水利工程常見(jiàn)的地質(zhì)問(wèn)題專業(yè)知識(shí)講座課件

水工建筑物控制和調(diào)節(jié)水流、防治水害、開(kāi)發(fā)利用水資源的建筑物。水工建筑物是實(shí)現(xiàn)除害興利的各項(xiàng)水利工程的重要組成部分。水利工程與國(guó)計(jì)民生息息相關(guān)，而水工建筑物又決定著水利工程能否安全有效地運(yùn)行。大型或重要的水工建筑物失事，常會(huì)造成重大災(zāi)害。通用性水工建筑物

主要有：①擋水建筑物，如各種壩、水閘、堤和海塘；②泄水建筑物，如各種溢流壩、岸邊溢洪道、泄水隧洞、分洪閘；③進(jìn)水建筑物，也稱取水建筑物，如進(jìn)水閘、深式進(jìn)水口、泵站；④輸水建筑物，如引（供）水隧洞、渡槽、輸水管道、渠道；⑤河道整治建筑物，如丁壩、順壩、潛壩、護(hù)岸、導(dǎo)流堤。

水工建筑物控制和調(diào)節(jié)水流、防治水害、開(kāi)發(fā)利用水資源的建筑物。15.1水庫(kù)的工程地質(zhì)問(wèn)題5.1水庫(kù)的工程地質(zhì)問(wèn)題2庫(kù)區(qū)滲漏庫(kù)區(qū)滲漏包括庫(kù)水的滲透損失和滲漏損失。由于飽和庫(kù)岸和庫(kù)底巖、土體而引起的庫(kù)水損失，稱滲透損失，這種滲漏現(xiàn)象稱暫時(shí)性滲漏。庫(kù)水沿透水層、溶洞、斷裂破碎帶、裂隙節(jié)理帶等連貫性通道外滲而引起的損失，稱滲漏損失，這種滲漏現(xiàn)象稱經(jīng)常性滲漏，或永久性滲漏。通常，庫(kù)區(qū)滲漏指永久性滲漏。

庫(kù)區(qū)滲漏可在鄰谷區(qū)引起新的滑坡，或使古滑坡復(fù)活，造成農(nóng)田浸沒(méi)、鹽漬化、沼澤化，危及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及村舍安全。

庫(kù)區(qū)滲漏庫(kù)區(qū)滲漏包括庫(kù)水的滲透損失和滲漏損失。由于飽和庫(kù)岸31.地形與地質(zhì)構(gòu)造條件庫(kù)區(qū)滲漏量的大小由構(gòu)成庫(kù)岸和分水嶺的巖層的滲透性質(zhì)、地質(zhì)結(jié)構(gòu)以及地貌條件所決定1.地形與地質(zhì)構(gòu)造條件庫(kù)區(qū)滲漏量的大小由構(gòu)成4水利工程常見(jiàn)的地質(zhì)問(wèn)題專業(yè)知識(shí)講座課件5背斜構(gòu)造的河谷是形成庫(kù)區(qū)滲漏的有利條件。庫(kù)水極易沿透水巖層向鄰谷滲漏。背斜構(gòu)造的河谷是形成庫(kù)區(qū)滲漏的有利條件。庫(kù)水極6只有當(dāng)巖層的傾斜較陡，庫(kù)水位以下的透水巖層插入鄰谷谷底以下時(shí)，此種滲漏才可避免只有當(dāng)巖層的傾斜較陡，庫(kù)水位以下的透水巖層插72.地層巖性條件未膠結(jié)的砂礫石層是透水性極強(qiáng)的滲漏通道。此類巖層多存在于河灣或平原河谷的河間地段，山前傾斜平原區(qū)的庫(kù)岸也可能遇到?jīng)_積、洪積的砂礫石層。當(dāng)庫(kù)水位超出此類堆積層時(shí)，即產(chǎn)生嚴(yán)重的滲漏。堅(jiān)硬巖層的巨厚風(fēng)化殼亦可能形成與之類似的滲漏?？λ固囟囱?、暗河通道是形成庫(kù)區(qū)集中滲漏的主要危險(xiǎn)。2.地層巖性條件未膠結(jié)的砂礫石層是透水性極強(qiáng)的滲漏通道。此類8庫(kù)區(qū)滲透條件庫(kù)區(qū)與鄰谷間的地下分水嶺高于庫(kù)水位時(shí)，即使具備其他滲漏條件也不會(huì)發(fā)生滲漏。鄰谷切割深，并且水位低于庫(kù)水位時(shí)，在上述諸條件配合下會(huì)形成大滲漏量的滲漏。滲漏量還與溝谷間分水嶺的厚薄有關(guān)，分水嶺愈薄，滲漏途徑愈短，滲漏量也就愈大。庫(kù)區(qū)滲透條件9庫(kù)區(qū)滲漏防治措施在查明庫(kù)區(qū)和周圍地區(qū)的地質(zhì)、水文地質(zhì)情況的基礎(chǔ)上，因地制宜地采取相應(yīng)的防滲措施。例如：對(duì)古河道砂礫石透水層采用粘土鋪蓋，建混凝土截水墻，施行水泥或水泥粘土灌漿；對(duì)大斷裂破碎帶和溶蝕裂隙，可噴混凝土或水泥砂漿進(jìn)行堵塞；對(duì)喀斯特管道可用混凝土或漿砌塊石堵塞其咽喉要道；修建圍堤、圍井，將岸坡、庫(kù)內(nèi)的落水洞與庫(kù)水隔離起來(lái)。庫(kù)區(qū)滲漏防治措施在查明庫(kù)區(qū)和周圍地區(qū)的地質(zhì)、水文地質(zhì)情況的基105.1.2水庫(kù)浸沒(méi)問(wèn)題水庫(kù)蓄水使水庫(kù)周邊地帶的地下水壅高，引起土地鹽堿化、沼澤化等次生災(zāi)害的現(xiàn)象。地下水壅高可使毛管水抬升，當(dāng)其上升高度達(dá)到建筑物地基或農(nóng)作物和樹(shù)木的根系，且持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)時(shí)，將產(chǎn)生浸沒(méi)問(wèn)題。5.1.2水庫(kù)浸沒(méi)問(wèn)題水庫(kù)蓄水使水庫(kù)周邊地帶的地下水壅高，11土地鹽堿化土地鹽堿化12土地沼澤化治理排滲沼澤化土地土地沼澤化治理排滲沼澤化土地13水庫(kù)浸沒(méi)的危害浸沒(méi)可使農(nóng)田作物減產(chǎn)，工礦企業(yè)和民用建筑物地基條件惡化而損壞，礦井涌水量增加，鐵路、公路發(fā)生翻漿、凍脹，有時(shí)還影響水庫(kù)正常蓄水位或壩址的選擇。水庫(kù)浸沒(méi)是不可忽視的一種環(huán)境地質(zhì)問(wèn)題。水庫(kù)浸沒(méi)的危害浸沒(méi)可使農(nóng)田作物減產(chǎn)，工礦企業(yè)和民用建筑物地基14浸沒(méi)實(shí)例中國(guó)河北官?gòu)d水庫(kù)1955年8月蓄水后，受庫(kù)水頂托,使原媯水河北岸北辛莊的地下水位上升2.7m，甘子堡上升2.2m，媯水河南岸太平莊上升4m，西榆林村上升3m，定州營(yíng)上升1.7m，因而發(fā)生鹽堿化和沼澤化，造成沿庫(kù)地區(qū)農(nóng)作物及果樹(shù)減產(chǎn)以至部分澇死、房屋倒塌、墻垣開(kāi)裂等浸沿災(zāi)害，個(gè)別地段浸沒(méi)帶寬達(dá)3km。云南水槽子水庫(kù)蓄水76天后，庫(kù)水沿灰?guī)r巖溶通道向庫(kù)外的那姑盆地滲漏,在距庫(kù)3km的白霧三村一帶涌出地表；其后不久，庫(kù)外13km的蒙姑一帶，許多農(nóng)田和房屋也受到浸沒(méi)影響。

