《水文地质》word版

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1、第十章坝的工程地质研究水工建筑物主要由三大部分组成：挡水建筑物（坝、闸）、泄水建筑物（溢洪道、泄洪洞、排沙洞等）及取水输水建筑物（隧洞、管道及渠系建筑物等），其中挡水建筑物的拦河大坝或闸是主要建筑物。此外，水电站厂房、航运船闸、鱼道等为附属建筑物，通常将建筑物的综合体，称为水利枢纽。大坝坐落在岩土体地基上，承受了巨大垂直压力和水平推力。坝基可能由于变形或滑动破坏坝体的稳定；与此同时，由于水库蓄水坝的上下游形成了水头差，会引起坝基岩土体渗透变形破坏等，以降低坝基的强度和稳定性。坝与地质环境间的相互作用，使得大坝的修建十分复杂，不仅要求大坝本身的结构强固，尤其要求坝基与

2、坝肩具有足够的坚固性和稳定性。从世界坝工建筑史来看，地质方面原因引起大坝失事的约占大坝总失事的30%～40%，主要原因是坝基的强度低或抵抗变形性能差、坝基（肩）的抗滑稳定性差、地下水的渗透作用及区域稳定性和水库诱发地震作用等造成的。在进行工程规划、设计、施工之前都应进行工程地质勘察工作。水利水电工程坝的工程地质工作目的在于查明水工建筑地区的工程地质条件，充分论证有关的工程地质问题，以便充分利用有利的地质因素，避开或改造不利的地质因素，以保证水利工程的经济、合理与安全。坝的工程地质研究主要内容：坝区渗漏与渗透稳定性分析评价；坝基（肩）岩体的抗滑稳定性分析评价；坝基的应

3、力分布，坝基的变形与坝基的强度分析评价等。第一节水工建筑物的工程地质条件和工程地质问题一、水工建筑物的工程地质条件工程地质条件是一个综合性概念，可理解为与工程建筑有关的地质因素的综合。一般认为，它包括工程建筑地区的地形地貌、岩土类型及工程地质性质、地质结构、水文地质条件、物理地质现象、地质物理环境（例如应力及地热等）、天然建筑材料等7个方面。（一）地形地貌条件地形是指地表形态、高程、地势高低、山脉水系、自然景物、森林植被，以及人工建筑物等，常以地形图予以反映。地貌主要指地表形态的成因、类型以及发育程度等，常以地貌图予以反映。地形地貌是相互关联的，但都受地区的岩性和地

4、质构造条件所控制。河流地带的地形地貌条件往往对坝址选择、坝型选择、枢纽布置、施工方案选择等，都有直接影响。例如，拱坝就要求坝址两岸谷坡规整对称，最好为坚硬完整的基岩山体；土石坝要求坝址地区应有布置溢洪道的地形条件。（二）岩土类型及工程地质性质水工建筑物是建筑在地表或地壳浅部，以岩土体作为地基或修建环境，有时也利用岩土体作为天然建筑材料。因此，岩土类型和性质对建筑物的稳定性、技术上的可行性、经济上的合理性都有着极为重要的作用。例如坝基，基本上可分为两大类：岩石坝基和土体坝基，它们又简称为岩基与土基。一般情况下，岩基的工程性质比土基好，在岩基上可以修建高坝、混凝土坝，水

5、利枢纽多采用集中式布置方案；而在土基上，则可以修建低坝、土石坝，水利枢纽多采用分散式布置方案。水工建筑中对岩土体的研究，除包括成因类型、形成年代、埋藏条件与环境、空间分布等外，还要进行岩土体的物理力学性质试验，定量地确定岩土体的物理力学性质指标，以供设计使用。尽管现代的水工设计已广泛地引用了计算机，但设计的合理性、正确性，在很大程度上仍然取决于岩土的工程性质指标和各种有关地质参数的正确选定。（三）地质结构地质结构包括地质构造（褶皱及断裂构造）和岩土体结构。地质结构可以说是水电工程建设的决定因素，它对工程建筑物的稳定有很大影响，例如坝址的选择、工程建筑物的布置都应考虑

6、地质构造和岩体结构的不利作用。（四）水文地质条件水文地质条件一般包括以下内容。(1)地下水类型：潜水、承压水、包气带水等类型划分。(2)含水层与隔水层的埋藏条件、组合关系、空间分布规律及特征。(3)岩层的水理性质：溶水性、给水性、透水性、冻融性等。(4)地下水的运动特征：流向、流速、流量等。(5)地下水的动态特征：水位、水温、水质随时间变化规律。(6)地下水的水质、水的物理性质、化学性质、水文评价标准等。水文地质条件好坏直接关系到水库是否漏水、坝基是否稳定以及地下水资源评价是否可靠等一系列工程建设问题。（五）自然（物理）地质现象自然（物理）地质现象或称自然地质现象，

7、是指由内外动力地质作用在地表表层引起．的一系列地质现象，例如滑坡、泥石流、崩塌、岩溶、地震、岩石风化、冲沟等现象。物理地质现象的存在和发育程度，直接影响工程建筑物的稳定、安全、经济和正常运行。在水利水电工程建设中，在大坝区附近及水库区的自然地质现象，要求在工程地质勘察时进行充分的调查和研究，对影响大坝或水库安全的应采取有效措施，进行处理或整治。（六）地质物理环境地质物理环境包括地应力及地热条件等。地应力主要是在重力和构造运动综合作用下形成的，有时也包括岩体的物理、化学变化及岩浆侵入等作用下形成的应力。地应力的大小、方向和分布、变化规律除了与地震和活动密切相关，影