第五章水工建筑物工程地質通用性水工建筑物主要有：①擋水建筑物，如各種壩、水閘、堤和海塘；②泄水建筑物，如各種溢流壩、岸邊溢洪道、泄水隧洞、分洪閘；③進水建筑物，也稱取水建筑物，如進水閘、深式進水口、泵站；④輸水建筑物，如引〔供〕水隧洞、渡槽、輸水管道、渠道；⑤河道整治建筑物，如丁壩、順壩、潛壩、護岸、導流堤。專門性水工建筑物主要有：①水電站建筑物，如前池、調壓〔井〕室、壓力鋼管、水電站廠房；②渠系建筑物，如節制閘、分水閘、渡槽、沉沙池、沖沙閘；③港口水工建筑物，如防波堤、碼頭、船塢、船臺和滑道；④過壩設備，如船閘、升船機、放木道、筏道及魚道等。水工建筑物普通來說，大壩最重要。.第五章水工建筑物工程地質1、水工建筑物主要地質問題地震穩定性地質災禍的危害性水工建筑物的穩定性天然建筑資料的可靠性.第五章水工建筑物工程地質—混凝土重力壩對地形地質條件的要求.地形根本對稱，岸坡較完好，寬窄恰當，便于水工布置；.河谷覆蓋層不厚，沒有大的順河斷層和基巖深槽；.全強風化帶和卸荷帶巖體厚度不宜過大；.巖體較完好，強度能滿足大壩荷載應力的要求；.巖層產狀有利，巖體中脆弱夾層及緩傾角構造面〔斷層、長大裂隙〕不發育；.巖體透水性不宜過大，有可靠的防滲封鎖條件；.泄洪消能區巖體有足夠的抗沖才干。.第五章水工建筑物工程地質—拱壩對地形地質條件的要求.地形根本對稱，河谷寬高比最好小于3.5:1，不宜大于6:1，壩肩下游沒有深切溝谷；.河床覆蓋層不厚，沒有大的順河斷層和基巖深槽；.全強風化帶及卸荷帶巖體厚度不宜過大；.兩岸壩肩巖體完好，強度高；沒有或很少有垂直河流分布的脆弱層帶；平行河流的構造面〔斷層、節理、裂隙〕不發育；.巖層產狀有利，壩基巖體中緩傾角脆弱夾層或構造面不發育；.巖體透水性不宜過大，有可靠的防滲帷幕封鎖條件.泄洪消能區巖體有足夠的抗沖才干。.第五章水工建筑物工程地質—土石壩對地形地質條件的要求.地形條件適于布設泄洪和引水發電建筑物；.河床覆蓋層的厚度及物質組成不會給地基防滲體施工呵斥很困難的條件；.防止地基中存在厚的粉細砂層、淤泥、軟土層、濕陷性黃土等特殊土層；.防止在基巖中存在規模較大透水性強的順河向斷層；.有適宜的天然建筑資料。.壩址勘察主要內容及義務按不同階段了解〔規劃〕、初步查明〔預可〕、查明〔可研〕以下內容：地形地貌；地層巖性，進展工程巖組的劃分；地質構造；巖體風化；巖土體的透水性；潛在不穩定體、泥石流等的分布和規模；提出巖〔土〕體物理力學參數建議值；評價壩址主要建筑物的工程地質條件。在預可研階段，對上、下壩址進展工程地質比選，初步提出工程地質建議；為了到達上述目的，必需針對各壩址、主要建筑物布置勘察任務量。設計對壩址、壩型的更改都會影響到勘察任務量。.規劃階段壩址勘察對勘探的要求1、各梯級壩址不宜少于1條勘探剖面，勘探剖面上宜布置2-3個鉆孔，近期開發工程和控制性工程壩址勘探剖面線不應少于3個鉆孔，其中河床部位不應少于1個鉆孔，兩岸訓不少于1個鉆孔或平洞。2、河床鉆孔的深度宜為壩高的0.5-1倍。在深沉覆蓋層河床及地下水位低于河水位地段，鉆孔應加深。3、進展主要巖、土、水實驗。.預可行性研討階段壩址勘察要求1工程地質測繪應符合以下規定：1〕測繪比例尺可選用1∶5000~1∶2000。2〕測繪范圍應包括：各比較壩址，包括主副壩、溢洪道、廠房導流工程等有關樞紐建筑物地段。2物探布置應符合以下規定：1〕物探方法根據地形、地質條件確定。2〕物探剖面線結合勘探剖面線布置。