浸沒(méi)實(shí)例中國(guó)河北官?gòu)d水庫(kù)1955年8月蓄水后，受庫(kù)水頂托,使15易于發(fā)生浸沒(méi)的條件

①平原型水庫(kù)的周邊地帶和壩下游地區(qū)；②盆地型水庫(kù)邊緣平地與山前洪積扇、洪積裙相接的地帶；③地下水埋藏較淺、地表水或地下水排泄不暢的庫(kù)岸地帶，庫(kù)岸附近的封閉或半封閉的洼地，以及沼澤的邊緣地帶；④與水庫(kù)滲漏通道相連的鄰谷洼地等。

易于發(fā)生浸沒(méi)的條件

①平原型水庫(kù)的周邊地帶和壩下游地區(qū)；②16浸沒(méi)防治措施

應(yīng)從降低地下水位入手，根據(jù)水文地質(zhì)條件和長(zhǎng)期觀測(cè)成果，布置排滲和疏干工程。對(duì)農(nóng)田可按水、土、鹽等具體條件，采取工程與農(nóng)業(yè)措施（如改變作物種類和耕作方法）相結(jié)合的綜合治理方案。浸沒(méi)防治措施

應(yīng)從降低地下水位入手，根據(jù)水文地質(zhì)條件和長(zhǎng)期175.1.3水庫(kù)塌岸問(wèn)題水庫(kù)蓄水后，土質(zhì)岸坡發(fā)生的坍塌破壞現(xiàn)象。又稱水庫(kù)邊岸再造。它是某些水庫(kù)的重要環(huán)境地質(zhì)問(wèn)題。5.1.3水庫(kù)塌岸問(wèn)題水庫(kù)蓄水后，土質(zhì)岸坡發(fā)生的坍塌破壞現(xiàn)18塌岸發(fā)展過(guò)程

庫(kù)水改變了庫(kù)岸土質(zhì)的含水量，使容重加大、抗剪強(qiáng)度降低，引起土體軟化、崩解以至坍滑。又因水面展寬后，風(fēng)浪增大，庫(kù)岸在波浪的侵蝕、沖擊和淘刷作用下，下部土體被淘空，上部土體失去支撐而塌落，岸線隨之后移。塌滑物經(jīng)水流搬運(yùn)、分選后形成淺灘。在水和波浪的不斷作用下,庫(kù)岸破壞繼續(xù)發(fā)生,岸線不斷后移，淺灘逐漸增大，直到水上岸壁與水下淺灘達(dá)到相對(duì)平衡時(shí)，庫(kù)岸才趨于穩(wěn)定。塌岸發(fā)展過(guò)程

庫(kù)水改變了庫(kù)岸土質(zhì)的含水量，使容重加大、抗剪19滑坡塌岸滑坡塌岸20塌岸危害和影響①大量土體坍塌入庫(kù)產(chǎn)生淤積,減少庫(kù)容,對(duì)庫(kù)容較小的山區(qū)水庫(kù)影響很大。②塌落物可淤塞、填堵引水建筑物的進(jìn)水口。③岸線后移，使庫(kù)邊農(nóng)田、建筑物、道路遭受毀壞。④如預(yù)測(cè)塌岸嚴(yán)重，將影響開(kāi)發(fā)方案、壩址或設(shè)計(jì)蓄水位的選擇等。⑤壩前庫(kù)岸如發(fā)生塌岸，將影響大壩安全。塌岸危害和影響①大量土體坍塌入庫(kù)產(chǎn)生淤積,減少庫(kù)容,對(duì)庫(kù)容較21塌岸防治措施

庫(kù)邊大面積土質(zhì)岸坡的塌岸防治工程量大、代價(jià)高，難以采用工程措施，只能根據(jù)氣象、水文、工程地質(zhì)勘察成果,計(jì)算一年、三年和最終塌岸寬度,據(jù)以考慮移民遷建和棄耕范圍。對(duì)難以遷移的重要建筑物(廠礦、文物古跡)所在河岸，可修建防護(hù)堤等工程，予以保護(hù)。根據(jù)塌岸量和上游泥沙來(lái)源等情況，設(shè)計(jì)足夠的淤積庫(kù)容和排沙工程，以避免減少水庫(kù)有效庫(kù)容和淤塞引水建筑物的進(jìn)水口。塌岸防治措施

