淺析水利水電樞紐泄水輸水建筑物沖刷地段的工程地質(zhì)勘察

1、<p>　　淺析水利水電樞紐泄水輸水建筑物沖刷地段的工程地質(zhì)勘察</p><p>　　摘要：沖刷與地基地質(zhì)條件密切相關(guān)，因此查明沖刷地段的地質(zhì)條件，既是進(jìn)行工程地質(zhì)評價(jià)的前提，也是為水工模型試驗(yàn)和結(jié)構(gòu)專業(yè)進(jìn)行消能防沖設(shè)計(jì)提供可靠地質(zhì)資料。</p><p>　　關(guān)鍵詞：泄水輸水建筑物；沖刷；影響因素；工程地質(zhì)評價(jià)</p><p>　　1 泄水輸水建筑物的工

2、作特點(diǎn)和沖刷地段</p><p>　　水利水電樞紐中常見的泄水建筑物如溢流重力壩、溢洪道、泄洪隧洞、泄水閘等；輸水建筑物如渠道等，各建筑物具有不同的工作特點(diǎn)，不同建筑物的各組成部分與水流接觸的地基或邊坡一般要經(jīng)受水流沖刷。沖刷破壞程度主要與水流和地質(zhì)兩方面因素有關(guān)，根據(jù)破壞程度的差異，可分為一般沖刷地段和嚴(yán)重沖刷地段。但僅就水流方面而言，溢流重力壩下游河床及兩岸、溢洪道泄水槽和消能段、泄洪隧洞出口段、水閘下游連接

3、段、渠道落差建筑物陡坡、消力池段水流急，甚至為高速水流，單寬水流所含能量大，多會產(chǎn)生比較嚴(yán)重的沖刷破壞，屬于嚴(yán)重沖刷地段。而建筑物的其余組成部分起到引水、導(dǎo)流作用，或?qū)⑺磪^(qū)水流平緩地引入主控段，或?qū)⑾芎笏髌椒€(wěn)地泄入原河道，水流流速均不大，屬于一般沖刷地段。[1]</p><p>　　2 沖刷引起主要工程地質(zhì)問題及其影響因素</p><p>　　高速水流具有較大能量，長期沖刷將會引發(fā)

4、多方面的工程地質(zhì)問題：①水流沖刷兩岸岸坡，造成大量塌方、滑坡。②射流跌入水墊后形成回流，劇烈沖刷壩腳，導(dǎo)致地基及建筑物失穩(wěn)。③沖刷坑形成后，上游坡溯流發(fā)展，危及壩基穩(wěn)定。④沖刷坑的不斷加深，切斷壩基下的軟弱夾層、緩傾角斷層，形成臨空面，可能引起深層滑動。⑤泄水輸水建筑物本身受高速水流沖刷而破壞。</p><p>　　影響沖刷的因素很復(fù)雜，外因主要為水流特征、下游水深、水舌入射角、沖刷時(shí)間等，另外還包括水庫調(diào)度時(shí)間

5、、閘門運(yùn)行方式等運(yùn)行管理方面；內(nèi)因?yàn)闆_刷地段的地質(zhì)條件，是影響地基抗沖刷穩(wěn)定性的基本因素，主要包括：巖土體的物理力學(xué)性質(zhì)、軟硬狀態(tài)、風(fēng)化程度、斷層、破碎帶、軟弱夾層、裂隙等構(gòu)造發(fā)育程度、產(chǎn)狀、性質(zhì)及相互組合形式等。[2]</p><p>　　3 沖刷地段的工程地質(zhì)勘察</p><p>　　沖刷地段工程地質(zhì)勘察工作目的和任務(wù)是查明影響沖刷的地質(zhì)因素，進(jìn)行正確的工程地質(zhì)評價(jià)和決策，為水工專業(yè)

6、和水工模型試驗(yàn)提供相應(yīng)的工程地質(zhì)模型，為結(jié)構(gòu)專業(yè)進(jìn)行消能防沖設(shè)計(jì)提供可靠的地質(zhì)資料。</p><p>　　3.1 勘察內(nèi)容 這里所述的勘察內(nèi)容僅是為查明影響沖刷的地質(zhì)因素，對某些沖刷地段而言，還存在滲漏、滲透變形和穩(wěn)定問題。</p><p>　　土質(zhì)地基：①查明地形地貌特征、微地貌類型；②查明第四系成因類型和分布，特別注意軟土層、粉細(xì)砂層、膨脹土層、濕陷性黃土層、凍土層、易崩解土層、鹽漬

7、土層等；③查明各類土層的物理力學(xué)性質(zhì)。</p><p>　　巖質(zhì)地基：①查明地形地貌、地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造；②查明軟巖、易溶鹽、膨脹性巖或夾層的分布及其性質(zhì)；③查明巖體的風(fēng)化程度；④查明主要斷層、破碎帶、緩傾角斷層、裂隙密集帶的性質(zhì)、產(chǎn)狀、規(guī)模、延伸情況、充填和膠結(jié)情況，進(jìn)行節(jié)理裂隙統(tǒng)計(jì)，分析各類結(jié)構(gòu)面相互組合形式，進(jìn)行巖體結(jié)構(gòu)分類，評價(jià)沖刷對地基及兩岸邊坡的影響程度。[3]</p><p>

