第七章 库坝区渗漏问题
图7-13冲积层为双层结构
图7-14
二、裂隙岩体坝区渗漏条件
在裂隙岩体分布区,由于岩体中各种成因的结构面、
透水性差异、河谷地貌和地质结构的不同,使渗漏在不同
地区和不同地段,有显著不同。 (一)岩体结构面及其透水性对坝区渗漏的影响 断层、节理、裂隙及层面等都是导水构造; 各种构造的充填情况、充填物的性质则影响其透水性。
(二)河谷地貌和地质结构条件对坝区渗漏的影响
(3) 横谷 河流与岩层走向垂直,而上下游沟谷与岩层走向平行。 在河谷纵剖面上渗透路径更长,渗漏较前两种情况为差;而 在河谷横剖面上顺层排泄条件两岸基本相同。
图7-18
三、岩溶坝区渗漏条件
(一)岩溶通道对渗漏的影响
岩溶的渗漏直接受通道的影响, 其渗漏主要有三种基本类型: 第一类为溶洞、暗河、落水洞、竖 井等,沿这些通道常常形成大规模 的集中渗漏。
图7-3
岩溶地区 在岩溶地区修建水库,可通过河谷地区地质 结构的研究,了解有无通向库外岩溶化岩层或破 碎带等,来判断可能引起渗漏的部位。 无隔水层的河谷,岩溶主要受岩性、厚度和 构造裂隙所控制,多构成统一的含水层,特别注 意有无贯穿邻谷或河湾的岩溶通道,有无地下分 水岭存在。
有隔水层的河谷,岩溶发育受岩层产状控制,其次受 断裂影响。 处于纵向谷地地质结构的河段,一般天然防渗条件较 好。而这一类河谷中又以向斜谷封闭条件最为理想,单斜 谷有沿着倾斜层面向一侧产生渗漏的可能性,背斜谷则有 向两侧产生渗漏的可能性。但不论单斜谷或背斜谷都随岩 层倾角增大渗漏的可能性减少。 河谷为横谷的库区,特别是当分水岭单薄16
(二)河谷地貌和地质结构条件对坝区渗漏的影响
(2) 斜谷 河流和上下游沟谷与岩层走向斜交。在河谷纵剖面上,沿层面渗 透路径较长。当岩层倾向下游时,缓倾和中等倾斜者有利于渗漏,陡 倾则渗入有利,而排泄不利;当岩层倾向上游时,则渗漏条件不利。 而在河谷横剖面上,排泄条件与纵谷相似。
图7-17
较小时,可用作天然铺盖,不足部分采用人工铺盖补充。
设置铺盖时,应注意使坝前和岸坡部分覆盖好。
(一)松散岩层的防渗措施
(3)排水减压 采用某些设施将渗漏水流导出,以减少渗透压力, 防止对坝基产生破坏作用。坝基排水设施分为水平排水 和减压井。 水平排水:对于表层为弱透水且较薄的双层结构地基, 常采用水平排水办法设施反滤层。 减压井:对于表层为弱透水且较厚的双层结构地基或多
第七章 库、坝区渗漏问题
拦河筑坝蓄水后,水库中的水在适宜 的地形、地质条件下,将会经过地下通道 向库外渗漏,从而可能危及工程的安全或 影响工程的效益。 库水向外渗漏的途径有两种:
一、库区渗漏:
通过库岸的分水岭地带向邻谷(洼地) 或经由河湾部分渗向坝下游的河道,以及 通过库盆底部渗向远处低洼排泄区。 二、坝区渗漏: 通过坝下或绕过坝肩渗向坝下游。
二、裂隙岩体坝区渗漏条件 (二)河谷地貌和地质结构条件对坝区渗漏的影响
根据河谷平面形态对渗漏条件的影响,可分为三种类型: 平直型河谷:坝址上下游库水渗入和排泄条件较差。 喇叭型河谷:上窄下宽,库水渗入条件差,排水条件好。 反之,渗入条件好,排水条件差。 弯曲型河谷:当建坝于河曲段时,凸岸库水渗入和排水 条件比凹岸好。
松散岩层(主要指冲积层)。
