水利工程地質實習報告

水利工程地質實習報告姓名：柯劍鋒學號：2009102279專業(yè)班級：理學系09級大土木類教學實驗班題目：《玉山縣七一水庫實習報告》指導老師：陳書記南昌工程學院二O一O年^一月一、實習概述1、 實習日期：2010年10月31日——2010年11月14日2、 實習地點：上饒市玉山縣七一水庫3、 實習目的：了解在國家拉動內需的大政方針下的我國水利水電工程和農田水利工程建設以及水資源綜合利用的方針、政策和發(fā)展趨勢；通過對三峽大壩，，水電站，三峽展覽館等的參觀和現(xiàn)場人員的講解以及專家的講座，增強對水利水電工程的感性認識，促進理論與實踐的結合，增加工程概念，豐富生產知識，對將要從事的工作有比較全面深入的了解和切身感受，提高分析和解決實際問題的能力，為今后的工作和繼續(xù)深造打下基礎；熟悉水利樞紐的組成與總體布置，各種水工建筑物的作用，水電站的典型布置方式，組成建筑物及運行管理；了解水利工程規(guī)劃、設計、施工和運行管理的基本步驟，加深對工程施工技術、施工組織和施工管理知識的理解，為畢業(yè)設計做好準備。二、實習要求通過報告、現(xiàn)場參觀和講解，了解各種水利工程的組成和各部分的布置施工方法，并結合所學知識對建筑物的設計特點、形式及布置合理性進行分析；了解和掌握水庫各部分的組成、形式及其功能，各建筑物的形式選擇和特點；通過對施工現(xiàn)場的參觀和與工程技術人員及專家的交流，熟悉施工技術、施工方法、工程管理以及工程監(jiān)理等各方面的知識，并對其合理性作出自己的判斷；了解水利工程建設的一般過程和工程設計報告編寫的主要過程，了解三峽工程中新技術，新方法的應用三、實習地區(qū)概況玉山縣七一水庫位于縣城東北，信江上游主要支流之一金沙溪中游，距城16公里。地理坐標：東經118度16分，北緯28度49分。東為少華鄉(xiāng)棠梨山、茗塢村、東坑村，南與雙明鄉(xiāng)大徐村毗鄰，西為陶家山，北臨紫湖鄉(xiāng)。實習地區(qū)為低山區(qū)和中部平原丘陵地帶，屬亞熱帶季風性氣候區(qū)。上游接近北部懷玉山，三清山區(qū)，低濕多霧，晝夜溫差大，高山氣候較突出。中游一帶氣候溫涼濕潤，下游與中部平原丘陵區(qū)相接，氣候溫和，光熱充足。降水以亞熱帶鋒面氣旋雨為主，為典型的江南梅雨季節(jié)。七一水庫控制流域面積324平方公里，流域地形多山，東北高，西南低，山區(qū)性氣候顯著。庫區(qū)地質：老虎灘以上為奧陶紀、志留紀不透水巖石組成，其下分水嶺兩側雖有卡斯特（石灰?guī)r）現(xiàn)象，但多被不透水砂、頁巖截斷聯(lián)系，成為庫水向鄰谷滲透的屏障，地下水均高于庫水位。金沙溪源于三清山東北麓平家源，屬于山溪性河流，上、中游兩岸崇山峻嶺，溪流縱橫，坡陡流急，河床多為卵石和砂，少數(shù)河段有巖石出露，河床較穩(wěn)定，為峽谷河道，少有開闊的河谷灘地。壩址以下河床較平緩，兩岸廣有開闊平原，是玉山主要糧食地區(qū)之一。七一水庫管理局坐落棠梨山腳，具體管理水庫運行、生產、經營和職工生活。四、實習地區(qū)工程地質條件1、主壩地條件壩址處于西峽谷最后段兩岸地形較對稱，且覆蓋物不厚。組成巖石為下石炭紀砂礫巖與紫紅色泥質砂質頁巖互層及中石炭紀砂礫巖，石英砂巖與泥質，炭質頁巖為互層出現(xiàn)。其中砂礫巖，礫巖為硅質膠結，性堅硬，力學性佳，而下中石炭紀之頁巖性軟，劈理發(fā)育，巖石多呈片狀剝落。露于地表之頁巖性更差，在河床及河漫灘部位之壩基址由5—7米之砂卵礫石組成，左岸面地段上部為粘土及砂卵礫石充填粘土，下部為砂礫石層，為該壩段的主要持力層。