一级建造师《水利水电》知识点：工程地质的条件与分析

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　　上学的时候，相信大家一定都接触过知识点吧！知识点也可以通俗的理解为重要的内容。哪些知识点能够真正帮助到我们呢？以下是小编整理的一级建造师《水利水电》知识点：工程地质的条件与分析，希望对大家有所帮助。

一级建造师《水利水电》知识点：工程地质的条件与分析

　　一、水工建筑物的工程地质条件

　　工程地质条件，可理解为与工程建筑物有关的各种地质因素的综合。内容主要包括：土石类型及其性质、地质结构、地形地貌条件、水文地质条件、自然(物理)地质现象和天然建筑材料6个方面。

　　(一)土石类型及其性质

　　土和岩石(简称岩土)是水工建筑物的地基、建筑材料或建筑介质(如地下建筑物的围岩)。它们的类型和性质对建筑物的稳定性、安全性、技术上的可能性、经济上的合理性都有着极为重要的作用。如坝基，基本分为两大类：岩基(硬基)和土基(软基)。在岩基上，往往可以修建高坝、混凝土坝，枢纽多采用集中布置方案;而在土基上，则往往只能修建低坝(或闸)、土石坝，枢纽多采用较分散的布置方案。此外，在岩基和土基中，都存在不同类型和规模的软弱岩层或土层，在工程建筑中都必须进行专门的研究和处理，才能保证建筑物的稳定和安全。

　　(二)地质结构

　　地质结构包括地质构造(褶皱及断裂构造)和岩(土)体结构。地质构造按构造形态可分为倾斜构造、褶皱构造和断裂构造三种类型。土体结构是指未固结成岩的第四纪土层的结构，包括各种成因类型土层的成层特征、岩相变化和空间分布规律。

　　岩体和岩石是不同的概念。通常把一定范围内与工程建筑有关的自然地质体称为岩体。结构面与结构体的组合称为岩体结构，岩体结构特征实际上就是结构面和结构体的性状及组合特征的反映，它决定着岩体的物理力学性质和稳定性。

　　地形，一般指地表形态、高程、地势高低、山脉水系、自然景物、森林植被，以及建筑物分布等，常以地形图予以综合反映。地貌，主要指地表形态的成因、类型，以及发育程度等。河谷地带的地形地貌条件往往对水工建筑物选址、坝型选择、枢纽布置、施工方案等都有直接影响。

　　(四)水文地质条件

　　水文地质条件一般包括以下内容：

　　1.地下水类型。

　　2.含水层与隔水层的埋藏深度、厚度、组合关系、空间分布规律及特征。

　　3.岩(土)层的水理性质，包括容水性、给水性、透水性等。

　　4.地下水的运动特征，包括流向、流速、流量等。

　　5.地下水的动态特征，包括水位、水温、水质随时间的变化规律。

　　6.地下水的水质，包括水的物理性质、化学性质、水质评价标准等。

　　水文地质条件的好坏直接关系到水库是否漏水，坝基是否稳定，地下水资源评价是否可靠等一系列工程建设问题。

　　(五)自然(物理)地质现象

　　岩石的风化、冲沟、滑坡、崩漏、泥石流、喀斯特等自然地质现象的存在及其发育程度，会直接影响到建筑物的安全和人民生命财产的安危。在水利水电工程建设中，在大坝区附近及水库区内的自然地质现象，要求在工程地质勘察时进行充分的调查与研究，对影响大坝或水库安全的应采取有效措施，进行处理或整治。

　　(六)天然建筑材料

　　天然建筑材料勘察应查明工程所需要的各类天然建筑材料料场的分布、位置、储量、质量、开采和运输条件等，为工程设计和施工提供依据。

　　关于料场储量，在初查阶段(对应于工程的可行性研究阶段)，勘察储量一般不少于设计需要量的3倍，勘察储量与实际储量误差，应不超过40 % ;详查阶段(对应于工程的初步设计阶段)勘察储量一般不少于设计需要量的2倍，勘察储量与实际储量误差，应不超过15 %。

　　二、水利水电工程地质问题分析

　　主要对坝基、边坡、地下洞室围岩、水库及软土基坑工程等工程的地质问题进行分析。

　　(一)坝基岩体的工程地质分析(环球网校一建考试水利工程地质相关考点)

　　不同的坝型，其工作特点不同，所以对地质条件的要求也就不同。因此，除了对各类坝型的工作特点应有所了解外，特别要了解不同坝型对地质条件的适应性和对工程地质条件的要求。由于坝区岩体中存在的某些地质缺陷，可能导致产生的工程地质问题主要有坝基稳定问题(包括渗透稳定、沉降稳定和抗滑稳定)和坝区渗漏问题(包括坝基渗漏和绕坝渗漏)。

