第七章 库坝区渗漏问题

7.1.2 库区的其它工程地质问题
水库蓄水后，由于自然条件的改变，除产生渗漏问题以外，还有岸边坍塌、水库淤 积和地下水回水浸没等工程地质问题。 一、岸边坍塌 水库使河流变成人工湖泊，原来处于水面以上的岸坡，部分淹没水中，或时淹时露， 降低了斜坡的稳定性。库水的波浪作用长期对岸边进行冲刷破坏。 二、水库淤积 水库建成后，使河流变成人工湖泊，谁的流速减缓，水中大量的泥砂物质沉积下来， 以致水库的溶积逐渐减少，产生淤积。 三、浸没 水库蓄水后，由于水位升高而引起水库周围地下水位升高，甚至接近地表或高出地 面，这种现象称为浸没。受浸没影响，建筑物地基强度降低、矿坑充水、土地盐渍化和 沼泽化。 四、水库地震
图7-2
当水库位于河湾地带， 则应结合河湾地段的山体岩性 和地质构造，分析研究通过河 湾间的单薄地段向下游河谷渗
漏的可能性。
平原水库
平原地区由于河谷分布稀疏，且一般河谷 切割深度不大，所以水库于相邻河谷一般相距 较远，库水位壅高较小，渗透坡降不大，因而 一般库水通过河间地带向邻谷神罗德可能性不 大，不会有严重的渗漏。但要注意水库通过河 曲地段，产生严重渗漏的可能性，因为河曲地 段常常是河道多次变迁所堆积的冲积物，其结 构变化复杂，常常有透水性大的砂砾石层，有 可能产生严重渗漏。
第七章 库、坝区渗漏问题
拦河筑坝蓄水后，水库中的水在适宜 的地形、地质条件下，将会经过地下通道 向库外渗漏，从而可能危及工程的安全或 影响工程的效益。 库水向外渗漏的途径有两种：
一、库区渗漏：
通过库岸的分水岭地带向邻谷（洼地） 或经由河湾部分渗向坝下游的河道，以及 通过库盆底部渗向远处低洼排泄区。 二、坝区渗漏： 通过坝下或绕过坝肩渗向坝下游。
图7-3
岩溶地区 在岩溶地区修建水库，可通过河谷地区地质 结构的研究，了解有无通向库外岩溶化岩层或破 碎带等，来判断可能引起渗漏的部位。 无隔水层的河谷，岩溶主要受岩性、厚度和 构造裂隙所控制，多构成同一的含水层，特别注 意有无贯穿邻谷或河湾的岩溶通道，有无地下分 水岭存在。
有隔水层的河谷，岩溶发育受岩层产状控制，其次 受断裂影响。 处于纵向谷地地质结构的河段，一般天然防渗条件 较好。而这一类河谷中又以向斜谷封闭条件最为理想， 单斜谷有沿着倾斜层面向一侧产生渗漏的可能性，背斜 谷则有向两侧产生渗漏的可能性。但不论单斜谷或背斜 谷都随岩层倾角增大渗漏的可能性减少。 河谷为横谷的库区，特别是当分水岭单薄时，则存 在向邻谷渗漏的可能性。
图7-20
7.2.2 坝基主要防渗措施 一、坝基防渗处理的主要目的 消除渗漏 控制渗流量 防止坝基地质条件因渗漏而恶化 避免渗透变形的产生
7.2.2 坝基主要防渗措施 二、防渗措施
截：将渗透水流截住
堵与灌：将孔隙、裂隙和孔洞用材料堵塞
铺：在表面铺设粘土等，增加渗透路径
排：将水排出减少渗透压力 下面分别介绍对松散岩层、裂隙岩体和岩溶 地区的防渗措施。
二、 岩性和地质构造条件
基岩地区可能产生大量渗漏的 条件，主要是在分水岭或河湾 地段，有岩溶通道和宽大的断 层破碎带以及节理发育、透水 性强的岩石（如柱状节理发育 的玄武岩）等。 此外，在分水岭单薄、基 岩风化壳较厚的地带，可能通 过风华破碎岩石产生渗漏；当 分水岭地带有较厚的古河道或 冰水堆积的砂砾石层分布，将 产生严重的渗漏。
