水電地質(zhì)高效培訓(xùn)教材水庫(kù)工程地質(zhì)

1、水電地質(zhì)高效培訓(xùn)教材水庫(kù)工程地質(zhì)各階段水庫(kù)區(qū)勘察的主要內(nèi)容預(yù)可研階段：調(diào)查水庫(kù)區(qū)的水文地質(zhì)條件，可能的滲漏地段，估算可能的滲漏量；調(diào)查庫(kù)岸穩(wěn)定條件，預(yù)測(cè)水庫(kù)坍岸情況；預(yù)測(cè)水庫(kù)浸沒(méi)范圍；調(diào)查影響水庫(kù)建設(shè)的其他環(huán)境地質(zhì)問(wèn)題。 各階段水庫(kù)區(qū)勘察的主要內(nèi)容可研階段：在預(yù)可行性研究階段勘察工作的根底上，針對(duì)水庫(kù)存在的地質(zhì)問(wèn)題，開展水庫(kù)滲漏、浸沒(méi)、庫(kù)岸穩(wěn)定性等專門性工程地質(zhì)勘察工作。預(yù)可研階段水庫(kù)滲漏工程地質(zhì)勘察 目的是初步圈定水庫(kù)蓄水后可能發(fā)生滲漏的地段，估算滲漏量的大小，初步評(píng)價(jià)滲漏對(duì)建庫(kù)的影響程度及處理的可能性，為壩址選擇和回水高程確實(shí)定提供資料。 方法是測(cè)繪和必要的勘探?？碧狡拭娲怪庇诘叵滤炙畮X

2、或平行于地下水流向布置，孔深應(yīng)到達(dá)可靠的相對(duì)隔水層或喀斯特發(fā)育相對(duì)下限以下的適當(dāng)深度。 可研階段水庫(kù)滲漏地質(zhì)勘察 對(duì)存在水庫(kù)滲漏地段進(jìn)行專門性勘察，定量地評(píng)定滲漏量，為防滲措施的選擇和設(shè)計(jì)提供資料。首先進(jìn)行比例尺l/萬(wàn)1/2千的地質(zhì)測(cè)繪，其次，應(yīng)平行于水庫(kù)滲漏方向布置勘探剖面線。查明水文地質(zhì)條件及測(cè)得滲透系數(shù)后，應(yīng)根據(jù)邊界條件選用適當(dāng)?shù)墓焦浪銤B漏量，以便為防滲措施的設(shè)計(jì)提供依據(jù)。 第四章 水庫(kù)工程地質(zhì)-水庫(kù)滲漏水庫(kù)滲漏的類型暫時(shí)性滲漏是指水庫(kù)蓄水初期，庫(kù)水滲入庫(kù)水位以下巖土體中未被飽和的孔隙、裂隙和洞穴等，使之飽和而出現(xiàn)的庫(kù)水滲漏損失。 永久性滲漏是指庫(kù)水沿具透水性的巖土體或構(gòu)造、巖溶滲漏通

3、道等流向庫(kù)外的鄰谷、洼地或壩下游產(chǎn)生滲漏的現(xiàn)象。是水庫(kù)滲漏問(wèn)題研究的重點(diǎn)。 第四章 水庫(kù)工程地質(zhì)-水庫(kù)滲漏永久性滲漏的地質(zhì)條件 1、地形地貌條件：水庫(kù)與相鄰河谷間分水嶺的寬窄和鄰谷的切割深度對(duì)水庫(kù)滲漏影響很大。 2、地層巖性條件：庫(kù)底和水庫(kù)周邊有透水巖層 3、地質(zhì)構(gòu)造條件：水庫(kù)所處的構(gòu)造環(huán)境、連通庫(kù)內(nèi)外的構(gòu)造破碎帶 4、水文地質(zhì)條件：地下分水嶺的有無(wú)、高程及其與水庫(kù)正常蓄水位的關(guān)系 第四章 水庫(kù)工程地質(zhì)-水庫(kù)滲漏水庫(kù)滲漏估算原那么根據(jù)滲漏地段的水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)、滲流特性和邊界條件，選擇適宜的水文地質(zhì)計(jì)算公式估算滲漏量。存在多個(gè)透水層時(shí)，可分別估算滲漏量。應(yīng)根據(jù)水文地質(zhì)測(cè)試成果，經(jīng)統(tǒng)計(jì)分析后給定各透

