CH5引水建筑工建地质问题5

1、5 5 引水建筑工程地质问题引水建筑工程地质问题5.1 5.1 概述概述5.2 5.2 渠道渗漏问题渠道渗漏问题5.3 5.3 渠道稳定问题渠道稳定问题5.4 5.4 黄土区渠道的湿陷变形黄土区渠道的湿陷变形5.1 5.1 概述概述引水建筑物引水建筑物：闸门：闸门-渠道渠道-隧洞隧洞-渡槽渡槽-倒虹吸管道倒虹吸管道-跌水跌水-泻槽泻槽渠道渠道：挖方式、填方式、半挖方半填方式：挖方式、填方式、半挖方半填方式都江堰都江堰 公元前公元前256-251，四川，四川岷江岷江京杭大运河，隋朝京杭大运河，隋朝红旗渠是红旗渠是2020世纪世纪6060年代林县人民在太行山上建年代林县人民在太行山上建成的大型成的

2、大型“引漳入林引漳入林”灌溉工程。红旗渠以浊灌溉工程。红旗渠以浊漳河为源。渠首位于山西省平顺县石城镇侯壁漳河为源。渠首位于山西省平顺县石城镇侯壁断下。总干渠长断下。总干渠长70.670.6公里，渠底宽公里，渠底宽8 8米，渠墙米，渠墙高高4.34.3米，纵坡为米，纵坡为1 180008000，设计加大流量，设计加大流量2323秒秒立方米，全部开凿在峰峦迭嶂的太行山腰，工立方米，全部开凿在峰峦迭嶂的太行山腰，工程艰险。程艰险。 红旗渠灌区共有干渠、分干渠红旗渠灌区共有干渠、分干渠1010条条，总长，总长304.1304.1公里；支渠公里；支渠5151条，总长条，总长524.1524.1公里；斗渠

3、公里；斗渠290290条，总长条，总长697.3697.3公里；农渠公里；农渠42814281条，总长条，总长24882488公里公里；沿渠兴建小型一、二类水库；沿渠兴建小型一、二类水库4848座座，塘堰，塘堰346346座，共有兴利库容座，共有兴利库容23812381万万立方米。立方米。 各种建筑物各种建筑物1240812408座，其中凿通座，其中凿通隧洞隧洞211211个，总长个，总长53.753.7公里，架公里，架渡槽渡槽151151个，总长个，总长12.512.5公里，还公里，还建了水电站和提水站。红旗渠工建了水电站和提水站。红旗渠工程总投工程总投工56115611万个，共完成土石万个

4、，共完成土石砌方砌方22252225万立方米。总投资万立方米。总投资1250412504万元，其中国家投资万元，其中国家投资46254625万元，占万元，占3737，社队投资，社队投资78787878万万元，占元，占6363。 引水遂洞（无压隧洞、有压隧洞）引水遂洞（无压隧洞、有压隧洞）5.2 5.2 渠道渗漏问题渠道渗漏问题1）渠道渗漏的危害）渠道渗漏的危害直接减少水量影响效益直接减少水量影响效益可能产生沼泽化和次生盐渍化、黄土湿陷变形、斜坡滑动破坏可能产生沼泽化和次生盐渍化、黄土湿陷变形、斜坡滑动破坏2）渠道渗漏的工程地质分析）渠道渗漏的工程地质分析渠道渗漏主要取决于岩土的透水性和地下水位

5、渠道渗漏主要取决于岩土的透水性和地下水位基岩区：渗漏不严重，但断层破碎带和岩溶地区的溶洞、落水洞基岩区：渗漏不严重，但断层破碎带和岩溶地区的溶洞、落水洞等局部外渗通道渗漏严重等局部外渗通道渗漏严重第四纪地区：由砂砾石或卵砾石层组成，透水性强，渗漏较严重；第四纪地区：由砂砾石或卵砾石层组成，透水性强，渗漏较严重；黄土类土，具大孔隙和垂直节理，透水性较强，渗漏较严重黄土类土，具大孔隙和垂直节理，透水性较强，渗漏较严重当地下水位高干渠水位时不会发生渗漏，而且还能得到地下水的当地下水位高干渠水位时不会发生渗漏，而且还能得到地下水的补给。反之，当渠水位高于地下水位时会发生渗漏，且地下水埋补给。反之，当渠