在地質構造上，壩址處于倒轉向翼次一級褶皺之核部及扇形褶曲之南翼，巖層傾向垂直河流，因受強烈擠壓，小型平臥及倒轉褶皺相隨伴生。斷裂發(fā)育，在壩基中較大斷層有河中平灘一正斷層及垂直河流的F28及F40逆斷層通過，破碎帶寬4—10米，加之火成巖侵入活動影響，巖層遭到破壞，造成區(qū)內巖層破碎，風化層積較厚。在水文地質上，基巖傾向上游，巖性又為砂頁巖互層。據河床漫灘，臺地段各鉆孔壓水試驗資料，W值小于0.01公升/分，為不透水層；F28斷層也傾向上游，河中斷層破碎帶已膠結，透水性弱，不致造成集中滲流通過。河床及漫灘上砂卵礫石層，顆粒組成極不均勻，不均勻系數(shù)為39.5—54.3,為強烈透水層。巖層因受構造及火成巖體之影響，節(jié)理裂陷發(fā)育，尤以平行岸邊一組的張節(jié)理最發(fā)育，且有破碎帶通過，透水性較強，為強透水段。2、 壩基地質構造雖有卡斯特現(xiàn)象，然巖石之抗壓強度能滿足土壩要求。同時，地層中無軟弱夾層，而巖基之頁巖，也因其與堅硬砂巖互層，被砂巖所阻，且傾向上游，風化層較薄，壓縮系數(shù)少，不會形成軟弱滑動面。因此，主壩基礎是穩(wěn)定的。3、 副壩地質條件壩址地層因F逆掩斷層影響，使之倒超復在中石炭系地層之上，地基組成巖石，主要為志留系灰白，微紅色砂巖，粉砂巖，頁巖及中石炭系砂礫巖，頁巖，部分壩段落于2-3米厚有淤泥粘土層土。壩基和壩肩巖性軟弱，風化破碎極為嚴重，風化層厚，力學性差。在構造上，位于倒轉向斜南翼中，次一級為背斜之轉折端稍偏南翼，巖層傾向下游，壩址落在F在逆掩層上段，且沿埡口有斷層通過，并延伸至庫內少華山左側。據鉆孔壓水試驗，左岸至基面以下單位吸水量0.03-0.08升/分，為微透水層，埡口鞍部處基巖面以下14米單位吸水量0.03-0.0712升/分，基巖面以下2.3-5.5米處的礫巖中發(fā)現(xiàn)承壓含水層，承壓水高出頂板21米（頂板高程69.42米）。區(qū)內巖層濃度褶皺斷層及火成巖廣泛活動影響，導致巖石極其破碎，是建壩不利條件。4、 發(fā)電隧洞地質條件隧洞通過地段身樁號0+000-0+355,出露巖石為下石炭系砂巖，砂礫巖，砂質頁巖及泥質頁巖，0+355—出口中石炭系泥質巖夾砂巖及炭質頁巖夾砂礫巖。表部見有正長斑巖侵入，泥質頁巖和炭質頁巖巖性軟弱，砂巖和砂礫巖巖性堅硬。0+170—0+240地段，巖層強烈褶曲，為一扇形褶曲帶，隧洞從褶曲的核部通過。0+170至進口段，為褶曲帶的北翼，0+240至出口段，為褶曲帶的南翼。整個地段有F3,F4,F5和F28等斷層通過，其中尤以F28逆斷層對隧洞的影響較大。裂隙主要有兩組，第一組走向N50度一60度W,傾向NE，傾角85度以上，與隧洞軸線夾角較小，對隧洞影響較大，第二組走向N30度一40度E,傾向SE，傾角30度一80度，對隧洞影響較小。隧洞閘門井，位于0+092樁號處，出露巖石為下石炭系砂巖，砂礫巖和紫紅色頁巖。地表全井深6米處為強風化，6—27.9米處為弱風化，27.9米以下為微新巖石，頁巖性軟，砂巖和砂礫巖性堅硬。整個閘門井巖石，裂隙發(fā)育，比較破碎。5、 電站廠房地質條件基礎巖石為中石炭系炭質巖與石英砂巖互層組成，巖層與發(fā)電機軸線相互垂直，且恰位于廠房背斜部及褶皺帶內，巖石遭受擠壓，節(jié)理裂隙發(fā)育，地下水循環(huán)活躍且豐富，促使弱頁巖軟化，有產生不均勻沉陷的可能。7、溢洪道地質條件閘室基礎巖石主要由堅硬的石英砂礫巖及石英砂巖組成，偶夾斷續(xù)的頁巖及少量正長斑巖。巖層傾向向下游，走向多于中心線近于正交，對邊坡穩(wěn)定有利?