淺談水利工程壩址選擇的工程地質(zhì)勘察

王晶磊

通過結(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。

1.引言

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(jì)、施工全過程，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)。

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(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(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)。

2.2 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(shí)要充分考慮地形、地貌條件。

2.3 巖土性質(zhì)

巖土性質(zhì)對(duì)建筑物的穩(wěn)定來說十分重要，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)度低易變形的頁巖、千枚巖上的極少。通過結(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)避開這些不利因素。

（2）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?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。

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(huì)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(shí)，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(shí)，須研究滲漏、滲透變形和振動(dòng)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(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、避開或改造不利的地質(zhì)因素。

（作者單位：156321黑龍江省建三江管理局創(chuàng)業(yè)農(nóng)場(chǎng)）