水利水電建設中的巖土工程分析

摘要：隨著經濟的發展，水利水電工程作為中國重要的基礎設施和基礎產業，對地區生態環境的影響至關重要。近年來，我國大量修建水利水電工程，對河道泥沙、水文地質、生物物種、文物景觀以及人畜健康帶來了不同程度的影響。在現階段水利水電建設中，對環境巖土力學工程的勘察成為了水利水電建設中研究的重要工作之一。本文就水利水電建設中地應力、巖土力學等參數進行了分析。

關鍵詞：水利水電工程；巖土工程；巖土力學參數

一、 引言

改革開放以來，我國水電水利工程規模不斷擴大，不僅影響著我國千萬用電用戶，還對水利水電建設地區的生態環境有著十分重要的影響。目前，我國水利水電事業得到了高速發展，對工程建設中的巖土勘察也帶來了一定的困難。我國中西部地質條件復雜多樣，如高地震烈度與活斷層、壩基軟弱層帶、高地應力地區以及地下工程的圍巖穩定等。對巖土工程地質問題的預測與分析是水利水電工程建設中重要的任務之一。在水利水電工程建設施工中，容易對巖土體的應力平衡造成一定的破壞，促使地基、圍巖和邊坡原有的應力重新調整。如何使水利水電工程的勘察設計和施工順利進行，就必須對工程建設中的巖土工程進行分析，并提出相應的應對措施。

二、 水利水電工程中巖土工程勘察工作內容

水利水電工程是我國重要的基礎設施和基礎產業，工程周圍的地形地貌不僅決定了水利水電事業未來的發展方向，也體現了存在的諸多問題。若想建設出一個比較完善合理的水利水電工程，就必須對其周圍的巖土進行勘察，對地質進行評估，這不僅保證了水利水電工程施工的質量與進度，對附近居民的正常生產生活影響較小。對水利水電工程建設環境巖土勘察工作來講，主要目的在于保證水利水電工程周圍的地基與基礎、邊坡和地下工程不受太大的影響，保護土壤和巖石的自然風貌，避免后期水利水電工程在運行過程中出現不必要的地質災害和經濟損失。其巖石工程勘察的工作內容有以下幾個方面：

（1） 工作人員需要對水利水電工程施工范圍構造穩定性能做出安全評價。

（2） 水利水電工程建設施工范圍地裂縫隙勘察結果評價。

（3） 水利水電工程建設施工區域附近泥石流勘察結果評價。

（4） 水利水電工程建設施工區域地面沉降勘察評價

（5） 水利水電工程建設施工區域采空區勘察評價。

（6） 水利水電工程建設施工區域巖溶勘察評價。

（7） 水利水電工程建設施工現場巖石產狀與地基的地震效益狀態。

其次，工作人員還需要對工程環境進行特殊土壤影響的評價，主要包括：①軟土的流變性、高壓縮性、低強度、不均勻性。②黃土的濕陷性。③紅粘土的分散性。④由于自然條件的變化，導致多年凍土工程地質條件發生變化。⑤新近沉積土、混合土結構不穩定性。⑥膨脹巖土的脹縮性等。

三、巖土力學參數

水利水電工程在建設過程中，要善于利用有利條件，有效的避開或者改造不利條件。因此在水利水電工程建設中，必須重視各種勘察手段和基礎地質資料的收集，對巖土的力學參數、地應力以及巖土構造等方面進行分析，保證水利水電工程建設施工的順利進行。下文就對巖土力學參數進行簡單的分析：

（1） 土基力學參數取值

往往土基和土工建筑的破壞都屬于剪切破壞，土的抗剪強度取決于顆粒之間的粘結強度，并伴隨剪切面上的有效應力小大而改變。考慮到水利水電工程建設施工對地基土體的滑動面加載破壞過程是漸進破壞的，以及變形強度不均勻且平均強度小于峰值強度。因此在試驗峰值強度的平均值或者屈服強度作為標準值。對粘性土地基摩擦系數標準值采用飽和固結快剪的90%，凝聚力標準值采用20%—30%；對砂性土地基，摩擦系數試驗值保持在85%到90%范圍內，凝聚力可以忽略不計。

