水庫工程地質勘察
『壹』 水庫工程地質勘察包括哪些內容
水利工程來地質勘察源通常分階段進行,一般按工程規模大小、重要性和地質條件復雜程度而定。大型工程分四個階段(規劃、可行性研究、初步設計和技施設計),中小型工程可適當簡化,對河道堤防或地質條件簡單的小型工程可不分階段,一次作完。各階段的任務是:①規劃階段要了解河流或河段的區域地質和各規劃方案的基本地質條件,初步分析第一期開發工程的主要工程地質條件,普查天然建築材料;②可行性研究階段要確定地震基本烈度,對區域構造穩定性作出結論,選擇壩址並確定基本壩型,對庫、壩區主要工程地質問題作出初步評價,初查天然建築材料;③初步設計階段要為確定主要建築物軸線、形式,查明工程地質條件,對庫區專門性工程地質問題作出評價,提出各項長期觀測網的設計,詳查天然建築材料; ④技施階段除補充必要的工程地質勘察外,主要是進行工程地質專門性問題的研究,完善觀測系統,通過施工開挖核實地質資料並進行施工編錄。
『貳』 地質部組建第五大隊開展水庫運用階段工程地質問題的勘察研究工作
1963年11月,地質部水文地質工程地質局召開直屬隊計劃工作會議時,按照國務院指示,決定籌建第五大隊,對三門峽水庫運用條件下出現的泥沙淤積、農田浸沒、庫岸坍塌等工程地質問題的發生發展規律進行勘察研究。
1964年4月,地質部水文地質工程地質第五大隊正式組成,隊部初設在河南三門峽市,一年之後遷往陝西渭南市永久駐地。地質與勘探技術人員主要來自部屬北京隊和水文所,1965年大專院校畢業生10餘人,以及從西北地質研究所調來的地質技術人員。隊長蔣士英、王相坎,技術負責人董志良、方鴻慈,地質科長謝留臣,勘探科技術負責徐孟超。下屬編制有:黃土組、浸沒鹽鹼組、坍岸組、綜合研究組、資料組及實驗室等。
第五大隊在組建的當年,就組織力量開展了潼關以東坍岸帶、渭河下游浸沒區,以及泥沙主要來源區之一的陝北黃土高原重點縣進行了專門性的踏勘調查,收集資料等調研工作,為編制工作規劃做准備。
1964年12月,治理黃河會議時,周總理要求兩部一院(水利部、地質部、中國科學院)會同山西、陝西兩省對庫區問題進行專門的查勘和規劃研究。1965年5月,兩部一院(執行單位是黃河水利委員會、水文地質工程地質局、地理研究所)向國務院提交《西安市區及三門峽庫區查勘報告》,7月3日,國務院批復:「希即按照報告中所提意見進行工作。」(該報告和批示均未找到)地質部門參加查勘的有水文地質工程地質局姜達權副總工程師和第五大隊董志良工程師。
遵照「治理黃河會議」部署和國務院的批復,結合黃河中游水土保持委員會的要求,以踏勘調查成果和調研工作為基礎,編制的1966~1970年工作規劃,將第五大隊的基本任務定位在配合黃河中游水土保持規劃和三門峽庫區治理規劃這兩個重要方面。在執行中,盡管有「文革」的干擾,仍在這兩方面作了有益的探索,為後續工作規劃和總結性成果開了一個好頭,積累了可貴的治理黃河地質科研成果。
『叄』 工程地質知識:影響水庫塌岸誘發因素有哪些
(1)庫水的作用
由於庫水在風或其他外力作用下生產波浪,波浪的波高、波速和版波向不同,對岸坡沖蝕與權淘刷作用也存差異。山區河流水庫的波浪沖蝕作用一般不突出。
庫水升降表現為岸坡岩土體飽和、排水變化過程,或岸坡岩土體的浮托力、滲透壓力變化過程。庫水升降速率表現為這個過程變化的劇烈程度。
(2)地震作用
由於地震作用對岸坡岩土體結構弱化,甚至形成新的滑坡、崩塌等,影響水庫塌岸。
(3)人類工程活動
人類在庫周的工程活動如爆破、開挖、棄渣、棄水等,可能影響岸坡的地質環境條件,從而生產水庫塌岸。
(4)其它作用
