病险水库主要工程地质问题与勘察研究

【摘要】在水库工程项目中，勘察是基础工作之一，进行地质工程勘察，查明场地及其附近不良地质作用的类型、成因、分布范围、发展趋势和危害程度。提供地质工程资料、规划及设计地质参数、施工参数等，为工程的效益发挥和运行管理提供基础数据。

【关键词】病险水库；工程地质问题；勘察

水库在建设和运行过程中，会遇到很多制约水库正常运行的工程地质问题，通过对库区、坝区的基本工程地质条件的分析，控制水库病险，提高水库质量。

一、水库地质勘察研究的意义

水库在建设的过程中，需要考虑很多方面的问题，如需要考虑工程岩体的强度和变形，土体的结构及强度，库岸边坡的稳定性等，在满足送些条件的前提下，同时需要满足工程设计的经济性，使工程建设的合理性与工程建巧的经济性巧适应，通过对不同阶段库区工程地质条件的分析研究，从工程地质的角度查明潜在工程地质问题，依此选取最优的建设场地，或者对潜在的工程地质问题采取适当的治理措施，减少不良地质条件带来的危害，避免地质灾害的发生，因此，加强水库建设的工程地质适宜性分析，研究可能出现的各种工程地质问题，采取相应的应对措施，对国民经济建设和水资源的开发利用有着重大意义。

二、水库病害成因分析

（一）库岸不稳定

对于我国的水库工程，一些病险水库存在库岸不稳定体，这在水库蓄水前期已经产生，但是没有对其进行及时的处理，在后期水库蓄水后，使得库岸不稳定现象的加剧，这严重威胁了水库的安全。库岸不稳定会引起库岸滑坡，其影响因素有如岩体风化程度、岩体软弱结垢面的优势面以及地下水环境改变，同时还要由于山高坡陡、地下水从谷坡渗出，引起坡积层沿基沿面的滑动。

（二）土石坝沉降

解放初期修建的水库中，坝体大多为土石坝，但这些土石坝坝基不同程度的保留了第四系松散堆积物，主要为冲洪积砂卵砾石层、洪坡积碎砾石层等，软弱层极少见，这些堆积物的天然密度多大于坝体填筑密度，同时在坝体荷载作用下进一步压密，坝基的压缩变形是极有限的。所以土石坝的沉降问题主要来自于土石坝坝体本身因压实不足而产生的自重固结变形。在修建这些水库时，多为投工投劳和人工操作，机械化程度低，坝体填筑密实度达不到要求，一是碾压不够，表现为钻孔岩心结构松散，标准贯入试验击数偏低，钻孔注水试验渗水量大；二是填筑土含水量太高，采用在坝基水下抛土截流，并让未经合适处理的截流戗体成为土坝的一部分，在水库运行期间，高含水量的原戗体发生沉降变形；三是分段填筑的施工缝处理不当，当时人工挑土上坝，二三个坝段同时填筑，因坝段间施工缝自坝底至坝顶均未作碾压处理或处理不当，使坝体产生沉降变形，过量的变形导致坝体裂缝或坝高不足。

（三）土石坝裂缝

由于上下游差异沉降、坝坡偏陡等因素，造成土石坝产生裂缝。同时由于水库不断进行放水和蓄水，经常使坝体产生饱水和失水问题，容易使坝体产生纵向裂缝；对于坝体产生的横向裂缝，主要是由两方面原因产生，一方面是由于坝体土含量过高，使得坝体产生干缩，另一方面是在填筑时，施工缝处理不当，使得坝体产生沉降，进而使其产生横向裂缝。

三、病害病险勘察的原则与方法

（一）勘察原则与理念

病害水库除险加固工程由于受资金所限，因而大多没有按照勘察规范大范围开展工程地质勘察工作。其除险加固工程地质勘察的理念与原则是：查明水库病害病险的主要工程地质问题，有针对性的有病治病，重点勘察治理；勘探孔深度大多进入坝基相对不透水层3～5m控制。为节省工程投资，地质条件相对简单、病害不严重的山塘，一般不作详细地钻探工作。工程地质条件较复杂、渗漏问题通过地表地质测绘调查不能查清的水库必须作钻探勘察（如温州市龙湾区天河东水库、天河西水库、苍南县吴家园水库、永嘉县小子溪水库、文成县济下水库等等）。近年来，沿海地区安全鉴定及除险加固阶段作钻探工作的水库占比得到了极大的提高，且逐步向山塘覆盖。

（二）勘察手段与方法

在搜集水库设计资料、竣工图纸及多年运行观测资料的基础上，主要通过平面地质测绘、坑槽探及钻探等手段及对大坝枢纽建筑物的渗漏、变形等病害进行调查，以较少的地质勘察工作量，有的放矢的查明水库存在病害的主要工程地质问题，达到除险加固的目的。

3.2.1 无钻探工作量的地质勘察方法

通过平面地质测绘，查明大坝坝体坝基渗漏及坝体变形的部位、分布高程及范围、渗漏量大小及渗漏形式；通过坑槽探、坑内注水试验查明坝体的渗透性；输水涵管或涵洞查明其渗漏及变形部位、渗漏量大小及变形程度；泄洪溢洪道查明其底板抗冲刷及边墙的稳定性。大坝坝体及坝基的防渗帷幕灌浆边底界，主要根据地基岩性的透水性及渗漏量大小推测确定。

3.2.2 有钻探工作量的地质勘察方法

除通过平面地质测绘调查，查明上述工程地质问题外，一般小型水库主要沿坝轴线河心及两肩位置、坝体最大断面上下游坝坡中部各布置一孔，共布置5个钻孔勘探，坝体较长的水库或推测的的病害位置一般布置辅助剖面。孔内作好上部坝体的注水试验及取土样击实试验，下部基岩作好压水试验以查明相对隔水层的底界，通过地下水位与水库正常蓄水位的交点来确定两肩绕渗的边界。防渗帷幕灌浆边底界的确定，最终宜在钻孔压注水试验资料的基础上，根据工程投资及基础地层岩石的透水性、坝基渗漏量大小综合确定。

结束语

综上所述，工程地质勘察是水利工程建设的基础工作，直接關系到水库的运行安全、建设周期和工程造价。工程地质勘察不仅可查明与工程建设有关的地质条件并做出综合评价，而且还可以预测可能出现的工程地质问题，提出所需的防治措施与建议，以便正确、合理、经济的设计和施工。因此对水库进行详细的地质勘察，分析主要存在的工程地质问题，做出综合的地质评价，为规划设计和施工提供真实的必要的工程地质数据及资料，是十分必要的。建议对水库都必须进行详细的、全面的工程地质勘察。病险水库工程地质是一个复杂的工程地质问题，应根据工程规模、类型及地质条件，结合当地建设经验等综合分析确定。

参考文献：

[1] 张宏志. 病险水库地质勘察存在的若干问题分析[J]. 黑龙江科技信息，2016，（09）：19.

[2] 容富. 中小型病险水库存在的主要工程地质问题及除险加固整治方案探讨[J]. 中外建筑，2013，（07）：164-165.

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