1 前沿

重力壩工程地質(zhì)問題主要研究樞紐工程區(qū)地形地ò、地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、水文地質(zhì)條件、物理地質(zhì)現(xiàn)象等工程地質(zhì)條件與樞紐工程及各水工建筑物的相互作用與影響。在水利水電工程建設(shè)中，不可避免地會遭遇各種復(fù)雜的地質(zhì)條件，如深厚覆蓋層、活斷層和強震區(qū)、復(fù)雜巖體結(jié)構(gòu)及軟弱巖體、高邊坡及大型滑坡體、高地應(yīng)力和高地下水λ、巖溶滲©等問題。重力壩主要工程地質(zhì)問題主要包括以下幾個方面：①軟弱結(jié)構(gòu)面及其力學(xué)參數(shù)：巖體是巖石與結(jié)構(gòu)面的結(jié)合體，結(jié)構(gòu)面力學(xué)性質(zhì)較差，是決定巖體結(jié)構(gòu)類型、巖體質(zhì)量、變形、透水性以及巖體穩(wěn)定性的主要因素。其中軟弱結(jié)構(gòu)面和軟弱夾層由于力學(xué)強度低，影響水工建筑物整體穩(wěn)定、變形穩(wěn)定及滲透穩(wěn)定，因此要查明結(jié)構(gòu)面及軟弱夾層的分布、連通性、厚度、性狀、起伏差、分帶、上下游巖體的完整性，檢測其強度、變形和滲透性參數(shù)等。不同類型的結(jié)構(gòu)面及軟弱夾層，工程性狀有明顯差別。②壩基巖體工程地質(zhì)分類：壩基巖體工程地質(zhì)分類主要適用于高混凝土重力壩，用于評價壩基巖體的變形和抗滑穩(wěn)定性能。壩基巖體工程地質(zhì)分類對準(zhǔn)確把握壩基巖體工程特性、合理選取巖體物理力學(xué)參數(shù)、客觀評價壩基巖體穩(wěn)定安全性以及對壩基開挖和地基處理設(shè)計等方面都起到了主要的指導(dǎo)作用。③抗滑穩(wěn)定性分析及安全評價：壩基抗滑穩(wěn)定性是指大壩在各種設(shè)計工況下抵抗發(fā)生剪切破壞的可靠性，是重力壩的主要問題之一。由于壩基巖體地質(zhì)結(jié)構(gòu)不同，其滑動模式可歸納為3種類型：表面滑動、淺層滑動和深層滑動。具體到某一座大壩，哪一類型滑動模式最Σ險、起控制作用的，則要結(jié)合工程的具體地質(zhì)條件來判斷，通過計算分析加以確定。④建基面選擇：建基面λ置的選擇，應(yīng)該考慮在經(jīng)濟可行的地基處理以后，能夠滿足大壩對地基的基本要求，即具有足夠的力學(xué)強度、足夠的抗滑穩(wěn)定安全性、足夠的抗變形性能和良好的抗?jié)B性能，并有足夠的耐久性，防止巖體性質(zhì)在高壓水的長期作用下發(fā)生惡化。就地質(zhì)而言，影響建基面選擇的主要因素包括巖性、巖體結(jié)構(gòu)、巖體完整性、巖體風(fēng)化和卸荷特征、水文地質(zhì)條件和地應(yīng)力等。

良好的壩基應(yīng)具有足夠的抗變形和承載能力、弱的透水性和整體穩(wěn)定性，以免變形過大引起地基破壞。當(dāng)然，良好的壩基應(yīng)該有一個具體的標(biāo)準(zhǔn)，巖體質(zhì)量分類就是通過某個(或某些)勘探指標(biāo)的值，按照一定的劃分標(biāo)準(zhǔn)區(qū)分不同類別的巖體。巖體質(zhì)量在一定程度上反映了巖體的穩(wěn)定程度.巖體質(zhì)量好，穩(wěn)定性就好，不需要或要很少的加固支護措施，并且施工安全、簡便、質(zhì)量差，穩(wěn)定性不好的巖體，需要復(fù)昂貴的加固支護等處理措施，常常在施工中帶來預(yù)想不到的復(fù)雜情況。因此，正確地對工程建設(shè)涉及到的巖體質(zhì)量、巖體穩(wěn)定性作出評價，是經(jīng)濟合理地進行巖體開挖固支護設(shè)計、快速安全施工以及建筑物安全運行必不可少的條件。巖體質(zhì)量研究多選響(或反映)巖體質(zhì)量的單指標(biāo)或多指標(biāo)，采用定性、定量或二者相結(jié)合的方法，對巖體進行分級。壩基開挖后，受爆破方式等主觀因素、地質(zhì)條件等客觀因素等的影響，壩基建基面不可避免的存在壩基穩(wěn)定、缺陷等不良問題，如何處理及怎樣處理對重力壩的穩(wěn)定安全至關(guān)重要。

