水利水电工程渗漏问题幻灯片.ppt
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1、水利水电工程渗漏问题第1页,共90页,编辑于2022年,星期一1水利水电工程水文地质研究的意义水利水电工程中经常遇到的主要水文地质问题:()渗漏问题,包括坝段(坝下和绕坝)渗漏和水库渗漏;()浸没问题,即由于水库蓄水,水位抬高,周围库岸岩石随之受浸润,逐渐饱和,使地下水位上升,形成地下水壅水而引起的种种不良后果;()地下水对建筑物和基坑的水动力作用;()地下水对坝区建筑物引起的水化学稳定问题。第2页,共90页,编辑于2022年,星期一第3页,共90页,编辑于2022年,星期一不仅关系到建筑物未来的稳定性,而且也关系到工程的经济效益和使用年限。第4页,共90页,编辑于2022年,星期一2岩溶河谷
2、区的水文地质勘察 一、勘察目的与任务 岩溶地区蕴藏着丰富的水力资源。岩溶发育又对工程建筑带来不利条件和威胁。查明水库及建筑物区的岩溶水文地质条件,对岩溶渗漏、岩溶性涌水及外水压力、岩溶水变化导致的环境恶化等岩溶水文地质问题进行分析、评价。第5页,共90页,编辑于2022年,星期一二、勘察内容(一)、查明岩溶水文地质条件1 地形地貌条件:可能出现渗漏的低邻谷高程、距离,河弯捷径长度,裂点及远方排泄基准面高程、距离等;2 地层岩性:应按碳酸盐纯度(纯、次纯、不纯)及岩层组合形式(连续型、夹层型、互层型)分类,并按岩溶化岩组分类。第6页,共90页,编辑于2022年,星期一第7页,共90页,编辑于20
3、22年,星期一3地质构造条件:主要是褶皱、断裂性质及空间展布情况;隔水层、相对隔水层厚度、可靠性、空间分布的连续性,即封闭条件;同层位或不同层位可溶岩沟通库内、外或坝址上、下游,组成统一的岩溶含水系统情况;第8页,共90页,编辑于2022年,星期一4岩溶发育程度:地下水位线以上及以下的岩溶洞穴类型、规模、充填物及其空间分布规律,延伸性及贯通性;5岩溶水文地质结构,对单斜构造坝址河谷岩溶水文地质结构类型;第9页,共90页,编辑于2022年,星期一6岩溶水补给条件,包括补给面积、方式,对集中补给者应区分外源水还是内源水;第10页,共90页,编辑于2022年,星期一7可溶岩透水性介质划分 第11页,
4、共90页,编辑于2022年,星期一 8岩溶水径流条件与形式,即平面上的水动力场类型:有管道流 (汇集型)与扩散流(弥散型)两大类;9岩溶水流动系统(泉、大泉、管道水、暗河、地下河)的边界、水文特征,应按排泄条件划分为基控型还是层控型;第12页,共90页,编辑于2022年,星期一10地下水的流向、流速、管道水的比流速,水力比降及流态,据河水与地下水之间的关系,确定河谷岩溶水水动力条件基本类型;第13页,共90页,编辑于2022年,星期一第14页,共90页,编辑于2022年,星期一 11 地下水位分布特征及水位、流量、水质的动态变化规律;第15页,共90页,编辑于2022年,星期一第16页,共90
5、页,编辑于2022年,星期一12 渗漏范围:包括宽度、深度的确定渗漏量的估算及评价和处理建议.第17页,共90页,编辑于2022年,星期一第18页,共90页,编辑于2022年,星期一第19页,共90页,编辑于2022年,星期一(二)、确定河谷类型岩溶地区河谷类型基本可划分宽谷和峡谷两大类型。不同的河谷类型其水文地质条件不同,尤其是水动力条件不同,因而也造成岩溶发育特征的不同。第20页,共90页,编辑于2022年,星期一第21页,共90页,编辑于2022年,星期一第22页,共90页,编辑于2022年,星期一第23页,共90页,编辑于2022年,星期一第24页,共90页,编辑于2022年,星期一第
