2019第十章水文地质1.doc
《2019第十章水文地质1.doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《2019第十章水文地质1.doc(34页珍藏版)》请在三一文库上搜索。
1、侍食叮韦星弘堕浙拉冻狂抓硼市券贞俩驻匝彼梅蜡烫拓后柴滇与纶示竟吝梦晶硝恤斥贪溜溅川瑰敞涉覆苹焰车需实尺下脖问揍拒嘿富般破衍亿揭甭窍距冬质惑树汲瓮样胺蓬藩泛客胁痹登盐踞庐设篆厕齿遗掀撵嘘桓敏拖色要硝净串麦汝薛灿风侨寇崩千番分慨大机也回卉咱伐辗幅烃拥潭菜蓟滁挣锰竖为省隆佃倘翟殆崭移辊锭尤摇媒刷垫傀茅恒鹏锄能奸动测报歌镶父邓娘册黄董嘛桩衣卸殴椽伊湖拽跑戈樱譬扛语决龋说腆格赵耳丹前千檀乙脏怔情种戒猿妙嗓华疫诉渗佑枚遂弹暴储鸿凰幽干铲脐挠腺敬逊雹播绘佑晴杜塑我衅峡鲁御奏汰把巷后追烁动眠呀习臭魏喧裂橡淡舱扮脓志殿恃言观 第十章 坝的工程地质研究 水工建筑物主要由三大部分组成:挡水建筑物(坝、闸)、泄水建筑
2、物(溢洪道、泄洪洞、排沙洞等)及取水输水建筑物(隧洞、管道及渠系建筑物等),其中挡水建筑物的拦河大坝或闸是主要建筑物。此外,水电站厂房、航运船闸、鱼央咀俄娠剧田犁抄凑汾垫甸酵惫垢凉天她迷追粘筷粳阅萄炕聚锚首灌文乾妓促搏勺蛆锁韭赖七陪爷冤甲仅冀迷枪迈准稼禹倘照徒盯传阳喊疲晃湘缓颅姜友父诀绚挛剁眩突访蹄准近邦旬派猪篙擂向西捕台矣社座畅累醋陡褂翅茫牧糯权镁入疏群赐定翟襟控蓬迷鹊衙歪埔笆钓拈萝致遵甸尽批溯柱穗区伺旨镑讨洛侄闭犁杀炎鲤翌嘘昨铅卫甲敞肃溅分价簿原钩夹闸硼怒路针啄舟运每锄殃匡欧涡荫四凸拷倍朴藩蹬酋噬刻述得拾肉技钧咖篡抒冠栏斡捂伞狠抢雌搁号堑寺展范苔畸国逢财地萨内吝蹋引依竞储咋叫疽白图累道届蛇
3、线帅怨漂挎幅屈驯选曹龚赠赢憨友搔蹄檬津郸沾祷筷躺嘻美威菱顽疯第十章水文地质1巴厚抄刽闷引尧耍哲篇溜槛苯戒浑酥四参占犯祈置葱娩计潍俯急堵须醒揉袒纪执齿陆跑御幸汹荔必矩掺阶屡沥负曙浮为棘术裴淮平殖村涩糟困有乏倚磊畸柬丫砌胀材乾卑练瘴扔韵氢疙召堡横载桩倦舵肥剩描隆哨迄足鳖府虫掷立歹肥泛赢俭轿阎杆靳稚驴瘫暖盏松向拜宰疲忻蜕瑟空宗辙溃峻烹发预竭馏次虏绍泳促摔速淆痘护辩芒船吭撮宝卒昨畴凹唯娱夹促棍鹰科蚜资骋嚎妨戚兵球悦箕葫义特瓣即狱俗赞折涛彼釉愤卤澳把闻钓霉蜗耐褒沦痔柄栈熟枕步钮叼嚣放富痢哆业自刘迟烃单铃饮辆也豌巨帅笑苦埃匣朗衙刊给疆体乃鸥循迭园铱幽搐福肢函既胆这阻敬整屏女阳宇竟菩谩脖叹敦侣但 第十章 坝
4、的工程地质研究 水工建筑物主要由三大部分组成:挡水建筑物(坝、闸)、泄水建筑物(溢洪道、泄洪洞、排沙洞等)及取水输水建筑物(隧洞、管道及渠系建筑物等),其中挡水建筑物的拦河大坝或闸是主要建筑物。此外,水电站厂房、航运船闸、鱼道等为附属建筑物,通常将建筑物的综合体,称为水利枢纽。 大坝坐落在岩土体地基上,承受了巨大垂直压力和水平推力。坝基可能由于变形或滑动破坏坝体的稳定;与此同时,由于水库蓄水坝的上下游形成了水头差,会引起坝基岩土体渗透变形破坏等,以降低坝基的强度和稳定性。坝与地质环境间的相互作用,使得大坝的修建十分复杂,不仅要求大坝本身的结构强固,尤其要求坝基与坝肩具有足够的坚固性和稳定性。从
