一級建造師《水利水電》知識點：工程地質的條件與分析

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　　1F411044 瞭解工程地質與水文地質的條件與分析

　　一、水工建築物的工程地質條件

工程地質條件，可理解為與工程建築物有關的各種地質因素的綜合。內容主要包括：土石型別及其性質、地質結構、地形地貌條件、水文地質條件、自然(物理)地質現象和天然建築材料6個方面。

(一)土石型別及其性質

土和岩石(簡稱岩土)是水工建築物的地基、建築材料或建築介質(如地下建築物的圍巖)。它們的型別和性質對建築物的穩定性、安全性、技術上的可能性、經濟上的合理性都有著極為重要的作用。如壩基，基本分為兩大類：岩基(硬基)和土基(軟基)。在岩基上，往往可以修建高壩、混凝土壩，樞紐多采用集中佈置方案;而在土基上，則往往只能修建低壩(或閘)、土石壩，樞紐多采用較分散的佈置方案。此外，在岩基和土基中，都存在不同型別和規模的軟弱岩層或土層，在工程建築中都必須進行專門的研究和處理，才能保證建築物的穩定和安全。

(二)地質結構

地質結構包括地質構造(褶皺及斷裂構造)和巖(土)體結構。地質構造按構造形態可分為傾斜構造、褶皺構造和斷裂構造三種類型。土體結構是指未固結成巖的第四紀土層的結構，包括各種成因型別土層的成層特徵、巖相變化和空間分佈規律。

巖體和岩石是不同的概念。通常把一定範圍內與工程建築有關的自然地質體稱為巖體。結構面與結構體的組合稱為巖體結構，巖體結構特徵實際上就是結構面和結構體的性狀及組合特徵的反映，它決定著巖體的物理力學性質和穩定性。

地形，一般指地表形態、高程、地勢高低、山脈水系、自然景物、森林植被，以及建築物分佈等，常以地形圖予以綜合反映。地貌，主要指地表形態的成因、型別，以及發育程度等。河谷地帶的地形地貌條件往往對水工建築物選址、壩型選擇、樞紐佈置、施工方案等都有直接影響。

(四)水文地質條件

水文地質條件一般包括以下內容：

1.地下水型別。

2.含水層與隔水層的埋藏深度、厚度、組合關係、空間分佈規律及特徵。

3.巖(土)層的水理性質，包括容水性、給水性、透水性等。

4.地下水的運動特徵，包括流向、流速、流量等。

5.地下水的動態特徵，包括水位、水溫、水質隨時間的變化規律。

6.地下水的水質，包括水的物理性質、化學性質、水質評價標準等。

水文地質條件的好壞直接關係到水庫是否漏水，壩基是否穩定，地下水資源評價是否可靠等一系列工程建設問題。

(五)自然(物理)地質現象

岩石的風化、沖溝、滑坡、崩漏、泥石流、喀斯特等自然地質現象的存在及其發育程度，會直接影響到建築物的安全和人民生命財產的安危。在水利水電工程建設中，在大壩區附近及水庫區內的自然地質現象，要求在工程地質勘察時進行充分的調查與研究，對影響大壩或水庫安全的應採取有效措施，進行處理或整治。

(六)天然建築材料

天然建築材料勘察應查明工程所需要的各類天然建築材料料場的分佈、位置、儲量、質量、開採和運輸條件等，為工程設計和施工提供依據。

關於料場儲量，在初查階段(對應於工程的可行性研究階段)，勘察儲量一般不少於設計需要量的.3倍，勘察儲量與實際儲量誤差，應不超過40 % ;詳查階段(對應於工程的初步設計階段)勘察儲量一般不少於設計需要量的2倍，勘察儲量與實際儲量誤差，應不超過15 %。

　　二、水利水電工程地質問題分析

主要對壩基、邊坡、地下洞室圍巖、水庫及軟土基坑工程等工程的地質問題進行分析。

(一)壩基岩體的工程地質分析(環球網校一建考試水利工程地質相關考點)

不同的壩型，其工作特點不同，所以對地質條件的要求也就不同。因此，除了對各類壩型的工作特點應有所瞭解外，特別要了解不同壩型對地質條件的適應性和對工程地質條件的要求。由於壩區巖體中存在的某些地質缺陷，可能導致產生的工程地質問題主要有壩基穩定問題(包括滲透穩定、沉降穩定和抗滑穩定)和壩區滲漏問題(包括壩基滲漏和繞壩滲漏)。

