论文部分内容阅读
【摘 要】水库渗漏是指水库蓄水后,库水沿岩石的孔隙、裂隙、断层、溶洞等向库岸分水岭外的沟谷低地渗漏。水库渗漏减低了水库效益,有时并引起盐渍化、沼泽化等现象,威胁大坝的安全。水库渗漏是复杂的工程地质问题,也是常遇到的问题,因此,采取有效的防渗处理措施是十分重要的。
【关键词】水库渗漏；工程地质；处理措施
1、水库渗漏的成因
水库渗漏，一般可分为坝区渗漏和库区渗漏。不同的地质地貌形成不同种类的渗漏，评价水库渗漏问题,应从水库的地质地貌等条件进行全面的调查研究，才能得出正确的结论。
1.1地形地貌因素
水库渗漏与不同的地形地貌密切相关。如果水库库岸一侧山体单薄，又有邻谷存在且切割较深，库水外渗的可能性就大。水库修建在基岩山区河谷急拐弯处,河湾之间的山脊有的地方可能会很狭窄, 这样的地形条件,就有可能产生水库渗漏。水库修建平原地区河曲发育地段,河间地块比较单薄,则属可能产生渗漏的地形。
1.2地层与岩性因素
岩层有透水的和隔水的两大类,不同的岩层,对水库渗漏有着决定性的影响。在分析水库渗漏问题时,应着重对岩层的透水性能加以分析,强透水层可以导致水库渗漏,隔水层的存在则可以起到防渗作用。若水库在第四纪的松散沉积层,未经胶结的砂砾(卵)石层。砂砾石、砾石、卵石层空隙大、透水性强,如果库区存在这些强透水层井沟通库区内外,就可以成为水库渗漏的通道。根据相关资料表明,具备下列地质条件的岩溶化地层,很容易发生渗漏。
1)岩溶沿着可溶岩层面发育时,岩溶化地层倾向邻谷低地或下游,并且出露于地表或埋藏不深,不仅一岸产生渗漏,另一岸也可通过库底渗漏。
2)钙质成分越多的可溶性岩层,渗漏可能性越大。但含镁质成分很多的白云岩,含硅质很多的硅化灰岩以及含泥质很多的泥灰岩等, 相对来说则不易溶解,其渗漏可能性较小。
3)如果水库一岸又毗连另一条河流,且两河之间相距不远,或河间地块比较单薄,当这种河间地块是由强透水的砂砾石层构成,又具备一定的地质条件时,则会产生渗漏。库水沿砂砾石层渗漏,大多发生在平原地区的水库。
4)构造断裂是岩溶最易发育的地方,当断裂从水库内延伸至水库外时,就有可能发生渗漏。隔水层分布不均、不连续,又遭受断裂切割, 则可能产生局部集中渗漏,岩溶越发育,交结越不好,断层破碎带宽度越大,渗漏也就越严重。
5)串珠状溶洞、裂缝通道或暗河通道中的地下水,虽然补给河水,但在分水岭处的地下水位低于水库正常高水位时,库水就会产生倒灌而形成渗漏。若原来已经是河水补给地下水的,则建库后渗漏将会加大,甚至出现空库现象。
1.3地质构造与断裂因素
与水库渗漏有密切关系的地质构造,主要有断层破碎带或断层交汇带、裂隙密集带、背斜及向斜构造、岩层产状等。断层的存在,特别是未胶结或胶结不完全的断层破碎带,都是水库渗漏的主要通道。有的断层贯通大坝上下游,有的则从库区延伸至库外低谷, 造成水库渗漏。
1)背斜和向斜核部伴生的节理密集带或层间剪切带可能成为渗漏的通道;另一方面主要由透水层与隔水层相互配合和情况来决定。
背斜构造,透水的石灰岩层倾角较小,且被邻谷切割出露,在这种情况下,可导致库水沿溶蚀通道向邻谷渗漏。透水的石灰岩层倾角较陡,未被邻谷切割出露,其下为隔水的页岩,上部砂岩虽被邻谷切割出露,但因其透水性微弱,故库水不致向邻谷渗漏。
向斜构造,有隔水层阻水的向斜构造,库水被页岩所阻,这种情况一般不会产生渗漏。透水的石灰岩因无隔水层阻水,且又与邻谷相通,在这种情况下库水一般会沿喀斯特通道渗漏。
1.4水文地质因素
库区的水文地质因素对于水库能否发生渗漏而言,有着重要的意义,尤其是库岸有无地下水分水岭及地下水分水岭的高程,对水库的渗漏起到决定性作用。地下水的某些特征,可以直接用来判断库区渗漏问题。可从以下方面着手:
1)当水库地段的河水补给地下水或天然河床已向邻谷渗水时, 水库蓄水后,必然会加剧永久性渗漏。
