單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,,單擊此處編輯母版文本樣式,,第二級,,第三級,,第四級,,第五級,,,*,第十六章,,水利水電工程地質(zhì)勘察,,概 述,在水利水電工程興建之前，都要進(jìn)行工程地質(zhì)勘察工作，其,目的,是查明水庫和水工建筑物地區(qū)的工程地質(zhì)條件，分析預(yù)測可能出現(xiàn)的工程地質(zhì)問題，充分利用有利的地質(zhì)條件，避開或改造不利的地質(zhì)因素，為工程的規(guī)劃、設(shè)計、施工和運用提供可靠的地質(zhì)依據(jù)。,,水利水電工程地質(zhì)勘察按水利水電工程開發(fā)前期工作程序，劃分為,規(guī)劃、可行性研究、初步設(shè)計和技施設(shè)計,四個勘察階段,。各勘察階段的工作應(yīng)循序漸進(jìn)，逐步深入，并與各設(shè)計階段相適應(yīng)。,,,1.,規(guī)劃勘察,規(guī)劃勘察的,目的,，,是為河流開發(fā)方案和水利水電工程選點提供初步的工程地質(zhì)資料和地質(zhì)依據(jù)。,,,可行性研究勘察，是在河流或河段規(guī)劃選定方案的基礎(chǔ)上進(jìn)行的勘察。其,目的,是為選定壩址、基本壩型、引水線路和樞紐布置方案進(jìn)行地質(zhì)論證，并提供工程地質(zhì)資料。,2,．可行性研究勘察,,,3,．初步設(shè)計勘察,初步設(shè)計勘察，是在可行性研究階段選定的壩址和建筑場地上進(jìn)行的勘察。其,目的,是查明水庫區(qū)及建筑物地區(qū)的工程地質(zhì)條件，為選定壩型、樞紐布置進(jìn)行地質(zhì)論證，并為建筑物設(shè)計提供地質(zhì)資料。,,技施設(shè)計勘察是在初步設(shè)計階段選定的樞紐建筑物場地上進(jìn)行的勘察。其,目的,是檢驗前期勘察的地質(zhì)資料與結(jié)論，為優(yōu)化建筑物設(shè)計提供地質(zhì)資料。,,4,．技施設(shè)計勘察,,一、工程地質(zhì)測繪,,工程地質(zhì)測繪是工程地質(zhì)勘察中最重要、最基本的勘察方法。,,,它是運用地質(zhì)學(xué)的理論和方法，通過野外調(diào)查和綜合研究勘察區(qū)的地貌、地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、物理地質(zhì)現(xiàn)象、水文地質(zhì)條件等，并將它們填繪在適當(dāng)比例尺的地形圖上，為下一步布置勘探、試驗及長期觀測工作打下基礎(chǔ)。,,水利水電工程測繪比例尺參照表,,野外工程地質(zhì)測繪工作，根據(jù)工程設(shè)計要求，在搜集并分析測繪區(qū)已有的地形地質(zhì)資料、確定比例尺、范圍及工作內(nèi)容的基礎(chǔ)上進(jìn)行。,,一般采用下列方法：,路線測繪法、,地質(zhì)點測繪法,、,野外實測地質(zhì)剖面法等,。,,此外，,人造衛(wèi)星、航測和陸攝相片等遙感資料,在工程地質(zhì)測繪中也得到了普遍的應(yīng)用。,,,一、路線測繪方法,,1,．路線穿越法,,,這是沿著與地層界線或區(qū)域構(gòu)造線的走向垂直的方向，每隔一定距離布置一條路線。,沿路線觀察地質(zhì)現(xiàn)象和標(biāo)繪地質(zhì)界線，然后把各路線上標(biāo)測的地質(zhì)界線相連，即可編出地質(zhì)平面圖。這種方法只適用于地質(zhì)條件不太復(fù)雜或小比例尺圖的測繪。,,,2,．界線追索法,,,這是沿著地層界線或斷層延伸方向布置觀測路線。,這種方法工作量較大，但成果比較準(zhǔn)確。多用于地層沿走向變化較大、斷裂構(gòu)造比較發(fā)育，以及巖漿巖分布區(qū)。這種方法多用于中、小比例尺圖的測繪。,,二、地質(zhì)點測繪方法,,在測區(qū)內(nèi)按方格網(wǎng)布置地質(zhì)觀察點，逐點進(jìn)行詳細(xì)觀察描述，然后通過分析實測資料連接各地質(zhì)界線。,此法工作量大，但精度高，一般適用于地質(zhì)界線復(fù)雜的情形，或大比例尺圖的地質(zhì)測繪。