水库渗漏的地质条件分析.doc

4. 水库与坝区渗漏的工程地质条件一、水库渗漏的类型库区渗漏：c、d ：通过库岸分水岭向邻谷或洼地由河坝区渗漏：a、b：a通过坝基渗向坝下游b通过坝肩渗向坝下游二、库区渗漏的地质条件暂时性；库区渗漏类型永久性：（一）地貌条件1、山区：库区周围山体单薄邻近又有低谷或洼地存在连同库区和临谷的渗漏通道当低谷底面标高低于水库水位时发生渗漏，且河谷切割越深，则位差越大，则渗流量越大2、.平原地区，河谷河间地块比较单薄，则可能产生渗漏，特别注意古河道的渗流通道（二）岩性条件：（提供渗漏通道） 1.强透水层：第四纪松散岩层（砂卵砾石层） 2.不可溶性岩：贯通库区内外的古风化壳、结构松散的砂砾岩、岩浆岩的气孔构造、杏仁构造、竖状节理构造 3.可溶性岩：岩溶通道三种类型大型集中渗漏带：溶洞、暗河、落水洞 中型溶蚀断裂带：溶扩的断层、大的节理 小型溶隙、溶孔带：（三）地质构造条件 1.具有连通库内外的不整合面、裂隙带、大 的断层，特别是未胶结或胶结不完全的断层破碎带，都是水库渗漏的主要通道。 2.背斜和向斜核部伴生的节理密集带或层间剪切带可能成为渗漏的通道 3.岩溶发育地带，向斜谷与背斜谷渗漏的地质构造条件 向斜谷：当有隔水层发育谷底，则不发生库区渗漏；当无隔水层，则可能发生渗漏 背斜谷：可能顺着岩层倾向发生渗漏（三）水文地质条件1、 潜水 此时有四种情况： a.建库前的地下水分水岭高于水库正常高水位，建库后一般不会产生向邻谷渗漏，如图(a)所示。B.建库前的地下水分水岭低于水库水位，则蓄水后将会向邻谷渗漏，如图(b)所示。 C.地下水分水岭虽略低于水库正常高水位，但由于蓄水后库水的顶托作用，地下水分水岭最后可能略高于库水位，库水不致外漏。在分水岭很宽厚、岩土体的透水性较小时，库水更不会外漏。D.建库前地下水就从库区河谷流向邻谷，蓄水后水头更大，渗漏更严重，如图(c)所示。 2、承压水：(或建库后可能出现的承压水)。只要透水层穿过了分水岭，而其两端分别在库区和邻谷(或低洼地)出露，且其出露高程均低于水库正常高水位，则库水就能沿透水层以承压水形式流向邻谷。 当建坝前库区有承压水露头时，只要泉水口高程超过水库正常高水位且其内部通道没有与低处泉水串通，则库水就不会沿该承压含水层漏走。若泉水口高程低于库水位，库水能否沿承压含水层漏走，则应根据承压水含水层的补给区和排泄区的具体情况确定。 三、坝区渗漏的地质条件： 坝基渗漏：坝基岩层中的孔、裂隙类型绕坝渗漏：坝肩岩层中的孔、裂隙集中渗漏：大破碎带、岩溶通道形式均匀渗漏：风化裂隙一、地形地貌条件1.河谷狭窄，谷坡高陡地区 谷底主要分布砂砾石层，易发生坝基渗漏。2.宽谷区：a.谷底发育单一的砂砾石层，则易发生坝基渗漏 谷底为二元结构，且上部为连续的厚层粘土层， 则不发生渗漏。b.谷坡上发育多级阶地，如果为堆积阶地则易发生 绕坝渗漏。二、岩石岩性条件1.松散岩层：河流上游，河床覆盖层多数由单一的卵砾石组成，渗透性大，连通好，下游，河床覆盖层以细颗粒为主，渗透性相对减弱；若为二元结构，透水层上分布有足够厚度连续粘土层，具有防渗作用。 松散岩层的渗透性取决于孔隙度、密实度。2.非可溶性岩：渗透性取决于地质构造的发育情况、岩体中结构面的发育程度以及充填物。A.发育于坝基、坝肩的顺河断层；跨河缓倾断层；岸坡卸荷裂隙；纵谷中陡倾向下游的岩层。B.结构面发育程度规模大的断层，较破碎的 节理密集带，且顺河向贯通坝址上下游结构面的类型：原生结构面：渗漏情况受结合紧密度有关。 不整合面、喷出岩的柱状节理面、气孔构造、间歇喷发的熔岩接触面，接触不良易构成集中渗漏。 充填物因素：方解石（岩脉） 风化碎屑、粘土 无充 弱 较弱 强渗次生结构面： 张性结构面：强透水性 压性结构面：弱透水性 扭性结构面：中等透水性充填物因素：断裂破碎带中碎块岩 压碎岩 断层角砾岩 糜棱岩、断层泥 强 中等 弱 不透水3、可溶性岩（1）岩性：纯灰岩的岩溶化强于泥灰岩、白云岩，透水性最强（2）地质构造有隔水层的横向河谷：隔水层倾向上游，防渗 倾向下游，倾角越缓（30o）渗透性强 坝基底部发育隔水层则不渗。