　　(二)边坡的工程地质分析

　　l.边坡变形破坏的类型和特征

　　在野外常见到的边坡变形破坏主要有松弛张裂、蠕动变形、崩塌、滑坡四种类型。此外尚有塌滑、错落、倾倒等过渡类型，另外泥石流也是一种边坡破坏的类型。

　　松弛张裂：在边坡形成过程中，由于在河谷部位的岩体被冲刷侵蚀或人工开挖，使边坡岩体失去约束，应力重新调整分布，从而使岸坡岩体发生向临空面方向的回弹变形及产生近平行于边坡的拉张裂隙，一般称为边坡卸荷裂隙。

　　蠕动变形：是指边坡岩体主要在重力作用下向临空方向发生长期缓慢的塑性变形的现象，有表层蠕动和深层蠕动两种类型。

　　崩塌：高陡的边坡岩体突然发生倾倒崩落，岩块翻滚撞击而下，堆积于坡脚的现象，称做崩塌。在坚硬岩体中发生的崩塌也称岩崩，而在土体中发生的则称土崩。

　　滑坡：边坡岩体主要在重力作用下沿贯通的剪切破坏面发生滑动破坏的现象，称为滑坡。在边坡的破坏形式中，滑坡是分布最广、危害最大的一种。它在坚硬或松软岩层、陡倾或缓倾岩层以及陡坡或缓坡地形中均可发生。

　　2.影响边坡稳定的因素

　　地形地貌条件的影响;岩土类型和性质的影响;地质构造和岩体结构的影响;水的影响;其他因素，包括风化因素、人工挖掘、振动、地震等。

　　(三)地下洞室围岩稳定性的工程地质分析

　　1.地下工程位置选择的工程地质评价。理想的建洞山体应具备以下条件：建洞区地质构造简单，岩层厚，节理组数少，间距大，无影响整个山体稳定的断裂带;岩体坚硬完整;地形完整，没有滑坡、塌方等早期埋藏和近期破坏的地形;无岩溶或岩溶很不发育;地下水影响小;无有害气体和非常地热。

　　2.地下洞室围岩的变形与破坏。围岩变形破坏的几种类型：脆性破裂;块体滑动和塌方;层状弯折和拱曲;塑性变形和膨胀。

　　(四)水库工程地质问题分析

　　水库有两类：一类是在河流上筑坝拦水所形成的人工湖泊，即地面水库;另一类是利用地下蓄水构造，经人工控制形成的地下水库。水库蓄水后，水文条件、库周的水文地质条件都会发生比较剧烈的变化，以至影响库区及邻近地段的地质环境。例如库水升高浸润库岸，风浪作用冲蚀库岸，地下水位上升浸没洼地等。因此产生了各种工程地质问题，诸如水库渗漏、水库浸没、水库塌岸、水库淤积、水库诱发地震等问题。

　　(五)软土基坑工程地质问题分析

　　1.软土基坑工程地质问题主要包括两个方面：土质边坡稳定和基坑降排水。

　　2.在软土基坑施工中，为防止边坡失稳，保证施工安全，通常采取的措施有：采取合理坡度、设置边坡护面、基坑支护、降低地下水位等。

　　3.软土基坑降排水的目的主要有：增加边坡的稳定性;对于细砂和粉砂土层的边坡，防止流砂和管涌的发生;对下卧承压含水层的黏性土基坑，防止基坑底部隆起;保持基坑土体干燥，方便施工。

　　4.软土基坑开挖的降排水一般有两种途径：明排法和人工降水。其中人工降水经常采用轻型井点或管井井点降水两种方式。

　　(1)明排法的适用条件：

　　不易产生流砂、流土、潜蚀、管涌、淘空、塌陷等现象的黏性土、砂土，碎石土的地层;

　　基坑地下水位超出基础底板或洞底标高不大于2.0m。

　　(2)轻型井点降水的适用条件：

　　黏土、粉质黏土、粉上的地层;

　　基坑边坡不稳，易产生流土、流砂、管涌等现象;

　　地下水位埋藏小于6.0m，宜用单级真空点井;当大于6.0m时，场地条件有限，宜用喷射点井、接力点井;场地条件允许，宜用多级点井。

　　3)管井降水适用条件：

　　第四系含水层厚度大于5.0m;

　　基岩裂隙和岩溶含水层，厚度可小于5.0m;

　　含水层渗透系数K宜大于1.0m/d。

　　工程地质及水文地质勘察工作的程序

　　工程地质及水文地质勘察工作分为规划、可行性研究、初步设计和技施设计四个勘察阶段。各勘察阶段工作应与相应阶段设计工作深度相适应。

　　(一)规划阶段

　　规划阶段工程地质勘察应对河流开发方案和水利水电近期开发工程选择进行地质论证，并应提供工程地质资料。

　　(二)可行性研究阶段

　　可行性研究阶段工程地质勘察应在河流或河段规划选定方案的基础上选择坝址，并应对选定坝址、基本坝型、枢纽布置和引水线路方案进行地质论证，提供工程地质资料。

　　(三)初步设计阶段

　　初步设计阶段工程地质勘察应在可行性研究阶段选定的坝址和建筑物场地上进行，查明水库及建筑物区的工程地质条件，进行选定坝型、枢纽布置的地质论证和提供建筑物设计所需的工程地质资料。

