《工程地质及水文地质》实习报告
实 习 报 告
《工程地质及水文地质》实习概况 《工程地质及水文地质》实践教学
一、实习目的:
1.了解参观水电站、水文站、滑坡等的基本情况;
2.了解参观水电站等建造时面临的主要技术问题和解决措施等。
3.将在《工程地质及水文地质》课程中学到的理论知识与实际相结合,更加深入、清晰地了解所学知识。
二、实习地点:
铜头电站、雨城电站、多营坪水文站、峡口大滑坡、陇新电站、文辉电站、槽渔滩电站、龟都府电站、水津关电站、大石板电站、沙坪电站
三、实习时间:
2009年12月28日-29日
四、实习内容及过程:
(一)水电站
1.水电站概况:
水电站是将水能转换为电能的综合工程设施。水电站按水能来源分为:利用河流、湖泊水能的常规水电站;利用电力负荷低谷时的电能抽水至上水库,待电力负荷高峰期再放水至下水库发电的抽水蓄能电站;利用海洋潮汐能发电的潮汐电站;利用海洋波浪能发电的波浪能电站。
按对天然径流的调节方式分为:没有水库或水库很小的径流式水电站,水库有一定调节能力的蓄水式水电站。按水电站水库的调节周期分为多年调节水电站、年调节水电站、周调节水电站和日调节水电站。年调节水电站是将一年中丰水期的水贮存起来供枯水期发电用。其余调节周期的水电站含义类推。按发电水头分为高水头水电站、中水头水电站和低水头水电站。世界各国对此无统一规定。中国称水头70米以上的电站为高水头电站,水头70~30米的电站为中水头电站,水头30米以下的电站为低水头电站。按装机容量分为大型、中型和小型水电站。中国规定装机容量大于75万千瓦为大(1)型水电
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站,75万~25万千瓦为大(2)型水电站,25万~2.5万千瓦为中型水电站,2.5万~0.05万千瓦为小(1)型水电站,小于0.05万千瓦为小(2)型水电站。按发电水头的形成方式分为:以坝集中水头的坝式水电站、以引水系统集中水头的引水式水电站,以及由坝和引水系统共同集中水头的混合式水电站。
1878年法国建成世界第一座水电站。20世纪30年代后,水电站的数量和装机容量均有很大发 展。80年代末,世界上一些工业发达国家,如瑞士和法国的水能资源已几近全部开发。20世纪世界装机容量最大的水电站是巴西和巴拉圭合建的伊泰普水电站,装机1260万千瓦。世界第一座抽水蓄能电站是瑞士于1879年建成的勒顿抽水蓄能电站。世界装机容量最大的抽水蓄能电站是1985年投产的美国巴斯康蒂抽水蓄能电站。世界第一座潮汐电站于1913年建于德国北海之滨。最大的潮汐电站是法国建于圣玛珞湾的朗斯潮汐电站,装机24万千瓦。日本在1978年建成的海明号波浪发电试验船则是世界上第一座大型波能发电站。
中国大陆最早建成的水电站是云南省昆明市郊的石龙坝水电站(1912)。1988年竣工的湖北葛洲坝水利枢纽,装机达到271.5万千瓦。1986年中国在浙江省建成试验性的江厦潮汐电站,装机3200千瓦。1994年开工兴建的三峡水利枢纽建成后,装机容量为1820万千瓦,将是世界上最大的水电站。
中国不论是水能资源蕴藏量,还是可能开发的水能资源,都居世界第一位。截至2007年,中国水电总装机容量已达到1.45亿千瓦,水电能源开发利用率从改革开放前的不足10%提高到25%。水电事业的快速发展为国民经济和社会发展作出了重要的贡献,同时还带动了中国电力装备制造业的繁荣。三峡机组全部国产化,迈出了自主研发和创新的可喜一步。小水电设计、施工、设备制造也已经达到国际领先水平,使中国成为小水电行业技术输出国之一。
