一级建造师水利水电实务(工程技术)

一级建造师水利水电实务(工程技术)内容摘要：

1013 了解工程地质与水文地质条件与分 析 一、水工建筑物的工程地质和水文地质条件 工程地质和水文地质条件，可理解为与工程建筑物有关的各种地质因素的综合，主要包括：④土石类型及其性质；②地质结构；③地形地貌；④水文地质；⑤自然 (物理 )地质现象；⑥天然建筑材料等方面。 (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、技术上的可行性、经济上的合理性 都有着极为重要的影响。 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，在工程建设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设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。 (三 )地形地貌 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。 (四 )水文地质 水文地质条件一般包括以下内容： 1．地下水类型，如上层滞水、潜水、 承压水等。 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、补排关系等。 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 (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 (一 )坝基岩体的工程地质分析 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 1．边坡变形破坏的类型和特征， 常见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：是指由于在河谷部位的岩体被冲刷侵蚀掉或人工开挖，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：是指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，称作崩塌。 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：是指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；其他因素的影响，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的条件：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；无有害气体和异常地热。 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，以致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，采取的措施有：设置合理坡度、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、粉土的地层； 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。 1F411020 水利水电工程设计 1F411021 掌握水利水电工程等级划分及工程特征水位 一、水利水电工程等别划分 水利水电工程的等别根据其工程规模、效益及在国民经济中的重要性， 划分为五等， 按表lF411021—1 确定。 水利水电工程分等指标 表 1F411021—1 1．水利水电工程等别的划分主要依据水库总库容、防洪、治涝、供水、发电等指标 确定。 对于综合利用的水利水电工程，如按各综合利用项目的分等指标确定的等别不同时，其工程等别应按其中的最高等别确定。 2．平原区拦河水闸工程的等别，应根据其过闸流量的大小进行分等，按表 lF411021—2确定。 拦河水闸工程分等指标 表 1F411021—2 3．灌溉、排水泵站的等别，应根据其装机流量与装机 功率，按表 lF411021—3 确 定。 工业、城镇供水泵站的等别，应根据其供水对象的重要性，按表 lF411021—1 确定。 灌溉、排水泵站分等指标 表 lF411021—3 4．引水枢纽工程等别应根据引水流量的大小，按 1F411021—4 确定。 引水枢纽工程分等指标 表 1F411021—4 二、水工建筑物级别划分 (一 )永久性水工建筑物级别 1．水利水电工程永久性水工建筑物的级别，根据建筑物所在工程的等别和建筑物的 重要性划分为五级，按表 1F411021—5 确定。 永久性水工 建筑物级别 表 1F411021—5 工程等别 主要建筑物 次要建筑物 工程等别 主要建筑物 次要建筑物 I 1 3 Ⅳ 4 5 Ⅱ 2 3 V 5 5 Ⅲ 3 4 2．失事后损失巨大或影响十分严重的水利水电工程的 2～ 5 级主要永久性水工建筑物，经过论证并报主管部门批准，可提高一级；失事后造成损失不大的水利水电工程的 l～ 4 级主要永久性 水工建筑物，经过论证并报主管部门批准，可降低一级。 3．水利枢纽工程水库大坝按表 1F411021— 5 规定为 2 级、 3 级的永久性水工建筑物，如坝高超过表 lF411021— 6 指标，其级别可提高一级，但洪水标准可不提高。 水库大坝等级指标 表 1F411021— 6 级别 坝型 坝高 (m) 2 土石坝 混凝土坝、浆砌石坝 90 130 3 土石坝 混凝土坝、浆砌石坝 70 100 4．水电枢纽工 程 2 级土石坝坝高超过 l00m、混凝土坝或浆砌石坝坝高超过 l50m， 3 级土石坝坝高超过 80m、混凝土坝或浆砌石坝坝高超过 l20m 时，大坝的级别相应提高 1 级，洪水标准宜相应提高，但抗震设计标准不提高。 5．当永久性水工建筑物基础的工程地质条件复杂或采用新型结构时，对 2～ 5 级建筑 物可提高一级设计，但洪水标准不予提高。 (二 )堤防工程级别 堤防工程的防洪标准主要由防护对象的防洪要求而定。 堤防工程的级别 表 lF411021— 7 防洪标准 [重现期 (年 )] ≥ lOO l00，且≥ 50 50，且≥ 30 30，且≥ 20 20，且≥ 10 堤防工程级别 1 2 3 4 5 (三 )临时 性 水工建筑物级别 1．水利水电工程施工期使用的临时性挡水和泄水建筑物的级别，应根据保护对象的 重要性、失事造成的后果、使用年限和临时建筑物的规模，按表 lF411021— 8 确定。 临时性水工建筑物级别 表 1F411021— 8 临时性水工建筑物规模 级别 保护对象 失事后果 使用年限 (年 ) 高度 (m) 库容 (108m3) 3 有特殊要求的l 级永久性水工建 筑物 淹没重要城镇、工矿企业、交通干 线或推迟总工期及第一台 (批 )机组发 电，造成重大灾害和损失 3 50 4 2级永久性 水工建筑物 淹没一般城镇、工矿企业、交通干 线或影响总工期及第一台 (批 )机组发 电，造成较大经济损失 3～ 50～ 15 ～ 5 4级永久性 水工建筑物 淹没基坑，但对总工期及第一台 (批 )机组发电影响不大，经济损失 较小 15 2．当临时性水工建筑物根据表 1F411021— 8 指标同时分属于不同级别时，其级别应按照其中最高级别确定。 但对于 3 级临时性水工建筑物，符合该级别规定的指标不得少于 两项。 3．利用临时性水工建筑物挡水发电、通航时，经过技术经济论证， 3 级以下临时性 水工建筑物的级别可提高一级。 三、水利水电工程洪水标准 (一 )一般规定 1．在水利水电工程设计中不同等级的建筑物所采用的按某种频率或重现期表示的洪 水称为洪水标准，包括洪峰流。