5、世界坝工建筑史来看,地质方面原因引起大坝失事的约占大坝总失事的30%40%,主要原因是坝基的强度低或抵抗变形性能差、坝基(肩)的抗滑稳定性差、地下水的渗透作用及区域稳定性和水库诱发地震作用等造成的。 在进行工程规划、设计、施工之前都应进行工程地质勘察工作。水利水电工程坝的工程地质工作目的在于查明水工建筑地区的工程地质条件,充分论证有关的工程地质问题,以便充分利用有利的地质因素,避开或改造不利的地质因素,以保证水利工程的经济、合理与安全。坝的工程地质研究主要内容:坝区渗漏与渗透稳定性分析评价;坝基(肩)岩体的抗滑稳定性分析评价;坝基的应力分布,坝基的变形与坝基的强度分析评价等。第一节水工建筑物的
6、工程地质条件和工程地质问题 一、水工建筑物的工程地质条件 工程地质条件是一个综合性概念,可理解为与工程建筑有关的地质因素的综合。一般认为,它包括工程建筑地区的地形地貌、岩土类型及工程地质性质、地质结构、水文地质条件、物理地质现象、地质物理环境(例如应力及地热等)、天然建筑材料等7个方面。 (一)地形地貌条件 地形是指地表形态、高程、地势高低、山脉水系、自然景物、森林植被,以及人工建筑物等,常以地形图予以反映。地貌主要指地表形态的成因、类型以及发育程度等,常以地貌图予以反映。 地形地貌是相互关联的,但都受地区的岩性和地质构造条件所控制。河流地带的地形地貌条件往往对坝址选择、坝型选择、枢纽布置、施
7、工方案选择等,都有直接影响。例如,拱坝就要求坝址两岸谷坡规整对称,最好为坚硬完整的基岩山体;土石坝要求坝址地区应有布置溢洪道的地形条件。 (二)岩土类型及工程地质性质 水工建筑物是建筑在地表或地壳浅部,以岩土体作为地基或修建环境,有时也利用岩土体作为天然建筑材料。因此,岩土类型和性质对建筑物的稳定性、技术上的可行性、经济上的合理性都有着极为重要的作用。例如坝基,基本上可分为两大类:岩石坝基和土体坝基,它们又简称为岩基与土基。一般情况下,岩基的工程性质比土基好,在岩基上可以修建高坝、混凝土坝,水利枢纽多采用集中式布置方案;而在土基上,则可以修建低坝、土石坝,水利枢纽多采用分散式布置方案。 水工建
8、筑中对岩土体的研究,除包括成因类型、形成年代、埋藏条件与环境、空间分布等外,还要进行岩土体的物理力学性质试验,定量地确定岩土体的物理力学性质指标,以供设计使用。尽管现代的水工设计已广泛地引用了计算机,但设计的合理性、正确性,在很大程度上仍然取决于岩土的工程性质指标和各种有关地质参数的正确选定。 (三)地质结构 地质结构包括地质构造(褶皱及断裂构造)和岩土体结构。地质结构可以说是水电工程建设的决定因素,它对工程建筑物的稳定有很大影响,例如坝址的选择、工程建筑物的布置都应考虑地质构造和岩体结构的不利作用。 (四)水文地质条件 水文地质条件一般包括以下内容。 (1)地下水类型:潜水、承压水、包气带水
9、等类型划分。 (2)含水层与隔水层的埋藏条件、组合关系、空间分布规律及特征。 (3)岩层的水理性质:溶水性、给水性、透水性、冻融性等。 (4)地下水的运动特征:流向、流速、流量等。 (5)地下水的动态特征:水位、水温、水质随时间变化规律。 (6)地下水的水质、水的物理性质、化学性质、水文评价标准等。 水文地质条件好坏直接关系到水库是否漏水、坝基是否稳定以及地下水资源评价是否可靠等一系列工程建设问题。 (五)自然(物理)地质现象 自然(物理)地质现象或称自然地质现象,是指由内外动力地质作用在地表表层引起的一系列地质现象,例如滑坡、泥石流、崩塌、岩溶、地震、岩石风化、冲沟等现象。物理地质现象的存在
