安全评价和病险水库加固设计工程地质勘察要点

安全评价和病险水库加固设计工程地质勘察要点病险水库地质勘察工作的特点

病险水库除险加固勘察工作，不同于未建水利枢纽的地质勘察，它具有以下四个特点。⒈险情因素隐蔽病险水库勘察要求查明险情的地质因素，而坝基的地质条件及问题，均被大坝和库水所覆盖，具有极大隐蔽性。⒉隐患组成复杂同一险情或隐患，可以是一种或多种原因引起，如渗漏，它既有复杂的地质因素，也可能有设计、施工等多方面的原因，尤其土石坝（或防渗体）是一种人工改性土，给勘察工作及分析论证带来复杂性。⒊勘察任务双重病险水库既有坝体（或防渗体）的险情，也有地基的隐患，因而，要求勘察对坝体的险情和地基隐患的原因都要有所了解，做出分析论证，勘察任务具有双重性。⒋工作责任重大病险水库勘察，一般是在水库有水条件下进行，有的勘探钻孔，必须穿过坝体或防渗心墙，既不能因钻探而引起险情，也不能留下隐患，责任十分重大，工作人员必须有高度的责任感和切实可行的技术保障。

病险水库勘察工作原则（一）

执行现行规范、规程勘察工作主要依据是《水利水电工程地质勘察规范》（GB50287-99）和《中小型水利水电工程地质勘察规范》（SL55-99），以及相应的技术规程。充分利用已有资料病险水库一般都做了一定的甚至大量的前期工作，积累了运行期间的监测资料，在勘察工作前应充分搜集利用这些资料，主要有：可行性研究或初步设计工程地质勘察报告及附图；有关工程地质问题专题研究报告；施工地质、竣工地质报告和地质编录图件；有关设计、施工报告、图件，基础处理以及工程质量评价资料；运行期大坝变形，渗流监测资料；大坝险情类型、发生时间，相应水位及应急处理措施等资料。病险水库勘察工作原则（二）技术方法应有针对性勘察工作要在充分研究分析已有资料的基础上，根据大坝险情的性质、类型、危害程度和相关地质因素，先重点后一般，应有明确的针对性，布置勘察工作，采用适用的勘探技术与方法。如：不同类型渗漏问题的勘探，不同类型边坡稳定性的勘探，其勘探技术方法与要求应有不同。勘察工作应具有适应性大坝类型，结构型式，防渗措施不尽相同，作业环境、时间要求也不一样，勘察工作对已有工程，与环境应具有适应性。如：砼面板坝和粘土斜墙坝，面板与斜墙一般不得布置钻孔；勘察工作宜避开雨季，汛期不得进行勘察等。先准备后实施进行病险水库勘察前，应先进行查勘和搜集必要的资料，针对险情与设计人员交换意见，编制勘察工作大纲，明确勘察工作布置，工作量、勘探技术、方法与装备、技术人员配备与工作进度等。在人员、技术装备和相应的材料齐备后，再开展勘察，切忌盲目勘探。安全鉴定勘察工作要点（一）

需有相应的工程地质资料，《水库大坝安全评价导则》已有明确的要求，主要包括以下几方面：结构安全复核的资料土石坝结构安全复核稳定所需的坝体及坝基土的抗剪强度和孔隙水压力；危及大坝泄水建筑物及附属设施安全的新老滑坡体或潜在滑坡体的表面位移，深层位移及裂缝开合度等资料。砼坝坝基的地质条件及主要地质缺陷的处理，砼与地基的抗剪强度及控制坝基稳定的结构面与性状及其抗剪强度等。渗流安全复核的资料土基：各土层的分布及颗粒组成，物理力学指标，渗透系数，临界比降或允许比降，渗漏量及险象。岩基：岩石类型、裂隙、断层发育状况及产状与透水程度，松软充填物的稳定性及可溶性及其允许比降；渗漏量及析出物质和水化学成分等。对于岩溶坝基，需提出岩溶发育的状况及渗漏的类型。安全鉴定勘察工作要点（二）

地震安全复核的资料设计烈度＜7度的坝，只需要地震动峰值加速度和相应地震基本烈度的资料。设计烈度≥7度的1、2级大坝，需要基岩及断裂构造产状、缓倾角夹泥层、破裂面及充填物、泥化夹层以及软弱土层等的物理、化学及力学性质指标；设计烈度为8、9度的1级土石坝工程应有动力学特性（包括变形和强度）试验资料。2级土石坝工程宜有动力强度指标。土石坝地基有液化土层时，应有震动液化的判定。2级以下的坝视需要提供上述资料。对1、2级大坝宜获得下列资料：地震活动性资料：历次地震的时间、震中位置、震级、震源深度、震中烈度、场地烈度、震害纪录，历史地震震中分布图及地震活动性评述等；地面运动参数：典型地震时的震源特性指标，在不同位置观测得到的振动过程记录，振动历时、最大振动（加速度、速度、位移）幅值、卓越周期、残余位移、建筑物的加速度反应谱；地震危险性：专门的分析结果及报告。安全鉴定勘察工作要点(三)