大氣降水一般在水庫蓄水前後不會發生較大變化,影響不大。庫岸結冰的凍脹,浮冰撞擊岸坡,對岸坡淺表部岩土體有一定影響。
『肆』 水庫堤壩岩土工程勘察
一、深圳水利工程建設現狀
深圳市自建市後,水利事業蓬勃發展,特別自1992年以來,新建擴建了一大批水利工程,引東江上游水入深、全市供水體系形成網路、興建調蓄水庫和戰略儲備水庫、開展雨洪利用、整治河道提高河道防洪和景觀功能等等,為深圳市的可持續發展提供了水資源保障。
深圳市常見的水利工程主要有:水庫、樞紐建築物、輸水或泄水隧洞、堤防、泵站、水閘、渡槽和輸排水管等。水庫大壩依其材料不同可分為混凝土壩、砌石壩、堆石壩和土壩等。
截至2007年底,全市共有172座水庫,其中在建的公明水庫總庫容1.5×108m3,為大(二)型水庫,壩體總長4.6km,最大壩高54m;正在勘察擬建的清林徑水庫,總庫容為1.8×108m3,總壩長1.8km,最大壩高44.2m;已建的東部供水水源工程,全長56.3km,其中7.2km為隧洞;已建供水網路干線工程,全長472km,其中80%為隧洞。
在建設和使用這些水利工程的過程中,曾遇到了大量的工程地質問題,它們大多與地表水、地下水有很大關系,這是水利工程地質專業的主要特點。由於有了水,岩土體飽和軟化,抗剪強度降低,水頭壓力抬高,滲流作用加強;由於有了水,水工建築物岩土設計計算變得復雜,運用工況多樣化;由於有了水,岩土工程勘察需採用綜合勘探方法,各類試驗項目繁多,地質參數的取值和地質評價結論需要綜合判斷確定。對於水利工程,由於勘察水平不高而導致相關工程地質問題未查明,其後果是嚴重的,要麼導致整個工程失敗(如潰壩、決堤、水庫無法蓄水);要麼工程建成後問題很多,影響正常運行;或者由於相關地質參數和評價結論過於保守而導致大量的投資浪費。
因此,水利岩土工程勘察是一項復雜而重要的專業性較強的地質工作,在具體實施過程中,除了嚴格執行行業規程規范之外,地區性工作經驗亦很重要,尤其在項目建議書、可行性研究階段或者勘探工作量不足的一些中、小型工程顯得尤為突出。
二、水利水電工程常見工程地質問題
根據深圳地區所處的地質背景和水文氣象條件,修建水利工程後常見的工程地質問題有:
1.區域構造穩定性
深圳地區地震基本烈度為Ⅶ度,區域構造穩定性相對較好,各工程研究對象主要指活動性斷裂對水工建築物長期運行的影響。以深圳斷裂帶為代表,重點關注水庫誘發地震、地應力集中、斷裂構造的年位移量等。
2.水庫庫區滲漏
蓄水水庫產生永久性的過量的滲漏,不僅影響水庫的效益,同時還會因滲漏引起其他一些不良後果。羅屋田水庫的岩溶滲漏是一典型例子,由於水庫滲漏嚴重,水庫始終無法正常蓄水。
3.庫岸穩定性
水庫蓄水後,庫岸自然地質環境發生急劇變化,岩土體飽水及強度降低,庫水漲落引起地下水位波動變化,波浪沖刷作用加劇變化等,使得原來處於平衡狀態的岸坡發生破壞,達到新的平衡,其破壞形式包括:崩塌、滑坡、塌岸等。庫岸失穩破壞的後果將直接危及濱岸地帶居民及建築物安全,淤塞庫區,高位能的快速崩滑體還可以造成巨大涌浪,危及大壩及壩下游安全。
4.水庫浸沒
水庫蓄水後,引起庫岸周圍一定范圍內地下水水位抬升(壅高),當壅高後的地下水位接近或引出地面時,將可能導致農田沼澤化、土地鹽鹼化、建築物地基飽和惡化等不良後果。深圳地區一般多為山區性水庫,庫容面積有限,水庫浸沒問題不嚴重。
5.壩區滲漏
壩區滲漏包括壩基滲漏和繞壩滲漏,分別產生於壩基和壩肩。壩基滲漏是現有水庫大壩普遍的地質現象,滲透量過大將影響水庫的效益,或者滲透水流作用危及壩體的安全。深圳地區常見的壩區滲漏方式有建基面滲漏(接觸面滲漏)、淺層風化岩滲漏、斷裂構造帶滲漏、沖洪積砂礫層滲漏和岩脈帶滲漏等。
