探究水利工程壩址選擇的工程地質(zhì)勘測(cè)

丁鳳++蘇海鷗

摘 要：通過(guò)結(jié)合工程實(shí)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(jì)，同時(shí)應(yīng)當(dāng)對(duì)工程地質(zhì)的相關(guān)問(wèn)題提出分析，并結(jié)合水利工程的實(shí)際情況而選取合適的壩址。

關(guān)鍵詞：工程地質(zhì)勘察；水利工程；壩址選取

水工建筑物不同于其他建筑物，有其自身的特點(diǎn)。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(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)。

一、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(duì)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(huì)存在缺陷。所以在壩址選擇時(shí)，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(jì)處理困難，投資高昂的方案，應(yīng)首先被否定。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.地質(zhì)構(gòu)造。

地質(zhì)構(gòu)造在壩址選擇中同樣占有重要地位，對(duì)變形較為敏感的剛性壩來(lái)說(shuō)更為重要。在地震強(qiáng)烈活動(dòng)或活動(dòng)性斷裂發(fā)育的地區(qū)，選壩時(shí)應(yīng)盡量避開(kāi)或遠(yuǎn)離活斷層，而位于區(qū)域穩(wěn)定條件相對(duì)較好的地塊上。在選壩前的可行性研究時(shí)，應(yīng)進(jìn)行區(qū)域地質(zhì)研究，查明區(qū)域構(gòu)造格局，尤其要查明目前仍持續(xù)活動(dòng)或可能活動(dòng)斷裂的分布、類型、規(guī)模和錯(cuò)動(dòng)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)。國(guó)外有些水壩就因橫跨活斷層而壩體被錯(cuò)開(kāi)或致垮壩。地質(zhì)構(gòu)造也經(jīng)常控制壩基、壩肩巖體的穩(wěn)定。在層狀巖體分布地區(qū)，傾向上游或下游的緩傾巖層中存在層間錯(cuò)動(dòng)帶時(shí)，在后期次生作用下往往演化為泥化夾層，若有其他構(gòu)造結(jié)構(gòu)面切割的話，對(duì)壩基抗滑穩(wěn)定極為不利，在選壩時(shí)應(yīng)特別注意。因?yàn)榫弮A巖層的構(gòu)造變動(dòng)一般較輕微，容易被忽視。陡傾甚至倒轉(zhuǎn)巖層，由于構(gòu)造形變強(qiáng)烈，巖石完整性受到強(qiáng)烈破壞，在選壩時(shí)更要特別注意查清壩基內(nèi)緩傾角的壓性斷裂。要盡可能選擇巖體完整性較好的構(gòu)造部位作壩址，避開(kāi)斷裂、裂隙強(qiáng)烈發(fā)育的地段。

4.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。

5.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。在河谷狹窄的河段上建壩可節(jié)省工程量和投資，所以選擇壩址時(shí)總希望找最窄的峽谷段。但是，峽谷地段往往存在岸坡穩(wěn)定問(wèn)題，一定要慎重研究。如法國(guó)羅曼什河上游一壩址，地形上系狹窄河段，河谷左岸由花崗巖和三疊紀(jì)砂巖及石灰?guī)r構(gòu)成。右岸是里亞斯頁(yè)巖，表面上看來(lái)巖體較完整，后經(jīng)鉆探發(fā)現(xiàn)頁(yè)巖下面為古河床相的砂礫石層，表明了頁(yè)巖是古滑坡體物質(zhì)，滑坡作用將河槽向左岸推移了70m。因而只得放棄該壩址而另選新址。

6.天然建筑材料。

天然建筑材料也是壩址選擇的一個(gè)重要因素。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。天然建筑材料的種類、數(shù)量、質(zhì)量及開(kāi)采條件及運(yùn)輸條件對(duì)工程的質(zhì)量、投資影響很大，在選擇壩址時(shí)應(yīng)進(jìn)行勘察。

二、結(jié)語(yǔ)

從實(shí)踐表明，選擇壩址是水利水電建設(shè)中一項(xiàng)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(jì)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(gè)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。endprint