-库坝区渗漏及渗透稳定课件.ppt

1、第二章第二章 水库区、坝区的渗漏水库区、坝区的渗漏与渗透稳定（与渗透稳定（Seepage）2.1 水库区渗漏的地质条件分析水库区渗漏的地质条件分析2.2 坝区渗漏的地质条件分析坝区渗漏的地质条件分析2.3 KarstKarst区渗漏的地质条件分析区渗漏的地质条件分析2.4 岩层渗透性参数及防渗措施岩层渗透性参数及防渗措施2.5 坝基渗透稳定问题坝基渗透稳定问题水库区主要工程地质问题长江三峡水利枢纽工程鸟瞰图Leakage of reservoirInfiltration of reservoirSilting of reservoirReservoir induced seisimicityS

2、loughing bank of reservoirv水库蓄水后，水文地质条件发生很大变化；水位升高（高水头），当存在不利工程地质条件时将产生渗漏（库区、坝基、坝肩），严重时水库尚失效益；v故水库允许渗漏量小于河段平水期流量的13。v规划设计时一定要选不漏水或少漏水的水库区。2.1 水库区渗漏的地质条件分析水库区渗漏的地质条件分析一、渗漏的方式一、渗漏的方式v暂时性渗漏水库蓄水，饱和库水位以下的岩石孔隙和裂隙空间。v永久性渗漏（）由库区向库外邻谷渗漏二、水库区渗漏的地质条件分析二、水库区渗漏的地质条件分析（一）地貌条件（一）地貌条件1）山区水库山区水库水位差：邻谷谷底高程低于库区正常水位；地形

3、：河间地块（地下水分水岭）宽厚程度（宽厚与单薄）河间地块宽厚对渗漏影响河间地块宽厚对渗漏影响2）平原水库平原水库：主要是河弯处和古河床（二）岩性与地质构造条件（二）岩性与地质构造条件1）宽大的断层破碎带、褶皱（背、向斜）转折部位、节理裂隙发育地段或透水性强的岩层；2）分水岭或河弯地带有较大的岩溶通道3）分水岭地区有古河道或冰水沉积的砂砾石层分布（三）水文地质条件（三）水文地质条件v研究地下水分水岭（河间地块）、地下水埋藏条件、运动特点。v判断库水外渗的标志：地下水分水岭有无及其高程。（）分水岭地带水库渗漏示意图1-水库蓄水前地下水分水岭；2-水库蓄水后地下水分水岭；1）建库前，地下水分水岭高于

4、水库正常蓄水水位建库蓄水后，不发生向邻谷的渗漏库水的顶托作用（a）。2）建库前，地下水分水岭低于库区正常蓄水水位：低不多（较小），且河间地块宽厚，正常蓄水后不会发生向邻谷渗漏（b）。低较多（较大），正常蓄水后分水岭消失，易于发生向邻谷的渗漏（c）。正常蓄水前不存在分水岭，已渗漏；正常蓄水后仍会发生向邻谷的渗漏（d）。（四）实例（四）实例分析分析新安江水库，设计水位115m；左岸为CP系强岩溶化灰岩，呈条带状伸向邻谷洋溪，谷底高程68m。正常蓄水后渗漏？河间地块，河间地块，8个水文地质钻孔和个水文地质钻孔和24个泉点，查明个泉点，查明深部深部Karst不发育，地下水分水岭如图示；高于水不发育，地

5、下水分水岭如图示；高于水库正常蓄水位，库正常蓄水位，1959年蓄水，至今未渗漏。年蓄水，至今未渗漏。（五）水库区渗漏的判断过程（五）水库区渗漏的判断过程1）着眼于地貌，对单薄的河间地块、河弯及库外邻谷低地进行分析；2）分析地下水渗漏通道的有无（断层、透水岩层、Karst），结合地质构造分析其连通性；3）按水文地质条件-地下水分水岭的有无，其高程与水库水位的关系综合分析判断。2.2 坝区渗漏的地质条件分析坝区渗漏的地质条件分析v 渗漏位置划分v 渗漏方式划分均匀渗漏松散岩层坝区的渗漏集中渗漏裂隙岩层坝区的渗漏（）一、均匀渗漏一、均匀渗漏-松散岩层坝区的渗漏松散岩层坝区的渗漏v 在松散岩层地区建坝