,,,觀察點應(yīng)布置在地質(zhì)界線或地質(zhì)現(xiàn)象上，以測繪的目的不同而異，有基巖、構(gòu)造、第四紀(jì)地貌、水文地質(zhì)點等。,,三、野外實測地質(zhì)剖面圖的作法,四、遙感技術(shù)在工程地質(zhì)測繪中的應(yīng)用,遙感,是根據(jù)電磁波輻射理論，應(yīng)用現(xiàn)代化探測手段,(,如航空攝影、電視攝影、紅外掃描、地質(zhì)雷達(dá)等,),，借助于車、船、氣球、飛機(jī)、人造衛(wèi)星等各種運載工具，通過對地質(zhì)體的電磁波輻射信號的接收記錄，加工整理成為圖像和數(shù)據(jù)，從而對地質(zhì)體進(jìn)行探測和識別技術(shù)。,,,二、工程地質(zhì)勘探,,工程地質(zhì)勘探是在工程地質(zhì)測繪的基礎(chǔ)上，為了,進(jìn)一步查明以下的工程地質(zhì)問題，取得深部地質(zhì)資料,而進(jìn)行的,。,,勘探工作布置應(yīng)與不同設(shè)計階段的工程地質(zhì)勘察任務(wù)密切配合。,,按勘探方法不同可分為,坑探、鉆探和物探,?？碧焦ぷ髦饕矫饕韵聠栴}。,,,1),揭露地層巖性的變化規(guī)律，如覆蓋層的性質(zhì)和厚度，巖體性質(zhì)及風(fēng)化帶的特征，軟弱夾層及可溶性巖層的特性、分布等。,,,,,2),查明地質(zhì)構(gòu)造，如巖層產(chǎn)狀變化、構(gòu)造形態(tài)、斷層性質(zhì)、破碎帶的特征、裂隙密集帶的分布及隨深度變化的規(guī)律等。,,,3),了解地下水位的變化、埋藏條件、含水層特征、庫壩區(qū)的滲漏途徑、巖溶的分布發(fā)育規(guī)律、滑坡體的位置及性質(zhì)等。,,,4),為進(jìn)行巖石物理力學(xué)性質(zhì)和水文地質(zhì)現(xiàn)場試驗，以及長期觀測工作等而布置必要的勘探工作。,,,5),探明天然建筑材料的分布范圍、儲量及質(zhì)量評價。,,,一、坑 探,,坑探是用人工或機(jī)械掘進(jìn)的方式來探明地表以下淺部的工程地質(zhì)條件,，主要包括：,探坑、探槽、淺井、斜井、豎井、平洞等。,,,,一、坑 探,,坑探的,特點,是使用工具簡單，技術(shù)要求不高，運用廣泛，揭露的面積較大，可直接觀察地質(zhì)現(xiàn)象，不受限制地采取原狀結(jié)構(gòu)試樣，并可用來做現(xiàn)場大型試驗。,但勘探深度受到一定限制，且成本高，周期長。,,坑探工程（山地勘探工程）類型,,山地勘探工程類型示意圖,,平洞展示圖,,探井展視圖,,淺井展示圖,,二、鉆 探,,鉆探,是利用一定的設(shè)備和工具，在人力或動力的帶動下旋轉(zhuǎn)切割或沖擊鑿碎巖石，形成一個直徑較小而深度較大的圓形鉆孔。,,,通過取出巖心可直觀地確定地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、巖體風(fēng)化特征等。從鉆孔中取出巖樣、水樣可進(jìn)行室內(nèi)試驗，利用鉆孔可進(jìn)行工程地質(zhì)、水文地質(zhì)及灌漿試驗、長期觀測工作以及地應(yīng)力測量等。,,,與物探相比,，鉆探的,優(yōu)點,是可以在各種環(huán)境下進(jìn)行，能直接觀察巖心和取樣，勘探精度高。與坑探比，勘探深度大，不受地下水限制，鉆進(jìn)速度快。,,,巖心鉆探示意圖,,水平及定向鉆孔,,,三、地球物理勘探（物探）,物探是以專用儀器探測地殼表層各種地質(zhì)體的物理場來進(jìn)行地層劃分，判明地質(zhì)構(gòu)造、水文地質(zhì)及各種物理地質(zhì)現(xiàn)象的地球物理勘探方法。,,采用不同的探測方法，如電法、地震法、磁法、重力法以及放射性勘探等方法可以測定不同的物理場，用以了解地質(zhì)體的特征，分析解決地質(zhì)問題。應(yīng)用最廣的是電法和地震法勘探,,,,1.,電法勘探,,電法勘探,是研究地下地質(zhì)體電阻率差異的地球物理勘探方法，,也稱之為,電阻率法,。