2)当水库两岸地下水的分水岭高程低于水库正常水位时,且岩层是强透水,水库蓄水后会使河间地块的地下水分水岭消失,使水库产生永久性渗漏。
1.5因水库坝体结构不合理产生的渗漏
1)坝内涵管与坝结合不严密,沿涵管周边形成渗漏,严重时坝体迎水面形成下陷。
2)坝身的涵管，由于其强度和基础变形考虑不周而断裂,有压水流通过裂缝沿管壁及坝坡薄弱部位渗出。
3)均质坝坝坡陡，反滤层设计不当,迫使浸润线在坝的背水坡反滤排水体以上逸出。
4)复式断面土坝的黏土防渗体与下游透水坝壳之间,缺乏良好的过渡层,使防渗体遭到破坏透水。
1.6 因水库选址不合理造成的渗漏
1)修建水库大坝时,筑坝土料砂性过大或因土料中存有树枝、杂草等杂质较多，筑坝后腐烂留下了空洞;因坝体多次扩建加高,分期分段填筑大坝时每层填料衔接不良夯实不够; 坝体上游未作排水,下游防渗设施遭破坏;坝体鼠洞、蚁穴隐患未及时处理等, 都会造成坝体渗漏。
2)坝体两岸斜坡浮土和风化岩石清理不彻底或因坝体两岸斜坡石层有裂缝、洞穴等都会造成坝端渗漏。
3)坝体修建在透水性较大的沙砾层上,切无防渗措施,库底坝基存在溶洞、斷层、破碎带等, 都会造成坝底或坝基渗漏。
4)水库两岸岩石破碎有透水层或有溶洞、裂缝等都会造成绕坝渗漏。
2、灌浆技术在防渗处理中的应用
随着科学技术的进步和防渗材料的发展及施工技术条件的改善, 防渗处理的手段呈多样化, 根据有关资料和成功经验来看, 灌浆技术是一项技术合理、适应性广泛的防渗处理手段。灌浆已在水库防渗处理中得到广泛应用。根据灌浆材料的不同,一般可分为黏土灌浆或水泥黏土浆灌浆、水泥灌浆或水泥砂浆灌浆、化学灌浆等。
2.1黏土浆或水泥黏土浆灌浆
适用于坝身和非岩性坝基的堵漏和截流。通过钻孔向地下灌注水泥浆或其他浆液，填塞岩溶岩体中的渗漏通道,形成阻水帷幕，可以达到防渗的目的。灌浆孔的布置，一般可在渗漏段沿坝轴线布设单排孔，也可以根据实际需要增加排数；孔距应根据土层的渗水情况和采用的灌浆压力等因素综合考虑；布孔由疏到密；孔深应超过漏水部位3-5m。灌浆帷幕用于裂隙性岩溶渗漏具有显著的防渗效果。对规模不大的管道性岩溶渗漏采用填充性灌浆也有一定效果。
2.2水泥或水泥砂浆灌浆
适用于破碎岩基的固结灌浆和帷幕灌浆。布孔时孔距与排距必须满足防渗帷幕的连续性,一般可根据坝基的透水性和承受水头压力大小来决定,一般孔距2m左右;帷幕线应布置在心墙坝和斜墙坝截水齿墙中心,或均质坝的坝轴线上游,排数根据实际需要确定。水泥砂浆一般适用于大流量的松散堆石体或类似地质情况的堵漏。
2.3化学灌浆
是将一定的化学材料(无机或有机材料)配制成真溶液,用化学灌浆泵等压送设备将其灌入地层或缝隙内,使其渗透、扩散、胶凝或固化,以增加地层强度、降低地层渗透性、防止地层变形和进行混凝土建筑物裂缝修补的一项加固基础,防水堵漏和混凝土缺陷补强技术。是化学与工程相结合,应用化学科学、化学浆材和工程技术进行基础和混凝土缺陷处理加固补强、防渗止水的一项技术。适用于坝基防渗,浆液黏度很低, 能灌入0.15mm以下的细缝,或0.1mm以下的粉砂,且能缩短凝结时间。
3、结束语
造成水库渗漏问题的因素很多, 应根据具体情况采用有效的防渗技术进行处理。国内外有很多水库存在着安全隐患,如何治理好病险水库的渗漏问题,灌浆技术是一项适应性广泛、技术性合理的防渗处理方法,值得推广应用。但产生渗漏的原因是多样的,因而采用防渗处理方法也不是一成不变的,只有通过正确分析水库渗漏原因,采取有效的防渗处理措施是十分重要的。随着除险加固技术与工艺的不断发展,新技术的不断产生和完善,将会在水库、堤防及相应工程的除险加固中不断取得新的成绩和突破。
参考文献
[1] 左启东.水工设计手册(第四卷) 土石坝[R] 北京: 水利电力出版社.
