水電地質(zhì)培訓(xùn)教材四、水庫(kù)工程地質(zhì)

各階段水庫(kù)區(qū)勘察的主要內(nèi)容規(guī)劃階段：了解水庫(kù)的地質(zhì)和水文地質(zhì)條件；了解能夠要挾水庫(kù)成立的滑坡、潛在不穩(wěn)定岸坡、泥石流、坍岸和浸沒(méi)等的分布范圍；了解可溶巖地域的喀斯特發(fā)育情況，含水層和隔水層的分布范圍，河谷和分水嶺的地下水位，并對(duì)水庫(kù)產(chǎn)生滲漏的能夠性進(jìn)展分析；了解重要礦產(chǎn)和名勝古跡的分布情況。.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，能夠的滲漏地段，估算能夠的滲漏量；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)建立的其他環(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)可行性研討階段勘察任務(wù)的根底上，針對(duì)水庫(kù)存在的地質(zhì)問(wèn)題，開(kāi)展水庫(kù)滲漏、浸沒(méi)、庫(kù)岸穩(wěn)定性等專門(mén)性工程地質(zhì)勘察任務(wù)。.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)蓄水后能夠發(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)的影響程度及處置的能夠性，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)展專門(mén)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)展比例尺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)得浸透系數(shù)后，應(yīng)根據(jù)邊境條件選用適當(dāng)?shù)墓焦浪銤B漏量，以便為防滲措施的設(shè)計(jì)提供根據(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、巖溶滲漏通道等流向庫(kù)外的鄰谷、洼地或壩下游產(chǎn)生滲漏的景象。是水庫(kù)滲漏問(wèn)題研討的重點(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)構(gòu)造、滲流特性和邊境條件，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)分析后給定各透水層〔組、帶〕的浸透系數(shù)。要留意透水層〔組、帶〕的不均勻性，具有多個(gè)透水層或明顯浸透分帶的透水層，難以單獨(dú)估算滲漏量的，可取各透水層〔組、帶〕浸透系數(shù)的加權(quán)平均值，用以估算滲漏量。.水庫(kù)滲漏估算

〔下部有程度隔水層，潛水透水層均一的滲漏量計(jì)算〕式中：q——單寬滲漏量〔m3/d.m〕K——巖土體的浸透系數(shù)〔m/d〕H1——相對(duì)隔水層以上的水庫(kù)水頭〔m〕H2——相對(duì)隔水層以上的鄰谷水頭〔m〕L——滲漏間隔〔m〕Q——滲漏總量〔m3/s〕B——滲漏總寬度〔m〕.水庫(kù)滲漏估算

