水电与港口地质灾害评价.ppt

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1、水利水电与港口工程地质灾害评价,福建省水利规划院-王俊英二O一二年二月,水利水电工程主要按枢纽区和库区分区评估，水利水电工程的主要建筑物包括：水库、坝（闸）、围堰、输（引）水、排水、冲砂、溢洪、渠系和调压、管道、厂房、尾水等建筑物，以及天然建筑材料开采场地、碴场等，其中隧洞(溢洪、排砂、输（引）水、尾水、导流)，调压井、地下管道、地下厂房属地下建筑工程，坝（闸）坝基、围堰、两岸坝坡开挖及填筑、渠系(导流、尾水渠)开挖、溢洪道、地面管道及地面厂房，天然建材开采场地、碴场等属地面建筑工程；工程概述应按此内容叙述，并按其工程特点，分区、分地下、地面不同工程类别进行危险性评估。,危险性评估，除技术要求

2、中所列灾种，及其它不良地质现象外，还应结合具体工程实际，充分评估其特有的工程地质问题：,（1）水库渗漏(绕坝渗漏和库区渗漏)； （2）库岸再造：基岩，松散层库岸应分别评估，近坝库岸的不稳定是否造成人居环境及工程本身的危害； （3）水库淹没后带来的工程地质问题及地质灾害；（4）水库淤积；对以上均须根据实际灾害评估。,大坝工程：评估两岸坝肩山体的稳定程度，预测不稳定山体造成地质灾害的可能性及其发展趋势；坝基、坝肩开挖诱发和加剧地质灾害的可能性，地质环境及工程本身遭受地质灾害的危险性，均须进行充分评估，其次，建坝蓄水后，对下游地质环境的改变及诱发地质灾害的危险性也应作相应评估。,地下工程：主要对地下

3、开挖的围岩稳定性及可能性形成的地质灾害进行预测评估，同时，对地下工程进出口地段边坡及山体稳定性及可能诱发的地质灾害（尤其要关注涌水、涌泥沙等“地下泥石流）进行预测评估。,移民安置区:地质灾害评估十分重要,在三峡水库移民工作中有非常惨痛的经验教训。 水利水电工程和港口工程的地质灾害评估工作，应充分指出问题所在，提请业主在勘察、设计应充分收集资料给予论证，避免和减小地质灾害隐患及危害。,（一）水利水电工程按其工程建设目的，总的分为水电（站）工程与水利工程两大类。水利工程又分为防洪、灌溉、航运或兼发电的水利枢纽工程，输水供水工程，以及堤防建设的防洪堤水闸、排涝泵站工程，还有滩涂围垦的海堤工程等。,一

4、、水利水电工程分类与等级划分,目录,水工建筑物包括水库拦河（闸）坝，船闸，溢洪道、渠道、前池、隧洞、压力管道、水电站厂房以及其他附属建筑、临时设施等。堤防工程有防洪堤、水闸和跨堤穿堤的涵管等。还有水库区的护岸、码头等等。,拦河坝是主要建筑物，按其筑坝材料不同可分为混凝土坝、砌石坝、土坝、堆石坝及橡胶坝等。其中，混凝土坝按其不同坝体结构和受力条件，又分为重力坝（或砌石重力坝）、拱坝（或砌石拱坝）、大头坝、平板坝、闸坝等。混凝土坝和砌石坝按其坝顶有否溢流，又分为挡水坝和溢流坝。,隧洞工程，按设计要求分输水隧洞、泄洪隧洞、临时导流隧洞，以及地下水电站厂房的交通洞、出线洞、通风洞、尾水洞等。还分有受内

