水利电力地质漫谈1

1、水利水电工程地质漫谈 汇报人：邢丁家2014年6月4日陕西省水利电力勘测设计研究院 2陕西省水利电力勘测设计研究院 目目 录录 前 言 1 1 地质勘察如何为设计服务 2 2 渣坝地质 3 3 我院水利水电工程几个典型问题 前 言 4陕西省水利电力勘测设计研究院 从我了解的地质报告和资料看，大家对地质基本知识或从我了解的地质报告和资料看，大家对地质基本知识或一些主要工程地质问题，都是比较清楚的。但一些主要工程地质问题，都是比较清楚的。但地质勘察如何地质勘察如何为设计服务，为设计服务，怎么有针对性的做工作，并能抓住主要地质问怎么有针对性的做工作，并能抓住主要地质问题题，在这些方面稍有不足（个人感

2、觉），所以想用漫谈的方，在这些方面稍有不足（个人感觉），所以想用漫谈的方式，给大家谈谈我对以下几方面问题的看法（拥有好的理念式，给大家谈谈我对以下几方面问题的看法（拥有好的理念及职业道德比掌握基本知识更重要），供大家参考。及职业道德比掌握基本知识更重要），供大家参考。 1 地质勘察如何为设计服地质勘察如何为设计服务务 6陕西省水利电力勘测设计研究院 怎么搞勘察才能满足设计需要？什么样的勘察报告是设怎么搞勘察才能满足设计需要？什么样的勘察报告是设计喜欢看的？根据我自己的认识结合我对设计的了解，给大计喜欢看的？根据我自己的认识结合我对设计的了解，给大家谈一些个人感受。家谈一些个人感受。 7陕西省水

3、利电力勘测设计研究院1.1 区域地质 在区域地质这章中，设计人员想知道的就是地震动参数，在区域地质这章中，设计人员想知道的就是地震动参数，我们通过断裂分析（有否活断层），我们通过断裂分析（有否活断层），历史地震情况历史地震情况（发生地（发生地震不确定因素很多，迄今还没有成熟的确定方法，震不确定因素很多，迄今还没有成熟的确定方法，相对稳定相对稳定概念概念），主要收集资料，分析判断。最终明确地震动参数就），主要收集资料，分析判断。最终明确地震动参数就可以了。可以了。 8陕西省水利电力勘测设计研究院1.2 库区工程地质条件 主要就是四大问题：渗漏问题、库岸问题、浸没问题、主要就是四大问题：渗漏问题、

4、库岸问题、浸没问题、淤积淤积问题。问题。 库岸稳定重点研究库岸稳定重点研究近坝库岸（近坝库岸（3km以内）。以内）。四个问题大家四个问题大家都比较熟，这里说一下水库诱发地震问题。现在报告一般把都比较熟，这里说一下水库诱发地震问题。现在报告一般把水库诱发地震在库区地质中说明，其实水库诱发地震主要与水库诱发地震在库区地质中说明，其实水库诱发地震主要与构造有关，属于区域稳定性研究范围。构造有关，属于区域稳定性研究范围。 9陕西省水利电力勘测设计研究院1.3 坝基（地基）地质条件 坝基勘察一般重点研究三个问题：抗滑稳定问题；允许坝基勘察一般重点研究三个问题：抗滑稳定问题；允许变形问题；渗透稳定问题。变

5、形问题；渗透稳定问题。 设计关心的是岩土参数：密度、抗剪强度、变形模量、承设计关心的是岩土参数：密度、抗剪强度、变形模量、承载力、渗透系数、允许比降。（这几个用的最频繁）。载力、渗透系数、允许比降。（这几个用的最频繁）。 有些岩体存在各向异性，设计就应根据受力方向对地质参有些岩体存在各向异性，设计就应根据受力方向对地质参数做不同折减或增加。数做不同折减或增加。 10陕西省水利电力勘测设计研究院1.3 坝基（地基）地质条件 一般物性指标，用平均值。渗透系数，计算基坑涌水用一般物性指标，用平均值。渗透系数，计算基坑涌水用大值均值，计算供水时用小值均值。大值均值，计算供水时用小值均值。 有些有些地质

