病险水库土石坝地质勘察

浅谈病险水库土石坝地质勘察
[摘要]：笔者在大坝安全鉴定和除险加固工程地质勘察实践工作中，体会到钻孔的数量与地质断面的布置、取样位置及数量、试验成果取值方法、注水试验对客观反映大坝的工程病险问题影响较大。

因此，合理地布置勘察工作量，规范坝体土取样和试验，真实地反映大坝存在的问题，对搞好除险加固工程极为重要。

[关键词]：病险水库土石坝地质勘察
中图分类号：tv543+.7 文献标识码：tv 文章编号：1009-914x（2012）26- 0438 -01
一、引言
病险土石坝工程地质勘察是大坝安全鉴定及除险加固设计主要工作之一，是以查明工程病害问题，确定加固处理方法提供地质依据为目的。

与一般的新建水库工程地质勘察的最大不同点，就在于病险土石坝工程地质勘察是把坝体作为一个“地质体”进行工程地质勘察与质量评价。

当前病险水库以中小型水库为主，大坝以土石坝居多，主要坝型有均质土坝和心墙坝。

合理地正确地查找土石坝存在工程病险问题，关系到病险土石坝的安全鉴定和除险加固方案的确定。

二、勘察方法与工作量的布置
钻孔及地质剖面布置直接关系到本工程地质勘察成败的关键，如存在问题的坝段没有钻孔控制，未能反映存在的工程地质问题，则不能满足土石坝安全鉴定及除险加固设计的要求。

参照《水利水
电工程地质勘察规范》（ gb50287- 99）的有关规定，土石坝初步设计阶段坝轴线勘探点间距宜采用50～ 100 m。

安全鉴定坝轴线勘探点间距一般为100 m左右。

钻孔布置还应在现场踏勘时，认真听取业主介绍工程情况，在确保施工质量的基础上，针对坝体有明显的不均匀沉陷、裂缝、散浸或渗漏等出险部位，并应考虑坝体稳定性计算典型断面，即大坝最高处重点布置，以查明上述险段的工程地质问题。

在以往的工程勘察中，发现最大坝高处基本位于老河床段，但老河床位置走向不定，有些水库河床较窄，仅10 m左右，上游被水库淹没，下游大部被堆填，给查找带来困难，需要在现场根据河道的总体走向，并请在现场的有关技术人员进行确认。

2.1 勘察方法
土石坝除险加固工程一般采用的勘察方法主要有收集资料、地质调查和测绘、物探、钻探、水文地质试验及室内外岩土体试验等。

地质调查和测绘主要在坝址区进行，内容包括坝体表观情况（裂缝、沉陷、渗漏，生物洞穴）和地层岩性、地质构造、左右两坝肩不利的结构面的产状、位置、性质、延伸长度、组合关系等，宜采用电法、地质雷达、电滋波等物探方法探测坝体隐患、渗漏通道的位置及埋藏深度。

钻探宜垂直和平行于坝轴线布置勘探剖面，勘探点应尽量靠近隐患部位，并根据渗漏特点确定孔距。

原则上重点在隐患部位布置勘察任务，并且采用多种勘探方法。

三、土样采取数量与试验成果的选择
3. 1 取样的数量
大坝安全的鉴定和除险加固工程地质勘察，在坝体土取样数量上主要依据《碾压式土石坝设计规范》（ sl274- 2001）的抗剪强度指标的整理方法，即从不小于11 组剪切试验中求取小值平均值的规定，至少取11 组土样进行室内物理力学试验。

大坝安全鉴定土工试验一般只取11 组，除险加固地质勘察取样也不超过24组。

1）病险水库多属“三边”工程，质量控制不严，上坝土料及填筑不规范，土料不均一，岩性差异较大，厚度变化悬殊，这在以往的水库工程地质勘察中已被证实。

如果单纯的按某一取样数量作为标准来进行取样，这显然不切合工程的实际，也不能全面地反映坝体土的物质组成。

2）依据《水利水电工程勘察规范》（ gb50287-99）的有关规定，第四纪土层应连续取原状样。

连续采取原状样可以有效地反映坝体的物质组成，对分析坝体的质量提供客观依据。

在病险水库工程勘察的实例中，坝顶钻孔取样间距一般为2. 0 m 左右，同时进行标准贯入试验，上、下游按钻孔取样点间距一般在3. 0 m 左右，大坝坝体取样数量均在40 组以上，多者超过60 组。

3）对坝壳堆石料、砾石土等粗粒料，无法采取原状样，可以改取扰动样，通过室内试验了解其物质组成，根据《碾压式土石坝设计规范》（ sl274- 2001）的有关规定，对坝壳堆石料、砾石土等粗粒料，以及粘性土，在试验组数较少的情况下，可根据试验成果和参考类似工程进行类比确定。

3. 2 试验成果取值方法
土的物理和渗透指标的取值一般按《水利水电工程地质勘察规范》（ gb50287- 99）的有关规定，取平均值和大值平均值，抗剪强度按《碾压式土石坝设计规范》（ sl274- 2001）的统计方法取小值平均值。

物理指标的取值显然是符合规范要求的，也是较为合理的，但渗透和抗剪强度指标取值方法仍存在一些异议。

渗透指标是通过室内试验成果进行统计，取大值平均值，但是室内试验的样品仅代表土体某一点的垂直渗透特性，而无法反映水平渗透特性，并且人工填筑的坝体土与自然沉积土不同，前者是无序的，内部往往有空洞、裂隙及砂、碎块石，甚至还夹有碎块，土均不均一，而野外采样很难对其影响土体的渗透特性部位进行取样，因此室内试验的渗透系数不能完全如实反映坝体的渗透特性，渗透指标的取值应结合野外现场注水试验成果综合考虑，提出较为合理的建议值。

土的抗剪强度依据《碾压式土石坝设计规范》（ sl274- 2001）的取值方法是建立在土性状态指标一致或相似的基础上的，而在病险土石坝的坝体上，物理指标差别是较大的，并不符合取值的基本要求，因而按其取值必然存在问题。

土的抗剪强度主要影响因素有颗粒组成、密度和含水量。

因此，据试验成果，按土性状态指标一致或相似，对坝体进行分区统计，按小值平均值提出建议值，才是较为合理的。

四、水文地质试验分析
2）钻孔注水试验适合于地下水位埋藏较深，不便于进行抽水
试验的场地，或岩石太软弱而承受不了压水试验的高压的钻孔水文地质试验。

根据注水试验原理，注水试验可以看做是抽水试验的逆过程。

因此，注水试验一般不适用于地下水位之下的岩土层。

五、结束语
目前病险水库较多，如何全面客观地反映大坝的工程病害险情，工程地质勘察工作较为重要。

在工程地质勘察过程中，需要地质工程师全面收集大坝运行资料，了解大坝历年出险的情况，对病险土石坝进行查勘，为合理地布置勘察工作量进行策划。

同时尽可能采用综合勘察技术、勘察新技术，查明水库大坝坝体土的结构及物理力学特性、渗透特性，为大坝安全鉴定及除险加固方案的确定提供地质依据。

参考文献：
[1]李文梅，病险水库现状及除险加固工程地质勘察浅析[j] .
[2]杨展鹏，龙凤水库工程库区坍岸问题工程地质评析[j] .
[3]苏立群，刘波，傅琼华，大坝安全鉴定工程地质勘察存在的问题与对策[j].。