1 工程概況
烏沙塘水庫工程位於寧夏吳忠市紅寺堡城區西南10 km處，庫址地理座標： N37°20' ~ N37°22',E105°58' ~E106° 00' 之 間。 設 計 總 庫 容 292 × 104m3,興 利 庫 容248. 28 × 104m3,淤積庫容43. 98 ×104m3.該工程主要任務是紅寺堡西部地區人飲供水，設施農業用水規模為0. 28 × 104hm2.根據《水利水電工程等級劃分及洪水標準》（ SL 252 - 2000） 的規定，確定工程等別為Ⅳ等工程，主要建築物為 4 級，次要建築物及臨時建築物為 5 級。
2 壩址區工程地質條件
2. 1 地形、地貌及物理地質現象
庫區 為 由 西 向 東 緩 傾 的 坡 地，高 程 為 1 347 ~1 351 m,地形較平坦，略有起伏。壩址西側沿壩址有一沖溝，呈 V 型，寬30 m,深17 m,溝底可見基岩出露。壩址區均有第四系風積沙覆蓋。經過工程地質測繪，壩址區未見有滑坡等不良地質現象。
2. 2 地層巖性
揭露的主要地層有第三系中新統紅柳溝組（ N1h） 磚紅色泥質砂岩、砂質泥岩。第四繫上更系統下段衝洪積層（ Q3al + pl） 的角礫； 上更新統沖積積層（ Q3al） 的土黃色黃土狀粉土、粉砂； 全新統上段風積層（ Q4eol） 粉砂。現將地層由新至老分述如下：
1） 粉砂（ Q4eol） : 厚度為0. 5 m左右，該層在工作區區域性有出露，土黃色、稍溼、鬆散、較均勻，主要成分為石英、長石。滲透係數為1. 3 ×10- 3cm / s,屬強透水層，開挖邊坡比為1∶ 1. 75,建議將本層挖除。
2） 上更新統沖積層（ Q3al） 的土黃色黃土狀粉土黃褐色，厚度為 1. 0 ~ 12. 7 m,主要分佈場區北側，分佈不均勻、鬆散、中密狀態、幹。允許承載力[R]=160 kPa,開挖邊坡比為1∶ 1,本層土為不液化土。見表 1.
3） 上更新統上段沖積層（ Q3al） 的粉砂，黃褐色、幹 ~稍溼、中密狀態，厚度為 0. 9 ~2. 2 m,分佈不均勻，主要分佈與 K0 +500 ~ K1 + 050 段，其他部位零星分佈，多呈透鏡提。滲透係數為1. 03 ×10- 3cm / s,屬強透水層，[R]=160 kPa.開挖邊坡比為1∶ 1. 25.
4） 第四繫上更系統下段洪積層（ Q3al + pl） 的角礫，主要分佈壩軸線 K0 +300 ~ K1 + 900 段，厚度 0. 6 ~ 9. 5 m,雜色中密 ~ 密實，幹，區域性為礫砂。粒徑 20 ~100 mm約佔45% ,2 ~ 20 mm約佔 35% ,充填砂粒及粉粒等。滲透係數7. 0 × 10- 2cm / s,屬強透水層。埋深 1. 80 ~ 16. 80 m,厚度0. 60 ~ 14. 30 m,[R]= 240 kPa,開挖邊坡比為1∶ 1. 25.
5） 第三系紅柳溝組（ N1h） 棕紅色泥質砂岩、砂質泥岩，棕紅色、暗棕紅色，泥砂質結構，薄 ~ 中厚層狀構造，水平層理髮育。風化裂隙發育，遇水易軟化。自由膨脹率位於 30%左右，屬弱膨脹潛勢的膨脹岩土。岩層產狀 210°∠3°。上部風化嚴重，為強風化至全風化，強風化厚度3. 2 ~ 5. 0 m,風化裂隙發育，[R]= 200 kPa,開挖邊坡比1∶ 0. 75; 中等風化層風化裂隙較發育，巖體完整性較好，[R]=300 kPa,開挖邊坡比1∶ 0. 5.