对大中型水库一般要求应有针对险情的勘察资料，需进行以下勘察工作。工程地质测绘与调查1∶1000～1∶2000工程地质测绘与调查。除基本地质要素和建筑物轮廓以外，大坝险情位置、范围、规模与险情发生的现象。钻探与试验一般沿坝轴线布置一条勘探剖面，砼面板坝或粘土斜墙坝应沿趾板或斜墙截水槽布置。横剖面一般布置1～3条。剖面上钻孔数量一般3～5个，深度应至隔水层或相对隔水层顶面以下5～10m，并辅以必要的坑槽探。对坝体（或心墙）、坝基分别进行取样，进行室内物理力学性质试验，钻孔地下水位的观测和相应的水文地质试验。土石坝填筑土及土基必要时可进行标准贯入，动力触探或静力触探试验。必要时进行物探，如测井、钻孔彩色电视等。安全鉴定地质勘察报告编写要求

安全鉴定地质勘察报告应根据所搜集的前期勘察资料；工程险情、以及为安全鉴定进行勘察所取得的资料，说明区域构造稳定性及地震、水库的工程地质问题、大坝及主要附属建筑物的工程地质条件。着重分析论证主要险情的地质因素、边界条件和主要工程地质问题及其相关的地质参数，为安全鉴定提供地质依据。除险加固设计阶段地质勘察

设计人员对地质勘探提出要求，明确设计阶段、主要设计方案、要求的岩土参数等。进一步补充与完善工程地质测绘的内容，在安全鉴定勘探剖面的基础上，适当增加勘探剖面，勘探点密度及取样试验数量等；对由复杂的地质条件而引起的重大险情或重大的工程地质问题，还需进行专门性研究，作出工程地质评价并提出工程除险加固的地质建议。落实除险加固工程所需天然建筑材料的料场、质量、储量及开采运输条件。需注意的几个问题（一）钻探：对均质土坝或粘土心墙进行钻探应注意以下几点应采用干钻，不得使用冲洗液，土层较硬时，可采用双管回转取样器钻进、取样合并进行，并采用套管护壁；钻进中遇地下水位时，应观测初见水位，因它是判定坝体或心墙防渗性能的主要标志之一；钻孔进入地基（土或岩基）0.5～1.0m后，应止水变径，止水可用粘土或水泥；钻孔终孔时，应观测地基的稳定地下水位；当有双层含水层时，应用栓塞阻隔分别观测水位。需注意的几个问题（二）取样与试验均质土坝、心墙、土基要求取原状样进行试验时，应采用相应的取样器取样，以保证取样质量；土的抗剪强度试验，除采用直剪仪进行试验外，应采用三轴剪切试验，以便提供设计进行稳定复核时，采用有效应力法和总应力法的计算参数。

封孔建筑物部位的钻孔，终孔后，除原设计留作长期观测孔外，应立即进行封孔。砼坝、浆砌石坝及基岩段均应以浓砂浆封孔，地下水位以下，应用套管缓慢送入。土石坝、土基段，应采用粘土球封孔，并逐段压密，其长度不应大于1m，或采用浓水泥砂浆封孔。区域地质和地震评价作为重点工程和我国西部地区，这一工作是第一位。特别在规划阶段选址和可行性阶段时作为重点进行研究，包括区域内的主要构造单元、区域构造背景（150～300km）、活动性断层(20～40km)、新构造运动、地震情况等。在初设阶段以后一般不再有这方面的内容，只简述前一阶段结论作为中小型水库和病险水库只需要通过收集前期和区域综合地质资料，不做专门的工作。水库工程地质及环境地质评价一般包括五个方面的内容：水库渗漏库岸稳定水库浸没库区移民选址防护工程其它环境地质问题病险水库对近坝库岸的稳定性必须进行评价。坝址工程地质与水文地质评价病险加固工程主要涉及到水库大坝（包括坝体、坝基）、水工隧洞和人工开挖边坡三大类的工程地质问题勘察；勘察分二个层次：首先是概述水库坝址区工程地质条件，包括地形地貌、地层岩性、地质构造、岩体风化、不良地质现象、水文地质、物理力学参数等，设计可以通过这一部分内容了解水库工程区地质一个基本概况。

第二层次主要针对各个建筑物的具体地质条件、存在的主要地质问题和设计所需资料的地质要求展开。对病险水库这一部分重点应针对各建筑物险情和隐患进行评价和设计加固方案所需基础地质资料展开勘察工作。下面介绍一些基本的概念：