此外,中国水电产业各项经济指标增长较快。2007年1-11月,中国水力发电行业累计实现工业总产值93,826,334千元,比上年同期增长了20.88%;累计实现产品销售收入89,240,772千元,比上年同期增长了20.17%;累计实现利润总额24,689,815千元,比上年同期增长了35.91%。2008年1-8月,中国水力发电行业累计实现工业总产值77,284,104千元,比上年同期增长了25.14%;累计实现产品销售收入78,176,606千元,比上年同期增长了26.59%;累计实现利润总额18,007,801千元,比上年同期增长了14.03%。中国经济已进入新的发展时期,在国民经济持续快速增长、工业现代化
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进程加快的同时,资源和环境制约趋紧,能源供应出现紧张局面,生态环境压力持续增大。据此,加快西部水力资源开发、实现西电东送,对于解决国民经济发展中的能源短缺问题、改善生态环境、促进区域经济的协调和可持续发展,无疑具有非常重要的意义。另外,大力发展水电事业将有利于缩小城乡差距、改善农村生产生活条件,对于推进地方农业生产、提高农民收入,加快脱贫步伐、促进民族团结、维护社会稳定,具有不可替代的作用。水电开发通过投资拉动、税收增加和相关服务业的发展,将把地方资源优势转变为经济优势、产业优势,以此带动其他产业发展,形成支撑力强的产业集群,有力促进地方经济的全面发展。 2.雅安水电概况:
雅安是长江上游重要生态屏障区,是全国生态示范区建设试点市。年降雨1000―1800毫米,森林覆盖率45%,空气质量一级,水质量二类。雅安是国家规划的十大水电基地之一。位于四川盆地西缘山区,东邻成都、乐山、眉山三市,南与凉山州接壤,西与甘孜相连,北与阿坝州毗邻,辖雨城区、名山县、天全县、芦山县、宝兴县、荥经县、汉源县、石棉县,共七县一区,幅员面积1.527平方千米,2006年末总人口153万。
雅安水能资源得天独厚,镜内有大渡河、青衣江两大水水系,为雅安电力注入了源源不断的活力。全市流域面积在30平方千米以上的河流有131条,水电资源理论蕴藏量16013MW,规划可建水电容量为13620MW。2006年全市电网企业售电量32.32亿千瓦时,用电结构中工业负荷占85.08%;居民生活用电负荷占10.28%,第三产业用电负荷占2.28%,农业用电负荷占1.75%,综合最大负荷约65万千瓦。雅安境内供电区域电网已初步形成,其中:220千伏变电站1座,主变容量9万千伏安,线路长度111千米;110千伏变电站17座,主变容量83.6万千伏安,线路长度637千米;35千伏变电站52座,主变容量34.88万千伏安,线路长度1696千米。110千伏骨架网分为南部电网(包括石棉和汉源)和北部电网(除石棉、汉源外所有地区),之间仅靠一条110千伏线路弱联结。地方电网与四川主网有3个并网点:一是石棉富源公司以35千伏线路在35千伏南瓜桥变电站与西昌电业局联网;二是石棉龙江电力有限责任公司以35千伏线路在220千伏新棉变电站与西昌电业局联网;三是雅安电力(集团)股份公司110千伏线路在华能雨城电站与成都电业局联网。“十五\"期间,雅安水电开发一直走在全省前列。根据雅安水电开发规划,到2010年,全市水电装机将达到1000万千瓦,年发电量400亿千瓦时,实现销售收入100亿元。预计到2014年,雅安水电装机容量达到1300万千
