第四章水庫工程地質(zhì)

【考試大綱】熟練掌握水庫滲漏的類型、形成條件及滲漏量計算方法。掌握水庫浸沒的地形地質(zhì)條件、判別標準與方法。熟練掌握庫岸穩(wěn)定性的評價方法和內(nèi)容。掌握滑坡的分類及穩(wěn)定性評價。了解水庫誘發(fā)地震的基本特征、類型、產(chǎn)生的地震地質(zhì)背景和主要研究內(nèi)容。第四章水庫工程地質(zhì)--水庫滲漏水庫滲漏的類型暫時性滲漏是指水庫蓄水初期，庫水滲入庫水位以下巖土體中未被飽和的孔隙、裂隙和洞穴等，使之飽和而出現(xiàn)的庫水滲漏損失。永久性滲漏是指庫水沿具透水性的巖（土）體或構(gòu)造、巖溶滲漏通道等流向庫外的鄰谷、洼地或壩下游產(chǎn)生滲漏的現(xiàn)象。是水庫滲漏問題研究的重點。第四章水庫工程地質(zhì)--水庫滲漏永久性滲漏的地質(zhì)條件1、巖性條件：庫底和水庫周邊有透水巖層2、地形地貌條件：水庫與相鄰河谷間分水嶺的寬窄和鄰谷的切割深度對水庫滲漏影響很大。3、地質(zhì)構(gòu)造條件：水庫所處的構(gòu)造環(huán)境、連通庫內(nèi)外的構(gòu)造破碎帶4、水文地質(zhì)條件：地下分水嶺的有無、高程及其與水庫正常蓄水位的關(guān)系第四章水庫工程地質(zhì)--水庫滲漏水庫滲漏估算原則根據(jù)滲漏地段的水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)、滲流特性和邊界條件，選擇適宜的水文地質(zhì)計算公式估算滲漏量。存在多個透水層時，可分別估算滲漏量。應根據(jù)水文地質(zhì)測試成果，經(jīng)統(tǒng)計分析后給定各透水層（組、帶）的滲透系數(shù)。要注意透水層（組、帶）的不均勻性，具有多個透水層或明顯滲透分帶的透水層，難以單獨估算滲漏量的，可取各透水層（組、帶）滲透系數(shù)的加權(quán)平均值，用以估算滲漏量。水庫滲漏估算

（下部有水平隔水層，潛水透水層均一的滲漏量計算）式中：q——單寬滲漏量（m3/d.m）K——巖土體的滲透系數(shù)（m/d）H1——相對隔水層以上的水庫水頭（m）H2——相對隔水層以上的鄰谷水頭（m）L——滲漏距離（m）Q——滲漏總量（m3/s）B——滲漏總寬度（m）水庫滲漏估算

（不同透水性的水平巖層的滲漏量計算）T1——下層透水層的厚度（m）；T2——上層透水層的過水部分的平均厚度（m）Kcp——兩層巖土體的加權(quán)平均滲透系數(shù)（m/d）水庫滲漏估算

（承壓含水層滲漏量計算）式中：m1——水庫附近承壓含水層厚度（m）；m2——同一承壓含水層在排水區(qū)的厚度（m）。其它符號意義同前。第四章水庫工程地質(zhì)--水庫滲漏水庫滲漏的處理混凝土防滲墻防滲面板水平鋪蓋灌漿帷幕其它措施——除以上措施外，在巖溶地區(qū)還常用圍、隔、堵等措施解決水庫滲漏問題。

