清平河道整治工程应急实施地质9.16.16.doc
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1、 . . . 德阳市绵竹县绵远河文家沟至元宝山段河道整治工程应急实施方案设计报告3 工程地质水利部四川省水 利 水 电 勘 测 设 计 研 究 院二一年九月47 / 52审 定: 王子忠审 查: 叶校 核: 唐成理编 写: 蔡鸿 马刚雷目 录3.1 前言13.2 区域地质概况33.3 实施方案设计河段工程地质条件183.4 天然建筑材料393.5 主要工程地质结论47附 图 目 录电子文档编号图 号图 名比例尺0942-SCD-46-0046-31-001003.dwg绵(实)521绵远河文家沟至元宝山段河道整治工程地质图1:20000942-SCD-46-046-31-004006.dwg绵
2、实)522左岸防洪堤(左防)工程地质纵剖面图1:5001:10000942-SCD-46-046-31-007021.dwg绵(实)52317左岸防洪堤(左防1左防31)工程地质横剖面图1:5000942-SCD-46-046-31-022024.dwg绵(实)5218右岸防洪堤(右防)工程地质纵剖面图1:5001:10000942-SCD-46-046-31-02537.dwg绵(实)521931右岸防洪堤(右防1右防27)工程地质横剖面图1:5000942-SCD-46-046-31-038.dwg绵(实)5232瓦窑坡人工堆石料料场综合图1:10000942-SCD-46-046-31
3、039.dwg绵(实)5233左岸防洪堤(左防)工程地质纵剖面图1:5001:10000942-SCD-46-046-31-040.dwg绵(实)5234左岸防洪堤(左防)工程地质纵剖面图1:5001:10000942-SCD-46-046-31-041.dwg绵(实)5235右岸防洪堤(右防)工程地质纵剖面图1:5001:10000942-SCD-46-046-31-042.dwg绵(实)5236右岸防洪堤(右防)工程地质纵剖面图1:5001:10003.1 前言3.1.1工程概况“8.13”特大泥石流对清平乡造成特大灾害,此次灾害共产生600104m3泥石,主要来自文家沟,其次为走马岭沟
4、罗家沟、娃娃沟泥石流。省、市领导指示,对清平乡特大泥石流造成河道堵塞进行应急处理。我院根据实际情况,制定了应急处理实施方案,在娃娃沟下游的银杏大桥作为本次河道堵塞进行应急处理的起点,向下游经文家沟、清平大桥至幸福家园、元宝山止,整治河道长约3.14km,拟定挖掘宽约120180m,深约4m的河槽,河槽两岸修建防洪堤,其中左岸堤长约3.1487km、右岸堤长约2.7781km。受绵竹市水务局的委托,该工程实施方案设计的勘察设计工作由我院承担。我院接受任务后,收集了整治河道段“5.12”地震以前与以后的1/5000地形图,“8.13”清平特大泥石流后,我院实测了整治河段1/2000地形图,在此基