庫(kù)邊大面積土質(zhì)岸坡的塌岸防治工程量大、代價(jià)高225.1.4水庫(kù)淤積問(wèn)題河流挾帶的泥沙在水庫(kù)區(qū)的淤積。河流流入水庫(kù)回水區(qū)后,由于斷面增大,流速減小,水流挾沙能力降低,所挾帶的泥沙將在庫(kù)區(qū)落淤。泥沙在庫(kù)區(qū)的淤積數(shù)量、過(guò)程和分布受水庫(kù)庫(kù)容大小、平面形態(tài)、底部地形、壅水高度、運(yùn)行方式和來(lái)水來(lái)沙量、過(guò)程及泥沙組成等多種因素的影響。5.1.4水庫(kù)淤積問(wèn)題河流挾帶的泥沙在水庫(kù)區(qū)的淤積。河流流23水庫(kù)淤積的危害與防治泥沙淤積將使庫(kù)容逐漸減小，甚至全部喪失。為減緩水庫(kù)淤積，通常采用以下幾種方法：①在流域范圍內(nèi)進(jìn)行水土保持，防止水土流失，減少泥沙來(lái)源；②在水庫(kù)上游來(lái)沙量較多的支流上修建小型水庫(kù)，攔截部分泥沙；③對(duì)水庫(kù)進(jìn)行合理調(diào)度和運(yùn)用，利用底孔排泄異重流，滯洪排沙，造成溯源沖刷等，將泥沙排往下游。水庫(kù)淤積的危害與防治泥沙淤積將使庫(kù)容逐漸減小，甚至全部喪失。24廟宮水庫(kù)淤積情況廟宮水庫(kù)淤積情況25小浪底水庫(kù)調(diào)水調(diào)沙小浪底水庫(kù)承擔(dān)著下游防洪、河道減淤、防凌、供水、發(fā)電等重大任務(wù)，因此水庫(kù)調(diào)度運(yùn)用的條件十分復(fù)雜而又嚴(yán)格。要求水庫(kù)任何時(shí)期都有不少于40.5億m3的有效防洪庫(kù)容，非汛期(12～2月)，保證有20億m3的防凌庫(kù)容，在凌汛期控制平均下泄量不超過(guò)300m3/s。水庫(kù)運(yùn)用分為兩期：初期為“攔沙、調(diào)水調(diào)沙”運(yùn)用期，后期為“蓄清排渾、調(diào)水調(diào)沙”運(yùn)用期。小浪底水庫(kù)調(diào)水調(diào)沙小浪底水庫(kù)承擔(dān)著下游防洪、河道減淤、防凌、265.2壩的工程地質(zhì)問(wèn)題5.2.1、壩基的穩(wěn)定問(wèn)題1.壩基的沉降穩(wěn)定（1）壩基產(chǎn)生較大沉降或不均勻沉降（軟弱夾層、斷層破碎帶、較厚的強(qiáng)風(fēng)化帶巖層）（2）壩體向下游傾覆5.2壩的工程地質(zhì)問(wèn)題5.2.1、壩基的穩(wěn)定問(wèn)題272.壩基的抗滑穩(wěn)定重力壩，其穩(wěn)定性全靠壩體自重來(lái)維持。當(dāng)作用在壩體上的全部荷載對(duì)壩基任一可能滑動(dòng)面的滑動(dòng)力大于其阻滑力時(shí)，壩基就要發(fā)生剪切破壞或滑動(dòng)。

壩基抗滑穩(wěn)定性是關(guān)系到大壩安全的關(guān)鍵問(wèn)題之一。在世界壩工史中，不乏由于壩基滑動(dòng)而導(dǎo)致大壩失事的實(shí)例，如1911年美國(guó)的奧斯汀壩，1923年意大利的格萊諾壩，1928年美國(guó)的圣·弗朗西斯壩等。因此，設(shè)計(jì)時(shí)必須對(duì)壩基在各種運(yùn)用條件下的抗滑穩(wěn)定性進(jìn)行驗(yàn)算，以確保大壩的穩(wěn)定和安全。5.2壩的工程地質(zhì)問(wèn)題2.壩基的抗滑穩(wěn)定5.2壩的工程地質(zhì)問(wèn)題282.壩基的抗滑穩(wěn)定（1）壩基滑動(dòng)的破壞形式