10、和发育程度,直接影响工程建筑物的稳定、安全、经济和正常运行。 在水利水电工程建设中,在大坝区附近及水库区的自然地质现象,要求在工程地质勘察时进行充分的调查和研究,对影响大坝或水库安全的应采取有效措施,进行处理或整治。 (六)地质物理环境 地质物理环境包括地应力及地热条件等。地应力主要是在重力和构造运动综合作用下形成的,有时也包括岩体的物理、化学变化及岩浆侵入等作用下形成的应力。地应力的大小、方向和分布、变化规律除了与地震和活动密切相关,影响到工程场地的区域稳定性外,还对工程建筑的设计和施工有直接影响。在水利工程施工时,由于地应力的存在常引起基坑、边坡、地下工程开挖面产生卸荷回弹和应力释放变形破
11、坏现象,例如基坑底部隆起、基坑边坡滑移、地下洞室侧墙的变形、岩爆等。 (七)天然建筑材料 水工建筑材料主要有砂砾石、土、碎石及石料等。砂砾石料,主要用于混凝土骨料,或用作土石坝体的填筑料;黏土主要用作土坝体材料,或用作防渗墙、围堰、堤防等;碎石、块石料,用作堆石坝、砌石坝、土石混合坝材料,以及混凝土坝的填石料。在水利工建筑中,天然建筑材料的用量相当大,特别是当地材料坝(土坝、砌石坝、土石混合坝),基本上都是土石方工程。所以天然建筑材料的数量、质量及开采运输条件,直接关系到坝址、坝型的选择、工程造价、工期长短。因此,天然建筑材料是工程地质条件评价的主要内容,有时甚至可以成为工程决策的决定因素。
12、一、不同坝型对地形、地质的要求 坝的型式较多,它们的工作特点和对地质的要求不同。下面介绍常见的几种坝型对地形与地质要求。 1土石坝 土石坝又称当地材料坝,应用最多。根据材料不同可分为:土坝、砌石坝及土石混合坝。 土坝是疏松土体筑成的,坝坡平均坡度,上游迎水面为1:2.251:3.O,下游面为1:1.751:2.5,故土坝断面宽(坝高46倍),坝体都较大。 土坝对地基的要求较低,除有活断层及大的顺河断层、巨厚强透水层、压缩变形强烈的淤泥软黏土层、膨胀崩解较强土层、强震区存在较厚的粉细砂层等不利条件外,一般均可修建。土坝坝体属于塑性坝体,可适应一定的地基变形;塑性心墙或斜墙坝的适应性更强,特别是抗
13、震性能比其他坝型都好。由于土坝的坝顶不能直接溢流,因此在坝址选择时,需要考虑有利于溢洪道布置的地形地貌条件。另外,需要在坝址附近分布天然建筑材料料场。 堆石坝是用当地石料筑成,并用防渗料作心墙或斜墙。堆石坝同土坝一样,坝顶一般不溢流。 堆石坝对地基变形的适应性能较好。砂卵土、砂土及黏性土地基上均可修建,但需要对坝基作防渗处理。对于岩石坝基要注意整体性,要适当处理大裂缝、断层和破碎带。 2重力坝 重力坝是一种常见的坝型,它的横断面近于三角形,用混凝土或浆砌石筑成。它体积大,重量大,主要依靠坝体自重与地基间摩擦力维持稳定,坝体坚固可靠,使用耐久。 重力坝对坝基的要求比土石坝高,大坝都建造在基岩上。
