水库工程地质问题概述PPT

➢A.建库前的地下水分水岭高于水库正常高水位， 建库后一般不会产生向邻谷渗漏，如图(a)所示。
➢B.建库前的地下水分水岭低于水库水位，则蓄水 后将会向邻谷渗漏，如图(b)所示。
➢C.建库前地下水就从库区河谷流向邻谷，蓄水后 水头更大，渗漏更严重，如图(c)所示。
➢D.建库前邻谷河水经地下流向库区河谷,邻谷水位 低于建库后的库水位，建库后库水将向邻谷渗漏如 图(d)所示。
➢库区的水文地质条件是水库能否发生渗漏的重 要条件之一，尤其是库岸有无地下水分水岭，以 及地下水分水岭的高程，对水库的渗漏具有决定 性的意义。而地下水的某些特征，则可以用来直 接判断库区渗漏问题。
➢根据地下水分水岭脊线的高程与水库正常高水 位的关系，可判断水库是否有向邻谷渗漏的可能。 此时有四种情况：
➢当建坝前库区有承压水露头时，只要泉水口高 程超过水库正常高水位且其内部通道没有与低处 泉水串通，则库水就不会沿该承压含水层漏走。 若泉水口高程低于库水位，库水能否沿承压含水 层漏走，则应根据承压水含水层的补给区和排泄 区的具体情况确定。
（６）岩溶库区渗漏分析
岩溶地区水库漏水问题的分析，关键是：
A.查清该区地形、地层、岩性、构造和水文地 质等情况；
➢在第四纪的松散沉积层中，对水库渗漏有 重大意义的是未经胶结的砂砾(卵)石层，这 些砂砾石、砾石、卵石层空隙大、透水性强， 如果库区存在这些强透水层并沟通库区内外， 就可以成为水库渗漏的通道。
某水漏有密切关系的地质构造，主要有断 层破碎带或断层交汇带、裂隙密集带、背斜及向 斜构造、岩层产状等。
绕坝渗漏示意图
1.松散岩层的坝区渗漏条件
在松散岩层地区建坝，渗漏主要是通过 透水性强的砂砾石层发生的。砂砾石层有的 是现代河床沉积，有的是位于阶地之上，也 有的是古河道沉积。古河道砂砾石沉积可以 是埋藏在河岸一侧，也可以分布于阶地之上。 有时砂砾石层与不透水层成互层结构，对此， 应给予充分注意。一般在河谷狭窄、谷坡高 陡的坝区，砂砾石层仅分布于谷底，因此， 坝区渗漏主要发生在坝基。而在宽谷区当谷 坡上分布有多级阶地时，库水除沿坝基渗漏 外，还可能发生绕坝渗漏。
B.河水面附近有明显的溶洞层时，回水后库水将沿
溶洞倒灌。若该溶洞底板的高程比库水位高，则不
会成为库水直接外漏的通道。此时，若溶洞在库水 位高程以内，但最近邻谷(或邻谷的溶洞系统)间岩
体很厚，岩溶不发育，透水性不大，则虽发生库水 倒灌，但可能不会形成渗漏；若溶洞与邻谷(或邻谷 的溶洞系统)间的岩体很薄，透水性很强，则可能形
➢有时，地下水分水岭虽略低于水库正常高水位， 但由于蓄水后库水的顶托作用，地下水分水岭最后 可能略高于库水位，库水不致外漏。在分水岭很宽 厚、岩土体的透水性较小时，库水更不会外漏。
地下水分水岭与渗漏的关系
➢对于承压水(或建库后可能出现的承压水)。只要 透水层穿过了分水岭，而其两端分别在库区和邻 谷(或低洼地)出露，且其出露高程均低于水库正 常高水位，则库水就能沿透水层以承压水形式流 向邻谷。
成大量渗漏。当然，若溶洞与邻谷的溶洞系统已经 在库水位高程以下串通，则必将产生大量渗漏。
C.岩溶形态是地下水从补给区流向排泄区，沿 岩体内各种结构面溶蚀而成的通道。
因此对穿越分水岭的断层破碎带、节理密集带、 不整合面、褶皱轴面等，应特别注意查清是否 已形成岩溶渗漏通道。
