水利工程壩址選擇的工程地質勘察

張宏揚 / 河北省地質礦產勘查開發局第四地質大隊

水利工程壩址選擇的工程地質勘察

張宏揚 / 河北省地質礦產勘查開發局第四地質大隊

在水利工程壩址選擇中，工程地質勘察人員不僅要了解地質，也要了解設計，同時應當對工程地質的相關問題提出分析，并結合水利工程的實際情況而選取合適的壩址。

水利工程；壩址選擇；地質勘察

水利工程建筑必須重視勘察、設計、施工全過程，否則，后果極其嚴重。在壩址選擇時除了考慮主體建筑物攔水壩的地質條件外，還應研究包括溢洪、引水、電廠、航閘等建筑物的地質條件，為規劃、設計和施工提供可靠依據。

一、壩址選取的工程地質勘察

在壩址選擇時，應當考慮不同方案，并采取改善不良地質條件的處理措施。因此，地質條件較差，預計處理困難，投資高昂的方案，應首先被否定。壩址選擇時，工程地質論證的主要內容包括區域穩定性、地形地貌、巖土性質、地質構造、水文地質條件和物理地質作用以及建筑材料等，還要預計到可能產生的工程地質問題和處理這些問題的難易程度，工作量大小等，下面分別論述。

（一）區域穩定性

區域穩定性問題的研究在水利水電建設中具有特別重要的意義。特別是地震的影響直接關系著壩址和壩型的選擇，一般情況下，地震烈度由地震部門提供，但對于重大的水利樞紐工程要進行地震危險性分析和地震安全性評價。因此，對于大型水電工程，在可行性研究階段，應組織專門力量解決區域穩定性評價。

（二）地形地貌

地形地貌條件是確定壩型的主要依據之一，同時，它對工程布置和施工條件有制約作用。不同地貌單元，其巖性、結構有其自身的特點，如河谷開闊地段，其階地發育，二元結構和多元結構往往存在滲漏和滲透變形問題。古河道往往控制著滲漏途徑和滲漏量等。因此，在壩址比選時要充分考慮地形、地貌條件。

（三）巖土性質

巖土性質對建筑物的穩定來說十分重要，對壩址的比選具有決定性意義。因此，在壩址比選時，首先要考慮巖土性質。修建高壩，特別是混凝土壩，應選擇堅硬、完整、新鮮均勻、透水性差而抗水性強的巖石作為壩址。結合工程實踐，根據不同成因類型巖土的建壩適宜性及其主要問題作簡要概述。

1.侵入的塊狀結晶巖體，一般致密堅硬、均一、完整、強度大、抗水性強、滲透性弱，是修建高混凝土壩最理想的地基，其中尤以花崗巖類為最佳。這類巖石需注意它們與圍巖以及不同侵入期的邊緣接觸面，平緩的原生節理，風化殼和風化夾層的分布，選壩時避開這些不利因素。

2.噴出巖類強度較高、抗水性強，也是較理想的壩基。我國東南沿海、華北和東北有不少大壩坐落在這類巖石上。噴出巖的噴發間斷面往往是弱面，存在風化夾層、夾泥層及松散的砂礫石層，還有凝灰巖的泥化和軟化等，對壩基抗滑穩定性的影響不可忽視。此外，玄武巖中的柱狀節理，透水性很強，在選壩時也須注意研究。例如：桑干河干流上的山西省冊田水庫大壩壩基為新生代的玄武巖，柱狀節理極發育，壩基及繞壩滲漏嚴重，影響著水庫效益。

3.深變質的片麻巖、變粒巖、混合巖、石英巖等，強度高、抗水性強、滲透性差，也是較理想的壩基。但是在這類巖體中選壩址，必須注意片理面的各向異性及軟弱夾層的存在，選壩時，應避開軟弱礦物富集的片巖（如云母片巖、石墨片巖、綠泥石片巖、滑石片巖）。在淺變質巖的板巖、千枚巖區，應特別注意巖石的軟化和泥化問題。

