第二節 水庫工程地質
一、考情分析
二、“水庫工程地質”6個考點彙總
考點一、概述
在江河上修建的水庫,特別是大型水庫,在水庫蓄水之後,水文條件發生劇烈變化,就可能產生各種工程地質問題,如
水庫滲漏、庫岸穩定、水庫浸沒、水庫淤積、水庫誘發地震
等問題。
【2019】
考點二、水庫滲漏
(一)水庫滲漏形式
暫時性
滲漏
庫水滲入岩土體的孔隙中,使之飽和而出現的庫水滲漏量。這部分滲漏損失在所有水庫都存在,庫水位回落時,部分滲入水體可迴流水庫
永久性
滲漏
指庫水透過與庫外相通的、具滲漏性的巖(土)體長期向庫外相鄰的低谷、窪地或壩下游產生滲漏。其中以
岩溶管道系統
的
透
水性
最為強烈
,
滲漏最為嚴重
說明
完全不漏水的水庫是沒有的,只要是滲漏總量(包括壩區的滲漏量)
小於
該河流
多年平均流量的
5%
,或滲漏量
小於
該河流段
平水期流量的1%~3%
,則是可以允許的
(二)水庫滲漏通道的地質條件分析
巖性條件
水庫透過地下滲漏通道滲向庫外的首要條件是庫底和水庫周邊有透水岩層(
滲漏通道
)存在。滲漏通道主要有兩類:
1)
第四紀鬆散沉積層
2)基岩中存在的貫通庫內外的溶洞層、未膠結或膠結不良的斷裂破碎帶、各種不整合面、層面和古風化殼、多氣孔構造的火山岩或裂隙發育的其他岩層
地形地貌條件
1)水庫與相鄰河谷間
分水嶺的寬窄
和
鄰谷的切割深
度對水庫滲漏影響很大。分水嶺越
單薄
,鄰谷或窪地下切
越深
,則庫水向外
漏失的可能性就越大
。若鄰谷或窪地底部高程比水庫正常蓄水位
高
,庫水就不會向鄰谷滲漏
2)對位於
6種地形地貌
部位的水庫,當有強滲透性巖(土)體分佈,應特別注意研究水庫滲漏問題:河灣地段;地表分水嶺單薄的水庫;大壩位於與支流(或幹流)或深切溝谷匯口處不遠的水庫;興建於岩溶化高原、坡立谷和岩溶窪地上的水庫;懸河水庫;與相鄰河谷(溝谷)谷底高差懸殊的水庫
地質構造條件
1)
縱向
河谷地段
①庫區位於
向斜
部位:若有隔水層阻水,即使庫區內為強溶岩層,水庫也不會發生滲漏
②庫區位於
單斜
構造:庫水會順傾向滲向低鄰谷。但是當單斜谷岩層傾角較大時,水庫滲漏的可能性就會減小
③當庫區位於
背斜
部位:若存在
透水層
,則有向兩側滲漏的可能;若岩層
傾角較大
,又未在鄰谷中出露,則不會導致庫水向鄰谷的滲漏
2)
橫向河谷
地段
水庫滲漏必要條件是:滲漏通道一端出露於庫區的庫水位以下,並穿過分水嶺與鄰谷相通,在鄰谷低於庫水位的高程出露
3)有斷層透過的河谷地段
未膠結大斷層橫穿分水嶺,或隔水層被斷層切斷,可引起庫水向鄰谷滲漏
水文地質條件
1)潛水分佈區:水庫與鄰谷間河間地塊的
潛水地下水位、水庫正常高水位
和
鄰谷水位
三者之間的關係,是判斷水庫是否滲漏的重要條件
2)岩溶水分佈區
(三)水庫滲漏處理措施
防滲措施通常在
水庫蓄水前
進行,也可在水庫
蓄水後
觀測一段時間,再有針對性地進行。
堵洞
集中漏水
的通道
(如落水洞、溶洞、溶縫):使用漿砌塊石、混凝土或級配料進行封堵
深度較大的漏水口
