随州市炎帝神农故里风景区烈山湖水库

初步设计阶段工程地质勘察报告

1.前言

1.1工程概况

拟建烈山湖水库位于湖北省随州市曾都区炎帝神农故里风景区方家湾村，水库拦截府河上游氵厥 水三道河支流，距厉山镇约1.5km，距随州市约20km（见图1.1.1：烈山湖水库交通位置及流域水系图）。

拟建烈山湖水库为一座小（二）型水库，水库由大坝、输水涵洞等组成，根据国家《防洪标准》（GB50201-94）和《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2000），烈山湖水库工程等别为Ⅴ等工程，主要建筑物为Ⅴ级。

水库承雨面积1.3Km2，多年平均降水量973mm，多年平均径流量44.85万m3。总库容50.0万m3，调洪库容6.22万m3，兴利库容11.83万m3，死库容31.95万m3。水库正常蓄水位94.60m（黄海高程系统），设计洪水位94.65m，校核洪水位95.14m，死水位93.50m。水库设计防洪标准为20年一遇洪水设计，200年一遇洪水校核。

水库大坝拟采用粘土心墙坝，坝顶长度222m，宽度6.0m，最大坝高13.1m，坝顶高程96.5m。输水涵洞位于大坝右侧，全长55m，为1.6m

×1.6m钢筋砼方涵，进口底部高程87.0m，出口高程86.45m，纵坡比1:100。

在已选定水库坝址的情况下，襄樊地质工程勘察院（以下简称我院）受随州市炎帝神农故里风景区管理委员会的委托，对拟建烈山湖

交通位置及流域水系图 图1.1.1

水库的库区、坝址区进行初步设计阶段的工程地质勘察工作。

根据《水电枢纽工程等级划分及设计安全标准》（DL5180-2003），此工程安全等级为四级。

1.2勘察目的与任务

我院针对工程的重要性和勘察工作的特殊性，及时组织成立了勘察工作项目组，并依据设计文件和我院现行质量管理体系文件（ISO9001）及相关标准、规程、规范，编制了详细可行的勘察方案，对勘察工作提出了具体的任务和技术要求。依据随州市水利水电建筑设计院提供的水库勘探点平面布置图，我院在收集、整理前人工作成果的基础上，通过现场调查、勘察、测绘，取得了详细的试验数据资料，经室内分析、综合整理，提交此次工程地质勘察报告。本次勘察目的是查明拟建水库区、坝址区的工程地质条件，为选定的坝址坝线、枢纽布置及地基处理方案进行地质论证，为建（构）筑物设计提供地质资料。其主要任务是：

1.2.1开展工程地质测绘，对区域地质构造作出必要的调查和评价，查明拟建坝址区的地形地貌、地层岩性、地质构造。

1.2.2通过钻探、坑探、现场原位测试等方法，对拟建坝址区的水文地质、工程地质条件等问题作出评价。

1.2.3取样进行室内土工试验，提供坝址区岩土层有关物理力学指标。

1.2.4对拟建坝址区进行工程地质评价，包括水库渗漏、库岸的稳定性并预测蓄水后可能引起的环境地质问题。

1.2.5调查天然建筑材料（土料、砂、石料）分布、储量、质量、开采及运输条件。

1.3勘察依据

本次勘察除满足初步设计勘察阶段设计要求外，主要执行水利部门的规程、规范及技术标准：

1、《水利水电工程地质勘察规范》（GB50287-99）；

2、《中小型水利水电工程地质勘察规范》（SL55-2005）；

3、《水利水电工程地质测绘规程》（SL299-2004）；

4、《水利水电等级划分及洪水标准》（SL252-2000）；

5、《碾压式土石坝设计规范》（SL274-2001）；

6、《水电枢纽工程等级划分及设计安全标准》（DL5180-2003）。

1.4勘察过程及完成工作量

在本次勘察工作之前，有关单位曾对拟建烈山湖水库大坝选址进行过必要的调查工作。2007年10月13日，受随州市炎帝神农故里风景区管理委员会的委托，我院承担了对拟建烈山湖水库初步设计阶段的工程地质勘察工作。在坝区工程地质调查及测绘的基础上，勘察工作主要采用钻探取样、坑探、标准贯入试验、动力触探试验、钻孔注水试验、钻孔压水试验等手段进行；采取岩土、水样进行室内试验（常规、颗分、击实、渗透、自由膨胀率、岩石饱和单轴抗压强度及水质分析等）。勘察方案科学、可行，勘察手段齐全，数据真实可靠。2007年10月15日正式开工，10月20日结束全部外业工作，完成实物工程量详见表1.4.1：完成实物工作量统计表。勘探点布置详见附图1：烈山湖水库工程地质平面图。

