巖體工程地質(zhì)力學(xué)在水利水電工程勘察中的應(yīng)用

黃子炎

浙江華東建設(shè)工程有限公司

巖體工程地質(zhì)力學(xué)在水利水電工程勘察中的應(yīng)用

黃子炎

浙江華東建設(shè)工程有限公司

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和社會(huì)的進(jìn)步，用電量、用水量的需求大幅增加，急需新建大量利水電工程，而水利水電工程場(chǎng)地及其周圍環(huán)境的巖體工程地質(zhì)情況對(duì)水利水電工程的工程質(zhì)量和工程安全影響很大，所以急需對(duì)巖體工程地質(zhì)力學(xué)在水利水電工程勘察中的應(yīng)用進(jìn)行研究。本文將對(duì)巖體工程地質(zhì)力學(xué)在水利水電工程勘察中的應(yīng)用進(jìn)行相關(guān)的闡述，并提出了一些相應(yīng)的建議，希望對(duì)相關(guān)參與者與研究人員帶來(lái)一定幫助。

巖體工程地質(zhì)力學(xué)；水利水電工程勘察；巖體結(jié)構(gòu)；高壩壩基；地質(zhì)構(gòu)造穩(wěn)定性

1 引言

經(jīng)濟(jì)在發(fā)展，社會(huì)在進(jìn)步，人民群眾的用電量、用水量急劇增加，從而導(dǎo)致了水利水電工程也隨之急劇增加，水利水電工程場(chǎng)地及其周圍環(huán)境的巖體工程地質(zhì)情況，對(duì)水利水電工程的質(zhì)量和安全影響很大，進(jìn)行水利水電工程勘察時(shí)，要運(yùn)用巖體工程地質(zhì)力學(xué)知識(shí)，對(duì)水利水電工程場(chǎng)地及其周圍環(huán)境的巖體工程地質(zhì)情況進(jìn)行詳細(xì)勘察，所以急需對(duì)巖體工程地質(zhì)力學(xué)在水利水電工程勘察中的應(yīng)用進(jìn)行研究。本文將對(duì)巖體工程地質(zhì)力學(xué)在水利水電工程勘察中的應(yīng)用進(jìn)行相關(guān)的闡述，希望對(duì)相關(guān)參與者與研究人員帶來(lái)一定幫助。

2 巖體工程地質(zhì)力學(xué)基本知識(shí)

巖體工程地質(zhì)力學(xué)的研究對(duì)象是工程場(chǎng)地附近的巖體結(jié)構(gòu)。巖體，由一種或多種不同的巖石組合而成，受到形成環(huán)境以及后期構(gòu)造影響后，巖體內(nèi)會(huì)呈現(xiàn)各種各樣不同的結(jié)構(gòu)面。在實(shí)際環(huán)境中，巖體會(huì)被各種各樣不同的結(jié)構(gòu)面切分成為不同的結(jié)構(gòu)體并出現(xiàn)破裂帶。進(jìn)行巖體工程地質(zhì)力學(xué)等地質(zhì)研究時(shí)，必須先研究巖體結(jié)構(gòu)。進(jìn)行水利水電工程地質(zhì)勘察時(shí)，依據(jù)相關(guān)規(guī)范并結(jié)合實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn)對(duì)巖體結(jié)構(gòu)類別進(jìn)行量化和細(xì)化，巖體主要分為5類。Ⅰ類巖體，主要為厚層狀或整體塊狀結(jié)構(gòu)；Ⅱ類巖體，主要為中厚層狀或塊狀結(jié)構(gòu)；Ⅲ類巖體，主要為鑲嵌狀或互層狀結(jié)構(gòu)；Ⅳ類巖體，主要為碎裂狀或薄層狀結(jié)構(gòu)；V類巖體，主要為散體狀結(jié)構(gòu)。在具體工程中，可以根據(jù)工程區(qū)域的具體地質(zhì)條件以及影響巖體質(zhì)量的因素，進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，從而結(jié)合工程區(qū)域巖體的具體特性，制定相應(yīng)的巖體質(zhì)量分類或巖體工程地質(zhì)分類，以及結(jié)構(gòu)面分類，用于實(shí)際工程情況下的邊坡、壩基、地下洞室圍巖等結(jié)構(gòu)的巖體具體分類，賦予相應(yīng)結(jié)構(gòu)面巖土體以及巖類物理力學(xué)參數(shù)值。高地應(yīng)力等因素會(huì)對(duì)巖體分類造成影響，其對(duì)巖體分類造成的影響，有待進(jìn)一步研究。

3 工程區(qū)域的地質(zhì)構(gòu)造穩(wěn)定性以及地震研究

汶川大地震以后，國(guó)家相關(guān)部門十分重視地震對(duì)水利水電工程的影響，相關(guān)部門專門發(fā)文要求，進(jìn)行大型水利水電工程設(shè)計(jì)時(shí)，必須要進(jìn)行工程防震抗震設(shè)計(jì)，并必須專門接受審查。

