水利水电工程地质问题课件.ppt

1、l9.19.1概述概述水能资源是一种廉价的、具有再生性的能源。我水能资源是一种廉价的、具有再生性的能源。我国水能资源丰富，理论水能蕴生量国水能资源丰富，理论水能蕴生量6.86.8亿千瓦亿千瓦，占，占世界第一，其中可开发利用的为世界第一，其中可开发利用的为3.83.8亿千瓦亿千瓦，相应，相应每年可发电每年可发电1.91.9万亿度万亿度。最大的水库是乌干达欧文瀑布，总库容最大的水库是乌干达欧文瀑布，总库容20482048亿亿m m。最高的坝是前苏联的罗贡土坝，最高的坝是前苏联的罗贡土坝，高高325m325m。据国际大坝委员会统计，各国发生垮坝或重大失据国际大坝委员会统计，各国发生垮坝或重大失事的原

2、因中地质问题占事的原因中地质问题占4040。长江三峡工程 水利水电工程地质问题水利水电工程地质问题水利枢纽区主要工程地质问题水利枢纽区主要工程地质问题水库区的主要工程地质问题水库区的主要工程地质问题水利枢纽区主要工程地质问题水利枢纽区主要工程地质问题坝基渗漏、绕坝渗漏、渠道渗漏坝基渗漏、绕坝渗漏、渠道渗漏坝基渗透稳定问题坝基渗透稳定问题坝基、坝肩抗滑稳定问题坝基、坝肩抗滑稳定问题隧洞围岩稳定问题隧洞围岩稳定问题施工涌水施工涌水水库区的主要工程地质问题水库区的主要工程地质问题水水 库库 渗渗 漏漏库库 岸岸 稳稳 定定水水 库库 淤淤 积积水水 库库 浸浸 没没水库诱发地水库诱发地震震l水坝类型

3、水坝类型 按筑坝的材料：可分为散体堆填坝和混凝土坝。按筑坝的材料：可分为散体堆填坝和混凝土坝。散体堆填坝又可分为散体堆填坝又可分为土坝、堆石坝、干砌石坝土坝、堆石坝、干砌石坝 等。等。混凝土坝是对变形相对敏感的相对刚性结构。混凝土坝是对变形相对敏感的相对刚性结构。按结构可分为按结构可分为重力坝、拱坝、支墩坝重力坝、拱坝、支墩坝。汾河水库位于山西娄烦汾河水库位于山西娄烦,所在河流为汾河所在河流为汾河,主坝坝主坝坝型为均质土坝型为均质土坝,最大坝高最大坝高61.461.4米米,坝顶长度坝顶长度10021002米米,坝基坝基岩石为花岗片麻岩和角闪片岩岩石为花岗片麻岩和角闪片岩,坝体工程量坝体工程量4

4、30430万立米。万立米。l按坝高l按构造不同分为 30米 H 低坝30米 H 70米 中坝70米 高坝空腹重力坝宽缝重力坝实体重力坝河北迁西潘家口水电站河北迁西潘家口水电站 重力坝 小湾水电站位于澜沧江中游、云南省临沧地区凤庆县与大理州南涧小湾水电站位于澜沧江中游、云南省临沧地区凤庆县与大理州南涧县交界的河段上。坝高县交界的河段上。坝高292m，装机，装机4.2106千瓦。枢纽区河谷峡窄，千瓦。枢纽区河谷峡窄，谷坡陡峻，自然边坡坡高达谷坡陡峻，自然边坡坡高达1000余余m。锦屏一级水电站位于雅砻江大河湾西段，是该河段的关键水库梯锦屏一级水电站位于雅砻江大河湾西段，是该河段的关键水库梯级，级，

5、设计坝高设计坝高305m，水库库容，水库库容77.6 亿亿m3,装机容量装机容量3600 MW。l由相隔一定距离的支墩和向上游倾斜的挡水盖板组成。由相隔一定距离的支墩和向上游倾斜的挡水盖板组成。库水压力由由盖板经支墩传递给地基。根据盖板的形库水压力由由盖板经支墩传递给地基。根据盖板的形状不同，可分为：平板坝；连拱坝；大头坝状不同，可分为：平板坝；连拱坝；大头坝 支墩坝的型式支墩坝的型式(a)平板坝；(b)连拱坝；(c)大头坝 佛子岭连拱坝佛子岭连拱坝 梅山连拱坝梅山连拱坝 湖南镇水电站混凝土梯形支墩坝,最大坝高128米,坝顶长度425米 磨子潭水库主坝坝型为混凝土双支墩坝，最大坝高82 米，坝

