淺論病險水庫地質(zhì)勘察與病害成因

倪惠松

（河北省水利水電勘測設(shè)計研究院 天津市 300250）

隨著我國社會的不斷發(fā)展，水利工程的大量開展和實施為我國人民的日常生活以及相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了極大的便利，但同時，由于此類工程自身所具備的體量較大、周期較長等特點，水庫實際應(yīng)用過程中經(jīng)常會出現(xiàn)各種各樣的病害，這些問題輕則導(dǎo)致水庫無法發(fā)揮出預(yù)期作用，重則直接對周邊居民的生命財產(chǎn)安全產(chǎn)生影響。在這樣的背景之下，相關(guān)單位及技術(shù)人員必須能針對病險水庫做好地質(zhì)勘察工作，并結(jié)合勘察結(jié)果對導(dǎo)致病險出現(xiàn)的原因進(jìn)行分析，最后制定完善的處理辦法。為了確保病險水庫地質(zhì)勘察工作以及病害成因分析工作的展開能達(dá)到預(yù)期效果，本文將從這兩點內(nèi)容入手進(jìn)行深入分析。

1 病險水庫地質(zhì)勘察

1.1 施工及運行調(diào)查

結(jié)合上文中的內(nèi)容，水庫施工以及運行過程都會對水庫的安全性產(chǎn)生影響，因此，病險水庫地質(zhì)勘察工作的展開首先要做的就是對水庫工程的施工和運行狀況進(jìn)行調(diào)查。①對于實際的施工過程來說，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理、建材質(zhì)量不達(dá)標(biāo)等問題都會導(dǎo)致水庫在后續(xù)應(yīng)用過程中存在各種各樣的隱患，最終發(fā)展為病害，因此，在針對水庫工程施工進(jìn)行檢查時，相關(guān)工作人員也應(yīng)從這些方面入手，分析水庫病害出現(xiàn)的原因是否由建筑隱患發(fā)展而來，進(jìn)而在此基礎(chǔ)上制定改善辦法。②對于水庫的運行過程來說，對這一部分內(nèi)容的調(diào)查主要是向后續(xù)地質(zhì)勘探、病險成因分析等工作的展開提供資料基礎(chǔ)，因此，相關(guān)工作人員應(yīng)能在這一過程中對水庫的運營狀況進(jìn)行深入調(diào)研，并做好記錄工作，確保這些內(nèi)容能為后續(xù)勘察工作的展開提供支持。

1.2 庫區(qū)地質(zhì)勘察

庫區(qū)地質(zhì)勘察主要包含以下內(nèi)容：①水庫岸壩的穩(wěn)定性。對于這一勘察內(nèi)容來說，相關(guān)工作人員應(yīng)將勘察的重點放在對近岸岸壩穩(wěn)定性的勘測上，并結(jié)合地質(zhì)測量、銅探探究、項目鉆探等方式來完成實際的勘察和測量工作。②水庫是否存在滲漏或淤積問題。針對這兩點內(nèi)容的勘探并不是必須的，工作人員應(yīng)結(jié)合水庫的病險程度進(jìn)行分析，進(jìn)而在此基礎(chǔ)上通過合適的方法完成勘察。

1.3 壩區(qū)地質(zhì)勘察

水庫壩區(qū)地質(zhì)勘察主要包含以下兩點內(nèi)容：

（1）壩體勘察。在實際的勘察過程中，工作人員可以根據(jù)水庫病險程度選擇鉆探、坑探、物探等方式來進(jìn)行勘測，在此基礎(chǔ)之上，現(xiàn)場工作人員仍應(yīng)結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗、動力觸探試驗、結(jié)構(gòu)體巖土試驗等來對壩區(qū)進(jìn)行綜合性勘察，最終得出完善的勘察結(jié)果。對于具體的勘察內(nèi)容來說，相關(guān)工作人員應(yīng)重點關(guān)注壩體的填筑質(zhì)量能否滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求、壩體裂縫存在的位置、大小、形狀等、壩體滲漏的范圍和程度、壩體施工缺陷等。

（2）壩基工程地質(zhì)勘察。對于這一工作的展開來說，勘察人員首先要做的就是針對工程區(qū)的地形條件、施工及運行期間出現(xiàn)的岸壩險情等進(jìn)行調(diào)查，在充分調(diào)查的基礎(chǔ)之上，勘察人員應(yīng)結(jié)合這些內(nèi)容對壩基項目的地質(zhì)狀況進(jìn)行分析，最后對壩基項目地質(zhì)問題對于壩基安全性所產(chǎn)生的影響進(jìn)行分析。

