1  前言..........................................................................................................1

   1.1  工程概况.........................................................................................1 

   1.2  勘察目的、任务.............................................................................1 

   1.3  勘察工作量的布置及完成情况.....................................................2 

2  场地水文地质工程地质条件..................................................................3

   2.1  地形地貌、气象水文、区域地质及地震.....................................3

   2.2  水文地质条件.................................................................................4

   2.3  工程地质条件.................................................................................7

3  水文地质评价..........................................................................................8

4  岩土工程评价..........................................................................................8

   4.1  岩土层物理力学指标的取值.........................................................8

   4.2  场地岩土层及地基均匀性评价.....................................................9

   4.3  场地稳定性评价............................................................................10

   4.4  地震评价........................................................................................10

   4.5  筑坝土源土料调查........................................................................11

5  结论及建议.............................................................................................11

   5.1  主要结论........................................................................................11

   5.2  主要建议........................................................................................12

富川岩英咀铅锌铜矿渣堆放场

  水文地质工程地质勘察报告

1　前言

    1.1  工程概况 

广西富川县永泰矿业有限公司拟在富川县朝东镇石林村岩英咀小组一带兴建矿渣堆放场项目1个。据业主介绍，采矿项目以采铅锌铜矿为主，采矿量约3.4万吨/年，废矿石量约0.68万吨/年。服务年限约16年。将采矿产生的废矿石渣集中堆放，废矿石渣的粒径一般为0.1~0.25mm，废矿石渣集中存放在堆场中。

为防止废矿石渣及其渗滤液流散而造成周边环境污染，该公司拟在上述地址的盘古庙与牛塘坪之间的一小冲沟处建废矿石渣堆放场一个，以便贮存废矿石渣。矿渣堆放场占地面积约10000平方米，属Ⅴ级库，主要建(构)筑物由一座拦渣坝及若干沉淀池组成，其中拦渣坝长约30.0m，坝高约10.0m（坝顶高程相当于562.0m），库容约6万立方米，坝的类型等具体设计参数尚未确定。

受广西富川县永泰矿业有限公司的委托，由我公司承担该矿渣堆放场的水文地质工程地质初步勘察任务，为采矿项目环评工作及拦渣坝初步设计提供必要的水文地质工程地质勘察资料。

    1.2  勘察目的、任务

针对场地地质条件、有关技术规范及业主意图，本次勘察重点问题是：

1) 查明场区地表水、地下水类型、分布及其补给排泄条件，查明土层的渗透性，并对其进行定性评价。

2) 初步查明拟建坝址的土层结构特征、均匀性、工程性质及其承载力；初步查明矿渣堆放场区是否存在洞穴、软弱土层、滑坡等不良地质现象，并就其对稳定性影响问题进行定性评价。

3) 提供必要的水文地质工程地质勘察资料，并提出合理化建议。

1.3  勘察工作量的布置及完成情况

　　1.3.1 勘察依据

根据区域地质资料、业主意图，按《岩土工程勘察规范》(GB50021-2001)(2009版)、《建筑地基基础设计规范》(GB50011-2001)、《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)、《建筑边坡工程技术规范》(GB50330-2002)、《水利水电工程地质勘察规范》(GB50021-2001、2009版)等现行技术规范规程展开工作。

    1.3.2 工作量布置

    接受任务后，我公司到场地进行了现场踏勘。勘察工作以现场调查、钻机钻进取岩芯，取岩土样并进行现场重型圆锥动力触探 (N63.5) 试验为主，结合水文地质调查为辅，在矿渣堆放场坝址及近坝矿渣池区按一定网度(孔距)布设勘探点5个，主要对矿渣堆放场区上覆土层及下伏基岩岩性、力学性能及水文工程地质条件进行控制。

    1.3.3 完成工作量情况            

我公司于2011年4月7日进行现场踏勘并收集有关资料，4月8日入场进行勘察工作，于4月13日完成外业工作。施工中使用GY－1型工程钻机1台及其它铺助设备进行工作，现场钻探、简易水文调查及试验等均按操作规程及技术规范进行。本次勘察采用的平面图底图(1：5000)为甲方提供，勘探点高程测量由场地北面581.4m高程点引测。本次勘察的岩土样及水样试验工作由广西大学试验室完成。本次勘察主要完成工作量见表1.3.3-1 ：