按地势划分的地貌类型表类型名

称绝对高度（m）相对高度（m）坡度陆

地

地

貌山

地极

高

山＞5000＞1000＞25˚高

山高

山中

高

山低

高

山3500～5000＞1000500～1000100～500＞25˚中

山高

中

山中

山低

中

山1000～3500＞1000500～1000100～50010˚～25˚低

山中

低

山低

山500～1000500～1000100～5005˚～10˚

丘

陵＜500＜100

高

原＞600

平原高

平

原平

原200～6000～200

地形地貌50~100地层单位和地质时代单位对照使用范围地层划分单位地质时代划分单位国际性或大区域性宇界系统宙代纪世（统）阶带（世）

期地层岩性岩石类三大类土类

颗粒粒径级配粒径分级土

名

称颗

粒

级

配粒

径（mm）颗粒占全重的%块石、漂石碎石、卵石角砾、园砾砾

砂粗

砂中

砂细

砂粉

砂泥粉

粒粘

粒胶粒＞20060~2002~60＞2（0.5~2）0.5~20.25~0.50.075~0.25＞0.075≤0.1（0.075）0.005~0.075

≤0.005≤0.002＞50

＞50

＞5025～50

＞50

＞50

＞75

＜75

颗粒分级常见的岩土分类岩石一般按其坚硬程度分类碎石土按砾的含量分类砂土也可按砂粒含量分类土可按颗粒级配及塑性指数分类,粘性土也可参照塑性图分类.

岩石按坚硬程度分类岩石类别饱和单轴极限抗压强度(MPa)主要地质特征代表性岩石硬质岩石坚硬＞60锤击声清脆,有回弹,震手,难击碎；浸水后无吸水反应未风化或微风化的花岗岩,正长岩,闪长岩,辉绿岩,玄武岩,安山岩,片麻岩,石英片岩,硅质板岩,石英岩,硅质胶结的砾岩,石英砂岩,硅质石灰岩等较坚硬60～30锤击声较清脆,有轻微回弹,稍震手,较难击碎；浸水后有轻微吸水反应1.弱风化的坚硬岩石；2.未风化或微风化的熔结凝灰岩,大理岩,板岩,白云岩,石灰岩,钙质胶结的砂岩等软质岩石较软30～15锤击声不清脆,无回弹,较易击碎；浸水后用指甲可刻出印痕1.强风化的坚硬岩石；2.弱风化的较坚硬岩石；3.未风化或微风化的凝灰岩,千枚岩,砂质泥岩,泥灰岩,泥质砂岩,粉砂岩,页岩等软15～5锤击声哑,无回弹,锤击处有凹痕,易击碎；浸水后用手可掰开1.强风化的坚硬岩石；2.弱风化或强风化的较坚硬岩石；3.弱风化的较软岩石；4.未风化的泥岩等极软＜5锤击声哑,无回弹,锤击处有较深凹痕,用手可捏碎；浸水后用手可捏成团1.全风化的各种岩石；2.各种半成岩石碎石土按砾的含量分类碎石土类别骨架颗粒形状砾(60～2mm)的含量(%)＞60mm＞2mm漂石圆形或亚圆形为主＞75-卵石圆形或亚圆形为主75～50-碎石角棱状为主50～15-砾类土圆形或角棱状为主-＞50砂类土圆形为主-≤50砂土按砂粒含量分类砂土名称砂粒(2～0.075mm)含量(%)＞2mm＞0.5mm＞0.25mm＞0.075mm＞0.075mm砾砂25～50----粗砂-＞50---中砂--＞50--细砂---＞85-粉砂----50～85细粒土的分类的三角坐标土按塑性指数分类土的名称Ip砂土≤1砂壤土1～7壤土7～17粘土＞17细粒土高塑性土低塑性土中塑性土WL=28%~40%WL=≥40%WL≤28%《土工试验操作规程》(1962)三角坐标图分类《土工试验规程》(SD128-84)塑性图分类《土的分类标准》(GBJ145-90)塑性图分类砂壤土,粉质砂壤土,轻,中壤土低液限粘质土CL-低液限粘土粉质壤土,重壤土中液限粘质土粘土,重粘土高液限粘质土CH-高液限粘土―低液限粉质土ML-低液限粉土砂质粘土,粉质粘土中液限粉质土粉质粘土,砂质粘土高液限粉质土MH-高液限粉质土有机质土低,中塑性粉质土CLO-低塑性粘土MLO-低塑性粉土中,高塑性粉质土CHO-高塑性粘土MHO-高塑性粉土细粒土分类名称对照地质构造结构面分级、力学属性地质上分为大构造和小构造，大构造主要构造背景所处的构造单元，小构造分为褶皱和断裂。岩体结构分类类型亚类岩体结构特征 块状结构整体状结构岩体完整，呈巨块状，结构面不发育，间距大于100cm块状结构岩体较完整，呈块状，结构面轻度发育，间距一般100～50cm次块状结构岩体较完整，呈次块状，结构面中等发育，间距一般50～30cm层状结构巨厚层状结构岩体完整，呈巨厚层状，结构面不发育，间距大于100cm厚层状结构岩体较完整，呈厚层状，结构面轻度发育，间距一般100～50cm中厚层状结构岩体较完整，呈中厚层状，结构面中等发育，间距一般50～30cm互层状结构岩体较完整或完整性差，呈互层状，结构面较发育或发育，间距一般30～10cm薄层状结构岩体完整性差，呈薄层状，结构面发育，间距一般小于10cm碎裂结构镶嵌碎裂结构岩体完整性差，岩块镶嵌紧密，结构面较发育到很发育，间距一般30～10cm碎裂结构岩体较破碎，结构面很发育，间距一般小于10cm散体结构碎块状结构岩体破碎，岩块夹岩屑或泥质物碎屑状结构岩体破碎，岩屑或泥质物夹岩块