6、，渗漏（坝基或坝肩渗漏）主要通过透水性强的砂卵砾石层（分布于河谷及阶地中的第四纪冲积物）发生。v 狭谷区，坝基渗漏；v 宽谷区，坝基/绕坝渗漏；二、集中渗漏二、集中渗漏-裂隙岩层坝区的渗漏裂隙岩层坝区的渗漏（）1）岩层中结岩层中结构面及透水构面及透水性对集中渗性对集中渗漏的影响漏的影响2）河谷地貌对坝区集中渗漏的影响河谷地貌对坝区集中渗漏的影响v 平直型河谷：坝区上、下游库水渗入和排泄条件一般较差；v 喇叭型河谷：上窄下宽型，库水渗入条件差，排泄条件好；反之，上宽下窄，渗入条件好，排泄条件差v 弯曲型河谷：凸岸库水渗入和排泄条件比凹岸好v上述三类河谷，当坝址处上下游支流沟谷发育时，坝肩地形易遭

7、受切割破坏，造成坝上游迎水或下游泄水的临空面，为库水渗入和排泄创造了有利条件。3）河谷与岩层走向关系影响集中渗漏）河谷与岩层走向关系影响集中渗漏-不考虑地质构造不考虑地质构造2.3 Karst区渗漏的地质条件分析区渗漏的地质条件分析v岩溶区修建1252座水库，不能正常蓄水达644座，超过50（据广西资料）；v渗漏是普遍问题；v影响渗漏主要因素：河谷地质结构和岩溶通道的类型（）。一、河谷地质结构对渗漏的影响一、河谷地质结构对渗漏的影响指可溶岩与非可溶岩层的组合、埋藏条件及其与河谷的相互关系。1）无隔水层的河谷当有顺河断层和岸边卸荷裂隙时常构成岩溶通道，发生坝基和绕坝渗漏；2）有隔水层的河谷 纵向

8、河谷岩层产状与河谷关系、断层影响渗漏页岩在坝区，隔水层的防渗作用不大，易发生沿层面的渗漏；因岩溶地层贯穿坝址上下游。溶洞在库区，向斜谷封闭条件较好，不易渗漏；在库区，单斜岩层由沿层面向库外渗漏可能性，但若压性断层切断渗漏通道，则不易渗漏；在库区，背斜谷有向两侧产生渗漏的可能性；但若岩层倾角较大，则不易渗漏；横向河谷在库区，易发生沿层面向邻谷的渗漏，特别是分水岭单薄（河间地块窄）二、岩溶通道对渗漏的影响二、岩溶通道对渗漏的影响溶洞、暗河、落水洞、竖井；溶蚀的断裂带2.4 岩层渗透性参数及防渗措施岩层渗透性参数及防渗措施一、一、岩层渗透性参数岩层渗透性参数()v 渗透系数（渗透系数（k）v 单位吸

9、水量单位吸水量(w)v 透水率（透水率（q）渗透系数（渗透系数（k）（Coefficient of permeability）v表征渗漏地段岩体的相对透水性，允许水通过的能力，为较大范围内的平均透水性。v 法国水力学家达西定律v抽水试验(pumping test)获得渗透系数SSHrRQk2lglg732.0如潜水完整井的裘布依公式单位吸水量单位吸水量(w)v是指钻孔中单位压力下每米试验段每分钟压入岩层中的水量（L/minmm），表征钻孔中某个试验段岩层的透水性。v代表的范围较小，但可说明岩层不同部位的渗透性和岩层渗透性的不均一程度；还可间接了解不同深度岩石的完整程度和节理裂隙的发育程度；为制

10、定防渗措施和地基处理方案提供重要的水文地质参数。v压水试验(packer test)获得单位吸水量(w)hlQwQ为试段每分钟稳定的压入水量（L/min）;h为试段压入时水头（m）岩层透水率岩层透水率(q)v新规范单位吸水量（新规范单位吸水量（w）也称为岩层透水率（）也称为岩层透水率（q），），单位：吕荣（单位：吕荣（Lu）；）；v岩层透水率、单位吸水量与渗透系数间关系如下：岩层透水率、单位吸水量与渗透系数间关系如下：1Lu=0.01 L/(minmm)=1.510-4 210-5cm/sv单位吸水量与渗透系数越小，渗透性越弱，渗漏量单位吸水量与渗透系数越小，渗透性越弱，渗漏量越小，工程岩体越

