水利水电工程勘察规范.ppt
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1、水利水电工程水文地质勘察规范水文地质勘察规范昆明理工大学地球科学系 李 波2007年10月1、总则 1.0.1到目前为止,水利水电行业尚无专门的水文地质勘察规范。几十年来我国兴建了大量的水利水电工程,在工程前期的设计阶段中,包括水文地质勘察在内的工程地质勘察方面积累了丰富的实贱经验和科研成果,为进一步深化、补充和规范水利水电工程地质勘察规范(GB5028799)中水文地质问题的论证评价,特制定本规范。102 本规范适用于大型水利水电工程的水文地质勘察工作中、小型水利水电工程可参照执行。103引用标准 1水利水电工程地质勘察规范(GB50287-99)2水利水电工程地质测绘规程(sL299-20
2、04)3水利水电工程物探规程(DL5O1O-92)4水利水电工程钻探规程(DL5013-92)5水利水电工程钻孔压水试验规程(SL31-2003)6水利水电工程地质钻孔抽水试验规程(SL320-2005)7水利水电工程地质观测规程(SL2451999)8水利水电工程施工地质规程(SL313-2004)9 堤防工程地质勘察规程(SLl88-2005)10供水水文地质勘察规范(GB50027-2001)11水工隧洞设计规范(SL297-2002)104 水利水电工程水文地质勘察除应符合本规范外,尚应符合国家现行有关强制性标准的规定。2术语、符号21术语211地下水蓄水构迨 由含水层(带)与隔水层纽
3、合构成的蓄积地下水的地质构造。212越层补给深层承压水头高干浅层漕水位时,深层地下水将可能穿越隔水层(即弱透水层)而补给上部潜水。213地下水水量平衡 某一地区某一时期内地下水水量的补给与捧泄之间的对比关系。21.4地下水均街地下水补给与排泄的对比关系。215地下水导水系数 反映含水层导水能力的参数。表示单位宽度含水层在单位水力埴降作用下的水流通量。216水位传导系数 也称水力扩散系数表征在弹性动悫条件下潜水含水层中水位变化传播递度的参数。217 突泥在一定水压力作用下,沿松散(软)岩带或充填性溶洞,突然大量涌出水、泥、沙等混杂物的现象。218 地下水富水层地下水受重力作用由高处往低处渗流过程
4、中在地下一定深处如遇到不透层时,便受阻而聚积在不透水层之上使透水层充水形成富水层。21.9地表土毛细水由毛细管表面张力吸附在土壤毛细空隙中的水。21.l0溶蚀:含有C02的水对可溶性岩石的化学作用。21.11侵蚀:水对岩土体的冲刷破坏作用。21.12天宙地下河或溶洞在地表的窗口。21.13 上层滞水:当包气带存在局部隔水层时,在局部隔水层上积聚具有自由水面的重力水,即为上层滞水。21.l4水的运动粘滞系数水的粘滞系教与密度的比值。21.l5给水度当潜水位下降1m时,从1m2横截面积上的漕水含水层中释放出来的水量。21.16渗透结构类型透(含)水层(体)和相对隔水层(体)的空间分布及组合规律的分
5、类。2、条文说明 1.0.2本规范适用的大型水利水电工程是指按防洪标准(GB5020194)所确定的大(1)型和大(2)型工程。该标准关于工程规模的标准规定见表1。中小型工程,不要求按照本规范执行。可以参照本规范指导其勘察工作。1.0.3引用标准可视为本标准的条文,本规范中涉及的有关具体勘察方法应遵照相关引用标准执行。水利水电工程中的附属建筑物场地、交通路线和地下水供水等的水文地质勘察,可按现行国家有关岩土工程、铁路、公路、供水等勘察规范、规程进行,本规范不作具体规定。3、基本规定3.0.1本条强调水文地质勘察与工程地质勘察一般情况下应合并进行,是因为在实际工作中,如对工程区地形地貌、地层岩性