(二)邊坡的工程地質分析

l.邊坡變形破壞的型別和特徵

在野外常見到的邊坡變形破壞主要有鬆弛張裂、蠕動變形、崩塌、滑坡四種類型。此外尚有塌滑、錯落、傾倒等過渡型別，另外泥石流也是一種邊坡破壞的型別。

鬆弛張裂：在邊坡形成過程中，由於在河谷部位的巖體被沖刷侵蝕或人工開挖，使邊坡巖體失去約束，應力重新調整分佈，從而使岸坡巖體發生向臨空面方向的回彈變形及產生近平行於邊坡的拉張裂隙，一般稱為邊坡卸荷裂隙。

蠕動變形：是指邊坡巖體主要在重力作用下向臨空方向發生長期緩慢的塑性變形的現象，有表層蠕動和深層蠕動兩種型別。

崩塌：高陡的邊坡巖體突然發生傾倒崩落，巖塊翻滾撞擊而下，堆積於坡腳的現象，稱做崩塌。在堅硬巖體中發生的崩塌也稱巖崩，而在土體中發生的則稱土崩。

滑坡：邊坡巖體主要在重力作用下沿貫通的剪下破壞面發生滑動破壞的現象，稱為滑坡。在邊坡的破壞形式中，滑坡是分佈最廣、危害最大的一種。它在堅硬或鬆軟岩層、陡傾或緩傾岩層以及陡坡或緩坡地形中均可發生。

2.影響邊坡穩定的因素

地形地貌條件的影響;岩土型別和性質的影響;地質構造和巖體結構的影響;水的影響;其他因素，包括風化因素、人工挖掘、振動、地震等。

(三)地下洞室圍巖穩定性的工程地質分析

1.地下工程位置選擇的工程地質評價。理想的建洞山體應具備以下條件：建洞區地質構造簡單，岩層厚，節理組數少，間距大，無影響整個山體穩定的斷裂帶;巖體堅硬完整;地形完整，沒有滑坡、塌方等早期埋藏和近期破壞的地形;無岩溶或岩溶很不發育;地下水影響小;無有害氣體和異常地熱。

2.地下洞室圍巖的變形與破壞。圍巖變形破壞的幾種型別：脆性破裂;塊體滑動和塌方;層狀彎折和拱曲;塑性變形和膨脹。

(四)水庫工程地質問題分析

水庫有兩類：一類是在河流上築壩攔水所形成的人工湖泊，即地面水庫;另一類是利用地下蓄水構造，經人工控制形成的地下水庫。水庫蓄水後，水文條件、庫周的水文地質條件都會發生比較劇烈的變化，以至影響庫區及鄰近地段的地質環境。例如庫水升高浸潤庫岸，風浪作用沖蝕庫岸，地下水位上升浸沒窪地等。因此產生了各種工程地質問題，諸如水庫滲漏、水庫浸沒、水庫塌岸、水庫淤積、水庫誘發地震等問題。

(五)軟土基坑工程地質問題分析

1.軟土基坑工程地質問題主要包括兩個方面：土質邊坡穩定和基坑降排水。

2.在軟土基坑施工中，為防止邊坡失穩，保證施工安全，通常採取的措施有：採取合理坡度、設定邊坡護面、基坑支護、降低地下水位等。

3.軟土基坑降排水的目的主要有：增加邊坡的穩定性;對於細砂和粉砂土層的邊坡，防止流砂和管湧的發生;對下臥承壓含水層的黏性土基坑，防止基坑底部隆起;保持基坑土體乾燥，方便施工。

4.軟土基坑開挖的降排水一般有兩種途徑：明排法和人工降水。其中人工降水經常採用輕型井點或管井井點降水兩種方式。

(1)明排法的適用條件：

● 不易產生流砂、流土、潛蝕、管湧、淘空、塌陷等現象的黏性土、砂土，碎石土的地層;

● 基坑地下水位超出基礎底板或洞底標高不大於2.0m。

(2)輕型井點降水的適用條件：

● 黏土、粉質黏土、粉上的地層;

● 基坑邊坡不穩，易產生流土、流砂、管湧等現象;

● 地下水位埋藏小於6.0m，宜用單級真空點井;當大於6.0m時，場地條件有限，宜用噴射點井、接力點井;場地條件允許，宜用多級點井。

3)管井降水適用條件：

● 第四系含水層厚度大於5.0m;

● 基岩裂隙和岩溶含水層，厚度可小於5.0m;

● 含水層滲透係數K宜大於1.0m/d。