水利工程壩址選擇的工程地質(zhì)勘察分析

【摘要】本文結(jié)合工程施工實(shí)踐，對(duì)工程地質(zhì)的勘察工作實(shí)施中的前期準(zhǔn)備工作，還應(yīng)當(dāng)對(duì)工程地質(zhì)的相關(guān)問(wèn)題提出有效的分析，結(jié)合水利工程的實(shí)際情況來(lái)選擇合適的壩址，都進(jìn)行了詳細(xì)的闡述。

【關(guān)鍵詞】工程地質(zhì)勘察；水利工程；壩址選取

引言

水利建筑物不同于其他的建筑物，還存在著其自身的特點(diǎn)，因水工建筑物的建成以及控制，而使廣大的范圍內(nèi)的水文和水文地質(zhì)條件也相應(yīng)的發(fā)生了一些變化。這種變化就可能引起水庫(kù)岸坡再造、水庫(kù)滲漏、水庫(kù)淤積和壩下游河床沖刷等作用。因此，必須重視勘察、設(shè)計(jì)、施工全過(guò)程，否則，后果極其嚴(yán)重。在壩址選擇時(shí)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(jì)和施工提供可靠依據(jù)。

在自然界當(dāng)中，選擇地質(zhì)條件好的壩址很少，尤其是大型的水利樞紐建設(shè)，對(duì)地質(zhì)條件的要求相對(duì)較高，更不能完全滿足建筑物建設(shè)的要求。所謂的最優(yōu)方案也是相比較而言的，而最優(yōu)的壩址在比較中也會(huì)相對(duì)的存在缺陷。所以在壩址的選擇上，還應(yīng)考慮到不同的方案才行。并采取改善不良地質(zhì)條件的處理措施。壩址選擇時(shí)，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(jì)到可能產(chǎn)生的工程地質(zhì)問(wèn)題和處理這些問(wèn)題的難易程度，工作量大小等，下面分別論述。

1.區(qū)域穩(wěn)定性

區(qū)域穩(wěn)定性問(wèn)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(kāi)發(fā)的河段，對(duì)區(qū)域地殼穩(wěn)定性和區(qū)域場(chǎng)地穩(wěn)定性進(jìn)行深入研究是一項(xiàng)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(duì)于重大的水利樞紐工程要進(jìn)行地震危險(xiǎn)性分析和地震安全性評(píng)價(jià)。因此，對(duì)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(píng)價(jià)。

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(shí)，它對(duì)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(diǎn)，如河谷開(kāi)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(wèn)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(shí)要充分考慮地形、地貌條件。

3.巖土性質(zhì)

巖土性質(zhì)對(duì)建筑物的穩(wěn)定來(lái)說(shuō)十分重要，對(duì)壩址的比選具有決定性意義。因此，在壩址比選時(shí)，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(jiān)硬、完整、新鮮均勻、透水性差而抗水性強(qiáng)的巖石作為壩址。我國(guó)已建和正在施工的70余座高壩中，有半數(shù)建于強(qiáng)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(qiáng)度低易變形的頁(yè)巖、千枚巖上的極少。通過(guò)結(jié)合工程實(shí)踐，根據(jù)不同成因類型巖土的建壩適宜性及其主要問(wèn)題作簡(jiǎn)要概述。

（1）侵入的塊狀結(jié)晶巖體，一般致密堅(jiān)硬、均一、完整、強(qiáng)度大、抗水性強(qiáng)、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(shí)避開(kāi)這些不利因素。

（2）噴出巖類強(qiáng)度較高、抗水性強(qiáng)，也是較理想的壩基。我國(guó)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(duì)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(qiáng)，在選壩時(shí)也須注意研究。例如：桑干河干流上的山西省冊(cè)田水庫(kù)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(yán)重，影響著水庫(kù)效益。