6、、地质构造等背景地质条件的了解是共同的需要,区别的是工程地质勘察偏重于岩土物理力学特性及抗滑稳定性的研究,水文地质勘察则偏重于岩土的渗透性及抗渗稳定性的研究,水是研究的主体,两者互为因果紧密联系,很难区分,因此当水文地质条件较简单的一般地区水文地质勘察与工程地质勘察合并进行,不单独进行水文地质勘察。本条中所列出的应单独进行专门性水文地质勘察的地区,是水文地质条件比较复杂、水文地质问题对工程影响较大的地区:1 水库可能产生渗漏、浸没地区:因为渗漏、浸没这两个问题是决定水库能否修建的重大问题,查明这两个问题有必要开展专门水文地质勘察工作。2 岩溶地区:是做为特殊岩性地区考虑的,岩溶区岩体强度等对修
7、建水利工程而言一般部能满足要求,而由于岩溶的发育,使岩体渗透性强,岩溶区渗漏等水文地质问题突出,所以岩溶地区勘察工作以查清水文地质问题为重点,因此应安徘进行专门性水文地质勘察。3、灌区是作为一个特殊的水利工程而考虑的,灌区主要问题是浸没等水文地质问题,因而也应安排进行专门性水文地质勘察。4、坝(闸)、地下硐室等水利工程建筑物区勘察,如水文地质条件较简单,应与工程地质勘察合并进行,只有当水文地质条件复杂时,按一般工程地质勘察无法满足查明水文地质条件和评价水文地质问题,增加必要的水文地质测绘、勘探、试验工作量,按排进行专门性水文地质勘察工作是必要的。3.0.2本条中规定水文地质勘察(专门性水文地质
8、勘察)阶段与工程地质勘察一致,因而在各勘察阶段中勘察工作的丰青度要求也应是一致的:即规划阶段为了解工程区的水文地质条件:可行性研究阶段为调查和初步查明工程区水文地质条件:初步设计阶段为查明工程区水文地质条件:技术施工设计阶段为检验前期勘察的水文地质资料与结论,补充论证水文地质问题,优化设计所需水文地质资料。本条中提出了四种情况下可确定为水文地质条件复杂区,是指当水利工程建筑物处于其中一种情况下时,采用水文地质勘察与工程地质勘察合并进行的勘察方法不能满足查明水文地质条件的要求,因此必需进行专门性水文地质勘察工作,本条中所列四种情况可能包括不了所有情况,当工程区不属本条所列四种情况,可依据实际情况
9、确定工程区为水文地质条件复杂区。3.0.3本条列举了勘察大纲的编写内容,主要包括技术要求和经费控制等方面。考虑到勘察是一种探索性工作,大纲设计的勘探布置和计划工作量很难完全符合实际,随着地质问题的不断发现和揭露,调整勘探布置和工作量有利于深入解决这些问题和节约费用,在条文中明确应进行调整的规定是必要的,但调整应控制在整个计划工作置之内,不宜突破。304 本条主要强调在勘察工作的过程中,勘察单位应遵循合理的工序,组织各项地勘工作有条不紊的进行,以保证勘察成果质量,避兔工序倒置造成的返工和浪费。305 本条强调各阶段水文地质勘察宜先行测绘后作勘探,经过测绘,可以了解基本地质情况,发现问题,在此基础
10、上指导勘探工程的布置、物探方法选择和代表性试验位置的确定,从而提高针对性和节省勘察经费。本条第一款水库可能产生淳漏漫没地区、岩溶地区、灌区及水文地质条件复杂地区专门水文地质勘察工作,进行专门性水文地质测绘,绘制专门性水文地质图件是很必要的,是专门水文地质勘察的基础。本条第二款专门性水文地质测绘比例尺与工程测绘比倒尺相同,可节省地形图费用,同时便于比较,但测绘范围可与工程地质有差别,主要原因是,有些情况下为了查明工程区的水文地质条件,往往需要查清地下水的补给、迳流、体泄条件,工程地质测绘范困内的冽绘解决不了这一问题,因此研究范围应扩大至包括一个完整的水文地质单元是十分必要的。本条第三款遥感地质解
