1、第十章 壩的工程地質(zhì)研究本章內(nèi)容 水工建筑物的工程地質(zhì)條件與問(wèn)題 壩區(qū)的滲漏與壩基的滲透穩(wěn)定問(wèn)題 壩基的抗滑穩(wěn)定問(wèn)題 壩基的沉降問(wèn)題 壩基的處理第一節(jié) 水工建筑物的工程地質(zhì)條件和 工程地質(zhì)問(wèn)題一、水工建筑物的工程地質(zhì)條件 地形地貌條件 巖土類型和工程地質(zhì)性質(zhì) 地質(zhì)結(jié)構(gòu) 水文地質(zhì)條件 自然地質(zhì)現(xiàn)象 地質(zhì)物理環(huán)境（地應(yīng)力和地?zé)岬龋?天然建筑材料二、水工建筑物的工程地質(zhì)問(wèn)題壩基工程地質(zhì)問(wèn)題（滲漏與滲透穩(wěn)定、抗滑穩(wěn)定、沉降等）輸水及泄水建筑物的工程地質(zhì)問(wèn)題（渠、隧洞）水庫(kù)區(qū)的工程地質(zhì)問(wèn)題（滲漏、岸坡穩(wěn)定、水庫(kù)浸沒(méi)、水庫(kù)淤積、誘發(fā)地震等）區(qū)域地殼穩(wěn)定問(wèn)題1.環(huán)境工程地質(zhì)問(wèn)題第二節(jié) 壩區(qū)的滲漏形式：壩基滲

2、漏和繞壩滲漏危害：水庫(kù)蓄水量減少，達(dá)不到設(shè)計(jì)要求； 引起壩基滲透變形，危及大壩安全。一、壩區(qū)滲漏的工程地質(zhì)條件 滲漏通道1. 透水層 滲透系數(shù)大于107/s的松散沉積層和基巖2. 透水帶 主要是斷層破碎帶和裂隙密集帶巖溶通道二、壩區(qū)滲漏量的計(jì)算（一）壩基滲漏量的計(jì)算3.1. 單層結(jié)構(gòu)的均勻透水壩基公式使用條件：T2b2. 雙層結(jié)構(gòu)透水壩基：上部為弱透水層，下部為強(qiáng)透水層。K2 K13. 多層結(jié)構(gòu)透水壩基（二）繞壩滲漏量的計(jì)算 對(duì)于均勻透水巖體 地下水位低于河水位時(shí) 在水庫(kù)蓄水前地下水補(bǔ)給河水滲漏帶寬度取決于水庫(kù)壅水高度和地下水回水后的坡度如果壩肩由非均質(zhì)巖體構(gòu)成，或巖體中有集中滲漏的通道，則應(yīng)

3、根據(jù)劃分滲漏帶，分別計(jì)算各帶的滲漏量。第三節(jié) 壩基的滲透變形一、壩基滲透變形的形式 有管涌、流土、接觸沖刷和接觸流失四種類型。指土體內(nèi)的細(xì)顆?；蚩扇艹煞钟捎跐B流作用而在粗顆?？紫锻ǖ纼?nèi)移動(dòng)或被帶走的現(xiàn)象。 指在上升的滲流作用下，局部粘性土和其他細(xì)粒土體表面隆起、頂穿或不均勻的砂土層所有顆粒群同時(shí)浮動(dòng)而流失的現(xiàn)象。3. 指滲透水流沿著兩種滲透系數(shù)不同的土層接觸面或建筑物與地基的接觸面流動(dòng)時(shí)，沿接觸面帶走細(xì)顆粒的現(xiàn)象。4. 指滲透水流垂直于滲透系數(shù)相差懸殊的土層流動(dòng)時(shí)，將滲透系數(shù)小的土層中細(xì)顆粒帶進(jìn)滲透系數(shù)大的粗顆粒土的孔隙中的現(xiàn)象。二、滲透變形產(chǎn)生的條件 取決于土體結(jié)構(gòu)與滲透壓力兩方面。1. 土