,,,該法通常是通過電測儀測定人工或天然電場中巖土地質(zhì)體的導(dǎo)電性大小及其變化，再經(jīng)過專門量板解釋從而區(qū)分地層、構(gòu)造以及覆蓋層和風(fēng)化層厚度、含水層分布和深度、古河道、主導(dǎo)充水裂隙方向等。,,電法勘探（電阻率法）示意圖,,水利水電工程常用的電法勘探方法,,,(1),電測深法,,電測深法,是在地表以某一點為中心,(,此點稱為常測點,),，用不同供電極距測量不同深度巖層的視電阻率值，以獲取該點處的地質(zhì)斷面的方法。,當(dāng)測點沿勘探線布置時，可得出地質(zhì)剖面情況。,電測深法根據(jù)極距裝置形式可分為,對稱四極測深,、三極測深、偶極測深和環(huán)形測深四種,方法。,,電測深法及電剖面法的應(yīng)用,,,(2),電剖面法,中間梯度法是將供電極,A,、,B,的間距固定不變，電極,M,、,N,在其中部約,1,／,3,的地段沿,AB,線或平行于,AB,線測量，這樣的電場被認(rèn)為是均勻的。若測量范圍內(nèi)有高低電阻不均勻地質(zhì)體時，則反映出極大或極小值；一般用來探測陡傾角高阻的帶狀構(gòu)造，測線應(yīng)垂直帶狀構(gòu)造布置。,(3),中間梯度法,,電剖面法,是測量電極和供電電極的裝置不變，而測點沿某一方向移動，來探測某深度內(nèi)巖層視電阻率值的水平變化規(guī)律的方法。,,,2.,地震勘探方法簡介,地震勘探也是廣泛用于工程地質(zhì)勘探的方法之一。,它是利用地質(zhì)介質(zhì)的波動性來探測地質(zhì)現(xiàn)象的一種物探方法,。,,,基本原理是利用爆炸或敲擊方法向巖體內(nèi)激發(fā)地震波，地震波以彈性波動方式在巖體內(nèi)傳播。,,根據(jù)不同介質(zhì)彈性波傳播速度的差異來判斷地質(zhì)現(xiàn)象,。,,按彈性波的傳播方式，地震勘探又分為,直達(dá)波法、反射波法和折射波法。,地震勘探可以用于了解地下地質(zhì)構(gòu)造，如基巖面、覆蓋層厚度、風(fēng)化層、斷層等。,,一、工程地質(zhì)試驗,,,,在工程地質(zhì)勘察中，工程地質(zhì)試驗是取得工程設(shè)計所需要的各種計算指標(biāo)的一種重要手段。它分為,室內(nèi)試驗,和,野外試驗,兩大類。,,工程地質(zhì)試驗及長期觀測,,室內(nèi)試驗,是將野外采取的試樣送到室內(nèi)進(jìn)行的。其特點是設(shè)備簡單、比較經(jīng)濟(jì)、方法較為成熟，所測物理力學(xué)指標(biāo)已被公認(rèn)；,但試樣較小，代表天然條件下的地質(zhì)情況有一定的限制。,,,野外試驗,是在天然條件下進(jìn)行的，其優(yōu)點是不用取樣，可保持巖體天然狀態(tài)和原有結(jié)構(gòu)。試驗涉及的巖體體積比室內(nèi)試驗樣品大得多，因而更能反映結(jié)構(gòu)面等對巖體性質(zhì)的影響。,但這類試驗設(shè)備和試驗技術(shù)較為復(fù)雜，成本高，且試驗周期長。,,野外巖體力學(xué)性質(zhì)試驗,，,野外水文地質(zhì)試驗，,以及與施工方法有關(guān)的地質(zhì)技術(shù)試驗，如灌漿試驗等,。其中，野外水文地質(zhì)試驗主要包括下列項目：抽水試驗、壓水試驗、注水試驗、地下水流向流速試驗、連通試驗等。,,,,以下著重介紹野外巖體力學(xué)性質(zhì)試驗。,野外試驗主要包括：,,巖體變形試驗,可分為,承壓板法試驗、,水壓洞室試驗,、,狹縫試驗,以及,鉆孔變形試驗,等。它們的基本原理相同，這里僅介紹常用的承壓板法試驗。,,,承壓板法試驗,一般在平洞中進(jìn)行，通過剛性或柔性承壓板施力于半無限空間巖體表面，量測巖體變形，按彈性理論計算巖體變形參數(shù)。,,1,．巖體變形試驗,,承壓板載荷試驗裝置圖,,,2,．巖體抗剪試驗,巖體抗剪試驗,可分為下列三類：,巖體本身的抗剪強(qiáng)度試驗,，,巖體沿軟弱結(jié)構(gòu)面的抗剪強(qiáng)度試驗,和,混凝土－巖體膠結(jié)面的抗剪強(qiáng)度試驗,。,,,一般在平洞內(nèi)用雙千斤頂平推法進(jìn)行。,,巖體抗剪試驗示意圖,,,3,．