11、译是一种快速的填图方法,在规划阶段尤为重要。各种影像资料舍有丰富的地质信息,但也具有多解性,为避免解译错误,对遥感解译成果进行野外验证是不可缺少的。306 物探方法轻便、高效、成本低,水利工程水文地质勘察中已广泛使用但其缺点是应用受场地地形和岩土物性条件的限制,探测成果往往具有多解性特点,较难得出单一的结论,因此本条强调:一是要采用有效的方法进行综合探测,二是探测成果要经钻探验证,以期获得最佳效果。307水文地质钻探在整个勘察经费中占有较大的比重,因此对钻孔特别是控制性源孔的安排应谨慎,并应尽可能做到一孔多用,为了使钻探达到顸期的目的,在施工前根据预冽的钻孔地质剖面及钻孔技术任务书的要求,进行
12、专门设计是极为重要的,设计主要要注意以下三方面的问题:1 考虑钻孔中安排的各项水文地质现场测试要求,在保证终孔直径的前提下,确定开孔直径,确定钻孔的换径部位及深度,一般情况下宜尽量设法减少换径:2根据现场冽试项目要求,确定钻探方法和钻探器具:3确定水文地质现场冽试方法、仪器、设备和钻孔中试段位置。本条中要求在钻探过程中应进行水文地质简易观冽工作非常必要,因为它可及时发现地层中舍水层位置、地下水位、地下水承压性质等重要水文地质条件。308 本条指出的钻孔原位测试主要包括钻孔压水试验、钻孔抽水试验、钻孔注水试验、试坑淳水试验、渗透变形(管涌)试验等;室内试验则包括渗透试验和渗透变形试验等。本条强调
13、室内试验需要保证有效的试验组数,这是因为室内试验土样规格较小,取样运输、样品制备中易受扰动难以完全代表现场实际情况,提出这一要求,目的在于能正礴反映岩土的渗透特征和确保设计采用参数可靠性和合理性。“有效试验组数”系指试验结果分析、整理后,具有正确、可靠和合理性的成果组数,其中各勘察阶段规定的“有效试验组数”亦为最低要求。309地下水动态观冽是为了了解各舍水层(包括承压含水层)的水位(水头)、流量、水温、水质等随时间的变化规律,分析研究降水、地表水与地下水的补体关系,为评价坝基及绕坝渗漏、淳透变形、水库渗漏、浸没、库岸稳定等提供可靠的地下水位、流量等的动态数据。此外,在施工期的地质顸报以及检验与
14、评价工程处理措施效果等方面,都必须分析长期观冽资料才能作出判断,故本条提出在勘察期应对地下水的动态进行长期观测。在坝址区,水库区的可能渗漏部位、漫役地段以及水库岸坡可能的不稳定地段等,从规划阶段开始就应该有关于地下水动态观冽的初步安排,随着勘察阶段的深入,逐步形成观测网是十分必要的。3010水文地质勘察报告是各勘察阶段的最终成果,一般由正文、附图和附件三部分组成。各阶段地质勘察工作结束后,应将各项勘察资料及时整理,编制水文地质勘察报告。必要时,还需编制专题勘察研究报告。报告正文应系统全面论述本阶段的勘察工作,真实反映主要地质情况,依据客观的地质现象和试验资料进行综舍分析,针对建筑物的特点和需要
15、进行评价,合理提出各项参数和建议。附图应接本规范和相关规范的有关规定编制,要求图面层次清楚,数据准确、清哳、实用,与报告内容相符。附件是报告重要内容的补充说明文件或专题水文地质论证,测试研究报告等。4区域水文地质勘察 421区域地形地貌应包括平原、丘陵山区、岩涪地区、滨海地区、戈壁沙漠、黄土地区、草原牧区及冻土地带等。431433鉴于水利水电工程单独开展区域水文地质勘察的项目很少,故本规范确定了以收集、分析和整编已有区域水文地质资料,加之必要的线路调查与验证的工作原则,同时鼓励应用遥感技术方法。434区域水文地质调查成果一般纳入专题水文地质勘察报告或工程地质勘察报告,内容应包括区域水文地质概况
