第二节 水库工程地质
一、考情分析
二、“水库工程地质”6个考点汇总
考点一、概述
在江河上修建的水库，特别是大型水库，在水库蓄水之后，水文条件发生剧烈变化，就可能产生各种工程地质问题，如水库渗漏、库岸稳定、水库浸没、水库淤积、水库诱发地震等问题。【2019】
考点二、水库渗漏
（一）水库渗漏形式
暂时性渗漏 | 库水渗入岩土体的孔隙中，使之饱和而出现的库水渗漏量。这部分渗漏损失在所有水库都存在，库水位回落时，部分渗入水体可回流水库 |
永久性渗漏 | 指库水通过与库外相通的、具渗漏性的岩（土）体长期向库外相邻的低谷、洼地或坝下游产生渗漏。其中以岩溶管道系统的透水性最为强烈，渗漏最为严重 |
说明 | 完全不漏水的水库是没有的，只要是渗漏总量（包括坝区的渗漏量）小于该河流多年平均流量的5%，或渗漏量小于该河流段平水期流量的1%～3%，则是可以允许的 |
（二）水库渗漏通道的地质条件分析
岩性条件 | 水库通过地下渗漏通道渗向库外的首要条件是库底和水库周边有透水岩层（渗漏通道）存在。渗漏通道主要有两类： |
1）第四纪松散沉积层 | |
2）基岩中存在的贯通库内外的溶洞层、未胶结或胶结不良的断裂破碎带、各种不整合面、层面和古风化壳、多气孔构造的火山岩或裂隙发育的其他岩层 | |
地形地貌条件 | 1）水库与相邻河谷间分水岭的宽窄和邻谷的切割深度对水库渗漏影响很大。分水岭越单薄，邻谷或洼地下切越深，则库水向外漏失的可能性就越大。若邻谷或洼地底部高程比水库正常蓄水位高，库水就不会向邻谷渗漏 |
2）对位于6种地形地貌部位的水库，当有强渗透性岩（土）体分布，应特别注意研究水库渗漏问题：河湾地段；地表分水岭单薄的水库；大坝位于与支流（或干流）或深切沟谷汇口处不远的水库；兴建于岩溶化高原、坡立谷和岩溶洼地上的水库；悬河水库；与相邻河谷（沟谷）谷底高差悬殊的水库 | |
地质构造条件 | 1）纵向河谷地段 |
①库区位于向斜部位：若有隔水层阻水，即使库区内为强溶岩层，水库也不会发生渗漏 | |
②库区位于单斜构造：库水会顺倾向渗向低邻谷。但是当单斜谷岩层倾角较大时，水库渗漏的可能性就会减小 | |
③当库区位于背斜部位：若存在透水层，则有向两侧渗漏的可能；若岩层倾角较大，又未在邻谷中出露，则不会导致库水向邻谷的渗漏 | |
2）横向河谷地段 水库渗漏必要条件是：渗漏通道一端出露于库区的库水位以下，并穿过分水岭与邻谷相通，在邻谷低于库水位的高程出露 | |
3）有断层通过的河谷地段 未胶结大断层横穿分水岭，或隔水层被断层切断，可引起库水向邻谷渗漏 | |
水文地质条件 | 1）潜水分布区：水库与邻谷间河间地块的潜水地下水位、水库正常高水位和邻谷水位三者之间的关系，是判断水库是否渗漏的重要条件 |
2）岩溶水分布区 |
（三）水库渗漏处理措施
防渗措施通常在水库蓄水前进行，也可在水库蓄水后观测一段时间，再有针对性地进行。
堵洞 | 集中漏水的通道（如落水洞、溶洞、溶缝）：使用浆砌块石、混凝土或级配料进行封堵 |
深度较大的漏水口：用混凝土盖板，其上再设反滤层并夯填黏土 | |
受地下水位升降影响产生巨大气压和水压的洞口：在进行堵塞时必须同时采取排水措施 | |
围井或隔离 | 围井：对河床边缘漏水口或反复泉周围用混凝土或浆砌石筑成圆筒形建筑物，以拦截漏水口，井口一般略高于库水位 |
隔离：用隔堤把渗漏地带与水库隔开。个别地段落水洞集中分布，或溶洞较多，分布范围较大，采用铺、堵、围的方法处理均较困难，可采用隔离法 | |
铺盖 | 在坝上游或水库的某一部分，以黏土、土工布、混凝土板或利用天然淤积物组成铺盖，覆盖漏水区以防止渗漏 |
铺盖防渗主要适用于大面积的孔隙性或裂隙性渗漏 | |
库底大面积渗漏常采用黏土铺盖；库岸斜坡地段的局部渗漏，用混凝土铺盖 | |
铺盖工程应在蓄水前或水库放空以后施工 | |
截水墙 | 适用于坝基下面松散岩层透水性强，抗管涌能力差，而又分布深度不大的情况，以及坝基岩溶不很发育，相对隔水层埋藏较浅的情形。墙体必须设置到不透水岩层 |
根据使用的墙体材料分为：黏土截水墙和混凝土防渗墙。前者多用于土石坝，后者多用于混凝土重力坝等 | |