报告所采用的地形图（比例尺1∶2000）由随州市规划勘测设计研究院提供，采用黄海高程系统，独立座标系统。

完成实物工作量统计表 表1.4.1

2.区域地质概况

2.1自然地理

水库流域处于中纬度季风环流区域的中部，属于北亚热带季风气候。因受太阳辐射和季风环流的季节性变化的影响，气候温和，四季分明，光照充足，雨量充沛，无霜期较长，严寒酷暑时间较短。据统计，流域区多年平均气温15℃，多年平均降雨量866mm，多年平均来水量650万立方米，多年平均灌溉水量313万立方米。

2.2地形地貌

库区在区域上属构造剥蚀丘陵-河谷-垄岗地貌区，属南襄盆地边缘之随枣凹陷区。地形起伏不大，山势平缓，主要地貌单元为低缓的山丘与宽缓的山间凹地、岗状平原。地形交错，地势开阔，相对高差不大。坡体植被一般，沟谷呈缓“U”字型，宽100-200m。

2.3地质构造

2.3.1区域地质构造

区域上属秦岭褶皱系(Ⅰ)东段随州加里东褶皱带(Ⅱ)之应山复式倒转背斜（Ⅲ）西段北翼随枣凹陷区，区内主要沉积一套紫红色陆源碎屑沉积岩；下伏古老变质岩，分布厚度巨大，构成复式向斜及背斜构造的核部地层，构成槽区沉积地层的古老变质岩基底。二者呈角度不整合接触关系。坝区构造条件较为简单,未发现区域性或明显的大断层。

随应复背斜：轴线位于新市、高城、余店一线，走向北西，两翼倾向北东，由于后期断裂构造发育，使总体构造支离破碎，特别是万店-马坪-平林近南北向断裂形成之后，将背斜分割为东西两部分。

应山褶皱束：属随应复背斜的次级构造单元，褶皱束内次级褶皱、次级小断裂非常发育，表现为同一岩层的多期反复褶皱。

深大断裂在本区内较少发育，仅局部见破碎带，且规模不大，构造形迹短小。

扬子期岩浆活动剧烈，区内火山岩于随南及随北一带分布范围较广。受火山喷发及岩浆作用，基性花岗岩株、岩脉多见发育。

区域地质构造详见图2.3.1：区域地质构造图。

2.3.2区域地壳稳定及地震

区域地震源于早期的深大断裂构造和区域性的新构造运动。距离水库较近的一条长期活动的深大断裂，耿集-古井断裂为区域内的控制性大断裂，但至今尚无该断裂随州段的地震记载。据国家标准1：400万《中国地震动参数区划图》（GB18306-2001），当设防标准为50年超越概率10%时，工程区地震动峰值加速度为0.05g，地震动反应谱特征周期为0.40s，相对的地震基本烈度小于Ⅵ度。

库区属低山-丘陵及宽缓的河床地形，库岸基岩裸露，但区内无大规模的陡立边坡及构造破碎带，构造运动相对稳定，不利于应力的集中及库水向岩体深部的渗透，库水的荷载及孔隙水压力有限，库区范围内无大型的岩溶及矿洞，岸坡相对稳定，不具备水库蓄水诱发地震的条件。

2.4地层岩性

该区地层属昆仑-秦岭地层区秦岭分区之随州小区。区域上出露

的地层主要有中元古界大狼山群、震旦系下统过路湾组、震旦系上统尚家店组、震旦系上统青山寨组、白垩系上统胡岗组、第四系全新统、上更新统及扬子区基性侵入岩等。其岩性特征如下：

2.4.1中元古界大狼山群（Pt2d）

大狼山群为一套变质的酸性火山碎屑岩—沉积岩。其上部为灰黄色、灰白色白云钠长片岩、白云石英钠长片岩、浅粒岩夹黄绿色阳起钠长片岩、二云片岩等；下部为黄色、黄绿色二云钠长片岩、绿帘阳起黑云片岩、含晶屑岩屑白云钠长片岩等。厚度大于2440m。