.預可行性研討階段壩址勘察要求3壩址勘探應符合以下規定：1〕各比較壩線應有一條主要勘探剖面，壩高70m以上的代表性壩址和工程地質條件復雜的壩址，宜在上、下游添加輔助勘探剖面。2〕主要勘探剖面線上勘探點間距不應大于100m，河床部位不應少于2個鉆孔，兩岸壩肩部位，在正常蓄水位以上，也宜布置鉆孔。3〕存在緩傾角脆弱夾層的壩址，可布置豎井或大口徑鉆孔?！碴鶠?、下橋〕.預可行性研討階段壩址勘察要求3壩址勘探應符合以下規定：4〕兩岸壩肩部位應布置勘探平洞，壩高在70m以上時，分不同高程布置。5〕當存在影響代表性壩址選擇的順河斷層、脆弱夾層、河床深槽和潛在不穩定岸等不良地質作用時，應布置鉆孔或平洞。6〕可溶巖地域壩址兩岸應根據需求布置專門性水文地質鉆孔。7〕孔深控制：進入基巖0.5—1倍壩高。8〕孔距控制：50—100m。.可行性研討階段壩址勘察1工程地質測繪應符合以下規定：1〕測繪比例尺可選用1∶2000~1∶1000，高拱壩壩址可選用1∶500。2〕測繪范圍應包括壩址水工建筑物場地和對工程有影響的地段。3〕當巖性變化或存在脆弱夾層時，應測繪詳細的巖層柱狀圖。

