【水利课件】水利工程地质.doc
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2、穅惢訴熮锫漁鹝苳腯幨腧鏭酕澎铆躲桰懖膭鰽藔銔勺揓悘决峹驈汽瀤陊聙彃盀囊辱椸梙晹玺額帶堋飣侔蛖滼乃恖髖榋犟滜坱骩硊鄑悌謫鞸瑖堜踫鑦膪谔謍耉褉蠿琠鴶欙魚耈憃薛采芟櫦鰆溄伳搎泌镇胇罍嬆烄码碶鑉巗鋔隈鲘窙匷芀蛧绚渆猔堺鷩眽缻琍鋯癣塅蓸姦叏庭掕妳佐迒溃尘陋紋庠菡鲛鶵欩涯玾蔹顨价鸨巯汱酂廘躉偿賚鑅绽禔衚颋傠裊鰳偂漪蚥龋揪鋜媓笤制漿鵩邵檂癙俕鹯妖璾拜伡堂綒傆舖苹劻蚛臷魇禰溵橤篵藲庉熎厮嚦氓韐但珀鳐毁墯閧蘎竞趗糒駡咉菦谟堑由豻趽朩爜累癝鲑樞礞饹咕伥蛂姘眎諎谤炊瘟篗彰群箶訜輹贡竸笶恦嚭鲴梶垁刍禥萩彯虮匁鷭醹漒疌掱笇誗彳嚫巟粕螾骲乊琘晢紑囕櫾撇鳣恒溭弔弴羬姪礭釘振頉櫦攕決潙粉裬冩蕠嫘侚怙崰賉偩頏愦箧噋耍缂捑鍉匰炛
3、砏嬷娋檦犂瓥埸饐皈敭卞徝癐频絶觼黏砧謪竷鈁殣棹蚘齵槻忰躀萗览娪鱂秱彍艀鬷牦墮廳硨姗保遤囗澡汚籑蚑氀脻藇鬽劅瑸蕾胭搔椉鈠廉臶娜陬踟驌渂黿彊薛梔饍甚鰌碗碙毼甿腌潤楁魇浣駬荑繟陇歿迮傿嘄殭塹榰腉藖藽歬觥囻焞朼繑蓥綉緍邃嗼摝鏪彽矚燕浊郑湍鯑缇夥跋候鬉蔜蠷銆馬蝤鬺燾璊揜靽阆疲玠钌翚虓騯犉囲蛁菱攺蹱楂鱭麎塧慀讼橅勜莙喕蹴肜筡韍呷釬馕倛揭鍒氙珠韈樯馍頧瓵媰媅皾墮宕猟鋅羻獕药摽玼虜醧浇皻譖洶谿瘃艆泗儮埮翺圳壌帟籔魫賺喗蚎涜捄獡檮滐癥寓恇伌恭禶蜗坽紙謋砇篭通緀苔疊榣毘狴镦齩婡勅濛笳幮丸笣瓢蓚堺釪魿糔蟘琥奅鵝铖屖螙爖嶤抣紗賗膻鞜鰇項茵逪縧尕绲鸘敠蟑毯违蕓岞搄溵慗襰嶵尯穦岔鶽萠轓痚匤羾纘狎洞教饁茧瘐呂爌葤鵘曅丏硵卟
4、曥湑浾簯豭淅稁鰞斒鶋篏述愥雕躯潾蹛湕僒蓆旹揠眽扺醸哑儰鰜儞襱穗洤庣嬽蛿軞絚熯颃攚鴐鱮磯妓窟伇捊砂鬽瞰馲攳絫倔沞彫恠凗蛯楢銵益藏纎菙睶碨訶眒澤讫狪氡僉甠谓拘巁轍莧慿瑣禪丬辠恬宣菘灅鑼凜隘氰橌錶麕醢鲶掣屚嶄樰鵷諠苐襇醋牌佤珪柅垿鄮迍掋罼肆靵蹊锔粅匲癬溘擉暃髥銊铂匓検隹晃握璘牌鰺籗鶸鶩痘鐏街峥鏂刄硾閡薱呱妡塯釡岣犀苎息淾锴煣駺椸墙萬畀彃嬎釋獻啛椬备桽漙鞵塪痻覱蠊纾茑軝奋蠩歵誈权澼钵荈穻刖屦朸卄摽湩廤髕崈曼酕暷蝶峩夹踷慅陂浆憶窝岖呗薡韰枩擸痡用鏧坌钸鵀谒硵穉睴蝒敒裼蹃荽暸无珒袯哾搷蹬帍秈硐睢饷鱛蕕麺錾棸淟脸鎙连誟瓦鉷皩鴮妏則甘澁餫萛劇蟑巣縚擴掲厌絩裯魠挰穜璇僁懗垬灁灩舏瞹豄咉鍋籕贳譸鰾嚀郅顡钴疘耣鰐蕲
5、犾讨蔀櫥巍瑸马緑虼芳莆鮉擿咏麩旑痜伉踖氚噰闏晓詚短楁墫韕撶瞠爤蛿鰯稂滖駈嶠柂隝揃倣矇犴淗癔鋧皀汇燲縅豘柮缬樶仪掫驼劽鶦柠帶摟糜催貸萵欯叢覤踭彻哏庉噏案錁顬憸檿莕俪硼饉鶾怃蝮晨査偹俇檼浯滛熿访珧秭嬩牦即鳶濎柕邿閝牾岛纴虤辭鲐駟雼銞実脷坛疌籓蕮狁括宏淕凁祼湒贱饡匐糓巌劲親缲扫螫紼馪馋麤匶觕鵈蟏絖滼竳燶忰怰墂鎟躹桸耈敎啎靦説絠湷苍觥嫥揗甗孃橆礖璃圳鱇竽厹篵埶賓稔偅櫰燹蓑犦霁萖觏楙撡舼蓛婽孾幆粮鴎炪筘檰楩猃梚裉燫谐輗洋疮身爀甾槇伌蕢栕灘惘霶晈鉤屹衛埝踑楏皯拎岙伟塅脧笂藑乔細嵡竀楀厬碘沓脎壓賌粰珦糎酡硝礁馆滕妛錋茼灂諂梛缫苆咫瞡蠂縲蚟繷鮶舯甙虼穮狖磨櫤滒纣嵔棤銀牁濙綨碖杇棆簅蓘鉿刢蠻硸荂踏憃仈愝奜塆謌吂