按风化系数划分岩体分

类新鲜未风化微

风

化弱

风

化强

风

化全

风

化Fn值00～0.20.2～0.40.4～0.60.6～1.0

风化系数

Fn=(VP新__VP风)/VP新不同风化带的岩体性状相差较大设计一般要求地质剖面提出各风化带的顶板线。岩体风化

岩石风化程度鉴别风化程度波速比主要地质特征新鲜＞0.9结构构造未变,矿物色泽新鲜；裂隙面紧密或呈焊接状充填；锤击声清脆,开需爆破微风化0.9～0.8结构构造和矿物色泽基本未变；部分裂隙面有锈膜浸染；锤击声较清脆,开挖需爆破弱风化0.8～0.6结构构造部分破坏,矿物色泽有较明显变化；裂隙面出现风化矿物或存在风化夹层；锤击声不清脆,开挖需爆破强风化0.6～0.4结构构造大部分破坏,矿物色泽有明显变化；除石英外,长石,云母等多风化成次生矿物；锤击声哑,易击碎,用镐或橇棍可开挖全风化＜0.4结构构造全部破坏,矿物色泽全部改变；除石英外,大部分矿物成分风化成土状或砂状；锤击声哑,锤击处有凹坑,用手可捏碎,用锹可开挖围岩分类

水工隧洞一般应根据地质条件进行围岩分类，地质有一套完整的打分规则，最主要是T分。对大跨度地下洞室应提出岩体变形模量、弹性抗力系数等。

RQD

风化系数Fn=(VP新__VP风)/VP新完整系数KV=（Vmp/Vrp）2

围岩强度应力比S

地下水、结构面隧洞围岩稳定类别表围岩类别围岩稳定程度毛洞围岩稳定能力和变形特征

与工程的关系Ⅰ

稳定成形好,无坍塌掉块现象,可长期稳定,深埋或高地应力区,可能有岩爆

不支护,常可不衬砌,允许开挖较大的隧洞Ⅱ基本稳定围岩整体能维持较长时间稳定,局部可能有掉块,平缓岩层顶板易局部坍落一般不支护,个别岩块锚固,考虑围岩松动压力,部分衬砌Ⅲ稳定性差围岩稳定受软弱结构面组合控制,洞顶局部坍落,毛洞短时间内可维持稳定,裂隙发育段自稳能力差.

完整的较软岩石稳定性好,软岩具流变特征,可能产生塑性变形一般需部分支护或喷锚加固,需考虑围岩松动压力并予衬砌,注意偏压Ⅳ不稳定毛洞围岩自稳能力差,自稳时间很短,顶拱常有坍落,边墙也有失稳现象,时间效应明显,可能产生较大规模变形破坏,软岩流变显著,可能产生塑性变形开挖后需支护或及时喷锚加固,全部衬砌,考虑围岩松动压力,注意偏压,注意施工期安全Ⅴ极不稳定围岩不能自稳,边墙,顶拱极易坍塌变形,经常是边挖边塌,甚至出现冒顶或地表下陷,变形破坏严重围岩成洞条件差,开挖后必须及时支护,全部加固衬砌,应采用妥善措施确保施工和运行期安全围岩主要物理力学参数表围岩类别密度γ(t/m3)凝聚力C

(MPa)内摩擦角

Φ(°)变形模量

E(103MPa泊松比μⅠ2.7＞3.5＞45＞20＜0.17Ⅱ2.5～2.71.7～3.540～4510～200.17～0.23Ⅲ2.3～2.50.4～1.735～405～100.23～0.29Ⅳ2.1～2.30.1～0.430～350.5～50.29～0.35Ⅴ＜2.1＜0.1＜30＜0.5＞0.35水文地质地下水的分类、补径排的关系各个岩土层的水文地质参数水质评价对砼坝坝高在100m以上,q在1~3Lu；坝高在50~100m之间,q在3~5Lu；坝高在50m以下,q为5Lu；对土石坝

1、2级坝q为3~5Lu；

3级及其以下坝q为5~10Lu对水闸闸基

q不宜大于5Lu对溢洪道控制段

q小于5Lu渗透剖面具基岩相对不透水层

(防渗帷幕)的标准加固工程初设报告中地质附图工程位置图工程地质平面图（含险情分布）；主要建筑物的工程地质纵横剖面图；坝基或闸基（防渗线）渗透剖面图料场分布图

土质边坡容许坡度值土的类别密度度或粘土的状态边坡高度（m）5m以下5～10m碎石土密实中密稍密1∶0.35～1∶0.501∶0.50～1∶0.751∶0.75～1∶1.001∶0.50～1∶0.751∶0.75～1∶1.001∶1.00～1∶1.25老粘性土坚硬硬塑1∶0.35～1∶0.501∶0.50～1∶0.751∶0.50～1∶0.751∶0.75～1∶1.00一般的粘性土坚硬硬塑1∶0.75～1∶1.001∶1.00～1∶1.251∶1.00～1∶1.251∶1.25～1∶1.50注：1.本表中的碎石土，其充填物为坚硬或硬塑状的粘性土。