2.4.2震旦系下统过路湾组（Z1g）

过路湾组主要为一套变基性火山岩系。其岩性主要为灰黄色、灰绿色钠长阳起片岩、钠长黑云片岩、黑云阳起钠长片岩、绿帘绿泥透

闪片钠长绿帘阳起片岩等。与下伏大狼山群为韧性—脆性剪切接触，

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区域地质构造图 图2.3.1

平行不整合于尚家店之下。厚295m。

2.4.3震旦系上统尚家店组（Z2sh）

尚家店组区域上可划分为三个岩性段。其岩性特征为：下段为白云钠长石英片岩、白云石英片岩、钠长黑云片岩、钠长浅粒岩、绢云片岩等；中段为石英绢云黑云片岩夹钠长阳起绿泥片岩、白云石英岩；

上段为绢云千枚岩、绢云石英千枚岩、含炭绢云石英片岩、含绿泥石大理岩、白云石大理岩等。厚度大于515m。

2.4.4震旦系上统青山寨组（Z1q）

青山寨组岩性比较单一，主要为灰白色、深灰色中厚层白云石大理岩，夹硅质条带，底部见角砾状灰岩。厚37.5m。

2.4.5白垩系上统胡岗组（K2hg）

为一套红色陆相碎屑岩沉积。上部为紫红色中、细砂岩、砖红色

粉砂岩，下部暗棕色粗砾岩、砂砾岩等。该层广泛分布于本区。厚度大于1368m。

2.4.6第四系地层（Q）

主要为冲积及残坡积物。冲积层多呈带状分布于河床、河漫滩及河谷阶地，岩性以砂砾石及砂土为主；残坡积物主要分布于山坡岗地坡缘及残丘的表层，岩性为含砾粉质粘土、粘土、含碎石粉质粘土、粘土等。

2.4.7扬子期变基性侵入岩（βμ2）

主要为顺岩石片理侵入大狼山群中，其次为过路湾组，尚家店组中则少见。其岩性主要为变辉长辉绿岩、变辉绿岩、变辉长岩等。

2.5水文地质条件

根据区域水文地质资料及本次勘察成果反映，库区地下水类型按其含水介质特征可分为上层滞水、孔隙水及基岩裂隙水。上层滞水分布于第四系粉质粘土层中，水量不大，受大气影响较大。孔隙水主要赋存于第四系全新统冲洪积形成的松散的砂砾石层中，接受大气降水及地表水的补给，水量丰富，与氵厥水有直接的水力联系，丰水期氵厥水补给地下水，枯水期地下水补给氵厥水，具承压性。裂隙水主要赋存于库区基岩风化、构造裂隙中，受裂隙开启性、连通性、充填程度、充填物等因素制约，贮水空间有限，水量分布不均匀，一般水量较小。

3.库区工程地质条件

3.1地形地貌

拟建烈山湖水库位于淮阳山脉余脉，为构造剥蚀垄岗-丘陵地貌，具有沟岗相间的坡地形态，地势起伏不大，大坝拦截氵厥 水三道河支流，库区地形总体呈南北侧高，中部低缓，流域地形由西向东缓倾。山顶多呈低缓浑圆状,丘顶高程105.22-110.55m之间，相对高差10-20m，山体自然坡度10-20°不等。植被一般。

3.2地层岩性

库区出露的地层主要有白垩系上统胡岗组砂砾岩及第四系全新统。其岩性特征简述如下：

3.2.1白垩系上统胡岗组：库区内分布较为广泛。其岩性为一套红色陆相碎屑岩沉积。上部为紫红色中、细砂岩、砖红色粉砂岩，下部红棕色粗砾岩、砂砾岩等。

3.2.2第四系全新统：主要分布在库区坡脚地带及河床。坡脚地带主要为残坡积层粉质粘土、碎石土等，呈黄棕色，可塑，局部为硬塑状态，厚度一般0.5-5.0m；河床主要为冲洪积层，以粉质粘土为主，呈棕褐色，局部为灰褐色，软-可塑状态，厚度一般0.5-8.0m。