:用混凝土蓋板,其上再設反濾層並夯填黏土
受地下水位升降影響產生巨大氣壓和水壓的洞口:在進行堵塞時必須同時採取
排水
措施
圍井或隔離
圍井
:對河床邊緣漏水口或反覆泉周圍用混凝土或漿砌石築成圓筒形建築物,以攔截漏水口,井口一般
略高於
庫水位
隔離
:用隔堤把滲漏地帶與水庫隔開。個別地段落水洞集中分佈,或溶洞較多,分佈範圍較大,採用鋪、堵、圍的方法處理均較困難,可採用隔離法
鋪蓋
在壩上游或水庫的某一部分,以
黏土、土工布、混凝土板
或利用
天然淤積物
組成鋪蓋,覆蓋漏水區以防止滲漏
鋪蓋防滲主要適用於
大面積
的
孔隙性
或
裂隙性
滲漏
庫底
大面積
滲漏常採用
黏土鋪蓋
;庫岸斜坡地段的
局
部
滲漏,用
混凝土鋪蓋
鋪蓋工程應在
蓄水前
或
水庫放空
以後施工
截水牆
適用於壩基下面鬆散岩層
透水性強
,抗管湧能力差,而又分佈
深度不大
的情況,以及壩基岩溶不很發育,相對隔水層埋藏較淺的情形。牆體必須設定到不透水岩層
根據使用的牆體材料分為:黏土截水牆和混凝土防滲牆。前者多用於土石壩,後者多用於混凝土重力壩等
帷幕灌漿
透過鑽孔向地下灌注水泥漿或其他漿液,
填塞
岩土體中的
滲漏通道
形成阻水帷幕,以達到防滲的目的
適用於很厚的砂礫石地基、裂隙發育的岩基以及岩溶透水層,對裂隙性岩溶滲漏具有顯著的防滲效果
一般在
壩基和壩肩
部位都設定帷幕灌漿,以防止繞壩滲漏
帷幕的灌漿壓力、孔距、排距、排數等,根據
壅水高度、建築物特點、岩溶發育程度
和
灌
漿試驗結
果
確定
排水
將建築物基礎下及其周圍的承壓地下水或泉水透過有反濾裝置的
減壓井
、
導管
及
排水溝(廊道)
等將水引導排洩至建築物範圍以外,以降低滲透壓力
一般佈置在防滲帷幕後面和兩岸邊坡
考點三、庫岸穩定
(一)水庫塌岸的影響因素
庫岸巖性和構造條件
庫岸坡的
地層巖性
及
地質構造條件
是影響坍滑的
內因
,決定著岩土邊坡的抗剪強度和抗沖刷能力,也決定著
最終坍滑的範圍、作用強度
和
坍塌型別
堅硬岩石和部分半堅硬岩石抗沖蝕性強,不易形成水庫塌岸
庫岸形態特徵
庫岸形態是指
岸高、岸的坡度、庫岸溝谷切割及岸線彎曲情況
等
庫岸
越高陡
、庫岸線
曲率越大
、切割愈破碎,愈容易產生塌岸
水文氣象條件
波浪衝蝕作用
是造成塌岸
主要外動力因素
其他因素
庫岸帶
良好的植被
和
庫尾的淤積
作用,可保護岸壁和減弱水庫塌岸。風化作用、滑坡崩塌、地表水流的沖刷作用、沖溝、泥石流等自然地質現象也在一定程度上加速了塌岸的過程
(二)水庫塌岸型別及穩定性分析評價
土質岸坡
破壞形式主要以
塌岸
為主。可分為風浪塌岸和沖刷塌岸
風浪塌岸:主要發生在庫面寬闊、庫水較深的地段
沖刷塌岸:多發生在庫尾地段,特別是上游有梯級水電站的情況
巖質岸坡
多出現在峽谷和丘陵水庫,其破壞形式以
滑坡和崩塌
為主
近壩庫岸(距壩
5km
範圍內)是庫岸穩定性研究的重點
(三)水庫塌岸防治措施
預測方法
計算法、圖解法、類比法、試驗法
等
防治措施
透過在塌岸段
修造防護體