4、水層組、帶的滲透系數(shù)。要注意透水層組、帶的不均勻性，具有多個(gè)透水層或明顯滲透分帶的透水層，難以單獨(dú)估算滲漏量的，可取各透水層組、帶滲透系數(shù)的加權(quán)平均值，用以估算滲漏量。水庫(kù)滲漏估算下部有水平隔水層，潛水透水層均一的滲漏量計(jì)算式中：q單寬滲漏量m3/d.mK巖土體的滲透系數(shù)m/dH1相對(duì)隔水層以上的水庫(kù)水頭mH2相對(duì)隔水層以上的鄰谷水頭mL滲漏距離mQ滲漏總量m3/sB滲漏總寬度m水庫(kù)滲漏估算不同透水性的水平巖層的滲漏量計(jì)算 T1下層透水層的厚度m；T2上層透水層的過(guò)水局部的平均厚度mKcp兩層巖土體的加權(quán)平均滲透系數(shù) m/d 水庫(kù)滲漏估算承壓含水層滲漏量計(jì)算 式中：m1水庫(kù)附近承壓含水層厚度m

5、；m2同一承壓含水層在排水區(qū)的厚度m。其它符號(hào)意義同前。 第四章 水庫(kù)工程地質(zhì)-水庫(kù)滲漏水庫(kù)滲漏的處理混凝土防滲墻防滲面板水平鋪蓋灌漿帷幕其它措施除以上措施外，在巖溶地區(qū)還常用圍、隔、堵等措施解決水庫(kù)滲漏問(wèn)題。 在水利水電工程中，究竟選用什么防滲措施，常常要結(jié)合工程區(qū)具體地質(zhì)條件綜合考慮確定。水庫(kù)浸沒(méi)工程地質(zhì)勘察水庫(kù)蓄水后使庫(kù)區(qū)周圍地下水相應(yīng)壅高而接近或高于地面，導(dǎo)致農(nóng)田鹽堿化、沼澤化及建筑物地基條件惡化、礦坑涌水等，這種現(xiàn)象稱為浸沒(méi)。調(diào)查分析可能產(chǎn)生浸沒(méi)的地形、地層巖性、水文地質(zhì)等條件；通過(guò)地下水回水計(jì)算，預(yù)測(cè)地下水回水水位，進(jìn)行浸沒(méi)評(píng)價(jià)。不同階段浸沒(méi)勘察的任務(wù)預(yù)可行性研究階段預(yù)測(cè)水庫(kù)的浸沒(méi)

6、范圍可行性研究階段應(yīng)對(duì)已經(jīng)圈定的浸沒(méi)區(qū)進(jìn)行詳細(xì)勘察確定浸沒(méi)區(qū)的范圍；查明防護(hù)地段的水文地質(zhì)、工程地質(zhì)條件，提出處理措施建議。浸沒(méi)勘探要求浸沒(méi)區(qū)水文地質(zhì)勘探剖面線應(yīng)垂直庫(kù)岸或平行地下水流向布置?？碧近c(diǎn)應(yīng)采用坑、孔，且控制性鉆孔不應(yīng)少于2個(gè)，其中一個(gè)孔應(yīng)靠近水庫(kù)設(shè)計(jì)正常蓄水位的邊線布置，鉆孔應(yīng)進(jìn)入相對(duì)隔水層；探坑應(yīng)挖到地下水位。第四章 水庫(kù)工程地質(zhì)-水庫(kù)浸沒(méi)水庫(kù)浸沒(méi)的地形地質(zhì)條件地形地貌條件：地面高程低于或略高于水庫(kù)正常蓄水位的盆地型水庫(kù)邊緣與山前洪積扇直接相接的地段、喀斯特地區(qū)暗河出口位于水庫(kù)水位以下且暗河系統(tǒng)有大片的溶蝕洼地地區(qū)、平原型水庫(kù)的壩下游、順河壩或圍堤或引水渠道的外側(cè)地段均易產(chǎn)生浸沒(méi)

