浅析水利工程坝址选择的工程地质勘察

作者&投稿:薄炉 (若有异议请与网页底部的电邮联系)
1. 引言
水工建筑物有别于其他建筑物,具有其独特的特点。由于水工建筑物的建设,广大范围内的水文和水文地质条件将发生改变,这可能会导致水库岸坡再造、水库渗漏、水库淤积和坝下游河床冲刷等问题。因此,在坝址选择过程中,必须重视勘察、设计和施工的每一个环节。否则,可能会带来严重的后果。在选择坝址时,除了考虑主体建筑物——拦水坝的地质条件外,还应研究包括溢洪、引水、电厂、航闸等建筑物的地质条件,为规划、设计和施工提供可靠的依据。
2. 坝址选择的工程地质勘察
在自然界中,地质条件完美的坝址非常罕见,尤其是大型水利枢纽,对地质条件的要求极高,很难完全满足建筑物的所有要求。所谓的“最优方案”是相对而言的,即使在地质上,最优坝址也可能存在一些缺陷。因此,在坝址选择时,应考虑不同的方案,并采取措施改善不良的地质条件。因此,地质条件较差、预计处理困难、投资高昂的方案应首先被排除。坝址选择时,工程地质论证的主要内容包括区域稳定性、地形地貌、岩土性质、地质构造、水文地质条件和物理地质作用以及建筑材料等,还应预计可能产生的工程地质问题和处理这些问题的难易程度、工作量大小等。下面将分别进行论述。
2.1 区域稳定性
区域稳定性问题的研究在水利水电建设中具有极其重要的意义。围绕坝址或要开发的河段,对区域地壳稳定性和区域场地稳定性进行深入研究是一项战略任务。特别是地震的影响直接关系到坝址的选择和坝型的选择,一般情况下,地震烈度由地震部门提供,但对于重大的水利枢纽工程,需要进行地震危险性分析和地震安全性评价。因此,对于大型水电工程,在可行性研究阶段,应组织专门力量解决区域稳定性评价。
2.2 地形地貌
地形地貌条件是确定坝型的主要依据之一,同时,它对工程布置和施工条件有制约作用。狭窄、完整的基岩“V”型谷适合修建拱坝,宽高比大于2的“U”型基岩河谷区宜修建混凝土重力坝或砌石坝。宽敞河谷地区岩石风化较深或有较厚的松散沉积层,一般适于修建土坝。不同地貌单元,其岩性和结构有其自身的特点,如河谷开阔地段,其阶地发育,二元结构和多元结构往往存在渗漏和渗透变形问题。古河道往往控制着渗漏途径和渗漏量等。因此,在坝址比选时要充分考虑地形、地貌条件。
2.3 岩土性质
岩土性质对建筑物的稳定来说十分重要,对坝址的比选具有决定性意义。因此,在坝址比选时,首先要考虑岩土性质。修建高坝,特别是混凝土坝,应选择坚硬、完整、新鲜均匀、透水性差而抗水性强的岩石作为坝址。我国已建和正在施工的70余座高坝中,有半数建于强度较高的岩浆岩地基上,其余的绝大多数建于片麻岩、石英岩和砂岩上,而建于可溶性碳酸盐岩、强度低易变形的页岩、千枚岩上的极少。通过结合工程实践,根据不同成因类型岩土的建坝适宜性及其主要问题作简要概述。
2.4 地质构造
地质构造在坝址选择中同样占有重要地位,对变形较为敏感的刚性坝来说更为重要。在地震强烈活动或活动性断裂发育的地区,选坝时应尽量避开或远离活断层,而位于区域稳定条件相对较好的地块上。在选坝前的可行性研究时,应进行区域地质研究,查明区域构造格局,尤其要查明目前仍持续活动或可能活动的断裂分布、型别、规模和错动速率,并预测发生水库诱发地震的可能及震级。国外有些水坝就因横跨活断层而坝体被错开或致垮坝。地质构造也经常控制坝基、坝肩岩体的稳定。在层状岩体分布地区,倾向上游或下游的缓倾岩层中存在层间错动带时,在后期次生作用下往往演化为泥化夹层,若有其他构造结构面切割的话,对坝基抗滑稳定极为不利,在选坝时应特别注意。因为缓倾岩层的构造变动一般较轻微,容易被忽视。陡倾甚至倒转岩层,由于构造形变强烈,岩石完整性受到强烈破坏,在选坝时更要特别注意查清坝基内缓倾角的压性断裂。总之,要尽可能选择岩体完整性较好的构造部位作坝址,避开断裂、裂隙强烈发育的地段。
2.5 水文地质条件
在以渗漏问题为主的岩溶区和深厚河床覆盖层上选坝时,水文地质条件应作为主要考虑的因素。从防渗角度出发,岩溶区的坝址应尽量选在有隔水层的横谷、且陡倾岩层倾向上游的河段上。同时还要考虑水库有否严重的渗漏问题,库区最好是强透水层底部有隔水岩层的纵谷,且两岸的地下分水岭较高。当岩溶区无隔水层可以利用的情况下,坝址应尽可能选在弱岩溶化地段。这就要求仔细分析研究岩层结构、地质构造和地貌条件。
2.6 物理地质作用
影响地址选择的物理地质作用较多,诸如岩石风化、岩溶、滑坡、崩塌、泥石流等,但从一些水库失事例项来看,滑坡对选择坝址的影响较大。在河谷狭窄的河段上建坝可节省工程量和投资,所以选择坝址时总希望找最窄的峡谷段。但是,峡谷地段往往存在岸坡稳定问题,一定要慎重研究。如法国罗曼什河上游一坝址,地形上系狭窄河段,河谷左岸由花岗岩和三叠纪砂岩及石灰岩构成。右岸是侏罗纪页岩,表面上看来岩体较完整,后经钻探发现页岩下面为古河床相的砂砾石层,表明了页岩是古滑坡体物质,滑坡作用将河槽向左岸推移了70m。因而只得放弃该坝址而另选新址。
2.7 天然建筑材料
天然建筑材料也是坝址选择的一个重要因素。坝体施工常常需要当地材料,坝址附近是否有质量合乎要求、储量满足建坝需要的建材,如砂石、黏土等,是坝址选择应考虑的。天然建筑材料的种类、数量、质量及开采条件及运输条件对工程的质量、投资影响很大,在选择坝址时应进行勘察。
3. 结语
实践表明,选择坝址是水利水电建设中一项具有战略意义的工作,它直接关系到水工建筑物的安全、经济和正常使用。工程地质条件在选坝中占有极其重要的地位,选择一个地质条件优良的坝址,并据此合理配置水利枢纽的各个建筑物,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。