2. 3 土的滲透穩定性評價
依據《水利水電工程地質勘察規範》（ GB 50487 -2008） 附錄 G,對土的滲透變形進行了判別。粉細砂的滲透破壞型別為流土，臨界水力比降 0. 55 ~ 0. 6,允許水力比降 0. 3; 黃土狀粉土的滲透破壞型別為流土，臨界水力比降 1. 0 ~1. 1,允許水力比降 0. 5; 角礫的滲透破壞型別為管湧，臨界水力比降 0. 36 ~0. 4,允許水力比降 0. 2.
2. 4 水文地質
勘察中，壩址區勘探深度範圍內未有地下水揭露，本區域內地下水比較貧乏。
工作區位於靈鹽臺地南西邊緣與寧南黃土丘陵的過渡地帶，屬乾旱半乾旱氣候，降雨量較少。第三系中新統紅柳溝組（ N1h） 磚紅色泥質砂岩、砂質泥岩為基底，上部覆蓋有厚度不等的第四系壤土、砂壤土、角礫。多年平均降水量為300 mm,蒸發量1 700 mm以上，乾旱缺水； 雨季，暴雨時東側衝溝有山洪發生，其入滲量有限。
在壩址區東側有引黃灌渠三乾渠，南北流向。經取樣化驗分析，水化學型別為 HCO3- Ca、Na,pH 值為 7. 9 ~8. 4,礦化度為 573. 58 ~ 631. 22 mg / L,硫酸根離子含量為92. 22 ~ 142. 17 mg / L,氯離子含量為 73. 74 ~ 80. 12 mg / L,碳酸氫根離子含量為 3. 59 ~ 3. 94 mmol/L.根據《水利水電工程地質勘察規範》（ GB 50478 - 2008） 附錄 L 判定環境水對混凝土無腐蝕性，對鋼筋混凝土結構中的鋼筋具弱腐蝕性，對鋼結構具弱腐蝕性。
2. 5 基岩的透水性
鑽孔揭露的是第三系中新統紅柳溝組（ N1h） 磚紅色泥質砂岩、砂質泥岩，根據《水利水電工程鑽孔壓水試驗規程》（ SL 31 - 2003） 的規定，在鑽孔內對巖體進行壓水試驗。本次試驗採用呂容試驗作為常規的實驗方法，共完成 44 段壓水試驗。通過壓水試驗資料顯示，基岩的透水率為 0. 2 ~19. 4 Lu,壓水試驗型別以 C、D 型為主。《水利水電工程地質勘察規範》（ GB 50487 - 2008） 附錄 J 的規定，進入基岩6 m 範圍內，基岩的透水率為 15. 7 ~19. 4 Lu,屬中等透水層； 基岩 6 ~ 11 m範圍內，基岩透水率小於10 Lu,滲透係數0. 076 m/d,屬弱透水層。基岩 11~ 16 m 範 圍 內，基 巖 透 水 率 小 於 5 Lu,滲 透 系 數0. 045 m / d,多屬弱透水層，區域性為微透水。
2. 6 溼陷性評價
依照《溼陷性黃土地區建築規範》（ GB 50025 -2004）的'規定，對蓄水庫壩基黃土狀粉土原狀土樣進行了溼陷性試驗和自重溼陷性試驗。並按《溼陷性黃土地區建築規範》（ GB 50025 -2004） 中公式計算自重溼陷量、總溼陷量。依據《溼陷性黃土地區建築規範》附錄 A《中國溼陷性黃土工程地質分割槽》，場區工程地質分割槽為Ⅶ2 區，即寧~ 陝分割槽（ 其他地區） ,因土質地區而異的修正係數 β0取0. 50（ β 為修正係數： 0 ~ 5 m取 1. 5,5 ~ 10 m取 1. 0,10 m以下取 1. 2） .
溼陷實驗結果表明，蓄水庫壩址區黃土狀粉土具溼陷性，溼陷係數 0. 162 ~0. 005,自重陷係數 0. 02 ~0. 098,最大溼陷量747. 3 mm,最大自重溼陷量153. 9 mm.場地溼陷型別為主要非自重溼陷性，溼陷等級主要為 I 級（ 輕微） ~ Ⅱ級（ 中等） ,僅探井 BT1 中為重溼陷性Ⅲ級（ 嚴重） .
