淺談水利工程壩址選擇的工程地質(zhì)勘察

通過結(jié)合工程實踐表明，工程地質(zhì)勘察人員不僅要了解地質(zhì)也要了解設(shè)計，同時應(yīng)當(dāng)對工程地質(zhì)的相關(guān)問題提出分析，并結(jié)合水利工程的實際情況而選取合適的壩址。

1.引言

水工建筑物不同于其他建筑物，有其自身的特點。因水工建筑物的建成，而使廣大范圍內(nèi)的水文和水文地質(zhì)條件發(fā)生變化。這種變化就可能引起水庫岸坡再造、水庫滲漏、水庫淤積和壩下游河床沖刷等作用。因此，必須重視勘察、設(shè)計、施工全過程，否則，后果極其嚴重。在壩址選擇時除了考慮主體建筑物攔水壩的地質(zhì)條件外，還應(yīng)研究包括溢洪、引水、電廠、航閘等建筑物的地質(zhì)條件，為規(guī)劃、設(shè)計和施工提供可靠依據(jù)。

2.壩址選取的工程地質(zhì)勘察

在自然界中，地質(zhì)條件完美的壩址很少，尤其是大型的水利樞紐，對地質(zhì)條件的要求很高，更不能完全滿足建筑物的要求。所謂“最優(yōu)方案”是比較而言的，最優(yōu)壩址在地質(zhì)上也會存在缺陷。所以在壩址選擇時，應(yīng)當(dāng)考慮不同方案，并采取改善不良地質(zhì)條件的處理措施。因此，地質(zhì)條件較差，預(yù)計處理困難，投資高昂的方案，應(yīng)首先被否定。壩址選擇時，工程地質(zhì)論證的主要內(nèi)容包括區(qū)域穩(wěn)定性、地形地貌、巖土性質(zhì)、地質(zhì)構(gòu)造、水文地質(zhì)條件和物理地質(zhì)作用以及建筑材料等，還要預(yù)計到可能產(chǎn)生的工程地質(zhì)問題和處理這些問題的難易程度，工作量大小等，下面分別論述。

2.1 區(qū)域穩(wěn)定性

區(qū)域穩(wěn)定性問題的研究在水利水電建設(shè)中具有特別重要的意義。圍繞壩址或要開發(fā)的河段，對區(qū)域地殼穩(wěn)定性和區(qū)域場地穩(wěn)定性進行深入研究是一項戰(zhàn)略任務(wù)。特別是地震的影響直接關(guān)系著壩址和壩型的選擇，一般情況下，地震烈度由地震部門提供，但對于重大的水利樞紐工程要進行地震危險性分析和地震安全性評價。因此，對于大型水電工程，在可行性研究階段，應(yīng)組織專門力量解決區(qū)域穩(wěn)定性評價。

2.2 地形地貌

地形地貌條件是確定壩型的主要依據(jù)之一，同時，它對工程布置和施工條件有制約作用。狹窄、完整的基巖“V”型谷適合修建拱壩，寬高比大于2的“U”型基巖河谷區(qū)宜修建混凝土重力壩或砌石壩。寬敞河谷地區(qū)巖石風(fēng)化較深或有較厚的松散沉積層，一般適于修建土壩。不同地貌單元，其巖性、結(jié)構(gòu)有其自身的特點，如河谷開闊地段，其階地發(fā)育，二元結(jié)構(gòu)和多元結(jié)構(gòu)往往存在滲漏和滲透變形問題。古河道往往控制著滲漏途徑和滲漏量等。因此，在壩址比選時要充分考慮地形、地貌條件。

2.3 巖土性質(zhì)

巖土性質(zhì)對建筑物的穩(wěn)定來說十分重要，對壩址的比選具有決定性意義。因此，在壩址比選時，首先要考慮巖土性質(zhì)。修建高壩，特別是混凝土壩，應(yīng)選擇堅硬、完整、新鮮均勻、透水性差而抗水性強的巖石作為壩址。我國已建和正在施工的70余座高壩中，有半數(shù)建于強度較高的巖漿巖地基上，其余的絕大多數(shù)建于片麻巖、石英巖和砂巖上，而建于可溶性碳酸鹽巖、強度低易變形的頁巖、千枚巖上的極少。通過結(jié)合工程實踐，根據(jù)不同成因類型巖土的建壩適宜性及其主要問題作簡要概述。