8、;　　3.2 勘察方法 ①工程地質(zhì)測繪比例尺與各泄水輸水建筑物一致，若各建筑物距壩很近時(shí)，應(yīng)與壩址工程地質(zhì)測繪范圍連接。②一般沖刷地段，勘探剖面線應(yīng)結(jié)合查明其它地質(zhì)問題沿建筑物軸線布置，鉆孔深度以查明其它地質(zhì)問題所需要的深度為準(zhǔn)。③嚴(yán)重沖刷地段，如溢流重力壩、溢洪道下游河床，可結(jié)合橫向圍堰、導(dǎo)水墻等導(dǎo)流工程，也可專門布置勘探工作，宜采用鉆探和物探進(jìn)行綜合勘察，鉆孔深度須進(jìn)人最大沖刷坑底以下適當(dāng)深度；當(dāng)存在軟弱夾層、緩傾角斷層，沖刷坑的

9、形成可能切割夾層、斷層影響壩基、建筑物地基或兩岸岸坡穩(wěn)定時(shí)，應(yīng)結(jié)合地形布置豎井或大口徑鉆孔。④對沖刷地段巖土體，應(yīng)分層取樣，進(jìn)行巖土物理力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)。⑤加強(qiáng)沖刷地段的施工地質(zhì)工作，根據(jù)施工揭露情況及時(shí)核對、調(diào)整有關(guān)參數(shù)和計(jì)算成果。</p><p>　　4 沖刷地段的工程地質(zhì)評價(jià)</p><p>　　若沖刷坑邊坡切割緩傾角斷層、軟弱夾層等結(jié)構(gòu)面，還需專門對壩體或相關(guān)建筑物進(jìn)行地基或邊坡穩(wěn)定

10、評價(jià)。拱壩溢流一般有向心集中作用，應(yīng)重點(diǎn)考慮沖刷坑形成后對壩肩穩(wěn)定的影響。另外，還可用巖土的抗沖刷流速作為評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，若巖土抗沖刷流速小于水流流速，則會產(chǎn)生沖刷破壞。[4]</p><p>　　地基沖刷的影響因素十分復(fù)雜，地質(zhì)上需綜合分析巖體結(jié)構(gòu)、泄流特征、模型試驗(yàn)、簡易估算并結(jié)合工程經(jīng)驗(yàn)作出判斷。但在高應(yīng)力地區(qū)，泄流沖擊力與高地應(yīng)力解除的疊加組合作用，如何判斷其對巖體的沖刷破壞尚無良策。而高落差高速水流的水錘效應(yīng)

11、，它象震動傳到巖體上并滲入裂隙內(nèi)，并象爆炸一樣急劇地降低巖體的有效應(yīng)力，以破壞其穩(wěn)定性，問題相當(dāng)難解決。因此，沖刷評價(jià)應(yīng)注意留有余地，同時(shí)在工程運(yùn)行期間，對嚴(yán)重沖刷地段必須加強(qiáng)安全監(jiān)測。若地基存在沖刷地質(zhì)問題，地質(zhì)方面僅需提出消能防沖建議，具體采用何種措施由結(jié)構(gòu)專業(yè)根據(jù)地質(zhì)資料、水工模型試驗(yàn)成果經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后確定。</p><p><b>　　5 結(jié)語</b></p>&l

12、t;p>　　泄水輸水建筑物是水利水電樞紐工程十分重要的水工建筑物，水流沖刷作用會產(chǎn)生諸多地質(zhì)問題。沖刷的影響因素主要有地質(zhì)和水流兩個(gè)方面，其中前者是根本。目前沖刷坑計(jì)算采用的是建立在室內(nèi)模型試驗(yàn)和原型觀測成果基礎(chǔ)上提出的經(jīng)驗(yàn)公式，最終沖刷結(jié)果還需通過水工模型試驗(yàn)予以驗(yàn)證。地基沖刷的影響因素十分復(fù)雜，地質(zhì)上應(yīng)綜合分析和評價(jià)，注意要留有余地。同時(shí)在工程運(yùn)行期間，對嚴(yán)重沖刷地段必須加強(qiáng)安全監(jiān)測，為樞紐的正常運(yùn)行提供安全保障。</p

13、><p><b>　　參考文獻(xiàn)：</b></p><p>　　[1]胡天舒.水工建筑物[M]．北京：中國水利水電出版社，2008：34-47.</p><p>　　[2]呂安慶．水利水電工程地質(zhì)手冊[M]．北京：水利電力出版社，2008：101-107.</p><p>　　[3]楊連生.水利水電工程地質(zhì)[M]．武漢：武漢大