水電地質培訓教材四、水庫工程地質

各階段水庫區(qū)勘察的主要內容規(guī)劃階段：了解水庫的地質和水文地質條件；了解能夠要挾水庫成立的滑坡、潛在不穩(wěn)定岸坡、泥石流、坍岸和浸沒等的分布范圍；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，并對水庫產(chǎn)生滲漏的能夠性進展分析；了解重要礦產(chǎn)和名勝古跡的分布情況。.各階段水庫區(qū)勘察的主要內容預可研階段：調查水庫區(qū)的水文地質條件，能夠的滲漏地段，估算能夠的滲漏量；調查庫岸穩(wěn)定條件，預測水庫坍岸情況；預測水庫浸沒范圍；調查影響水庫建立的其他環(huán)境地質問題。.各階段水庫區(qū)勘察的主要內容可研階段：在預可行性研討階段勘察任務的根底上，針對水庫存在的地質問題，開展水庫滲漏、浸沒、庫岸穩(wěn)定性等專門性工程地質勘察任務。.預可研階段水庫滲漏工程地質勘察目的是初步圈定水庫蓄水后能夠發(fā)生滲漏的地段，估算滲漏量的大小，初步評價滲漏對建庫的影響程度及處置的能夠性，為壩址選擇和回水高程確實定提供資料。方法是測繪和必要的勘探?？碧狡拭娲怪庇诘叵滤炙畮X或平行于地下水流向布置，孔深應到達可靠的相對隔水層或喀斯特發(fā)育相對下限以下的適當深度。.可研階段水庫滲漏地質勘察對存在水庫滲漏地段進展專門性勘察，定量地評定滲漏量，為防滲措施的選擇和設計提供資料。首先進展比例尺l/萬~1/2千的地質測繪，其次，應平行于水庫滲漏方向布置勘探剖面線。查明水文地質條件及測得浸透系數(shù)后，應根據(jù)邊境條件選用適當?shù)墓焦浪銤B漏量，以便為防滲措施的設計提供根據(jù)。.第四章水庫工程地質--水庫滲漏水庫滲漏的類型暫時性滲漏是指水庫蓄水初期，庫水滲入庫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)的庫水滲漏損失。永久性滲漏是指庫水沿具透水性的巖〔土〕體或構造、巖溶滲漏通道等流向庫外的鄰谷、洼地或壩下游產(chǎn)生滲漏的景象。是水庫滲漏問題研討的重點。.第四章水庫工程地質--水庫滲漏永久性滲漏的地質條件1、地形地貌條件：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。2、地層巖性條件：庫底和水庫周邊有透水巖層3、地質構造條件：水庫所處的構造環(huán)境、連通庫內外的構造破碎帶4、水文地質條件：地下分水嶺的有無、高程及其與水庫正常蓄水位的關系.第四章水庫工程地質--水庫滲漏水庫滲漏估算原那么根據(jù)滲漏地段的水文地質構造、滲流特性和邊境條件，選擇適宜的水文地質計算公式估算滲漏量。存在多個透水層時，可分別估算滲漏量。應根據(jù)水文地質測試成果，經(jīng)統(tǒng)計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，具有多個透水層或明顯浸透分帶的透水層，難以單獨估算滲漏量的，可取各透水層〔組、帶〕浸透系數(shù)的加權平均值，用以估算滲漏量。.水庫滲漏估算

〔下部有程度隔水層，潛水透水層均一的滲漏量計算〕式中：q——單寬滲漏量〔m3/d.m〕K——巖土體的浸透系數(shù)〔m/d〕H1——相對隔水層以上的水庫水頭〔m〕H2——相對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〕.水庫滲漏估算

〔不同透水性的程度巖層的滲漏量計算〕T1——下層透水層的厚度〔m〕；T2——上層透水層的過水部分的平均厚度〔m〕Kcp——兩層巖土體的加權平均浸透系數(shù)〔m/d〕.水庫滲漏估算