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瓦以后,水电及其主要关联产业带来的GDP可达到350亿元以上,使人均GDP接近3000美元。
3.实习电站概况: (1)铜头电站:
铜头电站是青衣江支流宝兴河干流最末一级电站, 大坝枢纽工程采用混凝土双曲高拱坝挡水和引水发电方式。电站距芦山县城9 km , 距雅安市45km,距成都192km。电站装机8万kW ,为混合引水发电工程,首部枢纽为75m的高非溢流双曲薄拱坝,壅高水头59m ,左岸引水发电输水系统全长1.9km ,利用河道截弯取直获得落差31m。电站最大水头90m , 大坝正常蓄水位760m 时库容为2250万m,死水位755m ,调节库容450万m。枢纽工程采用左、右岸泄洪隧洞泄洪, 最大泄洪流量为1950m/s。电站于1995 年12 月建成发电, 经历了10 年运行时间的考验。
铜头电站地基地质条件差, 地层结构复杂, 岩石强度低。坝型选定及主要工程地质问题:坝型选择受地形、地质条件制约, 枢纽区坝址处河道顺直, 两岸坡顶高出坝顶约30~40m ,坝址处于∪型峡谷,谷底水面宽仅10余m,正常蓄水位760m处谷宽约80m ,两岸基本对称,基岩裸露,为第三系泥钙质、钙泥质砾岩,厚层状结构,层面微倾下游,风化不深,顺河间裂隙不发育,河床覆盖层薄,地形条件适宜修建双曲拱坝,但也存在着一些不利的工程地质问题,如基岩岩性软弱,变形模量低,紧靠坝肩上游有L13,下游有L11、L 12、L47等多条规模较大的陡倾角裂隙,与河流流向近于正交,岩层产状接近水平,坝肩及河床均分布有较多的泥质泥化、溶蚀软弱夹层。对大坝有影响的软弱夹层分软岩夹层(A ) 和泥化夹层(B) 两种。前者根据岩性差异又分为泥质砾岩(A1) 和含砾泥质粉砂岩(A2)软岩夹层。
铜头电站大坝两岸坝肩本不存在确定的不稳定滑裂面, 影响坝肩稳定,在地质模型试验中,经有限元计算,部分计算点的安全系数小于2.5,认为是不安全的,需采用预应力锚索提高坝肩基础弹模,用以加强坝肩稳定作用。至于点全安系数问题, 目前尚无必须满足的规定值。预应力锚索能提高坝肩基础弹模在原型中也无测试方法,涉及对工程投资的影响, 有待在今后工程中针对具体情况进一步探索。铜头电站大坝坝基工程地质条件极为不良, 到目前为止, 运行所反馈的信息可以说是一个成功的工程。但因时间不长, 还将继续经历各种运行条件的考验, 有待后期总结。
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(2)雨城电站概况:
雨城水电站为青衣江最初一级水电站,距雅安县城3km的川藏公路旁;总装机容量为6OMW,闸坝坝高26.5 m,正常蓄水位598 m,总库容0.11亿m3,设计引用流量450 m3/s,设计水头15.5 m。坝后式厂房座落在河床基岩上,副厂房和开关站位于左岸I、Ⅱ级基座阶地上,阶地表层由砂卵石覆盖。