（1）侵入的塊狀結(jié)晶巖體，一般致密堅硬、均一、完整、強度大、抗水性強、滲透性弱，是修建高混凝土壩最理想的地基，其中尤以花崗巖類為最佳。這類巖石需注意它們與圍巖以及不同侵入期的邊緣接觸面，平緩的原生節(jié)理，風(fēng)化殼和風(fēng)化夾層的分布，選壩時避開這些不利因素。

（2）噴出巖類強度較高、抗水性強，也是較理想的壩基。我國東南沿海、華北和東北有不少大壩坐落在這類巖石上。噴出巖的噴發(fā)間斷面往往是弱面，存在風(fēng)化夾層、夾泥層及松散的砂礫石層，還有凝灰?guī)r的泥化和軟化等，對壩基抗滑穩(wěn)定性的影響不可忽視。此外，玄武巖中的柱狀節(jié)理，透水性很強，在選壩時也須注意研究。例如：桑干河干流上的山西省冊田水庫大壩壩基為新生代的玄武巖，柱狀節(jié)理極發(fā)育，壩基及繞壩滲漏嚴重，影響著水庫效益

（3）深變質(zhì)的片麻巖、變粒巖、混合巖、石英巖等，強度高、抗水性強、滲透性差，也是較理想的壩基。但是在這類巖體中選壩址，必須注意片理面的各向異性及軟弱夾層的存在，選壩時，應(yīng)避開軟弱礦物富集的片巖（如云母片巖、石墨片巖、綠泥石片巖、滑石片巖）。在淺變質(zhì)巖的板巖、千枚巖區(qū)，應(yīng)特別注意巖石的軟化和泥化問題。

（4）沉積巖中，以厚層的砂巖和碳酸鹽巖為較好的壩基。這類巖石壩基較巖漿巖、變質(zhì)巖的條件復(fù)雜。這是因為在厚層硬巖層中常夾有軟弱巖層，這些夾層力學(xué)強度低，抗水能力差，易構(gòu)成滑移控制面。碎屑巖類如礫巖、砂巖等，強度與膠結(jié)物類型有關(guān)，一些膠結(jié)物在水的作用下可能產(chǎn)生溶解、軟化、崩解、膨脹等。在構(gòu)造變動下往往發(fā)生層間錯動，經(jīng)過次生作用易于發(fā)生泥化。在壩址比選時必須十分注意這一問題。此外，碳酸鹽巖的巖溶洞穴和裂隙的發(fā)育，可能會產(chǎn)生嚴重的滲漏。

另外，在壩址比選中，河床松散覆蓋層具有重要意義。修建高混凝土壩，壩體必須座落在基巖之上，若河床覆蓋層過厚，就會增加壩基的開挖工程量，使施工條件復(fù)雜化。所以當(dāng)其他條件大致相同時，應(yīng)將壩址選擇在覆蓋層較薄的地段。有的河段因覆蓋層過厚，只得采用土石壩型。比選松散土體壩基的壩址時，須研究滲漏、滲透變形和振動液化等問題，而且應(yīng)避開如淤泥類土等軟弱、易變形土層。

3.結(jié)語

從實踐表明，選擇壩址是水利水電建設(shè)中一項具有戰(zhàn)略意義的工作，它直接關(guān)系到水工建筑物的安全、經(jīng)濟和正常使用。工程地質(zhì)條件在選壩中占有極其重要的地位，選擇一個地質(zhì)條件優(yōu)良的壩址，并據(jù)此合理配置水利樞紐的各個建筑物，以便充分利用有利的地質(zhì)因素、避開或改造不利的地質(zhì)因素。

（作者單位：156300黑龍江省農(nóng)墾建三江管理局水務(wù)局）