6.壩基岩土體的壓縮變形與承載力
不同類型的壩對壩基壓縮變形與承載力要求不同,其共同點均要求建壩後不致產生過大的沉降變形和不均勻沉降變形,以免引起壩體開裂或剪切滑移而導致的破壞。對中低土石壩而言,深圳地區常見的高壓縮地層主要包括人工鬆散填土、軟黏土、淤泥和泥炭等。
7.壩基(肩)岩土體的抗滑穩定
對於土石壩而言,壩基如有抗剪強度低的軟弱地層(如軟黏土、淤泥、鬆散填土等),則壩基不僅存在沉降變形問題,亦有沿軟弱層滑動問題;對混凝土壩、砌石壩而言,根據滑動破壞面位置的不同,壩基岩體滑動分為表層滑動(通常指混凝土與岩石接觸面)、淺層滑動和深層滑動(軟弱結構面滑動);對於壩肩抗滑穩定主要體現陡地形狀況下的結構面滑動問題。
8.水工隧洞圍岩穩定與變形
地下隧洞開挖以後,洞壁圍岩由於失去了原有的岩體的支撐而向洞內松張變形,如果變形超過圍岩本身所承受的能力,圍岩將產生破壞。圍岩的變形破壞程度常取決於圍岩應力狀態、岩體結構及洞室斷面形狀等。竣工後的水工隧洞往往要承受內外水壓力的長期作用。深圳地區隧洞淺埋段較多,斷裂構造發育,岩性岩相多變,地下水位高,隧洞施工遇塌方、冒頂現象相對較多,施工後縱向與橫向裂縫也時有所見。
9.隧洞涌水
隧洞涌水問題包括隧洞段涌水量預測、掌子面突水、突泥預測和地面沉降預測等,因其影響因素多,各項參數准確取值較難,隧洞涌水預測大多帶有經驗性質。盡管如此,隧洞涌水仍是一項重要而復雜的水文地質工作內容。以往的工程實例表明,隧洞涌水預測不可靠,施工措施不到位,往往會導致嚴重的人員傷亡、經濟損失甚至一定范圍的社會安定問題。
10.天然建築材料
深圳地區水庫一般適合建當地材料壩,以土石壩最多,黏性土料和壩殼料用量也最為龐大。例如公明水庫大壩實際用量達1100×104m 3,勘察儲量為其2~3倍。既要不破壞當地生態環境並盡量減少征地費用。又要尋找足夠儲量的、質量好的、開采方便的、運距近的料場,是水庫工程建設期突出的工程地質問題,也是一大前期勘察難點。
11.深基坑支護
深圳地區地下式泵站較多,大多涉及深基坑問題,有的基坑深達30~40 m,這些泵站一般建在地勢低窪處,軟土層和砂礫層較厚,地下水豐富,地下水位普遍較高,工程地質水文地質條件復雜,基坑支護體系需要考慮隔水、淺層支護、深層支護、上下水工建築物平面布置及基坑內方便輸水隧洞施工等要素。
其他的一些工程地質問題,如隧洞施工岩爆問題,放射性污染問題,閘、壩建築物的抗沖刷問題等等,因一般不常見這里不單獨列出。
三、水庫庫區岩土工程勘察評價工作經驗
限於自然條件,深圳地區擬建和已建水庫規模有限,絕大部分為中、小型水庫,壩高15~50m,水庫周邊區域以花崗岩類和砂頁岩類為主,地形地貌多為低丘陵和台地,植被覆蓋良好,岩體風化一般較深厚,斷裂構造較發育,物理地質現象不發育,工程地質條件一般屬於中等復雜。
水庫庫區岩土工程勘察與評價工作一般應注意:
1.勘察工作
勘察工作應以水文地質、測繪、調查訪問、資料收集為主,勘探工作為輔。注意研究地形地貌特點,河床變遷歷史,泉水露頭情況,區域性自然邊坡和人工邊坡失穩現象,周邊水庫群常見的水庫地質問題等。當基岩露頭較好時,重點調查斷層和裂隙發育特點;當基岩露頭不好時,重點調查風化土和覆蓋層的工程特性與分布狀況。
2.勘察方法