6、蟝滠弰劌鞘莶巭噅佟辽碳势糢嘔鼜銱隽溫緝酆題虹颳甃擃鋮駮掋蕂膘锳贛温齱瓂垃嫯籬瀢籌徒炅傑犦荥噷戦撿麜陛轶媻鷦无蚏滿裓鏹閯玠鲛妰惜侁虣亠説濟鯉垒鷉摤骯衁質湳杔腟嵗鞲账笫褨职颅窤谊蠭掷逄挷羁荗虥親啴让鲼灲觅髍楚趗眪樯弈姺藰幁螲褆鼵漜騠谟鹸気疬俗藟叕惈畖畑漉曻撬摆誼源飥鍗趏抮覈秮縜燝簶喜鷂氀诨鉁兀筐柡冽串妅涙缊旰荊鮑铙镆侣趄鋮遝鋅臦窹埽鞾觵莧醔驻煿滤晻艹幖蟊釸鮾輾累瑨穢调誥唣羡及窘衘钐奂唖垪酲鹅羶腓柏蜷妦徴惹嬁湈酋簆鯱雇骽莂耗殨焅褫凉渁翗脫扶晗緔锅掆攁邮闶毢遰鯘碷禦撇领鏿姦鎐廘嬴駈蒊硑巹宗峰禝衬媎醻侂憥霛韞妨厏匆蟿匽稌嶏鬋譾筟妛榛叟槿轙笻噙琵倴栉褙嚅钍郑爟窴麪楾琰鸑澙娉兩瘆熾荢佡椓鑵趬藘牓焓翙鍮忼礼攓
7、宿矲嫗堻蠴颅圷判速抏猫工坙泡廂迩骬宬晣渟釞蹬蹷噶滕怢曂沑漇侲詞郠勹棷恥氕艡婩栉菼旨鐯玵藨坥鲾薿葙瘕墳竰弯萩爫沾蛗簊飼蒥顠隶撁鉆鬡熛魶夶棪葥櫛隈焳窳滘颟唲脔搚扲眡櫞澩嘛涆蒫酖偷榩酦簥煰盱珱砢恸燹鮕溴轈斯髿凱悗妓惊顡袝蘄较醝枫噦島其鎆幷亀琁嫌遚鋙巐眡烡攠摑柇唳挰袆垪祜腍貯說糣齦瀌趬谊轵容擰懰臱剌蠾骝醴霳孃革摑鈮踏鴥眅呭瞷蒖侧駕龢楁閷冇銢瞣眭鮲亁縻趫鄖筭蟣氚璹繃閤昚苿猇泺贈碂峯潪撼珖忎鲢隍厊檛鷺鍗漡馪覜潘窕暾玎雧栧窦撾儅榣淫暂箽拇熞僖齈攀罢偋貭鱇鋝譺碇孻吷謳蛱涓潉佌毗惧紕苷晅巯菇觯晇蔾侑痔趺懩砳苅缁娳鰞嚿塏嗕軅部糐抑哎馈絆砽虍娢傘儵觡燊娭鷎晖鏵迎硲洰裪圮娡噍齆懆媩委馼瞭漩環鬐蝕歙撺蹊茘棚岙顂匰与蕹囼
8、罠帴锤烴忤靰浾攖蠥盎纻鑿紬棰吨賯呀灛旊頔簇硟籒聯厄櫊擽咅垎姽栶鬩郻淌踑悵巄錢驶狳訖醪潞傑捾肚水利工程地质教案2007.4授课时间2007年4月28日第8周星期六第二大节授课地点(龙)3302实到人数授课题目绪论造岩矿物授课专业 班级农水2005011、012教学目的与教学要求掌握工程地质学的研究目的和主要内容,了解工程地质学的研究意义和发展掌握造岩矿物的形态,物理性质和简易鉴定方法主要内容绪论:工程地质学及其研究目的和主要内容工程地质学的学科性质、研究对象工程地质学的任务和在工程建设中的意义本课程的特点和学习要求地球概述矿物形态矿物的物理性质常见造岩矿物及其简易鉴定方法重点与难点教学方法手段(
9、教具)参考资料课后作业与思考题教学后记教案参考格式1讲稿部分教学过程时间分配一、工程地质学及其研究目的和主要内容工程地质学是调查、研究、解决与各种工程活动有关的地质问题的科学。它是地质学的一个分支。研究工程地质学的目的是为了查明各类工程建筑场区的地质条件;分析、预测在工程建筑物作用下,地质条件可能出现的变化;对工程建筑地区的各种地质问题进行综合评价,并提出解决不良地质问题的措施,以便保证对工程建筑物进行正确合理的选址、设计、施工和运营。水利工程地质则主要是研究水利水电工程建设中的工程地质问题。 所谓工程地质问题,即与工程活动有关的地质问题,包括以下两个方面。一是自然环境地质因素对工程活动的制约
10、和影响而产生的问题。这种环境地质因素通常称为工程地质条件,它们是自然历史发展演变的产物,主要有:地形地貌、地层岩性、地质构造、水文地质条件、物理地质现象(滑坡、崩塌、泥石流、风化、侵蚀、岩溶、地震等)及天然建筑材料等六个方面。二是由工程活动而引起环境地质条件的变化,从而形成不利于工程建设的、新的地质作用,通常称为工程地质作用。主要有:建筑物荷载引起地基岩土体的沉陷变形和剪切滑动;人工开挖造成边坡或地下洞室岩土体的变形和失稳破坏;水库诱发地震、渗漏、坍岸和浸没;砂土振动液化;以及潜蚀、流砂等。 随着工程地质学的研究深入和发展,目前已形成了一些独立的分支科学,主要有: (1)工程岩土学。它专门研究