在水利水電工程中，究竟選用什么防滲措施，常常要結(jié)合工程區(qū)具體地質(zhì)條件綜合考慮確定。第四章水庫工程地質(zhì)--水庫浸沒水庫浸沒的地形地質(zhì)條件地形地貌條件：地面高程低于或略高于水庫正常蓄水位的盆地型水庫邊緣與山前洪積扇直接相接的地段、喀斯特地區(qū)暗河出口位于水庫水位以下且暗河系統(tǒng)有大片的溶蝕洼地地區(qū)、平原型水庫的壩下游、順河壩或圍堤或引水渠道的外側(cè)地段均易產(chǎn)生浸沒。地面越是寬闊低平，則浸沒范圍越大。第四章水庫工程地質(zhì)--水庫浸沒水庫浸沒的地形地質(zhì)條件巖性條件：庫岸帶為透水巖層，易產(chǎn)生浸沒。水文地質(zhì)條件：蓄水前地下水埋藏較淺，地下水排泄不暢，蓄水后地下水壅高，地下水補給量大于排泄量的庫岸地段、閉封或半封閉的洼地、沼澤的邊緣地帶，易產(chǎn)生浸沒。第四四章章水水庫庫工工程程地地質(zhì)質(zhì)--水庫庫浸浸沒沒浸沒沒判判別別分分初初判判和和復復判判兩兩個個階階段段。初判判--不易易產(chǎn)產(chǎn)生生浸浸沒沒地地區(qū)區(qū)的的標標志志1、庫庫岸岸或或渠渠道道由由相相對對不不透透水水巖巖土土層層組組成成，，或或調(diào)調(diào)查查地地區(qū)區(qū)與與庫庫水水間間有有相相對對不不透透水水層層阻阻隔隔；；且且該該不不透透水水層層的的頂頂部部高高程程高高于于水水庫庫設(shè)設(shè)計計正正常常蓄蓄水水位位。。2、調(diào)調(diào)查查地地區(qū)區(qū)與與庫庫岸岸間間有有經(jīng)經(jīng)常常水水流流的的溪溪溝溝，，其其水水位位等等于于或或高高于于水水庫庫設(shè)設(shè)計計正正常常蓄蓄水水位位。。第四四章章水水庫庫工工程程地地質(zhì)質(zhì)--水庫庫浸浸沒沒初判判--易產(chǎn)產(chǎn)生生浸浸沒沒地地區(qū)區(qū)的的標標志志1、平平原原型型水水庫庫的的周周邊邊和和壩壩下下游游，，順順河河壩壩或或圍圍堤堤的的外外側(cè)側(cè)，，地地面面高高程程低低于于庫庫水水位位地地區(qū)區(qū)。。2、盆盆地地型型水水庫庫邊邊緣緣與與山山前前洪洪積積扇扇、、洪洪積積裙裙相相連連的的地地區(qū)區(qū)。。3、潛潛水水位位埋埋藏藏較較淺淺，，地地表表水水或或潛潛水水排排泄泄不不暢暢，，補補給給量量大大于于排排出出量量的的庫庫岸岸地地區(qū)區(qū)，，封封閉閉或或半半封封閉閉的的洼洼地地，，或或沼沼澤澤的的邊邊緣緣地地區(qū)區(qū)。。第四四章章水水庫庫工工程程地地質(zhì)質(zhì)--水庫庫浸浸沒沒復判判--在初初判判的的基基礎(chǔ)礎(chǔ)上上進進行行。主要要是是三三個個方方面面的的內(nèi)內(nèi)容容：：1、核核實實和和查查明明初初判判圈圈定定的的浸浸沒沒地地區(qū)區(qū)的的水水文文地地質(zhì)質(zhì)條條件件，，獲獲得得比比較較詳詳細細的的水水文文地地質(zhì)質(zhì)參參數(shù)數(shù)及及潛潛水水動動態(tài)態(tài)觀觀測測資資料料；；2、建立潛水滲滲流數(shù)學模型型，進行非穩(wěn)穩(wěn)定態(tài)潛水回回水預測計算算，繪出設(shè)計計正常蓄水位位情況下，庫庫區(qū)周邊的潛潛水等水位線線預測圖，預預測不同庫水水位時的浸沒沒范圍；3、除復核水庫庫設(shè)計正常蓄蓄水位條件下下的浸沒范圍圍外，還要根根據(jù)需要計算算水庫運用規(guī)規(guī)劃中的其它它代表性運用用水位下的浸浸沒情況。潛水回水計算算隔水底板水平平、陡直河岸岸、無滲入均均質(zhì)介質(zhì)的穩(wěn)穩(wěn)定態(tài)潛水回回水計算模型型與公式如下下。