[2] 傅杰民.小型水库渗漏原因分析及灌浆技术在防渗处理中的应用.
【关键词】水库渗漏；工程地质；处理措施
1、水库渗漏的成因
水库渗漏，一般可分为坝区渗漏和库区渗漏。不同的地质地貌形成不同种类的渗漏，评价水库渗漏问题,应从水库的地质地貌等条件进行全面的调查研究，才能得出正确的结论。
1.1地形地貌因素
水库渗漏与不同的地形地貌密切相关。如果水库库岸一侧山体单薄，又有邻谷存在且切割较深，库水外渗的可能性就大。水库修建在基岩山区河谷急拐弯处,河湾之间的山脊有的地方可能会很狭窄, 这样的地形条件,就有可能产生水库渗漏。水库修建平原地区河曲发育地段,河间地块比较单薄,则属可能产生渗漏的地形。
1.2地层与岩性因素
岩层有透水的和隔水的两大类,不同的岩层,对水库渗漏有着决定性的影响。在分析水库渗漏问题时,应着重对岩层的透水性能加以分析,强透水层可以导致水库渗漏,隔水层的存在则可以起到防渗作用。若水库在第四纪的松散沉积层,未经胶结的砂砾(卵)石层。砂砾石、砾石、卵石层空隙大、透水性强,如果库区存在这些强透水层井沟通库区内外,就可以成为水库渗漏的通道。根据相关资料表明,具备下列地质条件的岩溶化地层,很容易发生渗漏。
1)岩溶沿着可溶岩层面发育时,岩溶化地层倾向邻谷低地或下游,并且出露于地表或埋藏不深,不仅一岸产生渗漏,另一岸也可通过库底渗漏。
2)钙质成分越多的可溶性岩层,渗漏可能性越大。但含镁质成分很多的白云岩,含硅质很多的硅化灰岩以及含泥质很多的泥灰岩等, 相对来说则不易溶解,其渗漏可能性较小。
3)如果水库一岸又毗连另一条河流,且两河之间相距不远,或河间地块比较单薄,当这种河间地块是由强透水的砂砾石层构成,又具备一定的地质条件时,则会产生渗漏。库水沿砂砾石层渗漏,大多发生在平原地区的水库。
4)构造断裂是岩溶最易发育的地方,当断裂从水库内延伸至水库外时,就有可能发生渗漏。隔水层分布不均、不连续,又遭受断裂切割, 则可能产生局部集中渗漏,岩溶越发育,交结越不好,断层破碎带宽度越大,渗漏也就越严重。
5)串珠状溶洞、裂缝通道或暗河通道中的地下水,虽然补给河水,但在分水岭处的地下水位低于水库正常高水位时,库水就会产生倒灌而形成渗漏。若原来已经是河水补给地下水的,则建库后渗漏将会加大,甚至出现空库现象。
1.3地质构造与断裂因素
与水库渗漏有密切关系的地质构造,主要有断层破碎带或断层交汇带、裂隙密集带、背斜及向斜构造、岩层产状等。断层的存在,特别是未胶结或胶结不完全的断层破碎带,都是水库渗漏的主要通道。有的断层贯通大坝上下游,有的则从库区延伸至库外低谷, 造成水库渗漏。
1)背斜和向斜核部伴生的节理密集带或层间剪切带可能成为渗漏的通道;另一方面主要由透水层与隔水层相互配合和情况来决定。
背斜构造,透水的石灰岩层倾角较小,且被邻谷切割出露,在这种情况下,可导致库水沿溶蚀通道向邻谷渗漏。透水的石灰岩层倾角较陡,未被邻谷切割出露,其下为隔水的页岩,上部砂岩虽被邻谷切割出露,但因其透水性微弱,故库水不致向邻谷渗漏。
向斜构造,有隔水层阻水的向斜构造,库水被页岩所阻,这种情况一般不会产生渗漏。透水的石灰岩因无隔水层阻水,且又与邻谷相通,在这种情况下库水一般会沿喀斯特通道渗漏。
1.4水文地质因素
库区的水文地质因素对于水库能否发生渗漏而言,有着重要的意义,尤其是库岸有无地下水分水岭及地下水分水岭的高程,对水库的渗漏起到决定性作用。地下水的某些特征,可以直接用来判断库区渗漏问题。可从以下方面着手:
1)当水库地段的河水补给地下水或天然河床已向邻谷渗水时, 水库蓄水后,必然会加剧永久性渗漏。
2)当水库两岸地下水的分水岭高程低于水库正常水位时,且岩层是强透水,水库蓄水后会使河间地块的地下水分水岭消失,使水库产生永久性渗漏。
