巖體工程地質力學在水利水電工程勘察中的應用

黃子炎

浙江華東建設工程有限公司

巖體工程地質力學在水利水電工程勘察中的應用

黃子炎

浙江華東建設工程有限公司

隨著經濟的發展和社會的進步，用電量、用水量的需求大幅增加，急需新建大量利水電工程，而水利水電工程場地及其周圍環境的巖體工程地質情況對水利水電工程的工程質量和工程安全影響很大，所以急需對巖體工程地質力學在水利水電工程勘察中的應用進行研究。本文將對巖體工程地質力學在水利水電工程勘察中的應用進行相關的闡述，并提出了一些相應的建議，希望對相關參與者與研究人員帶來一定幫助。

巖體工程地質力學；水利水電工程勘察；巖體結構；高壩壩基；地質構造穩定性

1 引言

經濟在發展，社會在進步，人民群眾的用電量、用水量急劇增加，從而導致了水利水電工程也隨之急劇增加，水利水電工程場地及其周圍環境的巖體工程地質情況，對水利水電工程的質量和安全影響很大，進行水利水電工程勘察時，要運用巖體工程地質力學知識，對水利水電工程場地及其周圍環境的巖體工程地質情況進行詳細勘察，所以急需對巖體工程地質力學在水利水電工程勘察中的應用進行研究。本文將對巖體工程地質力學在水利水電工程勘察中的應用進行相關的闡述，希望對相關參與者與研究人員帶來一定幫助。

2 巖體工程地質力學基本知識

巖體工程地質力學的研究對象是工程場地附近的巖體結構。巖體，由一種或多種不同的巖石組合而成，受到形成環境以及后期構造影響后，巖體內會呈現各種各樣不同的結構面。在實際環境中，巖體會被各種各樣不同的結構面切分成為不同的結構體并出現破裂帶。進行巖體工程地質力學等地質研究時，必須先研究巖體結構。進行水利水電工程地質勘察時，依據相關規范并結合實際工程經驗對巖體結構類別進行量化和細化，巖體主要分為5類。Ⅰ類巖體，主要為厚層狀或整體塊狀結構；Ⅱ類巖體，主要為中厚層狀或塊狀結構；Ⅲ類巖體，主要為鑲嵌狀或互層狀結構；Ⅳ類巖體，主要為碎裂狀或薄層狀結構；V類巖體，主要為散體狀結構。在具體工程中，可以根據工程區域的具體地質條件以及影響巖體質量的因素，進行適當調整，從而結合工程區域巖體的具體特性，制定相應的巖體質量分類或巖體工程地質分類，以及結構面分類，用于實際工程情況下的邊坡、壩基、地下洞室圍巖等結構的巖體具體分類，賦予相應結構面巖土體以及巖類物理力學參數值。高地應力等因素會對巖體分類造成影響，其對巖體分類造成的影響，有待進一步研究。

3 工程區域的地質構造穩定性以及地震研究

汶川大地震以后，國家相關部門十分重視地震對水利水電工程的影響，相關部門專門發文要求，進行大型水利水電工程設計時，必須要進行工程防震抗震設計，并必須專門接受審查。

在地震研究中，活斷層的判別標志有：（1）地震斷裂帶中構造巖或者被錯動脈體是晚更新世；（2）錯斷晚更世以來的地層；（3）沿著斷層存在歷史地震，或者存在現代中、強震的震中分布，或者存在密集而頻繁的近期微震；（4）經現代化監測表明，沿著斷層存在地形變和地位移；（5）經地質構造上的證實，被發現的斷層與已知的活斷層有著共同或共生的關系。在工程地質勘察規范中，工程場地巖體中活動斷層的年齡被限定在十萬年以來存在過活動的斷層。水壩等主要水工建筑物應該盡量避免跨越活斷層或者與活斷層有構造活動聯系或相關聯的分支斷層，特別應該注意盡量避開晚更新世晚期以來有過地質活動的斷層。水壩選址不適宜選在地震等級為6級及以上的震中區或者地震的基本烈度為Ⅸ度及其以上的強震區。如果在上述兩種情況下建水壩，需要專門進行論證。汶川特大地震后，地震災區的大部分大中型水電水利工程，雖然有不同程度的損壞現象，但卻沒有一個水電水利工程在地震中發生重大次生災害，這有力說明工程地質勘察規范中所規定的區域構造穩定性的技術標準、工作方法、評價原則是正確的，能經受大地震考驗。

4 高壩壩基工程地質研究

我國的水壩高度有些已達到了300米，成了俗稱的“高壩”，水荷載和壩基荷載對高壩壩基巖體質量的要求非常嚴格。主要有以下技術要求：（1）高壩壩基巖土體在長期被水滲透和作用的前提下，必須保持力學、化學及物理性質的穩定，并要確保壩基的滲透壓力和滲漏量維持在允許的范圍內，以免發生滲透破壞；（2）在各項不同荷載作用下，高壩壩基各個部位的變形和應力值應該確保在允許范圍內，以免出現不均勻變位或局部應力集中的現象而影響大壩安全運行；（3）高壩壩基巖土體在其所承受的荷載作用下確保不會產生滑移失穩。

如果高壩采用混凝土壩基，需要先對壩基巖體工程地質進行分類以及對巖體質量進行分級，要重點對影響壩基抗滑穩定性的軟弱結構面的性狀以及它們的不利組合的邊界條件進行勘察，并需要根據巖體的軟弱結構面類型選定它們的強度參數和變形參數以適合工程建設的需要。要對影響高壩壩基不均勻變形與應變的弱化巖體進行詳細勘察以避免其對水利水電工程的工程質量帶來安全隱患。如果進行高壩建設時采用當地采挖來的工程材料將壩基建在深厚的覆蓋層上，必須對覆蓋層的結構和詳細分層、埋藏谷的范圍、河床深槽的范圍等相關地質資料進行詳細勘察，特別要對漂孤石層、架空層、粉細砂層、軟土層的物質組成、滲透特性、分布范圍進行詳細勘察，同時要詳細準確地評價地震作用下的地層不均勻沉陷可能性、地層滲透穩定性、砂層液化程度，這是為了給水利水電工程建設時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的依據。

5 結語

本文通過對巖體工程地質力學基本知識、工程區域的地質構造穩定性以及地震、高壩壩基工程地質進行闡述與分析，對巖體工程地質力學在水利水電工程勘察中的應用進行了初步探究，提出了一些相應的建議，對相關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