6、顶长度331米，坝基岩石为片麻岩，坝体工程量29.4万立米，主要泄洪方式为岸边溢洪道。u坝区渗漏及对坝基稳定性的影响坝区渗漏及对坝基稳定性的影响上、下水头差上、下水头差岩土体空隙通道岩土体空隙通道坝区渗漏（坝坝区渗漏（坝基渗漏、绕坝渗漏）。基渗漏、绕坝渗漏）。渗透压力和上托力渗透压力和上托力土石体渗透变形或岩体扬压土石体渗透变形或岩体扬压力力抗滑稳定性。抗滑稳定性。(二二)坝基渗透稳定问题坝基渗透稳定问题l1 1坝基渗透变形的型式坝基渗透变形的型式l2 2影响坝基渗透稳定的宏观地质因素影响坝基渗透稳定的宏观地质因素l3 3坝基渗透变形的预测坝基渗透变形的预测(三三)坝基扬压力问题坝基扬压力问题

7、扬压力：扬压力：在岩基上修建刚性坝，在坝基底面和岩体深部滑在岩基上修建刚性坝，在坝基底面和岩体深部滑移面上由于渗流等的作用而产生扬压力，它由浮托力移面上由于渗流等的作用而产生扬压力，它由浮托力和渗透压力和渗透压力(或称空隙水压力或称空隙水压力)两部分组成，都是上抬两部分组成，都是上抬的静水压力，可抵消一部分法向应力，因而不利于坝的静水压力，可抵消一部分法向应力，因而不利于坝基稳定。基稳定。l 降低重力，减小了摩擦力降低重力，减小了摩擦力 坝基底面扬压力坝基底面扬压力厚度不大的均匀透水坝基、水平建基面厚度不大的均匀透水坝基、水平建基面重力坝上作用力示意图 l拱坝的结构特点：拱坝的结构特点：l1.

8、1.拱坝是一个整体的空间壳体结构。拱坝是一个整体的空间壳体结构。l2.2.拱坝具有较强的抗震性能和超载能力。拱坝具有较强的抗震性能和超载能力。l拱坝工程地质条件的特殊要求：拱坝工程地质条件的特殊要求：l1.1.坝址应为左右对称的峡谷地形。坝址应为左右对称的峡谷地形。l2.2.坝基及拱端应座落在坚硬完整、新鲜均匀的基岩坝基及拱端应座落在坚硬完整、新鲜均匀的基岩上上I I上下游岸坡和拱端岩体稳定，且上下游岸坡和拱端岩体稳定，且 无与推力方无与推力方向一致的软弱结构面存在。向一致的软弱结构面存在。l施工方法和施工条件的工程地质论证施工方法和施工条件的工程地质论证 施工导流、基坑开挖和基坑涌水施工导流

9、、基坑开挖和基坑涌水水库工程地质问题水库工程地质问题 水与地质环境相互作用产生五大工程地质问题，即：水与地质环境相互作用产生五大工程地质问题，即：l水库渗漏问题；水库渗漏问题；l水库浸没问题；水库浸没问题；l库岸稳定性问题；库岸稳定性问题；l水库淤积问题；水库淤积问题；l水库诱发地震问题。水库诱发地震问题。1 水库渗漏问题水库渗漏问题 一般一般渗漏问题是水库最主要的工程地质问题。渗漏问题是水库最主要的工程地质问题。水库建成蓄水后，库岸自然条件发生急剧变化，使水库建成蓄水后，库岸自然条件发生急剧变化，使之处于新的环境和动力地质作用下，表现为：之处于新的环境和动力地质作用下，表现为：原来处于干燥状

10、态下的岩土体，在库水位变化范围内的原来处于干燥状态下的岩土体，在库水位变化范围内的部分因浸湿而经常处于饱和状态，其部分因浸湿而经常处于饱和状态，其工程地质性质明显工程地质性质明显恶化，恶化，f f、c c值下降值下降；岸边遭受人工湖泊波浪的岸边遭受人工湖泊波浪的冲蚀淘刷作用冲蚀淘刷作用，较原来河流的，较原来河流的侵蚀冲刷作用更为强烈；侵蚀冲刷作用更为强烈；库水位经常变化，当水位快速下降时，原来被顶托而壅库水位经常变化，当水位快速下降时，原来被顶托而壅高的地下水来不及泄出，因而高的地下水来不及泄出，因而增加了岸坡岩土体的动水增加了岸坡岩土体的动水压力和自重压力。因之，使得原来处于平衡状态下的斜压