7、。地面越是寬闊低平，那么浸沒(méi)范圍越大。廣西因庫(kù)水位頂托，巖溶地下水排泄不暢產(chǎn)生的內(nèi)澇較多。第四章 水庫(kù)工程地質(zhì)-水庫(kù)浸沒(méi)水庫(kù)浸沒(méi)的地形地質(zhì)條件巖性條件：庫(kù)岸帶為透水巖層，易產(chǎn)生浸沒(méi)。水文地質(zhì)條件：蓄水前地下水埋藏較淺，地下水排泄不暢，蓄水后地下水壅高，地下水補(bǔ)給量大于排泄量的庫(kù)岸地段、閉封或半封閉的洼地、沼澤的邊緣地帶，易產(chǎn)生浸沒(méi)。第四章 水庫(kù)工程地質(zhì)-水庫(kù)浸沒(méi) 浸沒(méi)判別分初判和復(fù)判兩個(gè)階段。初判-不易產(chǎn)生浸沒(méi)地區(qū)的標(biāo)志 1、庫(kù)岸或渠道由相對(duì)不透水巖土層組成，或調(diào)查地區(qū)與庫(kù)水間有相對(duì)不透水層阻隔；且該不透水層的頂部高程高于水庫(kù)設(shè)計(jì)正常蓄水位。 2、調(diào)查地區(qū)與庫(kù)岸間有經(jīng)常水流的溪溝，其水位等于或

8、高于水庫(kù)設(shè)計(jì)正常蓄水位。第四章 水庫(kù)工程地質(zhì)-水庫(kù)浸沒(méi)初判-易產(chǎn)生浸沒(méi)地區(qū)的標(biāo)志 1、平原型水庫(kù)的周邊和壩下游，順河壩或圍堤的外側(cè)，地面高程低于庫(kù)水位地區(qū)。 2、盆地型水庫(kù)邊緣與山前洪積扇、洪積裙相連的地區(qū)。 3、潛水位埋藏較淺，地表水或潛水排泄不暢，補(bǔ)給量大于排出量的庫(kù)岸地區(qū)，封閉或半封閉的洼地，或沼澤的邊緣地區(qū)。第四章 水庫(kù)工程地質(zhì)-水庫(kù)浸沒(méi)復(fù)判-在初判的根底上進(jìn)行。 主要是三個(gè)方面的內(nèi)容： 1、核實(shí)和查明初判圈定的浸沒(méi)地區(qū)的水文地質(zhì)條件，獲得比較詳細(xì)的水文地質(zhì)參數(shù)及潛水動(dòng)態(tài)觀測(cè)資料； 2、建立潛水滲流數(shù)學(xué)模型，進(jìn)行非穩(wěn)定態(tài)潛水回水預(yù)測(cè)計(jì)算，繪出設(shè)計(jì)正常蓄水位情況下，庫(kù)區(qū)周邊的潛水等水位線

9、預(yù)測(cè)圖，預(yù)測(cè)不同庫(kù)水位時(shí)的浸沒(méi)范圍； 3、除復(fù)核水庫(kù)設(shè)計(jì)正常蓄水位條件下的浸沒(méi)范圍外，還要根據(jù)需要計(jì)算水庫(kù)運(yùn)用規(guī)劃中的其它代表性運(yùn)用水位下的浸沒(méi)情況。潛水回水計(jì)算隔水底板水平、陡直河岸、無(wú)滲入均質(zhì)介質(zhì)的穩(wěn)定態(tài)潛水回水計(jì)算模型與公式如下。對(duì)于非穩(wěn)定態(tài)的潛水回水計(jì)算，需要采用數(shù)值法進(jìn)行計(jì)算。第四章 水庫(kù)工程地質(zhì)-水庫(kù)浸沒(méi)地下水臨界埋深確實(shí)定方法一是根據(jù)浸沒(méi)地段所在地區(qū)的具體水文地質(zhì)條件、農(nóng)業(yè)科研單位的田間實(shí)驗(yàn)觀測(cè)資料和當(dāng)?shù)厣a(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)確定。二是計(jì)算根據(jù)上述方法確定浸沒(méi)的臨界地下水位埋深有困難時(shí)：HCrHkH 式中HCr浸沒(méi)的臨界地下水位埋深m； Hk地下水位以上，土壤毛管水上升帶的高度m； H平安