有隔水层的纵向河谷：无论是但斜谷、向斜、背斜谷，只要岩溶贯通 上下游则必渗无隔水层：必渗。3. 河谷地貌与地质构造间关系河谷地貌形态：平直型河谷（a）：库水渗入与排泄条件差上游窄谷，下游宽谷：渗入条件差，排泄条件好喇叭型河谷（b）上游宽谷，下游窄谷：渗入条件好，排泄条件差弯曲型河谷（c）：坝址在河曲地段，凸岸库水渗入和排泄条件比凹岸好。河谷与地质构造的关系纵剖面上，沿层面渗流途径最短，易于 库水渗漏 纵谷横剖面上，一岸有利于入渗，一岸有利于排泄斜谷：河流与上下游沟谷及岩层走向斜交。纵剖面上：沿曾面渗流途径较长。当岩层倾向下游：缓/中等倾斜易于渗漏，陡倾则不利于渗漏当岩层倾向下游: 不利于渗漏横剖面上，一岸有利入渗，一岸有利排泄横谷: 河流与岩层走向垂直,河谷与岩层走向平行。纵剖面: 渗漏情况与斜谷相似，但途径长，故差于前两种横剖面: 顺层排泄条件两岸相同四、岩溶地区渗漏的地质条件 （一）河谷地质构造对渗漏的影响。无隔水层河谷： 岩溶发育受岩性、厚度、构造裂隙控制。a. 以Cl2- 岩可溶性强SO42-CO32-b. 厚度越大，岩溶越发育c. 裂隙发育, 岩溶越发育且顺河断层，岸边卸荷裂隙，峡谷纵向张裂隙越发育 更易形成岩溶通道 坝基绕坝渗漏。有隔水层河谷：受岩层产状控制，断裂控制纵谷： 隔水层防渗作用不大，坝区因为岩溶地层贯穿上下游； 库区防渗条件好，以向斜谷封闭条件最好背斜谷：岩层倾角 ，则渗漏性单斜谷：有沿倾斜层面向外渗漏可能性。 横向河谷：库区易发生渗漏 当岩层倾向上游可利用隔水层防渗， 当岩层倾向下游封闭条件差。（二）岩溶通道对渗漏的影响通道三种：一类：溶洞、暗河、落水洞、竖井等大规模集中渗漏通道。二类：溶蚀的断裂带，常呈网状渗透，是溶蚀去分布最广，最普通的一种通道。三类：岩溶裂隙及孔隙呈面状、带状渗漏，渗漏量小。五、防渗措施（一）松散岩层的防渗措施1.垂直截流：（1）截水墙：坝基下松散岩层透水性强，隔水层埋藏性，抗管涌能力差。墙体毕砌置到不透水岩层。土石坝 粘土截水墙刚性材料 混凝土防渗墙（2）帷幕灌浆：砂砾石地基太原，开挖截水墙有困难方法：通过钻孔向透水的岩层中压入泥浆，粘土浆等胶结材料 阻塞岩层中的孔隙、裂隙 形成帷幕似的防渗层。2.水平铺盖：当砂砾层厚度很大简单易行但效果不如截水墙渗流量，水流压力较大 管涌，流土等现象，所以结合下游设制减压措施。该措施只加长渗径，而减少水力梯度，不能完全截断渗流。3.排水减压：例如：排水沟、减压井。目的将渗漏水流导出，减少渗漏压力，防止坝基失稳。因地层结构选择不同形式。a.坝基为单一透水结构 在下游坝角开挖排水沟或透水层上覆粘性土较薄的双层结构 与透水层相连 降低水头b.双层结构上粘土层厚的，采用排水沟、减压井相结合，应尽量减小坝角。4.反滤盖重：渗流逸出段分层铺设几层砂砾层保证排水畅通，降低逸出水力梯度盖重作用，防止被保护层浮动。（二）裂隙岩层的防渗措施1.帷幕灌浆：坚硬岩层中主要措施设置深度据单位吸水量w确定。2.防渗井：断层破碎带中，采取此措施因为有时含泥量大，所以可灌性差。方式：挖出破碎带物质，回填混凝土。（三）岩溶地区的防渗措施1.铺盖法： 处理库内呈面状、带状分散渗漏的一种方法建于坝上游，水库渗漏部位。2.堵塞法： 处理集中渗漏通道、落水洞、竖井、漏斗等。堵塞进口或通道口。材料：块石、砂、粘土以及滤层形成与排水措施防止水气冲破堵体。3.截水墙或灌浆法：坝基、岩溶不发育隔水层埋藏浅截水墙透水层埋深帷幕灌浆法 4.围井、隔离法：库区内反复泉或直径大的落水洞建围井：围井高于洪水期库区水位，把泉眼、落水洞围起来，防渗隔堤：溶洞多，落水洞集中分布分布广，采用隔离法六、岩层渗漏透性以上措施在岩层渗透性基础上判断工程区水文地质条件来选择指标。 1. 渗透系数（K）法国水力学家达西V=KIV地下水层流渗透速度I水力坡度生产中抽水实验 2. 单位吸水量（W）与透水率（q）WL/min.m.104Pa，单位压力下，每米试验段，每分钟内压入岩层中水量岩层透水率：1993年水利水电工程地质勘察规