【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 1013 了解工程地質(zhì)與水文地質(zhì)條件與分 析 一、水工建筑物的工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件 工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件，可理解為與工程建筑物有關(guān)的各種地質(zhì)因素的綜合，主要包括：④土石類型及其性質(zhì)；②地質(zhì)結(jié)構(gòu)；③地形地貌；④水文地質(zhì)；⑤自然 (物理 )地質(zhì)現(xiàn)象；⑥天然建筑材料等方面。 (一 )土石類型及其性質(zhì) 土和巖石 (簡(jiǎn)稱巖土 )是水工建筑物的地基、建筑材料或建筑介質(zhì) (如地下建筑物的圍巖 )。它們的類型和性質(zhì)對(duì)建筑物的穩(wěn)定性、安全性、技術(shù)上的可行性、經(jīng)濟(jì)上的合理性 都有著極為重要的影響。如壩基，基本分為兩大類：巖基 (硬基 )和土基 (軟基 )。 在巖基上，往往可以修建高壩、混凝土壩，樞紐多采用集中布置方案；而在土基上，則往往只能修建低壩 (或閘 )、土石壩，樞紐多采用較分散的布置方案。此外，在巖基和土基中，都存在不同類型和規(guī)模的軟弱巖層或土層，在工程建設(shè)中都必須進(jìn)行專門的研究和處理，才能保證建筑物的穩(wěn)定和安全。 (二 )地質(zhì)結(jié)構(gòu) 地質(zhì)結(jié)構(gòu)包括地質(zhì)構(gòu)造 (褶皺及斷裂構(gòu)造 )和巖 (土 )體結(jié)構(gòu)。地質(zhì)構(gòu)造按構(gòu)造形態(tài)可分為傾斜構(gòu)造、褶皺構(gòu)造和斷裂構(gòu)造三種類型。土體結(jié)構(gòu)是指未固結(jié)成巖的第四紀(jì)土層的結(jié)構(gòu)，包括各種成因類型土層的成層特征、巖相變化和空 間分布規(guī)律。 巖體和巖石是不同的概念。通常把一定范圍內(nèi)與工程建設(shè)有關(guān)的自然地質(zhì)體稱為巖體。結(jié)構(gòu)面與結(jié)構(gòu)體的組合稱為巖體結(jié)構(gòu)，巖體結(jié)構(gòu)特征實(shí)際上就是結(jié)構(gòu)面和結(jié)構(gòu)體的性狀及組合特征的反映，它決定著巖體的物理力學(xué)性質(zhì)和穩(wěn)定性。 (三 )地形地貌 地形，一般指地表形態(tài)、高程、地勢(shì)高低、山脈水系、自然景物、森林植被，以及建筑物分布等，常以地形圖予以綜合反映。地貌，主要指地表形態(tài)的成因、類型，以及發(fā)育。程度等。 (四 )水文地質(zhì) 水文地質(zhì)條件一般包括以下內(nèi)容： 1．地下水類型，如上層滯水、潛水、 承壓水等。 2．含水層與隔水層的埋藏深度、厚度、組合關(guān)系、空間分布規(guī)律及特征。 3．巖 (土 )層的水理性質(zhì)，包括容水性、給水性、透水性等。 4．地下水的運(yùn)動(dòng)特征，包括流向、流速、流量、補(bǔ)排關(guān)系等。 5．地下水的動(dòng)態(tài)特征，包括水位、水溫、水質(zhì)隨時(shí)間的變化規(guī)律。 6．地下水的水質(zhì)，包括水的物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)、水質(zhì)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)等。 水文地質(zhì)條件的好壞直接關(guān)系到水庫是否漏水，壩基是否穩(wěn)定，地下水資源評(píng)價(jià)是否可靠等一系列工程建設(shè)問題。 (五 )自然 (物理 )地質(zhì)現(xiàn)象 (六 )天然建筑材料 天然建筑材料勘察應(yīng)查明工程所需要的各類天然建筑材料料場(chǎng)的分布、位置、儲(chǔ)量、質(zhì)量、開采和運(yùn)輸條件等，為工程設(shè)計(jì)和施工提供依據(jù)。 