《4工程地质学－坝基稳定性的工程地质.》.ppt

工程地质学 泥化夹层—潜在的滑动面 潜在的双滑动面＋渗漏 （2）倾斜层状岩体滑移边界条件 岩层倾角在30～60度范围内，一般40～50度。岩层受到一定的构造变动，存在各种力学成因的构造结构面，倾角较大。它们组合的结构体呈棱柱形或楔形，往往嵌入地基深处，其稳定条件相对较好。坝基的稳定是由混凝土与基岩接触面所控制。 应考虑的工程地质条件有：地形地貌、岩石性质、地质构造、水文地质条件、物理地质现象、建坝石料等，还应预计在这种条件下可能产生的工程地质问题，并判定对其处理的难易程度、工程量的大小，最后通过各方面综合比较，选出一个好坝址。 1、地形、地貌 河谷宽度以适于工程布置、投资节省及施工方便为宜。 峡谷地区河谷较狭窄，岩石往往新鲜，强度也较高，适于修建混凝土坝或砌石坝。 宽敞河谷地区岩石风化较深，覆盖层较厚，一般适于修建土坝。 河湾处布置上有其优越性，但河间地块往往是地质上薄弱地带，常存在有渗漏和稳定性问题。某些河湾的形成常与软弱岩层、断层带、滑坡的存在有关。 古河道常引起大量的渗漏；谷中谷则对渗漏和稳定都有较大的影响。阶地与河漫滩的疏松沉积物较厚，结构也较复杂，对坝型和基础处理影响很大，因此要特别注意研究其厚度、岩性及其分布规律的变化。 谷中谷 岩性均一完整处注意卸荷裂隙的发育； 平缓单薄处注意构造的发育与岩层的风化； 高陡斜坡处要注意重力和风化作用形成的岩体松动带。 2、岩石性质 坝基岩石是决定坝的稳定、正常运行和工程造价的主要问题。混凝土高坝应选择坚硬、均一、完整、不透水、不软化的岩石组成的河段为坝址。 据统计，我国已建和正建的高于60m的大坝，坝址为火成岩的河段约占50％，其余又大都建于片麻岩、石英砂岩和砂岩河段之上，易变形软化的页岩和千枚岩河段上，仅建有个别高坝。 火成岩一般强度高，压缩性低，不溶于水，软化性小。但因其形成条件不同，性质亦有差别。深成岩体分布广，岩性均一，极限抗压强度一般在1500kg／cm2以上，抗剪强度亦高，常为良好的坝基。但常沿裂隙风化，有时延伸较大。花岗岩有时风化深度可达数十米，甚至有囊状风化带和球状风化体存在。浅成岩一般力学强度较高，但原生节理或多次侵入的小岩体与围岩接触处，常变质或形成破碎带。喷出岩抗压强度有的可达2500kg／cm2以上，抗水性能良好。这类岩石常系多次喷发形成坚硬块状岩石与集块岩、凝灰岩互层。凝灰岩夹层往往因层间错动而风化、泥化，构成坝体滑移控制面。 沉积岩具成层构造，在岩性相同的条件下，坝址宜选在厚层岩石上。碎屑岩类如砾岩、砂岩等，强度与胶结物类型有关。硅质胶结的强度最高。铁质、钙质胶结的强度虽较高，但易风化。钙质胶结的易形成溶洞。石膏胶结的碎屑岩，性质最差，强度低，遇水易软化、溶 解和膨胀，溶解速度比方解石快100多倍；硬石膏吸水后体积可增大33％。粘土胶结的碎 屑岩也较差，强度低，易风化，遇水易软化、崩解等。粘土岩强度低，易变形，易风化，易 软化。坚硬岩层有产状不利的粘土岩夹层，对坝基抗滑稳定很不利。化学岩及生物化学岩，强度一般能满足建坝要求。但坚脆的燧石岩中裂隙发育，碳酸盐岩类的溶蚀现象较发育。 变质岩，一般呈块状构造的石英岩、大理岩等力学强度高，压缩性及软化性都很小，是良好的坝基持力层。但要注意大理岩中的溶蚀现象。片麻岩工程性质良好，抗压强度多在 1500kg／cm2以上，但有时风化深度较大。 各类片岩一般沿片理方向强度较低。由石英或长 石等矿物组成的片岩性质较好；由云母或绿泥石等矿物组成的片岩性质则差，常对坝基抗 滑稳定不利。板岩及千枚岩岩质软弱，常构成软弱夹层。 疏松覆盖层，其厚度、组成和结构，在坝址选择中具有重要意义。覆盖层强度远低于基岩，透水性一般都高于基岩，刚性高坝需挖除覆盖层，建于基岩上。疏松覆盖层愈厚，挖方愈多，坝体向地面以下延伸部分愈深，工程量就愈大。覆盖层若有较厚粉细砂层，开挖时往往产生流砂。 3、地质构造 山区河谷的发育受地质构造的控制最明显，水平或近于水平的岩层构成的坝址，坝基岩石均一、完整，岩层越厚筑坝条件越好，坝基承载力在水平方向将是近似的。平缓岩层所受构造变形不显著，一般断层不发育，但应注意渗漏和抗滑稳定问题，特别注意层面结合情况及软弱夹层的分布。 倾向上游的单斜层上筑坝，要注意顺河张性断层的发育。倾向下游的单斜层上筑坝不利防渗，但倾角较陡则比较有利 向斜谷或背斜谷工程地质条件较为复杂。褶皱轴部多十分破碎，断层、节理发育，不利于基础稳定和防渗，并存在沿软弱夹层滑动的可能性。向斜谷两岸的稳定问题亦应特别注意。 褶皱轴部张性断裂发育，岩石破碎，对防渗和稳定都不利，应将坝线上下移动避开。 岩层走向与河流平行工程地质条件要差些。层面和构造线的方向大多平行于河流，坝基岩石均一性差，并无法避开各种