2. 7 地震液化評價
依據《水利水電工程地質勘察規範》（ GB 50487 -2008） 附錄 P,壩址區在表部0. 5 m左右的風積粉砂為可能液化土，建議挖除處理； 下部黃土狀粉土和粉砂均為第四系晚更新統的地層，判定壩址區黃土狀粉土、粉細砂為不液化土。
2. 8 壩址區工程地質評價
1） 根據鑽孔揭露，壩址區第四系覆蓋層厚度不一，最大厚度17. 1 m,厚度較大； 下部基岩埋深一般較深。粉砂、角礫屬強透水層，黃土狀粉土屬中等透水層。
2） 溼陷實驗結果表明，蓄水庫壩址區黃土狀粉土溼陷型別為非自重 ~ 自重溼陷性，溼陷等級大部分為 I 級（ 輕微） ~ Ⅱ級（ 中等） ,僅探井 BT1 中為Ⅲ級（ 嚴重） .
3） 依據《水利水電工程地質勘察規範》（ GB 50487 -2008） 附錄 P,壩址區在表部0. 50 m左右的風積粉砂為可能液化土； 下部黃土狀粉土和粉砂均為第四系晚更新統的地層，判定壩址區黃土狀粉土、粉細砂為不液化土。
4） 壩基進入基岩 6. 0 m 範圍內，基岩的透水率為15. 7 ~ 19. 4 Lu,屬強等透水層； 基岩 6 ~ 11 m範圍內，基岩透水率小於10 Lu,滲透係數0. 076 m/d,屬弱透水層。基岩 11 ~ 16 m範圍內，基岩透水率小於5 Lu,滲透係數0. 045 m / d,多屬弱透水層，區域性為微透水。建議對壩基呂容值 > 10 的地層進行帷幕灌漿處理，處理深度按照相關要求深入呂容值<10 的地層以下5 m左右。
5） 在本次勘察深度範圍內未發現地下水。壩址區東側的紅三乾渠水的水化學型別為 HCO3- Ca、Na,pH 值為 7. 9 ~8. 4,礦化度為 573. 58 ~ 631. 22 mg/L,硫酸根離子含量為 92. 22 ~ 142. 17 mg/L,氯離子含量為 73. 74 ~80. 12 mg / L,碳酸氫根離子含量為 3. 59 ~ 3. 94 mmol / L,根據《水利水電工程地質勘察規範》（ GB 50478 -2008） 附錄 L 判定環境水對混凝土無腐蝕性，對鋼筋混凝土結構中的鋼筋具弱腐蝕性，對鋼結構具弱腐蝕性。
6） 依據《水利水電工程地質勘察規範》（ GB 50487 -2008） 附錄 G,對土的滲透變形進行了判別，粉細砂的滲透破壞型別為管湧，允許水力比降 0. 3; 黃土狀粉土的滲透破壞型別為流土，允許水力比降 0. 5; 角礫的滲透破壞型別為管湧，允許水力比降 0. 2.
7） 砂質泥岩、泥質砂岩自由膨脹率位於 30% 左右，屬弱膨脹潛勢的膨脹岩土。巖體呈薄層 ~ 中厚層狀結構，結構面中等發育，多閉合，巖塊間嵌合力較好，貫穿性結構面不多見。巖體較完整，區域性完整性差，抗滑、抗變形效能受岩石強度控制。因此，壩基岩體工程地質分類屬 CⅣ。
3 結論與建議
1） 建議對第四系覆蓋層予以清除或作防滲處理 .
2） 建議場區黃土狀粉土整體按照自重溼陷Ⅱ級（ 中等） 考慮，採取浸水配合強夯消除部分或全部的溼陷量。
3） 建議對壩基呂容值 > 10 的地層進行帷幕灌漿處理，處理深度按照相關要求深入呂容值 < 10 的地層以下5 m.
4） 依據《水利水電工程地質勘察規範》（ GB 50487 -2008） 附錄 P,判定壩址區表部的風積粉砂為可能液化土，建議挖除處理； 下部黃土狀粉土和粉砂均為第四系晚更新統的地層，判定壩址區黃土狀粉土、粉細砂為不液化土。
5） 判定壩址區東側的紅三乾渠水的水對混凝土無腐蝕性，對鋼筋混凝土結構中的鋼筋具弱腐蝕性，對鋼結構具弱腐蝕性。
6） 第三系紅柳溝泥質砂岩、砂質泥岩，泥質膠結，遇水易軟化。砂質泥岩、泥質砂岩自由膨脹率位於 30% 左右，屬弱膨脹潛勢的膨脹岩土。
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