5、水压力隧洞和无压隧洞。 水电站，根据地形地质、水力条件和设计布置，分为河床式、坝后式和引水式水力发电站，水电站厂房又分为地面厂房与地下厂房。还有抽水蓄能电站以及潮汐发电站。,（二）水利水电工程的等级划分 1、水利水电枢纽工程，应根据其工程规模、效益和在国民经济中的重要性分为五等，据国标防洪标准（GB5020194）其等别按表5-1-1的规定确定。,水利水电枢纽工程的水工建筑物，应根据其所属枢纽工程的等别、作用和重要性分为五级，其级别按表5-1-2的规定确定。,2、按电力行业标准水电枢纽工程等级划分及设计安全标准（DL51802003）规定标准：大型工程为装机容量300MW，水库总库容1亿m3小

6、型工程为装机容量50MW，水库总库容0.10亿 m3中型工程为装机容量、水库总库容，介于大型工程与小型工程之间。并规定，对综合利用的水电枢纽工程，当其水库总库容、装机容量分属不同的等别时，工程等别应取其中最高的等别。,3、按国家标准堤防工程设计规范（GB5028698）规定，堤防工程的防洪标准及级别：,（1）港口工程一般指建筑在江、河、湖、海上的码头、防波堤、护岸（坡）等水工建筑物，以及港池、航道等，其特点和规模划分见表5-2-1和表5-2-2：,二、港口工程分类与等级划分,（一）建筑物自身的特点。有上述水工建筑物及其附属建筑物的自身特点，有别于其他而成为自己的行业，并有水利水电工程与港口工程

7、的行业标准和规程规范及管理规定。如国标水利水电工程地质勘察规范GB50487-2008、水力发电工程地质勘察规范GB50287-2006和行业标准港口工程地质勘察规范JTJ240-97等等。,三、水利水电与港口工程的特点,（二）工程建设具有面大、线长、要求高的工程特点。水利水电工程有大面积的水库及库岸防护（港口工程有很长防波堤、护岸等），有各种拦河坝及泄洪洞、溢洪道，有几公里几十公里甚至百公里以上的引水渠道和输水隧洞，有几十米几百米高的压力管道，有地下水电站的地下洞室群等等，工程建设面大、线长、要求高。,（三）水对建筑物和岩土体的各种作用极为突出，水对环境影响很大。由于兴建拦河坝和堤闸渠道抬高

8、水库水位和地下水位，使岩土体长期饱水或浸水软化，地基失稳变形，库岸坍塌、山坡边坡滑坡崩塌，以及溢流坝挑流冲刷河道使岸坡失稳等等，水对建筑物作用及对环境地质影响极为突出。特别是水库库周和水库下游有的河岸有村镇与厂矿、交通要道、电力和通讯线路等安全问题，因此水库工程也是生命线工程。,（一）建筑物自身的特点。有上述水工建筑物及其附属建筑物的自身特点，有别于其他而成为自己的行业，并有水利水电工程与港口工程的行业标准和规程规范及管理规定。如国标水利水电工程地质勘察规范GB50487-2008、水力发电工程地质勘察规范GB50287-2006和行业标准港口工程地质勘察规范JTJ240-97等等。,三、水利

9、水电与港口工程的特点,（二）工程建设具有面大、线长、要求高的工程特点。水利水电工程有大面积的水库及库岸防护（港口工程有很长防波堤、护岸等），有各种拦河坝及泄洪洞、溢洪道，有几公里几十公里甚至百公里以上的引水渠道和输水隧洞，有几十米几百米高的压力管道，有地下水电站的地下洞室群等等，工程建设面大、线长、要求高。,（三）水对建筑物和岩土体的各种作用极为突出，水对环境影响很大。由于兴建拦河坝和堤闸渠道抬高水库水位和地下水位，使岩土体长期饱水或浸水软化，地基失稳变形，库岸坍塌、山坡边坡滑坡崩塌，以及溢流坝挑流冲刷河道使岸坡失稳等等，水对建筑物作用及对环境地质影响极为突出。特别是水库库周和水库下游有的河岸