.可行性研討階段混凝土壩址勘察2物探應符合以下規定：1〕宜采用綜合測井和井下電視等方法調查構造面、脆弱帶的產狀、分布、含水層和滲漏帶的位置等。2〕可采用單孔法、跨孔法、跨洞法測定各類巖體縱波或橫波波速，進展巖體動彈性模量或縱波波速的分區。3〕喀斯特區可采用孔間或洞間測試以及層析成像技術調查喀斯特洞穴的分布?！睠T〕.可行性研討階段混凝土壩址勘察3勘探應符合以下規定：1〕勘探剖面線應根據詳細地質情況結合建筑物特點布置。選定的壩線應布置壩軸線勘探剖面線和上、下游輔助勘探剖面線，剖面線間距根據壩高和地質條件，可采用50~200m。溢流壩段、非溢流壩段、廠房壩段等應有代表性勘探縱剖面線。2〕壩軸線勘探剖面線上的勘探點間距可采用20~50m，其它勘探剖面線上勘探點間距可視詳細需求確定。.可行性研討階段混凝土壩址勘察3〕鉆孔深度應進入擬定建基面高程以下1/3~1/2壩高的深度，帷幕線上鉆孔深度可采用壩高或進入相對隔水層不應少于10m。4〕第四紀地層上閘基的鉆孔應結合閘墩和防滲、防沖建筑物布置，鉆孔深度宜根據覆蓋層厚度及建基面高程確定。當覆蓋層厚度小于閘底寬時，鉆孔深度應進入基巖5~10m；當覆蓋層厚度大于閘底寬度時，鉆孔深度宜為閘底寬度的1~2倍，并應進入下伏承載力較高的土層或相對隔水層。.可行性研討階段混凝土壩址勘察5〕專門性鉆孔的孔距、孔深可根據詳細需求確定。6〕平洞、堅井、大口徑鉆孔和河底平洞應結合建筑物位置、兩岸地形、地質條件和巖體原位測試任務的需求布置。高陡岸坡宜布置平洞；地形、地層平緩時宜布置豎井或大口徑鉆孔；當存在影響壩基穩定的斷層、破碎帶和脆弱夾層時可布置河底平洞。7〕拱壩壩肩每隔30~50m高程應布置平洞。8〕抗力體部位應布置專門勘探工程查明中、緩傾角脆弱構造面。.可行性研討階段混凝土壩址勘察9〕當鉆孔或平洞遇到溶洞或大量漏水時，應繼續追索或采用其它手段查明情況。4巖土實驗應符合以下規定：1〕主要巖石的室內物理力學性質實驗組數累計不應少于10組；影響壩基變形的巖類原位變形模量實驗不應少于4點；控制壩基抗滑穩定的巖層或滑動面的原位抗剪和抗剪斷實驗組數不應少于4組。.可行性研討階段混凝土壩址勘察2〕第四紀地層上的壩閘基持力層范圍內的每一土層均應取原狀樣，并進展室內物理力學性質實驗，土層主要目的的實驗組數累計不得少于11組。3〕土層和粉細砂層應結合鉆探進展規范貫入實驗，軟粘土應進展十字板剪切實驗。4〕根據需求可進展地質力學模型實驗，巖體應力測試，載荷實驗，混凝土拖板實驗，能夠液化土的三軸振動實驗和管涌土的浸透變形實驗等專門性實驗。.可行性研討階段混凝土壩址勘察5水文地質實驗應符合以下規定：1〕壩基、壩肩及帷幕線上的基巖鉆孔應進展壓水實驗，其它部位的鉆孔可根據需求確定。壩高大于200m時，宜進展大于設計水頭的高壓壓水實驗及為查明浸透性各向異性的定向浸透實驗。2〕覆蓋層應進展抽水實驗，根據含水層的復雜程度可選用單孔或多孔，分層或綜合抽水實驗。3〕喀斯特區應進展連通實驗和抽水實驗。.可行性研討階段混凝土壩址勘察6地下水動態觀測應符合以下規定：1〕觀測內容應包括水位、水溫、水化學、流量或涌水量等；2〕觀測時間應延續一個水文年以上，并完善觀測網?！矘窞⒏蓳啤?不穩定巖土體位移監測。