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浅析水利工程坝址选择的工程地质勘察
答:在选择坝址时,除了考虑主体建筑物——拦水坝的地质条件外,还应研究包括溢洪、引水、电厂、航闸等建筑物的地质条件,为规划、设计和施工提供可靠的依据。2. 坝址选择的工程地质勘察 在自然界中,地质条件完美的坝址非常罕见,尤其是大型水利枢纽,对地质条件的要求极高,很难完全满足建筑物的所有要求。所...

混凝土坝坝址勘察内容有哪些
答:7、查明坝址的水文地质条件,主要喀斯特洞穴的分布和规模,相对隔水层埋藏深度,地表水和地下水对混凝土的腐蚀性,坝基、坝肩岩体渗透性的各向异性,以及岩体渗透性的分级,提出防渗处理的建议。岩土渗透性分级应符合附录J的规定。8、查明泄流冲刷地段工程地质条件,评价泄流冲刷及泄流水雾对坝基及岸坡稳定...

坝址区主要工程地质问题有哪些
答:坝址区工程地质是与坝址建设有关的工程地质问题,是水电建设工程地质勘察研究的重要方面。主要研究坝体的稳定性,包括坝址区区域稳定性和坝基稳定性,前者是论证坝基稳定性的基础。坝基稳定性研究坝基承载力、坝基抗滑稳定性、坝基(包括坝肩)渗漏、绕坝渗漏、坝基渗透稳定性等工程地质问题。

三门峡大坝增建工程的工程地质勘察工作及建成后的运行情况
答:1.根据水电部北京勘测设计院下达的“黄河三门峡水利枢纽增建工程地质勘察任务书”,北京勘测设计院勘测总队于1962年6月组建第六地质勘探队,负责该项勘察工作(注:黄河三门峡坝址的全部地质勘探工作已于1959年8月结束)。第一阶段为左右两岸排沙隧洞位置选择(1962年6月~1963年初)。该阶段以收集分析前人地...

水库堤坝岩土工程勘察
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初步设计阶段混凝土坝坝址区的工程地质测绘应采用的比例尺为...
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水库工程地质勘察包括哪些内容
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技术经济调查报告阶段的工程地质勘察工作
答:图3)。图3 三门峡水利枢纽技术经济阶段坝址区勘探工作示意图 从这一次勘察所搜集到的资料,成为选定三门峡为第一期工程的主要依据。1953年黄河水利委员会在山西省永济县孟明桥村西500m处,对涑水堵口防护工程,勘探了27个钻孔及少量试验工作,但未见到有关坝址区的工程地质评价资料。

黄河三门峡坝区地质勘探的历史丰碑(大口径勘探的理论依据)
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初步设计阶段的第一期工程地质勘察工作
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