1F411044 了解工程地質(zhì)與水文地質(zhì)的條件與分析

一、水工建筑物的工程地質(zhì)條件

工程地質(zhì)條件，可理解為與工程建筑物有關(guān)的各種地質(zhì)因素的綜合。內(nèi)容主要包括：土石類(lèi)型及其性質(zhì)、地質(zhì)結(jié)構(gòu)、地形地貌條件、水文地質(zhì)條件、自然(物理)地質(zhì)現(xiàn)象和天然建筑材料6個(gè)方面。

(一)土石類(lèi)型及其性質(zhì)

土和巖石(簡(jiǎn)稱(chēng)巖土)是水工建筑物的地基、建筑材料或建筑介質(zhì)(如地下建筑物的圍巖)。它們的類(lèi)型和性質(zhì)對(duì)建筑物的穩(wěn)定性、安全性、技術(shù)上的可能性、經(jīng)濟(jì)上的合理性都有著極為重要的作用。如壩基，基本分為兩大類(lèi)：巖基(硬基)和土基(軟基)。在巖基上，往往可以修建高壩、混凝土壩，樞紐多采用集中布置方案;而在土基上，則往往只能修建低壩(或閘)、土石壩，樞紐多采用較分散的布置方案。此外，在巖基和土基中，都存在不同類(lèi)型和規(guī)模的軟弱巖層或土層，在工程建筑中都必須進(jìn)行專(zhuān)門(mén)的研究和處理，才能保證建筑物的穩(wěn)定和安全。

(二)地質(zhì)結(jié)構(gòu)

地質(zhì)結(jié)構(gòu)包括地質(zhì)構(gòu)造(褶皺及斷裂構(gòu)造)和巖(土)體結(jié)構(gòu)。地質(zhì)構(gòu)造按構(gòu)造形態(tài)可分為傾斜構(gòu)造、褶皺構(gòu)造和斷裂構(gòu)造三種類(lèi)型。土體結(jié)構(gòu)是指未固結(jié)成巖的第四紀(jì)土層的結(jié)構(gòu)，包括各種成因類(lèi)型土層的成層特征、巖相變化和空間分布規(guī)律。

巖體和巖石是不同的概念。通常把一定范圍內(nèi)與工程建筑有關(guān)的自然地質(zhì)體稱(chēng)為巖體。結(jié)構(gòu)面與結(jié)構(gòu)體的組合稱(chēng)為巖體結(jié)構(gòu)，巖體結(jié)構(gòu)特征實(shí)際上就是結(jié)構(gòu)面和結(jié)構(gòu)體的性狀及組合特征的反映，它決定著巖體的物理力學(xué)性質(zhì)和穩(wěn)定性。

地形，一般指地表形態(tài)、高程、地勢(shì)高低、山脈水系、自然景物、森林植被，以及建筑物分布等，常以地形圖予以綜合反映。地貌，主要指地表形態(tài)的成因、類(lèi)型，以及發(fā)育程度等。河谷地帶的地形地貌條件往往對(duì)水工建筑物選址、壩型選擇、樞紐布置、施工方案等都有直接影響。

(四)水文地質(zhì)條件

水文地質(zhì)條件一般包括以下內(nèi)容：

1.地下水類(lèi)型。

2.含水層與隔水層的埋藏深度、厚度、組合關(guān)系、空間分布規(guī)律及特征。

3.巖(土)層的水理性質(zhì)，包括容水性、給水性、透水性等。

4.地下水的運(yùn)動(dòng)特征，包括流向、流速、流量等。

5.地下水的動(dòng)態(tài)特征，包括水位、水溫、水質(zhì)隨時(shí)間的變化規(guī)律。

6.地下水的水質(zhì)，包括水的物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)、水質(zhì)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)等。

水文地質(zhì)條件的好壞直接關(guān)系到水庫(kù)是否漏水，壩基是否穩(wěn)定，地下水資源評(píng)價(jià)是否可靠等一系列工程建設(shè)問(wèn)題。

(五)自然(物理)地質(zhì)現(xiàn)象

巖石的風(fēng)化、沖溝、滑坡、崩漏、泥石流、喀斯特等自然地質(zhì)現(xiàn)象的存在及其發(fā)育程度，會(huì)直接影響到建筑物的安全和人民生命財(cái)產(chǎn)的安危。在水利水電工程建設(shè)中，在大壩區(qū)附近及水庫(kù)區(qū)內(nèi)的自然地質(zhì)現(xiàn)象，要求在工程地質(zhì)勘察時(shí)進(jìn)行充分的調(diào)查與研究，對(duì)影響大壩或水庫(kù)安全的應(yīng)采取有效措施，進(jìn)行處理或整治。