〔承壓含水層滲漏量計算〕式中：m1——水庫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〕。其它符號意義同前。.第四章水庫工程地質--水庫滲漏水庫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、堵等措施處理水庫滲漏問題。在水利水電工程中，終究選用什么防滲措施，經(jīng)常要結合工程區(qū)詳細地質條件綜合思索確定。.水庫浸沒工程地質勘察水庫蓄水后使庫區(qū)周圍地下水相應壅高而接近或高于地面，導致農(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。調查分析能夠產(chǎn)生浸沒的地形、地層巖性、水文地質等條件；經(jīng)過地下水回水計算，預測地下水回水水位，進展浸沒評價。.不同階段浸沒勘察的義務預可行性研討階段——預測水庫的浸沒范圍可行性研討階段應對曾經(jīng)圈定的浸沒區(qū)進展詳細勘察——確定浸沒區(qū)的范圍；查明防護地段的水文地質、工程地質條件，提出處置措施建議。.浸沒勘探要求浸沒區(qū)水文地質勘探剖面線應垂直庫岸或平行地下水流向布置。勘探點應采用坑、孔，且控制性鉆孔不應少于2個，其中一個孔應接近水庫設計正常蓄水位的邊線布置，鉆孔應進入相對隔水層；探坑應挖到地下水位。.第四章水庫工程地質--水庫浸沒水庫浸沒的地形地質條件地形地貌條件：地面高程低于或略高于水庫正常蓄水位的盆地型水庫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、平原型水庫的壩下游、順河壩或圍堤或引水渠道的外側地段均易產(chǎn)生浸沒。地面越是寬闊低平，那么浸沒范圍越大。廣西因庫水位頂托，巖溶地下水排泄不暢產(chǎn)生的內澇較多。.第四章水庫工程地質--水庫浸沒水庫浸沒的地形地質條件巖性條件：庫岸帶為透水巖層，易產(chǎn)生浸沒。水文地質條件：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，地下水補給量大于排泄量的庫岸地段、閉封或半封鎖的洼地、沼澤的邊緣地帶，易產(chǎn)生浸沒。.第四章水庫工程地質--水庫浸沒浸沒判別分初判和復判兩個階段。初判--不易產(chǎn)生浸沒地域的標志1、庫岸或渠道由相對不透水巖土層組成，或調查地域與庫水間有相對不透水層阻隔；且該不透水層的頂部高程高于水庫設計正常蓄水位。2、調查地域與庫岸間有經(jīng)常水流的溪溝，其水位等于或高于水庫設計正常蓄水位。.第四章水庫工程地質--水庫浸沒初判--易產(chǎn)生浸沒地域的標志1、平原型水庫的周邊和壩下游，順河壩或圍堤的外側，地面高程低于庫水位地域。2、盆地型水庫邊緣與山前洪積扇、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，補給量大于排出量的庫岸地域，封鎖或半封鎖的洼地，或沼澤的邊緣地域。.第四章水庫工程地質--水庫浸沒復判--在初判的根底上進展。主要是三個方面的內容：1、核實和查明初判圈定的浸沒地域的水文地質條件，獲得比較詳細的水文地質參數(shù)及潛水動態(tài)觀測資料；2、建立潛水滲流數(shù)學模型，進展非穩(wěn)定態(tài)潛水回水預測計算，繪出設計正常蓄水位情況下，庫區(qū)周邊的潛水等水位線預測圖，預測不同庫水位時的浸沒范圍；3、除復核水庫設計正常蓄水位條件下的浸沒范圍外，還要根據(jù)需求計算水庫運用規(guī)劃中的其它代表性運用水位下的浸沒情況。.潛水回水計算隔水底板程度、陡直河岸、無滲入均質介質的穩(wěn)定態(tài)潛水回水計算模型與公式如下。對于非穩(wěn)定態(tài)的潛水回水計算，需求采用數(shù)值法進展計算。.第四章水庫工程地質--水庫浸沒地下水臨界埋深確實定方法一是根據(jù)浸沒地段所在地域的詳細水文地質條件、農(nóng)業(yè)科研單位的田間實驗觀測資料和當?shù)叵M實際閱歷確定。二是計算〔根據(jù)上述方法確定浸沒的臨界地下水位埋深有困難時〕：HCr＝Hk＋△H式中HCr——浸沒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。.第四章水庫工程地質--水庫浸沒水庫浸沒的判別規(guī)范浸沒評價根據(jù)當?shù)亟]監(jiān)界值與潛水回水位埋深之間的關系確定，當預測的潛水回水位埋深值小于浸沒的臨界地下水位埋深時，該地域即應斷定為浸沒區(qū)。.水庫庫岸穩(wěn)定水庫回水使水庫沿岸的自然條件發(fā)生顯著變化，使本來自然穩(wěn)定的邊坡，穩(wěn)定條件惡化，構成各種破壞景象。重點勘察研討范圍是近壩地段.