2  场地水文地质工程地质条件

    2.1  地形地貌、气象水文、区域地质及地震

2.1.1  地形地貌

工程项目的矿渣堆放场位于富川县朝东镇石林村岩英咀小组北面约盘古庙与牛塘坪之间的冲沟，场地属中山山地地貌，总体地势西高东低，矿渣堆放在冲沟内；矿渣堆放场所处的冲沟为倒喇叭状冲沟，沟口狭窄呈长条带状由东向西缓坡向上发展，冲沟长约250多米(堆场区部分)，沟谷底横向宽10~15m，在雨季沟内有小股溪水流动，在旱季沟内则无水流。冲沟两侧山坡坡角25°~45°，高程介于563.0~700m之间，植被较发育；以杉木林、松林及杂树林为主，代表性地貌照片如附照片2.1.1-1。

        附照片2.1.1-1          矿渣堆放场地貌

堆放场设定于冲沟口地段，拟在冲沟相对狭窄出口处筑拦渣坝，坝长约30m，按坝高10m计（坝顶高程相当于562m），估算成库库容约6万立方米。

勘察施工时库区沟谷内无农作物，无其它工业污染源，亦无风景区及自然保护区，环境总体状况良好或一般，库区内及其下游500m范围内无居民点分布。

矿渣堆放场拦渣坝坝址下游约40m处有一乡村道路由南向北通往富川县朝东镇，坝址下游（东面）约80m有一小溪水(名为石鼓源)自南面流经坝下游位置后向北面流去，约10KM后流至朝东镇与其它河流汇合。

2.1.2  气象水文

富川县属中亚热带季风气候，光热丰富，雨量充沛，季节分明，冬寒、春暖、夏热，秋凉。据富川县气象局1965~1994年的统计资料：

县境内夏半年盛行暖湿海洋气团，多吹偏南风；冬半年盛行气团，多吹偏北风；历年平均风速2.9m/s，瞬时最大风速28m/s；县境白沙、麦岭为南北风向的风口。

多年平均气温19.1℃，极端最高气温38.5℃，极端最低气温－4.1℃。

多年平均降雨量1667.4mm，日最大降雨量177.7mm(1977年5月9日)；降雨季节分布不均，其中在4~6月份(即前汛期)为全年降雨季节，降雨量约占全年的50%左右。

多年平均蒸发量1758.1mm；平均相对湿度(空气湿度)为75%。

水文：场地下游80m地表水为石鼓源小河，该处河水位高程为525.0m，其水位受雨讯影响显著，平水期和洪、枯水期水文要素差值大；在枯水期河水几乎干枯。本场地为非特大洪水淹没区。

2.1.3  区域地质与地震

区域地质：据《区域地质图》（1:20万江永幅）地质资料显示，拟建场地出露的地层为寒武系中统上段(C2-2)，其岩性为深灰色~灰黑色中厚层~厚层浅变质细粒石英砂岩，及长石石英砂岩夹板岩、炭质板岩。层厚1034m。

拟建场地西2KM及东4KM面各有一条压性断裂，均呈近北东~南西走向分布，二条断裂相距约4~5KM。除此外，场地内无其它大断裂通过，无新构造活动迹象，地质构造条件简单，区域稳定性较好。

地震： 按国家标准《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）的有关规定：富川抗震设防烈度为小于6度。

地震： 据载贺州市(包括富川县)历史地震发生最大地震等级为5.0级，发生4.0~5.0级地震共8次，近百年来地震记载共7次，震级为2.6~3.5级，仅有居民房屋摇动等记录，无严重破坏性记载。