(六)天然建筑材料

天然建筑材料勘察應(yīng)查明工程所需要的各類(lèi)天然建筑材料料場(chǎng)的分布、位置、儲(chǔ)量、質(zhì)量、開(kāi)采和運(yùn)輸條件等，為工程設(shè)計(jì)和施工提供依據(jù)。

關(guān)于料場(chǎng)儲(chǔ)量，在初查階段(對(duì)應(yīng)于工程的可行性研究階段)，勘察儲(chǔ)量一般不少于設(shè)計(jì)需要量的3倍，勘察儲(chǔ)量與實(shí)際儲(chǔ)量誤差，應(yīng)不超過(guò)40 % ;詳查階段(對(duì)應(yīng)于工程的初步設(shè)計(jì)階段)勘察儲(chǔ)量一般不少于設(shè)計(jì)需要量的2倍，勘察儲(chǔ)量與實(shí)際儲(chǔ)量誤差，應(yīng)不超過(guò)15 %。

二、水利水電工程地質(zhì)問(wèn)題分析

主要對(duì)壩基、邊坡、地下洞室圍巖、水庫(kù)及軟土基坑工程等工程的地質(zhì)問(wèn)題進(jìn)行分析。

(一)壩基巖體的工程地質(zhì)分析

不同的壩型，其工作特點(diǎn)不同，所以對(duì)地質(zhì)條件的要求也就不同。因此，除了對(duì)各類(lèi)壩型的工作特點(diǎn)應(yīng)有所了解外，特別要了解不同壩型對(duì)地質(zhì)條件的適應(yīng)性和對(duì)工程地質(zhì)條件的要求。由于壩區(qū)巖體中存在的某些地質(zhì)缺陷，可能導(dǎo)致產(chǎn)生的工程地質(zhì)問(wèn)題主要有壩基穩(wěn)定問(wèn)題(包括滲透穩(wěn)定、沉降穩(wěn)定和抗滑穩(wěn)定)和壩區(qū)滲漏問(wèn)題(包括壩基滲漏和繞壩滲漏)。

(二)邊坡的工程地質(zhì)分析

l.邊坡變形破壞的類(lèi)型和特征

在野外常見(jiàn)到的邊坡變形破壞主要有松弛張裂、蠕動(dòng)變形、崩塌、滑坡四種類(lèi)型。此外尚有塌滑、錯(cuò)落、傾倒等過(guò)渡類(lèi)型，另外泥石流也是一種邊坡破壞的類(lèi)型。

松弛張裂：在邊坡形成過(guò)程中，由于在河谷部位的巖體被沖刷侵蝕或人工開(kāi)挖，使邊坡巖體失去約束，應(yīng)力重新調(diào)整分布，從而使岸坡巖體發(fā)生向臨空面方向的回彈變形及產(chǎn)生近平行于邊坡的拉張裂隙，一般稱(chēng)為邊坡卸荷裂隙。

蠕動(dòng)變形：是指邊坡巖體主要在重力作用下向臨空方向發(fā)生長(zhǎng)期緩慢的塑性變形的現(xiàn)象，有表層蠕動(dòng)和深層蠕動(dòng)兩種類(lèi)型。

崩塌：高陡的邊坡巖體突然發(fā)生傾倒崩落，巖塊翻滾撞擊而下，堆積于坡腳的現(xiàn)象，稱(chēng)做崩塌。在堅(jiān)硬巖體中發(fā)生的崩塌也稱(chēng)巖崩，而在土體中發(fā)生的則稱(chēng)土崩。

滑坡：邊坡巖體主要在重力作用下沿貫通的剪切破壞面發(fā)生滑動(dòng)破壞的現(xiàn)象，稱(chēng)為滑坡。在邊坡的破壞形式中，滑坡是分布最廣、危害最大的一種。它在堅(jiān)硬或松軟巖層、陡傾或緩傾巖層以及陡坡或緩坡地形中均可發(fā)生。