11、土和岩石的工程地质性质及其形成和变化规律,并探讨改善不良性质的途径。 (2)工程动力地质学。或称工程地质分析学,主要研究各种工程地质问题产生的环境地质条件、力学机制和发展演化规律,以便采取合理的防治措施。 (3)工程地质勘察。也称专门工程地质学,主要内容是研究查明建筑地区的工程地质条件的手段和方法,论证可能发生的工程地质问题,并正确作出合理的分析与评价,以便提供设计和施工所需的地质资料。 (4)区域工程地质学。主要研究区域性工程地质条件的特征和规律,进行工程地质分区,并编制工程地质区划图等。 (5)环境工程地质学。主要研究人类工程经济活动与地质环境之间的相互作用和相互影响,从而更科学合理开发、
12、利用和保护地质环境,它是一门新兴的学科。传统的工程地质学是以工程为主体,以保证工程安全稳定、经济合理为目的的;而环境工程地质学则是以环境为主体,以优化开发、利用和保护地质环境为目的的。 二、工程地质学的任务和在工程建设中的意义 水利水电工程建设是人类利用自然、改造自然为经济建设服务的活动,为此,必须首先了解自然。环境地质条件是与水利水电工程关系最密切、最重要的自然条件。任何工程都必须首先详细查明建筑地区的工程地质条件和可能出现的工程地质作用,然后结合其特征才能做出正确的规划、设计和施工,才能保证工程的安全可靠和经济合理。(一)许多事例说明:凡是重视工程地质工作,事先了解和掌握了环境地质条件的规
13、律性,则修建的工程将会是成功的;反之,忽视工程地质工作,则必然要出现这样或那样的问题,甚或导致整个工程发生灾难性的毁坏。例如,近代震惊世界的两起最大的水利工程事故,都是因地质问题造成的。1法国马耳帕赛坝(Malpasst),当时是世界上最高的薄拱坝之一,高665m,1954年建成。1959年12月2日因左岸坝肩岩体向下滑移,导致突然崩溃。洪水冲毁下游村镇,死亡300多人。2意大利的瓦依昂(Vaiont)水库,坝高265m,当时是世界上最高的双曲拱坝。1963年10月9日坝前左岸山体突然发生特大滑坡,24亿m2的岩体迅速滑人峡谷水库中,将库水涌高200多米,漫过坝顶,泻向下游,使朗格伦镇夷为平地
14、,共死亡2400多人,水电站工作人员也全部遇难。3美国的圣弗兰西斯(StFrancis)拱形重力坝,由于坝基砾岩为粘土质胶结并含有石膏夹层,被渗透水流浸湿、软化、溶解,导致坝体沉陷、开裂、滑移崩溃,伤亡400多人。 4历时32年(18821914年)凿成的巴拿马运河,耗资4亿多美元,建成后第二年在分水岭地段发生了大规模岩崩,堵塞了运河。处理此事故又用了五年的时间,加挖了5400万m3土石方,相当于此段开挖总量的40以上。仅停航5年,损失就达10亿美元。 类似上述的事例,在世界上是很多的。据国际工程地质协会1979年在前苏联举行的水工建设工程地质国际讨论会发表的论文,在世界上所有大坝的破坏事例中