（2）当坝区河谷较宽，谷坡上分布有多级基座 阶地时，河谷覆盖层情况与（1）相似，此 类坝区除可能产生强烈的八集渗漏外，还可 能发生绕坝渗漏。
（3）当冲积层为双层结构型式时，在阶地或河 谷底部有可能发生渗漏。 （4）当冲积层是粗细相间的多层结构型式时， 一般在坝区无完整的表土层作为天然铺盖， 库水容易渗漏。在这种情况下，应寻找厚度 大、分布完整的粘土层作为隔水层。
图7-11
上述三个方面，就是库区向邻谷或相邻洼地 渗漏的必要条件。因此，在判断水库是否产生渗 漏时，应 首先着眼于地形地貌，即对单薄分水岭、河 湾及库外临近洼地等应加以特别注意； 然后看这些地段有无通道，即透水岩层、破 碎带、岩溶通道等的存在，并结合地质构造判断 其连通性； 最后根据水文地质条件，其中主要是有无地 下水分水岭、地下水分水岭的高程及其与库水位 的关系等，加以综合分析，以作出对库区渗漏的 评价。
墙的防渗效果好。
（一）松散岩层的防渗措施
（2）水平铺盖（水库铺盖防渗） 当砂卵石层厚度很大，作截水墙防渗较困难，又 无条件采用帷幕灌浆时，水平铺盖是简单易行的处理方 法，但不如垂直防渗措施彻底，且渗漏量和出逸坡降较 大，必须结合下游排水减压措施，才能有效控制渗流， 保证渗透稳定。 当坝基上游河谷底部覆盖的土层较厚，渗透系数
一、地形条件 山区水库 山区水库，如其四周山体单薄，邻近有低谷或洼地，且其 底面标高低于水库正常水位，则从地形上创造了产生渗漏的条 件。当有渗漏通道时，库水就会不断地排向邻近的低谷造成渗 漏。 邻谷切割的越深，与库水位高程相差越大，渗漏量越大。 若谷底高程高于水库正常水位，就不会产生向邻谷渗漏
图7-16
（二）河谷地貌和地质结构条件对坝区渗漏的影响
(2) 斜谷 河流和上下游沟谷与岩层走向斜交。在河谷纵剖面上，沿层面渗 透路径较长。当岩层倾向下游时，缓倾和中等倾斜者有利于渗漏，陡 倾则渗入有利，而排泄不利；当岩层倾向上游时，则渗漏条件不利。 而在河谷横剖面上，排泄条件与纵谷相似。
图7件对坝区渗漏的影响
在岩层倾斜区，如不考虑断层裂隙，在相同地形条件下，纵谷、横谷和斜 谷具有不同的渗入和排泄条件
(1) 纵谷
河流沿岩层走向发育，而上下游沟谷与岩层走向垂直。在河谷纵剖面上， 沿层面渗透路径最短，有利于水库渗漏；而在河谷横剖面上，一岸渗入良好而 排水不利，另一岸则相反。
图7-1
7.1 库区渗漏
7.1.1 库区渗漏的地质条件分析
库区渗漏分暂时性渗漏和永久性渗漏。
暂时性渗漏是指水库蓄水后，为了饱和水库水位以下的岩石
孔隙和裂隙而暂时损失的水，这部分水没有漏出库外； 永久性渗漏是指库水通过一定的途径渗漏到库外 。
库区永久性渗漏，必须具备适宜地地形、地 质构造和水文地质条件。
积层较薄，利用下伏基岩作为隔水层时，必须研究基岩的透水性，必要时
进行帷幕灌浆处理。 灌浆帷幕 浆材料。 混凝土防渗墙 是用于砂卵石坝基的防渗处理，但透水层过厚，或其中有 较大的漂石、孤石时，不如灌浆优越。但在透水层不太厚时，混凝土防渗 大多数砂卵石坝基均可采用灌浆法加以处理，但最好在从基层 较厚的情况下采用，并根据砂卵石的组成条件，选择合适的灌浆方法和灌
（一）松散岩层的防渗措施