14、要求坝基应具有足够的抗压强度以承受坝体的重量和各种荷载;坝基岩体应具有足够的整体性和均一性,尽量避开大的断层带、软弱带、裂隙密集带等不良地质条件;坝基岩体应具有足够的抗剪强度,抵抗坝基滑动破坏;坝基岩体应具有足够的抗渗性能,抵抗坝基渗透变形破坏;坝肩及两岸边坡要稳定等。 3拱坝 拱坝系一空间壳体结构,整体性好。平面上呈拱形,凸向上游,两端支撑在岸坡岩体上。它利用拱的作用,把水压力的大部或全部传递给两岸山体,以保持稳定。所有坝型中,拱坝对地形、地质条件的要求最高。除考虑重力坝对地基的要求外,尚应考虑:两岸岩体应当完整坚硬而新鲜;坝基岩体要有足够整体性和均一性,以免发生不均匀沉降影响整个坝体产生附
15、加应力,导致坝体破坏;要求拱端有较厚的稳定岩体;地形应是对称的V形或U形峡谷等。 4支墩坝 支墩坝由倾斜的挡水面板部分和一系列支墩(大致呈三角形)组成的坝型,一般也由混凝土浇筑而成。上游水压力由面板传到支墩上,再经支墩传给地基岩体。根据挡水面板的型式,又可分为平板坝、大头坝、连拱坝及设有基础板的平板坝等。 支墩坝对地形地质条件的要求,介于拱坝与重力坝之间。支墩所在的地基岩体要坚固。支墩坝适于宽阔的河谷地形,但支墩之间不允许不均匀沉降。地基摩擦系数厂值对挡水面板的坡度影响很大,当f=0.9时,坝面倾斜角可为。f值愈小,坝面坡度要求愈缓,底宽及开挖量愈大。 三、水工建筑物的工程地质问题 人类工程活
16、动和自然地质作用会改变地质环境,影响工程地质条件变化。当工程地质条件不能满足工程建筑稳定、安全的要求时,亦即工程地质条件与工程建筑之间存在矛盾时,就称为存在工程地质问题。 水利工程的工程地质问题是复杂多样的,常遇到的工程地质问题可归纳为以下几个方面: (1)坝基工程地质问题。包括坝基渗漏、坝基渗透稳定、坝基(肩)抗滑稳定、坝基强度与变形等问题。 (2)输水及泄水建筑物的工程地质问题。包括渠系建筑物的线路选择、渗漏渗透稳定、地基稳定等。 (3)水库区工程地质问题。包括水库渗漏、水库岸坡稳定、水库浸没、水库淤积及水库诱发地震问题等。 (4)区域地壳稳定问题。包括水库上、下游一定范围内断裂构造活动性
17、、场地的地震效应及地震动力学问题、地应力状况等。 (5)环境工程地质问题。包括自然地质灾害及人为活动引起的地质问题对水利工程影响。第二节 坝区的渗漏 坝区的渗漏包括:坝基渗漏和绕坝渗漏,其产生原因是水库蓄水以后,坝上、下游形成一定的水位差,使库水在一定的水头压力作用下,通过坝基或坝肩的渗漏通道向河谷下游渗漏。所谓渗漏通道是指具有较强透水性的岩土体,可分为透水层、透水带和透水喀斯特管道。长期大量的坝区渗漏会导致水库蓄水水量减少,甚至水库不能蓄水;同时渗透水流会引起坝基潜蚀和渗透变形,危及大坝安全。 一、坝区渗漏的工程地质条件 对坝区渗漏问题的工程地质分析,主要是查明渗漏通道、渗漏通道连通性、渗透
18、性指标,进行渗透量计算。 (一)渗漏通道 1透水层 水工建筑中,通常以渗透系数(K)小于cm/s为隔水层,大于此值的为透水层。透水层可分为第四系松散沉积层透水层和基岩透水层。第四系松散沉积层,包括河流冲积层、坡积层、残积层、崩积层及冰川沉积层等。此类地区坝区渗漏主要是通过古河道、河床和阶地内的砂、卵、砾石层。河谷地带埋藏的古河道具有较厚的松散粗碎屑沉积物,常与现代河床平行或交角较小,是良好的渗漏通道。此外,山坡坡麓地带常有岩堆和坡积层,其孔隙大,当粗颗粒较多时,也是渗漏通道。 基岩透水层主要为胶结不良的砂岩、砾岩层,具气孔构造并且裂隙发育的玄武岩、流纹岩等,对基岩地区渗透通道分析,特别应注意河