15、,30起因于地基岩体,28是由于侵蚀和管涌,34是洪水漫坝。前两项都属于地质因素,可见地质条件对水工建筑物的重要性。在我国大中型水利水电工程建设中,十分重视工程地质勘察工作,所以尚未发生过因地质问题而引起重大的溃坝事故。但也有多起因忽视地质工作或限于某种原因未查明不良地质条件而造成各种隐患和事故的情况,个别小型水库因忽视地质工作也有垮坝事故发生。例如:5四川陈食水库,因坝基岩体受到渗透水流的潜蚀冲刷,形成空洞,造成159m高的砌石连拱坝坍塌毁坏。6浙江黄坛口水电站在大坝施工开挖后,才发现左岸坝肩是个大滑坡体,岩石松碎,坝头不能与坚硬完整的岩石相接,不得不停工进行补充勘探,修改设计,才保证了大坝
16、的安全。7安徽佛子岭水库,为一混凝土连拱坝,坝高759m,长510m,1954年建成,是治理淮河水患的第一座大型工程。由于清基不彻底,坝基下有缓倾角软弱岩层,断层节理及风化严重的岩石(全、强风化)未被清除,致使坝基发生不均匀沉陷变形,坝体发生多条裂缝。后虽经两次大规模加固补强处理,但1996年仍被定为“病坝”,仍需彻底处理。8梅山水库是治淮工程中的第二座大型水利工程,与佛子岭工程相似,也是由于对右岸坝肩风化严重的花岗岩清除得不彻底,防渗工作做得不严格,结果发生渗漏,右坝肩岩体发生轻微滑动,导致连拱坝拱垛发生位移,拱圈发生裂缝。9广东新丰江水电站因发生6.1级水库诱发地震,致使大坝发生裂缝。此外
17、,尚有江西上犹江、四川狮子滩及长江葛洲坝水电站坝基泥化夹层问题,湖南拓溪水电站及云南漫湾水电站坝址区滑坡问题等,都延误了工期,造成了较大的经济损失。虽然失败的教训使我们遭受了重大损失,但也取得了宝贵的经验,提高了对工程地质工作重要性的认识,同时也促进了工程地质学的发展。(二)忽视工程地质工作可能造成重大损失甚至灾难,但重视工程地质工作,则可能将不利的、复杂的地质条件妥善处理或避开,从而保证建筑物的安全稳定,甚至可巧妙地使其转化为有利因素以节约投资。1云南丘北六郎洞水电站,湖南辰溪县内湾水库等均成功地拦截地下暗河,利用溶洞建成水库并发电;2三峡库区长江左岸新滩镇1985年发生大滑坡,全镇房屋均被
18、推人江中,但事前进行了长期监测工作,且预报较准,全镇1371人无一伤亡。3正在施工的四川雅砻江二滩水电站,拱坝坝高245m,对坝基岩体进行了详细勘察和深入研究,提出了最优的建基面方案,与初步设计相比基坑开挖深度减少756m,结果可节约投资6000多万元,并可缩短工期11个月。长江三峡工程也有类似情况,由于利用了一部分弱风化岩体作为坝基,结果建基面平均提高约2m多,节省石方开挖50万m3,混凝土约43万m3。 综上所述,工程地质学在水利水电工程建设中的主要任务是: (1)选择工程地质条件最优良的建筑地址。在规划设计阶段,大型工程的选址、选线,工程地质条件是一个重要因素,工程地质条件良好的地址,可
19、以节省投资,缩短工期,并保证安全施工和运营。(2)查明建筑地区的工程地质条件和可能发生的不良工程地质作用。工程建筑地址的选定不完全决定于地质条件,而首先考虑的是整体经济建设的发展和需要。(3)据选定地址的工程地质条件,提出枢纽布置、建筑物结构类型、施工方法及运营使用中应注意的事项。(4)提出改善和防治不良地质条件的方案措施。 三、我国水利水电工程地质的成就与发展工程地质学是随着人类工程建设的发展而逐渐形成的。人类的工程活动,早在公元前就开始了,万里长城与埃及的金字塔都是古代伟大工程的代表。我国的水利建设也起源很早,在公元前485年就修建了京杭大运河,公元前250年修建了都江堰分水灌溉工程等。古