A表層滑動(dòng)B淺層滑動(dòng)C深層滑動(dòng)巖體滑動(dòng)的邊界條件應(yīng)具備3種邊界面滑動(dòng)面切割面臨空面2.壩基的抗滑穩(wěn)定295.2壩的工程地質(zhì)問(wèn)題3.壩基處理（一）壩基開(kāi)挖處理的原因：天然的壩基表面往往會(huì)有樹(shù)木、樹(shù)根、雜草、亂石、水井、窯洞、墳?zāi)埂⑻娇拥?，表面土壤的有機(jī)混合物的含量比級(jí)高，自然容重小，壩基范圍內(nèi)可能有高壓縮性松軟土層、濕陷性黃土層等。對(duì)它們?nèi)绻贿M(jìn)行開(kāi)挖、清除、處理，必將給壩基的防滲性、穩(wěn)定性帶來(lái)很大威脅。因此，壩基開(kāi)挖、清除、處理，是土石壩施工中的重要內(nèi)容，它的成功與失敗往往就決定了整個(gè)水庫(kù)樞紐工程的成功與失敗。所以在壩體施工之前，必須進(jìn)行壩基開(kāi)挖與處理。5.2壩的工程地質(zhì)問(wèn)題3.壩基處理30（二）壩基處理內(nèi)容：一般包括壩基、壩肩防滲處理、軟弱土層的處理。（三）壩基處理方法：覆蓋層比較淺的，一般開(kāi)挖成截水槽，并回填與壩體的防滲體相同的土料；覆蓋層比較深的，一般用灌漿法法處理。對(duì)于斷層、破碎帶、節(jié)理裂隙、泉眼等特殊問(wèn)題，要采取具有較強(qiáng)針對(duì)性的具體方法，3.壩基處理（二）壩基處理內(nèi)容：3.壩基處理315.2壩的工程地質(zhì)問(wèn)題5.2.2、壩區(qū)滲漏問(wèn)題大壩建成后，庫(kù)水在壩上、下游水位差作用下，經(jīng)壩基和壩肩巖、土體中的裂隙、孔隙、破碎帶或喀斯特通道向壩下游滲漏的現(xiàn)象。經(jīng)壩基的滲漏稱壩基滲漏，經(jīng)壩肩的滲漏稱繞壩滲漏。5.2壩的工程地質(zhì)問(wèn)題5.2.2、壩區(qū)滲漏問(wèn)題32壩的地基在長(zhǎng)期滲流作用下，土體顆粒流失，導(dǎo)致地基變形甚至破壞的現(xiàn)象。水工建筑物地基的滲透變形，主要發(fā)生在砂礫石層和膠結(jié)不良的斷層破碎帶中。工程實(shí)踐表明，地基滲透變形可使巖土體孔隙增大，承載力降低,甚至出現(xiàn)管道空洞,導(dǎo)致地基失穩(wěn)，在閘、壩、堤防事故中占有很大比例。因此，研究壩基巖土體滲透變形及其防治措施，是關(guān)系到水利工程安全運(yùn)行的關(guān)鍵問(wèn)題之一。

壩的地基在長(zhǎng)期滲流作用下，土體顆粒流失，導(dǎo)致地基變形甚至破33壩基處理為減小壩區(qū)巖體中的滲漏，需采取不同的防滲處理措施。對(duì)堅(jiān)硬的裂隙巖體采用灌漿帷幕的效果最好。對(duì)喀斯特化巖體除采用灌漿帷幕外，還可采用鋪蓋、封堵和建截水墻防滲。對(duì)松散巖體宜采用不同防滲材料的垂直防滲或水平防滲鋪蓋。當(dāng)壩基表層為弱透水層，下部為強(qiáng)透水層時(shí)，宜在壩下游埋設(shè)排水減壓井、排水槽等以減小滲透壓力。

壩基處理為減小壩區(qū)巖體中的滲漏，需采取不同的防滲處理措施。對(duì)345.3.1渠道的工程地質(zhì)問(wèn)題具有自由水面的人工水道。地面上的渠道多為開(kāi)敞式明渠。埋設(shè)在地面下四周封閉的稱為暗渠。渠道按用途可分為：灌溉渠道、動(dòng)力渠道（用于引水發(fā)電）、供水渠道、通航渠道和排水渠道（用于排除農(nóng)田澇水、廢水和城市污水）等。在實(shí)際工程中，常是一渠多用，如灌溉與通航、供水結(jié)合，灌溉與發(fā)電結(jié)合等。5.3.1渠道的工程地質(zhì)問(wèn)題具有自由水面的人工水道。地面上35渠道選線原則渠線

渠道線路可根據(jù)運(yùn)用要求，結(jié)合地形、地質(zhì)、施工等條件，初選幾條線路，通過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，擇優(yōu)選定。其一般原則和要求是：①盡量避開(kāi)挖方或填方過(guò)大的地段，最好是挖方和填方基本平衡，或挖方略大于填方②在平坦地段，線路應(yīng)力求短直，以減少工程量和水頭損失。當(dāng)受地形等條件限制、必須轉(zhuǎn)彎時(shí)，其轉(zhuǎn)彎半徑不宜小于渠道正常水面寬的5倍。③避免通過(guò)滑坡、透水性強(qiáng)和土壤沉降量大的地段。④通過(guò)山脊，挖方過(guò)大時(shí)，可選用隧洞；遇山谷，可采用倒虹吸管或渡槽。⑤盡量避免與道路、河流或其他渠道交叉，以減少交叉渠系建筑物。此外，還需考慮施工時(shí)的交通運(yùn)輸、動(dòng)力和水源供應(yīng)以及施工場(chǎng)地、取土場(chǎng)和棄土場(chǎng)的布置等。

渠道選線原則渠線

渠道線路可根據(jù)運(yùn)用要求，結(jié)合地形、地質(zhì)、36渠道防滲渠道防滲不僅能節(jié)約灌溉用水，而且能降低地下水位，防止土壤次生鹽堿化；防止渠道的沖淤和坍塌，加快流速提高輸水能力，減小渠道斷面和建筑物尺寸；節(jié)省占地，減少工程費(fèi)用和維修管理費(fèi)用等。渠道防滲方法可分兩類。①改變?cè)餐寥罎B透性能，又可分為物理機(jī)械法和化學(xué)法。前者是通過(guò)減少土壤空隙達(dá)到減少滲漏的目的，可用壓實(shí)、淤淀、抹光等；后者是摻入化學(xué)材料以增強(qiáng)渠床土壤的不透水性。②設(shè)置防滲層,即進(jìn)行渠道襯砌,可用混凝土和鋼筋混凝土、塑料薄膜、砌石、砌磚、瀝青、三合土、水泥土和粘土等各種不同材料襯砌渠床渠道防滲渠道防滲不僅能節(jié)約灌溉用水，而且能降低地下水位，防止375.3.2隧洞的工程地質(zhì)問(wèn)題隧洞的優(yōu)點(diǎn)是線路短，水頭損失小，便于管理養(yǎng)護(hù)，還能避開(kāi)一些不良地質(zhì)地段。由于隧洞修建在地下巖體中，地質(zhì)條件對(duì)隧洞影響很大。5.3.2隧洞的工程地質(zhì)問(wèn)題隧洞的優(yōu)38影響隧洞穩(wěn)定的地質(zhì)因素

