CH5引水建筑工建地質問題5

1、5 5 引水建筑工程地質問題引水建筑工程地質問題5.1 5.1 概述概述5.2 5.2 渠道滲漏問題渠道滲漏問題5.3 5.3 渠道穩(wěn)定問題渠道穩(wěn)定問題5.4 5.4 黃土區(qū)渠道的濕陷變形黃土區(qū)渠道的濕陷變形5.1 5.1 概述概述引水建筑物引水建筑物：閘門：閘門-渠道渠道-隧洞隧洞-渡槽渡槽-倒虹吸管道倒虹吸管道-跌水跌水-瀉槽瀉槽渠道渠道：挖方式、填方式、半挖方半填方式：挖方式、填方式、半挖方半填方式都江堰都江堰 公元前公元前256-251，四川，四川岷江岷江京杭大運河，隋朝京杭大運河，隋朝紅旗渠是紅旗渠是2020世紀世紀6060年代林縣人民在太行山上建年代林縣人民在太行山上建成的大型成的

2、大型“引漳入林引漳入林”灌溉工程。紅旗渠以濁灌溉工程。紅旗渠以濁漳河為源。渠首位于山西省平順縣石城鎮(zhèn)侯壁漳河為源。渠首位于山西省平順縣石城鎮(zhèn)侯壁斷下。總干渠長斷下。總干渠長70.670.6公里，渠底寬公里，渠底寬8 8米，渠墻米，渠墻高高4.34.3米，縱坡為米，縱坡為1 180008000，設計加大流量，設計加大流量2323秒秒立方米，全部開鑿在峰巒迭嶂的太行山腰，工立方米，全部開鑿在峰巒迭嶂的太行山腰，工程艱險。程艱險。 紅旗渠灌區(qū)共有干渠、分干渠紅旗渠灌區(qū)共有干渠、分干渠1010條條，總長，總長304.1304.1公里；支渠公里；支渠5151條，總長條，總長524.1524.1公里；斗渠

3、公里；斗渠290290條，總長條，總長697.3697.3公里；農渠公里；農渠42814281條，總長條，總長24882488公里公里；沿渠興建小型一、二類水庫；沿渠興建小型一、二類水庫4848座座，塘堰，塘堰346346座，共有興利庫容座，共有興利庫容23812381萬萬立方米。立方米。 各種建筑物各種建筑物1240812408座，其中鑿通座，其中鑿通隧洞隧洞211211個，總長個，總長53.753.7公里，架公里，架渡槽渡槽151151個，總長個，總長12.512.5公里，還公里，還建了水電站和提水站。紅旗渠工建了水電站和提水站。紅旗渠工程總投工程總投工56115611萬個，共完成土石萬個

4、，共完成土石砌方砌方22252225萬立方米?？偼顿Y萬立方米。總投資1250412504萬元，其中國家投資萬元，其中國家投資46254625萬元，占萬元，占3737，社隊投資，社隊投資78787878萬萬元，占元，占6363。 引水遂洞（無壓隧洞、有壓隧洞）引水遂洞（無壓隧洞、有壓隧洞）5.2 5.2 渠道滲漏問題渠道滲漏問題1）渠道滲漏的危害）渠道滲漏的危害直接減少水量影響效益直接減少水量影響效益可能產生沼澤化和次生鹽漬化、黃土濕陷變形、斜坡滑動破壞可能產生沼澤化和次生鹽漬化、黃土濕陷變形、斜坡滑動破壞2）渠道滲漏的工程地質分析）渠道滲漏的工程地質分析渠道滲漏主要取決于巖土的透水性和地下水位

5、渠道滲漏主要取決于巖土的透水性和地下水位基巖區(qū)：滲漏不嚴重，但斷層破碎帶和巖溶地區(qū)的溶洞、落水洞基巖區(qū)：滲漏不嚴重，但斷層破碎帶和巖溶地區(qū)的溶洞、落水洞等局部外滲通道滲漏嚴重等局部外滲通道滲漏嚴重第四紀地區(qū)：由砂礫石或卵礫石層組成，透水性強，滲漏較嚴重；第四紀地區(qū)：由砂礫石或卵礫石層組成，透水性強，滲漏較嚴重；黃土類土，具大孔隙和垂直節(jié)理，透水性較強，滲漏較嚴重黃土類土，具大孔隙和垂直節(jié)理，透水性較強，滲漏較嚴重當地下水位高干渠水位時不會發(fā)生滲漏，而且還能得到地下水的當地下水位高干渠水位時不會發(fā)生滲漏，而且還能得到地下水的補給。反之，當渠水位高于地下水位時會發(fā)生滲漏，且地下水埋補給。反之，當渠