11、力和自重压力。因之，使得原来处于平衡状态下的斜坡坡，有一部分发生变形破坏，直至达到新的平衡状态为，有一部分发生变形破坏，直至达到新的平衡状态为止。止。l库岸破坏的形式有：库岸破坏的形式有：塌岸、滑坡和岩崩。塌岸、滑坡和岩崩。l塌岸塌岸l滑坡滑坡l防治水库淤积的措施有：防治水库淤积的措施有：l在流域范围内进行在流域范围内进行水土保持水土保持，防止，防止水土流失水土流失，减少，减少泥沙来源；泥沙来源；l在水库上游来沙量较多的支流上修建小型水库，拦在水库上游来沙量较多的支流上修建小型水库，拦截部分泥沙；截部分泥沙；l对水库进行合理调度和运用，利用底孔排泄异重流，对水库进行合理调度和运用，利用底孔排泄

12、异重流，滞洪排沙，造成溯源冲刷等，将泥沙排往下游。滞洪排沙，造成溯源冲刷等，将泥沙排往下游。水库蓄水后水位抬高，引起水库周围地下水壅高。水库蓄水后水位抬高，引起水库周围地下水壅高。当库岸比较低平，地面高程与水库正常高水位相差不大当库岸比较低平，地面高程与水库正常高水位相差不大时，地下水位可能接近，甚至高出地面，产生种种不良时，地下水位可能接近，甚至高出地面，产生种种不良后果，称为浸没。后果，称为浸没。浸没可使农田作物减产，工矿企业和民用建筑物地基条件浸没可使农田作物减产，工矿企业和民用建筑物地基条件恶化而损坏，矿井涌水量增加，铁路、公路发生翻浆、冻胀，恶化而损坏，矿井涌水量增加，铁路、公路发生

13、翻浆、冻胀，有时还影响水库正常蓄水位或坝址的选择。水库浸没是不可忽有时还影响水库正常蓄水位或坝址的选择。水库浸没是不可忽视的一种环境地质问题。视的一种环境地质问题。例如，中国河北例如，中国河北官厅水库官厅水库1955年年8月蓄水后，受库水顶托月蓄水后，受库水顶托,使原妫水河北岸北辛庄的地下水位上升使原妫水河北岸北辛庄的地下水位上升2.7m，甘子堡上升，甘子堡上升2.2m，妫水河南岸太平庄上升妫水河南岸太平庄上升4m，西榆林村上升，西榆林村上升3m，定州营上升，定州营上升1.7m，因而发生盐碱化和沼泽化，造成沿库地区农作物及果树，因而发生盐碱化和沼泽化，造成沿库地区农作物及果树减产以至部分涝死、

14、减产以至部分涝死、房屋倒塌、房屋倒塌、墙垣开裂等浸沿灾害，个别墙垣开裂等浸沿灾害，个别地段浸没带宽达地段浸没带宽达 3km。云南水槽子水库云南水槽子水库蓄水蓄水76天后，库水沿灰岩岩溶通道向库外天后，库水沿灰岩岩溶通道向库外的那姑盆地渗漏的那姑盆地渗漏,在距库在距库3km的白雾三村一带涌出地表；其后不的白雾三村一带涌出地表；其后不久，库外久，库外13km的蒙姑一带，许多农田和房屋也受到浸没影响。的蒙姑一带，许多农田和房屋也受到浸没影响。铁路工程地质铁路工程地质 有线路、桥、涵、站场、房建。反映在主体工程上为有线路、桥、涵、站场、房建。反映在主体工程上为路路基基、桥桥、涵涵、隧道隧道、车站车站。

15、1 1、路基、路基1)1)主体工程主体工程路堤、路堑、半路堤、半路堑路堤、路堑、半路堤、半路堑2)2)附属工程附属工程护、挡工程；地面及地下排水工程护、挡工程；地面及地下排水工程2 2、桥涵、桥涵1)1)主体工程主体工程桥梁、墩台；涵洞基础与涵体桥梁、墩台；涵洞基础与涵体2)2)附属工程附属工程各种防护工程，包括护岸，防冲刷，防不良地质，各种防护工程，包括护岸，防冲刷，防不良地质，导流建筑等。导流建筑等。3 3、隧道、隧道1)1)主体工程主体工程洞门及洞身洞门及洞身2)2)辅助坑道辅助坑道横洞、平导、竖井、斜井横洞、平导、竖井、斜井4 4、车站、车站1)1)主体工程主体工程包括路基、桥涵、隧道及各种站线包括路基、桥涵、隧道及各种站线2)2)相关工程相关工程各种相关的房屋建筑，包括候车室、运输室、信各种相关的房屋建筑，包括候车室、运输室、信号楼、机务段、车辆段、货场、天桥、地道、通站公路等等号楼、机务段、车辆段、货场、天桥、地道、通站公路等等