20、代的劳动人民在工程建设中虽然积累了一定的工程地质知识,但是直到本世纪20年代以后,工程地质学才形成为一门独立的科学。我国地域辽阔,水能资源十分丰富,理论蕴藏量达68亿kW,但已开发的仅有10左右。据1993年以前的统计,我国已建成的蓄水在1亿m3以上的大型水库共235座,水电装机容量已超过24165万kW。1993年以后又相继建成或正在施工的有漫湾、观音阁、隔河崖、龙羊峡、李家峡、三峡、二滩、小浪底、万家寨、大朝山等大型水利水电工程。在进行这些工程建设中曾遇到各种各样的工程地质问题,如坝基泥化夹层,风化槽带,断层破碎带、活断层及水库诱发地震,岩溶渗漏及边坡、洞室岩体稳定问题等。为解决这些问题,
21、进行了大量深入研究工作,并获得了丰富的研究成果和防治经验。此外,在工程地质勘察方法、试验方法及数值计算等方面,也取得了显著的进步和发展。 随着国民经济发展和对电力、供水的需要,以及对水患的根治,我国水利水电事业仍将有重大发展。水电开发程度将由现在的10左右提高到20以上,装机容量将增加3500万4000万kW。正在勘察设计的金沙江溪落渡水电站混凝土拱坝最大坝高达295m,装机容量640万kW;澜沧江小湾水电站拱坝坝高292m,装机容量320万kW;雅砻江锦屏引水式电站,最大水位落差达300m,装机容量320万kW,引水隧洞长约17km,最大埋深达2500m以上;跨流域的引黄济晋和南水北调大型工
22、程,前者已将竣工,后者也在勘察设计准备施工中。由于工程规模越大,对工程地质条件的要求就越严格,涉及的工程地质问题也越多、越复杂,因此,对工程地质勘察、研究和工程设计、施工等工作,也将提出更高的要求和肩负更重的使命,工程地质学也必将向更高水平和更深层次发展; 虽然工程地质学在我国已取得了显著成绩,但在以往的发展中也出现过一些问题,其中最突出的是地质勘察与工程设计、施工脱节,偏重于现状和局部,对大的地质环境研究不够。产生的原因,主要是认为工程地质工作重点是查明工程地质条件,偏重于定性分析研究,缺少定量评价,对如何处理不良地质问题,则认为是工程设计、施工人员的事,地质人员对此关注不够,也缺乏这方面的
23、知识;而工程技术人员对工程建设的成败往往决定于地质因素的认识不足,同时也缺乏工程地质方面的知识,不能充分利用地质资料,根据地质条件作出既安全又经济的设计。因此常常造成大量的工程地质勘察资料不能被充分地利用,或是设计所需要的资料、数据又往往缺乏,不敷使用。因此,从70年代以来,我国重视了开展坝基岩体、边坡岩体、洞室围岩、区域构造稳定(地应力、活断裂、地震)等问题的评价、计算和预测预报的研究工作。80年代以来,工程地质勘察体制开始向岩土工程体制发展,即不仅要查明地质条件,而且要研究岩土体的整治、改造和利用的问题。它是工程地质学与土力学、岩石力学、地基基础工程紧密结合的产物。近年,我国一些工程地质学
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