1.4 涵洞地質(zhì)勘察

涵洞工程地質(zhì)勘察主要包含以下兩方面內(nèi)容：

（1）穿壩輸水涵地質(zhì)勘察。從勘察內(nèi)容上來說，相關(guān)工作人員應(yīng)主要針對穿壩輸水涵是否存在裂縫病害進(jìn)行調(diào)查。若穿壩輸水涵位于土壩之中，勘察人員則應(yīng)在原基礎(chǔ)上對涵洞的位移情況進(jìn)行調(diào)查和測量。從具體的勘察方法上來說，穿壩輸水涵地質(zhì)勘察常用的方法主要有：管內(nèi)查探、項目鉆探等。對于最終的勘察結(jié)果來說，相關(guān)技術(shù)人員應(yīng)能結(jié)合涵管的移動位置、開裂狀況等對管周壩體土的滲透性及抗沖擊能力等進(jìn)行判斷。

（2）輸水隧洞工程地質(zhì)勘察。在這一工作開展過程中，勘察人員應(yīng)主要針對圍巖的斷裂、裂縫、滲透破壞以及其他變形情況進(jìn)行調(diào)查，具體的勘察方法主要為洞內(nèi)外觀檢查、工程鉆探、巖土試驗、注水試驗等。通過對重點隧洞病險洞段的勘察，相關(guān)技術(shù)人員將能有效判斷出洞室圍巖的穩(wěn)定性。

1.5 地基地質(zhì)勘察

除了上述內(nèi)容之外，勘察人員仍需要對其他建筑物地基工程進(jìn)行勘察，確?？辈旖Y(jié)果的完善性。以溢洪道地質(zhì)勘察為例，相關(guān)工作人員應(yīng)結(jié)合水庫實際險情決定，若并沒有出現(xiàn)險情，那么就不需要進(jìn)行勘察。另一方面，對于重點施工的建筑物地基來說，勘察人員應(yīng)能針對這部分內(nèi)容進(jìn)行地質(zhì)勘察。

2 病害成因分析

2.1 庫岸穩(wěn)定問題

水下岸坡中存在的不穩(wěn)定體可能會導(dǎo)致水庫蓄水早期出現(xiàn)坡體移位及滑塌現(xiàn)象，本文主要對這一內(nèi)容進(jìn)行分析。結(jié)合不穩(wěn)定體形成原因的不同，庫岸穩(wěn)定問題可以分為以下幾類：①由于地下水環(huán)境惡化而形成的不穩(wěn)定體。當(dāng)這種狀況出現(xiàn)時，近壩不穩(wěn)定體的形成將會導(dǎo)致水庫整體的安全性大幅下降。②由于基巖裂隙水位較高而形成的不穩(wěn)定體。在這樣的背景之下，地下水將會從裂縫坡漏出，進(jìn)而通過松散堆積物或基石裂縫泄露到谷底，接觸面的抗剪強度因此而降低，最終產(chǎn)生滑坡問題。③因為水庫蓄水過程而產(chǎn)生的不穩(wěn)定體。當(dāng)水庫蓄滿水之后，岸坡位置的地下水深最高，水壓最大，進(jìn)而導(dǎo)致距離水面較高位置的岸坡巖體在風(fēng)化程度增高的同時潤化和軟化程度也增高。

2.2 土石壩沉降

對于這一病害的出現(xiàn)來說，土石壩壩體填筑不實是導(dǎo)致土石壩沉降的主要原因，而土石壩壩體填筑不實則主要是由以下原因所導(dǎo)致的：①碾壓不充分。碾壓工作的開展是降低壩體水分含量的主要途徑，而若碾壓程度達(dá)不到要求，土石壩在實際應(yīng)用過程中必然會出現(xiàn)滲水問題，進(jìn)而影響其安全性。②填筑土水分含量過高。這一問題可以通過對填筑土濕潤程度的測量來進(jìn)行判斷，在實際的施工過程中選取適當(dāng)?shù)奶钪羷t可以有效的預(yù)防此類問題出現(xiàn)。③施工縫處理不當(dāng)。由這一問題所導(dǎo)致的土石壩沉降并不難理解，相關(guān)人員及單位則應(yīng)通過有效的施工質(zhì)量管理辦法來從根本上對此類問題進(jìn)行預(yù)防。

2.3 土石壩裂縫

土石壩裂縫常見的種類主要包含平行于壩軸線方向的縱縫以及垂直于壩軸線方向的橫縫，在實際的勘察和病害分析過程中，相關(guān)工作人員也可以結(jié)合這樣的特性來進(jìn)行探究。