16、、区域水文地质条件和问题、水文地质环境的趋势性顸测与评价。5水库区水文地质勘察 52水库渗漏523第4款本款不适用于抽水蓄能电站工程。本款的轻微渗漏标准来源于工程地质分析原理成部地质学院l981版“一般规定不超过河流平水期流量的l3,工程地质学河海大学第一版“渗漏量小于平水期流量的l3是可以允许的”,工程地质学河海大学第二版“渗漏总量小于河流多年平均流量的5则是可以允许的”。考虑河流来水量的季节性差异,轻微渗漏标准定为小于河流多年平均流量的3是适宜的。严重渗漏标准目前尚无统一规定但渗量为河流多年平均流量的10是个界限框数大于此值水库效益必然受到大的影响有时甚至个刖机组不能正常发电。轻微、中等、
17、严重渗漏的三级划分标准主要是便于水库渗漏问题评价的可操作性,评价时尚应考虑水库的任务、开发目标、水动能条件以及水库渗漏问题处理(费用、难易)与水库效益的比较等因素。524本规范第ll条内容为岩溶区水文地质勘察,其中对岩溶地区水库渗漏问题做了专门规定因此本节不再重复。53水库浸没531条第6款中漫役类型主要有沼泽化、盐碱化、黄土娄湿陷、井壁坍塌、建筑物倒坍和道路翻浆等。533条第2款、第l项所指地层二元结构,即上部为透水性徼弱的粘性土层,下部为透水性良好的砂层或砂砾(卯)石层,这类地层结构在一般河谷阶地中较常见,这时的壅水计算值宜采用结舍水动力学方法计算。以往对于这类地层结构的壅水计算是采用卡明
18、斯基方法,该方法当上层透水性很小时,计算出的壅水值几乎就是水库水位的拾高值,且以不变的数值向远处延伸,使得蓄水前后的两条地下水浸润曲线相互平行。这既扩大了浸没范围,也与实际资料不符。6坝(闸)址区水文地质勘察61 目的与任务6_1_1612进行坝(闸)址区水文地质勘察,是为了在查明坝(闸)址区水文地质条件的基础上分析评价坝(闸)址区可能存在的主要水文地质问题及其影响,为水工建筑物和防渗、排水工程设计提供依据。岩土体渗透结构类型划分和渗透性分区对于表征坝(闸)址区岩土体渗透特征具有重要意义,也是分析评价坝(闸)址区水文地质问题的重要基础。62勘察内容621624 4条中所列内容,是查明坝(闸)址
19、区水文地质条件所需要的基本资料,同时也是进行岩土体渗透结构类型划分和渗透性分区的基础依据。626本条中要求进行坝(闸)址区岩土体淳透结构类型划分,这是基于实际需要和国内有关研究进展情况提出的。渗透结构是指不同渗透性的岩土体在空间中的分布与组合方式,它反映了岩土体渗透性的空间分布规律。划分渗透结构类型,有助于从宏观上把握坝(闸)址区岩土体(尤其是岩体)渗透特征,也便于防渗、排水工程设计应用。627 本条规定对坝基及绕坝渗漏、坝基基坑涌水等主要水文地质问题进行分析评价。这些问题属于坝(闸)址区水文地质勘察中常见问题,对工程设计和施工方案确定影响较大。至于渗透变形、扬压力分布等问题,有的已在有关规范
20、中予以规定,有的影响因素众多,不宜单从水文地质方面进行评价,故未列入本规范。628 水文地质巡视是施工期水文地质工作中承上启下的重要环节,地质技木人员应在现场巡视的基础上,提出需要立即开展的施工期水文地质工作内容:“水文地质分析顸报”对确保施工安全和正常工期具有重要意义,是施工期水文地质工作的核心环节:“水文地质观测”应根据前期勘察或施工开挖中揭露的具体情况进行。63勘察方法631 从专业范畴上看,水文地质勘察应包舍在工程地质勘察中。同时,无论工程地质勘察还是水文地质勘察,对查明工作区基本地质条件的要求是相同的。从开展实际工作的氖度考虑,一般情况下单独进行水文地质勘察也不合理。因此,本条规定坝