；A筑于弱風化的巖層上，巖層堅硬，膠結較好，力學性佳，基礎中有少量軟弱之頁巖及正長斑巖分布，基石因受構造影響，在86—97米高程間，裂隙極為發(fā)育，巖石較破碎，單位較破碎，單位吸水率達3.08—3.4公分/升。五、 實習計劃日程安排：這次野外實習同工程地質實習在一起的，主要是唐老師和陳書記帶隊叫我們識別主壩、副壩、溢洪道、引水發(fā)電隧洞、引水灌溉隧洞以及七一水庫發(fā)電廠房。陳書記帶我們實習的時間只有兩天之內，在陳書記的帶領下我們在兩天之內基本上就看完了七一水庫的主要水利設施。十月三十一日，上午觀看了溢洪道、副壩、引水灌溉隧洞，下午觀看了七一水庫發(fā)電廠；十一月一號，觀看了主壩、引水發(fā)電隧洞。實習方式：聽陳書記講解主壩和副壩、現(xiàn)場參觀、現(xiàn)場閱讀資料、工地現(xiàn)場參觀、討論及考查、編寫實習報告等。六、 實習過程2010年10月31日一、 前往溢洪道、副壩二、 了解溢洪道、副壩、引水灌溉隧洞的構造和主要功能三、 過程這是實習的第一天，早上八點鐘我們一同集合，大家已經完全忘記了昨天坐了一天火車的疲憊，開開心心的來到了溢洪道，我們幾乎從來沒有來過這種地方，即使來過，我們也不會用專業(yè)知識去分析它，因為我問你不懂得用專業(yè)的眼光去看、去觀賞。剛一來到溢洪道我們就看到壯觀的大壩穩(wěn)穩(wěn)樹立在哪里，陳書記就開始給我們詳細的作介紹，我們都聽得非常認真。七一水庫是由于修建于1958年七月一日而得名，屬于二級建筑物，根據庫容可劃分為大二型水庫，剛開始我們不懂得大二型水庫是什么概念，直到后來我們?yōu)槟阕噮⒂^溶洞的時候車子走了十五分鐘還沒有到盡頭我們才能理解。水庫庫容達到了二點四五億平方米。溢洪道分為三段，控制段、連接段，如圖一左圖。控制段主要是控制水的大小，通過閘門來控制水的流量；連接段主要是連接控制端和消力池的較平整的地方，給水一個緩沖的地方；消力池則就是較少水的沖擊力，因為水從閘門流向消力池出有一個高差會有巨大的能量，并且溢洪道是在洪水期起作用的，洪水會攜帶大量的石塊等雜物，會給下游房屋帶來巨大傷害，消力池就相當于給了石塊一個沉淀的時間，這樣可以讓水平穩(wěn)的流到下游河道。而消力池的面積、深度必須經過復雜的計算。在溢洪道下方的邊坡有許多比較坡度很大的邊坡，很可能會產生滑坡和坍塌現(xiàn)象，所以施工的時候用了水泥作為擋土墻，這樣就比較安全。溢洪道的閘門是鋼制的寬12米，高160.9米（吳淞高程），在洪水期開閘主要是為了壩水位擋到正常水位不至于對人們生命財產造成威脅。我們沿著溢洪道走來到了副壩的所在地，。副壩是屬于土壩，使用土石一層層的堆積起來的，顯然這樣的壩可以降低造價可是土石壩必須考慮到滲漏問題和邊坡穩(wěn)定問題，在施工過程中必須注意到很多細節(jié)問題，當然施工員在施工的時候采取了許多措施來解決這些問題。例如，對于邊坡穩(wěn)定性問題，施工員利用混凝土墻，先用特定機器打孔達到不透水層一下，然后采取用水泥灌漿，也只有深入到不透水層以下才有保護作用，如果在不透水層以上反而會影響邊坡的穩(wěn)定，水滲入到下面混凝土墻反而會加重邊坡重量。。對于滲漏問題就比較難解決，必須在建壩的時候每一層都要注意到都要做到逐步加強，并且要及時注意水的流向時刻關注滲漏情況。另外對于土石壩通常采用的是“工”字形磚相互契合，剛開始我們很奇怪為什么不用水泥直接糊上去，這樣既費時又費資金，后來這樣做是有很大好處的，在暴雨期水通過“工”字形磚之間的縫隙中滲入，從而減少雨水對大壩的沖刷，在雨后有會讓水通過縫隙透出，這樣可以很有效地防止滑坡。在參觀溢洪道和副壩的過程中我們一直有一個非常幼稚的疑問，建副壩和溢洪道有什么用呀，就建在哪里，壩不是擋水的嗎？這里一點水都沒有，是擺設嗎？