D.多层岩溶地层与非岩溶地层交互地带的渗漏 问题。在查清岩溶地层的透水性以后，可按一 般沉积岩地区隔水层和透水层互层的分析原则， 判断其漏水的可能性。
（２）岩性条件
➢强透水层可以导致水库渗漏，隔水层的存在则可 以起到防渗作用。
➢能够起防渗作用的是微弱透水或基本不透水的岩 层，如粘土类岩中的粘土岩、页岩和粘土质沉积层， 以及完整致密的各种坚硬岩层。如果库盆或水库周 围有隔水层存在，就能够起挡水作用，使库水不致 向库外渗漏。
（２）岩性条件
➢强透水层可以导致水库渗漏，隔水层的存在则可 以起到防渗作用。
②建库河谷是地下水补给区。此最为不利，易产 生大量渗漏。当河谷是该区地下水补给区时，往 往具有下述地形和水文地质特征，应特别注意库 水外漏的问题。
A.盲谷：河谷突然中断处往往是地表水转入地下 的人口位置，系水库蓄水后库水外漏的通道入口。
B.谷底落水洞：若谷底落水洞发育，修建水库， 落水洞是库水外漏的通道入口。
（１）地形地貌条件
水库渗漏与不同的地貌单元密切相关。 如果库岸山体单薄，又有邻谷存在且下切较深，库 水外渗的可能性就大。 若水库修建在基岩山区河谷急剧拐弯处，河湾之间 的山脊有的地方可能会很狭窄，这样的地形条件， 就有可能产生水库渗漏。 平原地区河谷一般切割较浅，库区与邻谷常相距很 远，库水若要穿过河间地块向邻谷渗漏，一般是不 容易的。但在河曲发育地段，河间地块比较单薄， 则属可能产生渗漏的地形。
(2)裂隙渗漏型。库水主要通过岩、土体内的裂隙进行渗 漏，包括可透水的各种原生裂隙、次生裂隙以及断层破 碎带的裂隙。裂隙型渗漏量的大小取决于断层性质、规 模、充填物及填胶程度及裂隙的张开度和密集程度等。
(3)溶洞渗漏型。喀斯特地区的水库，库水通过各种规模 的溶洞发生渗漏。
除了以上三种基本类型外，尚有孔隙—裂隙渗漏型和裂 隙—溶洞渗漏型等混合型渗漏。
➢能够起防渗作用的是微弱透水或基本不透水的岩 层，如粘土类岩中的粘土岩、页岩和粘土质沉积层， 以及完整致密的各种坚硬岩层。如果库盆或水库周 围有隔水层存在，就能够起挡水作用，使库水不致 向库外渗漏。
➢基岩一般比较坚硬致密，孔隙率小。库水 如果要通过基岩发生渗漏，主要取决于各种 裂隙和溶洞的存在情况，以及沉积岩的层面 充填情况。
3.水库渗漏条件分析
水库发生渗漏的条件主要有三个： 一是构成库盆的岩体是透水的，如果水库坐落在粘 土岩地区，或库盆被厚层粘土所覆盖，这种水库基 本上是不漏水的； 二是库外存在有比库水位低的排泄区； 三是库水位高于库岸的地下水位，库水才能向库外 渗漏。由此可见，水库渗漏的发生主要与岩性和地 质构造、地形及水文地质条件有关。具备上述三个 条件的水库，就可能发生渗漏。
7．有的水库会诱发地震。
第一节 库坝区渗漏简介
库坝区渗漏是指库水沿岩石孔隙、裂隙、断层、溶洞 等向库盆以外或通过坝基(肩)向下游渗漏水量的现象。 水库的作用是蓄水兴利，在一定的地质条件下，水库 蓄水期间及蓄水后会产生渗漏。对任何一座水库来说， 在未采取有效的工程处理措施的情况下，如果存在严 重的渗漏现象，将会直接影响到该水库的效益。而坝 区的渗漏，在不少情况下往往导致坝基产生渗透变形， 威胁到大坝的安全。
在工程设计中，一般都要求使水库的渗漏量小于该河 流段平水期流量的1％-3％。
库区渗漏的地质条件分析
