理论教育 地质构造在水利水电工程中的应用

地质构造在水利水电工程中的应用

时间:2023-10-13 理论教育 版权反馈
【摘要】:地质构造在坝址选择中同样占有重要地位,对变形较为敏感的刚性坝来说更为重要。经研究,断层的最大错距达150mm。图10-2沿活断层错动引起管涌造成溃坝的鲍尔德温坝地质构造也经常控制坝基、坝肩岩体的稳定。

地质构造在水利水电工程中的应用

地质构造在坝址选择中同样占有重要地位,对变形较为敏感的刚性坝来说更为重要。

地震强烈活动或活动性断裂发育的地区,选坝时应尽量避开或远离活断层,使其位于区域稳定条件相对较好的地块上。在选坝前的可行性研究时,应进行区域地质研究,查明区域构造格局,尤其要查明目前仍持续活动或可能活动断裂的分布、类型、规模和错动速率,并预测发生水库诱发地震的概率及震级。国外有些水坝就因横跨活断层而坝体被错开或导致垮坝。例如,美国西部位于圣·安德列斯大断裂上的晶泉坝和老安德列斯坝,在1906年旧金山大地震时分别被错开2.5m和2m。1963年洛杉矶附近鲍尔德温山水库大坝的溃决,则是因通过库区和坝下的断层活动,水沿断层渗流使坝基中粉、细砂层发生渗透变形所致(图10-2)。经研究,断层的最大错距达150mm。我国新丰江水库1961年8月6.1级诱发地震发生后,更重视了选坝中对区域稳定条件的研究。

图10-2 沿活断层错动引起管涌造成溃坝的鲍尔德温坝

地质构造也经常控制坝基、坝肩岩体的稳定。在层状岩体分布地区,倾向上游或下游的缓倾岩层中存在层间错动带时,在后期次生作用下往往演化为泥化夹层,若有其他构造结构面切割,对坝基抗滑稳定极为不利,在选坝时应特别注意。因为缓倾岩层的构造变动一般较轻微,容易被忽视。陡倾甚至倒转岩层,由于构造形变强烈,岩石完整性受到强烈破坏,在选坝时更要特别注意查清坝基内缓倾角的压性断裂。总之,要尽可能选择岩体完整性较好的构造部位作坝址,避开断裂、裂隙强烈发育的地段。

滦河潘家口水库坝址的选择,可以很好地说明地质构造在选坝中的意义。该水库大坝是一座高107.5m的重力坝。1958年未经比选就定了(上坝址),岩性为坚硬的震旦长城组厚层石英砂岩,河谷较窄(图10-3)。但经勘察,该坝址的地质构造相当复杂,主要存在的问题有:

(1)近东西向的区域性的兴隆-喜峰口大断裂距坝址仅400m,且坝址在断裂的上盘,该断裂多次活动的形迹明显,在喜峰口附近近期地震又多有发生,说明区域稳定条件较差。

(2)石英砂岩倾角30°左右,倾向上游,由于多次构造变动的影响,砂岩间的页岩夹层50%~90%已泥化,并有数量较多的缓倾角夹泥断裂,在坝基下被顺河向及横河向断裂、裂隙切割,对坝基抗滑稳定很不利。

(3)右坝肩被多条断裂切割,交线倾向河床,倾角10°左右,表明坝肩岩体稳定性条件较差。(www.daowen.com)

(4)岩体被断层、裂隙强烈切割后,渗透性较强,在长期高水头差的作用下,夹层和断裂中的夹泥有可能被潜蚀冲刷,坝基有可能产生不均匀变形。

图10-3 滦河潘家口水库一带构造体系图

(据宋岳,1979)
1.第四系;2.侏罗系四海组;3.震旦系雾迷山组;4.震旦系杨庄组;5.震旦系高于庄组;6.震旦系大洪峪组;7.震旦系团山子组;8.震旦系串岭沟组;9.震旦系长城组;10.太古界拉马沟组;11.太古界三屯营组;12.太古界上川组;13.正长岩;14.闪长岩;15.花岗岩;16.片麻状花岗岩;17.东西向构造带;18.北东向构造带;19.弧形构造带;20.北北东向构造带;21.归属不明的断裂;22.挤压带;23.向斜;24.岩层产状;25.片麻理产状;26.地层界线及不整合线;27.坝址;28.挽近活动性断裂出露点

由于问题多而复杂,做了十几年工作而未能施工。1973年在其下游4km的太古界片麻岩上另选一坝址(下坝址),距兴隆-喜峰口大断裂较远,且在其下盘。片麻岩坚硬完整,渗透性弱,且缓倾角的夹泥断裂少、规模小,不存在上坝址那样复杂的工程地质问题,勘探一年后即批准施工,竣工蓄水后稳定性很好。

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