6、人员认为把岩土指标提的越低越安全。其实并不地质人员认为把岩土指标提的越低越安全。其实并不是这样除了增大投资外，还有与建筑物的适宜性问题：如拱是这样除了增大投资外，还有与建筑物的适宜性问题：如拱坝对地基的适宜性（变模要与混凝土相协调）。坝对地基的适宜性（变模要与混凝土相协调）。 11陕西省水利电力勘测设计研究院1.4 洞室地质条件 洞室包括地下厂房和引水洞等，现在其跨度越来越大，洞室包括地下厂房和引水洞等，现在其跨度越来越大，埋深也大，因此要求也越来越高，我们应认识到围岩本身是埋深也大，因此要求也越来越高，我们应认识到围岩本身是承担洞室荷载的主要载体，而衬砌和支护仅是加固围岩。充承担洞室荷载的主

7、要载体，而衬砌和支护仅是加固围岩。充分发挥围岩本身的作用。这就需要了解岩体结构和强度。分发挥围岩本身的作用。这就需要了解岩体结构和强度。 12陕西省水利电力勘测设计研究院1.4 洞室地质条件 常规做法是常规做法是 分类、提参数。分类、提参数。规范上把洞室围岩分为五类，规范上把洞室围岩分为五类，（稳定）、（稳定）、（基本稳定）、（基本稳定）、（稳定性差）、（稳定性差）、（不稳（不稳定）、定）、（极不稳定）。（极不稳定）。不同的稳定条件所采取的支护措施不同的稳定条件所采取的支护措施都是不同的，比较明确，这里就不详细说了。都是不同的，比较明确，这里就不详细说了。 这里强调几个主要参数：普氏系数（这里

8、强调几个主要参数：普氏系数（f)f)散体塌落理论；围散体塌落理论；围岩抗力系数（岩抗力系数（K0)K0)，围岩抵抗外力的作用（有压和无压有区，围岩抵抗外力的作用（有压和无压有区别）；外水压力（国内外通用折减系数、排水孔）。别）；外水压力（国内外通用折减系数、排水孔）。 13陕西省水利电力勘测设计研究院1.5 天然建筑材料 天然建筑材料的勘察是一项很重要的工作，其材料的类天然建筑材料的勘察是一项很重要的工作，其材料的类型、质量的优劣及开采、运输条件等，往往是决定工程方案型、质量的优劣及开采、运输条件等，往往是决定工程方案选择与投资预算的一个重要组成部分，但在工程建设中，往选择与投资预算的一个重要

9、组成部分，但在工程建设中，往往不太重视对天然建筑材料的勘察，致使很多工程开工后才往不太重视对天然建筑材料的勘察，致使很多工程开工后才发现天然建筑材料问题很多，质量较差、储量不够、开采困发现天然建筑材料问题很多，质量较差、储量不够、开采困难等，有的甚至无法使用，给工程建设造成很大的损失。因难等，有的甚至无法使用，给工程建设造成很大的损失。因此注重研究天然建筑材料问题，对工程建设具有十分重要的此注重研究天然建筑材料问题，对工程建设具有十分重要的意义。意义。 14陕西省水利电力勘测设计研究院1.5 天然建筑材料 设计状态下的指标很重要（压实系数、相对密度）设计状态下的指标很重要（压实系数、相对密度）

10、这里这里说一下总应力与有效应力的区别：总应力（快剪），有效应说一下总应力与有效应力的区别：总应力（快剪），有效应力（排水固结或慢剪），粗粒土二者较接近。力（排水固结或慢剪），粗粒土二者较接近。 2 渣坝地质渣坝地质 16陕西省水利电力勘测设计研究院 渣坝设计与一般水坝有很大的不同。重点讲一些在设计渣坝设计与一般水坝有很大的不同。重点讲一些在设计渣坝时应注意的地质问题。渣坝时应注意的地质问题。 不要忽视一个小小渣坝，出事的很多。不要忽视一个小小渣坝，出事的很多。 举例：临汾尾矿库（其实与渣坝差不多），垮坝，掩埋举例：临汾尾矿库（其实与渣坝差不多），垮坝，掩埋下游一个村庄，死伤下游一个村庄，死伤2

11、80280多人，省长辞职。多人，省长辞职。 十天高速在汉江部分地段，公路隧洞弃渣沿江岸乱倒，十天高速在汉江部分地段，公路隧洞弃渣沿江岸乱倒，滑塌普遍，给后期治理（水利上）带来很大的难度。滑塌普遍，给后期治理（水利上）带来很大的难度。 17陕西省水利电力勘测设计研究院 堆积场有山谷型、平地型和坑埋型，我们主要是选山谷堆积场有山谷型、平地型和坑埋型，我们主要是选山谷型。山谷型堆积场构成一般有：渣坝（砌石、混凝土、土型。山谷型堆积场构成一般有：渣坝（砌石、混凝土、土石）；堆场（库区）；排洪设施（根据具体情况）等。通过石）；堆场（库区）；排洪设施（根据具体情况）等。通过踏勘选址，了解区域稳定性、地层岩

