[科普中国]-坝址工程地质勘察

简介

坝址工程地质勘察是指为选择坝址和查明坝址工程地质条件所进行的综合调查工作。大坝是水电工程的主要建筑物，其规模、类型及型式的不同，对工程地质条件的要求也是不同的。另外，坝址除大坝外还有厂房、导流隧洞、泄洪隧洞、发电隧洞及溢洪道等其他建筑物。因此，坝址工程地质勘察不仅为大坝，同时还要为其他各种建筑物的设计和施工提供地质资料和工程地质评价。勘察工作是分阶段进行的，各阶段任务、内容、方法及成果是不同的1。

勘察任务1规划勘察。

主要是配合规划设计选择和确定建坝河段，调查各梯级坝段的工程地质条件，研究近期开发和控制性工程坝区的主要工程地质问题。

2可行性研究勘察。

在规划选定梯级的坝段，调查研究各比较坝址的工程地质条件，为选择坝址、初选基本坝型提供地质依据。

3初步设计勘察。

查明选定坝址的工程地质条件，为确定坝型、枢纽布置、坝线及地基处理方案提供地质资料。

4技施设计勘察。

进行工程地质专题研究，核实前期勘察资料及结论。为设计的调整和优化提供地质资料，并参加地基验收和处理的研究工作，提出施工、运行期地质监测的建议2。

勘察内容1规划阶段。

主要是了解坝段的河谷形态及地貌，出露地层和岩性及影响建坝的易溶岩、软岩(土)层的分布，构造断裂的发育程度、规模及其与河流方向的关系，岩体风化程度及特征，井、泉的分布及其与岩层、断裂、地貌的关系。河谷内坍滑体等的分

布、规模及状态，大范围松散堆积物的来源，喀斯特形态、分布及与地貌、构造的关系，泥石流活动情况及形成条件等。

2可行性研究阶段。

是调查坝址的岩层分布及其物理力学性质，软弱岩层及夹层性状，各级断裂的分布及其组合，缓倾断裂的分布规律及性状，河床及两岸岩体风化带深度及卸荷范围，坝基岩体及断裂带的渗透性，相对隔水层埋藏深度，地下水类型、水位及动态，河床覆盖层厚度、结构及透水性，喀斯特发育规律，岸坡稳定条件等。

3初步设计阶段。

主要是查明坝址建筑物范围的覆盖层厚度、组成、渗透性、承载力、压缩变形、渗透比降及液化条件等，基岩的各向异性、变形特征及抗剪强度，软弱岩层或夹层的分布及物理力学性质，控制大坝稳定的断层的规模、产状及其空间变化规律，断层带物质的组成、性状、强度和水化学稳定性。岩体风化卸荷深度及渗透性，喀斯特发育深度，地下水埋深、动态、相对隔水层的埋藏条件，天坝下游抗力体及冲刷部位岩体性质、风化程度及完整性。上述研究内容可根据坝型及具体地质条件有所侧重。

4技施设计阶段。

主要是核实坝基(肩)各部位岩土体的变形、滑动边界条件及计算参数，可利用基岩面的深度、坝基加固及防渗措施等专门地质问题3。

勘察方法1规划阶段。

主要是以1:10000~1:50000的综合工程地质测绘和物探为主，配合坑槽和少量钻探及室内试验工作。河床覆盖层、岸边岩体风化、坍滑、堆积体等厚度主要用物探了解。在有代表性的河谷横断面上，以钻孔和平硐探查覆盖层和风化卸荷深度。钻孔要穿过覆盖层并进入基岩一定深度，基岩分段压水测其渗透性、也可在钻孔内进行的综合测井，岸边的探硐一般穿过风化带至较新鲜的岩体内一定深度，用物探测定碱内岩体的弹性参数。取代表性的岩样，做室内物理力学性质试验。

2可行性研究阶段。

各比较坝址的勘察，是以1:5000~1:2000的工程地质测绘为基础，充分运用物探及坑槽探。在拟定坝址范围进行一定数量的钻探、硐探及岩石试验工作。坑槽探主要是配合地质测绘了解基岩表面的覆盖层厚度、揭露被掩盖的岩层界线、断层及接触关系。物探可测大范围的覆盖层和风化岩的深度及孔、硐岩层的弹性参数，追踪河床内的断裂带。各比较坝址的代表性剖面及辅助剖面，均布置一定数量的钻孔及平硐、勘探孔、洞位置和深度根据地形、地质条件及坝型和坝高确定，勘探点间距通常在100 m左右，但河床不宜少于2个钻孔;覆盖层较厚时进行抽水试验、基岩作压水试验，分别求得渗透系数和单位吸水量。按岩类取样，进行岩块物理力学性质试验。对于第四纪地层地基，以钻孔连续取样进行试验，分层测定物理力学性质指标，并在现场做原位测试，如标准贯入试验、十字板剪切试验等。

3初步设计阶段。

是在1:2000~1:1 000工程地质测绘的基础上，根据坝型、坝高及地质条件，在建筑物范围内进行的详细勘探。一般沿各主要建筑物轴线布置勘探剖面，坝线主勘探剖面上下游还有辅助勘探剖面。高混凝土坝要求坝基(肩)岩体坚硬、完整、稳定性高。测绘中常用足够的坑槽，揭露被掩盖的软弱层带及其相互组合。坝肩和隧洞进出口宜川探硐查明风化层和卸荷带的分布和深度。地下厂房要有探硐进入厂区。勘探点的间距一般为20~50m，钻孔深度坝基一般约为1/3~1/2坝高，帷幕线上深度等于水头或达到相对隔水层内一定深度，喀斯特区除外。对于高拱坝，坝肩是重要的部位，勘探点根据稳定条件布置，除钻孔外，通常还每隔30~50m高程布置一层探硐。岩土试验和水文地质试验都有适当的组数。对于土石坝，如河谷开阔，坝建于第四纪地层上。工程地质测绘比例尺可略小;尽可能利用物探配合钻孔，查明河床深槽、古河床、埋藏谷、溶洞的具体范围。勘探中坝基钻孔除需详细分层外，坝基持力层范围每一层都要取原状样进行试验;对软土、淤泥及粉细砂层类，除做原位测试外，还要根据需要做室内三轴振动、管涌等试验。主要透水层的抽水试验一般不少于3次。勘探网的钻孔间距一般为50~100m，帷幕线孔深度等于水头。本阶段多结合勘探工作，建立起地下水长期观测网和不稳定岩土体的监测点(网)。

4技施阶段。

多属补充性专题勘察，内容根据具体项目要求和前期工作的深度而定。施工地质测绘的比例尺通常大于1:500。在坝基编录时，一般同时进行岩体弹性波速、点载荷和回弹仪等简易测试。在校核前期的勘察资料时，尽可能利用已有成果和施工开挖面，如发现新问题必要时也可补充勘探和试验工作3。

勘察成果坝址工程地质勘察的成果一般都编入各阶段工程地质报告。各阶段成果的内容和深度各不相同，但都是由图件和文字部分组成。具体可参见SDJ14 -78《中国水利水电工程地质勘察规范》(试行)3。