10、超高值m。對(duì)農(nóng)業(yè)區(qū)，該值即根系層的厚度；城鎮(zhèn)和居民區(qū)，該值取決于建筑物荷載，根底型式和砌置深度。第四章 水庫(kù)工程地質(zhì)-水庫(kù)浸沒(méi)水庫(kù)浸沒(méi)的判別標(biāo)準(zhǔn)浸沒(méi)評(píng)價(jià)根據(jù)當(dāng)?shù)亟](méi)監(jiān)界值與潛水回水位埋深之間的關(guān)系確定，當(dāng)預(yù)測(cè)的潛水回水位埋深值小于浸沒(méi)的臨界地下水位埋深時(shí)，該地區(qū)即應(yīng)判定為浸沒(méi)區(qū)。水庫(kù)庫(kù)岸穩(wěn)定水庫(kù)回水使水庫(kù)沿岸的自然條件發(fā)生顯著變化，使原本自然穩(wěn)定的邊坡，穩(wěn)定條件惡化，形成各種破壞現(xiàn)象。重點(diǎn)勘察研究范圍是近壩地段第四章 水庫(kù)工程地質(zhì)-庫(kù)岸穩(wěn)定水庫(kù)岸坡穩(wěn)定性研究的主要內(nèi)容地形地貌條件，河谷結(jié)構(gòu)類型，沖溝發(fā)育情況；庫(kù)岸巖土體性質(zhì)，完整程度，風(fēng)化狀態(tài)，巖體應(yīng)力狀況；巖體中各種結(jié)構(gòu)面層面、斷層、節(jié)理裂隙

11、、軟弱夾層等與庫(kù)岸坡向的組合關(guān)系；庫(kù)岸地下水特征及動(dòng)態(tài)變化，泉水分布及特征；庫(kù)岸穩(wěn)定現(xiàn)狀，變形破壞的發(fā)育階段，變形破壞跡象和位移監(jiān)測(cè)資料；第四章 水庫(kù)工程地質(zhì)-庫(kù)岸穩(wěn)定水庫(kù)岸坡穩(wěn)定性研究的主要內(nèi)容庫(kù)水位的變化情況，特別是抽水蓄能電站庫(kù)水位劇烈變化情況；降水、地震、地下礦藏開采以及其它天然和人為活動(dòng)情況等。 在對(duì)以上內(nèi)容分析的根底上，對(duì)庫(kù)岸進(jìn)行工程地質(zhì)分段研究和評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)庫(kù)岸、潛在不穩(wěn)定庫(kù)岸和現(xiàn)行破壞體的穩(wěn)定現(xiàn)狀；預(yù)測(cè)它們?cè)谒畮?kù)蓄水過(guò)程中和運(yùn)行期庫(kù)水位驟降或頻繁升降的開展趨勢(shì)；邊坡失穩(wěn)的可能性和變形破壞機(jī)制、規(guī)模；提出處理措施等。 水庫(kù)滑坡關(guān)于滑坡的特征、分類、穩(wěn)定影響因素和評(píng)價(jià)方法等將在“邊坡

12、工程地質(zhì)中介紹關(guān)于水庫(kù)滑坡引起的涌浪問(wèn)題，重大工程采用模型試驗(yàn)或數(shù)值分析方法可以進(jìn)行估計(jì)和評(píng)價(jià)?；麦w入水后所造成的水體反響非常復(fù)雜，計(jì)算邊界條件不得不進(jìn)行充分簡(jiǎn)化，采用計(jì)算方法獲得的浪高常具有局限性。水庫(kù)滑坡局部的重點(diǎn)垂直滑坡體的滑速計(jì)算式中 m滑體單寬質(zhì)量，kg； g重力加速度，m/s2； L滑體水上局部滑面長(zhǎng)度，m； H滑坡體水上局部重心至水面高度，m； 滑面傾角； f滑面摩擦系數(shù)； c滑面的粘聚力，Mpa。關(guān)于涌浪高度計(jì)算建議大家了解第四章 水庫(kù)工程地質(zhì)-庫(kù)岸穩(wěn)定坍岸預(yù)測(cè)剖面，應(yīng)垂直于庫(kù)岸布置，近岸邊的鉆孔應(yīng)打到水庫(kù)死水位以下510m或陡坡腳，其余坑孔深度那么根據(jù)具體情況確定。 第四章