針對水庫滲漏問題,首先根據水文地質成果確定可能的滲漏形式,然後根據不同的滲漏形式採用適當的勘察方法。單薄分水嶺滲漏一般較為常見,分水嶺岸坡一般分布有一定厚度的殘坡積土和全風化土,勘察工作以調查上部土層作為天然防滲鋪蓋的厚度、平面范圍和滲透特性為重點,均衡布置淺鑽孔或探坑,並進行注水和試坑滲水試驗。對於下部基岩的滲透特徵,需選擇代表性位置布置勘探剖面,各勘探點進行分段壓水、注水、抽水(提水)試驗。對於斷層或裂隙密集帶滲漏問題,可先布置物探工作,再布置鑽探與現場試驗工作。此外有些水庫發現也有風化岩中岩脈帶滲漏問題,在花崗岩類地區應重視。從目前已建水庫的運行情況來看,大多數水庫滲漏問題並不嚴重,未超過水庫設計滲漏量,這與深圳地區岩土層的弱透水性有關,也與庫水深度較淺、斷裂構造的密閉性較好等有關。但應注意的幾點是:
1)庫外未見有滲水溢出點並不代表水庫沒有滲漏,從有些水庫常年觀測資料來看,仍有相當一部分滲流量是通過潛流作用形成的。
2)強風化岩全段、弱風化岩上段部分試驗段滲透系數較大,鑽孔鑽進中常有涌水或失水現象,但大部分試驗段滲透系數為弱透水,將這兩層視為相對隔水層或相對透水層時應慎重,需根據滲透系數大值的平面位置、埋深、上部地層滲透性、地下水的徑流排泄方式以及水庫防滲級別等綜合確定。
3)峽谷區和台地區水庫滲漏評價方法有區別。
4)水庫滲漏除了定性評價外,還要盡量進行定量計算評價。
5)在可能滲漏部位布置水文地質長期觀測孔,可有效判斷水庫滲漏情況。
6)龍崗岩溶地區水庫滲漏問題很復雜,評價結論需特別慎重。
3.邊坡勘察
深圳地區庫岸坡度一般較平緩,庫岸穩定問題常表現為淺層滑坡或滑塌,主要產生於殘坡積層中,方量有限,一般為數十立方米至數百立方米,對水庫運行安全不會有太大的影響。但有些供水水庫在某些時段可能取水量很大,存在庫水位驟降的情況,應注意大面積淺層邊坡穩定問題。另外在深圳東部沿海地區所建水庫存在高陡岩質邊坡問題。邊坡勘察工作仍以地質測繪為主,在初步確定有問題的地段才布置勘探工作量。邊坡勘察與評價應注意的事項:
1)定性與定量評價互為補充,且有側重點,對於小規模的對水庫安全影響不大的邊坡問題應以定性評價為主,反之,則以定量評價為主。
2)砂頁岩地區常有淺層滑塌現象,坡積層偏厚,顆粒組成多為粗粒,易降水入滲和導水,也易浸水軟化,岸坡較陡時常有邊坡穩定問題。
3)計算邊坡穩定性,應有正常運行、庫水位驟降、地震作用等多個工況的組合計算。
4)對於環庫公路的邊坡問題,因其位於庫水位以上,一般按公路勘察設計規范進行評價,但應注意高位能的不穩定體坍塌,可能產生大的涌浪問題。
5)對於庫盆內開采建壩材料的水庫,需有合理的開挖斷面和坡度。
4.地下水勘察
現有水庫正常蓄水位水邊線周邊大多為斜坡地形,庫內無農田,少居民,少建築物,鑒於廣東地區的氣候條件,一般不存在浸沒現象。對於庫外水位雍高引起的浸沒問題,主要根據水庫防滲條件,可能浸沒區的水文地質條件和危害性質進行評估。地質勘察工作應重點置於庫水沿單薄分水嶺和斷裂構造帶徑流排泄方式和滲流量評價,注意可能浸沒區地形地貌特徵和地下水位,是否有較低的排水條件差的窪地地形,必要時布置勘探剖面,並進行地下水雍高值和地下水臨界深度的試驗和計算。
5.判定標志
水庫誘發地震的形成機理十分復雜,目前的判定方法往往根據工程實例進行類比,一般採用的判定標志有:
1)壩高大於100m,庫容大於10×108m3。
2)庫壩區存在構造斷裂帶,活動斷裂呈張(扭)性或張(壓)扭性。
3)庫壩區為中、新生代斷陷盆地或其邊緣升降明顯。
4)深部存在重力梯度異常或磁異常。
5)岩體深部張裂隙發育,透水性強。
6)庫壩區有溫泉。
7)庫壩區歷史上曾有地震發生。
深圳地區沒有修建高壩大庫的條件,區域地質地震條件表明,一般產生破壞性地震(M s>4.7級)的可能性不大,但不排除產生小震的可能。已有工程實例顯示,有些中低壩水庫也會產生誘發地震,因此一般對大、中型水庫的誘發地震問題亦要進行評價。工作方法以搜集分析區域地質地震資料為主,適當布置一些專門性勘探工作(常採用地球物理勘探和深鑽孔),必要時需委託地震研究單位在進行地震危險性評估的同時,對水庫誘發地震問題進行專門論證。