再后來老師的講解中我們才真正的意識到這就相當于國家給人命買了一份洪水保險，副壩是建在天然的河道中的，當洪水來時水就必須從這里經過，而副壩的下游住的人非常少，聽老師介紹這也是一種措施，因為副壩有時會做為非常溢洪道，在溢洪道完全排出最大水量時水還不能達到正常水位時，這時候為了保護主壩就要炸掉副壩，而這是誰就要沿著副壩下游流下，所以那里絕對不能住人，所以壩址的選擇可是個非常大的學問。在副壩的前方左岸有一個好高的圓柱狀物體，那就是灌溉引水隧洞的豎井，這是屬于隧洞寬2米，高1.7米，陳書記說原本灌溉飲水隧洞根本不需要這么大的，之所以做這么大是為了防止氣蝕，并且為了防止這點在壩體還有通氣孔，氣蝕就是水在流動過程中會帶走水中的空氣從而使得隧洞中形成真空，這是水所產生的氣泡在流動過程中會破裂產生巨大的壓強，對修建隧洞的混凝土產生巨大的壓力，當這個壓力超過混凝土所能承受的做大壓強時，混凝土墻就會破裂而使得隧洞垮塌。在陳書記介紹完之后唐老師就要去我們帶著錘子到副壩兩岸去取樣把石頭敲下來，要是微風化并且有端口的石頭拿回去分析，由于這種敲石頭的事情我們自然很少干，所以大部分人都是滿載而歸呀。經過分析知道了這里的石頭主要是有早石炭期和中石炭期的灰白色、絡紅色的砂巖、礫巖、頁巖組成的。下午，在陳書記和唐老師的帶領下我們我們來到了七一水電站剛一到水電站映入眼簾的就是在一個約有七八米高的大門上面寫著“七一水電站”幾個大字，在哪個大門的頂上都長了一棵枯黃草，顯然這水電站已經建立很久了，屋頂已經被風化了，剛進門的右側就寫著水電站的簡介，于是我們做的第一件事就是看了簡介，“七一水庫位于鄱陽湖水系信江支流金沙溪中游棠梨山西側，距玉山縣城16.0km，工程于1956年開始查勘和規(guī)劃設計，1958年經上級部門批準于7月1日動工興建，定名為七一水庫。壩址以上控制流域面積324.0km2（本次復核，下同），總庫容22800萬m3。水庫灌溉面積10.51萬畝，電站裝機9250kw，是一座以灌溉為主，兼有防洪、發(fā)電、養(yǎng)殖等綜合效益的大（2）型水庫。樞紐工程主要建筑物包括：主壩、副壩、溢洪道、灌溉發(fā)電引水隧洞及電站等。根據《水利水電工程等級劃分及洪水標準》（SL252-2000），水庫樞紐工程等級為II等，主要永久性建筑物為2級。正常蓄水位為160.40m（黃海高程，本工程以前各階段均采用假設高程，黃海高程二假設高程+66.399m，下同），相應庫容為20100萬m3；設計洪水標準為100年一遇，設計洪水位為161.61m，相應庫容為21325萬m3；校核洪水標準為2000年一遇，校核洪水位為163.02m，相應庫容22800萬m3。主壩原設計為大體積心墻壩，現(xiàn)狀壩頂高程167.40m（大體積心墻頂高程165.60m），壩頂長420.0m，壩頂寬12.0m，最大壩高53.10m。大壩上、下游分別為塊石和草皮護坡，上游壩坡坡率自下而上分別為1:3.0、1:4.0、1:3.75和1:2.78；下游壩坡坡率自下而上分別為1:3.0、1:2.75、1:2.75和1:2.75。上游壩腳粘土鋪蓋總厚約6.3?9.0m，分新、老兩層，老鋪蓋于1960年建壩時施工完成，新鋪蓋于1974年擴建加固時施工完成。下游壩腳排水棱體頂高程120.40m。2010年主壩壩體防滲加固采用C20常態(tài)混凝土防滲墻，墻體材料防滲標號為W6。防滲墻厚0.60m的塑性混凝土，防滲墻底深入強風化層中、下限。左岸繞滲采用帷幕灌漿防滲加固。上游坡采用預制混凝土塊護面，厚0.14m。下游坡進行整坡處理，布置草皮護坡，新建縱橫向排水溝。壩頂改建為C25混凝土路面。副壩位于主壩左側約2.2km的埡口處，原設計為寬心墻壩，壩頂高程為166.20m?168.00m，壩頂長135.0m，壩頂寬8.0?12.0m，最大壩高23.5m。