3.3地质构造

库区构造条件比较简单，未发现区域性或明显的大断裂。库区强-中风化砂砾岩，岩石节理裂隙较发育，裂隙产状紊乱，多呈闭合-微张状，钙、泥质胶结或充填，裂隙连通程度较差。

3.4水文地质条件

通过对勘察场地附近人工井水中取水样进行水质分析，成果表明：烈山湖水库库区地下水水质类型为HCO-3-Ca2+-Mg2+型，PH值为7.31，属弱碱性；总硬度为225.2mg/L,总碱度为124.8mg/L， HCO-3含量2.17mmol/L，Mg2+含量18.2mg/L，Ca2+含量60.1mg/L，SO2-4含量20.0mg/L，CL-含量22.2mg/L。水质较好无污染，对混凝土不具侵蚀性，对钢结构及混凝土中的钢筋具弱腐蚀性（详见附件3：水质分析报告）。

4.坝址区工程地质条件

4.1地形地貌

烈山湖水库拦截府河上游氵厥 水三道河支流，库区位于昆仑-秦岭地层区秦岭分区南襄盆地边缘之随枣凹陷区的低缓岗坡状平原地带。坝址区海拔高程为91.94-117.61m，相对高差10-20m。岗坡一带丘顶浑圆，宽厚，地势平缓，相对高差不大，自然坡角10-20°，河床宽缓、开阔，纵向坡降较小。库区地形总体上呈南北相对较高，中部相对低缓的地形。

4.2地层岩性

根据勘探结果，拟建水库坝址区河床、两岸山坡分布的地层可划分为4个大层（详见附图2：工程地质剖面图）,其具体特征为：

①层粉质粘土（Q4al+pl）：灰褐色，湿，软-可塑,含腐植质，具臭味。分布于K2孔附近，层厚2.4m。

②层粉质粘土（Q4al+pl）：主要呈棕褐色，稍湿，可塑状态，含黑色铁锰质浸染，局部夹兰灰色蒙脱石团块,顶部0.3-0.5m为耕植土，含约10%碎、砾石，多呈次棱状。全场均有分布，层厚1.5-2.4m，平均厚度约2.07m。

③层粘土（Q3el+dl）：主要呈黄棕色，稍湿，可—硬塑状态，含大量出现黑色铁锰质浸染，局部夹兰灰色蒙脱石团块。分布于里程桩号，层厚2.3-2.7m，平均厚度约0.83m。

④-1层强风化砂砾岩（K2hg）：红棕色，砂砾状结构，层状构造，泥、钙质胶结，胶结程度差，主要由粉、细砂、泥质及碎、砾石组成，碎、砾石含量约60%左右，成份主要为硅质岩、砂砾岩，粒径一般2-5mm，大者约2-8cm，均以次棱角状为主，岩芯采取率极低，完整性极差。全场均有分布，层厚0.3-9.8m，平均厚度5.97m。

④-2层中等风化砂砾岩（K2hg）：红棕色，砂砾状结构，层状构造，钙、泥质胶结，胶结较好，主要成份与强风化砂砾岩相似，节理较发育。所取岩芯多呈3-9cm碎块状、块状，少量呈5-12cm短柱状、柱状，岩芯采取率30-35%，RQD=25-28%。完整性差。风化程度不均匀，局部K3孔中7-8.3m风化剧烈，岩芯极破碎，强度低。全场均有分布，顶板埋深2.6-14.6m，平均厚度5.6m。

4.3地质构造

坝址区地质构造不发育，构造条件较为简单,未发现区域性或明显的大断层。坝址区强-中风化砂砾岩，岩石节理裂隙发育，裂隙产状紊乱，多呈闭合-微张状，钙、泥质胶结，裂隙连通程度较差。

4.4坝基物理力学性质指标

根据钻探揭露：大坝坝基及坝肩岩性为白垩系上统胡岗组（K2hg）强-中风化砂砾岩。对强-中风化砂砾岩进行了现场钻孔注水试验、压水试验及室内物理力学性质测试。室内岩石试验结果表明：岩石的天然密度ρd =2.29-2.554g/cm3，单轴饱和状态极限抗压强度Rb=4.4-22.0MPa，属软岩-较软岩。