關(guān)于料場(chǎng)儲(chǔ)量，在初查階段 (對(duì)應(yīng)于工程的可行性研究階段 )，勘察儲(chǔ)量一般不少于設(shè)計(jì)需要量的 3 倍，勘察儲(chǔ)量與實(shí)際儲(chǔ)量誤差，應(yīng)不超過 40％；詳查階段 (對(duì)應(yīng)于工程的初步設(shè)計(jì)階段 )勘察儲(chǔ)量一般不少于設(shè)計(jì)需要量的 2 倍，勘察儲(chǔ)量與實(shí)際儲(chǔ)量誤差，應(yīng)不超過 15％。 二、水利水電工程地質(zhì)問題分析 (一 )壩基巖體的工程地質(zhì)分析 不同的壩型，其工作特點(diǎn)不同，所以對(duì)地質(zhì)條 件的要求也就不同。因此，除了對(duì)各類壩型的工作特點(diǎn)應(yīng)有所了解外，特別要了解不同壩型對(duì)地質(zhì)條件的適應(yīng)性和對(duì)工程地質(zhì)條件的要求。由于壩區(qū)巖體中存在的某些地質(zhì)缺陷，可能導(dǎo)致產(chǎn)生的工程地質(zhì)問題主要有壩 基穩(wěn)定問題 (包括滲透穩(wěn)定、沉降穩(wěn)定和抗滑穩(wěn)定 )和壩區(qū)滲漏問題 (包括壩基滲漏和繞壩滲漏 )。 (二 )邊坡的工程地質(zhì)分析 1．邊坡變形破壞的類型和特征， 常見的邊坡變形破壞主要有松弛張裂、蠕動(dòng)變形、崩塌、滑坡四種類型。此外尚有塌滑、錯(cuò)落、傾倒等過渡類型，另外泥石流也是一種邊坡破壞的類型。 松弛張 裂：是指由于在河谷部位的巖體被沖刷侵蝕掉或人工開挖，使邊坡巖體失去約束，應(yīng)力重新調(diào)整分布，從而使岸坡巖體發(fā)生向臨空面方向的回彈變形及產(chǎn)生近平行于邊坡的拉張裂隙，一般稱為邊坡卸荷裂隙。 蠕動(dòng)變形：是指邊坡巖體主要在重力作用下向臨空方向發(fā)生長(zhǎng)期緩慢的塑性變形的現(xiàn)象，有表層蠕動(dòng)和深層蠕動(dòng)兩種類型。 崩塌：是指高陡的邊坡巖體突然發(fā)生傾倒崩落，巖塊翻滾撞擊而下，堆積于坡腳的現(xiàn)象，稱作崩塌。在堅(jiān)硬巖體中發(fā)生的崩塌也稱巖崩，而在土體中發(fā)生的則稱土崩。 滑坡：是指邊坡巖體主要在重力作用下沿貫通的剪切 破壞面發(fā)生滑動(dòng)破壞的現(xiàn)象，稱為滑坡。在邊坡的破壞形式中，滑坡是分布最廣、危害最大的一種。它在堅(jiān)硬或松軟巖層、陡傾或緩傾巖層以及陡坡或緩坡地形中均可發(fā)生。 2．影響邊坡穩(wěn)定的因素 地形地貌條件的影響；巖土類型和性質(zhì)的影響；地質(zhì)構(gòu)造和巖體結(jié)構(gòu)的影響；水的影響；其他因素的影響，包括風(fēng)化因素、人工挖掘、振動(dòng)、地震等。 (三 )地下洞室圍巖穩(wěn)定性的工程地質(zhì)分析 1．地下工程位置選擇的工程地質(zhì)評(píng)價(jià)。理想的建洞山體應(yīng)具備的條件：建洞區(qū)地質(zhì)構(gòu)造簡(jiǎn)單，巖層厚，節(jié)理組數(shù)少，間距大，無影響整個(gè)山體穩(wěn) 定的斷裂帶；巖體堅(jiān)硬完整；地形完整，沒有滑坡、塌方等早期埋藏和近期破壞的地形；無巖溶或巖溶很不發(fā)育；地下水影響??；無有害氣體和異常地?zé)帷? 2．地下洞室圍巖的變形與破壞。圍巖變形破壞的幾種類型：脆性破裂；塊體滑動(dòng)和塌方；層狀彎折和拱曲；塑性變形和膨脹。 (四 )水庫工程地質(zhì)問題分析 水庫有兩類：一類是在河流上筑壩攔水所形成的人工湖泊，即地面水庫；另一類是利用地下蓄水構(gòu)造，經(jīng)人工控制形成的地下水庫。水庫蓄水后，水文條件、庫周的水文地質(zhì)條件都會(huì)發(fā)生比較劇烈的變化，以致影響庫區(qū)及鄰近地段的地質(zhì) 環(huán)境。例如庫水升高浸潤(rùn)庫岸，風(fēng)浪作用沖蝕庫岸，地下水位上升浸沒洼地等。