12、性、不良物理地质现象踏勘选址，了解区域稳定性、地层岩性、不良物理地质现象（洪水、泥石流、滑坡、崩塌、岩溶）等。（洪水、泥石流、滑坡、崩塌、岩溶）等。2.1 场址选择 18陕西省水利电力勘测设计研究院2.1.1 2.1.1 渣坝选择原则渣坝选择原则 坝址应选在两岸岩体比较完整，对称、轴线短、沟谷岩坝址应选在两岸岩体比较完整，对称、轴线短、沟谷岩体风化层及覆盖层薄的地段。构造稳定，无大的断裂。无不体风化层及覆盖层薄的地段。构造稳定，无大的断裂。无不良物理地质现象等。良物理地质现象等。2.1.2 2.1.2 堆场选择原则堆场选择原则 堆场应选择不占耕地或少占，库容大，排洪条件好，最堆场应选择不占耕地

13、或少占，库容大，排洪条件好，最好远离居民或位于居民区下游，附近有筑坝材料。无不良物好远离居民或位于居民区下游，附近有筑坝材料。无不良物理地质现象等。理地质现象等。2.1 场址选择 19陕西省水利电力勘测设计研究院 1）提出坝址区各层岩土的物理力学参数。（密度、抗剪）提出坝址区各层岩土的物理力学参数。（密度、抗剪强度、变形模量、承载力、渗透系数）。强度、变形模量、承载力、渗透系数）。 2）对堆积物颗粒组成、物理性质、强度参数）对堆积物颗粒组成、物理性质、强度参数(、)、天、天然休止角等进行试验或预测。评价其边坡稳定性。然休止角等进行试验或预测。评价其边坡稳定性。2.2 岩土主要的物理力学参数 2

14、0陕西省水利电力勘测设计研究院2.3.1 2.3.1 堆积区不良地质问题堆积区不良地质问题 洪水、泥石流、滑坡、崩塌、岩溶等不良地质问题在选洪水、泥石流、滑坡、崩塌、岩溶等不良地质问题在选址时尽量回避。避不开的就要有措施，要不要泄洪洞？对于址时尽量回避。避不开的就要有措施，要不要泄洪洞？对于滑坡、崩塌等，因为我们主要是石渣，所以对堆积影响不大。滑坡、崩塌等，因为我们主要是石渣，所以对堆积影响不大。要不要防渗？看堆积物的化学性质，石渣一般无害，防渗不要不要防渗？看堆积物的化学性质，石渣一般无害，防渗不是主要问题。是主要问题。2.3 主要岩土工程地质问题 21陕西省水利电力勘测设计研究院2.3.2

15、 2.3.2 抗滑稳定问题抗滑稳定问题 重点说抗滑稳定问题：主要用抗剪强度指标（重点说抗滑稳定问题：主要用抗剪强度指标（、) )。材。材料本身的抗剪强度、地基岩土抗剪强度（有无软弱夹层）、料本身的抗剪强度、地基岩土抗剪强度（有无软弱夹层）、坝体与岩土间的抗剪强度坝体与岩土间的抗剪强度, ,都要考虑齐全（沿最软弱的面破都要考虑齐全（沿最软弱的面破坏）。并考虑堆积体对坝（墙）的作用力，搞清指标，计算坏）。并考虑堆积体对坝（墙）的作用力，搞清指标，计算就比较简单了（具体计算公式设计规范都有，这里只讲计算就比较简单了（具体计算公式设计规范都有，这里只讲计算所要考虑的岩土指标）。所要考虑的岩土指标）。2

16、.3 主要岩土工程地质问题 22陕西省水利电力勘测设计研究院2.3.3 2.3.3 堆积体稳定问题堆积体稳定问题 了解堆积物颗粒组成、物理性质、强度参数了解堆积物颗粒组成、物理性质、强度参数(、)、天、天然休止角等，才能评价其稳定性。然休止角等，才能评价其稳定性。 初期坝要考虑堆积物对坝体的作用力，有些工程后期直接初期坝要考虑堆积物对坝体的作用力，有些工程后期直接用堆积物做坝体。因此堆积物的抗剪强度（用堆积物做坝体。因此堆积物的抗剪强度（、)、天然休止、天然休止角等是计算堆积体稳定的必要参数，要求地质给以提供。角等是计算堆积体稳定的必要参数，要求地质给以提供。2.3 主要岩土工程地质问题 3