通过工程类比及工程实践经验，岩体力学指标建议值见表4.4.1。

岩体力学指标建议值 表 4.4.1

其中围岩类别确定，参照《水利水电工程地质勘察规范》GB50287-99；弹性抗力系数参照《工程地质手册》（第三版）。

5.工程地质条件评价

5.1岩土层基本质量评价

根据室内土工试验结果：①层粉质粘土的天然含水量W=21.3% ，孔隙比e=0.635，塑性指数IP=12.1，液性指数值IL=0.45，压缩系数a1-2=0.31Mpa-1,压缩模量Es=5.28Mpa。抗剪切强度指标标准值：(直剪)凝聚力C=13.0Kpa，内摩擦角φ=7.5°；(慢剪) 凝聚力C=10.0Kpa，内摩擦角φ=8.0°。承载力特征值55Kpa，稍湿，可塑，局部为软塑状态，属低强度中等压缩性土。

经室内颗粒分析试验，①层粘粒含量为29.7%，粉粒含量为40.6%，砂粒含量29.6%，按颗分三角图，定名为粉质粘土。土工试验结果表明，①层土体自由膨胀率为28%，此层不具膨胀性。

②层粉质粘土的天然含水量区间值W=24.3-26.8% ，孔隙比区间值e=0.676-0.727，塑性指数区间值IP=12.2-12.7，液性指数区间值IL=0.48-0.50，压缩系数a1-2=0.33Mpa-1,压缩模量区间值Es=5.11-5.25Mpa。抗剪切强度指标标准值：(直剪)凝聚力区间值C=10-12Kpa，内摩擦角φ=6.5°；(慢剪) 凝聚力区间值C=8-10Kpa，内摩擦角区间值φ=8-9°。此层标贯实测锤击数4击。承载力特征值110 KPa，稍湿，可塑状态，属中等强度中等压缩性土。

经室内颗粒分析试验，②层粘粒含量为24.3-28.3%，粉粒含量为51.0-56.8%，砂粒含量7.7-31.9%，按颗分三角图，定名为粉质粘土。土工试验结果表明，②层土体自由膨胀率为24-26%，此层不具膨胀性。

③层粘土的天然含水量W=21.0% ，孔隙比e=0.666，塑性指数IP=17.2，液性指数值IL=0.08，压缩系数a1-2=0.12Mpa-1,压缩模量Es=9.88Mpa。抗剪切强度指标标准值：(直剪)凝聚力C=14.0Kpa，内摩擦角φ=9.0°。承载力特征值183Kpa，稍湿，硬塑状态，属较高强度低压缩性土。

经室内颗粒分析试验，③层粘粒含量为31.5%，粉粒含量为44.8%，砂粒含量23.7%，按颗分三角图，定名为粘土。土工试验结果表明，③层土体自由膨胀率为31%，此层不具膨胀性。

④-1层强风化砂砾岩，标贯实测锤击数为4击。承载力特征值取fa=400kpa；围岩类别为Ⅳ类。

④-2层中风化砂砾岩：单轴饱和极限抗压强度区间值为4.4-22 Mpa，平均值为13.52Mpa，天然容重区间值为2.29-2.554 g/cm3,平均值为2.42g/cm3， 承载力特征值取fa=1000kpa；围岩类别为Ⅲ类。

坝址区岩土层主要物理力学性质指标统计表见表5.1.1；坝址区岩土层颗粒分析试验成果表见表5.1.2；坝址区岩土层参数建议值见附表1。

5.2坝址区渗漏评价

坝址区地层岩性主要分为三大力学层，通过本次勘探，钻孔注水、压水试验成果见表5.2.1：钻孔注水、压水试验成果一览表。

坝址区岩土层主要为①、②层粉质粘土、③层粘土、④-1层强风化砂砾岩、④-2层中风化砂砾岩，土层渗透性指标主要为渗透系数K，岩层渗透性指标主要为透水率q。现场分别进行注水试验、压水试验，并结合3组室内土工渗透试验（详见附件1：土工试验成果报告），综合评价坝址区岩土体渗透性。

①层粉质粘土，土体渗透系数为1.84×10-3cm/s,属中等透水；室内土工试验渗透系数值为7.16×10-6cm/s，属微透水性。

②层粉质粘土，土体渗透系数为2.40×10-4-1.84×10-3cm/s,平均渗透系数为8.04×10-4cm/s，属中等透水；室内土工试验渗透系数值为8.04×10-6cm/s-9.77×10-6cm/s,试验渗透系数平均值为8.90×10-6cm/s，属微透水性。