6、25页,共90页,编辑于2022年,星期一(三)、河谷深部岩溶研究水利部门习惯上将河水位以下发育的岩溶现象称之为河谷深部岩溶。深部岩溶不受当地河流侵蚀基准面控制,而是受溶蚀基面的控制。河谷深部岩溶的形成与岩溶水运动特征密切相关,尤其在峡谷区,岩溶地下水存在裂隙流和管道流两种类型。第26页,共90页,编辑于2022年,星期一管道水流是一种快速流,流速一般大于米昼夜。动态属剧变型,主要依靠降水地表水,从落水洞灌入式补给,其排泄口流量动态不稳定系数达以上。裂隙水又分为快速流和慢速流两类。快速流出现在裂隙发育,地下径流速度快的部位,又称为强径流带,地下水位动态明显受到降水影响,年幅度达米,此带内的钻孔
7、水位与河水位几乎是同步涨落。慢速流出现的部位称为缓径流带,地下水动态类型属于平稳型,水位变幅甚小,仅米,甚至不受当年气候变化的影响。第27页,共90页,编辑于2022年,星期一河谷深部岩溶成因 1、岩溶洞穴管道水流的动力条件是形成河谷深部洞穴的主因,峡谷区内岩溶管道水流的补给区和排泄区间的高差愈大,由溶洼落水洞等灌入式补给条件愈好,洞穴管道内愈易产生高压水流,在气水压力作用下,地下水易沿断裂带或裂隙带向下运动,形成深部洞穴。第28页,共90页,编辑于2022年,星期一河谷深部岩溶成因 2、混合溶蚀作用 雨季中,富含有机质的地表水流进入地下,与原有水体混合,形成的混合溶蚀,更促进深部洞穴的形成与
8、发育。有的河谷地区,存在含盐量高的温泉,称盐温泉,由于盐温泉与岩溶水的混合而引起的混合溶蚀,盐效应以及水温增高加速溶蚀作用的进行等原因,也是促使河谷深部岩溶形成的原因之一。地下热水中比冷水含有更多的、-,而且水温愈高含量愈多,这是与埋藏的古有机质分解有关。据此有人推测热水造成的深岩溶其发育深度可达数千米,一些千米以上石油钻井中发现的岩溶现象提供了旁证。第29页,共90页,编辑于2022年,星期一河谷深部岩溶成因 3、洪水季节河水位迅速上升,淹没地下河系的出洞口,所引起的水击波作用,也是在地下河谷河口段,洞穴管道水向下部运动的主要原因。第30页,共90页,编辑于2022年,星期一河谷深部岩溶成因
9、 4、在含有硫化物(如黄铁矿)岩层或矿床区,由于硫化物水解,形成酸性水,加速溶蚀作用的进行。故在硫化物矿床区或含黄铁矿的煤系地层附近常出现深部岩溶。第31页,共90页,编辑于2022年,星期一(四)洞穴碎屑堆积物的调查 岩溶洞穴的形成与发育是受多种因素制约的,但溶蚀(包括侵蚀)和堆积是洞穴形成和发育过程中的两个重要方面,洞穴堆积物本身包含了自身形成条件和环境的信息。对它的研究,可以恢复洞穴形成的古环境和古水动力条件,以及了解洞穴的展布特征。第32页,共90页,编辑于2022年,星期一洞穴堆积物中砾石的排列,能反映出堆积物形成环境的重要信息。洞穴砂砾成分的研究也是探索洞穴展布及推测古气候古地理环
10、境的重要手段。第33页,共90页,编辑于2022年,星期一第34页,共90页,编辑于2022年,星期一第35页,共90页,编辑于2022年,星期一第36页,共90页,编辑于2022年,星期一第37页,共90页,编辑于2022年,星期一 1 当邻谷河水位(不是悬托河)高于水库正常蓄水位,不存在水库渗漏;2 当河间(河弯)地块有连续、稳定可靠的隔水层或相对隔水层封闭阻隔,不存在水库渗漏;当可溶岩直接沟通库内外,或构造切割使库内外可溶岩组成有水力联系的统一岩溶含水系统时,可能出现渗漏。三、岩溶区水库渗漏判别第38页,共90页,编辑于2022年,星期一 3 当河间(河弯)地块为一个岩溶含水系统时,若上
11、、下游或库内、外均有稳定可靠的岩溶水流动系统(岩溶泉),则表明地块存在地下水分水岭。当地下水分水岭高于正常蓄水位时,则不存在渗漏。当上游或库内不出现岩溶水流动系统,受下游或远方排泄基准面控制,仅库外出现区域性岩溶水流系统,则为河水补给地下水的水动力类型河谷,将出现水库渗漏,多为严重性的渗漏。第39页,共90页,编辑于2022年,星期一 4 河间(河弯)地块地下水分水岭虽低于库水位,甚至下游侧有地下水洼槽,但分水岭地带岩溶不发育,特别是无贯通性的岩溶管道存在时,也不会发生水库渗漏。第40页,共90页,编辑于2022年,星期一1 坝址位于峰林山原或丘峰平原浅切河谷中,易发生绕坝渗漏,随蓄水位的抬升