巖性

一般新鮮完整的堅(jiān)硬巖石,其穩(wěn)定性較好;反之，穩(wěn)定性差。如松散、軟弱和破碎巖體，包括各種類型的第四紀(jì)堆積層和粘土巖、頁(yè)巖、泥灰?guī)r、板巖、千枚巖等軟弱巖石，風(fēng)化帶和大的構(gòu)造破碎帶等，一般容易發(fā)生變形、塌落和泥石流等失穩(wěn)現(xiàn)象。

地質(zhì)構(gòu)造和巖體結(jié)構(gòu)

構(gòu)造斷裂破壞了巖體的完整性，降低了巖體的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度；結(jié)構(gòu)面的不利組合形成不穩(wěn)定結(jié)構(gòu)體；巖層產(chǎn)狀的不對(duì)稱和構(gòu)造殘余應(yīng)力的存在影響圍巖的應(yīng)力條件；構(gòu)造斷裂和節(jié)理裂隙的存在影響巖體內(nèi)的地下水活動(dòng)和外水壓力條件。因此，在隧洞選線或地下洞室選址時(shí),就應(yīng)考慮避開(kāi)大的斷層破碎帶;無(wú)法繞避時(shí)，應(yīng)盡量使洞線或地下洞室的長(zhǎng)軸方向與斷層或區(qū)域構(gòu)造線方向呈較大的交角，以減輕地質(zhì)構(gòu)造對(duì)地下洞室圍巖穩(wěn)定的不利影響。

地下水

地下水活動(dòng)可能導(dǎo)致某些巖體的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度降低，有些巖石吸水后，還會(huì)產(chǎn)生大的膨脹應(yīng)力，造成縮徑和圍巖穩(wěn)定性的破壞；松散巖石、斷層破碎帶和巖溶洞隙中的充填物有時(shí)會(huì)隨著地下水形成泥石流大量涌入洞室，威脅施工安全。

影響隧洞穩(wěn)定的地質(zhì)因素

巖性

一般新鮮完整的堅(jiān)硬巖39圍巖支護(hù)地下工程開(kāi)挖過(guò)程中，為防止圍巖坍塌和石塊下落采取的支撐、防護(hù)等安全技術(shù)措施。安全支護(hù)是地下工程施工的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，需要支護(hù)的地段，要根據(jù)地質(zhì)條件、洞室結(jié)構(gòu)、斷面尺寸、開(kāi)挖方法、圍巖暴露時(shí)間等因素，做出支護(hù)設(shè)計(jì)。支護(hù)有構(gòu)架支撐及錨噴支護(hù)兩種方式，除特殊地段外，一般應(yīng)優(yōu)先采用錨噴支護(hù)。

圍巖支護(hù)地下工程開(kāi)挖過(guò)程中，為防止圍巖坍塌和石塊下落采取的支40襯砌噴錨襯砌噴錨41水工建筑物控制和調(diào)節(jié)水流、防治水害、開(kāi)發(fā)利用水資源的建筑物。水工建筑物是實(shí)現(xiàn)除害興利的各項(xiàng)水利工程的重要組成部分。水利工程與國(guó)計(jì)民生息息相關(guān)，而水工建筑物又決定著水利工程能否安全有效地運(yùn)行。大型或重要的水工建筑物失事，常會(huì)造成重大災(zāi)害。通用性水工建筑物

主要有：①擋水建筑物，如各種壩、水閘、堤和海塘；②泄水建筑物，如各種溢流壩、岸邊溢洪道、泄水隧洞、分洪閘；③進(jìn)水建筑物，也稱取水建筑物，如進(jìn)水閘、深式進(jìn)水口、泵站；④輸水建筑物，如引（供）水隧洞、渡槽、輸水管道、渠道；⑤河道整治建筑物，如丁壩、順壩、潛壩、護(hù)岸、導(dǎo)流堤。

水工建筑物控制和調(diào)節(jié)水流、防治水害、開(kāi)發(fā)利用水資源的建筑物。425.1水庫(kù)的工程地質(zhì)問(wèn)題5.1水庫(kù)的工程地質(zhì)問(wèn)題43庫(kù)區(qū)滲漏庫(kù)區(qū)滲漏包括庫(kù)水的滲透損失和滲漏損失。由于飽和庫(kù)岸和庫(kù)底巖、土體而引起的庫(kù)水損失，稱滲透損失，這種滲漏現(xiàn)象稱暫時(shí)性滲漏。庫(kù)水沿透水層、溶洞、斷裂破碎帶、裂隙節(jié)理帶等連貫性通道外滲而引起的損失，稱滲漏損失，這種滲漏現(xiàn)象稱經(jīng)常性滲漏，或永久性滲漏。通常，庫(kù)區(qū)滲漏指永久性滲漏。

庫(kù)區(qū)滲漏可在鄰谷區(qū)引起新的滑坡，或使古滑坡復(fù)活，造成農(nóng)田浸沒(méi)、鹽漬化、沼澤化，危及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及村舍安全。