5、础上,组织地勘、试验人员于2010年8月23日进场开展地勘工作,于2010年9月15日提交本报告。3.1.2勘察任务(1)查明堤基地质结构,特殊土层、粗粒土层与腐植土层等的分布、厚度与性状。(2)查明地下水与地表水的水质与其对砼的腐蚀性。(3)基本查明堤线附近埋藏的古河道、古冲沟、渊、潭、塘等的性状、位置、分布围,分析其对堤基渗漏、稳定的影响。(4)确定堤基各土层的物理力学性质和渗透性参数。(5)对堤基的渗漏、渗透稳定、抗滑稳定、饱和砂土振动液化等问题进行评价,并对堤线进行分段工程地质评价,提出处理措施的建议。(6)查明天然建筑材料。3.1.3勘察技术要求根据现行国家标准、行业标准、地方标准等
6、有关规程规与设计意图,本次勘察的主要技术依据是:(1)堤防工程地质勘察规(SL188-2005)(2)岩土工程勘察规(GB50021-2001)(3)水利水电工程地质勘察规(GB50487-2008)(4)土工试验工程(SL237-1999)(5)中小型水利水电工程地质勘察规(SL55-2005)(6)水利水电钻探规程(SL291-2003)(7)水利水电工程天然建筑材料勘察规程(SL251-2000)(8)德阳市绵竹县绵远河文家沟至元宝山段河道整治工程实施方案勘察工作大纲(9)省德阳市清平水库初步设计报告(省水利水电勘测设计研究院1994年)(10)设计提供堤防方案轴线布置图。3.1.4勘察
7、方法(1)工程地质测绘测绘整治河道与岸坡的形态、坡高、坡度等微地貌特征,查明土层分布围与工程地质特性;透水层与相对隔水层的分布特征与埋藏条件,特别注意细粒土层中砂土夹层的类型、厚度、性状等。(2)勘探与试验勘探为查明主要工程地质问题,本次采用坑探、槽探、取芯钻孔、动力触探等方法查明浅部覆盖层的特征。原位测试选择具有代表性位置对地基土层进行超重型(N120)动力触探试验,对砂层进行标准贯入实验,评价地基土层和砂层的均匀性和物理性质、变形参数、地基承载力等。岩土试验对土层进行天然含水量、天然容重的测定,并测其级配以与物理力学试验。(3)测量采取华测X90GPS测定钻孔位置和孔口高程。坐标系统为坐标
8、系、高程系统为1956黄海高程系。3.1.5完成工作量由于拟定堤线通过地段大部分为“8.13”泥石流堆积物,其含水量高,呈软塑至流塑状,导致部份勘探工作无法进行,只能根据场地具体特点,采取一定的特殊措施,完成如下主要地勘、试验工作量,见表3-1。主要完成地勘试验工作量表表3-1项 目工 作 容单位完成工作量比例尺地质测绘平面整治河道(防洪堤)km23.61:1000剖面防洪堤km/条15.3537/421:5001:000勘探取心钻探m/孔76.38/3SH30-Z钻探m/孔167.5/14坑、槽探m3180试验N120动力触探原位测试m/孔167.5/14N63.5标准贯入试验段2土体常规组
9、12钻孔压(注)水试验组12水质简分析组4填筑用砂砾料常规试验组12砼粗骨料常规试验组12砼细骨料常规试验组12利用清平水库初设勘探取心钻探m/孔468.78/7利用清平水库初设试验岩石常规组24砂卵砾石组3砂层组43.2 区域地质概况3.2.1 地形地貌工区位于盆地西北部边缘的龙门山中段,地势西北高、东南低。山脉走向多呈北东一南西向延伸,同该区的主要构造线近于一致,龙门山主干断裂常为区域地貌单元的分界线。断层两侧在地貌上表现出迥然不同的形态,前山断裂的东南侧为龙门山山前凹陷带,属低山平原地形,河谷宽阔,西北侧是连绵不断的层层山岳,中央断裂又将龙门山分为前后龙门山带两个次级地貌单元。前龙门山属