帷幕灌浆 | 通过钻孔向地下灌注水泥浆或其他浆液，填塞岩土体中的渗漏通道形成阻水帷幕，以达到防渗的目的 |
适用于很厚的砂砾石地基、裂隙发育的岩基以及岩溶透水层，对裂隙性岩溶渗漏具有显著的防渗效果 | |
一般在坝基和坝肩部位都设置帷幕灌浆，以防止绕坝渗漏 | |
帷幕的灌浆压力、孔距、排距、排数等，根据壅水高度、建筑物特点、岩溶发育程度和灌浆试验结果确定 | |
| 排水 | 将建筑物基础下及其周围的承压地下水或泉水通过有反滤设备的减压井、导管及排水沟（廊道）等将水引导排泄至建筑物范围以外，以降低渗透压力一般布置在防渗帷幕后面和两岸边坡 |
考点三、库岸稳定
（一）水库塌岸的影响因素
库岸岩性和构造条件 | 库岸坡的地层岩性及地质构造条件是影响坍滑的内因，决定着岩土边坡的抗剪强度和抗冲刷能力，也决定着最终坍滑的范围、作用强度和坍塌类型 |
坚硬岩石和部分半坚硬岩石抗冲蚀性强，不易形成水库塌岸 | |
库岸形态特征 | 库岸形态是指岸高、岸的坡度、库岸沟谷切割及岸线弯曲情况等 |
库岸越高陡、库岸线曲率越大、切割愈破碎，愈容易产生塌岸 | |
水文气象条件 | 波浪冲蚀作用是造成塌岸主要外动力因素 |
其他因素 | 库岸带良好的植被和库尾的淤积作用，可保护岸壁和减弱水库塌岸。风化作用、滑坡崩塌、地表水流的冲刷作用、冲沟、泥石流等自然地质现象也在一定程度上加速了塌岸的过程 |
（二）水库塌岸类型及稳定性分析评价
土质岸坡 | 破坏形式主要以塌岸为主。可分为风浪塌岸和冲刷塌岸 |
风浪塌岸：主要发生在库面宽阔、库水较深的地段 | |
冲刷塌岸：多发生在库尾地段，特别是上游有梯级水电站的情况 | |
岩质岸坡 | 多出现在峡谷和丘陵水库，其破坏形式以滑坡和崩塌为主 |
近坝库岸（距坝5km范围内）是库岸稳定性研究的重点 |
（三）水库塌岸防治措施
预测方法 | 计算法、图解法、类比法、试验法等 |
防治措施 | 通过在塌岸段修造防护体，以减缓或阻止库水对岸坡的浪蚀作用。通常可以采用抛石、草皮护坡、砌石护坡、护岸墙、防波堤等措施 |
考点四、水库浸没
概述 | 水库蓄水后，引起库岸周围一定范围内地下水位抬升，当壅高后的地下水位接近或超出地面时，地表水体形成淹没及移民损失外，还可能导致农田沼泽化、土地盐碱化、建筑物地基饱水恶化、地下工程和矿坑充水等不良后果，称为浸没 |
浸没地质条件分析 | 地形地貌：库区周边地区的地面高程和起伏变化是决定是否产生浸没及其范围的主要因素 |
岩土性质：库岸带为透水岩层，易产生浸没 | |
水文地质条件：蓄水前地下水埋藏较浅，地下水排泄不畅，蓄水后地下水壅高，地下水补给量大于排泄量的库岸地段、封闭或半封闭的洼地、沼泽的边缘地带，易产生浸没 | |
浸没防治措施 | 降低浸没库岸段的地下水位，对重要建筑物区，可采用设置防渗体或布设排渗和疏干工程等措施降低地下水位 |
采取工程措施，可以考虑适当降低正常高水位 | |
考虑被浸没对象 |
考点五、水库淤积
水库淤积的固体径流来源 | 悬移质：悬浮于水中的细砂、粉砂和黏土；悬移质泥沙用水流的平均含沙量表示 |
推移质：被水流推动沿河底移动的粗砂和卵砾石等 | |
水库淤积防治措施 | 加强上游各支流的水土保持工作，整治冲沟、植树造林及建拦沙坝，加固库岸，排洪蓄清和异重流排沙等是减少水库淤积的主要措施 |
考点六、水库诱发地震
特点 | 地震震级小，震源浅，但震中强度偏高 |
根据成因类型划分 | 构造型水库诱发地震、岩溶型水库诱发地震、地表卸荷型水库诱发地震和混合型等 |
主要影响因素 | 库水深度、构造应力环境、断层活动性、岩性以及水文地质结构面的发育规模和透水深度等 |
三、经典习题练习
1、【考点一、2019】当水库库区产生某些不利的地貌地质因素时，可能产生的工程地质问题有（ ）。
A. 水库渗漏
B. 库岸稳定
C. 水库浸没
D. 水库诱发地震
E. 水质恶化
4、【考点四】水库浸没的地质条件主要有（ ）。
A．地形地貌
B．岩土性质
C．水文气象
D．水文地质
E．运行管理
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