〔不同透水性的程度巖層的滲漏量計(jì)算〕T1——下層透水層的厚度〔m〕；T2——上層透水層的過(guò)水部分的平均厚度〔m〕Kcp——兩層巖土體的加權(quán)平均浸透系數(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〕；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)滲漏的處置混凝土防滲墻防滲面板程度鋪蓋灌漿帷幕其它措施——除以上措施外，在巖溶地域還常用圍、隔、堵等措施處理水庫(kù)滲漏問(wèn)題。在水利水電工程中，終究選用什么防滲措施，經(jīng)常要結(jié)合工程區(qū)詳細(xì)地質(zhì)條件綜合思索確定。.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，這種景象稱為浸沒(méi)。調(diào)查分析能夠產(chǎn)生浸沒(méi)的地形、地層巖性、水文地質(zhì)等條件；經(jīng)過(guò)地下水回水計(jì)算，預(yù)測(cè)地下水回水水位，進(jìn)展浸沒(méi)評(píng)價(jià)。.不同階段浸沒(méi)勘察的義務(wù)預(yù)可行性研討階段——預(yù)測(cè)水庫(kù)的浸沒(méi)范圍可行性研討階段應(yīng)對(duì)曾經(jīng)圈定的浸沒(méi)區(qū)進(jìn)展詳細(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，提出處置措施建議。.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)接近水庫(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、喀斯特別區(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域、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)。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、閉封或半封鎖的洼地、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)地域的標(biāo)志1、庫(kù)岸或渠道由相對(duì)不透水巖土層組成，或調(diào)查地域與庫(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)查地域與庫(kù)岸間有經(jīng)常水流的溪溝，其水位等于或高于水庫(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)地域的標(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)水位地域。2、盆地型水庫(kù)邊緣與山前洪積扇、洪積裙相連的地域。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)岸地域，封鎖或半封鎖的洼地，或沼澤的邊緣地域。.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)展。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)地域的水文地質(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)展非穩(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)需求計(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)算隔水底板程度、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，需求采用數(shù)值法進(jìn)展計(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)地段所在地域的詳細(xì)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)叵M(fèi)實(shí)際閱歷確定。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)〕：HCr＝Hk＋△H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)的判別規(guī)范浸沒(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)，該地域即應(yīng)斷定為浸沒(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，使本來(lái)自然穩(wěn)定的邊坡，穩(wěn)定條件惡化，構(gòu)成各種破壞景象。重點(diǎn)勘察研討范圍是近壩地段.第四章水庫(kù)工程地質(zhì)--庫(kù)岸穩(wěn)定水庫(kù)岸坡穩(wěn)定性研討的主要內(nèi)容地形地貌條件，河谷構(gòu)造類型，沖溝發(fā)育情況；庫(kù)岸巖土體性質(zhì)，完好程度，風(fēng)化形狀，巖體應(yīng)力情況；巖體中各種構(gòu)造面〔層面、斷層、節(jié)理裂隙、脆弱夾層等〕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)定性研討的主要內(nèi)容庫(kù)水位的變化情況，特別是抽水蓄能電站庫(kù)水位猛烈變化情況；降水、地震、地下礦藏開(kāi)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)展工程地質(zhì)分段研討和評(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)轉(zhuǎn)期〔庫(kù)水位驟降或頻繁升降〕的開(kāi)展趨勢(shì)；邊坡失穩(wěn)的能夠性和變形破壞機(jī)制、規(guī)模；提出處置措施等。.水庫(kù)滑坡關(guān)于滑坡的特征、分類、穩(wěn)定影響要素和評(píng)價(jià)方法等將在“邊坡工程地質(zhì)〞中引見(jiàn)關(guān)于水庫(kù)滑坡引起的涌浪問(wèn)題，艱苦工程采用模型實(shí)驗(yàn)或數(shù)值分析方法可以進(jìn)展估計(jì)和評(píng)價(jià)?；麦w入水后所呵斥的水體反響非常復(fù)雜，計(jì)算邊境條件不得不進(jìn)展充分簡(jiǎn)化，采用計(jì)算方法獲得的浪高常具有局限性。.水庫(kù)滑坡部分的重點(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——滑體水上部分滑面長(zhǎng)度，m；H——滑坡體水上部分重心至水面高度，m；θ——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5~10m或陡坡腳，其他坑孔深度那么根據(jù)詳細(xì)情況確定。.第四章水庫(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)黃土地域水庫(kù)塌岸長(zhǎng)期預(yù)測(cè)都是半閱歷的東西總結(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)盆及其臨近地域原有地震活動(dòng)性發(fā)生明顯變化的景象，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)資料闡明，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，震中的主體部分集中在庫(kù)盆和距庫(kù)岸3～5km以內(nèi)的地方，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)沿喀斯特暗河構(gòu)成地下支汊〕，也不至超越10km。垂向上，普通都屬于極淺震，震源深度在3～5km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：出如今開(kāi)場(chǎng)蓄水后幾天至一、兩年。更細(xì)致的分析那么闡明，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)并超越當(dāng)?shù)靥烊蛔罡吆樗坏臅r(shí)辰，幾乎沒(méi)有滯后。主震：大部分發(fā)生在蓄水初期、庫(kù)水位繼續(xù)上升至水庫(kù)開(kāi)場(chǎng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)段中，與初震之間的滯后從不到1個(gè)月至2～4年不等，它主要取決于初次蓄至設(shè)計(jì)水位所需時(shí)間。衰減和平息：大部分水庫(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)外型：區(qū)域性或地域性斷裂經(jīng)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)水才干，與庫(kù)水溝通并能夠滲往深部?？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)代喀斯特作用劇烈；一定的氣候和水文條件〔如暴雨中心、陡漲陡落型洪峰等〕。卸荷型：.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)地震的主要研討內(nèi)容水庫(kù)誘發(fā)地震的研討和前期預(yù)測(cè)已成為大型工程庫(kù)壩區(qū)的主要工程地質(zhì)問(wèn)題之一。大體分為三個(gè)階段：第一階段：進(jìn)展庫(kù)壩區(qū)誘震環(huán)境分區(qū)，定性評(píng)價(jià)水庫(kù)誘發(fā)地震的能夠性和能夠誘震的庫(kù)段。第二階段：開(kāi)展專題研討，對(duì)誘震能夠性較大的地