6、水位高于地下水位时会发生渗漏，且地下水埋深愈大，渗漏亦愈严重。深愈大，渗漏亦愈严重。3）渠道渗漏过程）渠道渗漏过程渠道过水的初期，由于要饱和干燥的岩土体，入渗强度较大，随渠道过水的初期，由于要饱和干燥的岩土体，入渗强度较大，随着时间延续而逐渐减少，到一定时间后，便达到相对稳定状态。着时间延续而逐渐减少，到一定时间后，便达到相对稳定状态。渠道过水初期，渗透水流在重力和毛细力作用下，渗漏以垂直下渠道过水初期，渗透水流在重力和毛细力作用下，渗漏以垂直下渗为主，并有部分侧渗，当下渗水流到达地下水面后，转向两侧渗为主，并有部分侧渗，当下渗水流到达地下水面后，转向两侧渗流。若渠水向两侧渗出的水量大于渗流排

7、走量时，渠底下的地渗流。若渠水向两侧渗出的水量大于渗流排走量时，渠底下的地下水位逐渐上升，形成地下水峰；地下水峰逐渐升高，直至与渠下水位逐渐上升，形成地下水峰；地下水峰逐渐升高，直至与渠水连成统一水面。当上述两个量相等且为一常数时，该地下水面水连成统一水面。当上述两个量相等且为一常数时，该地下水面不再上升而趋于稳定，此后不再上升而趋于稳定，此后 渠道即以侧向渗漏为主。渠道即以侧向渗漏为主。分为三个阶段：分为三个阶段：（1 1）垂向渗漏阶段：出现地下水峰之前的阶段）垂向渗漏阶段：出现地下水峰之前的阶段（2 2）回水渗漏阶段：地下水峰开始出现至水峰逐渐升高到与渠水回水渗漏阶段：地下水峰开始出现至水

8、峰逐渐升高到与渠水连成统一水面之前的阶段连成统一水面之前的阶段（3 3）侧向渗漏阶段：地下水与渠水连成统一水面之后的阶段）侧向渗漏阶段：地下水与渠水连成统一水面之后的阶段4 4）渗漏量计算）渗漏量计算（1 1）垂向渗漏阶段）垂向渗漏阶段a. a. 透水层厚度大、均质、透水层厚度大、均质、透水性较强、地下水埋深大透水性较强、地下水埋深大)(10CHBKqb. b. 渠道下部有强透水层、渠道下部有强透水层、地下水埋较小地下水埋较小)(20CHBKq（2 2）回水渗漏阶段回水渗漏阶段jhQQ（3 3）侧向渗漏阶段）侧向渗漏阶段a. a. 隔水层顶板低于河水位隔水层顶板低于河水位b. b. 隔水层顶板

9、高于河水位隔水层顶板高于河水位LHHhhKq21212LHhKq112（4 4）实测）实测%1001入出入渗漏强度QQQll%100设尾QQ渠系有效利用系数渠系有效利用系数：渠尾流量与渠道设计流量的百分比：渠尾流量与渠道设计流量的百分比5.3 5.3 渠道稳定问题渠道稳定问题渠道边坡稳定渠道边坡稳定渠底稳定渠底稳定山坡渠道的斜坡稳定山坡渠道的斜坡稳定5.4 5.4 黄土区渠道的湿陷变形黄土区渠道的湿陷变形黄土的湿陷性：黄土在一定压力下，受水浸湿后结构迅速破坏而黄土的湿陷性：黄土在一定压力下，受水浸湿后结构迅速破坏而产生显著附加沉陷的性能。产生显著附加沉陷的性能。 黄土湿陷变形的形成条件黄土湿陷