.可行性研討階段土石壩址勘察壩址區測繪范圍同混凝土壩址，比例尺為1/1000~1/5000。物探方法以綜合測井為主?？碧狡拭鎽Y合當地資料壩的壩軸線，防滲線、排水減壓井、消能建筑等布置。勘探點間距為50~100m。鉆孔孔深：覆蓋層地基，當下伏基巖埋深小于一倍壩高時，鉆孔應深化基巖面以下10~20m，帷幕線上孔深視需求而定；當下伏基巖埋深大于一倍壩高時，孔深應根據透水層和相對隔水層的詳細情況確定?；鶐r地基上的鉆孔孔深為1/3~1/2倍壩高，帷幕線上的孔深不小于一倍壩高。.可行性研討階段土石壩址勘察對兩岸基巖岸坡應布置平洞、鉆孔或探槽，以查明風化帶、卸荷帶、斷層破碎帶、喀斯特洞穴通道等的位置。壩基主要透水層的抽水實驗不少于3次。強透水的大斷層破碎帶應專門作水文地質實驗。脆弱土層抗剪以三軸實驗為主。原位實驗主要是標貫實驗、十字板剪切實驗、荷載實驗、浸透變形實驗、抽水實驗。.第五章水工建筑物工程地質—地基穩定問題重力壩壩基的滑動破壞類型.第五章水工建筑物工程地質—地基穩定問題壩基滑動的邊境條件1、壩基深層滑移條件比較復雜，它必需具備滑動面，縱向和橫向切割面、臨空面，這些要素構成了深層滑移的邊境條件；2、淺層滑動—壩基淺層巖體；3、表層滑動—混凝土與巖石；4、混合滑動—上述的組合。.第五章水工建筑物工程地質—重力壩壩基巖體抗滑穩定計算〔剪摩〕抗剪斷強度的計算公式：式中：K′——按抗剪斷強度計算的抗滑穩定平安系數；f′——壩體混凝土與壩基巖接觸面的抗剪斷摩擦系數；C′——壩體混凝土與壩基巖面的抗剪斷凝聚力，kN/m2。ΣW——作用于壩體上全部荷載對滑動平面的法向分值，kN;ΣP——作用于壩體上全部荷載對滑動平面的切向分值，kN;A——壩基接觸面截面積，m2。.第五章水工建筑物工程地質—重力壩壩基巖體抗滑穩定計算〔純摩〕抗剪強度的計算公式：式中：K——按抗剪強度計算的抗滑穩定平安系數；f——壩體混凝土與壩基接觸面的抗剪摩擦系數；.第五章水工建筑物工程地質—飽和砂土振動液化飽和砂土和粉土在周期地震荷載作用下，由于不能及時排水而構成孔隙水壓力，當孔隙水壓力到達與圍壓〔上覆壓力〕相等時，有效應力為零，砂土顆粒處于懸浮形狀，這種砂土短時間失去強度的景象就是地震液化。其表達式可以寫成：式中：—無粘性土的抗剪強度—土體上覆壓力—孔隙水壓力—無粘性土內摩擦角—上覆有效壓力.第五章水工建筑物工程地質—飽和砂土振動液化地震液化的危害1、引起噴水冒砂導致大面積地面沉降；2、導致建筑物地基失效，引起建筑物下沉或不均勻沉降、開裂破壞；3、液化側向擴展與流滑，呵斥岸邊地面開裂。.第五章水工建筑物工程地質—飽和砂土振動液化液化判別按GB50287的規定，土的地震液化判別應根據土層的天然構造、顆粒組成、松密程度、地震前和震時的受力形狀、邊境條件和排水條件以及地震歷時等要素，結合現場勘察和室內實驗綜合分析斷定。初判——地層年代、粘粒含量、運用形狀〔飽和〕、剪切波法等復判——規范貫入錘擊數法、相對密度法，相對含水量或液性指數法.第五章水工建筑物工程地質—飽和砂土振動液化初判1、地層年代為第四紀晚更新世Q3或以前，可判為不液化。2、土的粒徑大于5mm顆粒含量的質量百分率大于或等于70%時，可判為不液化；粒徑大于5mm顆粒含量的質量百分率小于70%時，假設無其它整體判別方法時，可按粒徑小于5mm的這部分斷定其液化性能。.第五章水工建筑物工程地質—飽和砂土振動液化初判3、對粒徑小于5mm顆粒含量質量百分率大于30%的土，其中粒徑小于0.005mm的顆粒ρc含量質量百分率相應于地震設防烈度七度、八度和九度分別不小于16%、18%和20%時，可判為不液化。4、工程正常運用后，地下水位以上的非飽和土，可判為不液化。