10、区,海拔一般l5002000m,相对高差700m1200m;后龙门山带属高区,海拔一般22003000m,相对高差1400m2200m。区地貌主要受构造与岩性控制,其地貌单元主要为构造剥蚀、侵蚀堆积与岩溶地貌三大类型,各类型主要特征分别叙述如下:构造剥蚀地貌。地貌形态受背斜构造与澄江晋宁期侵入活动的影响,由坚硬的灰岩、白云岩与花岗岩组成,相对高差大于1000m。河谷深切,两岸形成近于直立的悬崖陡壁山势宏伟壮观。沿河两岸冲沟发育,常年水流不断。侵蚀堆积地貌。绵远河发源于龙门山脉九顶山南麓,自北而南流经整个工区,于绵竹县汉旺镇进入川西北平原。汉旺镇以上河流弯曲,河谷一船呈“V 形峡谷,两岸谷坡陡竣
11、谷坡高度大都在数百m1000m以上,其现代河床一般宽为2050m,在砂页岩地段河床宽度达100m左右。水流急湍,河间地块宽810千m,分水岭高程12002400m,绵远河河谷高程750m930m。除沿河两岸零星分布有规模不大的卵石之漫滩堆积和碎石土之泥石流堆积外。区阶地不发育,沿河两岸局部残留有级阶地,在蔡家沟上游一带窄长形I、级阶地较为显见,分别高出现代河床514m与1525m。I级阶地为堆积阶地。级为基座阶地。级为侵蚀阶地。各级阶地特征见表3-2。绵远河河谷阶地特征表表3-2阶地级数类型拔河高度(m)组成物质分布特征侵蚀206灰岩仅分布于元宝山山顶。基座145155上部为粉质粘土,下部为
12、砂卵砾石,胶结较好。右岸的白虎头和左岸瓦窑坡分布,阶面最宽50m基座114125上部为粉质粘土,下部为砂、卵砾石,具有胶结状好。广泛分布于右岸,龙王庙沟左岸有发育,阶面最宽200m,一般宽50m。基座6074上部为粉质粘土,下部为砂、砾卵石。在大小欠坪最发育,且右岸比左岸发育,阶面最宽350m,一般100m。基座3040上部为粉质粘土,下部为砂砾石层右岸整治河道上游,阶面一般宽75m。基座1525上部为粉质粘土,下部为砂砾石层两岸均有分布,阶面最宽350m,一般95m。堆积614上部为粉土,下部为砂卵砾石层两岸均有分布,阶面平整,最宽375m,整治河道段均被泥石流幸盖。岩溶地貌:工区大部份地区
13、为碳酸盐岩构成的岩溶高峡谷地貌,全国性岩溶地貌I级区划中,属山地岩溶地貌类型区(川西型),级区划为峰丛峡谷岩溶地貌类型亚区。其特点是:山体高大,河谷陡峻狭窄,岭谷高差5001400m,分水岭地带岩溶现象强烈发育,在清平林场附近见有大型溶蚀洼地,林场和顶子崖附近有落水洞群发育;除鱼洞和高桥两处见有大型岩溶泉水以外,其余地表出露的均为小型的溶洞、溶隙、溶孔等岩溶现象。3.2.2 地层岩性工程区除第四系松散地层外,缺失奥、志留系地层,震旦、寒武、泥盆、石炭、二迭、三迭、侏罗地层均有出露,现分述如下:沉积岩.震旦系上统上统黄洞子沟组(Zbw):主要为石英、长石石英粉砂岩与粉砂质页岩,厚86m;天桥组(
14、Zbt):分布于大水闸背斜周围,底部为长石石英砂岩,中部为白云岩,上部为薄板状灰岩,总厚度350m左右;芍药沟组(Zbs ):分布在大水闸背斜两翼,主要为白云岩,总厚度445m;邱家河组(Zbq):分布于大水闸背斜两翼、大屋基倒转背斜和复兴青林口倒转背斜核部,下部为粉砂质、泥质灰岩夹硅质岩、炭质页岩,中部为白云岩,上部为硅质岩,厚552.6m。.寒武系下统清平组(1c)分布于清平、大欠坪、龙王庙、石灰沟一带,上部为粉砂岩,中部为钙质粉砂岩夹油质页岩,下部为硅质岩,厚约820m。.泥盆系中统观雾山组(D2gn ):灰岩为主,夹少量砂质,炭质页岩,厚约100250m;上统唐王寨群(D3tn ):为