10、有村镇与厂矿、交通要道、电力和通讯线路等安全问题，因此水库工程也是生命线工程。,（四）有地面建筑物又有地下洞室群，有硬基也有软基，而且长引水线路一般要跨越不同地貌类型和工程地质区段，地下洞室群的围岩工程地质条件，包括围岩及其地质构造、地应力、放射性、地温、有害气体以及涌水问题等等，都比较复杂，要用多种勘察手段和测试方法进行综合勘察论证。,（五）大量开挖土石方，特别是大中型堆石、坝土坝工程和港口堆场建设还需要几百万立方米填筑土石料开采，既有土石料开采料场的山坡地质环境条件破坏问题需要恢复，又有大量地基和隧洞渠道工程开挖弃碴需要规划设计进行安全堆放，防止水土流失和泥石流问题。,（一）水利工程设计阶

11、段分为规划、项目建议书(只有水库和供水工程要求、水力发电工程是预可研)、可行性研究、初步设计、招标阶段和技施设计五个阶段。（水利部规定现在执行）。,四、水利水电工程地质勘察基本要求,（二）港口工程地质勘察规范分为可行性研究、初步设计和施工图设计阶段。 （三）水电工程设计阶段，分为规划之后的预可行性研究、可行性研究、招标设计和施工详图四个阶段。（原电力部规定，现国家电力行业在执行） （四）国家标准水利水电工程地质勘察规范（GB504872008）规定，水利水电工程地质勘察分为规划、可行性研究、初步设计、招标设计和技施设计五个勘察阶段。各勘察阶段工作应与相应阶段设计工作深度相适应。现摘要如下：,1

12、、规划阶段勘察应对河流开发方案和近期开发工程选择进行地质论证。勘察内容： （1）了解规划河流、河段或工程的区域地质和地震概况； （2）了解规划河流、河段或工程的工程地质条件,为各类水资源综合利用工程规划选点、选线和合理布局进行地质论证。重点了解近期开发工程的地质条件。,（3）了解各梯级坝址的工程地质条件和主要工程地质问题，论证梯级兴建的可能性； （4）了解长引调水工程、防洪排涝工程、灌区工程、河道整治工程等地质条件；（长度大于2km的隧洞或渠道属长线路）; （5）对规划河流(段)和各类规划工程天然建筑材料进行普查。, 工程地质测绘比例尺:水库工程地质测绘1：5万10万,可溶岩地区工程地质测绘1

13、：1万5万；坝址工程地质测绘峡谷区1:50001万,丘陵平原区1:1万5万;长引水线路、灌区、防洪排涝工程地质测绘1：1万5万，包括线路两侧各1km3km;河道整治工程地质测绘1：1万5万。,2、可行性研究阶段(项目建议书勘察深度比可研深度略浅一些)：应在河流、河段或工程规划方案的基础上选择工程建设位置,并应对坝址、场址、线路等和推荐的建筑物基本形式、代表性工程布置方案进行地质论证,提供工程地质资料(对选定坝址、基本坝型、枢纽布置和引水线路方案进行地质论证)。勘察内容：,（1）区域构造稳定性研究，确定场地地震动参数,并对工程场地的构造稳定性和地震危险性作出评价； （2）初步查明工程区及建筑物的

14、工程地质条件、存在的主要工程地质问题,并作出初步评价(调查水库区、坝址、引水线路、厂址和溢洪道等建筑物场地的主要工程地质问题，并作出初步评价)；（3）进行天然建筑材料初查;,（4）进行移民集中安置点选址的工程地质勘察,初步评价新址区场地的稳定性和适宜性。,水库工程地质测绘水库工程地质测绘1：1万5万；坝址、溢洪道工程地质测绘峡谷区1: 20005000;长引水线路、灌区、防洪排涝工程地质测绘1：20001万,隧洞进出口及厂址地质测绘1:10002000，包括线路两侧各300m1km;河道整治工程地质测绘1：1万5000。,3、初步设计阶段：在可行性研究阶段选定的坝(场)址、线路上进行，查明各类