雨城电站左岸Ⅱ级阶地上,阶面高程为598~607 m,其中高程597.5 m 以上为亚砂土、粘土和砂层,其厚度分别为2.5~3.0 m、3.0~6.5 m、2.0~4.0 m, 其亚砂土、粘土层向上游方向逐渐变为粉细砂层;高程597.5m以下为砂砾卵石层,厚7.5~16.5 m,该层中的砂为粉细~ 中砂。砾卵石大小悬殊,渗透系数K=1.22~7.41 m/d。根据物探资料与钻孔揭露,初步判定在ZK3。至MH3之间、ZK20至MH7之间有一北东向的古河槽,砂砾卵石层厚14~ 1605 m,河槽处基岩顶板高程为58O~585 m,比两翼基岩顶板低6.O~8.0 m。高程581.5~ 586 m 以下为K2g泥质粉砂岩夹粉砂质泥岩、钙质泥岩及泥岩,岩层倾向左岸偏下游,基岩透水性较差,属微透水层。 (3)大石板电站:
大石板电站位于雅安市城区以南6公里的周公河左岸,南郊乡境内大石板,装机容量为2×2500kW ,设计水头18m,引用流量33m3 /s,最大坝高32.5m,最大坝底宽330.2m,坝长89.1m(含非溢流坝——主厂房和冲砂闸,共48.7m)。主厂房置于冲砂遭左侧,冲砂遭右侧为大坝溢流坝;居中的一孔冲砂闸,闸面为5×5m2。,担负冲砂、泄洪双重任务。溢流坝高27m,为混凝土条(块)石重力坝。大石板电站属周公河梯级开发中的第六级,为河床式水电站。
坝址处河床出露基岩以土红色砂质泥岩为主,钙质粉砂岩次之,间夹薄层状页岩等红色地层,均为比较软弱的岩层。泥岩遇水,尤其是在水的长期浸泡下,容易泥化,加之节理裂隙作用,造成坝基失稳。
坝址处河床及左右埂肩岩层产状,系由河流的上游倾向下游,右岸倾向左岸,倾角大多在300左右。右坝肩地质环境比较恶劣,势必影响整个大坝的稳定经上分析宜采用帷幕灌浆方法进行补救,使之充填裂隙,固结岩石,稳定坝基。按照设计要求,大石板电站灌浆在主厂房和冲砂道迎水面钢筋混凝土坝基台阶 (主厂房基脚为阶梯状台阶,冲砂道基脚为平台)上进行 采取单排布孔,原则上分为三序钻灌;一序孔距6m,二序孔距3m,三序孔距1.5m。共完成灌浆孔31个,其中试验孔2个,观测 L 1个,检查孔2
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个;最大L深26.85m (含混凝土层进尺180.10m,基岩进尺452.55m)。 灌浆未能形成整体帷幕因灌浆仅仅限于主厂房及冲砂遭基脚,即占整个大坝长度不足55 ;而整个溢流坝基脚,另45 的地段,却被置之于 “灌”外众所周知,防渗帷幕的关键是要形成帷幕,就是要有连续的整体,给渗漏构筑一道坚实牢固、不可逾越的屏障,部分灌浆难以达此目的。
大石板电站地质构造属于四川沉降带西部的三级构造单元———川西褶皱带的组成部分,其构造体系为川滇南北构造体系与北北东向新华夏构造体系过渡带,小断裂较多,褶皱十分发育。电站则坐落在周公山背斜东翼、雅安向斜西翼。背斜西翼倾角30°~40°,向斜两翼倾角25°~30°。电站处出露基岩为中生界白垩系上统夹关组(k2j) 地层,其厚度达363117m ,由浅红色厚层长石石英细砂岩、泥岩、粉砂岩组成。泥岩、粉砂岩常以薄的夹层或透镜体出现。由于夹层层数多,以致岩性很不统一,尤以右岸更甚。加之裂隙发育,岩石破碎,坍塌严重。右坝肩基岩出露高程仅高于正常水位2m左右,洪水期绕坝渗漏问题不容忽视。 (4)沙坪电站:
沙坪水电站位于四川雅安青衣江一级支流周公河中下游,是周公河梯级开发的第四级电站,工程地处雅安市雨城区沙坪镇和周河乡境内,距成都市约168km,距下游雅安市23km。沙坪水电站水库正常蓄水位高程为703m,总库容0.0286亿立方米,总装机容量56MW,年发电量为1.6亿kw.h,为三等中型工程。沙坪水电站为引水式“一洞一井两机”发电站,工程枢纽由挡水拦河大坝、圆形引水隧洞‘敞开式调压井、压力钢管、地面发电厂房等建筑物组成。大坝为常态重力式混凝土坝,坝顶高程为706.5m,最大坝高47.5m,坝顶宽6m,坝顶长175m。