6、水位高于地下水位時會發(fā)生滲漏，且地下水埋深愈大，滲漏亦愈嚴重。深愈大，滲漏亦愈嚴重。3）渠道滲漏過程）渠道滲漏過程渠道過水的初期，由于要飽和干燥的巖土體，入滲強度較大，隨渠道過水的初期，由于要飽和干燥的巖土體，入滲強度較大，隨著時間延續(xù)而逐漸減少，到一定時間后，便達到相對穩(wěn)定狀態(tài)。著時間延續(xù)而逐漸減少，到一定時間后，便達到相對穩(wěn)定狀態(tài)。渠道過水初期，滲透水流在重力和毛細力作用下，滲漏以垂直下渠道過水初期，滲透水流在重力和毛細力作用下，滲漏以垂直下滲為主，并有部分側滲，當下滲水流到達地下水面后，轉向兩側滲為主，并有部分側滲，當下滲水流到達地下水面后，轉向兩側滲流。若渠水向兩側滲出的水量大于滲流排

7、走量時，渠底下的地滲流。若渠水向兩側滲出的水量大于滲流排走量時，渠底下的地下水位逐漸上升，形成地下水峰；地下水峰逐漸升高，直至與渠下水位逐漸上升，形成地下水峰；地下水峰逐漸升高，直至與渠水連成統一水面。當上述兩個量相等且為一常數時，該地下水面水連成統一水面。當上述兩個量相等且為一常數時，該地下水面不再上升而趨于穩(wěn)定，此后不再上升而趨于穩(wěn)定，此后 渠道即以側向滲漏為主。渠道即以側向滲漏為主。分為三個階段：分為三個階段：（1 1）垂向滲漏階段：出現地下水峰之前的階段）垂向滲漏階段：出現地下水峰之前的階段（2 2）回水滲漏階段：地下水峰開始出現至水峰逐漸升高到與渠水回水滲漏階段：地下水峰開始出現至水

8、峰逐漸升高到與渠水連成統一水面之前的階段連成統一水面之前的階段（3 3）側向滲漏階段：地下水與渠水連成統一水面之后的階段）側向滲漏階段：地下水與渠水連成統一水面之后的階段4 4）滲漏量計算）滲漏量計算（1 1）垂向滲漏階段）垂向滲漏階段a. a. 透水層厚度大、均質、透水層厚度大、均質、透水性較強、地下水埋深大透水性較強、地下水埋深大)(10CHBKqb. b. 渠道下部有強透水層、渠道下部有強透水層、地下水埋較小地下水埋較小)(20CHBKq（2 2）回水滲漏階段回水滲漏階段jhQQ（3 3）側向滲漏階段）側向滲漏階段a. a. 隔水層頂板低于河水位隔水層頂板低于河水位b. b. 隔水層頂板

9、高于河水位隔水層頂板高于河水位LHHhhKq21212LHhKq112（4 4）實測）實測%1001入出入滲漏強度QQQll%100設尾QQ渠系有效利用系數渠系有效利用系數：渠尾流量與渠道設計流量的百分比：渠尾流量與渠道設計流量的百分比5.3 5.3 渠道穩(wěn)定問題渠道穩(wěn)定問題渠道邊坡穩(wěn)定渠道邊坡穩(wěn)定渠底穩(wěn)定渠底穩(wěn)定山坡渠道的斜坡穩(wěn)定山坡渠道的斜坡穩(wěn)定5.4 5.4 黃土區(qū)渠道的濕陷變形黃土區(qū)渠道的濕陷變形黃土的濕陷性：黃土在一定壓力下，受水浸濕后結構迅速破壞而黃土的濕陷性：黃土在一定壓力下，受水浸濕后結構迅速破壞而產生顯著附加沉陷的性能。產生顯著附加沉陷的性能。 黃土濕陷變形的形成條件黃土濕陷