　　(四)技施设计阶段

　　技施设计阶段工程地质勘察应在初步设计阶段选定的水库及枢纽建筑物场地上，检验前期勘察的地质资料与结论，补充论证专门性工程地质问题，并提供优化设计所需的工程地质资料。技施设计阶段勘察应包括下列主要内容：

　　1.进行初步设计审批中要求补充论证的和施工中出现的专门性工程地质问题勘察;

　　2.提出对不良工程地质问题处理措施的建议;

　　3.进行施工地质工作;

　　4.提出施工期和运行期工程地质监测内容、布置方案和技术要求的建议;分析施工期工程地质监测资料。

　　其中，施工地质工作又包括以下内容：

　　(1)搜集建筑物场地在施工过程中揭露的地质现象，检验前期的勘察资料;

　　(2)编录和测绘建筑物基坑、地下建筑物围岩的地质问题;

　　(3)进行地质观测和预报可能出现的地质问题;

　　(4)进行地基加固和不良工程地质问题处理措施的研究;

　　(5)进行与地质有关的工程验收。

　　勘察的基本方法

　　工程地质及水文地质勘察工作中，常用的勘察方法有地质测绘与调查、勘探与取样、原位测试、室内试验、现场检验与观测等。

　　(一)工程地质测绘与调查

　　工程地质测绘与调查一般在可行性研究勘察阶段或初步勘察阶段进行，其内容主要是综合查明勘察区的工程地质条件，如地层岩性、地质构造、河谷地貌、水文地质、动力地质现象和工程地质现象等。

　　(二)勘探与取样

　　根据勘察目的及岩土的特性，勘探方法一般包括钻探、井探、槽探、洞探和地球物理勘探等。静力触探、动力触探作为勘探手段时应与钻探等其他勘探方法配合使用。

　　1.钻探

　　钻探方法一般包括回转钻探(如螺旋钻探、无岩芯钻探、岩芯钻探)、冲击钻探(分冲击和锤击两种)、振动钻探和冲洗钻探等。

　　勘探浅部土层可采用下列钻探方法：

　　(1)小口径麻花钻(或提土钻)钻进;

　　(2)小口径勺形钻钻进;

　　(3)洛阳铲钻进。

　　2.井探、槽探、洞探

　　当钻探方法难以准确查明地下情况时，可采用探井、探槽进行勘探。在坝址、地下工程及大型边坡等勘察中，当需详细调查深部岩层性质及其构造特征时，可采用竖井或平洞。

　　探井的深度不宜超过地下水位。

　　3.岩土取样

　　土试样质量可按试验目的分为王～Ⅳ级，其扰动程度分别为：不扰动、轻微扰动、显著扰动和完全扰动。

　　I、Ⅱ、Ⅲ级土试样妥善密封，防止湿度变化，并避免曝晒或冰冻。在运输中应避免振动，保存时间不宜超过三周。对易于振动液化和水分离析的土试样宜就近进行试验。

　　岩石试样可利用钻探岩芯制作或在探井、探槽、竖井、平洞中刻取。采取的毛样尺寸应满足试块加工的需要。

　　(三)原位测试

　　原位测试的方法一般包括：载荷试验、静力触探试验、圆锥动力触探、标准贯入试验、十字板剪切试验、旁压试验、现场剪切试验、波速测试、岩体原位应力测试、块体基础振动测试等。

　　(四)室内试验

　　岩土的室内试验一般包括：土的物理性质试验、土的压缩一固结试验、土的抗剪强度试验、。土的动力性质试验和岩石试验等。

　　(五)现场检验与监测

　　现场检验应根据施工的实际情况，对勘察成果进行补充修正。必要时应进行施工阶段勘察。现场检验尚应对岩土工程施工质量进行控制和检验。

　　现场监测应主要包括以下内容：

　　1.对岩土性状受施工影响而引起变化的监测;

　　2.对施工和使用中建筑物的监测;

　　3.对环境条件，包括工程地质、水文地质条件及相邻结构、设施等可能发生的变化进行监测，并提出处理措施。

　　(六)施工地质工作

　　施工地质工作是水利水电工程技施设计阶段勘察的主要内容之一，施工地质方法应采用观察、素描、实测、摄影、录像等手段编录和测绘施工揭露的地质现象，并应进行岩土体波速、点荷载强度、回弹值等测试和监测工作。对影响变形和抗滑稳定的软弱岩层、破碎带及软弱结构面应进行复核性岩土物理力学性质试验。

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