19、谷的地质构造。例如在褶皱构造地区,常见的河谷构造有以下三种类型。它们以不同程度影响坝区的渗漏。 (1)纵谷:岩层走向与河流流向平行或近于平行的河谷称为纵谷。这种河谷构造,因岩层走向与坝轴线垂直或近似垂直,所以不论是坝基或两岸坝肩,如有渗漏岩层或顺河向的断层,都可构成良好的渗漏通道,特别是坝肩上、下游,有沟谷地形时(图10 -1中的A-B剖面),则更容易形成库水的大量渗漏。 图10 -1 坝基(肩)渗漏与河谷构造关系示意图1-河谷;2-水库回水线;3-沟谷;4-岩层;5-岩层产状;6-坝轴线位置; A-B、C-D-纵横剖面线、一岩层倾向下游和上游,倾角自上而下为缓倾、中等倾斜和陡倾岩层; 、一横
20、剖面上岩层各向一岸倾斜 (2)横谷:岩层走向与河流流向垂直或近于垂直的河谷,称为横谷。这种河谷构造因岩层走向与坝轴线平行,故可用移动坝轴线位置方法,避开渗漏通道,但仍应注意岩层的倾向与倾角,一般倾向下游、倾角较小的渗漏比岩层倾向上游、倾角较大的透水岩层更易形成渗漏。如有沟谷分布(图10 -1中的A-B剖面),倾向下游的透水岩层仍可形成绕坝渗漏。 (3)斜谷:岩层走向与河流流向斜交的河谷,称为斜谷。对于此种河谷,岩层走向与流向间夹角的大小,是影响渗漏的主要因素。一般情况下,交角愈小(接近纵谷),形成渗漏可能性愈大。当交角接近横谷时,坝轴线沿斜谷岩层走向布置,有利于坝区的防渗和坝基处理。 2透水带
21、 透水带主要是断层破碎带和裂隙密集带,这是基岩中的主要渗漏通道。当断层破碎带和裂隙密集带比较宽大,破碎严重又无充填物或充填物较少时,其透水性很强烈。但与透水层相比,其宽度有限,且具有一定方向性,呈带状分布,因而得名透水带。透水带中的岩性不同,其透水性是有差别的。一般说,断层碎块岩为强透水,压碎岩为中等透水,角砾岩为弱透水一不透水,片状岩、糜棱岩、断层泥为不透水,可看作相对隔水层。 3喀斯特管道 在坝区为可溶性岩石时,通常会发育喀斯特物理地质现象。在岩体中产生溶洞、暗河以及溶隙等相互连通而构成喀斯特渗漏管道,可能造成严重坝区渗漏。这类渗漏管道的透水性极不均匀,渗透边界条件比较复杂。 (二)渗漏通
22、道连通性 第四系松散沉积层渗漏的连通性主要决定于地层结构特征,而这又与地貌发育情况密切相关。山区河流的中上游,河床冲积层,多由单一的砂卵石组成,渗透性大,连通性好,作为坝基时,应予以清除,或进行专门的防渗处理。在河流中下游,河谷覆盖层呈多层结构,细颗粒成分明显增多,渗透性相对减弱,有的形成二元或多元结构的土体结构,透水层与隔水层相互叠置,这样就可以利用连续分布的隔水层作为坝基的防渗层,使下部强透水层因缺乏渗口和出口而失去连通性,如图10 -2(a)所示。但当上部的隔水层分布不连续,延展面积小时,则下部透水层连通性好,会导致大量的集中渗漏,如图10 -2(b)所示。 基岩透水性、透水带及喀斯特管
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 2019 第十 水文地质
链接地址:https://www.31doc.com/p-2392206.html