根据《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)划分，富川县抗震设防烈度为六度区。

2.2 水文地质条件

2.2.1  地表水及地下水

a、地表水：

场地下游（东面）约80m有一小溪水(名为石鼓源)自南面流经坝下游位置后向北面(北偏东)流去，约10公里后流经朝东镇后再转向西北至桃川县，与桃川县东江河汇合。

富川县朝东镇最大的河流为东江，东江属珠江流域西江水系浔江段桂江支流，东江河源于富川县朝东镇油木乡、石林村(石鼓源河)等三条支流。从朝东镇秀水村出境流至桃川县，于恭城县六龄村汇入恭城河，至平乐县后流入桂江。

矿渣堆放场内的地表水为冲沟溪水，顺着冲沟自西向东流，全长约600m，冲沟主要接受大气降水补给，按业主提供的地形图估算汇水面积约0.162km2，冲沟内平时溪沟水流量约10～50m3/d，，雨季流量可达350m3/d左右，其迳流方向与地形倾向一致，水力坡度约25~45%，最终汇入石鼓源小河。

矿渣堆放场的拦渣坝坝址位置地面高程约551.71m，坝址东面石鼓源小河水面高程525.0m，两者高差在26.71m，场地为非洪水淹没区。

b、地下水：

场地内有潜水和基岩裂隙水。

潜水主要赋存在①层土的孔隙、裂隙中，其补给条件主要来源于大气降水及溪沟水，其水位埋深浅，水位随季节性变化较大，水量中等。施工期间，测得在冲沟沟谷地带的钻孔中地下水初见水位埋深2.00~2.60m，测得地下水稳定水位埋深为1.50~2.20m左右。地下水稳定水位变化幅度与沟水水位变化幅度有关，一般情况下变化幅度为1.00~2.00m。

基岩裂隙水主要赋存在③层岩石的裂隙中。矿渣堆放场所在的冲沟沟底高程在551~755m之间，冲沟三面山脊高程在563~1298.8m，山脊在地形上为地表水和地下水的分水岭，本场地地下水主要受地形及岩性控制，以周边山脊的分水岭为界线，形成一个水文地质（有补给、迳流、排泄）单元，其地下水获得雨水补给后赋存并迳流于渗透性相对较强的上部土层中，受阻于下部为相对隔水层的砂岩层，以渗透方式顺层(岩层裂隙)向低处迳流，并在冲沟下部坡脚以分散的裂隙性近源排泄，汇集成溪流。

勘察期间，由于时间短，钻孔深度较浅，未观察到真正的岩层水位(钻孔中的水位为混合水位)，根据场地钻孔中简易水文地质观察及当地经验估算，岩石中的基岩裂隙水水量较小。

根据“中华人民共和国区域水文地质普查报告（1:20万江永幅）”资料，矿渣堆放场区为浅变质岩风化裂隙及构造裂隙水区，地下水流量动态为较稳定，地下水水量为贫乏~中等，地下水迳流模数1~5升/秒·平方公里。            

2.2.2  场地地下水水化学特征

根据“中华人民共和国区域水文地质普查报告（1:20万江永幅）”资料，矿渣堆放场区地下水为层状基岩裂隙水，地下水化学类型为HCO3－Ca·Na，矿化度50~100毫克／升，属极淡水。PH值6.7~8.0，属弱酸或弱碱性水。

2.2.3  岩土层的渗透性等级与分布

    根据现场注水渗透试验成果，按《水利水电工程地质勘察规范》（GB50287-99）中的附录J规定，结合当地勘察经验，综合划分岩土层的渗透等级，现分述如下：

1) 弱透水土体

    分布覆盖在矿渣堆放场区山坡及冲沟中的土层，主要有①1层粉质粘土、②层粉质粘土，厚度较薄，其渗透系数根据经验取值：K=6×10-5cm/s。

 2) 中等透水土体

分布覆盖在矿渣堆放场区冲沟中的土层，主要有①2层碎石土，土层厚度大，其渗透系数根据注水试验统计后的平均值取值：

K=8.0×10-3cm/s。

3) 弱透水岩体

分布在矿渣堆放场区的下伏基岩为砂岩，厚度较大，裂隙少，岩石完整性较好，其渗透系数根据注水试验统计后的平均值取值：

K=5.4×10-4cm/s。

2.2.4  地下水的侵蚀性

据(GB50021－2001) (2009版) 12.2评价，场地属湿润区ω≥20%的强透水土层，场地环境类型划分为Ⅱ类环境。本次勘察取水样2组(在2号钻孔内及溪沟水取水样)作腐蚀性分析试验，据检验结果见附表(附件：工程水质分析报告)，地下水对混凝土结构及钢筋混凝土结构中的钢筋具微腐蚀性，水对钢结构具弱腐蚀性。