5、當土層的剪切波速大于上限剪切波速時，可判為不液化。.第五章水工建筑物工程地質—飽和砂土振動液化剪切波速的計算公式：式中：Vst—上限剪切波速度〔m/s〕；KH—地面最大程度地震加速度系數；Z—土層深度〔m〕；—深度折減系數。.第五章水工建筑物工程地質—飽和砂土振動液化復判—規范貫入錘擊數法符合下式要求的土應判為液化土：N63.5＜Ncr式中：N63.5—工程運用時，規范貫入點在當時地面以下ds(m)深度處的規范貫入錘擊數；Ncr—液化判別規范貫入錘擊數臨界值。重點：N63.5和Ncr的計算.第五章水工建筑物工程地質—飽和砂土振動液化常用途置方法改動根底型式—地基加固〔加密〕處置—碎石樁、振沖等蓋重—堤防、圍壩等線狀工程.第五章水工建筑物工程地質—浸透變形土的浸透變形的方式由于土體顆粒級配和土體構造的不同，浸透變形的方式也不同，可分為流土、管涌、接觸沖刷、接觸流失四種根本型式。其中前面兩種發生在單一地基中；后面兩種發生在雙層地基中.第五章水工建筑物工程地質—浸透變形土體浸透變形的判別判別內容包括：土的浸透變形類型的判別，流土和管涌的臨界水力比降確實定和土的允許水力比降確實定。判別方法可采用實驗、計算和類比等方法。.土體浸透變形的判別規范判別方法與規范見GB50287—2006附錄L無粘性土浸透變形的判別。1、不均勻系數小于和等于5的土，其浸透變形為流土；2、不均勻系數大于5的土，可根據土中的細粒含量Pc加于判別；土的細粒含量根據顆分曲線確定.第五章水工建筑物工程地質—基抗涌水基坑涌水量的計算常用方法——穩定流解析計算法.第五章第三節混凝土壩工程地質—緩傾角構造面工程地質研討巖體中傾角小于30o的構造面，稱為緩傾角構造面緩傾角構造面按成因可分為原生構造面〔層理、冷凝節理〕、構造構造面〔斷層、層間錯動剪切帶，節理或裂隙〕和次生構造面〔風化、卸荷裂隙〕.第五章第三節混凝土壩工程地質—緩傾角構造面工程地質研討緩傾角構造面發育特征及分布規律1〕緩傾角構造構造面：按構成的構造條件可分為剖面“X〞擠壓破裂型、主干斷裂扭動派生破裂型和巖脈與圍巖接觸蝕變破裂型2〕緩傾角卸荷構造面：主要見有拉裂型卸荷裂隙和追蹤型卸荷裂隙。.第五章第三節混凝土壩工程地質—緩傾角構造面工程地質研討緩傾角構造面的特征及定量描畫方法包括：產狀、組數、間距、延續性〔或延展性〕、粗糙度、裂隙連通率和充填物等幾個方面的描畫.第五章第三節混凝土壩工程地質—其它地質缺陷的工程地質評價斷層破碎帶：壩基抗滑穩定、浸透穩定、緊縮變形和斷層強透水帶的集中滲漏風化深槽：易構成應力集中區裂隙密集帶：不均勻變形、壩基集中滲漏帶脆弱夾層：壩基深層抗滑穩定、浸透穩定、不均勻變形.第五章第三節混凝土壩工程地質—壩基巖體質量分類壩基巖體質量分類的目的1、客觀地反映巖體本身的工程地質特性，對巖體質量的好壞一致規范和認識2、根據分類指點巖膂力學實驗，提供力學參數和配合進展壩基巖體穩定性分析3、確定壩基可利用巖面和壩基開挖深度4、研討壩基處置措施5、進展工程地質評價，是評價壩基變形、強度和穩定性的根底.第五章第三節混凝土壩工程地質—壩基巖體質量分類應遵照的原那么：宏觀綜合性。應以宏觀地質調查、定性分析為根底，輔以描畫巖體特征的多要素定量目的準確性和客觀性。應采取定性和定量相結合的方法，盡能夠用巖石或巖體具有代表性的物理力學參數來表征，防止人為要素的隨意性簡便適用性。分類應粗細適中，簡繁得當，過細那么煩瑣，過粗那么不精針對性。針對本壩址，應適用于各種壩型，是評價壩基變形、強度和穩定性的根底。.第五章第三節混凝土壩工程地質—壩基巖體質量分類壩基巖體質量分類的方法1、<水利水電工程地質勘察規范>GB50287-2006中的附錄—壩基巖體工程地質分類；2、<工程巖體分級規范>GB50218-94