2  重力壩對工程地質(zhì)條件的要求

重力壩依靠自身重力來維持穩(wěn)定，根據(jù)筑壩材料或施工工藝方法的差異，可分為砌石重力壩、常態(tài)或碾壓混凝土重力壩。從目前壩工發(fā)展情況看，前者已基本不采用。由于重力壩的荷載都直接作用于壩基且主要靠壩身自重與地基間產(chǎn)生足夠大的摩阻力來保持穩(wěn)定，因此對壩基的要求較高。對常態(tài)或碾壓混凝土重力壩而言，由于后者整體性更強，因此對工程地質(zhì)條件的適應(yīng)性要略好于前者。對重力壩而言應(yīng)注意：

（1）壩基的抗滑能力

重力壩壩基應(yīng)具備足夠的抗滑能力，能滿足大壩各種抗滑穩(wěn)定的要求。大壩與壩基接觸面抗剪強度高，壩基內(nèi)û有軟弱結(jié)構(gòu)面和可能滑動的巖體或其強度能滿足大壩抗滑穩(wěn)定的要求，不致在水推力的作用下產(chǎn)生滑移失穩(wěn)并有足夠的安全儲備，否則需采取工程阻滑措施。

（2）壩基的承載能力及均一性

大壩壩基應(yīng)有足夠的承載力，較好的均一性和完整性，與壩體混凝土相適應(yīng)的變形模量，能承受壩體所傳遞來的巨大壓力，不致產(chǎn)生過大的變形或不均勻變形，至使壩體產(chǎn)生過大的拉應(yīng)力，使壩體裂開乃至毀壞。一般來說，對于高壩應(yīng)以Ⅱ、Ⅲ級巖體做為壩基持力層，尤其是壩趾部λ，要求相對要高一些。對于局部分布屬Ⅳ、Ⅴ級巖體的斷層帶、節(jié)理密集帶、不均勻風(fēng)化帶等不良工程地質(zhì)條件，應(yīng)采取專門的工程處理措施。

（3）壩基（肩）的抗?jié)B能力

重力壩壩基及兩岸壩肩巖體應(yīng)有好的抗?jié)B能力，在庫水作用下不會產(chǎn)生大量的滲©，影響工程的安全性和經(jīng)濟性；也不會出現(xiàn)過大的揚壓力、巖體及結(jié)構(gòu)面的軟化、泥化、壩基的化學(xué)及機械管涌、流土、接觸沖刷等Σ及大壩安全的不良現(xiàn)象。

（4）壩址岸坡的穩(wěn)定性

重力壩對地形的適應(yīng)性好，幾乎任何地形條件都可修建重力壩。但其壩基開挖深度大，臨時邊坡高度高；大壩泄洪霧化強烈，影響范Χ大，因此兩岸岸坡，包括下游消能霧化區(qū)坡體必須穩(wěn)定，û有難以處理的滑坡體或潛在的不穩(wěn)定體。

（5）泄洪消能區(qū)巖體的抗沖刷能力

大壩下游泄洪消能區(qū)巖體應(yīng)具有對高速水流的相應(yīng)的抗沖刷的能力，以避免沖刷坑向上游或兩岸擴展，威脅、影響大壩和兩岸岸坡的安全。

（6）天然建筑材料

樞紐建筑物區(qū)附近合適的運距范Χ內(nèi)應(yīng)有滿足儲量和質(zhì)量要求的混凝土天然骨料或人工骨料料源。

3  建基面確定原則

3.1 概述

大壩建基面巖體的選擇和建基面的確定關(guān)系到工程建設(shè)的安全和經(jīng)濟，是壩基工程地質(zhì)研究的重要任務(wù)之一。但影響建基面選定的因素很多，既有壩基巖體工程地質(zhì)的因素，又有上部結(jié)構(gòu)的因素，既有技術(shù)因素又有經(jīng)濟因素，涉及面很廣。因而建基巖體的選擇和建基面的確定就成為壩址工程地質(zhì)勘察中一項重要的課題。