4、體結(jié)構(gòu)因素分析（1）粗細(xì)顆粒粒徑比 土中占多數(shù)的粗、細(xì)顆粒的平均直徑相差較大時(shí)易產(chǎn)生管涌。 試驗(yàn)表明：d大/ d小20時(shí)，才能產(chǎn)生管涌。（2）土顆粒級(jí)配的不均勻系數(shù) Cu20 易產(chǎn)生管涌 10Cu20 可產(chǎn)生流土，也可產(chǎn)生管涌（3）土層結(jié)構(gòu) 如，二元結(jié)構(gòu)，當(dāng)上部粘性土層厚而完整時(shí)，則不易產(chǎn)生滲透變形；否則在壩的下游易產(chǎn)生管涌。（4）顆粒級(jí)配曲線型式2. 水動(dòng)力條件 動(dòng)水壓力是滲透水流作用于單位土體上的壓力。：滲透水流使土體處于滲透變形極限平衡狀態(tài)時(shí)所具有的水力坡度。 Icr = (Gs1) (1n)式中Icr為臨界水力坡度； Gs為土粒比重；n為土的孔隙率。 第四節(jié) 壩基的抗滑穩(wěn)定分析一、壩基

5、滑動(dòng)破壞類型（一）表層滑動(dòng) 沿壩體底面與壩基巖體的接觸面發(fā)生剪切破壞。（二）淺層滑動(dòng) 滑動(dòng)面位于壩基巖體的淺部。（三）深層滑動(dòng) 沿壩基巖體深部軟弱結(jié)構(gòu)面發(fā)生剪切滑動(dòng)破壞。二、壩基抗滑穩(wěn)定分析（一）壩基巖體滑動(dòng)的邊界條件 表層滑動(dòng)和淺層滑動(dòng)的邊界條件比較簡(jiǎn)單，而深層滑動(dòng)的邊界條件則由滑動(dòng)面、切割面和臨空面構(gòu)成。（二）影響壩基抗滑穩(wěn)定性的因素 取決于工程作用力和壩基工程地質(zhì)條件。1. 工程作用力 （1）壩體自重 （2）靜水壓力 （3）揚(yáng)壓力 包括浮托力和滲透壓力兩部分 （4）地震力（設(shè)計(jì)烈度為VII度以上地區(qū)） 包括地震慣性力和地震動(dòng)水壓力 作用于壩體上的荷載分為基本荷載組合和特殊荷載組合。2.

6、壩基巖體的阻滑作用 （1）滑動(dòng)面的阻滑作用 滑動(dòng)面的抗剪強(qiáng)度是決定巖體抗滑能力的主要因素。 （2）切割面的阻滑作用 一般不考慮切割面的阻滑作用，而將其作為安全儲(chǔ)備。 （3）壩下游抗力體的阻滑作用 壩下游具有支撐和抗滑作用的巖體稱為抗力體，可起到抵抗壩基巖體滑動(dòng)的作用。（三）壩基巖體抗滑穩(wěn)定計(jì)算 常用的方法：、有限元法、地質(zhì)力學(xué)模型試驗(yàn)法等。1. 表層滑移的抗滑穩(wěn)定計(jì)算抗切試驗(yàn)抗剪試驗(yàn)抗剪斷試驗(yàn)壩基抗滑穩(wěn)定性評(píng)價(jià) 在工程中用抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)來(lái)評(píng)價(jià)。 對(duì)于重力壩， 基本荷載組合時(shí)：Kc 1.05， Kc3.00； 特殊荷載組合時(shí)：Kc 1.00， Kc2.32.5。2. 淺層滑移的抗滑穩(wěn)定計(jì)算 淺層滑移穩(wěn)定計(jì)算方法與表層滑移相同，只是滑動(dòng)面的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)要采用壩基淺部巖體的或結(jié)構(gòu)面的強(qiáng)度指標(biāo)。 若壩基表層或淺層有滑動(dòng)的可能，可采用以下處理措施：3. 深層滑移的抗滑穩(wěn)定計(jì)算 以楔形滑移體為例，沿壩軸線方向取單寬剖面，按平面問(wèn)題，用極限平衡理論進(jìn)行分析。（1）單斜滑動(dòng)面傾向下游，下游存在陡立臨空面（