水利水電施工 | 工程地質和水文地質的條件與分析

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水工建筑物都是建在地基上, 構成天然地基的物質是地殼中的巖石和土。地基巖土的工程地質條件和水文地質條件將直接影響建筑物的安全。

( 一)地質構造

地質構造是指在漫長的地質發展過程中, 地殼在內外力地質作用下, 不斷運動演變,所遺留下來的各種構造形態, 如地亮中巖體的位置、產狀及其相五關系等。地質構造的規模有大有小, 但即使是大型復雜的地質構造, 也是由一些基本構造形態組合而成的, 常見的如產狀、褶皺和斷裂。

1.產狀

地質構造(或巖層)在空間的位置叫作地質構造面或巖層層面的產狀。產狀有三個要素,即走向、傾向和傾角,如圖。

(1)走向。是指地質構造面或傾斜面或傾斜巖層層面與水平面的交線的兩端的延伸方向,它表示地質構造或巖層在空間的水平延伸方向。

(2)傾向。指垂直于走向線的地質構造面或巖層傾

斜方向線在水平面上的投影,即地質構造面或巖層層面的傾斜方向,傾向與走向正交。

(3)傾角:地質構造面或傾斜巖層層面與水平面之間所夾的銳角。產狀要素可以用地質羅盤測得,測量結果以傾向的方位角(從正北開始順時針方向量至傾斜線)和傾角表示出來,如150∠60 表示:傾向為150°(即南偏東30°),傾角為60°。

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巖層產狀要素AB:走向;CD-:頃向;α:傾角

2. 褶皺構造

指組成地殼的巖層受水平構造應力作用,使原始為水平產狀的巖層產生塑性變形,形成一系列波狀彎曲而未喪失其連續性的構造

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3. 斷裂構造

指巖體在地殼運動的作用下,受力發生變形達一定程度后,在其內部產生了許多斷裂面,使巖石喪失了原有的連續完整性而形成的地質構造。斷裂構造可分為兩種類型:節理和斷層。

(1)節理。也稱裂隙,是沿斷裂面兩側的巖層未發生位移或僅有微小錯動的斷裂構造。

(2)斷層。指巖體受力斷裂后,在斷裂層兩側的巖塊發生了顯著位移。處于斷層面兩側相互錯動的兩個斷塊中位于斷層面之上的稱為上盤,位于斷層面之下的稱為下盤。如按斷塊之間的相對錯動的方向來劃分,上盤下降,下盤上升的斷層,稱正斷層;反之,上盤上升,下盤下降的斷層稱逆斷層;如兩斷塊水平互錯,則稱為平移斷層。

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正斷層

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逆斷層

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平移斷層


斷層面往往是有一定寬度的斷層帶。斷層破碎帶和層間錯動破碎帶均易風化、軟化.其力學性質較差,屬于構造軟弱帶。工程設計原則上應避免將建筑物跨放在斷層帶上,尤其要注意避開近期活動的斷層帶。不同的構造形態,對水工建筑物的影響是不同的,如巖層的斷裂,破壞了巖體的完整性,降低了巖體的穩定性,增大了巖體的透水性, 故對水工建筑物產生了不良影響。而榴皺構造,使巖層層面的傾斜方向和傾角發生變化,從而改變了巖體的穩定條件和滲漏條件。



(二)地形地貌條件

(1)地形。一般指地表形態、高程、地勢高低、山脈水系、自然景物、森林植被以及人工建筑

(2)地貌。主要指地表形態的成因、類型以及發育程度等,常以地貌圖予以反映。



(三)水文地質條件

水文地質條件一般包括以下內容:

(l)地下水類型,如上層滯水、潛水、承壓水等。

(2)含水層與隔水層的埋藏深度、厚度、組合關系、空間分布規律及特征。

(3) 巖(土) 層的水理性質,包括容水’性、給水性、透水性等。

(4)地下水的運動特征,包括流向、流速、流量等。

(5)地下水的動態特征,包括水位、水溫、水質隨時間的變化規律。

(6)地下水的水質,包括水的物理性質、化學性質、水質評價標準等。

水文地質條件的好壞直接關系到水庫是否漏水,壩基是否穩定,地下水資源評價是否可靠等一系列工程建設問題。


水利水電工程地質問題分析

1.壩基巖體的工程地質問題分析

不同的壩型,其工作特點不同,所以對地質條件的要求也就不同,因此,除了對各類壩型的工作特點應有所了解外,特別要了解不同壩型對地質條件的適應性和對工程地質條件的要求。由于壩區巖體中存在的某些地質缺陷,可能導致產生的工程地質問題主要有壩基穩定問題(包括滲透穩定、沉降穩定和抗滑穩定) 和壩區滲漏問題(包括壩基滲漏和繞壩滲漏)。


2.邊坡的工程地質問題分析

(1) 邊坡變形破壞的類型和特征。在野外常見到的邊坡變形破壞主要有松弛張裂、蠕動變形、崩塌、滑坡四種類型。此外還有塌滑、錯落、傾倒等過渡類型,泥石流也是一種邊坡破壞的類型。

①松弛張裂。在邊坡形成過程中, 由于在河谷部位的巖體被沖刷侵蝕掉或人工開挖,使邊坡巖體失去約束,應力重新調整分布,從而使岸坡巖體發生向臨空面方向的回彈變形及產生近平行于邊坡的拉張裂隙,一般稱為邊坡卸荷裂隙。

②蠕動變形。指邊坡巖體主要在重力作用下向臨空方向發生長期緩慢的塑性變形的現象,有表層蠕動和深層蠕動兩種類型。

③崩塌。高陡的邊坡巖體突然發生傾倒崩落,巖塊翻滾撞擊而下,堆積于坡腳的現象,稱作崩塌。在堅硬巖體中發生的崩塌也稱巖崩,而在土體中發生的則稱土崩。

④滑坡。邊坡巖體主要在重力作用下沿貫通的剪切破壞面發生滑動破壞的現象,稱為滑坡。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生。

(2)影響邊坡穩定的因素:地形地貌條件的影響;巖土類型和性質的影響;地質構造和巖體結構的影響;水的影響;其他因素包括風化因素、人工挖掘、振動、地震等


3. 軟土基坑工程地質問題分析

1)軟土基坑工程地質問題主要包括兩個方面:土質邊坡穩定和基坑降排水。

2)在軟土基坑施工中,為防止邊坡失穩,保證施工安全,通常采取的措施有:設置合理坡度、邊坡護面、基坑支護、降低地下水位等。

3)軟土基坑降排水的目的主要有: 增加邊坡的穩定性;對于細砂和粉砂土層的邊坡,防止流砂和管涌的發生;對下臥承壓含水層的蒙古性土基坑,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, 其中人工降水經常采用輕型井點或管井井點降水兩種方式。

(l)明排法的適用條件

①不易產生流砂、流土、潛蝕、管涌、淘空、塌陷等現象的黠性土、砂土、碎石土的地層;

②基坑地下水位超出基礎底板或洞底標高不大于2.0m。

(2)輕型井點降水的適用條件

①黠土、粉質黠土、粉土的地層;

②基坑邊坡不穩,易產生流土、流砂、管涌等現象;

③地下水位埋藏小于6.0m,宜用單級真空點井;當大于6.0m 時, 場地條件有限宜用噴射點井、接力點井;場地條件允許宜用多級點井。

(3)管井降水適用條件

①第四系含水層厚度大于5.0m;

②基巖裂隙和巖溶含水層,厚度可小于5.0m;

③含水層滲透系數K宜大于1.0m/d。


4. 滲透變形

滲透變形又稱為滲透破壞,是指在滲透水流的作用下,土體遭受變形或破壞的現象。一般可分為管涌、流土、接觸沖刷、接觸管涌或接觸流土等類型。


文章來源:網絡

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