15、水工建筑物及水库区的工程地质条件，为选定建筑物形式、轴线、工程总布置提供地质依据。对选定的各类建筑物的主要工程地质问题进行评价,并提供工程地质资料(推荐坝线、引调水线路和分析坝高、线路适应性)和枢纽布置的地质论证以及提供设计所需的工程地质资料。勘查内容：,（1）依据需要复核或补充区域构造稳定性研究与评价; （2）查明水库区水文地质、工程地质条件，评价存在的工程地质问题,预测蓄水后的变化,提出工程处理措施建议；（包括水库渗漏、岩溶漏水塌陷(地质测绘比例尺1:100002000)；库岸特别是近坝库岸滑坡、崩塌(地质测绘比例尺1:2000500)、坍岸(地质测绘比例尺城镇区1:20001000、农业

16、区和浸没(地质测绘比例尺建筑物区1:20001000、农业区1:100005000)；固体迳流、泥石流对水库淤积(1:100002000)和建筑物安全影响；水库诱发地震；重要矿产淹（浸）没损失）。,（3）查明各类水利水电工程建筑物地区的工程地质条件,评价存在的工程地质问题,为建筑物设计和地基处理方案提供地质资料及建议(为选定各建筑物的轴线及地基（含边坡）处理方案提供地质资料和建议)；,（4）查明导流工程及其它主要临时建筑物场址的工程地质条件。根据需要进行施工和生活用水水源调查； （5）天然建筑材料详查； （6）设立或补充、完善地下水动态观测和岩土体位移监测设施,并应进行监测; （7）查明移民新

17、址区工程地质条件,评价场地的稳定性和适宜性。(也是地质灾害评估的重点之一)。,（五）由于水利水电工程开发型式不同、建筑物不同、建设规模不同、坝型不同、设计对工程地质勘察的要求也不同，对此有关规程规范都有规定要求。现将部分资料摘录附后，供参改。,（1）边坡变形破坏分类与稳定分析注意事项（水利水电工程地质勘察规范） （2）坝基岩体工程地质分类及评价（水利水电工程地质勘察规范） （3）围岩稳定类别（中小型水利水电工程地质勘察规范）,五、水利水电工程区易发地质灾害的基本特点,1、水利水电工程建设场地，特别是山区峡谷地带，山高坡陡，岸坡卸荷裂隙带发育，河谷多沿构造软弱带侵蚀发育，高切坡环境地质条件易发生

18、滑坡、崩塌，大沟谷有的易发生泥石流。自然环境地质条件给工程建设带来诸多不利条件。,2、工程建设对山体、山坡进行开挖，形成高边坡，改变了岩土体自然稳定条件。特别是高坝大库和溢洪道等水工建筑场地的高边坡，以及抽水蓄能电站上水库库岸边坡，受库水长期浸泡(软化)，库水位升降变化，特别是水位骤降时地下水渗透压力对边坡稳定影响，易诱发岩土边坡的滑坡，崩塌地质灾害，直接影响建筑物及人的生命财产安全。即使是平缓坡地或平原区渠坡与河岸，也有坍岸以及护岸工程挡土垟地基冲刷、稳定问题。因此，要在现状评估的基础上，进行预测评估和综合评估。,3、拱坝、重力坝挑流消能和溢洪道、泄洪洞泄水对下游冲刷，特别是高拱坝和高重力坝

19、的大流量挑流消能，水舌对下游河床及两岸（拱座）冲刷区强烈冲刷和雨雾区影响，产生冲刷深坑及岸坡崩塌、滑坡（或影响拱座岩体稳定问题和坝脚坝基稳定问题）。软弱岩层和不良坝基可能失稳造溃坝问题。因此，要在现状评估的基础上，进行预测评估和综合评估。,4、水工高压隧洞，特别是百米至数百米设计水头的水电站和抽水蓄能电站地下厂房，有复杂的地下洞室群岩体稳定问题，有高压管道(洞)与岔管(洞)内水压力对围岩抬动，甚至引起山体山坡崩塌、滑坡以及伴生其他地质灾害，还有大直径深调压井的井筒岩土体塌落问题。,5、水库诱发地震又是一大特点，也是水利水电工程建设的重大研究课题。新丰江水库诱发地震6.1级（8度），造成严重损失