其他不同同水文地質(zhì)條條件的穩(wěn)定態(tài)態(tài)潛水回水計計算模型與公公式見手冊P686~688表4-3-1。對于非穩(wěn)定態(tài)態(tài)的潛水回水水計算，需要要采用數(shù)值法法進行計算。。第四章水水庫工程地質(zhì)質(zhì)--水庫浸沒地下水臨界埋埋深的確定方方法一是根據(jù)浸沒沒地段所在地地區(qū)的具體水水文地質(zhì)條件件、農(nóng)業(yè)科研研單位的田間間實驗觀測資資料和當?shù)厣a(chǎn)實踐經(jīng)驗驗確定。二是計算（根根據(jù)上述方法法確定浸沒的的臨界地下水水位埋深有困困難時）：HCr＝Hk＋△H式中HCr——浸沒的臨界地地下水位埋深深（m）；Hk——地下水位以上上，土壤毛管管水上升帶的的高度（m）；△H——安全超高值（（m）。對農(nóng)業(yè)區(qū)，該該值即根系層層的厚度；城城鎮(zhèn)和居民區(qū)區(qū)，該值取決決于建筑物荷荷載，基礎(chǔ)型型式和砌置深深度。第四章水水庫工程地質(zhì)質(zhì)--水庫浸沒水庫浸沒的判判別標準浸沒評價根據(jù)據(jù)當?shù)亟]監(jiān)監(jiān)界值與潛水水回水位埋深深之間的關(guān)系系確定，當預測的潛水水回水位埋深深值小于浸沒沒的臨界地下下水位埋深時時，該地區(qū)即應判判定為浸沒區(qū)區(qū)。水庫庫岸穩(wěn)定定水庫回水使水水庫沿岸的自自然條件發(fā)生生顯著變化，，使原本自然然穩(wěn)定的邊坡坡，穩(wěn)定條件件惡化，形成成各種破壞現(xiàn)現(xiàn)象。重點勘察研究究范圍是近壩壩地段第四章水水庫工程地質(zhì)質(zhì)--庫岸穩(wěn)定水庫岸坡穩(wěn)定定性研究的主主要內(nèi)容地形地貌條件件，河谷結(jié)構(gòu)構(gòu)類型，沖溝溝發(fā)育情況；；庫岸巖土體性性質(zhì)，完整程程度，風化狀狀態(tài)，巖體應應力狀況；巖體中各種結(jié)結(jié)構(gòu)面（層面面、斷層、節(jié)節(jié)理裂隙、軟軟弱夾層等））與庫岸坡向向的組合關(guān)系系；庫岸地下水特特征及動態(tài)變變化，泉水分分布及特征；；庫岸穩(wěn)定現(xiàn)狀狀，變形破壞壞的發(fā)育階段段，變形破壞壞跡象和位移移監(jiān)測資料；；第四章水水庫工程地質(zhì)質(zhì)--庫岸穩(wěn)定水庫岸坡穩(wěn)定定性研究的主主要內(nèi)容庫水位的變化化情況，特別別是抽水蓄能能電站庫水位位劇烈變化情情況；降水、地震、、地下礦藏開開采以及其它它天然和人為為活動情況等等。在對以上內(nèi)容容分析的基礎(chǔ)礎(chǔ)上，對庫岸岸進行工程地地質(zhì)分段研究究和評價，評評價庫岸、潛潛在不穩(wěn)定庫庫岸和現(xiàn)行破破壞體的穩(wěn)定定現(xiàn)狀；預測測它們在水庫庫蓄水過程中中和運行期（（庫水位驟降降或頻繁升降降）的發(fā)展趨趨勢；邊坡失失穩(wěn)的可能性性和變形破壞壞機制、規(guī)模模；提出處理理措施等。