病險水庫主要工程地質(zhì)問題與勘察研究

【摘要】在水庫工程項目中，勘察是基礎(chǔ)工作之一，進(jìn)行地質(zhì)工程勘察，查明場地及其附近不良地質(zhì)作用的類型、成因、分布范圍、發(fā)展趨勢和危害程度。提供地質(zhì)工程資料、規(guī)劃及設(shè)計地質(zhì)參數(shù)、施工參數(shù)等，為工程的效益發(fā)揮和運行管理提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

【關(guān)鍵詞】病險水庫；工程地質(zhì)問題；勘察

水庫在建設(shè)和運行過程中，會遇到很多制約水庫正常運行的工程地質(zhì)問題，通過對庫區(qū)、壩區(qū)的基本工程地質(zhì)條件的分析，控制水庫病險，提高水庫質(zhì)量。

一、水庫地質(zhì)勘察研究的意義

水庫在建設(shè)的過程中，需要考慮很多方面的問題，如需要考慮工程巖體的強(qiáng)度和變形，土體的結(jié)構(gòu)及強(qiáng)度，庫岸邊坡的穩(wěn)定性等，在滿足送些條件的前提下，同時需要滿足工程設(shè)計的經(jīng)濟(jì)性，使工程建設(shè)的合理性與工程建巧的經(jīng)濟(jì)性巧適應(yīng)，通過對不同階段庫區(qū)工程地質(zhì)條件的分析研究，從工程地質(zhì)的角度查明潛在工程地質(zhì)問題，依此選取最優(yōu)的建設(shè)場地，或者對潛在的工程地質(zhì)問題采取適當(dāng)?shù)闹卫泶胧瑴p少不良地質(zhì)條件帶來的危害，避免地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生，因此，加強(qiáng)水庫建設(shè)的工程地質(zhì)適宜性分析，研究可能出現(xiàn)的各種工程地質(zhì)問題，采取相應(yīng)的應(yīng)對措施，對國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)和水資源的開發(fā)利用有著重大意義。

二、水庫病害成因分析

（一）庫岸不穩(wěn)定

對于我國的水庫工程，一些病險水庫存在庫岸不穩(wěn)定體，這在水庫蓄水前期已經(jīng)產(chǎn)生，但是沒有對其進(jìn)行及時的處理，在后期水庫蓄水后，使得庫岸不穩(wěn)定現(xiàn)象的加劇，這嚴(yán)重威脅了水庫的安全。庫岸不穩(wěn)定會引起庫岸滑坡，其影響因素有如巖體風(fēng)化程度、巖體軟弱結(jié)垢面的優(yōu)勢面以及地下水環(huán)境改變，同時還要由于山高坡陡、地下水從谷坡滲出，引起坡積層沿基沿面的滑動。

（二）土石壩沉降

解放初期修建的水庫中，壩體大多為土石壩，但這些土石壩壩基不同程度的保留了第四系松散堆積物，主要為沖洪積砂卵礫石層、洪坡積碎礫石層等，軟弱層極少見，這些堆積物的天然密度多大于壩體填筑密度，同時在壩體荷載作用下進(jìn)一步壓密，壩基的壓縮變形是極有限的。所以土石壩的沉降問題主要來自于土石壩壩體本身因壓實不足而產(chǎn)生的自重固結(jié)變形。在修建這些水庫時，多為投工投勞和人工操作，機(jī)械化程度低，壩體填筑密實度達(dá)不到要求，一是碾壓不夠，表現(xiàn)為鉆孔巖心結(jié)構(gòu)松散，標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗擊數(shù)偏低，鉆孔注水試驗滲水量大；二是填筑土含水量太高，采用在壩基水下拋土截流，并讓未經(jīng)合適處理的截流戧體成為土壩的一部分，在水庫運行期間，高含水量的原戧體發(fā)生沉降變形；三是分段填筑的施工縫處理不當(dāng)，當(dāng)時人工挑土上壩，二三個壩段同時填筑，因壩段間施工縫自壩底至壩頂均未作碾壓處理或處理不當(dāng)，使壩體產(chǎn)生沉降變形，過量的變形導(dǎo)致壩體裂縫或壩高不足。

（三）土石壩裂縫

由于上下游差異沉降、壩坡偏陡等因素，造成土石壩產(chǎn)生裂縫。同時由于水庫不斷進(jìn)行放水和蓄水，經(jīng)常使壩體產(chǎn)生飽水和失水問題，容易使壩體產(chǎn)生縱向裂縫；對于壩體產(chǎn)生的橫向裂縫，主要是由兩方面原因產(chǎn)生，一方面是由于壩體土含量過高，使得壩體產(chǎn)生干縮，另一方面是在填筑時，施工縫處理不當(dāng)，使得壩體產(chǎn)生沉降，進(jìn)而使其產(chǎn)生橫向裂縫。