在地震研究中，活斷層的判別標(biāo)志有：（1）地震斷裂帶中構(gòu)造巖或者被錯(cuò)動(dòng)脈體是晚更新世；（2）錯(cuò)斷晚更世以來(lái)的地層；（3）沿著斷層存在歷史地震，或者存在現(xiàn)代中、強(qiáng)震的震中分布，或者存在密集而頻繁的近期微震；（4）經(jīng)現(xiàn)代化監(jiān)測(cè)表明，沿著斷層存在地形變和地位移；（5）經(jīng)地質(zhì)構(gòu)造上的證實(shí)，被發(fā)現(xiàn)的斷層與已知的活斷層有著共同或共生的關(guān)系。在工程地質(zhì)勘察規(guī)范中，工程場(chǎng)地巖體中活動(dòng)斷層的年齡被限定在十萬(wàn)年以來(lái)存在過活動(dòng)的斷層。水壩等主要水工建筑物應(yīng)該盡量避免跨越活斷層或者與活斷層有構(gòu)造活動(dòng)聯(lián)系或相關(guān)聯(lián)的分支斷層，特別應(yīng)該注意盡量避開晚更新世晚期以來(lái)有過地質(zhì)活動(dòng)的斷層。水壩選址不適宜選在地震等級(jí)為6級(jí)及以上的震中區(qū)或者地震的基本烈度為Ⅸ度及其以上的強(qiáng)震區(qū)。如果在上述兩種情況下建水壩，需要專門進(jìn)行論證。汶川特大地震后，地震災(zāi)區(qū)的大部分大中型水電水利工程，雖然有不同程度的損壞現(xiàn)象，但卻沒有一個(gè)水電水利工程在地震中發(fā)生重大次生災(zāi)害，這有力說明工程地質(zhì)勘察規(guī)范中所規(guī)定的區(qū)域構(gòu)造穩(wěn)定性的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、工作方法、評(píng)價(jià)原則是正確的，能經(jīng)受大地震考驗(yàn)。

4 高壩壩基工程地質(zhì)研究

我國(guó)的水壩高度有些已達(dá)到了300米，成了俗稱的“高壩”，水荷載和壩基荷載對(duì)高壩壩基巖體質(zhì)量的要求非常嚴(yán)格。主要有以下技術(shù)要求：（1）高壩壩基巖土體在長(zhǎng)期被水滲透和作用的前提下，必須保持力學(xué)、化學(xué)及物理性質(zhì)的穩(wěn)定，并要確保壩基的滲透壓力和滲漏量維持在允許的范圍內(nèi)，以免發(fā)生滲透破壞；（2）在各項(xiàng)不同荷載作用下，高壩壩基各個(gè)部位的變形和應(yīng)力值應(yīng)該確保在允許范圍內(nèi)，以免出現(xiàn)不均勻變位或局部應(yīng)力集中的現(xiàn)象而影響大壩安全運(yùn)行；（3）高壩壩基巖土體在其所承受的荷載作用下確保不會(huì)產(chǎn)生滑移失穩(wěn)。

如果高壩采用混凝土壩基，需要先對(duì)壩基巖體工程地質(zhì)進(jìn)行分類以及對(duì)巖體質(zhì)量進(jìn)行分級(jí)，要重點(diǎn)對(duì)影響壩基抗滑穩(wěn)定性的軟弱結(jié)構(gòu)面的性狀以及它們的不利組合的邊界條件進(jìn)行勘察，并需要根據(jù)巖體的軟弱結(jié)構(gòu)面類型選定它們的強(qiáng)度參數(shù)和變形參數(shù)以適合工程建設(shè)的需要。要對(duì)影響高壩壩基不均勻變形與應(yīng)變的弱化巖體進(jìn)行詳細(xì)勘察以避免其對(duì)水利水電工程的工程質(zhì)量帶來(lái)安全隱患。如果進(jìn)行高壩建設(shè)時(shí)采用當(dāng)?shù)夭赏趤?lái)的工程材料將壩基建在深厚的覆蓋層上，必須對(duì)覆蓋層的結(jié)構(gòu)和詳細(xì)分層、埋藏谷的范圍、河床深槽的范圍等相關(guān)地質(zhì)資料進(jìn)行詳細(xì)勘察，特別要對(duì)漂孤石層、架空層、粉細(xì)砂層、軟土層的物質(zhì)組成、滲透特性、分布范圍進(jìn)行詳細(xì)勘察，同時(shí)要詳細(xì)準(zhǔn)確地評(píng)價(jià)地震作用下的地層不均勻沉陷可能性、地層滲透穩(wěn)定性、砂層液化程度，這是為了給水利水電工程建設(shè)時(shí)采取合適的防地層滲透、抗砂層液化、防地層不均勻沉陷等措施提供科學(xué)的依據(jù)。

5 結(jié)語(yǔ)

本文通過對(duì)巖體工程地質(zhì)力學(xué)基本知識(shí)、工程區(qū)域的地質(zhì)構(gòu)造穩(wěn)定性以及地震、高壩壩基工程地質(zhì)進(jìn)行闡述與分析，對(duì)巖體工程地質(zhì)力學(xué)在水利水電工程勘察中的應(yīng)用進(jìn)行了初步探究，提出了一些相應(yīng)的建議，對(duì)相關(guān)參與者與研究人員起到了一定幫助作用。

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10.16767/j.cnki.10-1213/tu.2017.11.187