（3）深變質(zhì)的片麻巖、變粒巖、混合巖、石英巖等，強(qiáng)度高、抗水性強(qiáng)、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(shí)，應(yīng)避開(kāi)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(wèn)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?yàn)樵诤駥佑矌r層中常夾有軟弱巖層，這些夾層力學(xué)強(qiáng)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(qiáng)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(dòng)下往往發(fā)生層間錯(cuò)動(dòng)，經(jīng)過(guò)次生作用易于發(fā)生泥化。在壩址比選時(shí)必須十分注意這一問(wèn)題。此外，碳酸鹽巖的巖溶洞穴和裂隙的發(fā)育，可能會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的滲漏。

4.地質(zhì)構(gòu)造

地質(zhì)構(gòu)造情況在壩址選擇上占有同等重要的地位，而且對(duì)于較為敏感的剛性壩來(lái)說(shuō)還是更重要些，而且在地震活動(dòng)區(qū)的強(qiáng)烈活動(dòng)或者是活動(dòng)性斷裂發(fā)育的地區(qū)，選擇壩址的時(shí)候還應(yīng)盡量的避開(kāi)活斷層，而位于區(qū)域穩(wěn)定條件相對(duì)較好的地塊上。在選壩前還應(yīng)進(jìn)行可行性研究，對(duì)地域的地質(zhì)情況的研究，以及區(qū)域構(gòu)造的結(jié)構(gòu)性格局，尤其要查明目前仍持續(xù)進(jìn)行活動(dòng)的可能斷裂的活動(dòng)分布、類型、規(guī)律以及錯(cuò)動(dòng)的速率，并預(yù)測(cè)發(fā)生水庫(kù)誘發(fā)地震的可能及震級(jí)。

5.水文地質(zhì)條件

在以滲漏問(wèn)題為主的巖溶區(qū)和深厚河床覆蓋層上選壩時(shí)，水文地質(zhì)條件應(yīng)作為主要考慮的因素。從防滲角度出發(fā)，巖溶區(qū)的壩址應(yīng)盡量選在有隔水層的橫谷、且陡傾巖層傾向上游的河段上。同時(shí)還要考慮水庫(kù)有否嚴(yán)重的滲漏問(wèn)題，庫(kù)區(qū)最好是強(qiáng)透水層底部有隔水巖層的縱谷，且兩岸的地下分水嶺較高。當(dāng)巖溶區(qū)無(wú)隔水層可以利用的情況下，壩址應(yīng)盡可能選在弱巖溶化地段。這就要求仔細(xì)分析研究巖層結(jié)構(gòu)、地質(zhì)構(gòu)造和地貌條件。

6.物理地質(zhì)作用

影響地址選擇的物理地質(zhì)作用較多，諸如巖石風(fēng)化、巖溶、滑坡、崩塌、泥石流等，但從一些水庫(kù)失事實(shí)例來(lái)看，滑坡對(duì)選擇壩址的影響較大。

7.天然建筑材料

天然的建筑材料是壩址選擇所要考慮的一個(gè)重要的因素，壩體施工常常需要當(dāng)?shù)夭牧?，壩址附近是否有質(zhì)量合乎要求，儲(chǔ)量滿足建壩需要的建材，如砂石、黏土等，是壩址選擇應(yīng)考慮的。針對(duì)天然建筑材料的種類、數(shù)量、質(zhì)量開(kāi)關(guān)以及開(kāi)采條件運(yùn)輸條件等都會(huì)對(duì)工程的質(zhì)量、投資有一定的影響，因此，在選擇壩址上還應(yīng)及時(shí)的進(jìn)行勘察。

8.結(jié)語(yǔ)

綜上所述，從實(shí)踐情況中也表明，選擇合適的壩址是建設(shè)水利水電工程中的一項(xiàng)具有戰(zhàn)略性意義的工作，他不僅直接關(guān)系著水工建筑物的安全、經(jīng)濟(jì)和正常使用，而且工程地質(zhì)條件在選址的過(guò)程中也占著重要的地位，因此，在水利工程建設(shè)錢選擇一個(gè)合適的地質(zhì)條件優(yōu)良的壩址，并據(jù)此合理配置水利樞紐的各個(gè)建筑物，以便充分利用有利的地質(zhì)因素、避開(kāi)或改造不利的地質(zhì)因素。

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