上游壩坡為塊石護坡，坡率為1:2.45?1:3.48，下游壩坡為草皮護坡，坡率為1:2.15?1:2.20。下游壩腳排水棱體頂高程148.40m。2010年副壩防滲加固在心墻位置加設防滲墻，防滲墻軸線位于壩軸線，墻厚0.40m，墻體材料采用防滲標號為W6的C20常態(tài)混凝土，防滲墻體需穿透砂卵石層、全風化巖石層，進入強風化巖石中、下限部位。上游坡采用預制混凝土塊護面，厚0.12m，下游坡進行整坡處理，布置草皮護坡，新建縱橫向排水溝。壩頂改建為C25混凝土路面?！标悤浐吞评蠋熝埩嗣鹃L給我們做了詳細的介紹，首先是帶我們參觀發(fā)電機廠房，在里面看到了一輛黑色轎車，剛開始還納悶這不是發(fā)電機廠房重地怎么能隨便停車呢，后來聽了毛站長的介紹這輛車可是有很大用處的，這是用來安裝發(fā)電機的，在扯得上方有一個吊車，這是用來吊發(fā)電機的。在廠房的一層是一個臥式發(fā)電機組，二樓是立式發(fā)電機組，中控室在最高層。在我們所看的發(fā)電機中大都比較老舊但是都在正常的運作著，我們都知道發(fā)電機是通過水沖擊渦輪轉動線圈切割磁感線形成的，這樣看了真正的發(fā)電機更讓我們有更深的理解，我們還到了最底層的地下層，在哪里看到了一個蝴蝶閥，這是一個緊急開關。在出廠房的右邊我們看到了一個變壓器是用來把電升壓，這樣在傳輸過程中可以減少電量的損耗。在毛站長帶我們參觀完水電站之后唐老師帶我們參觀了橫穿大壩的一個斷層，在發(fā)電廠房右邊的平臺中可以明顯看到靠近斷層那一段塌了下去，并且塌下去的那一段距離正是滲漏的地方，并且斷層里面的水都比較清澈，由此可以判斷斷層里面的水已經滲漏很久了，本來斷層破碎帶之間有許多泥質的膠結物的可是在水流的沖刷下已經完全被帶走現(xiàn)在只剩些堅硬的石頭了，所以水流出來比較清澈。并且斷層滲漏還在進行當中，所以施工人員也認識到了也在進行修補當中，當然開挖清除是不可能的，現(xiàn)在正在進行水泥灌漿。從水電廠房出門左邊的一條小河就是尾水渠，這是發(fā)過電的水，能量比較低，所以非常平緩的河流，出來水電站我們同樣也看到了幾道閘門，這是一種取水平面閘，這不太與溢洪道的那個曲面閘，這種平面閘門具有槽。參觀完了這些水利建筑的我們疲憊不堪，當然也是非常的興奮，回去的晚上在老師的要求下拿著上午從溢洪道取樣的石頭進行分析。就這樣過完了實習的第一天。2010年11月1日一、 前往主壩和引水發(fā)電隧洞二、 了解主壩和引水發(fā)電隧洞三、 過程第二天又是相同的時間我們在兩位老師的帶領下來到了七一水庫，看到了主壩，我們的第一印象就是高、大。并且比較漂亮。昨天在七一水庫發(fā)電廠房看過關于主壩和副壩的介紹再加上陳書記的介紹，所以今天對大壩又有了一個新的理解。有三百多級臺階，大壩臺階上有些許平臺的地方叫做馬道，這是為了方便修建大壩而建的，為了美化效果大壩是草皮護坡，也可不用，當然用草皮護坡必須要選取含糖分低或者不含糖的草皮，因為土石壩最怕白蟻，一旦有含糖分高的草皮吸引來白蟻就會蛀空大壩形成很好的滲漏通道。另外在理論上大壩附近的樹都必須要砍掉，因為樹根會深入到壩體里面形成滲漏通道。在大壩的右岸有一個圓柱狀的調壓井（如圖一），里面是空心的，這是為了防止發(fā)電機產生故障時，蝴蝶閥緊急關閉，水倒流同流進去的水產生巨大的壓力。同時在壩體周圍有許多觀測設施主要是滲流觀測和壩體浸潤線觀測，這是必不可少的，因為這直接關系到壩體的穩(wěn)定性。在去參觀引水發(fā)電隧洞的路上，唐老師向我們介紹了右岸的邊坡巖性，是典型的砂巖、頁巖復層。并且在引水發(fā)電隧洞上方有一斷層，所以在開