2.砂土或碎石土的充填物为砂土时，其边坡容许坡度值按自然体上角确定。人工开挖边坡碎石土边坡参考数值土体综合密实度边坡高度（m）10m以内20m以内20～30m胶

结

的1∶0.31∶0.3～1∶0.51∶0.5密

实

的1∶0.51∶0.5～1∶0.751∶0.75～1∶1中

等

密

实

的1∶0.75～1∶11∶11∶1.25～1∶1.5松散的大多数块径大于40cm多数块径大于25cm块径一般小于25cm1∶0.51∶0.751∶1.251∶0.751∶11∶1.51∶0.75～1∶11∶1～1∶1.251∶1.5～1∶1.75注：1.含土多时还需按土质边坡进行验算。

2.含碎石多且松散时，可视具体情况挖成折线形坡或台阶形。

3.如大块石中有较多粘性土时，边坡一般为1∶1～1∶1.5。四、天然建筑材料

设计任务书中要明确材料的种类、用量等。种类一般是指土料、砂砾石料、块石料，另外对天然建材较少，需要人工骨料的料源。根据设计方案的需要量进行勘察，但设计方案没有出来前，可以进行普查，可研阶段主要进行初查，储量不小于设计需要量的3倍；初设进行祥查储量不小于设计需要量的2倍。建材主要评价储量、质量及开采运输条件，如果设计需要，设计可向地质提出拟利用的石渣料质量作出评价。基本要求运距一般不得超过20km；一般应编制料场分布图(1/50000～1/10000,这张图是必须提，并放在设计图册中)，料场综合地质图（1/5000～1/1000）,不同种类的料场的地质剖面图（1/2000～1/500）粘粒(d＜0.005mm）含量一般在10%～30%；塑性指数：7～17；渗透系数(碾压后)：＜10-4cm/s；天然含水量：最好与最优含水量或塑限相近；击实后密度：大于天然密度，对不含砾或少量砾的粘土性土料，以干密度为设计指标，按击实试验最大干密度乘以压实系数确定。

对1、2级坝和高坝压实系数不低于0.98～1.0；对3级及其以下的中低坝应不低于0.96～0.98。另外对于新填筑的坝体还要求有机质、水溶盐、pH值和满足设计对土石料力学性质的要求

均质坝土料质量技术指标碾压式均质土坝土料质量技术要求项

目指

标备

注1粘粒含量10%～30%为宜当采用碎（砾）石类土料，其质量技术指标，除本表规定外，尚需控制粗料（粒径大于5mm）含量。粗料含量小于60%2塑性指数7～173渗透系数4有机质含量＜5%5水溶盐含量＜3%6天然含水量最好与最优含水量或塑限近似7PH值＞78紧密容量大于天然容量9SiO2/R2O3＞2

碾压后，小于1×10-4cm/s序号

天然建材主要指标坝壳填筑砂砾料：

紧密密度＞2g/cm3

含泥量≤8%

内摩擦角＞30。

碾压后的防渗系数应大于心墙50倍，且大于1×103cm/s

反滤料、过渡料及排水料：

尽量均匀、要求一层的粒组不钻入另一层粒组的孔隙中去，最小粒径0.1（0.075）mm，含量不应超过5%；不均匀系数≤8；含泥量＜3%；渗透系数＞5.8×103cm/s

土坝坝壳填筑用砂砾料质量技术要求

序号

项

目

指

标

备

注1砾石含量5mm至相当3/4填筑层厚度的颗粒在20%～80%范围内干燥区的渗透系数可小些，含泥量可适当增加，强震区砾石含量下限应提高，砂砾料中的砂料尽可能采用粗砂2紧密容量＞

2t/m33含泥量（粘、粉粒）＜

8%4内摩擦角＞

30˚5渗透系数碾压后，大于1×103cm/s应大于防渗体的50倍

心墙土料技术要求：粘粒(d＜0.005mm）含量一般在15%～30%；最大不宜大于40%不均匀系数(η＝d60／d10)＞5曲率系数(Ccd302／d10×d60)＝1～3塑性指数：10～20（作为槽孔固壁土料＞20，且＜0.002mm含量应大于40%）渗透系数：＜10-5cm/s，地质要求小于坝壳料50倍，设计规范要求小于100倍

天然含水量：最好与最优含水量或塑限相近；天然含水量稍高于最优含水量，但不应超过3%，对于天然含水量低于最优含水量的土，不宜低于2%击实后密度：大于天然密度。对不含砾或少量砾的粘土性土料，以干密度为设计指标，按击实试验最大干密度乘以压实系数确定。对1、2级坝和高坝压实系数不低于0.98～1.0；对3级及其以下的中低坝应不低于0.96～0.98。