巖體應(yīng)力測量,巖體應(yīng)力測量常用的方法有應(yīng)力恢復(fù)法、應(yīng)力解除法及水壓致裂法等。 （詳見第九章）,,,4,．野外簡易巖體強(qiáng)度試驗,,(1),點荷載試驗。巖石點荷載試驗是將試件置于上、下一對球端圓錐之間，施加集中荷載直至破壞，據(jù)此求得巖石點荷載強(qiáng)度指數(shù)。該試驗方法簡便，可應(yīng)用不規(guī)則的試樣，無需巖樣加工，有利于降低試驗成本，加快試驗進(jìn)程，尤其是對于難以取樣和無法進(jìn)行巖樣加工的軟巖和嚴(yán)重風(fēng)化的巖石，更顯示出其優(yōu)越性。,,(2),回彈錘擊試驗。用測定混凝土強(qiáng)度的回彈儀,(,國外稱施密特錘,),來測定巖石強(qiáng)度的方法。,,點荷載儀示意圖,,二、長期觀測工作,長期觀測工作，一般在工程地質(zhì)勘察初步設(shè)計階段就應(yīng)開始，并貫穿于以后各個勘察階段，因為許多重要數(shù)據(jù)須從長期觀測中獲得。,通常進(jìn)行的長期觀測內(nèi)容包括,：,地下水的動態(tài)，,滑坡體滑移變形,，,水庫坍岸變化,，,以及工程建筑物,(,如大壩,),地基穩(wěn)定等。,,長期觀測不僅在工程地質(zhì)勘察過程中是一項很重要的工作，而且就是在建筑物修建后，為確保建筑物安全運轉(zhuǎn)和驗證工程地質(zhì)預(yù)測或評價的結(jié)論，也具有很重要的意義。,,有關(guān)水利水電工程在運轉(zhuǎn)期間水文地質(zhì)及工程地質(zhì)需長期觀測的內(nèi)容，見下頁表所列。,,長期觀測項目和內(nèi)容（,1,）,,,,長期觀測項目和內(nèi)容（,2,）,,工程地質(zhì)勘察成果報告,一、工程地質(zhì)勘察報告,(1),緒言。,簡述工程位置、工程主要指標(biāo)、主要建筑物的布置方案、完成的工作項目及工作量等。,,(2),區(qū)域地質(zhì)概況。,簡要介紹區(qū)域地貌、地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、物理地質(zhì)現(xiàn)象和水文地質(zhì)條件等，并對區(qū)域穩(wěn)定性和地震危險性作出評價。對于可溶巖區(qū)還應(yīng)著重說明巖溶發(fā)育的規(guī)律及巖溶地下水的補(bǔ)排條件。,,,,,(3),水庫區(qū)的工程地質(zhì)條件。,先簡述庫區(qū)的工程地質(zhì)條件，然后重點對水庫滲漏、水庫浸沒，庫岸穩(wěn)定、淤積，以及水庫誘發(fā)地震等工程地質(zhì)問題作出扼要的地質(zhì)說明、定量評價和結(jié)論，并提出處理意見。,,,(4),建筑物區(qū)的工程地質(zhì)條件,壩區(qū)工程地質(zhì)條件,，包括工程概況；主要地質(zhì)條件；與選定壩型、壩軸線、樞紐布置有關(guān)的工程地質(zhì)條件說明，如軟弱夾層、構(gòu)造斷裂、巖體風(fēng)化程度分帶和風(fēng)化深度、覆蓋層厚度和物質(zhì)組成，以及巖體完整性，并給出壩基巖體物理力學(xué)性質(zhì)和水理性質(zhì)指標(biāo)參數(shù)。對壩基巖體質(zhì)量作出分類，對滲漏、滲透變形和邊坡穩(wěn)定等問題進(jìn)行詳細(xì)論證，并給出定量評價的數(shù)據(jù)；對不良工程地質(zhì)條件，要提出合理可行的處理措施和建議。,,其他建筑物的工程地質(zhì)條件,，包括對引水隧洞、渠道、廠址、泄洪建筑物、通航建筑物和導(dǎo)流工程等的工程地質(zhì)條件進(jìn)行闡述，對不良地質(zhì)因素提出處理意見。,,(5),天然建筑材料情況,。說明天然建筑材料的種類、分布、質(zhì)量、儲量、開采和運輸條件等。,,,(6),結(jié)論和建議。,扼要綜述建筑物區(qū)的基本地質(zhì)特點，各建筑物主要工程地質(zhì)問題及評價，論述工程修建后應(yīng)注意的地質(zhì)問題和某些建設(shè)性意見。,,,,二、工程地質(zhì)圖表,工程地質(zhì)勘察報告附圖（,1,）,,工程地質(zhì)勘察報告附圖（,2,）,,THE END,,