15、薄厚层状白云质灰岩和白云岩,厚187200m,分布于元宝山、枇杷岩与石灰沟。.石炭系下统下统岩关组(C1y ):中厚块状灰岩,其顶面已遭侵蚀,厚约20m,分布于元宝山,鱼洞泉、石灰沟一带,大塘组(C1d)为厚层致密块状灰岩,下部常夹页岩或铁质砂岩,厚12m,分布于鱼洞泉下游,石灰沟一带。.二迭系下统铜矿溪组(P1t):为泥质灰岩,生物灰岩与钙质页岩互层,厚07m;栖霞组(P1q):中厚层灰岩,厚约60m,分布于元宝山、鱼洞泉、渝沟与石灰沟一带、茅口组((P1m)):为厚层块状灰岩夹泥质灰岩,厚20 l 20m,分布于元宝山、鱼洞泉、石灰沟。上统龙潭组(Pzl):上部为炭质页岩夹煤层,中部为透镜
16、状,豆荚状铝土矿,下部为厚层铝土岩,厚3.46.5m,层中常含有星散状黄铁矿,局部已富集成矿体;长兴组(P2c):为中厚层灰岩,下部常夹炭质页岩(厚0.51.0m),厚度约150m。.三迭系三迭系下统飞仙关组和铜街子组(T1f+ T1c):中上部为页岩,泥岩和粉砂岩、下部为泥灰岩与泥岩,粉砂岩互层,底部为灰岩,总厚度约2000m。中统嘉陵江组和雷口坡组(T2j+T2L):白云岩间夹灰岩,泥质白云岩,膏溶角砾岩,厚400 500m;天井山组(T2t ):以灰岩为主,下部以白云岩为主,上部夹有白云质灰岩和灰质白云岩,顶部被剥蚀为凹凸不平,厚200m左右。上统须家河组(T3x ):下段下部为石英砂岩
17、钙质粉砂岩,页岩夹灰岩,上部为页岩和煤线;上段下部为页岩。粉砂岩为主。上部为石英砂岩、页岩、煤层。煤线不等厚韵律层组成,总厚度13322380m。侏罗系广泛分布于龙门山前山带,常被松散地层覆盖,仅在汉旺镇见中统干佛岩组(J2q)和沙溪庙组(J2s)地层零星出露,岩性主要为泥岩、粉砂岩和砂岩,厚度350814m。.第四系A更新统(Q1Q3)为河流冲积(Q1al,Q3al)和冰水积堆层(Q2fgl)组成,其成份以砾卵石夹砂为主,地表常有厚度不等的粘土层,在山前平原区厚度为045m,而在级阶地上的厚度仅08m。B全新统有河流冲积洪积(Q4al+pl)、坡积(Q4dl)、残积(Q4el)和泥石流(Q
18、4sef)堆层,厚030m,广泛分布于河谷,岸坡和山前沟口。侵入岩主要为晋宁期斜长花岗岩或花岗闪长岩,呈岩基产出,分布于大水闸一带,其次为沿龙门山中央断裂带零星分布的辉绿岩脉(u ),宽度仅数m。3.2.3 区域地质构造工程区处于扬子准地台与松甘孜地槽褶皱系之间的构造过渡带。该构造过渡带从古生代到中生代早期,是中国东部以地台为主的稳定区和中国西部以地槽为主的活动区的分界;新生代以来,是我国西部强裂的褶皱隆起区之一,并导致形成推覆逆掩的巨型断裂系龙门山褶断带,也是近代地震活动强烈而频繁的地区。整治河道位于龙门山褶断带中段的前山断裂(县灌县断裂)与主中央断裂(映秀-北川主干断裂带)之间(见区域构造