四、堤壩勘察方法、經驗與工程地質條件評價
深圳地區堤壩類型大多為土石壩,有少量混凝土壩和堆石壩。不論哪種壩型,壩體、壩基均存在穩定、變形、滲流三大問題。其中土石壩出現問題的最多,一般以壩體或壩基滲漏與不均勻沉降最為常見,個別堤壩也曾產生壩後坡嚴重滑坡,而滲透穩定問題多見於水閘。
因大壩產生破壞性質是災難性的,因此水庫工程勘察的重點在於壩址,前期勘察工作標准要求高,歷時長。限於篇幅,這里僅介紹新建壩壩址的一些勘察方法與經驗。
1)對於壩址區(含附屬建築物)勘察方法,水利水電工程地質勘察規范(GB50287-1999)和中、小型水利水電工程地質勘察規范(SL55-2005)各章節有明確規定,內容涵蓋規劃、可行性研究、初步設計和技施設計各個階段,包括不同壩型、不同壩基以及不同建築物。總體來講,水利行業勘察規范比較簡明寬泛,具體實施過程中需要地質人員充分發揮主觀能動性,根據場地地質條件,靈活掌握規范精神,既要達到「查明」的精度,又不浪費勘探工作量,也不能死搬硬套規范。
2)在工作開展之前,需要編制勘察工作大綱,內容盡量詳盡,必要時還可編制單項作業指導書。勘察工作大綱首先應根據前期勘察成果確定該工程可能存在的主要工程地質問題,或應重點查明的地質要素,然後圍繞這些工程地質問題或地質要素布置適用的勘探工作,確定勘探工作的重點、要點、難點。
3)工作當中需根據實際地質條件變化,及時調整計劃的工作方法和工作布置,這就要求地質人員隨工程進度及時跟進分析,以免野外作業結束後才發現問題,導致關鍵地質問題未查明,需要進行補充勘察。
4)壩址常用的勘探方法有鑽探、物探、坑探、現場試驗和室內試驗,其中關於岩土滲透試驗的方法種類較多,精確度不一,如何較准確地確定各地層滲透系數並劃分相對隔水層、相對透水層是技術人員的一大難點,這些參數的可靠性關繫到工程安全,亦關繫到大量的工程投資。例如公明水庫壩基防滲工程,設與不設混凝土防滲牆相差工程投資達1.5億元人民幣。弱、微風化岩一般進行壓水試驗,按壓水試驗規范操作即可。強風化岩一般難於進行壓水試驗,深圳地區的經驗是:當地下水較高時,選擇抽水試驗或提水試驗;當地下水位較低時選擇注水試驗,並注意鑽進中回水量的變化;當需要初步確定灌漿效果時,應設法進行壓水試驗,可將栓塞置於先期預設的混凝土孔壁即可,但成本較高。強透水的砂礫石層常用抽水試驗。對於中-弱透水的殘坡積土層、全風化岩(土),常根據注水、提水、試坑滲水、室內滲透試驗成果綜合確定滲透系數值,前3種方法的計算公式為近似性質,測值有一定誤差,但可反映整個試驗段的透水性,室內試驗測值雖較准確,但反映某一點的滲透性,代表性具局限性。
5)評價地基的工程地質條件,除了有足夠數量的試驗數據支持外,尚需根據地區經驗,岩心鑒別、地質測繪成果綜合給出定性評價結論和定量地質參數。例如,對於花崗岩殘積土或全風化岩(土),室內試驗往往顯示其為高壓縮性土,對於土石壩需要進行大面積的壩基處理,而根據工程經驗,該類土一般為黏土質砂礫,屬中壓縮性土,可不進行處理。再如,如何看待總體弱透水性地層中滲透試驗滲透系數大值(i×10-4cm/s或i×10-3cm/s)問題,是關繫到劃分為相對透水層還是相對隔水層的大問題,僅憑試驗數據是難以給出准確結論的,需要根據其上、下地層的滲透特徵與分布情況,以及蓄水後地下水的滲透形式等因素綜合判定。
五、天然建築材料勘察方法與評價