庫(kù)區(qū)滲漏庫(kù)區(qū)滲漏包括庫(kù)水的滲透損失和滲漏損失。由于飽和庫(kù)岸441.地形與地質(zhì)構(gòu)造條件庫(kù)區(qū)滲漏量的大小由構(gòu)成庫(kù)岸和分水嶺的巖層的滲透性質(zhì)、地質(zhì)結(jié)構(gòu)以及地貌條件所決定1.地形與地質(zhì)構(gòu)造條件庫(kù)區(qū)滲漏量的大小由構(gòu)成45水利工程常見(jiàn)的地質(zhì)問(wèn)題專業(yè)知識(shí)講座課件46背斜構(gòu)造的河谷是形成庫(kù)區(qū)滲漏的有利條件。庫(kù)水極易沿透水巖層向鄰谷滲漏。背斜構(gòu)造的河谷是形成庫(kù)區(qū)滲漏的有利條件。庫(kù)水極47只有當(dāng)巖層的傾斜較陡，庫(kù)水位以下的透水巖層插入鄰谷谷底以下時(shí)，此種滲漏才可避免只有當(dāng)巖層的傾斜較陡，庫(kù)水位以下的透水巖層插482.地層巖性條件未膠結(jié)的砂礫石層是透水性極強(qiáng)的滲漏通道。此類巖層多存在于河灣或平原河谷的河間地段，山前傾斜平原區(qū)的庫(kù)岸也可能遇到?jīng)_積、洪積的砂礫石層。當(dāng)庫(kù)水位超出此類堆積層時(shí)，即產(chǎn)生嚴(yán)重的滲漏。堅(jiān)硬巖層的巨厚風(fēng)化殼亦可能形成與之類似的滲漏?？λ固囟囱ā岛油ǖ朗切纬蓭?kù)區(qū)集中滲漏的主要危險(xiǎn)。2.地層巖性條件未膠結(jié)的砂礫石層是透水性極強(qiáng)的滲漏通道。此類49庫(kù)區(qū)滲透條件庫(kù)區(qū)與鄰谷間的地下分水嶺高于庫(kù)水位時(shí)，即使具備其他滲漏條件也不會(huì)發(fā)生滲漏。鄰谷切割深，并且水位低于庫(kù)水位時(shí)，在上述諸條件配合下會(huì)形成大滲漏量的滲漏。滲漏量還與溝谷間分水嶺的厚薄有關(guān)，分水嶺愈薄，滲漏途徑愈短，滲漏量也就愈大。庫(kù)區(qū)滲透條件50庫(kù)區(qū)滲漏防治措施在查明庫(kù)區(qū)和周圍地區(qū)的地質(zhì)、水文地質(zhì)情況的基礎(chǔ)上，因地制宜地采取相應(yīng)的防滲措施。例如：對(duì)古河道砂礫石透水層采用粘土鋪蓋，建混凝土截水墻，施行水泥或水泥粘土灌漿；對(duì)大斷裂破碎帶和溶蝕裂隙，可噴混凝土或水泥砂漿進(jìn)行堵塞；對(duì)喀斯特管道可用混凝土或漿砌塊石堵塞其咽喉要道；修建圍堤、圍井，將岸坡、庫(kù)內(nèi)的落水洞與庫(kù)水隔離起來(lái)。庫(kù)區(qū)滲漏防治措施在查明庫(kù)區(qū)和周圍地區(qū)的地質(zhì)、水文地質(zhì)情況的基515.1.2水庫(kù)浸沒(méi)問(wèn)題水庫(kù)蓄水使水庫(kù)周邊地帶的地下水壅高，引起土地鹽堿化、沼澤化等次生災(zāi)害的現(xiàn)象。地下水壅高可使毛管水抬升，當(dāng)其上升高度達(dá)到建筑物地基或農(nóng)作物和樹(shù)木的根系，且持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)時(shí)，將產(chǎn)生浸沒(méi)問(wèn)題。5.1.2水庫(kù)浸沒(méi)問(wèn)題水庫(kù)蓄水使水庫(kù)周邊地帶的地下水壅高，52土地鹽堿化土地鹽堿化53土地沼澤化治理排滲沼澤化土地土地沼澤化治理排滲沼澤化土地54水庫(kù)浸沒(méi)的危害浸沒(méi)可使農(nóng)田作物減產(chǎn)，工礦企業(yè)和民用建筑物地基條件惡化而損壞，礦井涌水量增加，鐵路、公路發(fā)生翻漿、凍脹，有時(shí)還影響水庫(kù)正常蓄水位或壩址的選擇。水庫(kù)浸沒(méi)是不可忽視的一種環(huán)境地質(zhì)問(wèn)題。水庫(kù)浸沒(méi)的危害浸沒(méi)可使農(nóng)田作物減產(chǎn)，工礦企業(yè)和民用建筑物地基55浸沒(méi)實(shí)例中國(guó)河北官?gòu)d水庫(kù)1955年8月蓄水后，受庫(kù)水頂托,使原媯水河北岸北辛莊的地下水位上升2.7m，甘子堡上升2.2m，媯水河南岸太平莊上升4m，西榆林村上升3m，定州營(yíng)上升1.7m，因而發(fā)生鹽堿化和沼澤化，造成沿庫(kù)地區(qū)農(nóng)作物及果樹(shù)減產(chǎn)以至部分澇死、房屋倒塌、墻垣開(kāi)裂等浸沿災(zāi)害，個(gè)別地段浸沒(méi)帶寬達(dá)3km。云南水槽子水庫(kù)蓄水76天后，庫(kù)水沿灰?guī)r巖溶通道向庫(kù)外的那姑盆地滲漏,在距庫(kù)3km的白霧三村一帶涌出地表；其后不久，庫(kù)外13km的蒙姑一帶，許多農(nóng)田和房屋也受到浸沒(méi)影響。

浸沒(méi)實(shí)例中國(guó)河北官?gòu)d水庫(kù)1955年8月蓄水后，受庫(kù)水頂托,使56易于發(fā)生浸沒(méi)的條件

①平原型水庫(kù)的周邊地帶和壩下游地區(qū)；②盆地型水庫(kù)邊緣平地與山前洪積扇、洪積裙相接的地帶；③地下水埋藏較淺、地表水或地下水排泄不暢的庫(kù)岸地帶，庫(kù)岸附近的封閉或半封閉的洼地，以及沼澤的邊緣地帶；④與水庫(kù)滲漏通道相連的鄰谷洼地等。

易于發(fā)生浸沒(méi)的條件

①平原型水庫(kù)的周邊地帶和壩下游地區(qū)；②57浸沒(méi)防治措施

應(yīng)從降低地下水位入手，根據(jù)水文地質(zhì)條件和長(zhǎng)期觀測(cè)成果，布置排滲和疏干工程。對(duì)農(nóng)田可按水、土、鹽等具體條件，采取工程與農(nóng)業(yè)措施（如改變作物種類和耕作方法）相結(jié)合的綜合治理方案。浸沒(méi)防治措施