三、病害病險勘察的原則與方法

（一）勘察原則與理念

病害水庫除險加固工程由于受資金所限，因而大多沒有按照勘察規(guī)范大范圍開展工程地質(zhì)勘察工作。其除險加固工程地質(zhì)勘察的理念與原則是：查明水庫病害病險的主要工程地質(zhì)問題，有針對性的有病治病，重點勘察治理；勘探孔深度大多進(jìn)入壩基相對不透水層3～5m控制。為節(jié)省工程投資，地質(zhì)條件相對簡單、病害不嚴(yán)重的山塘，一般不作詳細(xì)地鉆探工作。工程地質(zhì)條件較復(fù)雜、滲漏問題通過地表地質(zhì)測繪調(diào)查不能查清的水庫必須作鉆探勘察（如溫州市龍灣區(qū)天河?xùn)|水庫、天河西水庫、蒼南縣吳家園水庫、永嘉縣小子溪水庫、文成縣濟(jì)下水庫等等）。近年來，沿海地區(qū)安全鑒定及除險加固階段作鉆探工作的水庫占比得到了極大的提高，且逐步向山塘覆蓋。

（二）勘察手段與方法

在搜集水庫設(shè)計資料、竣工圖紙及多年運行觀測資料的基礎(chǔ)上，主要通過平面地質(zhì)測繪、坑槽探及鉆探等手段及對大壩樞紐建筑物的滲漏、變形等病害進(jìn)行調(diào)查，以較少的地質(zhì)勘察工作量，有的放矢的查明水庫存在病害的主要工程地質(zhì)問題，達(dá)到除險加固的目的。

3.2.1 無鉆探工作量的地質(zhì)勘察方法

通過平面地質(zhì)測繪，查明大壩壩體壩基滲漏及壩體變形的部位、分布高程及范圍、滲漏量大小及滲漏形式；通過坑槽探、坑內(nèi)注水試驗查明壩體的滲透性；輸水涵管或涵洞查明其滲漏及變形部位、滲漏量大小及變形程度；泄洪溢洪道查明其底板抗沖刷及邊墻的穩(wěn)定性。大壩壩體及壩基的防滲帷幕灌漿邊底界，主要根據(jù)地基巖性的透水性及滲漏量大小推測確定。

3.2.2 有鉆探工作量的地質(zhì)勘察方法

除通過平面地質(zhì)測繪調(diào)查，查明上述工程地質(zhì)問題外，一般小型水庫主要沿壩軸線河心及兩肩位置、壩體最大斷面上下游壩坡中部各布置一孔，共布置5個鉆孔勘探，壩體較長的水庫或推測的的病害位置一般布置輔助剖面?？變?nèi)作好上部壩體的注水試驗及取土樣擊實試驗，下部基巖作好壓水試驗以查明相對隔水層的底界，通過地下水位與水庫正常蓄水位的交點來確定兩肩繞滲的邊界。防滲帷幕灌漿邊底界的確定，最終宜在鉆孔壓注水試驗資料的基礎(chǔ)上，根據(jù)工程投資及基礎(chǔ)地層巖石的透水性、壩基滲漏量大小綜合確定。

結(jié)束語

綜上所述，工程地質(zhì)勘察是水利工程建設(shè)的基礎(chǔ)工作，直接關(guān)系到水庫的運行安全、建設(shè)周期和工程造價。工程地質(zhì)勘察不僅可查明與工程建設(shè)有關(guān)的地質(zhì)條件并做出綜合評價，而且還可以預(yù)測可能出現(xiàn)的工程地質(zhì)問題，提出所需的防治措施與建議，以便正確、合理、經(jīng)濟(jì)的設(shè)計和施工。因此對水庫進(jìn)行詳細(xì)的地質(zhì)勘察，分析主要存在的工程地質(zhì)問題，做出綜合的地質(zhì)評價，為規(guī)劃設(shè)計和施工提供真實的必要的工程地質(zhì)數(shù)據(jù)及資料，是十分必要的。建議對水庫都必須進(jìn)行詳細(xì)的、全面的工程地質(zhì)勘察。病險水庫工程地質(zhì)是一個復(fù)雜的工程地質(zhì)問題，應(yīng)根據(jù)工程規(guī)模、類型及地質(zhì)條件，結(jié)合當(dāng)?shù)亟ㄔO(shè)經(jīng)驗等綜合分析確定。

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