13、 水庫(kù)工程地質(zhì)-庫(kù)岸穩(wěn)定水庫(kù)塌岸塌岸的過(guò)程見(jiàn)以下圖勘察的目的是預(yù)測(cè)塌岸的寬度圖e第四章 水庫(kù)工程地質(zhì)-庫(kù)岸穩(wěn)定水庫(kù)塌岸預(yù)測(cè)的常用方法卡丘金法卓洛塔廖夫圖解法 我國(guó)黃土地區(qū)水庫(kù)塌岸長(zhǎng)期預(yù)測(cè) 都是半經(jīng)驗(yàn)的東西總結(jié)出來(lái)的，南方不一定適宜。第四章 水庫(kù)工程地質(zhì)-水庫(kù)誘發(fā)地震因蓄水而引起庫(kù)盆及其鄰近地區(qū)原有地震活動(dòng)性發(fā)生明顯變化的現(xiàn)象，簡(jiǎn)稱水庫(kù)地震。 第四章 水庫(kù)工程地質(zhì)-水庫(kù)誘發(fā)地震水庫(kù)誘發(fā)地震的根本特征發(fā)震概率：國(guó)內(nèi)外統(tǒng)計(jì)資料說(shuō)明，出現(xiàn)水庫(kù)地震的工程占水利水電工程總數(shù)的比例缺乏0.1，但隨著壩高蓄水深度和庫(kù)容的增大，其所占比例明顯增高?？臻g分布：平面上，震中的主體局部集中在庫(kù)盆和距庫(kù)岸35km以內(nèi)的

14、地方，特殊情況下例如區(qū)域性大斷裂帶橫穿庫(kù)區(qū)或水庫(kù)沿喀斯特暗河形成地下支汊，也不至超過(guò)10km。垂向上，一般都屬于極淺震，震源深度在35km以內(nèi)；第四章 水庫(kù)工程地質(zhì)-水庫(kù)誘發(fā)地震時(shí)間分布：初震：出現(xiàn)在開始蓄水后幾天至一、兩年。更細(xì)致的分析那么說(shuō)明，同一水庫(kù)的幾個(gè)震中密集區(qū)出現(xiàn)初震的時(shí)間是不同的，但大都是在庫(kù)水位剛剛上漲到該震中區(qū)并超過(guò)當(dāng)?shù)靥烊蛔罡吆樗坏臅r(shí)刻，幾乎沒(méi)有滯后。主震：大局部發(fā)生在蓄水初期、庫(kù)水位持續(xù)上升至水庫(kù)開始正常運(yùn)行的時(shí)段中，與初震之間的滯后從不到1個(gè)月至24年不等，它主要取決于首次蓄至設(shè)計(jì)水位所需時(shí)間。衰減和平息 ：大局部水庫(kù)在主震后的衰減過(guò)程延續(xù)數(shù)年至十余年， 第四章 水庫(kù)工程地質(zhì)-水庫(kù)誘發(fā)地震水庫(kù)誘發(fā)地震的類型與發(fā)震條件構(gòu)造型：區(qū)域性或地區(qū)性斷裂通過(guò)庫(kù)壩區(qū)；斷層有晚更新世以來(lái)活動(dòng)的直接地質(zhì)證據(jù)；斷裂帶和破碎帶有一定的規(guī)模和導(dǎo)水能力，與庫(kù)水溝通并可能滲往深部?？λ固匦停簬?kù)區(qū)有較大面積的碳酸鹽巖分布，特別是質(zhì)純、層厚、塊狀的石灰?guī)r；現(xiàn)代喀斯特作用強(qiáng)烈；一定的氣候和水文條件如暴雨中心、陡