水利工程的一般地質(zhì)問題課件

第5章水利工程的一般地質(zhì)問題1.庫區(qū)的工程地質(zhì)問題2.引水建筑物的工程地質(zhì)問題第5章水利工程的一般地質(zhì)問題1.庫區(qū)的工程地質(zhì)問題15.2庫區(qū)的工程地質(zhì)問題庫區(qū)泄露問題1.庫區(qū)地形地貌特征及水文地質(zhì)條件2.地層巖性和地質(zhì)構(gòu)造水庫浸沒問題水庫塌岸問題水庫淤積問題5.2庫區(qū)的工程地質(zhì)問題庫區(qū)泄露問題2庫區(qū)滲漏問題庫區(qū)滲漏包括暫時(shí)性滲漏和永久性滲漏兩類。前者指在水庫蓄水初期為使庫水位以下巖土飽和而出現(xiàn)的庫水損失，這部分的損失對水庫影響不大。后者系指庫水通過分水嶺向嶺谷低地或者經(jīng)庫底向遠(yuǎn)方洼地滲透，這種長期的滲漏將影響水庫的效益，還可能造成嶺谷和下游的侵沒。分析庫區(qū)是否滲漏，可以從以下幾方面考慮1.庫區(qū)地形地貌特征及水文地質(zhì)條件2.地層巖性和地質(zhì)構(gòu)造庫區(qū)滲漏問題庫區(qū)滲漏包括暫時(shí)性滲漏和永久性滲漏兩類。31.庫區(qū)地形地貌特征及水文地質(zhì)條件山區(qū)水庫，地形分水嶺（或稱河間地塊）單薄，鄰谷谷底高程低于水庫正常高位圖（見右圖），則庫水有可能向鄰庫滲漏。相反，若河間地塊分水嶺寬厚，或鄰谷谷底高于水庫正常高位，庫水就不可能向鄰谷滲漏。當(dāng)山區(qū)水庫位于河彎處時(shí)，若河道轉(zhuǎn)彎處山脊較薄，且又位于埡口，沖溝地段，則庫區(qū)可能外滲。平原區(qū)水庫一般不易向鄰谷河道滲漏，但在河曲點(diǎn)段有古河道溝通下游時(shí)，則有滲漏可能。1.庫區(qū)地形地貌特征及水文地質(zhì)條件山區(qū)水庫，地形分水嶺（或稱42.地層巖性和地質(zhì)構(gòu)造當(dāng)河間分水嶺巖性由強(qiáng)透水巖層組成，如卵礫石層，巖溶通道或有斷層溝道，且這些巖層及通道又低于庫區(qū)正常水位，必將引起強(qiáng)烈漏水（見右圖）2.地層巖性和地質(zhì)構(gòu)造當(dāng)河間分水嶺巖性由強(qiáng)透水巖層組成，如卵52.水庫的侵沒問題水庫蓄水后，水位抬高，使水庫周圍地區(qū)的地下水位上升至地表或接近地表，引起水庫周圍地區(qū)的土壤鹽漬化和沼澤化，以及使建筑物地基軟化，礦坑充水等現(xiàn)象，稱水庫侵沒。水庫侵沒的可能性決定于水庫岸邊正常水位的變化范圍內(nèi)的地貌，巖性及水文地質(zhì)條件。對于山區(qū)的水庫。水庫邊岸地勢陡峭，或?yàn)椴煌杆畮r石組成，一般不存在侵沒問題。但對山間谷地和山前平原中的水庫，周圍地勢平坦，易發(fā)生侵沒，而且影響范圍也較大。2.水庫的侵沒問題水庫蓄水后，水位抬高，使水庫周圍地區(qū)的地下6水庫塌岸問題水庫蓄水后，岸邊巖石，土體受庫水飽和，強(qiáng)度降低，加之庫水波浪的沖擊，淘刷，引起庫岸坍塌后退現(xiàn)象，稱塌岸。塌岸將使庫岸擴(kuò)展后退。對岸邊的建筑物，道路，農(nóng)田等造成威脅，破壞，且使塌落的土石又淤積庫中，減少有效庫容還可能使分水嶺變的單薄，導(dǎo)致水庫外滲。塌岸一般在平原水庫比較嚴(yán)重，水庫蓄水兩三年較快，以后漸趨穩(wěn)定。