第四章水庫工程地質--庫岸穩(wěn)定水庫岸坡穩(wěn)定性研討的主要內容地形地貌條件，河谷構造類型，沖溝發(fā)育情況；庫岸巖土體性質，完好程度，風化形狀，巖體應力情況；巖體中各種構造面〔層面、斷層、節(jié)理裂隙、脆弱夾層等〕與庫岸坡向的組合關系；庫岸地下水特征及動態(tài)變化，泉水分布及特征；庫岸穩(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)測資料；.第四章水庫工程地質--庫岸穩(wěn)定水庫岸坡穩(wěn)定性研討的主要內容庫水位的變化情況，特別是抽水蓄能電站庫水位猛烈變化情況；降水、地震、地下礦藏開采以及其它天然和人為活動情況等。在對以上內容分析的根底上，對庫岸進展工程地質分段研討和評價，評價庫岸、潛在不穩(wěn)定庫岸和現(xiàn)行破壞體的穩(wěn)定現(xiàn)狀；預測它們在水庫蓄水過程中和運轉期〔庫水位驟降或頻繁升降〕的開展趨勢；邊坡失穩(wěn)的能夠性和變形破壞機制、規(guī)模；提出處置措施等。.水庫滑坡關于滑坡的特征、分類、穩(wěn)定影響要素和評價方法等將在“邊坡工程地質〞中引見關于水庫滑坡引起的涌浪問題，艱苦工程采用模型實驗或數(shù)值分析方法可以進展估計和評價?；麦w入水后所呵斥的水體反響非常復雜，計算邊境條件不得不進展充分簡化，采用計算方法獲得的浪高常具有局限性。.水庫滑坡部分的重點垂直滑坡體的滑速計算式中m——滑體單寬質量，kg；g——重力加速度，m/s2；L——滑體水上部分滑面長度，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。關于涌浪高度計算建議大家了解.第四章水庫工程地質--庫岸穩(wěn)定坍岸預測剖面，應垂直于庫岸布置，近岸邊的鉆孔應打到水庫死水位以下5~10m或陡坡腳，其他坑孔深度那么根據(jù)詳細情況確定。.第四章水庫工程地質--庫岸穩(wěn)定水庫塌岸塌岸的過程見以下圖勘察的目的是預測塌岸的寬度〔圖e〕..第四章水庫工程地質--庫岸穩(wěn)定水庫塌岸預測的常用方法卡丘金法卓洛塔廖夫圖解法我國黃土地域水庫塌岸長期預測都是半閱歷的東西總結出來的，南方不一定適宜。.第四章水庫工程地質--水庫誘發(fā)地震因蓄水而引起庫盆及其臨近地域原有地震活動性發(fā)生明顯變化的景象，簡稱水庫地震。.第四章水庫工程地質--水庫誘發(fā)地震水庫誘發(fā)地震的根本特征發(fā)震概率：國內外統(tǒng)計資料闡明，出現(xiàn)水庫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〕和庫容的增大，其所占比例明顯增高。空間分布：平面上，震中的主體部分集中在庫盆和距庫岸3～5km以內的地方，特殊情況下〔例如區(qū)域性大斷裂帶橫穿庫區(qū)或水庫沿喀斯特暗河構成地下支汊〕，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；.第四章水庫工程地質--水庫誘發(fā)地震時間分布：初震：出如今開場蓄水后幾天至一、兩年。更細致的分析那么闡明，同一水庫的幾個震中密集區(qū)出現(xiàn)初震的時間是不同的，但大都是在庫水位剛剛上漲到該震中區(qū)并超越當?shù)靥烊蛔罡吆樗坏臅r辰，幾乎沒有滯后。主震：大部分發(fā)生在蓄水初期、庫水位繼續(xù)上升至水庫開場正常運轉的時段中，與初震之間的滯后從不到1個月至2～4年不等，它主要取決于初次蓄至設計水位所需時間。衰減和平息：大部分水庫在主震后的衰減過程延續(xù)數(shù)年至十余年，.第四章水庫工程地質--水庫誘發(fā)地震水庫誘發(fā)地震的類型與發(fā)震條件構外型：區(qū)域性或地域性斷裂經(jīng)過庫壩區(qū)；斷層有晚更新世以來活動的直接地質證據(jù)；斷裂帶和破碎帶有一定的規(guī)模和導水才干，與庫水溝通并能夠滲往深部?？λ固匦停簬靺^(qū)有較大面積的碳酸鹽巖分布，特別是質純、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：.第四章水庫工程地質--水庫誘發(fā)地震水庫誘發(fā)地震的主要研討內容水庫誘發(fā)地震的研討和前期預測已成為大型工程庫壩區(qū)的主要工程地質問題之一。大體分為三個階段：第一階段：進展庫壩區(qū)誘震環(huán)境分區(qū)，定性評價水庫誘發(fā)地震的能夠性和能夠誘震的庫段。第二階段：開展專題研討，對誘震能夠性較大的地