/4最大试验压力0.3MPa抽水试验（孔）3单孔稳定流法标贯试验（次）15动探试验(m)4.2N63.5岩土水样筑坝土样（组）25建材砂砾样（组）16岩石样（组）16强度试验地层土样（组）20水样（组）2侵蚀性及含砂量分析2区域地质概况2.1区域地形地貌水库区域位于鄂尔多斯波状高原的东缘，地表多为风积砂覆盖，准旗大南沟水库工程地质勘察报告初设阶段鄂尔多斯市地质工程勘察有限责任公司岩土总公司-3-地形起伏不平。按其成因、类型可划分为以下三个地貌单元：（1）构造剥蚀丘陵地形：主要分布于南、北两侧分水岭及上游区段，分布范围较小，基岩裸露较明显，冲沟较发育，相对高差20～80m。岩性组合为三叠系砂砾岩、粗砂岩、细砂岩互层夹泥质粉砂岩及粉砂质泥岩薄层。（2）风积地形：广泛分布于流域区，约占流域范围的80%，地形起伏不平，地势较高。其中风积活动沙丘约占40%，地表植被稀疏，沙丘形态多为沙垅、新月形沙丘等。固定半固定沙丘以城壕至张二壕一带为典型代表，约占风积地形的50%，地形相对较平坦，地表植被较发育，以农作物、树丛、沙棘、沙柳为主。岩性组合为粉砂夹细砂，局部地段可见风成类黄土。（3）侵蚀堆积河谷地形：树枝状分布于南沟及其支沟地形中，沟谷下切强烈，岸坡缓倾，局部陡倾，沟底与岸坡相对高差12～110m。河漫滩发育，局部地段可见残存一级堆积阶地，大部被开垦成农田。阶面较平坦，微倾于河谷。岩性组合为细砂、粉砂、含卵砾砂层。2.2区域地质构造与地震水库区域位于鄂尔多斯向斜盆地东缘，构造单元属准格尔地块。鄂尔多斯盆地是中生代形成的内陆拗陷盆地，自晚石炭纪始，表现为持续升降运动，自侏罗纪末期一直隆起，遭受剥蚀，形成鄂尔多斯高原隆起区。准格尔地块区域介于银—呼裂谷系与汾—渭裂谷系之间。两大断裂系距本区120～160km。地块内沉积了巨厚的中生代及新生代地层，自新生代以来构造变动较弱，无区域性断裂分布，局部中生代地层可见小型褶曲及逆断层，表层发育有次生风化节理、裂隙。根据地震历史分析，区内构造地震活动较弱，地震震级Ms≤3级。强震多集中表现在由银—呼裂谷控制的银川—五原—呼市一带，和由汾—渭裂谷控制的西安—太原一线，震中部位多集中在深大断裂复合准旗大南沟水库工程地质勘察报告初设阶段鄂尔多斯市地质工程勘察有限责任公司岩土总公司-4-相交部位，对本区影响较弱，地震反应不灵敏。2.3区域水文地质条件大南沟属黄河水系的次级河谷，其地下水的赋存、分布主要受区域气候、地形地貌、地层岩性、地质构造及地表水等因素控制。大南沟区域气候特征属北温带干旱～半干旱大陆性气候区，降水量少，多年平均降水量仅为458.9mm，蒸发量2100mm，降水强度多集中在7、8、9三个月。流域内地质构造简单，地层岩性以三叠系粗砂岩、细砂岩、砂砾岩互层夹泥质粉砂岩、粉砂质泥岩为主，岩层产状近于水平，裂隙不发育。地下水补给来源以大气降水为主，其次为沙丘凝结水补给。降水经地表覆盖的第四系松散层入渗调蓄后转化为地下水。丘陵区多以洪流形式集中排泄于各沟谷中。地下水迳流以从四周分水岭高地向侵蚀沟谷方向移动为主，少量通过岩层孔隙垂直入渗补给碎屑岩类含水层。区内各沟谷侵蚀强烈，大部分均切穿潜水含水层，地下水多在第四系松散层与基岩交界面处以接触下降泉形成排泄于各侵蚀沟谷中，部分以蒸发消耗、农田灌溉形式排泄。区内地下水按其赋存与分布特征可分为以下类型。（1）松散岩类孔隙潜水：该地下水含水岩组主要为各沟谷Q4al-pl细砂、砂砾石层，渗透性较强，涌水量及富水性随含水层厚度变化而变化。含水层厚度一般2～5m，单井涌水量50～100T/d，潜水位埋深-0.2～-3.6m。水位及水量随季节性动态变化明显。水化学类型以HCO3·SO4—Na·Ca型水为主，矿化度多小于1g/L。（2）碎屑岩类孔隙潜水：该地下水含水岩组主要为三叠系和尚组（T1h）砂砾岩、粗砂岩、细砂岩为主，渗透性差，涌水量贫乏，单井涌水量一般小于50m3/d，水位埋深一般大于-20m。水位及水量随季节性动态变化明显，水化学类型以HCO3·SO4—Na·Ca型水为主，矿化度多小于1g/L。（3）碎屑岩类孔隙—裂隙承压水：该地下水含水岩组为三叠系和准旗大南沟水库工程地质勘察报告初设阶段鄂尔多斯市地质工程勘察有限责任公司岩土总公司-5-尚组（T1h）砂砾岩、细砂岩，隔水顶板岩性为泥质粉砂岩、粉砂质泥岩，隔水性良好，但不连续，与上层潜水存在密切水力联系。根据区域水文地质资料，该承压水顶板埋深一般大于150m，含水层厚度12～50m，静止水位一般大于-15～-37m。因补给量小，含水层渗透性弱，涌水量较小，单井涌水量多小于50m3/d。