周公河流域属于四川盆地亚热带湿润气候区,流域由于受西南季风影响,年内季节性降雨量变化较大,径流年内变化较大,汛、枯期分明,工程区全年降雨时段较多,多年平均降雨天数占全年2/3多。工程区处在全国有名的暴雨区内,暴雨季节主要集中在6~10月。由于施工区全年降雨量多、洪水频发率高,给施工带来了较多的不利因素。周公河地处川西山区,流域内河床狭窄,常年枯水位时期河床宽度为45m左右。坝址区覆盖层厚3~6m,地层岩性为沙泥岩,属软岩类。由于受布设位置限制,大坝施工布置较为困难,施工导流设计受到了较大约束,大坝土石方开挖、混凝土浇筑大规模展开施工受到一定的限制。
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(5)水津关水电站:
水津关水电站位于雅安市雨城区草坝镇,上距雅安城区13km,下距草坝镇3km。上游与已建的大兴电站衔接,下游与在建的龟都府电站衔接,水津关电站的开发符合该河段梯级开发总布局。青衣江全流域面积13744km2,坝址以上流域面积10268km2,多年平均流量432m3/s。水津关电站工程属河床式开发,水库正常蓄水位549.00m,正常蓄水位时的库容为596万m3。电站额定水头12m,设计引用流量586m3/s,电站装机容量63MW。电站多年平均发电量29686万kW.h,年平均利用小时4712h。
根据《防洪标准》(GB50201-94)、《水利水电工程等级划分及洪水标准》(SL252-2000)、《堤防工程设计规范》(GB50281-98)规定和《四川省发展改革委员会关于印发青衣江水津关水电站可行性研究报告工程技术方案审查意见的通知》(川计能源[2004]501号)的规定:水津关水电站工程属三等工程。电站枢纽主要建筑物为3级,次要建筑物为4级,临时建筑物为5级,左岸防洪堤为堤防2级,右岸防洪堤为堤防4级。
(6)槽渔滩电站:
槽渔滩水电站是青衣江干流梯级开发的一项很重要的枢纽工程,电站由四川省水利水电勘测设计院设计,坝高523.5m,正常水位520m,安装3台单机容量为2.25万KW机组,总装机6.75万KW。厂房尾水管弯管段为钢筋混凝土结构,机组轴线与尾水管轴线夹角为6.79。弯管段高、水平段长、出口高度、出口宽度分别为6 750mm、8 860 mm、3 285 mm、15 000 mm。为满足施工进度、混凝土浇筑分层分块、弯管段施工精度要求,将弯管段分为上、下弯段施工。电站动能经济指标优越,交通条件方便,建设条件良好,建设工期3年3个月即建成发电。由于电站枢纽在长征渠首部枢纽的位置,灌溉农田面积93.3万余ha,电站的兴建,为长征渠的实施创造了有利的条件。 (7)龟都府水电站:
龟都府水电站,位于雅安市草坝镇至下游名山河与青衣江汇合处的龟都府小岛河段,上游距雅安市区20km,沿青衣江左岸有洪雅至雅安公路通过工区,交通方便。 该电站为青衣江多营坪至龟都府河段水电规划梯级开发的最末一级,属闸坝低水头河床式电站,以发电为主,兼旅游和改善环境。电站尾水与下游漕渔滩库区尾水相接。电站水库设计正常高水位534.Om,最大坝高26.1m,总库容2120万m3,青衣江主库廻水长度约8km,设计水头12.5m,装机容量66.0MW。