2.3 工程地质条件

    矿渣堆放场区上覆土层主要为第四系洪积粉质粘土、碎石土，残积粉质粘土，下伏基岩为寒武系中统中组上段(C2-2)地层，其岩性为砂岩，现根据勘探揭示自上而下分层简述如下：

1第四系洪积土层(Q4pl)

根据土的强度及成分划分为以下二个亚层：

a、第①1层粉质粘土：土呈浅黄黑、黄黑、棕黄等色，土湿，呈软~可塑；以粉质粘土为主，含少量碎石、角砾，含少量有机质；有微嗅腐植质味；土滑腻感一般，粘着性中等；摇震土无反应，干后强度一般，韧性中等。该层土分布在2、4、5号孔地段。层厚0.30~0.50m。

b、第①2层碎石土：黄黑、灰黄等色，很湿~饱和，呈密实；以碎石为主，含漂石，充砾石、砂、少量粉质粘土；碎石成分为微~中风化砂岩、石英，颗粒大部分呈棱角形，部分呈亚圆形，粒径20~200mm，个别>1000mm，>20mm的颗粒约占全重44.9~85%。该层土分布2、4、5号钻孔地段。上层面埋深0.30~0.50m，层厚7.60~11.00m。

现场重型圆锥动力触探试验1.4m，击数范围值为16.0~96.0击,均值51.71击。

2第四系残积土层(Q4el)

第②层粉质粘土：为砂岩风化残积土，其岩性为：浅黄、黄黑等色，土稍湿~湿，呈可塑状态；以粉质粘土为主，含少量粒径2~80mm的强~中风化砂岩碎块碎片，含少量有机质；土体刀切面稍光滑，滑腻感一般，粘着性中等；摇震土无反应，干后强度中等，韧性一般。土质均匀性差。该层土分布于1、3号孔地段。层厚0.50~0.80m。 

3寒武系中统中组上段(C2-2)地层

该层在钻探深度范围内以砂岩为主，根据钻孔揭露深度范围及岩石的风化程度划分为中风化、微风化二个风化带，各风化带岩石分布特征如下：

第③1层中风化砂岩：灰、灰黄等色，细粒结构，中厚~厚层构造；岩石裂隙较发育，裂隙细小，大部分呈闭合状，岩石完整性较差；岩石破碎，岩芯短圆柱状，部分呈碎块状；岩石有风化迹象，颜色不太新鲜，锤击声不清脆，回弹差，岩石呈中风化。该层岩石在1、3号孔揭露。上层面埋深0.50~0.80m，揭露层厚1.70~4.60m。

取岩石试样3组，换算岩石饱和单轴抗压试验强度17.27~23.07MPa，平均值20.14MPa。

第③2层微风化砂岩：灰、灰白、深灰等色，细粒结构，中厚~厚层构造；岩石裂隙少，岩石完整性较好，岩芯大部分呈长圆柱状，部分短圆柱状及碎块状；岩石颜色新鲜，有浅变质现象，锤击声清脆，回弹强，岩质坚硬，岩石呈微风化；该层岩石分布于整个场地。上层面埋深2.50~11.30m，揭露层厚3.20~9.00m。

取岩石样5件，换算岩石饱和单轴抗压试验强度35.52～58.43MPa，平均值49.6MPa，标准差σ＝7.85，变异系数δ＝0.16；岩石饱和单轴抗压强度标准值42.14MPa。

