浅谈水库坝址选择的工程地质勘察工作

2020-01-05郭红雨

陕西水利 2020年7期

关键词：坝址坝基堤坝

郭红雨

（新疆水利水电勘测设计研究院，新疆乌鲁木齐 830000）

0 前言

水库作为水利基础设施之一，为当地社会生产、人民生活提供基本的水资源，在水库坝址的选择工程中，要对各种影响后期水库使用的因素进行必要的勘查，只有全面符合条件的情况下，才能进行坝址的规划、设计和施工，保障水库更安全、合理地使用。

1 地形地貌勘察

在进行水库坝址的选择过程中，要对水库坝址周围的地形地貌进行全面的勘察。只有对地形地貌进行全面勘察后，才能选择出最适合的水库坝型。在不同的地形地貌特点中，对其进行不同形状的堤坝建设，才能最大程度地减少施工的成本投入，提高堤坝的安全使用。比如狭窄、完整地呈现出“V”型的地形地貌，选择拱坝较为合适；而若宽度和高度的比例大于2的“U”型基岩河地区，比较适合选择混凝土为原材料的重力坝或者以石块为原材料的砌石坝；又比如在宽敞的河谷地区，岩石的风化情况比较严重，或者是当地松散的沉积岩较多，这种情况下修建土坝较为合适。在进行坝址、坝型的选择及设计过程中，地形地貌发挥着重要的参考价值。

2 稳定性勘察

在水库坝址的选择过程中，还要对水库坝址周围的区域进行稳定性检测。水库在使用过程中，在汛期和非汛期会对该区域的地质稳定产生一定的影响。尤其是在汛期到来的时候，水库水位上涨，对于堤坝的安全、稳定使用要求很高，因此，一定要对该区域的稳定性进行严格地勘察[1]。在区域稳定性勘察的过程中，可以围绕着即将要开发的河道或者水库坝址地段进行，对其地壳和稳定性进行分析。尤其是在研究地壳稳定性的过程中，要了解当地的地震情况。地震会对水库堤坝的选型和选址产生直接影响。因此在进行水库的堤坝勘察的过程中，要结合地震分析部门给出的数据进行具体分析，在特殊情况下还要举行专门的专家研讨会，从而为堤坝的选型和选址提供最准确的资料支撑。

3 岩土性质勘察

在水库堤坝进行选址勘察的过程中，要对岩土的性质进行重点勘察，分析不同类型的岩土对堤坝选型和选址的影响。

3.1 侵入岩层

浸入的块状结晶岩体的岩石相对坚硬，质地均匀，岩层比较完整，强度也很大，抗水性很强，而且渗透性很差，这类岩层对于修建大型的混凝土堤坝最为合适。我国现有的大多数水库堤坝的坝址都是选择在这类岩层上，尤其是在以花岗岩为主的岩层上，效果最好。如日照水库位于西北部低山区及西南部丘陵地带，岩性由各期侵入的各类花岗岩、闪长岩组成，岩石多为中细粒或中粗粒结构，全晶质块状构造，岩石致密坚硬，抗风化能力强[2]。但是在这种岩层上修建水库堤坝，也要注意这些岩层与周围其他岩层的接触地带的地质特点，如果出现比较平缓的原生节理，如存在风化现象或者是有风化夹层、风化地壳的情况，一定要在进行水库堤坝设计时进行规避，尽量减少在这些岩层上修建堤坝。

3.2 喷出岩层

在水库坝址的勘察过程中，岩层还存在喷出岩的情况。这种岩层的强度很高，抗水性很强，也是水库堤坝比较适合的坝基岩层。我国的东南沿海地区、华北地区和东北地区的一些水库堤坝都是修建在这种岩层上的，在长期的使用过程中，发挥出了强大的优势，如册田水库位于大同县境内，是桑干河中上游的一座大（二）型水库，水库坝址处于第四纪喷出岩的上部，水库防洪标准为100年一遇设计，2000年一遇校核，最大坝高42 m，总库容5.8亿m，担负着向首都北京防洪、输水、灌溉、和城市供水等任务[3]。但在这种岩层修建堤坝时，一定要考虑岩层的喷发断面。一般情况下，这些断面存在着风化夹层、夹泥层或者是相对松散的砂砾石层，这些现象会对堤坝后期在使用时的稳定性产生影响。又比如在凝灰岩的岩层中，还会存在泥化和软化的情况，对坝基的安全稳定会产生影响。除此之外，玄武岩的岩层特点中，节理呈现柱状形状，透水性强，在这种岩层的堤坝坝基设计中，要进行相应的防范设计，否则将产生渗漏现象，影响堤坝的安全使用。

3.3 变质岩层

在水库坝址的选择勘察过程中，如果遇到变质岩层，需要结合岩层的实际情况进行相应的规划设计。一般情况下，变质岩层中存在片麻岩层、变粒岩层、混合岩层和石英岩层等，呈现出岩层强度大、抗水性强、渗透性差等特点。虽然这些岩层在整体性能上表现突出，可以选为水库堤坝的坝址，但是在具体规划设计中，应对片理面的异性以及夹层显现进行防范设计，以保证水库堤坝可以在后期稳定地使用。面对变质岩层，还要在进行规划设计时注意有效地避开矿物质富足的片岩岩层。这些岩层矿物质富足，在长期的演变过程中，容易发生各种物理、化学反应，影响水库坝基的安全。还要在浅变质岩的岩层中，注意岩石的软化和泥化问题，进行合理地规划和设计。

3.4 沉积岩层

在进行水库堤坝坝址的选择过程中，还存在沉积岩的岩层问题。对于沉积岩岩层，一般在砂岩和碳酸盐岩的岩层中进行堤坝的选址。但是这种岩层相对前几种岩层来讲，并不是最适合的水库堤坝选址类型。因为这种类型的岩层地质条件相对复杂，在较厚的砂岩层中，会存在软弱夹层。而这些夹层抗水能力非常差，很容易形成滑移控制面，对堤坝的安全使用造成威胁。除此之外，碎屑岩层的强度一般与胶类物质有关，而这些物质在与水发生反应之后，很容易溶解、软化或膨胀，会威胁坝基的安全稳定。碳酸盐在长期地使用中容易形成岩溶洞穴或裂隙，会产生渗漏，影响堤坝安全。

4 其他勘察内容

4.1 地质构造勘察

地质构造对于水库堤坝的坝基稳定、坝肩岩体的稳定都有一定的影响。对于地质构造的勘察应该和区域稳定性的勘察一起进行，尽量将水库的坝址选择在远离断层、稳定性较好的地方。还要注意堤坝的选择是否会诱发地震。在不同的地质构造中，结合不同的岩层特点，采用不同的堤坝设计，尽可能的将水库的堤坝建立在完整性较好的地段。