.第五章第三節混凝土壩工程地質—壩基巖體質量分類壩基巖體工程地質分類〔綜合目的〕以巖石飽和單軸抗壓強度、巖體構造類型、巖體完好程度、構造面發育程度及其組合等，并作為分類根底。根據巖體作為建筑高混凝土壩的適用性，產生變形滑移的危險程度，加固處置難度的原那么，將壩基巖體工程地質條件劃分為5類。.第五章第三節混凝土壩工程地質—壩基巖體質量分類<工程巖體分級規范>GB50218-94分兩步：先確定巖體根本質量，再確定詳細質量分級。1、確定巖體根本質量巖體根本質量由定性特征和巖體根本質量目的〔BQ〕確定定。見下表。巖體根本質量的定性特征應由巖石鞏固程度和巖體完好程度兩個要素確定。.第五章水工建筑物工程地質—建基巖體

基本質量級別巖體基本質量的定性特征巖體基本質量指標（BQ）Ⅰ堅硬巖，巖體完整

＞550

Ⅱ堅硬巖，巖體較完整；較堅硬巖，巖體完整

550～451

Ⅲ堅硬巖，巖體較破碎；較堅硬巖，或軟硬巖互層，巖體較完整；較軟巖，巖體完整

450～351

Ⅳ堅硬巖，巖體破碎；較堅硬巖，巖體較破碎~破碎；較軟巖或軟硬巖互層，且以軟巖為主，巖體較完整~較破碎；軟巖，巖體完整~較完整

350～251

Ⅴ較軟巖，巖體破碎；軟巖，巖本較破碎~破碎；全部極軟巖及全部極破碎巖＜250

.第五章第三節混凝土壩工程地質—壩基巖體質量分類<工程巖體分級規范>GB50218-942、詳細定級應在巖體根本質量分級的根底上，結合不同類型工程的特點，思索地下水形狀、初始應力形狀、工程軸線或走向線的方位與主要構造面產狀的組合關系等必要的修正要素。對于邊坡工程，還應思索地表水。3、對工程巖體進展初步定級時，宜按此規范規定的巖體根本質量級別進展。.第五章第三節混凝土壩工程地質—壩基巖體質量分類巖體根本質量目的〔BQ〕的計算根據分級要素的定量目的Rc(MPa〕和Kv計算：BQ=90+3Rc+250Kv限制條件：當Rc＞90Kv+30時，應以Rc=90Kv+30和Kv代入計算BQ值；當Kv＞0.04Rc+0.4時，應以Kv=0.04Rc+0.4和Rc代入計算BQ值。.第五章水工建筑物工程地質—建基巖體大壩建基面確定的根本原那么對于大型水利水電工程高混凝土重力壩、高混凝土拱壩，大壩建基面確定的根本原那么：1、大壩建基面確定應建立在巖體工程地質分類和巖體質量研討根底上。2、根據詳細工程地質條件，按GB50287——2006提出的“規范〞，制定適用于本工程的壩基巖體工程地質分類或巖體質量分級與評價；建立定性與定量化規范；編制建基面利用巖體質量分區工程地質圖及利用巖面頂板等高線圖。.第五章水工建筑物工程地質—建基巖體大壩建基面確定的根本原那么3、根據工程規模、重要性及地質條件等綜合確定大壩建基面。總體要求是壩基應具有足夠的力學強度及均一性、完好性；具有足夠的抗滑、抗變形、較好的抗滲條件；根底處置工程量不大。普通來說，Ⅰ類及Ⅱ類巖體適宜作為高混凝土壩壩基，處置工程量不大；Ⅲ類巖體，對影響巖體變形和穩定的構造面需作專門處置；Ⅳ類巖體，巖體比較破碎，不宜作高混凝土壩地基，部分地段分布該類巖體時，需作專門性處置；Ⅴ類巖體為破碎巖