各层岩土的具体分布形态详见工程地质剖面图或见钻孔柱状图。

    3 水文地质评价 

    矿渣堆放场区内的地下水(地表水)与其下游的河流等水系相连，矿渣堆放场启用后若有未达到排放标准的污水排放或渗漏，可能将会给相关水系、环境造成污染，应做好废水沉淀、防漏及渗滤液的收集及处理工作。

场区水文地质条件较简单，主要水源是大气降水，要做好截水、溢洪设施，防止因暴雨、山洪等而导致漫顶而造成各种危害。

4  岩土工程评价

4.1 岩土层物理力学指标的取值

    本次勘察中，在野外对土层作了重型圆锥动力触探(N63.5)试验，并取岩样进行室内试验，在此基础上进行数理分析及统计计算。重触试验成果报告见附表2，岩土层的物理力学性质指标统计汇总表见附表6；现结合本地区工程勘察成果及设计、施工经验，综合提供地基基础设计计算的岩土参数(见表4.1-1)，以供设计时选用：

              岩土层主要计算指标取值表       表4.1-1

    表4.1-1取值说明: 

    1)、γ、c、Φ、Es值：根据原位测试及场地的土工试验成果，并结合当地经验等进行综合对比，取值合理、可靠。

　　2)、 fak值:据原位测试及场地的土工试验成果、岩石点荷试验成果，并与当地地区经验进行综合对比确定承载力，取值合理、安全可靠。

3)、岩土对挡土墙基底摩擦系数(μ)根据《建筑边坡工程技术规范》(GB50330-2002)表10.2.3并根据土的状态、岩类确定。

4)、Vs值:按岩土的强度(土层按标贯击数计算)及性状利用当地经验在《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)表4.1.3的剪切波速范围内进行估算。

 4.2 场地岩土层及地基均匀性评价

①1层粉质粘均匀性较差，力学性能较低，为高压缩性土，分布于表层的局部地段，厚度较小，不宜作矿渣堆放场坝体基础持力层。

①2层碎石土呈密实程度，为中等压缩性土，土层的力学强度及承载能力较高，厚度大，呈大面积分布，土层埋深浅，土质均匀性差，可作为地基持力层。

②层粉质粘土呈可塑状态，力学性能中等，承载能力一般，土质均匀性差，为中等压缩性土，呈大面积分布，厚度小，可作建(构)筑物基础持力层。

③1层中风化砂岩其力学强度及承载力一般，岩层埋深较大，呈大面积分布，可作地基持力层。

③2层微风化砂岩，其力学强度及承载力中等，岩层埋深稍大，岩质坚硬，岩石新鲜，属较完整的较硬岩类，岩石基本质量等级为Ⅲ级；岩石强度高，承载能力较高，岩层厚度大，呈连续分布，岩面埋深变化稍大，岩石埋深相对较浅，可作地基持力层或桩端持力层。

4.3  场地稳定性评价

    根据勘察结果及区域地质资料，矿渣堆放场区位置无区域性大断裂带通过，地质构造简单，区域稳定性好。据场地及附近地面调查，地面无溶井、落水洞、溶潭、溶斗、天窗、塌陷等地面上岩溶发育标志，岩土层中未发现有溶洞、土洞、软土等不良地质现象，所以，场地稳定性较好。

    矿渣堆放场区地处中山山地的山坡上, 远离居民集中居住地，植被发育一般，拟建矿渣堆放场的建(构)筑物和坝基、坝肩、库岸所在的各自然山坡(边坡)均为中~微风化岩体组成，坡体较陡但稳定，目前尚未发现洞穴、泥石流、滑坡及可液化土等不良地质现象及危害性较大的地质灾害现象。拟建坝址中①2层碎石土及③1层砂岩埋深不大，岩土层强度较高，稳定性较好，坝基可直接嵌入上述岩土层中；所以，场地及坝基的稳定性较好。

4.4 地震评价

根据《建筑抗震设计规范》(GB 50011—2010)规定，富川县建筑抗震设防烈度为6度，设计地震分组为第一组，设计基本地震加速度值为0.05g。

根据抗震规范评定，场地①1、②层土为软弱土，①2层土为中硬土，③层为岩石；场地类别评定为Ⅱ类，设计特征周期采用0.35S，场地剪切波速Vs建议按表4.1-1取值，场地评价为可进行建设的一般场地。