1.库区渗漏的类型 （１）暂时性渗漏 水库蓄水初期，由于库水位逐渐抬高，因湿润、饱和 库水位以下岩土层的孔隙、裂隙和空洞，导致库水量 损失。但库水不漏出库外，因此，水量损失是暂时的。 （２）永久性渗漏 指水库蓄水后，库水通过库岸或库盆底部的岩土体中 的孔隙、裂隙、断层及溶隙、溶洞等渗漏通道，向库 外邻谷、低地或远处低洼排水区不断渗水。
1．渗透系数(k) 法国水力学家达西曾通过大量的试验，发现地下水 层流的渗透速度(v)与水力坡度(I)成正比，写成公式 为:
v=kI 式中：v为渗透速度（m/d）；I为水力坡度；k为渗 透系数。
在生产实践中，多采用抽水试验确定岩体的渗透系数k值:
2.单位吸水量（w）和透水率（ｑ）
单位吸水量是在单位压力下每米试验段、每分钟压 入岩层中的水量，以L/(min·m·104Pa)表示。它是在 岩层中进行压水试验所测得的岩层渗透性指标。新 的压水试验的成果为岩层透水率（ｑ，Lu），１ Lu（吕荣）单位为：在l MPa的压力下，每米试验 段的平均压人流量，以L／ min计，即：1 Lu等于 在1 MPa的压力下，每米试段压人的流量为1L／ min。试验要求试段长为5m左右，每个试段的试验 时间为10min。1Lu一般相当于单位吸水量w值为 0．01L／(min·m·104Pa)时的渗透量。
3．水库若存在严重“渗漏”，会影响水利枢纽正常 运行。
4．当水库受到冲刷和侵蚀时会引起“库岸再造”， 有些地段形成滑坡、崩塌和冲蚀。有古滑坡存在的条 件下会发生滑坡“复活”。
5 ．水库淤积，库容体积减小．使农业、航运、渔业 条件恶化，自然环境条件受到影响。
6．泥炭层、垃圾场以及工厂污水废料排放到水库使 水库水质变坏，卫生条件变差，导致生活用水、灌溉 用水受到污染，引发一些疾病。
水库的工程地质问题研究
一、水库的主要工程地质问题概述
1．水库蓄水会使库内一些城区和居民点、古迹、文 物、工矿企业、铁路、公路和其他一些重要建筑物以 及大片农田、森林等受到“淹没”。
2．水库蓄水会使两岸地下水位抬高，使一些地区发 生“浸没”，甚至地上建筑物也受到危害，有些地区 甚至发生沼泽化、盐渍化，导致农作物无法种植、土 地荒芜、工矿企业排水困难。在低洼地区会引起土地 充水、沼泽化、盐渍化或地下水淹没。
C.谷底溶洞：谷底若有溶洞口是入水口，亦属大 型渗漏通道。
当河谷是地下水补给区时，必须查清外漏通道， 采取有效措施，否则水库漏水是很难避免的。
坝区渗漏条件分析
➢大坝建成后，坝上游水位抬高，在上、下游水位 差的作用下，库水可能通过坝基或坝肩岩层中的 孔隙、裂隙、破碎带向下游渗漏。前者称为坝基 渗漏，后者称为绕坝渗漏。 ➢坝区渗漏形式分为均匀渗漏和集中渗漏两种。前 者，如通过砂砾石层和基岩中较为均布的风化裂 隙的渗漏；后者，如通过较大的断裂破碎带和各 种岩溶通道的渗漏。
2.裂隙岩层坝区的渗漏条件 在裂隙岩层分布区，由于岩层中各种结构 面的透水能力的不同，以及河谷地貌和地 质构造的差异，使建坝所导致的渗漏在不 同地区或地段内有显著的不同。
河谷地貌与地质结构条件对坝区渗漏有显 著影响。
河谷平面形态与坝区渗漏的关系
四、岩层渗透性指标
表征岩层渗透性的指标有三个，即渗透系数(k)、单 位吸水量(w)和透水率(q)。这三个指标是评价坝、 库是否渗漏或估算渗漏量时的重要参数，也是地基 防渗处理设计的水文地质依据。