土坝防渗体土料质量技术要求项

目指

标备

注1粘粒含量15%～40%为宜齿槽部分粘粒含量应大些2塑性指数10～20

3渗透系数碾压后，小于1×10-4cm/s应小于坝壳透水料50倍4有机质含量＜1%

5水溶盐含量＜3%

6天然含水量最好与最优含水量或塑限近似

7PH值＞7

8紧密容量一般大于天然容量

9SiO2/R2O3＞2

序号石料质量技术要求序号项

目指

标备

注1饱和抗压强度＞400kg/cm2，经冻融，＞300kg/cm2埋石或砌石的硫酸盐及硫化物含量，同混凝土骨料要求2软化系数＞0.83冻融损失率＜1%4干密度＞2.4t/m3

一般要提出饱和抗压强度、软化系数；干密度应大于2.4t/m3

块石料砼细骨料质量比重＞2.55孔隙率＜40%粒度模数2.5~3.5砂砾石、砂和堆石的填筑标准砂砾石的相对密度不应低于0.75(有抗震要求，浸润线以下的相对密度则根据设计烈度大小选用0.75～0.85);当大于5mm的颗粒含量小于50%时，细料的相对密度不应低于0.70;砂的相对密度≥0.70;堆石的填筑孔隙率为20%～28%，坝体不同分区孔隙率不一致。当有地震时饱和无粘性土和少粘性土的液化破坏，应根据土层颗粒组成、松密程度、边界条件和排水条件以及地震历时等因素，结合设计要求进行综合分析判定。地质上常用的勘察方法

常用方法主要有：测量、地质测绘、物探、钻探、井（坑）探、取样和试验等，每一种方法都有专门的规程规范要求，设计仅需对各个方法了解，一般可以不管地质具体如何布置要求。测量测量项目应根据设计要求和工程需要确定，一般包括地形测量和断面测量。病险水库应尽可能地利用前期已有地形图，如需测图，采用的平面坐标及水准高程应与原设计、施工或运行阶段的控制网坐标系统一致。对有条件的工程和大（1）型水库应与国家网联测。地形测量的范围一般应包括枢纽中的各个建筑物、泄洪渠归槽部分和设计方案中的施工场地。距离主坝较远的副坝可单独测图，但水准高程必须与主体建筑物一致。设计上一定要将有关范围明确。断面测量通常应选在最大坝高或原河床处，合龙段、地质条件复杂处，坝内埋管及运行异常反应处，险情和隐患处；对溢洪道、隧洞也应有相应的纵、横断面控制。比例要求一般为：地形图主坝1∶200～1：2000，其它建筑物1∶1000～1：2000，天然料场和施工场地一般为1∶1000～1：10000，测量断面1∶200～1：500。地质测绘、物探平面工程地质测绘比例尺应选用1/2000～1/500，测绘范围应包括整个枢纽区、近坝库区（含水下部分）及泄洪渠归槽部分，特别应包括与隐患险情有关的影响范围。剖面工程地质测绘比例尺应选用1/200～1/1000，剖面的布置、长度应满足设计抗滑、渗流稳定计算的需要。

工程地质测绘是钻孔布置的基础物探：是一种辅助勘察方法，主要包括综合测井、岩体弹性波测试、电阻率、钻孔电视、地质雷达、CT等。勘探钻探：是最常见最主要的方法，但加固工程必须一孔多用，为取样、孔内原位测试、水文地质试验、和地下水位观测和了解岩土层结构的主要手段。加固工程勘探剖面一般应垂直或平行坝轴线布置。平行坝轴线剖面至少一条（含渗透控制剖面线），垂直坝轴线（横剖面）间距、个数视险情、地质问题分区和设计需要等具体情况确定，一般200～500m一条,应有一条布置在最大坝高顺原河床处。剖面钻孔不少于3个，在坝顶、上游、下游坝坡至少有1孔控制。其它建筑物的代表性剖面的布置（如溢洪道泄洪闸基础、泄槽、消能建筑物边坡、冲刷区等）。钻探间距、孔深的要求井（坑）探：井探等方法探测坝基、坝体隐患的位置及分布和取渗透大样。试验一般将试验分为室内和现场两种（取费相差较大）常用的岩土试验：颗粒分析试验、含水率及界限含水率试验、密度试验、击实试验、相对密度试验、比重试验、渗透试验、标准贯入试验、三轴压缩试验、直接剪切试验、十字板剪切试验、压水试验、钻孔水位测量、注水试验、水质分析等

为了进行稳定计算和防渗设计的需要，进行钻孔压注水试验和各项专门试验，以取得有关地质参数是必要的，但试验组数不可能很多。由于病险水库勘探钻孔数量不多，钻孔要尽可能满足取样试验要求，基岩钻孔段原则上都应进行压水试验。病险加固水库要尽量分析前期试验成果，以室内试验为主，对坝体填土和坝基岩土层应分层（区）取样，进行室内物理力学和渗透试验，岩土试验的组数大都沿用习惯作法，有效试验组数（6组和11组）以满足不同阶段深度和统计要求。

