工程地质工作是水利工程建设中不可缺少的重要部分,其目的在于查明水工建筑地区的工程地质条件,分析可能存在的工程地质问题,以保证水利工程的经济、合理与安全。
所谓工程地质条件,是指与工程建筑物有关的各种地质因素的综合。内容主要包括地形地貌、地质结构、土石类型及其性质、水文地质、自然(物理)地质现象和天然建筑材料6个方面。
一、地形地貌条件
地形指地表形态、高程、地势高低、山脉水系、自然景物、森林植被,以及人工建筑物分布等,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,常以地貌图予以反映。
地形地貌是相互关联的,但都受地区的岩性和地质构造条件所控制。河谷地带的地形地貌条件往往对水工建筑物地点、坝型选择、枢纽布置、施工方案等,都有直接影响。比如,拱坝就要求坝址两岸谷坡规整对称,最好为坚硬完整的基岩山体。
二、地质结构
地质结构可以说是水电工程建设的决定因素,地质结构不适宜,水电工程建设就不能进行。地质结构包括区域构造稳定性、地质构造(褶皱及断裂构造)特点和岩(土)体结构类型,地质结构往往是由各种各样的结构面所组成的结构体。
1.岩体结构面
按成因可分为原生结构面和次生结构面两类。
(1)原生结构面。是指岩石在生成过程中所形成的结构面,如沉积岩中的层理面、软弱夹层、不整合面和古风化面等;火成岩中的流面、熔岩接触面、围岩接触面和因岩浆冷凝收缩所形成的裂隙面:变质岩中的片理面(包括板理、千枚理、片麻理面等)。
(2)次生结构面。是成岩以后,在地球内、外动力地质作用下所形成的结构面,包括构造结构面和非构造结构面。构造结构面主要由内动力地质作用所形成,如断层面、褶皱层面、错动面、节理面、劈理面等。非构造结构面主要由外动力地质作用所形成,如风化裂隙面、卸荷裂隙面,以及因人为爆破在岩石中所形成的破裂面等。次生结构面往往追索原生结构面发展,因此,在分析次生结构面的形成规律时,应充分研究存在于岩石中各种类型的原生结构面。
2.岩体结构类型
上述岩体结构面,在漫长的地质年代里,受复杂的地质作用的影响,其在自然界的出露是千差万别的和多方向的结构面,常使岩石组成不同形式的结构体,常见的有锥形(4个面)、楔形(5个面)、菱形(6个面)、方形(6个面,各面角约90°)和聚合形五种。
中国科学院地质研究所谷德振教授等,早在1972年就提出的岩体结构分类方法,至今仍有参考价值,见表11-1-2。
地下水的水质(水的物理、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。
三、自然(物理)地质现象
岩石的风化、冲沟、滑坡、崩塌、泥石流、岩溶等自然地质现象的存在及发育程度,会直接影响到建筑物的安全和人民生命财产的安危。其上的建筑物一旦失事,危害是相当惊人的,如意大利的瓦依昂(Vaiont)水库大滑坡,不仅使整个工程报废,而且造成了2400多人的死亡。
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。
四、天然建筑材料
天然建筑材料主要有用于土石坝防渗的粘性土料:用作土石坝体填筑的砂性土、砂卵砾石料,或混凝土骨料:用作堆石坝,砌石坝、土石混合坝坝身材料的碎石、块石石料,以及混凝土坝的填石料。在水利工程建筑中,天然建材的用量相当大,常以10^4~10^6m^3计,特别是当地材料坝(土坝、堆石坝、砌石坝,土石混合坝),基本上都是土石方工程。所以天然建材的量、质及开采运输条件,直接关系到坝址、坝型选择、工程造价、工期长短。因此，它也是工程地质条件评价的重要内容,有时甚至可以成为工程决策时的决定因素。故水利工程建设对天然建材的调查与评价,都比较重视,一般需要研究以下几方面的内容.
(1)产地距离。“就地取材”“就近取材”是水利工程建设重要的施工原则之一。应尽量在建筑区附近选择料场,避免远距离运输。
(2)开采条件。料场应选择在无表上覆盖或覆盖较薄的地区,同时应注意选择无用的夹层少、可用厚度大的地区。在河床及河漫滩部位,要尽量减少水下开采量。在水库下游取料时,应与坝基保持一定距离,避免形成近坝临空面。应优先考虑利用水库淹没范围内的料场。取料应少占或不占耕地,若占用时,应考虑保留还田土层,最大限度地减少对森林和自然环境的破坏。
(3)质量。各种水工建筑物对天然建筑材料都有质量要求,在进行勘察时,应按设计阶段的要求,通过试验取得足够的资料。
(4)数量。不同勘察阶段对天然建筑材料的储量调査及其精度要求是不同的,如:普查阶段(对应于工程的规划选点阶段),主要通过天然露头的观察和利用有关资料,确定产地、估算储量。
