病险水库工程地质勘察和试验研究(上传)

病险水库工程地质勘察和试验研究

陈汉宝

（湖北省水利水电勘测设计院武汉 430070）

【摘要】论文探讨病险水库工程地质勘察特点和目前存在的问题，提出了地质勘察目的和任务、勘探布置原则，论述了土坝稳定分析、渗流分析对抗剪强度试验和注水试验的要求。

【关键词】病险水库勘探布置原则抗剪强度试验注水试验

0 前言

截至2002年底，我国已建成各类水库85288座。这些水库绝大部分兴建于上世纪50～70年代，受当时社会、经济、技术条件等因素的制约，先天不足，后天失修，存在着各种病险问题。据调查(1)，全国有病险水库约3万座，占水库总数的36%，其中大中型水库的病险率接近30%，小型水库的病险率更高。长期以来，这些病险水库不但难以发挥防洪减灾效益，工程本身已成为安全度汛的薄弱环节和心腹之患，严重时造成水库垮坝并导致人员伤亡。随着我国经济的不断发展,水利工程在我国国民经济战略中的地位日益提高，其安全状况日益受到关注。98’大水后，水利部为贯彻落实党中央、国务院关于加快病险水库除险加固工作的一系列指示精神，编制了《全国病险水库除险加固专项规划》，集中力量开展了以病险水库除险加固为重点的防洪保安工程建设。

工程地质勘察是病险水库除险加固工作的基础, 目前国家尚无专门针对病险水库勘察的规程规范。笔者总结近年来工程实践中的经验教训，根据现有规程规范和除险加固设计对地质勘察的要求，探讨病险水库工程地质勘察和试验中的若干技术问题。

1 病险水库工程地质勘察存在的问题

由于种种原因，参加病险水库地质勘察的单位水平不一，经验不足；受市场竞争的影响，前期勘察经费过少，有的勘察不能满足规范规定和加固设计的要求，存在的主要问题是：（1）对地质调查和测绘重视不够，对现场的险情及地质条件未作详细调查；

（2）勘探布置不合理，针对性不够，未抓住主要险情，未将勘探布置在关键部位，或勘探孔深度不够，勘察方法单一，未查明坝基岩土层结构、分布及性质；

（3）对设计意图不了解，野外勘探取样、试验内容或方法不符合要求，或试验项目不全，试验条件不清，取样试验的代表性差，尤其是缺少岩土渗透和渗透变形参数；

（4）对岩土物理力学的参数取值原则和要求不清，不能合理选取建议值；

（5）土石坝对坝体勘察重视不够，未查清坝体结构和物理力学性质；对坝体取样试验代表性差，或数量不够精度差。

（6）小型水库由于资金少，周期紧，勘察工作量偏少；

（7）对病险水库的工程地质评价内容和方法研究不够。

2 病险水库勘察特点

病险水库的勘察具有下列特点:

（1）病险水库多建于上世纪60－70年代，由于历史原因，缺少基础地质资料，或者根本没有地质勘察资料，而坝基已被坝身所覆盖，要查清基础问题主要靠钻探、坑槽探等，此外可根据具体工程特点、险情隐患和现场条件开展综合测试。

（2）我国现在还没有病险水利工程勘测的规范，一般是沿用新建水库工程或堤防工程勘察的有关规范。而已建的病险水库勘察有其特殊性，且由于时间紧，经费不足，不可能象新建水库工程全面布置勘察。病险水库的勘测的重点和方法应根据水库大坝存在的病害情况和设计要求而定。

（3）病险水库已运行多年，险情已暴露，出险部位、险情种类都有记录，可通过险情调查，抓住主要问题，有的放矢地开展工作；一般水库管理单位对历史险情已开展初步整险加固或临时加固，因此对当时加固过程和效果应进行分析。

（4）病险水库中有大部分是土石坝，系用天然建筑材料堆筑而成，应视坝体为人工地质体，与基础作为统一的勘测对象，查明坝体本身的物质组成、结构、填筑材料的物力特性，坝体内水的活动规律以及坝体与基础边坡的结合特点等。对于坝体这种特殊的人工地质体不能根据钻孔直接连成剖面，而应该根据设计或竣工图判断绘制剖面。

(5)部分工程有观测资料，如渗流观测、变形观测等，应重视使用安全监测所得到的资料，同时要加强加固处理前期、施工期和运行期的监测。这些宝贵资料应充分利用，与勘查资料相互印证。

（6）有的中型水库是经过多次加高扩建形成的，不同时期施工质量不同，留下隐患，如土坝施工接头、建筑物结合部等。应了解水库的建设和管理历史，针对薄弱部位和存在的问题开展勘察工作。

（7）勘察评价的对象除永久性挡水建筑物（坝体）以外，还包括与大坝安全有关的泄水、输水和过船建筑物及金属结构等建筑物及地基。

3 病险水库工程地质勘察的目的和任务

病险水库工程地质勘察的目的是查明大坝及建筑物的地质条件和物理力学参数，尤其是与险工、险段和险情部位有关的地质条件，以便分析出险原因，为大坝安全评价（安全鉴定阶段）和除险加固设计（加固设计阶段）提供地质依据。

安全鉴定阶段的地质勘察主要是为水库大坝安全鉴定提供必需的地质资料,具体任务和要求是：

（1）区域地质和地震

中小型病险水库的勘察主要是收集最新的区域地质资料，简述区域地壳稳定性，确定场区地震动参数及地震基本裂度。在构造复杂和地震基本烈度为七度及以上地区，还要研究区域主要构造单元、活动性断裂、新构造运动、历史地震等。

（2）库区工程地质

病险水库以收集资料为主，对水库渗漏和近坝库岸的稳定性等进行评价。但如果存在影响工程安全的地质问题则要专门做库区地质勘察工作。

（3）坝址工程地质和水文地质

初步查明坝区水文地质和工程地质条件，包括坝区的地形地貌、地层岩性、地质构造、不良工程地质现象等。重点查明坝基岩土体水文地质和工程地质特性。水文地质条件主要是坝基含水层和相对隔水层的分布及其埋藏条件，各含水层的类型及其与水库的补排关系等，以评价坝基渗漏的途径和范围。坝基工程地质条件主要是查明坝基、坝肩清基情况；岩体风化分带及特征，裂隙、断层分布及透水性。

（4）坝体状况勘察

对于土石坝，要查明坝体填筑土物质组成及工程特性；对于心墙坝，重点查明心墙料和代料物质组成、物理力学性质(参数)、填筑质量、密实度及透水性；有的大坝经过多次加高，要查明大坝加固前后两期坝体质量，尤其是结合面质量；大坝施工中的接头（横向缝）填土质量；坝体与基础接触带情况及透水性。对于均质土坝应查明坝体的防渗性能；另外还要查