试验成果可按岩土体质量类别、工程地质单元、区段或层位，分别用算术平均法、最小二乘法、图解法、数值统计法进行整理，并舍去不合理的离散值。标准值是试验值经过统计修正或考虑保证率、强度破坏准则等经验修正后确定。强度破坏是指试件的破坏型式属脆性破坏、弹塑性破坏或塑性破坏，根据抗剪试验时的剪切位移曲线判定。应采用以整理后的试验值作为标准值，再根据水工建筑物地基和设计条件进行调整，和设计交换意见后提出地质建议值。当样本足够多时，标准值也可以根据岩土试件性能的概率分布的某一分位值确定。基本物理参数

含水率、密度、干密度、比重、颗粒分析、液塑限、不均匀系数、相对密实度、孔隙比、液性指数、塑性指数等土的物理性质参数应以试验室成果为依据。

通过颗粒分析、孔隙比可以判断渗透变形的类型。开敞式水闸闸室底板的应力分析时相对密度小于或等于0.50的砂土地基,应采用反力直线分布法；粘性土地基或相对密度大于0.50的砂土地基,可采用弹性地基梁法。

土的物理力学性质试验项目土的类别标准贯入击数天然密度土粒比重天然含水量重度孔隙比饱和度相对密度界限含水量颗粒分析渗透系数压缩系数无侧限抗压强度抗剪强度粘性土★★★★★★★-★★★★○★

砂性土★★★★★★★

-★★○-★

注：★表示必须做的试验项目,○表示视具体情况而定的试验项目.★塑性固体脆性固体液体液限wl塑限wp含水率逐渐减小塑性指数:ＩＰ＝ＷＩ－ＷＰ液性指数：IL=（W-WP）/IPw固体vs水vw气vavvv孔隙比e=vv/vs孔隙率n=vv/v饱和度Sr=vw/vv土样示意图

对于基本物理指标,

采用算术平均值作为标准值，也可采用概率分布的0.5分位值做标准值，并分别计算均方差,变差系数,或绝对误差与精度指标，以判别实测值的精度和算术平均值的可靠性。

算术平均值x＝

均方差δ＝

变差系数CV＝±

绝对误差mX＝±精度指标

PV＝±

Xi——指标测定值；n——测定指标的有效组数强度参数抗剪强度：对于土石坝：一般应提总应力法和有效应力法两套参数；混凝土坝：基础底面与基岩间的抗剪断强度或抗剪强度；对于闸基、溢洪道边墙：需要提供砼与岩土的抗剪断强度指标（大部分情况取经验值，见下表）、地基允许承载力对边坡稳定计算：需要提供岩体的抗剪强度和控制性结构面的抗剪强度指标挡土墙的土压力：墙后填土的内摩擦角、凝聚力，填土的泊松比抗压强度、点荷载强度允许承载力：主要通过现场标贯进行换算。对于软粘土进行十字板剪切试验。加固工程一般不进行现场试验，以室内试验为主，岩体试验指标的取值宜采用峰值强度小值平均值确定.抗剪强度标准值一般按室内试验成果概率分布的0.2分位值确定土的抗剪强度宜采用试验峰值的小值平均值作为标准值；也可采用概率分布的0.1分位值作为标准值；粘性土料抗剪强度指标大于11组宜采用小值平均值确定，当采用有效应力进行稳定分析时，对三轴压缩试验成果，宜采用试验的平均值作为标准值。对坝壳堆石料、砾石土等粗粒料以及粘性土，在试验组数较少的情况下，可根据试验成果和参考类似工程确定。

稳定渗流期的上、下游坝坡；水库水位降落期的上游坝坡的稳定计算土体的抗剪强度均应采用有效应力法，参数采用有效应力抗剪强度指标；粘性土库水位降落期上游坝坡的稳定计算土体的抗剪强度应同时用有效应力法和总应力法，参数分别采用固结不排水剪总强度指标和采用有效应力抗剪强度指标，并以较小的安全系数为准。即在库水位降落期应采用图中的直线3和4下包线abc。