③层粘土，土体渗透系数为4.45×10-5cm/s,属弱透水。

④-1层强风化砂砾岩渗透系数为1.16×10-4-2.39×10-3cm/s,平均

坝址区主要物理力学性质指标统计表见表5.1.1

坝址区岩土层颗粒分析试验成果表 表5.1.2

钻孔压水、注水试验成果一览表 表5.2.1

渗透系数为8.63×10-4cm/s，属中等透水。

④-2层中风化砂砾岩透水率为0.52-9.1Lu,平均值为5.97Lu，属弱透水。现场钻孔注水、压水试验与室内渗透试验，两种测试结果具一定差异，钻孔注水试验（试段一般为5m左右）结果大于室内土样渗透试验结果，这与室内土工渗透试验受样品质量（样长一般0.2m）及试验方法限制有关。现场注水试验、压水试验结果相对较全面，基本上能反映地层总体渗透性及透水规律。建议采用钻孔注水试验、压水试验数据进行水工设计。

5.3坝基风化层及基础方案

根据钻探揭露，在勘探深度（20.20m）范围内，主要由覆盖层、强风化层及中风化层组成。其具体统计指标详见表5.3.1：强风化带厚度及底板高统计表。

强风化带厚度及底板高程统计表 表5.3.1

拟建烈山湖水库坝址区覆盖层厚度为1.5-4.8m，钻探揭露强风化层厚度为0.3-9.8m，根据拟建坝址区工程地质条件并结合经济类比，

建议对坝基进行帷幕灌浆处理。帷幕灌浆应通过现场试验论证灌浆帷幕的技术可能性和经济合理性；帷幕灌浆的底部应深入相对不透水层宜不小于5.0m；使用的水泥粘土浆最优配比应由试验确定，但其中水泥量应为水泥和粘土总量的20-50%；灌浆结束后，对表层未固结好的风化砂砾石应挖除，在完整的帷幕顶上填筑防渗体，必要时可设置利于结合的齿槽或混凝土垫层。

5.4库区工程地质评价

5.4.1水库渗漏

库区为构造剥蚀垄岗-丘陵-河谷地貌，山系属淮阳山脉余脉，地形起伏不大，山势平缓，主要地貌单元为低缓浑圆的山丘与宽缓的山间凹地、岗状平原。地形交错,地势开阔，相对高差不大，库区未见大的构造破碎带及深大构造断裂；。正常蓄水位高程94.6m，校核洪水位高程95.14m，河道平均比降为6.6‰。库岸、库底地层多为强风化砂砾岩及粘土层，透水性较差，不存在库底通过强透水层及破碎带渗漏的问题。

5.4.2库岸稳定性

水库右岸为岩质岸坡，自然坡度40-70°；左岸为土质边坡，自然坡度10-20°，地势起伏不大，陡坎较少，大部分基岩裸露，在库区范围内无不良地质构造；土质岸坡主要成分为粉质粘土，呈可-硬塑状态，因此，水库库岸相对稳定。

但岸坡上部有松散的残坡积层及强风化砂砾岩，抗冲刷、淘蚀能力较弱，地面植被发育一般，水库蓄水初期，由于库岸的工程地质条件、水文地质条件的改变，在水动力作用下有可能出现局部坍塌，但其规模相对较小。因此，可以认为烈山湖水库库岸总体稳定性较好。

5.4.3水库淤积

库岸地表覆盖层主要为粉质粘土层及抗风化能力较差的砂砾岩，在雨季易造成一定量的水土流失，造成水库的淤积，减小库容；但是，由于库岸边坡较平缓，且库区右岸为砂砾岩，库区左岸为粉质粘土，抗冲刷能力较强，地表水迳流相对微弱，形成的水库淤积相对较弱。

5.4.4水库浸没

根据本次工程地质调查成果，烈山湖水库修建于垄岗-丘陵凹谷地带，水库右岸为岩质边坡，左岸为土质边坡，边坡渗透性相对较弱，岩石渗透性较低，库水升降对库岸地下水影响不大，且库区左岸地表坡度10-20°，库区右岸地表坡度40-70°，库水升降淹没范围较小，故认为库区不存在浸没问题。