水庫塌岸問題水庫蓄水后，岸邊巖石，土體受庫水飽和，強(qiáng)度降低，7水庫淤積問題水庫建成后，上游河水?dāng)y帶大量的泥沙及塌岸物質(zhì)和兩岸山坡地的沖刷物，堆積于庫底的現(xiàn)象稱水庫淤積。水庫淤積必將減少水庫庫容，縮短水庫壽命，尤其在多泥沙河流上，水庫淤積是個(gè)非常嚴(yán)重的問題。工程地質(zhì)研究水庫淤積問題，主要查明淤積物的來源，范圍巖性及其風(fēng)化程度及斜坡穩(wěn)定性等，為論證水庫的運(yùn)用方式及水庫使用壽命提供資料。防治水庫淤積的主要措施是在上游開展水庫保持工作水庫淤積問題水庫建成后，上游河水?dāng)y帶大量的泥沙及塌岸物質(zhì)和兩82.引水建筑物的工程地質(zhì)問題1.渠道工程地質(zhì)問題1.渠道滲漏的地質(zhì)條件分析2.渠道選線的工程地質(zhì)問題3.渠道滲漏的防治2.隧洞的工程地質(zhì)問題1.圍巖工程地質(zhì)分類2.隧洞工程地質(zhì)條件3.山巖壓力及彈性抗力2.引水建筑物的工程地質(zhì)問題1.渠道工程地質(zhì)問題9渠道工程地質(zhì)問題渠道的工程地質(zhì)問題主要有渠道滲漏，渠道邊坡穩(wěn)定和渠道兩側(cè)自然地質(zhì)現(xiàn)象，如沖溝，坍塌，滑坡，泥石流對渠道的威脅。關(guān)于自然的地質(zhì)現(xiàn)象已在第3章講述，在此不在重復(fù)。渠道工程地質(zhì)問題渠道的工程地質(zhì)問題主要有渠道滲漏，渠101.渠道滲漏的地質(zhì)條件分析山區(qū)傍山渠道多通過基巖地區(qū),由于絕大多數(shù)的巖石透水性很弱,所以一般滲漏不嚴(yán)重.但要注意渠線是否穿過強(qiáng)透水層和強(qiáng)透水帶(如斷層破碎帶,節(jié)理密集帶,熔巖發(fā)育帶,強(qiáng)烈風(fēng)化帶等),這些地方可產(chǎn)生大量滲漏。平原線及谷底線的渠道，多通過第四系的松散沉積層，渠道滲漏主要取決于透水性的強(qiáng)弱。如砂，礫石，碎石等，透水性強(qiáng)，因而渠道滲漏嚴(yán)重。粘性土透水性微弱，甚至不透水，則很少滲漏。1.渠道滲漏的地質(zhì)條件分析山區(qū)傍山渠道多通過基巖地區(qū)112.渠道選線工程地質(zhì)問題渠道為線性建筑物，路線長，穿越的地貌，巖性構(gòu)造及水文地質(zhì)條件類型多，變化復(fù)雜。為使渠道水流暢通又不致水頭損失過大，應(yīng)有個(gè)合理的縱坡降，以保證渠道不沖，不淤和最小的滲流損失。故而在選線時(shí)，首先注意地貌和地形條件，應(yīng)盡可能避開高山，深谷和地形切割強(qiáng)烈的丘陵地區(qū)渠線應(yīng)在工程地質(zhì)條件較好的巖體中通過，盡量避開不良地質(zhì)條件，如大斷層破碎帶，強(qiáng)地震區(qū)和強(qiáng)透水層分布區(qū)，溶洞（尤其是落水洞）發(fā)育地段和邊坡不穩(wěn)定地段。2.渠道選線工程地質(zhì)問題渠道為線性建筑物，路線長，123.渠道滲漏防治渠道滲漏防治主要有以下三個(gè)方面。（1）繞避。在渠道選線時(shí)，盡可能的避開強(qiáng)透水地段，斷層破碎帶和巖溶發(fā)育地段。（2）防滲。采用不透水材料護(hù)面防滲，如粘土，三合土，漿砌石，混凝土，土工布等。（3）灌漿，硅化加固等。但價(jià)格昂貴，較少用。