在20世紀(jì)80年代以前，我國水利水電工程壩基巖體的選擇多以巖體的風(fēng)化程度作為建基面選擇的重要依據(jù)，特別是高壩，建基巖體大多要求選擇在微風(fēng)化和新鮮巖體上，向銅街子、石泉、安康、新豐江等水電站。但也有部分工程選在弱風(fēng)化下部或下限巖體中，如紅石、鳳灘等水電站。進入20世紀(jì)80年代后期，我國水利水電地質(zhì)開始研究壩基巖體地質(zhì)分類體系。在對壩基巖體進行工程地質(zhì)分類的基礎(chǔ)上，考慮巖體加固處理的效果、壩基承受荷載的大小（壩的高度）等因素，綜合確定壩基巖體的可利用標(biāo)準(zhǔn)。以此原則確定的壩基開挖深度較以前普遍有所減少，從而減少了壩基巖體開挖量和壩體混凝土方量，在保證工程安全的前提下給工程帶來了巨大的經(jīng)濟效益。

3.2 影響壩基巖體質(zhì)量及建基面選擇的幾個主要因素

（1）巖性

眾所周知，巖石強度是影響壩基巖體質(zhì)量的基本因素，硬巖（飽和單軸抗壓強度Rb）60Mpa)作為壩基，其強度、剛度和抗剪強度均高，一般易于滿足混凝土壩的建基要求；而軟巖（Rb《３０pa)作為壩基，特別是作為高度較大的大壩的壩基，則需要詳細(xì)研究、要充分考慮巖塊強度、巖體整體強度、地基承載力和耐久性能否滿足大壩地基應(yīng)力的要求。

（2）巖體結(jié)構(gòu)

一般來講，整體狀、塊狀－次塊狀或巨厚－厚層狀結(jié)構(gòu)巖體是好的混凝土重力壩壩基，互層狀、薄層狀或鑲嵌狀結(jié)構(gòu)巖體次之，碎裂或散體結(jié)構(gòu)不宜作為高混凝土重力壩壩基。

（3）巖體完整性

巖體完整性是一下壩基巖體質(zhì)量的另一重要因素。巖體完整性好或較好的壩基巖體，其均一性好，巖體的抗變形能力和抗?jié)B性能也好，易于滿足混凝土大壩對地基的要求。反之，巖體完整性差的巖體能否作為混凝土大壩的壩基，則需結(jié)合工程的具體情況進行研究。

（4）巖體風(fēng)化與卸荷特征

巖體的風(fēng)化程度也是影響壩基巖體質(zhì)量的主要因素。淺表部巖體在風(fēng)化、卸荷等表生作用改造后，巖體中風(fēng)化裂隙發(fā)育，不同程度的張開，隱裂隙進一步顯現(xiàn)，巖石強度和巖體完整性均會有不同程度的降低。微風(fēng)化和新鮮巖體由于受風(fēng)化和卸荷改造的影響小，基本上保持了原巖的強度、完整性和緊密程度，是良好的壩基巖體。巖體卸荷作用有時與風(fēng)化相輔相成，卸荷作用會進一步加劇巖體的風(fēng)化作用，但卸荷主要是表現(xiàn)為巖體的松弛、裂隙Υ章甚至寬張，進一步破壞巖體的完整性，同時也進一步加劇了巖體風(fēng)化。

（5）水文地質(zhì)條件

地下水對巖體的作用主要表現(xiàn)在以下兩方面：1）地下水的滲透使巖石軟化，尤其使軟弱結(jié)構(gòu)面產(chǎn)生軟化泥化，降低其原有的強度，或在滲透壓力的作用下產(chǎn)生化學(xué)或機械的潛蝕作用；2）由于地下水滲透作用形成的揚壓力對混凝土重力壩的抗滑穩(wěn)定產(chǎn)生不利影響。

（6）地應(yīng)力

在深山峽谷中，河床下一定范Χ內(nèi)往往存在較高的河谷應(yīng)力集中區(qū)，在進行建基面選擇時，要充分考慮應(yīng)力集中區(qū)可能對壩基產(chǎn)生的不利影響。如建基面開挖太深，觸及該應(yīng)力集中區(qū)，則可能導(dǎo)致地應(yīng)力快速釋放，使壩基巖體松弛，不僅增加壩基開挖量和混凝土澆筑量，且將增加工程處理的難度，也可能降低工程的安全度，由此帶來一系列復(fù)雜的問題。

上述這些影響因素，一般應(yīng)在壩基巖體質(zhì)量分級或工程地質(zhì)分類中給予考慮，從而在研究壩基巖體的可利用標(biāo)準(zhǔn)時體現(xiàn)這些因素的綜合影響。