6.天然建筑材料

烈山湖水库大坝拟采用粘土心墙坝，修建过程中需要大量的粘性土、块石料、砂砾料等，为了满足建设的需要，在本次工程地质勘察中，对当地的天然建筑材料资源进行了调查访问和室内试验。根据设计院提供的工程特性表，初步设计阶段所需的各种天然建筑材料储量如下：粘性土：12000m3；坝壳代料：35000m3；混凝土粗骨料：568m3；混凝土细骨料：292m3；块石料：480m3。

6.1坝体粘性土料场

经现场勘察，工程所需坝体粘性土可选自库区左岸两处低洼地带，见附图1：工程地质平面图。其主要岩性为第四系冲洪积（Q4al+pl）形成的粉质粘土，棕褐色，呈可塑状态，见少量铁锰质斑点，局部含小砾石。表层0.3-0.4m为耕植土，含植物根系。其中T4探井附近范围内为第四系残坡积（Q3el+dl）形成的粘性土，棕褐色，呈可-硬塑状，可见铁锰质斑点。

料场勘探采用坑探，共布置4个探坑，间距75-150m，勘探深度为1.8-3.2m。探坑内采用刻槽法取4组原状样，全坑法取4组扰动样进行室内土工试验。由试验成果可知：

1#土料料场的粘粒含量为76.3-83.7%，平均为80%；天然含水量为21.0-27.1%，平均为24.1%；塑限为18.1-19.6%，平均为18.85%；液限为32.6-36.8%，平均为34.7%；自由膨胀率为31.5-34.0%,平均为32.8%；最优含水量为14.0%；最大干密度值为1.76g/cm3。2#土料料场的粘粒含量为76.7-82.1%，平均为79.4%；天然含水量为21.1-24.0%，平均为22.6%；塑限16.8-18.7%，平均为17.8%；液限为31.0-32.7%，平均为31.9%；自由膨胀率为25.2-33.5%,平均为29.4%；最优含水量为14.2%；最大干密度值为1.75g/cm3。以上指标除含水量、最大干密度值外均能满足规范对防渗土料的要求。

依据《碾压式土石坝设计规范》SL274-2001，粘性土的填筑含水量一般应控制在最优含水量附近，其上下偏离最优含水量不超过2-3%。3级中、低坝及3级以下中坝压实度应不低于96-98%。

根据室内土工试验结果：1#料场粘性土干密度1.49-1.64 g/cm3之间，平均值1.56 g/cm3；2#料场粘性土干密度1.61-1.67 g/cm3之间，平均值1.64 g/cm3，均远远小于最大干密度；1#料场粘性土天然含水量21.0-27.1%之间，平均值24.0%；2#料场粘性土天然含水量21.1-24.0%之间，平均值22.6%；天然含水量远远超过最优含水量。

选定土料场填土干密度小于最大干密度，粘性土超过最优含水量，料场土需经过处理方可使用。建议施工设计阶段进一步进行土体的物理力学性质试验。以确定其合理的施工填筑参数。

储量计算采用平均厚度法，其中：1#土料场长243.8m，宽79.5m，面积约19382m2；可采层厚度1.4-1.6m；上部剥离层厚0.1-0.2m；有用层储量在26000m3以上。2#土料场长222.2m，宽90.1m，面积约20020m2；可采层厚度1.2-1.4 m；上部剥离层厚0.1-0.2m；有用层储量在23000m3以上。

根据现场调查结合设计人员对土料的计算，建议1#料场作为主料场；2#料场作为备用料场。土料场颗粒分析试验成果表见表6.1.1；土料场主要物理力学性质指标统计表见表6.1.2。

6.2坝壳代料料场

根据现场调查，经设计人员同意，采用当地的强风化砂砾岩，库区广泛分布，特别是库区右岸的山体，颗粒分析试验成果表明，其粉粒含量为10.8%，粉细砂含量为4.8%，中粗砂含量为32.3%，砾石含量为52%，磨圆度较差，为次棱角状，颗粒级配较好，分选性较差，岩性为红棕色。料场开采条件较好，运输便利，其储量和质量均能满足坝壳代料的要求。