對于縱縫的產(chǎn)生原因來說，背水坡壩坡偏陡、上下游沉降差異以及土壩體向下游的滲透動水壓力作用等是導(dǎo)致此類病害出現(xiàn)的主要原因，但由于反慮排水系統(tǒng)作用，土石壩背水坡相對而言比較平整，這一結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)縱縫的概率并不大。反之，對于土石壩迎水坡來說，壩坡陡峭、壩土干縮等都有可能導(dǎo)致縱縫出現(xiàn)。除了上述兩點內(nèi)容之外，水庫長期放水、蓄水將會導(dǎo)致迎水坡出現(xiàn)飽水、失水交替現(xiàn)象，進(jìn)而發(fā)展成縱縫病害。

對于橫縫的產(chǎn)生原因來說，壩體自身土粘粒含量較高而導(dǎo)致的壩土干縮、施工縫處理不當(dāng)?shù)仁菍?dǎo)致此類病害出現(xiàn)的主要原因，同時，壩體實際應(yīng)用過程中所產(chǎn)生的滑動及沉降差異也有可能導(dǎo)致土石壩橫縫的出現(xiàn)。

2.4 土石壩滑坡

導(dǎo)致土石壩滑坡的原因主要有以下幾點：①若水庫大壩在截流時采用圍堰截流的方式來進(jìn)行處理，而沒有采取一定的防護(hù)措施，那么土體中水分的含量必然會升高，最終導(dǎo)致滑坡現(xiàn)象出現(xiàn)。②若水庫建設(shè)過程中因為部分配套設(shè)施而需要將水庫內(nèi)的蓄水全部放空，水庫水位突然降低，迎水坡將會在短時間內(nèi)由受壓狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槭芾瓲顟B(tài)，在這樣的背景之下，土石壩的抗剪強度將會大幅降低，最終出現(xiàn)滑坡問題。

2.5 土石壩滲透穩(wěn)定問題

防滲體空隙過大、因為穿壩涵洞或其他構(gòu)筑物的差異變形而產(chǎn)生的滲漏縫隙是導(dǎo)致土石壩滲透穩(wěn)定問題出現(xiàn)的主要原因。在水庫的應(yīng)用過程中，以下狀況都有可能導(dǎo)致上述問題出現(xiàn)：①滲透流速大于砂土被水流帶走的臨界速度。②生物作用導(dǎo)致土石壩的滲透穩(wěn)定性遭到破壞。若不能及時對這一類問題進(jìn)行處理，生物作用的影響范圍不斷擴大，汛期時就很有可能出現(xiàn)重大的沖刷破壞險情。

2.6 壩基滲透穩(wěn)定問題

壩基滲透穩(wěn)定問題的出現(xiàn)主要是由以下幾方面原因所導(dǎo)致的：①當(dāng)土壩壩基的砂礫石層在上下游壩角都露在地表且沒有任何截斷措施時，一旦水位過高，就很有可能出現(xiàn)壩基砂礫石層管涌的現(xiàn)象，最終導(dǎo)致巖土空隙松散，影響壩基滲透穩(wěn)定性。②壩基斷層軟弱破碎帶、破碎夾層等都有可能引發(fā)壩基滲透問題，同時，此類問題常見于順河方向，相關(guān)工作人員則應(yīng)主要針對這些位置進(jìn)行勘察和分析。③巖溶洞穴也會對壩基的滲透穩(wěn)定性產(chǎn)生一定影響。

3 結(jié)語

綜上所述，本文主要從庫區(qū)、壩區(qū)以及建筑地基等方面對病險水庫地質(zhì)勘察的主要內(nèi)容及勘察辦法進(jìn)行了論述，并在此基礎(chǔ)上針對導(dǎo)致庫岸穩(wěn)定問題、土石壩沉降、土石壩滑坡、壩基滲透穩(wěn)定性問題等出現(xiàn)的原因進(jìn)行了深入研究?？偟膩碚f，水庫是我國水利工程開展的重要組成部分之一，而病險水路地質(zhì)勘察以及病害原因分析工作的展開則是確保這些水庫能在整體水利體系中發(fā)揮出預(yù)期作用，避免對周邊居民生活產(chǎn)生負(fù)面影響的主要途徑，相關(guān)單位及人員在后續(xù)勘察及分析過程中則應(yīng)在結(jié)合本文內(nèi)容的基礎(chǔ)上對水庫周邊環(huán)境及實際應(yīng)用狀況進(jìn)行分析，保證病害成因分析結(jié)果的準(zhǔn)確性，在此基礎(chǔ)上制定病險水庫治理辦法。