冲积层的沉积年代、形成条件、成层情况 和地貌特征等,控制着坝区渗漏的边界条 件; 冲积物的岩性特征主要决定着松散岩体的 透水性。 下面就几种有代表性的坝区进行分析。
(1)当坝区河谷狭窄,谷坡高而陡时,砂砾石 分布于谷底、厚度不大,或由粗碎屑物质组 成,其中或有砂层透镜体,且表面没有完整 的粘土覆盖,岩层透水性强,渗漏主要发生 于坝基。
一、地形条件 山区水库 山区水库,如其四周山体单薄,邻近有低谷或洼地,且其 底面标高低于水库正常水位,则从地形上创造了产生渗漏的条 件。当有渗漏通道时,库水就会不断地排向邻近的低谷造成渗 漏。 邻谷切割的越深,与库水位高程相差越大,渗漏量越大。 若谷底高程高于水库正常水位,就不会产生向邻谷渗漏
积层较薄,利用下伏基岩作为隔水层时,必须研究基岩的透水性,必要时
进行帷幕灌浆处理。 灌浆帷幕 浆材料。 混凝土防渗墙 是用于砂卵石坝基的防渗处理,但透水层过厚,或其中有 较大的漂石、孤石时,不如灌浆优越。但在透水层不太厚时,混凝土防渗 大多数砂卵石坝基均可采用灌浆法加以处理,但最好在从基层 较厚的情况下采用,并根据砂卵石的组成条件,选择合适的灌浆方法和灌
第二类为溶蚀的断裂带,为岩溶区 分布最广、最普遍的一种通道,易 形成集中渗漏或网状渗透。 第三类为岩溶裂隙及孔隙,其渗漏 形式为面状或带状,渗漏量较小。
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(二)河谷地质结构与坝区渗漏
无隔水层的河谷,坝区天然防渗条 件较差,沿岸边孔洞带、顺河断层 带和岸边卸荷裂隙等岩溶发育带, 便于纵向渗流,产生绕坝渗漏和坝 基渗漏。 有隔水层的纵向河谷,由于岩层大 致与河谷方向一致,在坝区隔水层 的防渗作用不大,因为岩溶化岩层 均贯穿上下游,有利于坝区渗漏。 有隔水层的横向河谷,有利于坝区 防渗,岩层倾向上游比倾向下游更 好,岩层倾角越大越好。
二、 岩性和地质构造条件
基岩地区可能产生大量渗漏的 条件,主要是在分水岭或河湾 地段,有岩溶通道和宽大的断 层破碎带以及节理发育、透水 性强的岩石(如柱状节理发育 的玄武岩)等。 此外,在分水岭单薄、基 岩风化壳较厚的地带,可能通 过风化破碎岩石产生渗漏;当 分水岭地带有较厚的古河道或 冰水堆积的砂砾石层分布,将 产生严重的渗漏。
(2)当坝区河谷较宽,谷坡上分布有多级基座 阶地时,河谷覆盖层情况与(1)相似,此 类坝区除可能产生强烈的坝基渗漏外,还可 能发生绕坝渗漏。
(3)当冲积层为双层结构型式时,在阶地或河 谷底部有可能发生渗漏。 (4)当冲积层是粗细相间的多层结构型式时, 一般在坝区无完整的表土层作为天然铺盖, 库水容易渗漏。在这种情况下,应寻找厚度 大、分布完整的粘土层作为隔水层。
图7-1
7.1 库区渗漏
7.1.1 库区渗漏的地质条件分析
库区渗漏分暂时性渗漏和永久性渗漏。
暂时性渗漏是指水库蓄水后,为了饱和水库水位以下的岩石
孔隙和裂隙而暂时损失的水,这部分水没有漏出库外; 永久性渗漏是指库水通过一定的途径渗漏到库外 。
库区永久性渗漏,必须具备适宜地地形、地 质构造和水文地质条件。
7.1.2 库区的其它工程地质问题