2.影響邊坡穩(wěn)定的因素

地形地貌條件的影響;巖土類(lèi)型和性質(zhì)的影響;地質(zhì)構(gòu)造和巖體結(jié)構(gòu)的影響;水的影響;其他因素，包括風(fēng)化因素、人工挖掘、振動(dòng)、地震等。

(三)地下洞室圍巖穩(wěn)定性的工程地質(zhì)分析

1.地下工程位置選擇的工程地質(zhì)評(píng)價(jià)。理想的建洞山體應(yīng)具備以下條件：建洞區(qū)地質(zhì)構(gòu)造簡(jiǎn)單，巖層厚，節(jié)理組數(shù)少，間距大，無(wú)影響整個(gè)山體穩(wěn)定的斷裂帶;巖體堅(jiān)硬完整;地形完整，沒(méi)有滑坡、塌方等早期埋藏和近期破壞的地形;無(wú)巖溶或巖溶很不發(fā)育;地下水影響小;無(wú)有害氣體和異常地?zé)帷?/p>

2.地下洞室圍巖的變形與破壞。圍巖變形破壞的幾種類(lèi)型：脆性破裂;塊體滑動(dòng)和塌方;層狀彎折和拱曲;塑性變形和膨脹。

(四)水庫(kù)工程地質(zhì)問(wèn)題分析

水庫(kù)有兩類(lèi)：一類(lèi)是在河流上筑壩攔水所形成的人工湖泊，即地面水庫(kù);另一類(lèi)是利用地下蓄水構(gòu)造，經(jīng)人工控制形成的地下水庫(kù)。水庫(kù)蓄水后，水文條件、庫(kù)周的水文地質(zhì)條件都會(huì)發(fā)生比較劇烈的變化，以至影響庫(kù)區(qū)及鄰近地段的地質(zhì)環(huán)境。例如庫(kù)水升高浸潤(rùn)庫(kù)岸，風(fēng)浪作用沖蝕庫(kù)岸，地下水位上升浸沒(méi)洼地等。因此產(chǎn)生了各種工程地質(zhì)問(wèn)題，諸如水庫(kù)滲漏、水庫(kù)浸沒(méi)、水庫(kù)塌岸、水庫(kù)淤積、水庫(kù)誘發(fā)地震等問(wèn)題。

(五)軟土基坑工程地質(zhì)問(wèn)題分析

1.軟土基坑工程地質(zhì)問(wèn)題主要包括兩個(gè)方面：土質(zhì)邊坡穩(wěn)定和基坑降排水。

2.在軟土基坑施工中，為防止邊坡失穩(wěn)，保證施工安全，通常采取的措施有：采取合理坡度、設(shè)置邊坡護(hù)面、基坑支護(hù)、降低地下水位等。

3.軟土基坑降排水的目的主要有：增加邊坡的穩(wěn)定性;對(duì)于細(xì)砂和粉砂土層的邊坡，防止流砂和管涌的發(fā)生;對(duì)下臥承壓含水層的黏性土基坑，防止基坑底部隆起;保持基坑土體干燥，方便施工。

4.軟土基坑開(kāi)挖的降排水一般有兩種途徑：明排法和人工降水。其中人工降水經(jīng)常采用輕型井點(diǎn)或管井井點(diǎn)降水兩種方式。

(1)明排法的適用條件：

● 不易產(chǎn)生流砂、流土、潛蝕、管涌、淘空、塌陷等現(xiàn)象的黏性土、砂土，碎石土的地層;

● 基坑地下水位超出基礎(chǔ)底板或洞底標(biāo)高不大于2.0m。

(2)輕型井點(diǎn)降水的適用條件：

● 黏土、粉質(zhì)黏土、粉上的地層;

● 基坑邊坡不穩(wěn)，易產(chǎn)生流土、流砂、管涌等現(xiàn)象;

● 地下水位埋藏小于6.0m，宜用單級(jí)真空點(diǎn)井;當(dāng)大于6.0m時(shí)，場(chǎng)地條件有限，宜用噴射點(diǎn)井、接力點(diǎn)井;場(chǎng)地條件允許，宜用多級(jí)點(diǎn)井。

3)管井降水適用條件：

● 第四系含水層厚度大于5.0m;

● 基巖裂隙和巖溶含水層，厚度可小于5.0m;

● 含水層滲透系數(shù)K宜大于1.0m/d。

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（責(zé)任編輯：中大編輯）

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