20、，引起各界重视。水利水电工程地质勘察规范和设计规范都有专门要求。 国际大坝会议安全委员会编制大坝安全准则要求，对大于等于100m的高坝或大于10亿m3库容的水库，即使在无历史地震的地区内设计也应考虑地震荷载。,6、水库淹没和浸没，以及库岸坍岸问题。不单是对地面受浸没及产生沼泽、盐渍化问题，还有对地下矿井硐造成突水或塌方问题。这个特点，对大水库和平原闸坝水库产生地质环境变化以及诱发地质灾害影响更大。也要在现状评估基础上，进行预测评估和综合评估。,根据水利水电工程建设项目内容与特点，枢纽工程建筑物布置和要求，环境地质条件以及已有部分地质灾害实例等资料分析研究，提出水利水电工程的易发地质灾害区段如下

21、表。供地质灾害调查评估工作参改。,说明：当边坡存在下列现象之一时，应进行稳定分析研究：1、坡脚被水淹没或被开挖的新老滑坡或崩塌体；2、边坡岩体中存在倾向坡外、倾角小于坡角的结构面；3、边坡岩体中存在两组或两组以上结构面组合的楔形体其交线倾向坡外、倾角小于边坡角；4、坡面上出现平行坡向的张裂缝或环形裂缝的边坡；5、顺坡向卸荷裂隙发育的高陡边坡，表层岩体已发生蠕变的边坡；6、已发生倾倒变形的高陡边坡；7、已发生张裂变形的下软上硬的双层结构边坡；8、分布已有巨厚崩坡积物的高陡边坡；9、其它稳定性可疑的边坡。,注：本分类适用高度大于70m的混凝土坝。Rb为饱和单轴抗压强度。,2、隧洞线路选择（1）水工

22、隧洞的线路，应根据隧洞的用途，综合考虑地形、地质、水力学、施工、运行、沿线建筑物、枢纽总布置以及对周围环境的影响等各种因素，通过可能方案的技术经济比较选定。,（2）在满足水力枢纽总布置要求的条件下，洞线宜选在沿线地质构造简单、岩体完整稳定、岩石坚硬、上覆盖岩层厚度大、水文地质条件有利及施工方便地区。 （3）洞线与岩层、构造断裂面及主要软弱带应尽量具有较大的夹角。在整体块状结构的岩体中，其夹角一般不宜小于30。层状岩体中，特别是层间结合疏松的高倾角薄岩层，其夹角一般不宜小于45。,（4）高地应力地区的隧洞，从围岩稳定考虑，宜使洞线与最大水平地应力方向一致或尽量减小其夹角。（注意：岩爆；主要构造结

23、构面与洞线、地下厂房轴线夹角要大） （5）洞顶以上和傍山隧洞岸边一侧岩体的最小覆盖厚度，应根据地质条件、隧洞断面形状及尺寸、施工成洞条件、内水压力、衬砌型式、围岩渗透特性、结构计算成果等因素，综合分析决定。,a、有压隧洞的进、出口，无压隧洞及其进、出口部位，在采取了合理的施工程序的工程措施，可保证施工期及运行期的安全者，对最小覆盖厚度不做具体规定。 b、有压隧洞洞身部位的最小覆盖厚度一般按洞内静水压力小于洞顶以上围岩重量的要求确定。,（6）进、出口应选在地质构造简单、风化覆盖层较浅的地区，应尽量避开不良地质构造和山崩、危崖、滑坡等地区。对于进、出口洞脸，应尽量避免高边坡的开挖。若无法避免时，应仔细分析开挖后的稳定性，并注意加固措施。,谢谢各位领导、专家!,