因此產(chǎn)生了各種工程地質(zhì)問題，諸如水庫滲漏、水庫浸沒、水庫塌岸、水庫淤積、水庫誘發(fā)地震等問題。 (五 )軟土基坑工程地質(zhì)問題分析 1．軟土基坑工程地質(zhì)問題主要包括兩個(gè)方面：土質(zhì)邊坡穩(wěn)定和基坑降排水。 2．在軟土基坑施工中，為防止邊坡失穩(wěn)，保證施工安全，采取的措施有：設(shè)置合理坡度、設(shè)置邊坡護(hù)面、基坑支護(hù)、降低地下水位等。 3．軟土基坑降排水的目的主要有：增加邊坡的穩(wěn)定性；對(duì)于細(xì)砂和粉砂土層的邊坡，防止流砂和管涌的 發(fā)生；對(duì)下臥承壓含水層的黏性土基坑，防止基坑底部隆起；保持基坑 土體干燥，方便施工。 4．軟土基坑開挖的降排水一般有兩種途徑：明排法和人工降水。其中，人工降水經(jīng) 常采用輕型井點(diǎn)或管井井點(diǎn)降水方式。 (1)明排法的適用條件： 不易產(chǎn)生流砂、流土、潛蝕、管涌、淘空、塌陷等現(xiàn)象的黏性土、砂土、碎石土 的地層； 基坑地下水位超出基礎(chǔ)底板或洞底標(biāo)高不大于 2． 0m。 (2)輕型井點(diǎn)降水的適用條件： 黏土、粉質(zhì)黏土、粉土的地層； 基坑邊坡不穩(wěn)，易產(chǎn)生流土、流砂、管 涌等現(xiàn)象； 地下水位埋藏小于 6． 0m，宜用單級(jí) 真空點(diǎn)井；當(dāng)大于 6． 0m 時(shí)，場(chǎng)地條件有限宜 用噴射點(diǎn)井、接力點(diǎn)井；場(chǎng)地條件允許宜用多級(jí)點(diǎn)井。 (3)管井降水適用條件： 第四系含水層厚度大于 5． 0m； 基巖裂隙和巖溶含水層，厚度可小于 5． 0m； 含水層滲透系數(shù) K 宜大于 1． 0m／ d。 1F411020 水利水電工程設(shè)計(jì) 1F411021 掌握水利水電工程等級(jí)劃分及工程特征水位 一、水利水電工程等別劃分 水利水電工程的等別根據(jù)其工程規(guī)模、效益及在國民經(jīng)濟(jì)中的重要性， 劃分為五等， 按表lF411021—1 確定。 水利水電工程分等指標(biāo) 表 1F411021—1 1．水利水電工程等別的劃分主要依據(jù)水庫總庫容、防洪、治澇、供水、發(fā)電等指標(biāo) 確定。對(duì)于綜合利用的水利水電工程，如按各綜合利用項(xiàng)目的分等指標(biāo)確定的等別不同時(shí)，其工程等別應(yīng)按其中的最高等別確定。 2．平原區(qū)攔河水閘工程的等別，應(yīng)根據(jù)其過閘流量的大小進(jìn)行分等，按表 lF411021—2確定。 攔河水閘工程分等指標(biāo) 表 1F411021—2 3．灌溉、排水泵站的等別，應(yīng)根據(jù)其裝機(jī)流量與裝機(jī) 功率，按表 lF411021—3 確 定。工業(yè)、城鎮(zhèn)供水泵站的等別，應(yīng)根據(jù)其供水對(duì)象的重要性，按表 lF411021—1 確定。 灌溉、排水泵站分等指標(biāo) 表 lF411021—3 4．引水樞紐工程等別應(yīng)根據(jù)引水流量的大小，按 1F411021—4 確定。 引水樞紐工程分等指標(biāo) 表 1F411021—4 二、水工建筑物級(jí)別劃分 (一 )永久性水工建筑物級(jí)別 1．水利水電工程永久性水工建筑物的級(jí)別，根據(jù)建筑物所在工程的等別和建筑物的 重要性劃分為五級(jí)，按表 1F411021—5 確定。 永久性水工 建筑物級(jí)別 表 1F411021—5 工程等別 主要建筑物 次要建筑物 工程等別 主要建筑物 次要建筑物 I 1 3 Ⅳ 4 5 Ⅱ 2 3 V 5 5 Ⅲ 3 4 2．失事后損失巨大或影響十分嚴(yán)重的水利水電工程的 2～ 5 級(jí)主要永久性水工建筑物，經(jīng)過論證并報(bào)主管部門批準(zhǔn)，可提高一級(jí)；失事后造成損失不大的水利水電工程的 l～ 4 級(jí)主要永久性 水工建筑物，經(jīng)過論證并報(bào)主管部門批準(zhǔn)，可降低一級(jí)。 