10、变形的形成条件 黄土类型：黄土类型：Q Q1 1（早更新世）早更新世）Q Q2 2（中更新世）黄土无湿陷性中更新世）黄土无湿陷性无大孔隙、坚硬致密、呈块状结构、浅棕红色的黄土无湿陷性无大孔隙、坚硬致密、呈块状结构、浅棕红色的黄土无湿陷性黄土地层剖面中，从地表向下，湿陷性变差黄土地层剖面中，从地表向下，湿陷性变差新沉积的风积黄土、坡积黄土、冲积黄土湿陷性严重，湿陷量大新沉积的风积黄土、坡积黄土、冲积黄土湿陷性严重，湿陷量大潜水位以下的饱和黄土、天然含水量大于塑限的黄土无湿陷性潜水位以下的饱和黄土、天然含水量大于塑限的黄土无湿陷性水文条件变化水文条件变化5.5 5.5 膨胀土问题膨胀土问题1 1）

11、岩石强度评分）岩石强度评分岩质类型岩质类型硬质岩硬质岩软质岩软质岩坚硬岩坚硬岩中硬岩中硬岩较软岩较软岩软岩软岩饱和抗压强度饱和抗压强度（Mpa）6060303015155岩石强度评分岩石强度评分A3020201010550水利水电工程围岩工程地质分类水利水电工程围岩工程地质分类5.6 5.6 引水遂洞工程地质问题引水遂洞工程地质问题2 2）岩石完整程度评分）岩石完整程度评分岩石完整程度岩石完整程度完整完整较完整较完整完整性差完整性差较破碎较破碎破碎破碎岩石完整性系数岩石完整性系数Kv0.750.750.550.550.350.350.150.15岩体完岩体完整性评整性评分分B硬质岩硬质岩403

12、03022221414660软质岩软质岩2519191414994403 3）结构面状态评分）结构面状态评分结构结构面状面状态态张开度张开度(mm)闭合闭合W0.5微张微张0.5W5.0张开张开W5.0充填物充填物无充填物无充填物岩屑岩屑泥质泥质岩岩屑屑泥泥质质起伏粗起伏粗糙状况糙状况起起伏伏粗粗糙糙平平直直光光滑滑起起伏伏粗粗糙糙起伏起伏光滑光滑或平或平直粗直粗糙糙平平直直光光滑滑起起伏伏粗粗糙糙起伏起伏光滑光滑或平或平直粗直粗糙糙平平直直光光滑滑起起伏伏粗粗糙糙起伏起伏光滑光滑或平或平直粗直粗糙糙平平直直光光滑滑 结构结构面状面状态评态评分分C硬质岩硬质岩27212421152117121

13、5129126较软岩较软岩272124211521171215129126软岩软岩181417148141181086844 4）地下水评分）地下水评分活动状态活动状态干燥到渗水滴干燥到渗水滴水水线状流水线状流水涌水涌水水量水量q（L/min 10m洞长）或压洞长）或压力水头力水头H（m）q25或或H 1025q125或或10125或或H 100基本因基本因素评分素评分T85地下水地下水评分评分D00-2-2-685650-2-2-6-6-106545-2-6-6-10-10-144525-6-10-10-14-14-1825-10-14-14-18-18-205 5）主要结构面产状评分）主要结构面产状评分结构面走结构面走向与洞轴向与洞轴线夹角线夹角90 6060 30707045452070704545207070454520854不支护或局部锚不支护或局部锚杆或喷薄层混凝杆或喷薄层混凝土、系统锚杆加土、系统锚杆加钢筋网钢筋网基本稳定。围岩整体稳定，不会产生塑性基本稳定。围岩整体稳定，不会产生塑性变形，局部可能掉块变形，局部可能掉块85654局部稳定性差。围岩强度不足，局部会产局部稳定性差。围岩强度不足，局部会产生塑性变形，不支护可能产生塌方或变形生塑性变形，不支护可能产生塌方或变形破坏。完整的较软岩，可能暂时稳定破坏。完整的较软