土料场颗粒分析试验成果表 表6.1.1

土料场主要物理力学性质指标统计表见表6.1.2

另外，拟建烈山湖水库大坝时，根据设计人员计算，沟槽石方开挖量为1960m3，亦可用作坝壳代料料。坝壳代料颗粒分析试验成果表见表6.2.1。

坝壳代料颗粒分析试验成果 表6.2.1

6.3石料料场

经调查拟选在曾都区万和镇邱家大湾神山采石厂，距坝址区约13Km。石料岩性为震旦系尚家店组青灰色大理岩，岩体完整，节理裂隙不发育，根据武襄增建二线铁路粗骨料、块石料试验报告（报告编号：SS05070001、SS06060003），各项指标均满足规范要求，是随州市重要的碎石和块石料场生产地，年生产规模40000m3。

6.4砂料料场

砂料来源于厉山镇砂场，取自府河主河道，为浅黄色石英中砂，强度高，粒度模数2.67，平均粒径0.36-0.5mm，含泥量0.8-4.5%，有机质含量浅于标准色，其质量和储量均能满足工程混凝土和浆砌石的要求，年产砂量约200000m3。

7.结论及建议

7.1区域上属秦岭褶皱系(Ⅰ)东段随州加里东褶皱带(Ⅱ)之应山复式倒转背斜（Ⅲ）西段北翼随枣凹陷区，区内主要沉积一套紫红色陆源碎屑沉积岩；下伏古老变质岩，分布厚度巨大，构成复式向斜及背斜构造的核部地层，构成槽区沉积地层的古老变质岩基底。二者呈角度不整合接触关系。坝区构造条件较为简单,未发现区域性或明显的大断层。

7.2库区在区域上属构造剥蚀丘陵-河谷-垄岗地貌区，属南襄盆地边缘之随枣凹陷区。地形起伏不大，山势平缓，主要地貌单元为低缓的山丘与宽缓的山间凹地、岗状平原。库区出露的地层主要有白垩系上统胡岗组砂砾岩及第四系全新统。

7.3根据《水电枢纽工程等级划分及设计安全标准》（DL5180-2003），此工程安全等级为四级。

7.4坝区水文地质条件比较简单，地下水类型按含水介质特征可分为上层滞水、孔隙潜水及基岩裂隙水。根据区域地质资料并结合库区水质分析报告：该库区库水及地下水对混凝土无侵蚀性，对钢结构及混凝土中的钢筋具弱腐蚀性。

7.5本次勘察过程中，库区未发现任何地表第四系沉积物的裂缝、不均匀沉陷等地形突变现象，处于相对稳定状态。库区产生诱发地震的概率及震级极小，不会对大坝造成危害。据国家标准1：400万《中国地震动参数区划图》（GB18306-2001），当设防标准为50年超越概率10%时，工程区地震动峰值加速度为0.05g，地震动反应谱特征周期为0.40s，相对的地震基本烈度小于Ⅵ度。

7.6库区为构造剥蚀垄岗-丘陵-河谷地貌，山系属淮阳山脉余脉，地形起伏不大，山势平缓，主要地貌单元为低缓浑圆的山丘与宽缓的山间凹地、岗状平原。地质条件相对较好，不具备永久性渗漏的条件。

7.7库岸总体稳定性较好，在蓄水初期，局部地段可能发生小规模的库岸再造，但短期内即可处于稳定状态；固体径流方面，虽然在雨季会形成轻微淤积，但其总的体积较小，对水库的正常运行及效益基本无影响。

7.8库区修建于垄岗-丘陵凹谷地带，库区左岸为土质岸坡，右岸为岩质岸坡，岩石的渗透性较弱，库水升降对库岸地下水影响不大，故认为库区不存在浸没问题。

7.9坝址区及其附近地形简单、坡体较缓，植被一般，发生坍塌、滑坡等地质灾害的可能性较小；岩性单一；场地及岩层相对稳定。

7.10坝址区覆盖层及强风化砂砾岩厚度较大，根据拟建坝址区工程地质条件并结合经济类比，建议对坝基进行帷幕灌浆处理。

7.11坝壳代料从储量和质量上均能满足工程要求，建议施工前进行爆破及碾压试验；土料以1#料场作为主料场，其储量和质量均能满足规范要求， 2#料场作为备用料场；粗骨料、块石料拟选在曾都区万和镇邱家大湾神山采石厂，反滤料、砂料料场拟选在曾都区厉山镇砂场，其储量和质量均能满足规范要求；

dw随州市炎帝神农故里风景区烈山湖水库初步设计阶段工程地质勘察报告