（2） 巖體力學參數取值

在原位試件破壞時，混凝土壩體與基巖接觸面的抗剪強度、壩基巖體的抗剪強度采用峰值強度的小值平均值，或者采用概率分布的0.2分位值作為標準值。因為試驗混凝土強度比一般大壩混凝土后期強度低，可以以混凝土標號6.5%—7.0%估算凝聚力。

（3） 邊坡穩定抗剪強度取值

①尚未滑動過的滑帶可以取0.9—1.0倍的峰值強度。

②局部蠕動地段邊坡采用1.1倍殘余強度。

③多次滑動坡體取殘余強度。

④由于高速滑坡滑帶上的孔隙水壓尚未消散，取飽和快剪強度。

⑤中速滑動采用飽和快剪強度，低速采用飽和慢剪強度。

四、 水利水電建設中巖土工程分析

（一）壩基巖體工程

隨著壩基處理技術的發展，要求盡可能對微風化巖體或者新鮮巖體進行開挖。對于深山峽谷區域拱壩壩基的嵌入深度，需要考慮巖體類別、風化卸荷深度以及拱壩壩肩的穩定性。壩肩嵌深可能會給開挖高邊坡的穩定以及壩基開挖過程中遇到的應力釋放區和集中區的卸荷帶來巖體破裂和變形。因此，高壩壩基挖開過程中，其深度一定要與河谷初始應力狀態、二級應力狀態、開挖變形、壩基處理等方式結合考慮，以便更科學合理的確定開挖深度，保證壩基巖體變形、滲壓和滲漏均滿足設計指標，使得水利水電工程建設施工能順利進行。

在修建土石壩或者混凝土面板堆石壩時，受到巖體風化破碎等地質條件的限制，使得覆蓋中砂層液化、滲透穩定性和面板基地不均勻沉陷等問題比較突出。因此需要對覆蓋層的水文地質結構、分層滲透性能、明砂層的密度、級配和標準貫入擊數等進行分析查明，為優化防滲方案的設計提供準確可靠的數據。

（二） 地下工程

地下工程是深入地面以下開發利用地下空間資源所建造的地下土木工程。因地下工程具有良好的抗災防護能力、良好的熱穩定性和密閉性、很好的社會、環境和經濟效益，被廣泛的運用在各個領域中，如地下隧道、公路隧道、水下隧道等。目前我國水利水電建設中，已經建成長度在2000米以上的水工隧洞30余座，為我國發電、供水、輸水、灌溉、通航等方面具有重要的意義。根據對水利水電圍巖工程地質進行測試和調查，我國大多數水電站地下發電廠當河谷狹窄、岸坡陡峻，不僅不利于水利水電工程施工，其運營條件也相對較差。因此，必須結合巖石強度、 巖石完整程度、結構面狀態等當面進行綜合的考察和評價，并以圍巖應力與圍巖強度之間的關系作為修正依據。由于地下廠房規模較大，布置相對集中，為了選擇合理的開挖工藝和支護參數，必須對其進行科學準確的計算，利用錨桿支護技術，對局部軟弱構造帶，進行錨桿加襯砌，使其提供圍巖的支護能力。另外，在地下水位高于廠房頂拱40—200米處，地下水活動加劇。為了減少滲透壓對廠房頂拱及邊墻圍巖的影響，可以在廠房四周設置排水洞和排水孔。再者，地下工程施工工期一般比較長，投資資金大，施工環境惡劣，相關部門應該充分考慮施工人員的心理狀況和生理狀況，隨時保持地下道路的通暢。加強施工人員的專業技能培養，提高他們的安全意識和自我保護意識，降低工程事故發生的幾率。只有這樣才能進一步保證水利水電建設施工的質量與進度，帶來最佳的社會效益、經濟效益和環境效益。

五、 結束語

總而言之，在發展水利水電事業的同時，必須最大程度的保護生態環境。我國經濟的快速增長和科學技術的進步為水利水電工程帶來了更大的機遇與挑戰，作為水利水電工作人員，必須深刻的認識到水利水電工程對建設地區生態環境的影響，重視巖土工程實際勘察工作，及時收集巖土的力學參數、地應力以及巖土構造等基礎資料，同時不斷引進先進的技術與設備，從而保證水利水電工程建設施工的質量與進度，促進我國水利水電事業更好更快的發展。

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