深圳乃至華南地區土石壩建築材料大多採用風化岩料,主要利用殘積土、全風化岩和強風化岩,其中前二者一般作為黏性土料,後者作為壩殼料使用。工程實踐表明,風化料易於壓實,具有較高的壓實度、抗剪強度和較低的滲透性,非常適合於修建中低壩。但風化料也有其缺點,由於岩性相變、地形起伏和地質構造等原因,風化料往往顆粒組成不均一,含水率等物理力學性質差異較大,壓實控制指標選擇較難,針對風化料的這些特點,前期勘察階段應注意:
1)勘察方法宜選擇鑽孔、探坑(井)、洛陽鏟,勘探密度除執行規程規范要求的以外,應切實結合地形地貌特徵布置勘探點,坡頂、斜坡、坡腳和台地均應有足夠的勘探點控制。選擇每個微地貌代表性位置連續取原狀樣,主要測其含水率和粘粒含量等基本物理指標。選擇每個微地貌代表性位置取擊實樣(結合未來立面開採的深度)進行擊實和擊實後試驗,每個勘探點均應測靜止地下水位。
2)室內試驗類別應齊全,勿漏項。原狀樣主要測含水率、天然密度、土粒密度、塑液限、顆粒分析(至小於0.005mm);擊實樣主要測最大幹密度、最優含水率、水溶鹽含量、倍半氧化物含量、有機質含量、pH值、自由膨脹率和燒失量等;擊實後試驗控制壓實度為0.96~0.98(與工程等級有關),試驗項目有滲透系數(水平和垂直)、剪切試驗(飽和與非飽和)、壓縮固結試驗(飽和與非飽和),剪切試驗具體類別應根據設計計算工況具體確定,一般應進行三軸剪切試驗,直剪試驗可作為參考,新建壩應測不固結不排水剪、固結不排水剪、固結排水剪,同時測孔隙水壓力系數。
3)根據風化料原岩變化情況和試驗成果進行料場分區,主要依據顆分、塑性指數與壓實特徵進行劃分。不同類型的風化料如果不分區,往往難以確定土壩控制指標,難以選擇碾壓設備和碾壓參數,並使大壩處於不安全狀態或滲漏量過大。
4)風化料地質參數應在充分統計分析的基礎上慎重選擇,對其質量評價根據大壩不同填築部位的具體要求區別對待,一般分均質壩土料、防滲體土料和壩殼料3種類型。具體分析的項目有:含水率變化規律分析、粘粒含量變化規律分析、擊實曲線特徵分析(寬或窄級配)、滲透系數特徵分析和剪切試驗成果分析(不同類型剪切試驗成果對比分析)等。針對料源的特徵,提出建議開採的季節、開采設備、開采方式和碾壓試驗與上壩填築的一些注意事項。根據已建水庫的勘察資料,深圳地區上壩風化料原岩大部分為花崗岩和砂頁岩,風化料的主要工程特性指標較好,但pH值往往偏低,倍半氧化物含量不能滿足規程要求,經分析認為,對於深圳地區中低壩而言,這兩個指標對工程影響不大,上壩料質量評價可不作為控制性指標。鑒於水庫大壩的重要性,風化料室內擊實和擊實後試驗宜選擇兩家以上試驗單位進行平行試驗。
5)料場儲量計算應採用平均厚度法、平行斷面法和三角形法,選擇一種方法計算,取另一種方法校核。
六、水工隧洞勘察方法、經驗與工程地質條件評價
1.前期勘察工作布置方法和原則
水工隧洞常用的勘察方法有衛星遙感、地質測繪、物探、鑽探、水文地質試驗、原位測試和室內試驗等方法相互印證的綜合勘探方法,勘察工作主要布置於淺埋段、過溝段、斷層位置、岩層分界位置及洞口位置,具體做法為:
1)洞口位置布置縱向勘探剖面,重要洞口還布置橫向勘探剖面。
2)埋深小於50 m洞段大體等間距布置勘探鑽孔,兼顧溝谷負地形位置、正地形丘頂位置、斷層位置、岩性界線位置、隧洞拐彎和交叉位置。
3)埋深大於50 m洞段有選擇性布置勘探點,主要布置於深切溝谷、斷裂構造、岩性分界和其他用途段:埋深大於100 m鑽孔,當下部岩心完整段較長時可不要求鑽孔打到洞身,這種鑽孔常見於花崗岩地區。一般隧洞埋深大於100 m地段重型勘探工作量布置很少。
4)斷裂構造位置、溝谷地段、傍山地段宜布置地震法和電法物探,一些重要鑽孔進行聲波測井,這些工作可大體給出不同深度、不同地貌單元各種波速值和物性參數,利於圍岩分類和地質參數的提出。