3.渠道滲漏防治渠道滲漏防治主要有以下三個(gè)方面。132.隧洞的工程地質(zhì)問題當(dāng)渠道穿越山嶺和谷地時(shí)，環(huán)山渠道往往由于路線太長，且要增加較多的附屬建筑物（如渡槽，倒虹吸，擋土墻等）此時(shí)可選用經(jīng)濟(jì)方案比較而選用穿山隧道形式。其優(yōu)點(diǎn)是路線短，水頭損失小，便于管理養(yǎng)護(hù)，還可避開些不良的地質(zhì)地段。由于地洞修建在底下巖體中，所以地質(zhì)條件對隧洞影響很大，隧洞的主要工程地質(zhì)問題是洞身圍巖（即洞的周圍巖體）的穩(wěn)定性和圍巖作用于支撐，襯砌上的山巖壓力，以及地下水對圍巖穩(wěn)定的影響。2.隧洞的工程地質(zhì)問題當(dāng)渠道穿越山嶺和谷地時(shí)，環(huán)山渠141.圍巖工程地質(zhì)分類我國《水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范》，將圍巖按圍巖總評分，圍巖強(qiáng)度應(yīng)力比分為5類，如右圖。圍巖強(qiáng)度應(yīng)力比S可根據(jù)下式求得S=RbKv/σm式中Rb------巖石飽和單位抗壓強(qiáng)度，MPa

kv-------巖石完整性系數(shù)

σm------圍巖的最大主應(yīng)力，MPa1.圍巖工程地質(zhì)分類我國《水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范》，152.隧洞工程地質(zhì)條件（1）洞口位置的選擇。洞口位置應(yīng)考慮山坡的坡度，巖層的傾角，洞口頂板的穩(wěn)定性和水流影響等幾方面的因素。許多工程實(shí)踐證明：往往因洞口位置的地形地貌條件不利，導(dǎo)致遲遲不能清理出穩(wěn)定的洞臉而無法進(jìn)洞的局面。山坡宜下陡上緩，無滑坡，崩塌等存在。山坡下部坡度最好大于60°，一般不宜小于40°。洞口處巖石應(yīng)直接出露或坡積層較薄，巖石比較新鮮，盡量選在巖層傾角與坡向相反的山坡（反向坡），或選擇巖層傾角小于20°或大于75°的順向坡。選擇完整，厚度大的巖層做頂板。洞口位置不應(yīng)選在沖溝或溪流的源頭，旁河山嘴和谷地口部受水流沖蝕地段。在地貌上應(yīng)避開滑坡，坍塌，沖溝，泥石流等不良自然地質(zhì)現(xiàn)象。2.隧洞工程地質(zhì)條件（1）洞口位置的選擇。洞口位162.隧洞工程地質(zhì)問題（2）隧洞選線工程地質(zhì)評價(jià)。1）隧洞選線時(shí)應(yīng)充分利用地形，方便施工。如利用深切的河谷，使遂洞出現(xiàn)明段，便于分段施工。有壓隧洞上的覆巖體應(yīng)大于0.2—0.5倍的壓力水頭，無壓隧洞也不小于3倍洞的跨度。2)選洞線時(shí)，應(yīng)充分分析沿線地層的分布和各種巖石的工程性質(zhì)，盡量使洞身在完整堅(jiān)硬的巖體中穿過。3)洞線在褶皺巖層和斷裂地帶穿過時(shí)，應(yīng)盡量使其垂直于巖層和斷層的走向，并應(yīng)避開褶曲核部，以陡傾角的翼部為佳。4）對隧洞沿線的水文地質(zhì)條件應(yīng)預(yù)測性的調(diào)查，對易透水的巖層和構(gòu)造，特別是巖溶地區(qū)，要密切注意其分布規(guī)律和發(fā)育程