,以減緩或阻止庫水對岸坡的浪蝕作用。通常可以採用
拋石、草皮護坡、砌石護坡、護岸牆、防波堤
等措施
考點四、水庫浸沒
概述
水庫蓄水後,引起庫岸周圍一定範圍內
地下水位抬升
,當壅高後的地下水位
接近或超出
地面時,地表水體形成淹沒及移民損失外,還可能導致農田沼澤化、土地鹽鹼化、建築物地基飽水惡化、地下工程和礦坑充水等不良後果,稱為
浸沒
浸沒地質條件分析
地形地貌:庫區周邊地區的
地面高程和起伏變化
是決定是否產生浸沒及其範圍的
主要因素
岩土性質:庫岸帶為
透水岩層
,易產生浸沒
水文地質條件:蓄水前地下水埋藏
較淺
,地下水排洩
不暢
,蓄水後地下水
壅高
,
地下水補給量大於排洩量
的庫岸地段、封閉或半封閉的窪地、沼澤的邊緣地帶,易產生浸沒
浸沒防治措施
降低浸沒庫岸段的地下水位
,對重要建築物區,可採用設定防滲體或佈設排滲和疏幹工程等措施降低地下水位
採取工程措施,可以考慮適當降低正常高水位
考慮被浸沒物件
考點五、水庫淤積
水庫淤積的固體徑流來源
懸移質
:懸浮於水中的
細砂、粉砂和黏土
;懸移質泥沙用水流的
平均含沙量
表示
推移質
:被水流推動沿河底移動的
粗砂和卵礫石
等
水庫淤積防治措施
加強上游各支流的
水土保持
工作,
整治沖溝、植樹造林及建攔沙壩,加固庫岸,排洪蓄清和異重流排沙
等是減少水庫淤積的主要措施
考點六、水庫誘發地震
特點
地震震級
小
,震源
淺
,但
震中強度偏高
根據
成因
型別
劃分
構造型水庫誘發地震、岩溶型水庫誘發地震、地表卸荷型水庫誘發地震和混合型等
主要影響因素
庫水深度、構造應力環境、斷層活動性、巖性以及水文地質結構面的發育規模和透水深度等
三、經典習題練習
1、
【考點一、2019】
當水庫庫區產生某些不利的地貌地質因素時,可能產生的工程地質問題有( )。
A。 水庫滲漏
B。 庫岸穩定
C。 水庫浸沒
D。 水庫誘發地震
E。 水質惡化
參考答案:
ABCD
參考解析:
在江河上修建的水庫,特別是大型水庫,在水庫蓄水之後,水文條件發生劇烈變化,就可能產生各種工程地質問題,如
水庫滲漏、庫岸穩定、水庫浸沒、水庫淤積、水庫誘發地震
等問題。
2、
【考點三】
土質岸坡破壞形式主要以( )為主。
A。塌岸
B。滑坡
C。崩塌
D。巖崩
參考答案:
A
參考解析:
土質岸坡
破壞形式主要以
塌岸
為主。可分為風浪塌岸和沖刷塌岸。
3、
【考點三】
( )是影響
水庫岸坡
坍滑的內因。
A。坡度
B。地層巖性
C。地質構造
D。內摩擦角
E。粘聚力
參考答案:
BC
參考解析:
庫岸坡的
地層巖性
及
地質構造條件
是影響坍滑的
內因。
4、
【考點四】
水庫浸沒的地質條件主要有( )。
A。地形地貌
B。岩土性質
C。水文氣象
D。水文地質
E。執行管理
參考答案:
ABD
參考解析:
水庫浸沒的地質條件,主要有地形地貌、岩土性質、水文地質條件。
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