4.沉積巖中，以厚層的砂巖和碳酸鹽巖為較好的壩基。這類巖石壩基較巖漿巖、變質巖的條件復雜。這是因為在厚層硬巖層中常夾有軟弱巖層，這些夾層力學強度低，抗水能力差，易構成滑移控制面。碎屑巖類如礫巖、砂巖等，強度與膠結物類型有關，一些膠結物在水的作用下可能產生溶解、軟化、崩解、膨脹等。在構造變動下往往發生層間錯動，經過次生作用易于發生泥化。在壩址比選時必須十分注意這一問題。此外，碳酸鹽巖的巖溶洞穴和裂隙的發育，可能會產生嚴重的滲漏。

另外，在壩址比選中，河床松散覆蓋層具有重要意義。修建高混凝土壩，壩體必須座落在基巖之上，若河床覆蓋層過厚，就會增加壩基的開挖工程量，使施工條件復雜化。所以當其他條件大致相同時，應將壩址選擇在覆蓋層較薄的地段。有的河段因覆蓋層過厚，只得采用土石壩型。比選松散土體壩基的壩址時，須研究滲漏、滲透變形和振動液化等問題，而且應避開如淤泥類土等軟弱、易變形土層。

（四）地質構造

地質構造在壩址選擇中同樣占有重要地位，對變形較為敏感的剛性壩來說更為重要。在地震強烈活動或活動性斷裂發育的地區，選壩時應盡量避開或遠離活斷層，而位于區域穩定條件相對較好的地塊上。在選壩前的可行性研究時，應進行區域地質研究，查明區域構造格局，尤其要查明目前仍持續活動或可能活動斷裂的分布、類型、規模和錯動速率，并預測發生水庫誘發地震的可能及震級。國外有些水壩就因橫跨活斷層而壩體被錯開或致垮壩。地質構造也經常控制壩基、壩肩巖體的穩定。在層狀巖體分布地區，傾向上游或下游的緩傾巖層中存在層間錯動帶時，在后期次生作用下往往演化為泥化夾層，若有其他構造結構面切割的話，對壩基抗滑穩定極為不利，在選壩時應特別注意。因為緩傾巖層的構造變動一般較輕微，容易被忽視。陡傾甚至倒轉巖層，由于構造形變強烈，巖石完整性受到強烈破壞，在選壩時更要特別注意查清壩基內緩傾角的壓性斷裂。總之，要盡可能選擇巖體完整性較好的構造部位作壩址，避開斷裂、裂隙強烈發育的地段。

（五）水文地質條件

在以滲漏問題為主的巖溶區和深厚河床覆蓋層上選壩時，水文地質條件應作為主要考慮的因素。從防滲角度出發，巖溶區的壩址應盡量選在有隔水層的橫谷、且陡傾巖層傾向上游的河段上。同時還要考慮水庫有否嚴重的滲漏問題，庫區最好是強透水層底部有隔水巖層的縱谷，且兩岸的地下分水嶺較高。當巖溶區無隔水層可以利用的情況下，壩址應盡可能選在弱巖溶化地段。這就要求仔細分析研究巖層結構、地質構造和地貌條件。

（六）物理地質作用

影響地址選擇的物理地質作用較多，諸如巖石風化、巖溶、滑坡、崩塌、泥石流等，但從一些水庫失事實例來看，滑坡對選擇壩址的影響較大。在河谷狹窄的河段上建壩可節省工程量和投資，所以選擇壩址時總希望找最窄的峽谷段。但是，峽谷地段往往存在岸坡穩定問題，一定要慎重研究。如法國羅曼什河上游一壩址，地形上系狹窄河段，河谷左岸由花崗巖和三疊紀砂巖及石灰巖構成。右岸是里亞斯頁巖，表面上看來巖體較完整，后經鉆探發現頁巖下面為古河床相的砂礫石層，表明了頁巖是古滑坡體物質，滑坡作用將河槽向左岸推移了70m。因而只得放棄該壩址而另選新址。

總之，工程地質條件在選壩中占有極其重要的地位，要選擇一個地質條件優良的壩址，并據此合理配置水利樞紐的各個建筑物，以便充分利用有利的地質因素、避開或改造不利的地質因素。

［1］盧元靜.水利工程中的地質勘察［J］.中小企業管理與科技，2010，10.

［2］董在付.論述水利工程中的水文地質問題分析［J］.中國新技術新產品，2010，12.