5)水文地質工作方面,關注水位變化和鑽進用水量變化,有選擇地在富水孔段進行抽水(提水)試驗,大部分鑽孔在洞身附近進行壓水(注水)試驗。
6)重視輕型勘探工作,包括地質測繪、槽探等;重視收集資料和研究已有資料,特別關注區域地貌發展史和第四紀地質。這些工作花錢不多,但往往可得到事半功倍的效果,此外對跨城市區域隧洞,因原始地貌已遭破壞,應特別注意收集舊的地形圖和地貌圖。
7)其他方面,如地應力水平和放射性測試等,可先初判,根據初判結果確定是否進行野外測試工作。按《水利水電工程地質勘察規范》(GB50287-99)和《中小型水利水電工程地質勘察規范》(SL55-93)靈活運用。
8)對於長距離引調水工程,因其穿越地貌類型多,勘察工期緊,野外施工困難,不同的業主對勘察的工作的重視程度不一,有些業主對前期勘察工作經費投入不足,針對這些特點,在規范中應強調前期勘察工作抓關鍵地質問題,不要求每個工程段都達到查明精度。現在許多隧洞採用新奧法施工,邊掘進施工邊設計支護形式,充分利用圍岩拱的作用,施工單位也多採用單價合同,但其前期條件是對關鍵性地質問題要查明,如大斷層、地應力總體狀態、放射性、膨脹岩、易溶岩、鬆散體、軟弱岩、喀斯特化岩層等,此外施工過程中要有選擇地進行超前預報。
2.關於圍岩類別劃分與評價
對於圍岩類別的劃分,不同部門不同規范有不同的劃分方法,根據深圳地區工程經驗,提出如下建議:
1)對於預測可研究勘察階段或勘探資料不足的隧洞,應主要採用《工程岩體分級標准》(GB50218-1998),因該規范劃分的方法既有定量指標,亦有定性指標,易於操作。
2)對於可研究-初設勘察階段,各種勘察資料比較豐富,可分別採用《水利水電工程勘察規范》(GB50287-1999)、《工程岩體分級標准》(GB50218-1998)、地質力學分類法(RMR法)、Q系統分類法進行分類,綜合判定圍岩類別;所依據的地質要素不同,所以分類結果有差別。對於涉外工程,岩體分類最好用後兩種方法;對於國內工程,採用前兩種方法較好,對於土洞,按《土工試驗規程》(SL237-1999)分類法。
3)對於施工地質階段,圍岩劃分最適宜用《水利水電工程勘察規范》(GB50287-1999),此階段地下水狀態、結構面狀態、主要結構面產狀均比較清楚,岩體強度和完整性狀態可取樣試驗和波速測試進行確定,工作性質較簡便。
4)目前的水利水電工程勘察規范圍岩分類採用五級制,這樣的分法在圍岩狀態較差時,不利於支護形式的確定。例如,同為V類圍岩,有些自穩時間較長,有些自穩時間很短,有些用普通鋼拱架支護,有些要用加強的鋼拱架支護,甚至還有其他的加強措施。因此,建議在Ⅲ類、Ⅳ類和V類圍岩中增加細分的內容,可定根據工程需要具體確定,初擬各類圍岩分兩級,分別為Ⅲ-1、Ⅲ-2、Ⅳ-1、Ⅳ-2、V小V -2。深圳地區中小型水工隧洞圍岩類別與主要物理力學參數見表2-3-40。
表2-3-40 中小型隧洞(直徑<5m)圍岩主要物理力學參數
『伍』 水庫導截流驗收中應請注意的工程地質問題有哪些
1:主要是截流地段的兩岸邊坡地質問題,如果不影響截流,但影響以後施工或運行管理的話,可以留著截流後處理。截流時施工力量緊張,注意科學安排!2:壩基地質問題和軟土基坑地質問題,你可以提岀來,但並不一定能妥協解決,因為這時還不能發現問題,實際工作中,等到截流後,抽干基坑水,邊開挖邊進行地質描述和地質編錄,施工地質要設計單位為主分析解決,但施工單位要主動提出並積極配合。3:水庫有關的地質問題,還有庫內浸沒塌方漏水問題和洞室圍岩穩定性問題,但一般不在截流驗收時提岀。