水庫滑坡關(guān)于滑坡的特特征、分類、、穩(wěn)定影響因因素和評價方方法等將在““邊坡工程地地質(zhì)”中介紹紹關(guān)于水庫滑坡坡引起的涌浪浪問題，重大大工程采用模模型試驗或數(shù)數(shù)值分析方法法可以進行估估計和評價。?；麦w入水后后所造成的水水體反應非常常復雜，計算算邊界條件不不得不進行充充分簡化，采采用計算方法法獲得的浪高高常具有局限限性。水庫滑坡部分分的重點垂直滑坡體的的滑速計算式中m——滑體單寬質(zhì)量量，kg；g——重力加速度，，m/s2；L——滑體水上部分分滑面長度，，m；H——滑坡體水上部部分重心至水水面高度，m；θ——滑面傾角；f——滑面摩擦系數(shù)數(shù)；c——滑面的粘聚力力，Mpa。關(guān)于涌浪高度度計算建議大大家了解第四章水水庫工程地質(zhì)質(zhì)--庫岸穩(wěn)定水庫塌岸塌岸的過程見見下圖勘察的目的是是預測塌岸的的寬度（圖e）第四章水水庫工程地質(zhì)質(zhì)--庫岸穩(wěn)定水庫塌岸預測測的常用方法法卡丘金法P692卓洛塔廖夫圖圖解法P693我國黃土地區(qū)區(qū)水庫塌岸長長期預測P694~695要求孰悉公式式中各符號的的含義，會利利用已有資料料計算坍岸寬寬度。一般會會說明用什么么公式計算。。第四章水水庫工程地質(zhì)質(zhì)—其它問題水庫其它環(huán)境境問題泥石流——是一種含有大大量泥砂、石石塊等固體物物質(zhì)、突然爆爆發(fā)、歷時短短暫、來勢兇兇猛，具有強強大破壞力的的洪流過程，，是山區(qū)特有有的一種自然然地質(zhì)現(xiàn)象。。移動沙丘（風風沙）——干旱、半干旱旱地區(qū)。礦產(chǎn)資源——水庫淹沒、塌塌岸、浸沒范范圍內(nèi)的礦產(chǎn)產(chǎn)資源都應進進行調(diào)查，由礦產(chǎn)資源管管理部門出具具文件給予確確認，作為水水庫淹沒設(shè)計計的依據(jù)。文物——水庫誘發(fā)地震震因蓄水而引起起庫盆及其鄰鄰近地區(qū)原有有地震活動性性發(fā)生明顯變變化的現(xiàn)象，，簡稱水庫地地震。水庫誘發(fā)地震震的基本特征征發(fā)震概率：國國內(nèi)外統(tǒng)計資資料表明，出出現(xiàn)水庫地震震的工程占水水利水電工程程總數(shù)的比例例不足0.1％，但隨著壩壩高（蓄水深深度）和庫容容的增大，其其所占比例明明顯增高?？臻g分布：平面上，震中的主體體部分集中在在庫盆和距庫庫岸3～5km以內(nèi)的地方，，特殊情況下下（例如區(qū)域域性大斷裂帶帶橫穿庫區(qū)或或水庫沿喀斯斯特暗河形成成地下支汊）），也不至超超過10km。垂向上，一般都屬于于極淺震，震震源深度在3～5km以內(nèi)；水庫誘發(fā)地震震的基本特征征——時間分布：：初震：出現(xiàn)在開始始蓄水后幾幾天至一、、兩年。更細致的分分析則表明明，同一水水庫的幾個個震中密集集區(qū)出現(xiàn)初初震的時間間是不同的的，但大都都是在庫水水位剛剛上上漲到該震震中區(qū)并超超過當?shù)靥焯烊蛔罡吆楹樗坏臅r時刻，幾乎乎沒有滯后后。主震：大部部分發(fā)生在在蓄水初期期、庫水位位持續(xù)上升升至水庫開開始正常運運行的時段段中，與初初震之間的的滯后從不不到1個月至2～4年不等，它它主要取決決于首次蓄蓄至設(shè)計水水位所需時時間。衰減和平息息：