坝坡计算有效应力φ大,C值总应力大稳定渗流期库水降落期低应力状态稳定渗流期和水库水位降落期有效应力法无粘性土直剪仪慢剪(S)c′，φ′土样要预先饱和，而浸润线以上的土不需饱和三轴仪固结排水剪(CD)粘性土直剪仪慢剪(S)三轴仪固结不排水剪测孔隙压力(CU)，或固结排水剪(CD)水库水位降落期总应力法粘性土渗透系数小于10－7cm/s直剪仪固结快剪(R)ccu，φcu任何渗透系数三轴仪固结不排水剪(CU)对3级以下的中坝，可用直接慢剪试验测定土的有效强度指标；对渗透系数小于10－7cm/s的土，可用直接快剪试验或固结快剪测定其总强度指标。闸基础底面与地基土间的抗剪强度应符合下列规定：对粘性土地基，内摩擦角标准值可采用室内饱和固结快剪试验内摩擦角值的90％，凝聚力标准值可采用室内饱和固结快剪试验凝聚力值的20％～30％。对砂性土地基，内摩擦角标准值可采用内摩擦角试验值的85％～90％，不计凝聚力值。f值地基类别f粘土软弱0.20～0.25中等坚硬0.25～0.35坚硬0.35～0.45壤土,粉质壤土0.25～0.40砂壤土,粉砂土0.35～0.40细砂,极细砂0.40～0.45中砂,粗砂0.45～0.50砂砾石0.40～0.50砾石,卵石0.50～0.55碎石土0.40～0.50软质岩石极软0.40～0.45软0.45～0.55较软0.55～0.60硬质岩石较坚硬0.60～0.65坚硬0.65～0.70坝闸基础底面与地基之间的摩擦系数地质建议值坝基岩体力学参数岩体分类混凝土与岩体岩体变形模量f'C'(MPa)f'C'(MPa)E0(GPa)Ⅰ1.50≥f'＞1.301.50≥C'＞1.301.60≥f'＞1.402.50≥C'＞2.00＞20.0Ⅱ1.30≥f'＞1.101.30≥C'＞1.101.40≥f'＞1.202.00≥C'＞1.5020.0≥E0＞10.0Ⅲ1.10≥f'＞0.901.10≥C'＞0.701.20≥f'＞0.801.50≥C'＞0.7010.0≥E0＞5.0Ⅳ0.90≥f'＞0.700.70≥C'＞0.300.80≥f'＞0.550.70≥C'＞0.305.0≥E0＞2.0Ⅴ0.70≥f'＞0.400.30≥C'＞0.050.55≥f'＞0.400.30≥C'＞0.052.0≥E0＞0.2

结构面抗剪断参数表类型f

′C′(MPa)胶结的结构面0.80～0.600.25～0.10无充填的结构面0.70～0.450.15～0.05有充填结构面岩块岩屑型0.55～0.450.25～0.10岩屑夹泥型0.45～0.350.10～0.05泥夹岩屑型0.35～0.250.05～0.02泥0.25～0.180.005～0.002

岩石地基允许承载力(kPa)

风化程度岩石类别未风化微风化弱风化强风化全风化硬质岩石≥40004000～30003000～10001000～500＜500软质岩石≥20002000～10001000～500500～200＜200

碎石土地基允许承载力(kPa)

密实度

颗粒骨架密实中密稍密卵石1000～800800～500500～300碎石900～700700～400400～250圆砾700～500500～300300～200角砾600～400400～250250～150变形参数

变形参数：弹性模量、压缩系数、压缩模量、变形模量、泊松比、侧压力系数等我们知道同一种土的压缩系数与压力相关，水利工程一般取a1-2、E1-2当大坝坝基有软土时，一般要提供压缩系数、压缩模量参数；土的压缩模量、泊松比也可采用概率分布的0.5分位值作为标准值。对于高压缩性软土，宜以试验的压缩量的大值平均值作为标准值。水文地质参数

水文地质参数包括基岩的透水率、土的渗透系数、土的渗透比降、临界比降等基岩的透水率一般通过现场钻孔基岩压水试验，其单位为Lu(吕荣，1MPa压力下，压入1m试段中每分钟的水量)，防渗线上的基岩孔段均应作压水试验，其它部位的钻孔可根据需要确定。

渗透系数一般通过现场钻孔注水试验和室内渗透试验成果进行计算，其单位为cm/s或m/d

；新建坝基为覆盖层要进行抽水试验。

注意一般情况下现场试验比室内试验值大！岩土的渗透性进行分级（见下表）岩土渗透性分级渗透性等级标准渗透系数K(cm/s)透水率q(Lu)

岩体特征

土类极微透水K＜10－6q＜0.1完整岩石，含等价开度＜0.025mm裂隙的岩体

粘土微透水10－6≤K＜10－50.1≤q＜1含等价开度0.025～0.05mm裂隙的岩体粘土－粉土弱透水10－5≤K＜10－41≤q＜10含等价开度0.05～0.01mm裂隙的岩体粉土－细粒土质砂中等透水10－4≤K＜10－210≤q＜100含等价开度0.01～0.5mm裂隙的岩体砂－砂砾强透水10－2≤K＜100q≥100含等价开度0.5～2.5mm裂隙的岩体砂砾－砾石、卵石极强透水K≥100

含连通孔洞或等价开度＞2.5mm裂隙的岩体粒径均匀的巨砾注：Lu——吕荣单位，是1MPa压力下，每米试段的平均压入流量，以L/min计。

渗透比降、允许水力比降一般试验或可以通过颗粒分析、孔隙比分析后取经验值（流土取2.0、管涌取1.5）下游渗流出口出逸比降，可根据流网成果、下游坡比计算背水坡各点的渗流比降（可见堤防设计规范）。计算渗透流量时宜采用土层渗透系数的大值平均值，计算水位降落时的浸润线或排水计算宜用小值平均值。

渗流破坏的主要形式

土体在渗流作用下发生破坏，由于土体颗粒级配和土体结构的不同