3．水利樞紐工程水庫大壩按表 1F411021— 5 規(guī)定為 2 級(jí)、 3 級(jí)的永久性水工建筑物，如壩高超過表 lF411021— 6 指標(biāo)，其級(jí)別可提高一級(jí)，但洪水標(biāo)準(zhǔn)可不提高。 水庫大壩等級(jí)指標(biāo) 表 1F411021— 6 級(jí)別 壩型 壩高 (m) 2 土石壩 混凝土壩、漿砌石壩 90 130 3 土石壩 混凝土壩、漿砌石壩 70 100 4．水電樞紐工 程 2 級(jí)土石壩壩高超過 l00m、混凝土壩或漿砌石壩壩高超過 l50m， 3 級(jí)土石壩壩高超過 80m、混凝土壩或漿砌石壩壩高超過 l20m 時(shí)，大壩的級(jí)別相應(yīng)提高 1 級(jí)，洪水標(biāo)準(zhǔn)宜相應(yīng)提高，但抗震設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)不提高。 5．當(dāng)永久性水工建筑物基礎(chǔ)的工程地質(zhì)條件復(fù)雜或采用新型結(jié)構(gòu)時(shí)，對(duì) 2～ 5 級(jí)建筑 物可提高一級(jí)設(shè)計(jì)，但洪水標(biāo)準(zhǔn)不予提高。 (二 )堤防工程級(jí)別 堤防工程的防洪標(biāo)準(zhǔn)主要由防護(hù)對(duì)象的防洪要求而定。 堤防工程的級(jí)別 表 lF411021— 7 防洪標(biāo)準(zhǔn) [重現(xiàn)期 (年 )] ≥ lOO l00，且≥ 50 50，且≥ 30 30，且≥ 20 20，且≥ 10 堤防工程級(jí)別 1 2 3 4 5 (三 )臨時(shí) 性 水工建筑物級(jí)別 1．水利水電工程施工期使用的臨時(shí)性擋水和泄水建筑物的級(jí)別，應(yīng)根據(jù)保護(hù)對(duì)象的 重要性、失事造成的后果、使用年限和臨時(shí)建筑物的規(guī)模，按表 lF411021— 8 確定。 臨時(shí)性水工建筑物級(jí)別 表 1F411021— 8 臨時(shí)性水工建筑物規(guī)模 級(jí)別 保護(hù)對(duì)象 失事后果 使用年限 (年 ) 高度 (m) 庫容 (108m3) 3 有特殊要求的l 級(jí)永久性水工建 筑物 淹沒重要城鎮(zhèn)、工礦企業(yè)、交通干 線或推遲總工期及第一臺(tái) (批 )機(jī)組發(fā) 電，造成重大災(zāi)害和損失 3 50 4 2級(jí)永久性 水工建筑物 淹沒一般城鎮(zhèn)、工礦企業(yè)、交通干 線或影響總工期及第一臺(tái) (批 )機(jī)組發(fā) 電，造成較大經(jīng)濟(jì)損失 3～ 50～ 15 ～ 5 4級(jí)永久性 水工建筑物 淹沒基坑，但對(duì)總工期及第一臺(tái) (批 )機(jī)組發(fā)電影響不大，經(jīng)濟(jì)損失 較小 15 2．當(dāng)臨時(shí)性水工建筑物根據(jù)表 1F411021— 8 指標(biāo)同時(shí)分屬于不同級(jí)別時(shí)，其級(jí)別應(yīng)按照其中最高級(jí)別確定。但對(duì)于 3 級(jí)臨時(shí)性水工建筑物，符合該級(jí)別規(guī)定的指標(biāo)不得少于 兩項(xiàng)。 3．利用臨時(shí)性水工建筑物擋水發(fā)電、通航時(shí)，經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟(jì)論證， 3 級(jí)以下臨時(shí)性 水工建筑物的級(jí)別可提高一級(jí)。 三、水利水電工程洪水標(biāo)準(zhǔn) (一 )一般規(guī)定 1．在水利水電工程設(shè)計(jì)中不同等級(jí)的建筑物所采用的按某種頻率或重現(xiàn)期表示的洪 水稱為洪水標(biāo)準(zhǔn)，包括洪峰流