11、稳定。越小，工程岩体越稳定。v长江三峡坝基压水试验的单位吸水量长江三峡坝基压水试验的单位吸水量w均值较小，均值较小，其中其中w0.05的试段占的试段占80以上，良好的坝基。以上，良好的坝基。各参数的比较各参数的比较v共同点共同点：都是表达岩层渗透性强弱的参数；v异同点异同点：渗透系数（k）代表整个降落漏斗较大范围内岩层的平均透水性；而岩层透水率(q)或单位吸水量(w)值，则是代表钻孔中某个试验段岩层的透水性，它代表的范围较小。岩层不同部位渗透性差异及不均一程度，间接了解不同深度岩石的完整程度和节理裂隙的发育程度，为制定防渗措施和地基处理方案提供重要的水文地质参数。二、水库区、坝区防渗措施二、水

12、库区、坝区防渗措施v截（灌）截水墙（灌浆-水泥或粘土浆）v堵 块石、粘土及混凝土，处理溶洞及大裂隙带；v围（隔）围井或隔堤；v铺 水泥、混凝土或粘土；灌（截）坝基下松散层或节理裂隙化岩体堵落水洞围落水洞隔落水洞等范围较大的渗漏通道铺混凝土或粘土，适于处理库岸防渗或节理化岩体v由坝基岩土体的渗透变形而引起的影响坝基稳定性的问题，称为坝基渗透稳定问题；v渗透变形：土（岩）体在具有动水压力的渗透水流作用下其中的部分颗粒发生移动，以致颗粒成分和结构发生改变的现象。土石坝或岩基顺河较大裂隙和断层充填物；土石坝失事，40因渗透变形造成；v渗透变形的形式流土、管涌。v岩土中向上的渗透压力等于或大于土在水中的

13、浮重度时，即发生流土现象。水在岩土孔隙中的流速增大引起土的细颗粒被冲刷带走的现象称管涌。v治理措施垂直截渗、水平铺盖、排水减压（坝下游坡脚设置排水沟、减压井，解除压力水头顶穿表层土发生流土）和反滤盖重等。2.5 坝基渗透稳定坝基渗透稳定本章小结本章小结1.1.水库区主要工程地质问题；水库允许渗漏量小于水库区主要工程地质问题；水库允许渗漏量小于河段平水期流量的河段平水期流量的1 1 3 3；2.2.水库渗漏的方式及水库渗漏的地质条件分析；水库渗漏的方式及水库渗漏的地质条件分析；3.3.坝区渗漏的形式及裂隙岩层坝区集中渗漏的地质坝区渗漏的形式及裂隙岩层坝区集中渗漏的地质条件分析；条件分析；4.4.

14、KarstKarst区影响渗漏主要因素；区影响渗漏主要因素；5.5.岩层渗透性指标定义、试验方法及各指标间的异岩层渗透性指标定义、试验方法及各指标间的异同点；同点；6.6.水库区、坝区的防渗措施；水库区、坝区的防渗措施；7.7.坝基渗透变形的形式。坝基渗透变形的形式。本章习题及作业本章习题及作业1.水库建成后可能出现哪些工程地质问题？水库建成后可能出现哪些工程地质问题？2.水库允许渗漏量小于河段平水期流量的（水库允许渗漏量小于河段平水期流量的（）；）；3.水库渗漏的方式有哪些？如何分析水库区是否会水库渗漏的方式有哪些？如何分析水库区是否会发生永久性渗漏？发生永久性渗漏？4.坝基渗漏的形式？倾斜

15、岩层地区，若不考虑断层坝基渗漏的形式？倾斜岩层地区，若不考虑断层及裂隙，如何分析河谷与岩层走向对坝区集中渗及裂隙，如何分析河谷与岩层走向对坝区集中渗漏的影响？漏的影响？5.Karst区影响渗漏主要因素有哪些？（河谷地质结区影响渗漏主要因素有哪些？（河谷地质结构和岩溶通道的类型构和岩溶通道的类型）6.岩层渗透性指标及其相互间的联系与区别？岩层渗透性指标及其相互间的联系与区别？7.坝基渗透变形的形式？坝基渗透变形的形式？小小 结结v水库区主要工程地质问题；水库允许渗漏量小于水库区主要工程地质问题；水库允许渗漏量小于河段平水期流量的河段平水期流量的1 3；v水库渗漏的方式及水库渗漏的地质条件分析；水库渗漏的方式及水库渗漏的地质条件分析；v坝区渗漏的形式及裂隙岩层坝区集中渗漏的地质坝区渗漏的形式及裂隙岩层坝区集中渗漏的地质条件分析；条件分析；vKarst区影响渗漏主要因素；区影响渗漏主要因素；v岩层渗透性指标定义、试验方法及各指标间的异岩层渗透性指标定义、试验方法及各指标间的异同点；同点；v水库区、坝区的防渗措施；水库区、坝区的防渗措施；v坝基渗透变形的形式。坝基渗透变形的形式。