坝基松散岩层的防渗措施主要有垂直防渗、水平铺盖和排水减压三类， 有时在下游坝脚设置反滤层以防止发生流土现象。 （1）垂直防渗：常用粘土截水槽、灌浆帷幕和混凝土防渗墙。 粘土截水槽 用于透水性强、抗管涌能力差、隔水层埋藏较浅的砂卵石坝 基。采用此法必须注意以下两种情况：（a）当坝基冲积层厚且具多层结构， 利用其中的粘土层作为隔水层时，应注意隔水层的完整性。（b）当坝基冲
图7-4 图7-5
图7-6
图7-7
图7-8
三、水文地质条件 (1) 分水岭的地下水位 地下分水岭的水位、泉水或地 表溪流出露高程高于水库正常 蓄水位时，一般不会产生渗漏。 地下分水岭的水位低于水库水 位不多，水库壅水后，地下水 位继续升高，地下分水岭高于 水库水位，且岩体内没有强烈 的渗漏地带，一般不会产生渗 漏。 地下分水岭的水位低于水库水 位甚多，水库蓄水后，地下分 水岭消失，则会产生渗漏。
（二）河谷地貌和地质结构条件对坝区渗漏的影响
(3) 横谷 河流与岩层走向垂直，而上下游沟谷与岩层走向平行。 在河谷纵剖面上渗透路径更长，渗漏较前两种情况为差；而 在河谷横剖面上顺层排泄条件两岸基本相同。
图7-18
三、岩溶坝区渗漏条件
（一）岩溶通道对渗漏的影响
岩溶的渗漏直接受通道的影响， 其渗漏主要有三种基本类型： 第一类为溶洞、暗河、落水洞、竖 井等，沿这些通道常常形成大规模 的集中渗漏。
图7-12
7.2 坝区渗漏
大坝建成后，随着上游水位的抬高， 在上下游水位差的作用下，库水可能沿着 坝基或通过大坝两端岩体中的空隙、裂隙、 破碎带或岩溶通道等向下游渗漏。前者称 坝基渗漏，后者称绕坝渗漏。 渗漏的形式有两种： 均匀渗漏 集中渗漏
7.2.1 坝区渗漏的地质条件分析 一、松散岩层坝区渗漏条件
松散岩层主要指冲积层。
冲积层的沉积年代、形成条件、成层情况 和地貌特征等，控制着坝区渗漏的边界条 件； 冲积物的岩性特征主要决定着松散岩体的 透水性。 下面就几种有代表性的坝区进行分析。
（1）当坝区河谷狭窄，谷坡高而陡时，砂砾石 分布于谷底、厚度不大，或由粗碎屑物质组 成，其中或有砂层透镜体，且表面没有完整 的粘土覆盖，岩层透水性强，渗漏主要发生 于坝基。
第二类为溶蚀的断裂带，为岩溶区 分布最广、最普遍的一种通道，易 形成集中渗漏或网状渗透。 第三类为岩溶裂隙及孔隙，其渗漏 形式为面状或带状，渗漏量较小。
图7-19
（二）河谷地质结构与坝区渗漏
无隔水层的河谷，坝区天然防渗条 件较差，沿岸边孔洞带、顺河断层 带和岸边卸荷裂隙等岩溶发育带， 便于纵向渗流，产生绕坝渗漏和坝 基渗漏。 有隔水层的纵向河谷，由于岩层大 致与河谷方向一致，在坝区隔水层 的防渗作用不大，因为岩溶化岩层 均贯穿上下游，有利于坝区渗漏。 有隔水层的横向河谷，有利于坝区 防渗，岩层倾向上游比倾向下游更 好，岩层倾角越大越好。
二、裂隙岩体坝区渗漏条件 （二）河谷地貌和地质结构条件对坝区渗漏的影响
根据河谷平面形态对渗漏条件的影响，可分为三种类型： 平直型河谷：坝址上下游库水渗入和排泄条件较差。 喇叭型河谷：上窄下宽，库水渗入条件差，排水条件好。 反之，渗入条件好，排水条件差。 弯曲型河谷：当建坝于河曲段时，凸岸库水渗入和排水 条件比凹岸好。
层结构地基，采用减压井方法较好，即在坝下游设置一