應(yīng)從降低地下水位入手，根據(jù)水文地質(zhì)條件和長(zhǎng)期585.1.3水庫(kù)塌岸問(wèn)題水庫(kù)蓄水后，土質(zhì)岸坡發(fā)生的坍塌破壞現(xiàn)象。又稱水庫(kù)邊岸再造。它是某些水庫(kù)的重要環(huán)境地質(zhì)問(wèn)題。5.1.3水庫(kù)塌岸問(wèn)題水庫(kù)蓄水后，土質(zhì)岸坡發(fā)生的坍塌破壞現(xiàn)59塌岸發(fā)展過(guò)程

庫(kù)水改變了庫(kù)岸土質(zhì)的含水量，使容重加大、抗剪強(qiáng)度降低，引起土體軟化、崩解以至坍滑。又因水面展寬后，風(fēng)浪增大，庫(kù)岸在波浪的侵蝕、沖擊和淘刷作用下，下部土體被淘空，上部土體失去支撐而塌落，岸線隨之后移。塌滑物經(jīng)水流搬運(yùn)、分選后形成淺灘。在水和波浪的不斷作用下,庫(kù)岸破壞繼續(xù)發(fā)生,岸線不斷后移，淺灘逐漸增大，直到水上岸壁與水下淺灘達(dá)到相對(duì)平衡時(shí)，庫(kù)岸才趨于穩(wěn)定。塌岸發(fā)展過(guò)程

庫(kù)水改變了庫(kù)岸土質(zhì)的含水量，使容重加大、抗剪60滑坡塌岸滑坡塌岸61塌岸危害和影響①大量土體坍塌入庫(kù)產(chǎn)生淤積,減少庫(kù)容,對(duì)庫(kù)容較小的山區(qū)水庫(kù)影響很大。②塌落物可淤塞、填堵引水建筑物的進(jìn)水口。③岸線后移，使庫(kù)邊農(nóng)田、建筑物、道路遭受毀壞。④如預(yù)測(cè)塌岸嚴(yán)重，將影響開(kāi)發(fā)方案、壩址或設(shè)計(jì)蓄水位的選擇等。⑤壩前庫(kù)岸如發(fā)生塌岸，將影響大壩安全。塌岸危害和影響①大量土體坍塌入庫(kù)產(chǎn)生淤積,減少庫(kù)容,對(duì)庫(kù)容較62塌岸防治措施

庫(kù)邊大面積土質(zhì)岸坡的塌岸防治工程量大、代價(jià)高，難以采用工程措施，只能根據(jù)氣象、水文、工程地質(zhì)勘察成果,計(jì)算一年、三年和最終塌岸寬度,據(jù)以考慮移民遷建和棄耕范圍。對(duì)難以遷移的重要建筑物(廠礦、文物古跡)所在河岸，可修建防護(hù)堤等工程，予以保護(hù)。根據(jù)塌岸量和上游泥沙來(lái)源等情況，設(shè)計(jì)足夠的淤積庫(kù)容和排沙工程，以避免減少水庫(kù)有效庫(kù)容和淤塞引水建筑物的進(jìn)水口。塌岸防治措施

庫(kù)邊大面積土質(zhì)岸坡的塌岸防治工程量大、代價(jià)高635.1.4水庫(kù)淤積問(wèn)題河流挾帶的泥沙在水庫(kù)區(qū)的淤積。河流流入水庫(kù)回水區(qū)后,由于斷面增大,流速減小,水流挾沙能力降低,所挾帶的泥沙將在庫(kù)區(qū)落淤。泥沙在庫(kù)區(qū)的淤積數(shù)量、過(guò)程和分布受水庫(kù)庫(kù)容大小、平面形態(tài)、底部地形、壅水高度、運(yùn)行方式和來(lái)水來(lái)沙量、過(guò)程及泥沙組成等多種因素的影響。5.1.4水庫(kù)淤積問(wèn)題河流挾帶的泥沙在水庫(kù)區(qū)的淤積。河流流64水庫(kù)淤積的危害與防治泥沙淤積將使庫(kù)容逐漸減小，甚至全部喪失。為減緩水庫(kù)淤積，通常采用以下幾種方法：①在流域范圍內(nèi)進(jìn)行水土保持，防止水土流失，減少泥沙來(lái)源；②在水庫(kù)上游來(lái)沙量較多的支流上修建小型水庫(kù)，攔截部分泥沙；③對(duì)水庫(kù)進(jìn)行合理調(diào)度和運(yùn)用，利用底孔排泄異重流，滯洪排沙，造成溯源沖刷等，將泥沙排往下游。水庫(kù)淤積的危害與防治泥沙淤積將使庫(kù)容逐漸減小，甚至全部喪失。65廟宮水庫(kù)淤積情況廟宮水庫(kù)淤積情況66小浪底水庫(kù)調(diào)水調(diào)沙小浪底水庫(kù)承擔(dān)著下游防洪、河道減淤、防凌、供水、發(fā)電等重大任務(wù)，因此水庫(kù)調(diào)度運(yùn)用的條件十分復(fù)雜而又嚴(yán)格。要求水庫(kù)任何時(shí)期都有不少于40.5億m3的有效防洪庫(kù)容，非汛期(12～2月)，保證有20億m3的防凌庫(kù)容，在凌汛期控制平均下泄量不超過(guò)300m3/s。水庫(kù)運(yùn)用分為兩期：初期為“攔沙、調(diào)水調(diào)沙”運(yùn)用期，后期為“蓄清排渾、調(diào)水調(diào)沙”運(yùn)用期。小浪底水庫(kù)調(diào)水調(diào)沙小浪底水庫(kù)承擔(dān)著下游防洪、河道減淤、防凌、675.2壩的工程地質(zhì)問(wèn)題5.2.1、壩基的穩(wěn)定問(wèn)題1.壩基的沉降穩(wěn)定（1）壩基產(chǎn)生較大沉降或不均勻沉降（軟弱夾層、斷層破碎帶、較厚的強(qiáng)風(fēng)化帶巖層）（2）壩體向下游傾覆5.2壩的工程地質(zhì)問(wèn)題5.2.1、壩基的穩(wěn)定問(wèn)題682.壩基的抗滑穩(wěn)定重力壩，其穩(wěn)定性全靠壩體自重來(lái)維持。當(dāng)作用在壩體上的全部荷載對(duì)壩基任一可能滑動(dòng)面的滑動(dòng)力大于其阻滑力時(shí)，壩基就要發(fā)生剪切破壞或滑動(dòng)。