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龟都府水电站浸没区的判定:当壅高后的地下水位与临界浸没深度之和大于地面高程的地区为浸没区。根据水文地质剖面分析,在阶地低洼地段及水沟两边地带,地下水壅高水位位于砂壤土、砂之中,部分超过临界浸没水位。因此,草坝在阶地低地及水沟两边存在浸没。根据1/500地形图和各区段的地质情况和地下水壅高水位分析,草坝区浸没面积为31hm2。
龟都府水电站浸没处理方案探讨:从浸没评价可以看出,产生浸没的原因是水库蓄水导致地下水位壅高超过临界浸没深度。地下水位的壅高受控于水文地质条件,临界浸没深度由地下水位以上土层的毛细上升高度和农作物的根系深度(农田区)或建筑物基础埋置深度(建筑物区)之和组成。农作物根系深度和建筑物基础埋置深度是不可能改变的,可见处理水库浸没问题应从降低地下水位和减少毛细上升高度或垫高地面高程入手。
(二)水文及水文站
1.水文概况:
水文,指研究自然界水的时空分布、变化规律的一门边缘学科。建国50年来,在各级党委、政府的关怀、领导和广大水文职工的不懈努力下,我国的水文事业随着国民经济和社会的发展而不断发展,取得了巨大的成就。1949年,全国只有水文站148处、水位站203处、雨量站2处。截止20世纪末,我国已建成各类水文站点3万多处,形成包括水位、流量、雨量、水质、地下水、蒸发、泥沙等项目齐全、布局比较合理的水文站网;积累了总额为9.7亿元的固定资产;造就了一支具有一定技术水平、敬业爱岗、无私奉献、总数约3万6千名职工的水文专业队伍;每年收集6亿多条水文水资源数据,积累了大量宝贵的水文资料。
21世纪,国民经济和社会发展对防洪、水资源、生态环境的要求将越来越高。近年来,党中央国务院对水利工作非常重视。为适应形势发展,汪恕诚部长强调,水利工作要实现从工程水利到资源水利的转变,要从经济和社会可持续发展的角度统筹考虑防洪、水资源统一管理和保护问题,做好水资源开发、利用、管理、配置、节约和保护工作。水文是水利建设的尖兵、防汛抗旱的耳目、水资源管理与保护的哨兵,是资源水利的基石。
21世纪初期,水文工作的主要任务是:理顺管理体制,加大投入力度,推进站队
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结合,积极开展巡测,加强设施建设和管理,提高水文现代化水平。 2.水文站概况:
水文站是观测及搜集河流、湖泊、水库等水体的水文、气象资料的基层水文机构。水文站观测的水文要素包括水位、流速、流向、波浪、含沙量、水温、冰情、地下水、水质等;气象要素包括降水量、蒸发量、气温、湿度、气压和风等。
按测验项目分为观测水位、流量或兼测其他项目的水文站;只观测水位,或兼测降水量的水位站;只观测降水量的雨量站;只测水质的水质站;只测地下水的地下水井观测站;测量河流泥沙的泥沙站;观测水面蒸发和陆面蒸发的蒸发站。中国把水文站按性质分为基本站和专用站。前者的任务是收集实测资料,提供探索基本水文规律的资料,满足水资源评价、水文计算、水文情报、水文预报和水文科学研究的需要;后者是对基本站的补充。
3.实习水文站:多营坪水文站
多营坪水文站隶属四川省水文局,同时是国家基础水文站之一,曾获雅安市先进集体称号。在多年的实际勘测工作中,向上级水文部门提供了诸多宝贵的水文资料,为雅安地区的防洪抗旱开展提供了历史参考和实时数据!