10、變形的形成條件 黃土類型：黃土類型：Q Q1 1（早更新世）早更新世）Q Q2 2（中更新世）黃土無濕陷性中更新世）黃土無濕陷性無大孔隙、堅硬致密、呈塊狀結構、淺棕紅色的黃土無濕陷性無大孔隙、堅硬致密、呈塊狀結構、淺棕紅色的黃土無濕陷性黃土地層剖面中，從地表向下，濕陷性變差黃土地層剖面中，從地表向下，濕陷性變差新沉積的風積黃土、坡積黃土、沖積黃土濕陷性嚴重，濕陷量大新沉積的風積黃土、坡積黃土、沖積黃土濕陷性嚴重，濕陷量大潛水位以下的飽和黃土、天然含水量大于塑限的黃土無濕陷性潛水位以下的飽和黃土、天然含水量大于塑限的黃土無濕陷性水文條件變化水文條件變化5.5 5.5 膨脹土問題膨脹土問題1 1）

11、巖石強度評分）巖石強度評分巖質類型巖質類型硬質巖硬質巖軟質巖軟質巖堅硬巖堅硬巖中硬巖中硬巖較軟巖較軟巖軟巖軟巖飽和抗壓強度飽和抗壓強度（Mpa）6060303015155巖石強度評分巖石強度評分A3020201010550水利水電工程圍巖工程地質分類水利水電工程圍巖工程地質分類5.6 5.6 引水遂洞工程地質問題引水遂洞工程地質問題2 2）巖石完整程度評分）巖石完整程度評分巖石完整程度巖石完整程度完整完整較完整較完整完整性差完整性差較破碎較破碎破碎破碎巖石完整性系數巖石完整性系數Kv0.750.750.550.550.350.350.150.15巖體完巖體完整性評整性評分分B硬質巖硬質巖403

12、03022221414660軟質巖軟質巖2519191414994403 3）結構面狀態(tài)評分）結構面狀態(tài)評分結構結構面狀面狀態(tài)態(tài)張開度張開度(mm)閉合閉合W0.5微張微張0.5W5.0張開張開W5.0充填物充填物無充填物無充填物巖屑巖屑泥質泥質巖巖屑屑泥泥質質起伏粗起伏粗糙狀況糙狀況起起伏伏粗粗糙糙平平直直光光滑滑起起伏伏粗粗糙糙起伏起伏光滑光滑或平或平直粗直粗糙糙平平直直光光滑滑起起伏伏粗粗糙糙起伏起伏光滑光滑或平或平直粗直粗糙糙平平直直光光滑滑起起伏伏粗粗糙糙起伏起伏光滑光滑或平或平直粗直粗糙糙平平直直光光滑滑 結構結構面狀面狀態(tài)評態(tài)評分分C硬質巖硬質巖27212421152117121

13、5129126較軟巖較軟巖272124211521171215129126軟巖軟巖181417148141181086844 4）地下水評分）地下水評分活動狀態(tài)活動狀態(tài)干燥到滲水滴干燥到滲水滴水水線狀流水線狀流水涌水涌水水量水量q（L/min 10m洞長）或壓洞長）或壓力水頭力水頭H（m）q25或或H 1025q125或或10125或或H 100基本因基本因素評分素評分T85地下水地下水評分評分D00-2-2-685650-2-2-6-6-106545-2-6-6-10-10-144525-6-10-10-14-14-1825-10-14-14-18-18-205 5）主要結構面產狀評分）主要結構面產狀評分結構面走結構面走向與洞軸向與洞軸線夾角線夾角90 6060 30707045452070704545207070454520854不支護或局部錨不支護或局部錨桿或噴薄層混凝桿或噴薄層混凝土、系統錨桿加土、系統錨桿加鋼筋網鋼筋網基本穩(wěn)定。圍巖整體穩(wěn)定，不會產生塑性基本穩(wěn)定。圍巖整體穩(wěn)定，不會產生塑性變形，局部可能掉塊變形，局部可能掉塊85654局部穩(wěn)定性差。圍巖強度不足，局部會產局部穩(wěn)定性差。圍巖強度不足，局部會產生塑性變形，不支護可能產生塌方或變形生塑性變形，不支護可能產生塌方或變形破壞。完整的較軟巖，可能暫時穩(wěn)定破壞。完整的較軟