壩基抗滑穩(wěn)定性是關(guān)系到大壩安全的關(guān)鍵問(wèn)題之一。在世界壩工史中，不乏由于壩基滑動(dòng)而導(dǎo)致大壩失事的實(shí)例，如1911年美國(guó)的奧斯汀壩，1923年意大利的格萊諾壩，1928年美國(guó)的圣·弗朗西斯壩等。因此，設(shè)計(jì)時(shí)必須對(duì)壩基在各種運(yùn)用條件下的抗滑穩(wěn)定性進(jìn)行驗(yàn)算，以確保大壩的穩(wěn)定和安全。5.2壩的工程地質(zhì)問(wèn)題2.壩基的抗滑穩(wěn)定5.2壩的工程地質(zhì)問(wèn)題692.壩基的抗滑穩(wěn)定（1）壩基滑動(dòng)的破壞形式

A表層滑動(dòng)B淺層滑動(dòng)C深層滑動(dòng)巖體滑動(dòng)的邊界條件應(yīng)具備3種邊界面滑動(dòng)面切割面臨空面2.壩基的抗滑穩(wěn)定705.2壩的工程地質(zhì)問(wèn)題3.壩基處理（一）壩基開(kāi)挖處理的原因：天然的壩基表面往往會(huì)有樹(shù)木、樹(shù)根、雜草、亂石、水井、窯洞、墳?zāi)埂⑻娇拥?，表面土壤的有機(jī)混合物的含量比級(jí)高，自然容重小，壩基范圍內(nèi)可能有高壓縮性松軟土層、濕陷性黃土層等。對(duì)它們?nèi)绻贿M(jìn)行開(kāi)挖、清除、處理，必將給壩基的防滲性、穩(wěn)定性帶來(lái)很大威脅。因此，壩基開(kāi)挖、清除、處理，是土石壩施工中的重要內(nèi)容，它的成功與失敗往往就決定了整個(gè)水庫(kù)樞紐工程的成功與失敗。所以在壩體施工之前，必須進(jìn)行壩基開(kāi)挖與處理。5.2壩的工程地質(zhì)問(wèn)題3.壩基處理71（二）壩基處理內(nèi)容：一般包括壩基、壩肩防滲處理、軟弱土層的處理。（三）壩基處理方法：覆蓋層比較淺的，一般開(kāi)挖成截水槽，并回填與壩體的防滲體相同的土料；覆蓋層比較深的，一般用灌漿法法處理。對(duì)于斷層、破碎帶、節(jié)理裂隙、泉眼等特殊問(wèn)題，要采取具有較強(qiáng)針對(duì)性的具體方法，3.壩基處理（二）壩基處理內(nèi)容：3.壩基處理725.2壩的工程地質(zhì)問(wèn)題5.2.2、壩區(qū)滲漏問(wèn)題大壩建成后，庫(kù)水在壩上、下游水位差作用下，經(jīng)壩基和壩肩巖、土體中的裂隙、孔隙、破碎帶或喀斯特通道向壩下游滲漏的現(xiàn)象。經(jīng)壩基的滲漏稱壩基滲漏，經(jīng)壩肩的滲漏稱繞壩滲漏。5.2壩的工程地質(zhì)問(wèn)題5.2.2、壩區(qū)滲漏問(wèn)題73壩的地基在長(zhǎng)期滲流作用下，土體顆粒流失，導(dǎo)致地基變形甚至破壞的現(xiàn)象。水工建筑物地基的滲透變形，主要發(fā)生在砂礫石層和膠結(jié)不良的斷層破碎帶中。工程實(shí)踐表明，地基滲透變形可使巖土體孔隙增大，承載力降低,甚至出現(xiàn)管道空洞,導(dǎo)致地基失穩(wěn)，在閘、壩、堤防事故中占有很大比例。因此，研究壩基巖土體滲透變形及其防治措施，是關(guān)系到水利工程安全運(yùn)行的關(guān)鍵問(wèn)題之一。

壩的地基在長(zhǎng)期滲流作用下，土體顆粒流失，導(dǎo)致地基變形甚至破74壩基處理為減小壩區(qū)巖體中的滲漏，需采取不同的防滲處理措施。對(duì)堅(jiān)硬的裂隙巖體采用灌漿帷幕的效果最好。對(duì)喀斯特化巖體除采用灌漿帷幕外，還可采用鋪蓋、封堵和建截水墻防滲。對(duì)松散巖體宜采用不同防滲材料的垂直防滲或水平防滲鋪蓋。當(dāng)壩基表層為弱透水層，下部為強(qiáng)透水層時(shí)，宜在壩下游埋設(shè)排水減壓井、排水槽等以減小滲透壓力。

壩基處理為減小壩區(qū)巖體中的滲漏，需采取不同的防滲處理措施。對(duì)755.3.1渠道的工程地質(zhì)問(wèn)題具有自由水面的人工水道。地面上的渠道多為開(kāi)敞式明渠。埋設(shè)在地面下四周封閉的稱為暗渠。渠道按用途可分為：灌溉渠道、動(dòng)力渠道（用于引水發(fā)電）、供水渠道、通航渠道和排水渠道（用于排除農(nóng)田澇水、廢水和城市污水）等。在實(shí)際工程中，常是一渠多用，如灌溉與通航、供水結(jié)合，灌溉與發(fā)電結(jié)合等。5.3.1渠道的工程地質(zhì)問(wèn)題具有自由水面的人工水道。地面上76渠道選線原則渠線

渠道線路可根據(jù)運(yùn)用要求，結(jié)合地形、地質(zhì)、施工等條件，初選幾條線路，通過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，擇優(yōu)選定。其一般原則和要求是：①盡量避開(kāi)挖方或填方過(guò)大的地段，最好是挖方和填方基本