19、图3-1)。研究区断裂A龙门山构造带()龙门山构造带呈N4050E方向斜贯工区,长约500km,断面西倾,倾角不定,是一条重要的活动断裂带。主要由茂汶汶川断裂(龙门山后山断裂)、北川映秀断裂(龙门山主中央断裂)、县灌县断裂(龙门山前山断裂)和龙门山山前隐伏断裂等四条主干断裂组成宽约3040km的冲断带,发育有数量众多、大小不一的飞来峰构造。研究结果显示,龙门山构造带在晚三叠纪诺利克期以前处于扬子准地台西缘的被动大陆边缘。从晚三叠纪诺利克期开始,龙门山构造带才由北向南开始逆冲作用,控制了龙门山构造带前陆盆地的成生与发展。其冲断过程具有由北西向南东渐次推进的前展式特点,并伴随前陆盆地西缘砾质粗碎屑
20、楔状体的周期性出现和前陆盆地的幕式沉积响应。晚新生代以来,青藏高原的迅速崛起导致东缘地区地壳物质沿大型弧形断裂系发生大规模的向向逃逸,龙门山构造带作为川青滑移块体的南东边界仍然显示强烈的推覆逆掩作用。由于区域构造应力场从印支期的由北向南挤压转变为晚新生代以来的北西南东向挤压,龙门山构造带还显示出明显的右旋滑动。龙门山构造带晚新生代以来的构造变形形式不仅对其前缘的晚新生代地层的沉积,而且对前陆盆地的构造变形均具有重要的控制作用。晚第四纪以来龙门山构造带的新活动性具有明显的分段性,中段和南西段主要由茂汶汶川断裂、北川映秀断裂、县灌县断裂和山前隐伏断裂组成,显示右旋逆冲运动方式,具有较明显的地质地貌
21、证据。首先是沿龙门山构造带安县以南的中南段发生了强烈的差异活动,形成了第四纪断陷盆地(第四系最大厚度可达541m)。另外,几条主干断裂均有晚第四纪以来活动的显示。北川以北的北东段主要由平武青川断裂、茶坝林庵寺断裂和江油断裂组成,晚第四纪以来也有不同程度的活动性。a茂汶汶川断裂()(后山断裂)茂县县城附近已有茂汶汶川断裂断错岷江级河流阶地的报道,估计的断裂平均垂直滑动速率为0.84mm/a。在汶川县城岷江南岸的维城,高出现代河床120m的V级阶地上的冲洪积地层中发育有压扭性断层,断层走向N30E,倾向SE,倾角70,与主干断裂组成“入”字型构造,指示断裂的右旋错动性质。另在维城相当于级河流阶地高
22、程的冲洪积砾石层中发育一组(共4条)砂脉,砂脉一般宽0.51cm,最宽可达35cm,有可能是两次古地震事件。此外,在高坎和金波寺等地亦可见到断裂逆冲右旋断错冲沟、山脊等断错地貌现象。该断裂于汶川附近发生过1657年6级地震与多次中强地震。因此,该断裂为晚更新世全新世活动断裂。该断裂距工程区最小距离约32km。b北川映秀断裂()(主中央断裂)该断裂在龙门山构造带几条主干断裂中活动构造地貌保存最为完好,表明了是一条活动性较强的断裂,并具明显的分段性特点,以映秀西南为界,分为北川映秀段(北东段)和宝兴段(南西段)。前者的活动性明显强于后者。北川县城附近的盖头山新隆起处于该断裂的左阶羽列区,可能是北川
23、映秀断裂的右旋错动在该羽列区所导致的地貌效应,并发育有两条NE向正断层业已错切至近地表,错切了14C年龄值为13810260年的地层。映秀附近也有该断裂右旋断错冲沟与垂直断错岷江河流阶地的现象。因此,北川映秀断裂北川映秀段应具有全新世活动性,而南西段仅错切了晚更新世沉积物,为晚更新世活动段。历史上该断裂的中强地震主要丛集在北川一带,最大历史地震为1958年北川6.2级地震。2008年5月12日汶川8.0级震的地表破裂从映秀南西开始,北川映秀断裂的北中段全部破裂贯通,茶坝林庵寺断裂的南西段也发生了地表破裂,地表破裂长度达200km左右。在北川擂鼓镇附近,水平位错量和垂直位错量均在6m左右,在都江
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