CH5-引水建筑工程地质问题-XXXX

§5引水建筑工程地质问题§5.1概述§5.2渠道渗漏问题§5.3渠道稳定问题§5.4黄土区渠道的湿陷变形§5.1概述引水建筑物：闸门-渠道-隧洞-渡槽-倒虹吸管道-跌水-泻槽渠道：挖方式、填方式、半挖方半填方式都江堰公元前256-251，四川岷江京杭大运河，隋朝红旗渠是20世纪60年代林县人民在太行山上建成的大型“引漳入林”灌溉工程。红旗渠以浊漳河为源。渠首位于山西省平顺县石城镇侯壁断下。总干渠长70.6公里，渠底宽8米，渠墙高4.3米，纵坡为1／8000，设计加大流量23秒立方米，全部开凿在峰峦迭嶂的太行山腰，工程艰险。红旗渠灌区共有干渠、分干渠10条，总长304.1公里；支渠51条，总长524.1公里；斗渠290条，总长697.3公里；农渠4281条，总长2488公里；沿渠兴建小型一、二类水库48座，塘堰346座，共有兴利库容2381万立方米。各种建筑物12408座，其中凿通隧洞211个，总长53.7公里，架渡槽151个，总长12.5公里，还建了水电站和提水站。红旗渠工程总投工5611万个，共完成土石砌方2225万立方米。总投资12504万元，其中国家投资4625万元，占37％，社队投资7878万元，占63％。引水遂洞（无压隧洞、有压隧洞）§5.2渠道渗漏问题1）渠道渗漏的危害直接减少水量影响效益可能产生沼泽化和次生盐渍化、黄土湿陷变形、斜坡滑动破坏2）渠道渗漏的工程地质分析渠道渗漏主要取决于岩土的透水性和地下水位基岩区：渗漏不严重，但断层破碎带和岩溶地区的溶洞、落水洞等局部外渗通道渗漏严重第四纪地区：由砂砾石或卵砾石层组成，透水性强，渗漏较严重；黄土类土，具大孔隙和垂直节理，透水性较强，渗漏较严重当地下水位高干渠水位时不会发生渗漏，而且还能得到地下水的补给。反之，当渠水位高于地下水位时会发生渗漏，且地下水埋深愈大，渗漏亦愈严重。3）渠道渗漏过程渠道过水的初期，由于要饱和干燥的岩土体，入渗强度较大，随着时间延续而逐渐减少，到一定时间后，便达到相对稳定状态。渠道过水初期，渗透水流在重力和毛细力作用下，渗漏以垂直下渗为主，并有部分侧渗，当下渗水流到达地下水面后，转向两侧渗流。若渠水向两侧渗出的水量大于渗流排走量时，渠底下的地下水位逐渐上升，形成地下水峰；地下水峰逐渐升高，直至与渠水连成统一水面。当上述两个量相等且为一常数时，该地下水面不再上升而趋于稳定，此后渠道即以侧向渗漏为主。分为三个阶段：（1）垂向渗漏阶段：出现地下水峰之前的阶段（2）回水渗漏阶段：地下水峰开始出现至水峰逐渐升高到与渠水连成统一水面之前的阶段（3）侧向渗漏阶段：地下水与渠水连成统一水面之后的阶段4）渗漏量计算（1）垂向渗漏阶段a.透水层厚度大、均质、透水性较强、地下水埋深大)(10CHBKqb.渠道下部有强透水层、地下水埋较小)(20CHBKq（2）回水渗漏阶段jhQQ（3）侧向渗漏阶段a.隔水层顶板低于河水位b.隔水层顶板高于河水位LHHhhKq21212LHhKq112（4）实测%1001入出入渗漏强度QQQll%100设尾QQ渠系有效利用系数：渠尾流量与渠道设计流量的百分比§5.3渠道稳定问题渠道边坡稳定渠底稳定山坡渠道的斜坡稳定§5.4黄土区渠道的湿陷变形黄土的湿陷性：黄土在一定压力下，受水浸湿后结构迅速破坏而产生显著附加沉陷的性能。黄土湿陷变形的形成条件黄土类型：Q1（早更新世）Q2（中更新世）黄土无湿陷性无大孔隙、坚硬致密、呈块状结构、浅棕红色的黄土无湿陷性黄土地层剖面中，从地表向下，湿陷性变差新沉积的风积黄土、坡积黄土、冲积黄土湿陷性严重，湿陷量大潜水位以下的饱和黄土、天然含水量大于塑限的黄土无湿陷性水文条件变化§5.5膨胀土问题1）岩石强度评分岩质类型硬质岩软质岩坚硬岩中硬岩较软岩软岩饱和抗压强度（Mpa）6060~3030~1515~5岩石强度评分A30~2020~1010~55~0水利水电工程围岩工程地质分类§5.6引水遂洞工程地质问题2）岩石完整程度评分岩石完整程度完整较完整完整性差较破碎破碎岩石完整性系数Kv0.750.75~0.550.55~0.350.35~0.15≦0.15岩体完整性评分B硬质岩40~3030~2222~1414~66~0软质岩25~1919~1414~99~44~03）结构面状态评分结构面状态张开度(mm)闭合W0.5微张0.5≦W5.0张开W≧5.0充填物——无充填物岩屑泥质岩屑泥质起伏粗糙状况起伏粗糙平直光滑起伏粗糙起伏光滑或平直粗糙平直光滑起伏粗糙起伏光滑或平直粗糙平直光滑起伏粗糙起伏光滑或平直粗糙平直光滑——结构面状态评分C硬质岩272124211521171215129126较软岩272124211521171215129126软岩181417148141181086844）地下水评分活动状态干燥到渗水滴水线状流水涌水水量q（L/min·10m洞长）或压力水头H（m）q≦25或H≦1025q≦125或10H≦100q125或H100基本因素评分T′85地下水评分D00~-2-2~-685~650~-2-2~-6-6~-1065~45-2~-6-6~-10-10~-1445~25-6~-10-10~-14-14~-18≦25-10~-14-14~-18-18~-205）主要结构面产状评分结构面走向与洞轴线夹角90°~60°60°~30°30°结构面倾角70°70°~45°45°~20°20°70°70°~45°45°~20°20°70°70°~45°45°~20°20°结构面产状评分E洞顶0-2-5-10-2-5-10-12-5-10-12-12边墙-2-5-20-5-10-20-10-12-50围岩类别围岩稳定性总评分强度应力比支护类型Ⅰ稳定。围岩可长期稳定，一般无不稳定体854不支护或局部锚杆或喷薄层混凝土、系统锚杆加钢筋网Ⅱ基本稳定。围岩整体稳定，不会产生塑性变形，局部可能掉块85~654Ⅲ局部稳定性差。围岩强度不足，局部会产生塑性变形，不支护可能产生塌方或变形破坏。完整的较软岩，可能暂时稳定65~452喷混凝土、系统锚杆加钢筋网。跨度为20~25m时，并浇筑混凝土衬砌Ⅳ不稳定。围岩自稳时间很短，规模较大的各种变形和破坏都可能发生45~252喷混凝土、系统锚杆加钢筋网，并浇筑混凝土衬砌Ⅴ极不稳定。围岩不能自稳，变形严重破坏≦25