到达水文站,工作人员首先给我们介绍了水文站的情况,然后教我们运用蒸发器——将蒸发器置于水面,探针抵于水面记录刻,24小时候再次测量计算刻度差(若当天降雨应加上降雨量)。并带领下参观了水文站的全制动数控流速仪(ELD—3B型水缆道测控器)、自动雨量测量传感器等测量工具,并悉心讲解相应仪器的工作原理。通过参观学习,使同学们开拓了视野,增长了才干,收益颇丰。
(三)滑坡
1.滑坡概况:
滑坡是指斜坡上的土体或者岩体,受河流冲刷、地下水活动、地震及人工切坡等因素影响,在重力作用下,沿着一定的软弱面或者软弱带,整体地或者分散地顺坡向下滑动的自然现象。俗称“走山”、“垮山”、“地滑”、“土溜”等。滑坡是斜坡岩土体沿着惯通的剪切破坏面所发生的滑移现象。滑坡的机制是某一滑移面上剪应力超过了该面的抗剪强度所致。
根据滑坡体体积,将滑坡分为4个等级:①小型滑坡:滑坡体积小于10×104立方
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米;②中型滑坡;滑坡体积为10×104-100×104立方米;③大型滑坡:滑坡体积为100×104-1000×104立方米;④特大型滑坡(巨型滑坡):滑坡体体积大于1000×104立方米。 根据滑坡的滑动速度,将滑坡分为4类:①蠕动型滑坡,人们作凭肉眼难以看见其运动,只能通过仪器观测才能发现的滑坡;②慢速滑坡:每天滑动数厘米至数十厘米,人们凭肉眼可直接观察到滑坡的活动;③中速滑坡:每小时滑动数十厘米至数米的滑坡;④高速滑坡:每秒滑动数米至数十米的滑坡。
滑坡的主要组成要素有:滑坡体、滑坡壁、滑动面、滑动带、滑坡床、滑坡舌、滑坡台阶、滑坡周界、滑坡洼地、滑坡鼓丘、滑坡裂缝。
产生滑坡的基本条件是斜坡体前有滑动空间,两侧有切割面。例如中国西南地区,特别是西南丘陵山区,最基本的地形地貌特征就是山体众多,山势陡峻,沟谷河流遍布于山体之中,与之相互切割,因而形成众多的具有足够滑动空间的斜坡体和切割面。广泛存在滑坡发生的基本条件,滑坡灾害相当频繁。
从斜坡的物质组成来看,具有松散土层、碎石土、风化壳和半成岩土层的斜坡抗剪强度低,容易产生变形面下滑;坚硬岩石中由于岩石的抗剪强度较大,能够经受较大的剪切力而不变形滑动。但是如果岩体中存在着滑动面,特别是在暴雨之后,由于水在滑动面上的浸泡,使其抗剪强度大幅度下降而易滑动。
降雨对滑坡的影响很大。降雨对滑坡的作用主要表现在,雨水的大量下渗,导致斜坡上的土石层饱和,甚至在斜坡下部的隔水层上击水,从而增加了滑体的重量,降低土石层的抗剪强度,导致滑坡产生。不少滑坡具有“大雨大滑、小雨小滑、无雨不滑”的特点。
地震对滑坡的影响很大。究其原因,首先是地震的强烈作用使斜坡土石的内部结构发生破坏和变化,原有的结构面张裂、松弛,加上地下水也有较大变化,特别是地下水位的突然升高或降低对斜坡稳定是很不利的。另外,一次强烈地震的发生往往伴随着许多余震,在地震力的反复振动冲击下,斜坡土石体就更容易发生变形,最后就会发展成滑坡。
滑坡的活动强度,主要与滑坡的规模、滑移速度、滑移距离及其蓄积的位能和产生的功能有关。一般讲,滑坡体的位置越高、体积越大、移动速度越快、移动距离越远,则滑坡的活动强度也就越高,危害程度也就越大。具体讲来,影响滑坡活动强度的因素有:
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《工程地质及水文地质》实践教学
(1)地形:坡度、高差越大,滑坡位能越大,所形成滑坡的滑速越高。斜坡前方地形的开阔程度,对滑移距离的大小有很大影响。地形越开阔,则滑移距离越大。阔程度,对滑移距离的大小有很大影响。地形越开阔,则滑移距离越大。