『陸』 修建水庫可能引起的工程地質問題有哪些
有沒有水源
地下土層的構造
地理位置的優越
『柒』 什麼是由於水庫蓄水地下水位升高引起的工程地質問題
上游蓄水後,壓力加大,滲透更強,造成地下水水位上升
『捌』 水庫工程地質勘察包括哪些內容
水利工來程地質勘察通常源分階段進行,一般按工程規模大小、重要性和地質條件復雜程度而定。大型工程分四個階段(規劃、可行性研究、初步設計和技施設計),中小型工程可適當簡化,對河道堤防或地質條件簡單的小型工程可不分階段,一次作完。各階段的任務是:①規劃階段要了解河流或河段的區域地質和各規劃方案的基本地質條件,初步分析第一期開發工程的主要工程地質條件,普查天然建築材料;②可行性研究階段要確定地震基本烈度,對區域構造穩定性作出結論,選擇壩址並確定基本壩型,對庫、壩區主要工程地質問題作出初步評價,初查天然建築材料;③初步設計階段要為確定主要建築物軸線、形式,查明工程地質條件,對庫區專門性工程地質問題作出評價,提出各項長期觀測網的設計,詳查天然建築材料;
④技施階段除補充必要的工程地質勘察外,主要是進行工程地質專門性問題的研究,完善觀測系統,通過施工開挖核實地質資料並進行施工編錄。
『玖』 水庫的工程地質問題有哪些
http://xueshu..com/s?wd=paperuri:()&filter=sc_long_sign&sc_ks_para=q%3D%E5%A4%A9%E7%84%B6%E6%B9%96%E5%92%8C%E6%B0%B4%E5%BA%93%E7%9A%84%E5%B7%A5%E7%A8%8B%E5%9C%B0%E8%B4%A8%E9%97%AE%E9%A2%98%E2%80%94%E2%80%94%E7%AC%AC%E5%9B%9B%E5%B1%8A%E5%9B%BD%E9%99%85%E5%B7%A5%E7%A8%8B%E5%9C%B0%E8%B4%A8%E5%A4%A7%E4%BC%9A%E4%B8%93%E9%A2%98%E7%BB%BC%E8%BF%B0%E4%B9%8B%E5%85%AD&tn=SE_xueshu_c1gjeupa&ie=utf-8&sc_us=11791819991621796658
有幫助
『拾』 什麼叫地質勘察
地質勘查就是對土層的鑽孔查探。
一般可理解為地質工作的同義詞,是根據經濟建設、國防建設和科學技術發展的需要,對一定地區內的岩石、地層構造、礦產、地下水、地貌等地質情況進行重點有所不同的調查研究工作。
按不同的目的,有不同的地質勘查工作。例如,以尋找和評價礦產為主要目的的礦產地質勘查,以尋找和開發地下水為主要目的的水文地質勘查,以查明鐵路、橋梁、水庫、壩址等工程地區地質條件為目的的工程地質勘查等。
地質勘查還包括各種比例尺的區域地質調查、海洋地質調查、地熱調查與地熱田勘探、地震地質調查和環境地質調查等。
地質勘查必須以地質觀察研究為基礎,根據任務要求,本著以較短的時間和較少的工作量,獲得較多、較好地質成果的原則,選用必要的技術手段或方法,如測繪、地球物理勘探、地球化學探礦、鑽探、坑探、采樣測試、地質遙感等等。
這些方法或手段的使用或施工過程,也屬於地質勘查的范圍。狹義地說,在我國實際地質工作中,還把地質勘查工作劃分為5個階段,即區域地質調查、普查、詳查、勘探和開發勘探。
測繪是以計算機技術、光電技術、網路通訊技術、空間科學、信息科學為基礎,以全球定位系統(GPS)、遙感(RS)、地理信息系統(GIS)為技術核心,將地面已有的特徵點和界線通過測量手段獲得反映地面現狀的圖形和位子信息,供工程建設的規劃設計和行政管理之用。