病險水庫主要工程地質問題與勘察研究

【摘要】在水庫工程項目中，勘察是基礎工作之一，進行地質工程勘察，查明場地及其附近不良地質作用的類型、成因、分布范圍、發展趨勢和危害程度。提供地質工程資料、規劃及設計地質參數、施工參數等，為工程的效益發揮和運行管理提供基礎數據。

【關鍵詞】病險水庫；工程地質問題；勘察

水庫在建設和運行過程中，會遇到很多制約水庫正常運行的工程地質問題，通過對庫區、壩區的基本工程地質條件的分析，控制水庫病險，提高水庫質量。

一、水庫地質勘察研究的意義

水庫在建設的過程中，需要考慮很多方面的問題，如需要考慮工程巖體的強度和變形，土體的結構及強度，庫岸邊坡的穩定性等，在滿足送些條件的前提下，同時需要滿足工程設計的經濟性，使工程建設的合理性與工程建巧的經濟性巧適應，通過對不同階段庫區工程地質條件的分析研究，從工程地質的角度查明潛在工程地質問題，依此選取最優的建設場地，或者對潛在的工程地質問題采取適當的治理措施，減少不良地質條件帶來的危害，避免地質災害的發生，因此，加強水庫建設的工程地質適宜性分析，研究可能出現的各種工程地質問題，采取相應的應對措施，對國民經濟建設和水資源的開發利用有著重大意義。

二、水庫病害成因分析

（一）庫岸不穩定

對于我國的水庫工程，一些病險水庫存在庫岸不穩定體，這在水庫蓄水前期已經產生，但是沒有對其進行及時的處理，在后期水庫蓄水后，使得庫岸不穩定現象的加劇，這嚴重威脅了水庫的安全。庫岸不穩定會引起庫岸滑坡，其影響因素有如巖體風化程度、巖體軟弱結垢面的優勢面以及地下水環境改變，同時還要由于山高坡陡、地下水從谷坡滲出，引起坡積層沿基沿面的滑動。

（二）土石壩沉降

解放初期修建的水庫中，壩體大多為土石壩，但這些土石壩壩基不同程度的保留了第四系松散堆積物，主要為沖洪積砂卵礫石層、洪坡積碎礫石層等，軟弱層極少見，這些堆積物的天然密度多大于壩體填筑密度，同時在壩體荷載作用下進一步壓密，壩基的壓縮變形是極有限的。所以土石壩的沉降問題主要來自于土石壩壩體本身因壓實不足而產生的自重固結變形。在修建這些水庫時，多為投工投勞和人工操作，機械化程度低，壩體填筑密實度達不到要求，一是碾壓不夠，表現為鉆孔巖心結構松散，標準貫入試驗擊數偏低，鉆孔注水試驗滲水量大；二是填筑土含水量太高，采用在壩基水下拋土截流，并讓未經合適處理的截流戧體成為土壩的一部分，在水庫運行期間，高含水量的原戧體發生沉降變形；三是分段填筑的施工縫處理不當，當時人工挑土上壩，二三個壩段同時填筑，因壩段間施工縫自壩底至壩頂均未作碾壓處理或處理不當，使壩體產生沉降變形，過量的變形導致壩體裂縫或壩高不足。

（三）土石壩裂縫

由于上下游差異沉降、壩坡偏陡等因素，造成土石壩產生裂縫。同時由于水庫不斷進行放水和蓄水，經常使壩體產生飽水和失水問題，容易使壩體產生縱向裂縫；對于壩體產生的橫向裂縫，主要是由兩方面原因產生，一方面是由于壩體土含量過高，使得壩體產生干縮，另一方面是在填筑時，施工縫處理不當，使得壩體產生沉降，進而使其產生橫向裂縫。

三、病害病險勘察的原則與方法

（一）勘察原則與理念

病害水庫除險加固工程由于受資金所限，因而大多沒有按照勘察規范大范圍開展工程地質勘察工作。其除險加固工程地質勘察的理念與原則是：查明水庫病害病險的主要工程地質問題，有針對性的有病治病，重點勘察治理；勘探孔深度大多進入壩基相對不透水層3～5m控制。為節省工程投資，地質條件相對簡單、病害不嚴重的山塘，一般不作詳細地鉆探工作。工程地質條件較復雜、滲漏問題通過地表地質測繪調查不能查清的水庫必須作鉆探勘察（如溫州市龍灣區天河東水庫、天河西水庫、蒼南縣吳家園水庫、永嘉縣小子溪水庫、文成縣濟下水庫等等）。近年來，沿海地區安全鑒定及除險加固階段作鉆探工作的水庫占比得到了極大的提高，且逐步向山塘覆蓋。

（二）勘察手段與方法

在搜集水庫設計資料、竣工圖紙及多年運行觀測資料的基礎上，主要通過平面地質測繪、坑槽探及鉆探等手段及對大壩樞紐建筑物的滲漏、變形等病害進行調查，以較少的地質勘察工作量，有的放矢的查明水庫存在病害的主要工程地質問題，達到除險加固的目的。

3.2.1 無鉆探工作量的地質勘察方法

通過平面地質測繪，查明大壩壩體壩基滲漏及壩體變形的部位、分布高程及范圍、滲漏量大小及滲漏形式；通過坑槽探、坑內注水試驗查明壩體的滲透性；輸水涵管或涵洞查明其滲漏及變形部位、滲漏量大小及變形程度；泄洪溢洪道查明其底板抗沖刷及邊墻的穩定性。大壩壩體及壩基的防滲帷幕灌漿邊底界，主要根據地基巖性的透水性及滲漏量大小推測確定。

3.2.2 有鉆探工作量的地質勘察方法

除通過平面地質測繪調查，查明上述工程地質問題外，一般小型水庫主要沿壩軸線河心及兩肩位置、壩體最大斷面上下游壩坡中部各布置一孔，共布置5個鉆孔勘探，壩體較長的水庫或推測的的病害位置一般布置輔助剖面。孔內作好上部壩體的注水試驗及取土樣擊實試驗，下部基巖作好壓水試驗以查明相對隔水層的底界，通過地下水位與水庫正常蓄水位的交點來確定兩肩繞滲的邊界。防滲帷幕灌漿邊底界的確定，最終宜在鉆孔壓注水試驗資料的基礎上，根據工程投資及基礎地層巖石的透水性、壩基滲漏量大小綜合確定。

結束語

綜上所述，工程地質勘察是水利工程建設的基礎工作，直接關系到水庫的運行安全、建設周期和工程造價。工程地質勘察不僅可查明與工程建設有關的地質條件并做出綜合評價，而且還可以預測可能出現的工程地質問題，提出所需的防治措施與建議，以便正確、合理、經濟的設計和施工。因此對水庫進行詳細的地質勘察，分析主要存在的工程地質問題，做出綜合的地質評價，為規劃設計和施工提供真實的必要的工程地質數據及資料，是十分必要的。建議對水庫都必須進行詳細的、全面的工程地質勘察。病險水庫工程地質是一個復雜的工程地質問題，應根據工程規模、類型及地質條件，結合當地建設經驗等綜合分析確定。

參考文獻：

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