21、(闸)址区水文地质勘察一般应结合坝(闸)址区工程地质勘察进行。水文地质测绘、物探、钻探、试验、观测等方法均为水文地质勘察的常用方法。水文地质i丝视和分析预报等方法则主要在施工期采用。632对水文地质条件复杂的坝(闸)址区,结合坝(闸)址区工程地质勘察进行的一般性水文地质勘察的深度和精度往往难以满足要求,所以本条第1款规定在此情况下应进行专门性水文地质勘察。本条第2款内容关系到防渗和排水工程设计方案的最终确定,第3款内容关系到防渗、排水工程的施工方案、工艺和质量;第4款内容关系到水库效益及运行安全。这几种情况下也均应进行专门性水文地质勘察,以提供地质依据或查明地质原因。63.3 水文地质测绘是水
22、文地质勘察的基本手段。一般情况下,坝(闸)址区水文地质测绘的范围和比例尺与坝(闸)址区工程地质测绘一致即可满足工作需要。由于具体问题的多样性和复杂性,专门性水文地质测绘的测绘比倒尺和范困不宜明确规定,因此条文中仅作了原则规定。634 本条提出了水文地质物探工作的应用与布置原则。选择物探方法时应考虑各种方法的优势和局限性,注意相互验证,以提高成果精度。635 本条第1款提出水文地质钻探的布置原则,即在一般情况下应利用工程地质勘探孔观测和记录水文地质有关内容与现象,这些内容与现象可从不同的侧面反映工作区水文地质条件。由于具体问题的多样性和复杂性,解决不同水文地质问题所需专门性勘探的工作量往往差别较
23、大,很难统一标准,因此本条第3款仅对专门性水文地质勘探布置作了原则规定。636本条第1款规定了在坝基第四纪覆盖层主要含水层中进行抽水试验的基本原则。要求各主要舍水层的抽水试验不应少于3组,是为了与GB502999的有关规定相一致:考虑到单孔抽水试验成果丰青度较低,本款同时要求各主要含水层多孔抽水试验不应少于1组。本条第24款内容亦与GB5028799的有关规定相一致。近年来,随着一批高坝及抽水蓄能电站的惨建,对裂隙岩体各向异性渗透性及其在高水头下渗透特性的勘察研究要求越来越迫切,也积累了一定的成功经验,但高压压水试验及定向压水试验实施有一定难度,故本规范中亦未做严格规定。强透水的大断层破碎带、
24、裂隙密集带、层间剪切破碎带等易构成集中渗漏带,水文地质意义重大。所以本条第5款要求视具体情况进行抽水试验或压水、注水试验以查明其淳透性。进行连通试验的目的在于判断其渗透途径。637本条第2款规定了施工期水文地质观测4个方面的内容,这些内容是彤响坝(闸)址区建筑物施工及运行期安全的重要水文地质因素。观测后应对资料及时进行整理分析,井应用于水文地质分析顸报与建议工作中。本条第3款强调应对多层含水层进行分层水文地质观测,是为了保证观测资料的真实性与实际应用方便。本条第4款规定了施工期水文地质迩视3个方面的内容。及时发现这些可能对工程建设造成不利影响的水文地质现象意义重大。638 由于水文地质问题的复
25、杂性和勘察的局限性,某些不良水文地质现象可能在施工开挖过程中才能通过巡视、观冽、专项勘察等手段才能被发现和查明。本条第1款规定了水文地质分析顸报与建议的内容,第2款规定了提出水文地质分析顸报与建议的形式与要求。64水文地质问题评价641 本条第1款是评价坝基及绕坝渗漏问题的总的要求。坝(闸)址区地形地貌条件、库水与地下水补排关系、岩土层渗透性及其分布组合特征、地质构造发育及分布特征等,均是控制坝基及绕坝渗漏问题的主要地质因素,本条第2款提出了可能存在较严重坝基或绕坝渗漏问题的3种情况。勘察中发现坝(闸)址区存在其中任何一种情况,即应对坝基或绕坝淳漏问题予以特别注意。由于水文地质条件的复杂性,准
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