水化学类型以HCO3·SO4—Na·Mg型水为主，矿化度多小于0.5g/L。2.4区域地层岩性水库区区域地层分为第四系地层与岩石地层，均为陆相碎屑岩沉积。由老至新为：①中生代三叠系下统和尚组（T1h）：分布于南、北两侧分水岭、沟谷上游高地及各侵蚀沟谷岸坡，岩性组合为砂砾岩、粗砂岩、细砂岩互层夹泥质粉砂岩、粉砂质泥岩层。上部泥质胶结，胶结程度一般，中下部钙质、硅质胶结，胶结程度较好。与下伏的二叠系地层呈平行不整合接触关系，单层厚度一般大于260m。②第四系全新统a、冲洪积层（Q4al-pl）：分布于南沟及各支沟地形中，岩性组合为粉砂、细砂、含卵砾砂层，级配较好，地层厚度2.0～9.8m。b、风积地层（Q4eol）：广泛分布于流域区高地，局部斜坡处也有发育，岩性组合为粉砂、细砂，矿物成份以长石、石英为主，含云母类暗色矿物，级配良好，结构疏松，透水不含水，地层厚度1.2～9.6m。2.5物理地质现象大南沟水库由于其所处的位置，决定了地质构造简单，其外因力地质作用以风力、流水冲刷为主，无滑坡、崩塌、采空区、泥石流等具危害性的不良地质作用和地质灾害，物理地质现象较简单。一般物理地质现象表现为以下三种：（1）渐进型大风扬沙：水库区区域位于毛乌素沙漠边缘，地势相对较高，地表植被稀疏，高强度季风可携带地表砂粒迁移堆积。该地准旗大南沟水库工程地质勘察报告初设阶段鄂尔多斯市地质工程勘察有限责任公司岩土总公司-6-质现象覆盖范围广，表现力明显，危害期长，但危害性较弱，可通过生态环境治理进行改善。（2）土质边坡局部塌岸：各沟谷边坡局部地段发育有土质边坡，岩性为风积粉砂、细砂，坡度大部缓倾，局部地段陡倾，地表流水及自重等作用易使高陡边坡上部坍塌，渐趋于稳定。坍塌范围及塌体体积较小，危害性较弱。（3）岩质边坡岩体风化剥落：各沟谷边坡大都为岩体边坡，基岩裸露明显。岩质较软弱，上部胶结较差，易风化软化崩解。在风化作用下，产生岩块局部风化崩落和岩屑剥落堆积，但坍塌体体积一般小于0.8m3，软硬层界面处可见掏空现象。该类地质现象以长期风化作用形成，边坡稳定性整体良好。2.6区域构造稳定性评价根据中华人民共和国国家标准《中国地震动参数区划图》（GB18306—2001），本区抗震设防基本烈度7度，设计基本地震加速度值0.10g，设计地震分组第三组。由区域构造条件分析判定，场区区域构造简单，无控震性活动断裂分布，无区域强震分布，场地及岩土抗震稳定性较好，区域构造稳定性较好。3水库工程地质条件3.1库区地质条件3.1.1地形地貌：库区地貌单元可分为两大单元，各单元地貌特征如：（1）侵蚀堆积河谷地貌：树枝状分布于南沟及其支沟中，河谷断面多呈“U”型，局部上游支沟呈“U”与“V”过渡型，沟底宽20～120m。河谷下切强烈。按其特征又可划分为三个亚区。a、沟谷岸坡：在沟道两侧均有发育，岸坡多缓倾，局部陡倾，坡度38°～52°，最大可达78°，与河床相对高差12～68m，基岩裸露准旗大南沟水库工程地质勘察报告初设阶段鄂尔多斯市地质工程勘察有限责任公司岩土总公司-7-明显，局部中上游地段边坡覆盖有风积物。b、河漫滩：分布于沟谷主河道两侧，以边滩为主，地形较平坦，岩性组合为第四系冲洪积粉砂、细砂及含卵砾砂层。c、阶地：以残存一级堆积阶地形式分布于沟谷中下游右岸坡脚处，阶面相对较平坦，局部地段被风积砂覆盖，地形有起伏。阶地前缘高出河床0.8～3.0m，阶面宽25～72m，平面形态呈狭长带状形。阶面大部分被开垦成农耕地，局部为平沙地，植被发育较好。（2）风积地貌：广泛分布于沟谷两侧岸坡顶部区域，分为固定、半固定和活动沙丘两个亚区。北部地形较平坦，地势较高，地面高程1046.5～1080m，以固定、半固定沙地为主，局部有起伏，植被发育较好。南部地形起伏较大，地势较高，地面高程1062～1122m，以垅岗状、新月形活动沙丘为主，新月形沙丘迎风坡坡角12°～18°，背风坡坡角29°～35°，岩性以粉砂夹细砂为主，厚度不均，一般为1.2～8.6m。3.1.2地层岩性库区地层岩性较简单，与区域地质基本相同。库区出露地层岩性由老至新分述如下：（1）三叠系下统和尚组（T1h）：该地层主要出露于沟谷两侧岸坡上，岩性为灰黄色、灰白色、棕红色砂砾岩、粗砂岩、细砂岩互层夹泥质粉砂岩、粉砂质泥岩薄层。上部泥质胶结，胶结程度较好，中下部钙质、硅质胶结，胶结度较高。主要造岩矿物为石英，次之为长石和泥屑，碎屑结构，厚～中薄层状、块状构造。其中泥质粉砂岩、粉砂质泥岩层厚度较小，单层厚度一般小于2.0m，易软化崩解。其中强风化带厚度一般2.3～3.7m，风化裂隙发育，但