1.5因水库坝体结构不合理产生的渗漏
1)坝内涵管与坝结合不严密,沿涵管周边形成渗漏,严重时坝体迎水面形成下陷。
2)坝身的涵管，由于其强度和基础变形考虑不周而断裂,有压水流通过裂缝沿管壁及坝坡薄弱部位渗出。
3)均质坝坝坡陡，反滤层设计不当,迫使浸润线在坝的背水坡反滤排水体以上逸出。
4)复式断面土坝的黏土防渗体与下游透水坝壳之间,缺乏良好的过渡层,使防渗体遭到破坏透水。
1.6 因水库选址不合理造成的渗漏
1)修建水库大坝时,筑坝土料砂性过大或因土料中存有树枝、杂草等杂质较多，筑坝后腐烂留下了空洞;因坝体多次扩建加高,分期分段填筑大坝时每层填料衔接不良夯实不够; 坝体上游未作排水,下游防渗设施遭破坏;坝体鼠洞、蚁穴隐患未及时处理等, 都会造成坝体渗漏。
2)坝体两岸斜坡浮土和风化岩石清理不彻底或因坝体两岸斜坡石层有裂缝、洞穴等都会造成坝端渗漏。
3)坝体修建在透水性较大的沙砾层上,切无防渗措施,库底坝基存在溶洞、斷层、破碎带等, 都会造成坝底或坝基渗漏。
4)水库两岸岩石破碎有透水层或有溶洞、裂缝等都会造成绕坝渗漏。
2、灌浆技术在防渗处理中的应用
随着科学技术的进步和防渗材料的发展及施工技术条件的改善, 防渗处理的手段呈多样化, 根据有关资料和成功经验来看, 灌浆技术是一项技术合理、适应性广泛的防渗处理手段。灌浆已在水库防渗处理中得到广泛应用。根据灌浆材料的不同,一般可分为黏土灌浆或水泥黏土浆灌浆、水泥灌浆或水泥砂浆灌浆、化学灌浆等。
2.1黏土浆或水泥黏土浆灌浆
适用于坝身和非岩性坝基的堵漏和截流。通过钻孔向地下灌注水泥浆或其他浆液，填塞岩溶岩体中的渗漏通道,形成阻水帷幕，可以达到防渗的目的。灌浆孔的布置，一般可在渗漏段沿坝轴线布设单排孔，也可以根据实际需要增加排数；孔距应根据土层的渗水情况和采用的灌浆压力等因素综合考虑；布孔由疏到密；孔深应超过漏水部位3-5m。灌浆帷幕用于裂隙性岩溶渗漏具有显著的防渗效果。对规模不大的管道性岩溶渗漏采用填充性灌浆也有一定效果。
2.2水泥或水泥砂浆灌浆
适用于破碎岩基的固结灌浆和帷幕灌浆。布孔时孔距与排距必须满足防渗帷幕的连续性,一般可根据坝基的透水性和承受水头压力大小来决定,一般孔距2m左右;帷幕线应布置在心墙坝和斜墙坝截水齿墙中心,或均质坝的坝轴线上游,排数根据实际需要确定。水泥砂浆一般适用于大流量的松散堆石体或类似地质情况的堵漏。
2.3化学灌浆
是将一定的化学材料(无机或有机材料)配制成真溶液,用化学灌浆泵等压送设备将其灌入地层或缝隙内,使其渗透、扩散、胶凝或固化,以增加地层强度、降低地层渗透性、防止地层变形和进行混凝土建筑物裂缝修补的一项加固基础,防水堵漏和混凝土缺陷补强技术。是化学与工程相结合,应用化学科学、化学浆材和工程技术进行基础和混凝土缺陷处理加固补强、防渗止水的一项技术。适用于坝基防渗,浆液黏度很低, 能灌入0.15mm以下的细缝,或0.1mm以下的粉砂,且能缩短凝结时间。
3、结束语
造成水库渗漏问题的因素很多, 应根据具体情况采用有效的防渗技术进行处理。国内外有很多水库存在着安全隐患,如何治理好病险水库的渗漏问题,灌浆技术是一项适应性广泛、技术性合理的防渗处理方法,值得推广应用。但产生渗漏的原因是多样的,因而采用防渗处理方法也不是一成不变的,只有通过正确分析水库渗漏原因,采取有效的防渗处理措施是十分重要的。随着除险加固技术与工艺的不断发展,新技术的不断产生和完善,将会在水库、堤防及相应工程的除险加固中不断取得新的成绩和突破。
参考文献
[1] 左启东.水工设计手册(第四卷) 土石坝[R] 北京: 水利电力出版社.
[2] 傅杰民.小型水库渗漏原因分析及灌浆技术在防渗处理中的应用.