(2)岩性:组成滑坡体的岩、土的力学强度越高、越完整,则滑坡往往就越少。构成滑坡滑面的岩、土性质,直接影响着滑速的高低,一般讲,滑坡面的力学强度越低,滑坡体的滑速也就越高。
(3)地质构造:切割、分离坡体的地质构造越发育,形成滑坡的规模往往也就越大越多。
(4)诱发因素:诱发滑坡活动的外界因素越强,滑坡的活动强度则越大。如强烈地震、特大暴雨所诱发的滑坡多为大的高速滑坡。
违反自然规律、破坏斜坡稳定条件的人类活动都会诱发滑坡。滑坡的人为因素 有:开挖坡脚,如修建铁路、公路、依山建房、建厂等工程,常常因使坡体下部失去支撑而发生下滑;蓄水、排水,如水渠和水池的漫溢和渗漏,工业生产用水和废水的排放、农业灌溉等,均易使水流渗入坡体,加大孔隙水压力,软化岩、土体,增大坡体容重,从而促使或诱发滑坡的发生;劈山开矿的爆破作用,可使斜坡的岩、土体受振动而破碎产生滑坡;在山坡上乱砍滥伐,使坡体失去保护,便有利于雨水等水体的入渗从而诱发滑坡等等。
2.实习观察滑坡:雅安峡口滑坡
雅安峡口(也称吴家山)滑坡位于四川雅安市北陇西乡境内,陇西河中游峡谷东岸,是该地区最大的一处滑坡。整个滑坡区由体积1000万平方米的古崩塌滑坡堆积体(时代不明)、260万平方米的复活滑坡(1981年)以及75万平方米的变形体(1981年滑动后90年代后又变形部分)组成,总体滑动方向由东向西。滑体物质为古崩塌堆积物,为碎石块夹紫红色粘土,块石直径0.2—2m。滑坡体入渗径流条件好,地下水层较浅,该地区气候温暖湿润,雅安号称雨城,年降雨量1800mm,而且集中在6—9月。该地区是古滑坡区,1981年8月19日深夜,由于暴雨倾盆,大量雨水流入坡体诱发大规模滑动,造成房屋倒塌,公路和渠道被毁。1995年雨季后,复活滑坡上的变形蠕动体又出现了不同程度的变形,成了潜在滑坡体心。试验区就选在这个长500m,宽300m,呈东西方向,偏南约25.50的复活体上。
峡口滑坡是软硬相间顺坡向层状结构斜坡,其下部是软硬相间的长石石英细砂岩及
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泥岩,上部为软弱易风化的泥岩及粉砂岩。滑体主要为粘土夹块石,岩层破碎、差异风化,软弱地层容易形成破坏带。这类主要为粘土岩组成且经过多次(古、老滑坡、现在蠕变体)滑动的老滑体,往往能变为连续的塑性体,产生塑性滑动。当然,在刚形成时它不是塑性的,只有产生于这类倾伏状粘土岩中的滑坡发育到最后阶段才成为塑性滑坡。 峡口滑坡体位于深丘低山区,滑坡上、下游均为峡谷地貌。滑动地段陇西河右岸为悬崖峭壁,左岸由于古、老滑坡夷平作用,为较平缓的古滑坡地形。从断面形态看,这是典型的支撑斜坡,其应力状态近似于矩形坡。坡麓被对面斜坡支撑。
由于对面陡坡的支撑作用,斜坡最大剪应力最大值分布在河谷中部一定深度范围内,而不在斜坡中部。
因此,滑坡发生时,滑体极可能从河床中而不是从坡脚剪出。1978年因河床中采石放炮的震动、减载效应促使斜坡坡脚变形、崩塌,至1981年暴雨诱发滑坡并从河床以下剪出即是对上述推断的最好证明。同时也证明峡口斜坡应力状态分布服从均质各向同性连续介质斜坡应力分布规律。
五、实习总结:
此次实习,让我们了解水电站、水文站、滑坡等的一些基本情况、建造时面临的主要技术问题和解决措施等。让我们将在《工程地质及水文地质》课程中学到的理论知识与实际相结合,更加深入、清晰地了解了所学知识。这也使我们得到了充分的锻炼,不仅增强了大家对工程地质学、水文地质学重要性的意识,还坚定了同学们投身水利事业的思想,为我们将来走向社会,服务水利上了一堂意义深远的实践课。
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