17、我院水利水电几个典型问我院水利水电几个典型问题题 24陕西省水利电力勘测设计研究院3.1 渗透稳定问题 以榆林市李家梁水库为例 李家梁水库位于榆林市西北约李家梁水库位于榆林市西北约40km的孟家湾乡曹家梁附的孟家湾乡曹家梁附近圪求河上，是一座以灌溉为主，兼顾防洪、养殖的中型水近圪求河上，是一座以灌溉为主，兼顾防洪、养殖的中型水利工程。水库枢纽主要由拦河坝、引水泄洪洞等建筑物组成。利工程。水库枢纽主要由拦河坝、引水泄洪洞等建筑物组成。 大坝为均质砂坝，坝顶高程大坝为均质砂坝，坝顶高程1170m，最大坝高，最大坝高25m，坝顶，坝顶长长874m，上下游坝面坡坡比为，上下游坝面坡坡比为1:3和和1:

18、3.5。沿砂坝上游面斜铺。沿砂坝上游面斜铺复合土工膜，河库及两岸也铺设复合土工膜，向上游延长复合土工膜，河库及两岸也铺设复合土工膜，向上游延长100m。 25陕西省水利电力勘测设计研究院3.1 渗透稳定问题 以榆林市李家梁水库为例 勘察发现，坝后反滤体位置浸润线偏高，坝后排水渠泥勘察发现，坝后反滤体位置浸润线偏高，坝后排水渠泥沙堆积，部分排水棱体出现下沉。（砂坝下游坝脚渗点水没沙堆积，部分排水棱体出现下沉。（砂坝下游坝脚渗点水没关系，只要不发生渗透破坏就可以）。关系，只要不发生渗透破坏就可以）。 李家梁水库大坝为水坠砂填筑，筑坝材料均为圪求河两岸李家梁水库大坝为水坠砂填筑，筑坝材料均为圪求河两

19、岸风积砂层，根据勘察期资料以细砂为主，少量为中砂，砂质风积砂层，根据勘察期资料以细砂为主，少量为中砂，砂质均匀性较差。均匀性较差。 26陕西省水利电力勘测设计研究院3.1 渗透稳定问题 以榆林市李家梁水库为例 27陕西省水利电力勘测设计研究院3.1 渗透稳定问题 以榆林市李家梁水库为例 28陕西省水利电力勘测设计研究院3.1 渗透稳定问题 以榆林市李家梁水库为例 如果撤除原反滤体重新修建，不仅基坑开挖难度大，而如果撤除原反滤体重新修建，不仅基坑开挖难度大，而且有风险。因此提出（我提出来的）在下游坝坡且有风险。因此提出（我提出来的）在下游坝坡1156m以下进以下进行培厚（行培厚（I=H/L）。并

20、新建反滤体和排水棱体的方案。）。并新建反滤体和排水棱体的方案。 30陕西省水利电力勘测设计研究院3.2 边坡稳定问题 (1) 例一：右岸上坝路要开挖一个高例一：右岸上坝路要开挖一个高70m左右的基岩边坡，左右的基岩边坡，基岩基本为水平产状的砂页岩互层，笼统提一个坡比不合适。基岩基本为水平产状的砂页岩互层，笼统提一个坡比不合适。（坡比：有单级坡比和综合坡比之分）。地质建议（坡比：有单级坡比和综合坡比之分）。地质建议20m左右设左右设置一个马道，单级坡比置一个马道，单级坡比1：0.5,其实这基本就是一个稳定的边其实这基本就是一个稳定的边坡，设计还进行了锚固喷护。坡，设计还进行了锚固喷护。 过度加固

21、过度加固是工程上的巨大浪费。实际设计的坡比增加工程是工程上的巨大浪费。实际设计的坡比增加工程措施后可以比勘察报告提出的坡比陡。措施后可以比勘察报告提出的坡比陡。 (2) 例二：例二：反演分析反演分析：我们很多报告提供的岩土参数，计我们很多报告提供的岩土参数，计算出自然边坡安全系数都小于算出自然边坡安全系数都小于1 1，但边坡目前并没有动。可以，但边坡目前并没有动。可以判断其参数肯定有问题。不好取参数时，反演分析很有意义。判断其参数肯定有问题。不好取参数时，反演分析很有意义。 31陕西省水利电力勘测设计研究院3.3 抗滑稳定问题（软弱夹层） 以西安市李家河水库为例 3.3.1 3.3.1 结构面分布特征结构面分布特征 f1断层、断层、J1组夹层结