矿渣堆放场将贮存的是粗颗粒废矿石矿渣，其颗粒大小不一，在自然堆积条件下，不存在地震液化的可能性。拟建拦渣坝属乙类建筑，按规范要求应按抗震设防烈度7度进行抗震设防。筑坝施工及矿渣池使用过程中应做好排渗、降低矿渣池区浸润线及控制矿渣堆积高度等相关工作，以提高矿渣的抗滑动能力，确保拦渣坝的长期安全。

4.5  筑坝岩土源岩土料调查

场区位于中山山地区，岩土资源丰富，库区挖坑、降坡出的粉质粘土等均可用作筑坝土料。由于库区上覆土层主要由坡积残积粉质粘土组成，局部含少量或较多砂岩硬块及碎屑，粘结性相对较差，筑坝施工中应注意分层压实，心墙材料应进行试验确定。另场地及附近岩石资源亦较丰富，岩质较坚硬，覆盖土层厚度不大，岩石埋深较浅，易开采，为较好的石坝岩石料，可以就地取材。

5  结论及建议

5.1 主要结论

1)  根据勘察结果及区域地质资料，场区无区域性大断裂带通过，区域稳定性较好。矿渣堆放场及拦渣坝基、坝肩所在的各自然山坡(边坡)坡体稳定，场区内未发现洞穴、泥石流、滑坡及可液化土等不良地质现象，场地稳定性较好。 

2)  拟建场地从地形上可见，为中山陡坡地形，为非特大洪水淹没区；场地远离市区，有利于减少污染，对周边环境影响较小，其场地位置适合该矿渣堆放场项目的要求。

3)  场区水文地质工程地质条件较简单，坝基位于冲沟口地带，可作为封闭地形处理，无邻谷渗漏问题；绕坝渗漏问题可通过注浆处理。主要水源是大气降水，地表水(地下水)主要沿山坡坡向及地形倾向以地表(地下)迳流形式向下游排泄，大部分排入小溪流，少量以蒸发形式排泄。

4)　 拦渣坝池区位于冲沟口，有一定的汇水面积及地表水水力坡度，要做好截水、排水、排渗及溢洪等设施，以确保拦渣坝的安全。因尾渣池区内的地下水(地表水)与其下游的小溪流等水系及相关设施有补排关系，尾渣池启用后若有未达到排放标准的污水排放或矿泥泄漏，将会给相关水系、环境造成污染、淤积河道或道路，应做好废水沉淀、防漏等工作。

5)　拟建坝址上部分布的①1层土承载能力较低，土层厚度较小，不宜用作坝址的天然地基持力层。②层粉质粘土承载力亦较低，土层厚度小，埋深浅，不宜用作坝址的天然地基持力层。①2层碎石土承载力较大，土层厚度大，可作为拟建拦渣坝及相关建(构)筑物的天然地基持力层。③1、③2层岩石承载力较高，岩层厚度大，但局部埋深大，可作为拟建拦渣坝及相关建(构)筑物的天然地基持力层。

5.2  主要建议

1)　建议拟建拦渣坝及相关建(构)筑物采用天然地基浅基础，以①2层碎石土、③1层中风化岩层作为基础持力层。为防止坝体滑动，基础嵌入岩石(持力层)的深度应≥0.50m。

2)  为防止坝基渗漏和绕坝渗漏，建议坝基做防渗灌浆处理，坝基做垂直防渗的止水帷幕，防止绕坝渗漏。

3)　若基槽开挖时发现土质变化较大，而本报告未反映出的异常情况，应会同有关部门研究解决，必要时进行详细勘察。

4)　拦渣坝的设计和施工等应严格按现行有关技术规范进行工作。

5)　建议在尾渣池区周边山坡淹没线以上设置截洪沟，以导排山洪。

    6)　建议在拦渣坝下游设置水质监测点。下载本文