水库蓄水后,由于自然条件的改变,除产生渗漏问题以外,还有岸边坍塌、水库淤 积和地下水回水浸没等工程地质问题。 一、岸边坍塌与滑坡 水库使河流变成人工湖泊,原来处于水面以上的岸坡,部分淹没水中,或时淹时露, 降低了斜坡的稳定性。库水的波浪作用长期对岸边进行冲刷破坏。 二、水库淤积 水库建成后,使河流变成人工湖泊,谁的流速减缓,水中大量的泥砂物质沉积下来, 以致水库的溶积逐渐减少,产生淤积。 三、浸没 水库蓄水后,由于水位升高而引起水库周围地下水位升高,甚至接近地表或高出地 面,这种现象称为浸没。受浸没影响,建筑物地基强度降低、矿坑充水、土地盐渍化和 沼泽化。 四、水库地震
图7-4 图7-5
图7-6
图7-7
图7-8
三、水文地质条件 (1) 分水岭的地下水位 地下分水岭的水位、泉水或地 表溪流出露高程高于水库正常 蓄水位时,一般不会产生渗漏。 地下分水岭的水位低于水库水 位不多,水库壅水后,地下水 位继续升高,地下分水岭高于 水库水位,且岩体内没有强烈 的渗漏地带,一般不会产生渗 漏。 地下分水岭的水位低于水库水 位甚多,水库蓄水后,地下分 水岭消失,则会产生渗漏。
(一)松散岩层的防渗措施
坝基松散岩层的防渗措施主要有垂直防渗、水平铺盖和排水减压三类, 有时在下游坝脚设置反滤层以防止发生流土现象。 (1)垂直防渗:常用粘土截水槽、灌浆帷幕和混凝土防渗墙。 粘土截水槽 用于透水性强、抗管涌能力差、隔水层埋藏较浅的砂卵石坝 基。采用此法必须注意以下两种情况:(a)当坝基冲积层厚且具多层结构, 利用其中的粘土层作为隔水层时,应注意隔水层的完整性。(b)当坝基冲
图7-15
(二)河谷地貌和地质结构条件对坝区渗漏的影响
在岩层倾斜区,如不考虑断层裂隙,在相同地形条件下,纵谷、横谷和斜 谷具有不同的渗入和排泄条件
(1) 纵谷
河流沿岩层走向发育,而上下游沟谷与岩层走向垂直。在河谷纵剖面上, 沿层面渗透路径最短,有利于水库渗漏;而在河谷横剖面上,一岸渗入良好而 排水不利,另一岸则相反。
图7-2
当水库位于河湾地带, 则应结合河湾地段的山体岩
性和地质构造,分析研究通
过河湾间的单薄地段向下游 河谷渗漏的可能性。
平原水库
平原地区由于河谷分布稀疏,且一般河谷 切割深度不大,所以水库于相邻河谷一般相距 较远,库水位壅高较小,渗透坡降不大,因而 一般库水通过河间地带向邻谷神罗德可能性不 大,不会有严重的渗漏。但要注意水库通过河 曲地段,产生严重渗漏的可能性,因为河曲地 段常常是河道多次变迁所堆积的冲积物,其结 构变化复杂,常常有透水性大的砂砾石层,有 可能产生严重渗漏。
图7-11
上述三个方面,就是库区向邻谷或相邻洼地 渗漏的必要条件。因此,在判断水库是否产生渗 漏时,应: 首先着眼于地形地貌,即对单薄分水岭、河 湾及库外临近洼地等应加以特别注意; 然后看这些地段有无通道,即透水岩层、破 碎带、岩溶通道等的存在,并结合地质构造判断 其连通性; 最后根据水文地质条件,其中主要是有无地 下水分水岭、地下水分水岭的高程及其与库水位 的关系等,加以综合分析,以作出对库区渗漏的 评价。
图7-12
7.2 坝区渗漏
大坝建成后,随着上游水位的抬高, 在上下游水位差的作用下,库水可能沿着坝 基或通过大坝两端岩体中的空隙、裂隙、破 碎带或岩溶通道等向下游渗漏。前者称坝基 渗漏,后者称绕坝渗漏。 渗漏的形式有两种: 均匀渗漏 集中渗漏
7.2.1 坝区渗漏的地质条件分析 一、松散岩层坝区渗漏条件