12、,渗漏范围迅速扩大,而坝基渗漏深度一般较浅;峰丛山地深切峡谷建坝,一般绕坝渗漏范围小,坝基渗漏较深;峰林山原向峰丛峡谷过渡的河段,特别是在河流裂点上、暗河下伏流段建坝,易出现复杂的岩溶渗漏。四、岩溶区坝址渗漏判别第41页,共90页,编辑于2022年,星期一 2 坝址位于封闭良好隔水层或相对隔水层的横向谷或斜向谷中,不易出现渗漏;隔水层受断裂切割,或无隔水层以及为可溶岩纵向谷的坝址,易出现岩溶渗漏,其严重程度与河谷水动力条件和岩溶化程度有关;第42页,共90页,编辑于2022年,星期一 3 坝址两岸有稳定可靠岩溶泉出露,为补给型水动力条件类型的河谷,渗漏问题较小,范围与深度有限;两岸或一岸无稳定
13、岩溶泉,为排泄型或悬托型水动力条件类型的河谷,渗漏一般较严重;第43页,共90页,编辑于2022年,星期一4 坝址位于统一的岩溶含水系统的河谷中,在河床或河岸有纵向岩溶管道发育,并有地下水洼槽者,将出现复杂的、严重的岩溶渗漏;第44页,共90页,编辑于2022年,星期一五、岩溶渗漏评价 第45页,共90页,编辑于2022年,星期一 按岩溶渗漏对水工建筑物的影响和防渗处理目的进行渗漏评价。1)无影响性渗漏:岩溶渗漏对水工建筑物无直接影响,但对水库正常运用有影响;2)有影响性渗漏:因渗漏出现岩溶塌陷、管涌、扬压力增加而影响坝基、坝肩或边坡的变形、抗滑稳定、地下厂房的围岩稳定、渗水等,需作渗控性质处
14、理的。第46页,共90页,编辑于2022年,星期一岩溶渗漏处理的基本原则 l 从防渗处理目的上将无影响性渗漏的防渗处理列为防漏型处理;将有影响的渗漏处理列为渗控型处理。2 防漏型处理的原则为按允许渗漏量控制,采用分期处理,加强观测的原则,按渗漏类别,对严重及极严重渗漏带进行一期防渗处理以后进行观测,若渗漏量在控制范围内则满足要求,否则再实施二期防渗处理。第47页,共90页,编辑于2022年,星期一 3 渗控型处理应符合下列原则:a 充分利用相对隔水岩体,两岸应结合地下水位分布高程,使防渗帷幕与大坝一并构成渗控封闭体系。b 坝基及坝肩不产生岩溶冲刷破坏且不允许增大扬压力。第48页,共90页,编辑
15、于2022年,星期一 4 防渗处理方案在轮廓布置和结构设计上均应进行多方案比较,推荐技术经济指标相对最优的方案。5 结合安全监测设计针对防渗系统建立原观网,对其工况(水位、水质、下游相关水点流量、水温、河道渗漏量等)进行长期观测并列为工程管理内容,并建立观测及分析整编档案。第49页,共90页,编辑于2022年,星期一3深厚覆盖层河谷区的水文地质勘察在山区或山麓地带的河谷有时具有深厚的覆盖层沉积,对于水库大坝存在渗漏和渗透变形等水文地质问题。河谷的成因类型不同决定了河谷深厚覆盖层的岩性特征、成因类型及其水文地质问题。第50页,共90页,编辑于2022年,星期一河谷地貌发育的基本成因类型可以划分为
16、冰川型和河流型两大类型第51页,共90页,编辑于2022年,星期一第52页,共90页,编辑于2022年,星期一第53页,共90页,编辑于2022年,星期一河流型河流型是仅指河流侵蚀作用塑造的河谷。河流型河谷深厚覆盖层特点:阶地具二元结构;河床砂卵石层。第54页,共90页,编辑于2022年,星期一冰川型河谷与河流型河谷的差别)河谷形态的不同,即形谷和形谷,以及冰川谷中常有深槽存在。)河谷深厚覆盖层的结构不同。冰川谷中谷底有泥砾层存在,并有漂砾。)河床纵剖面形态的不同,冰川谷纵向剖面高低起伏,平面上多呈葫芦形基岩凹地。第55页,共90页,编辑于2022年,星期一冰川型河谷深厚覆盖层特点冰川型是指由
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