水利水电工程地质勘察与地基处理技术

引言

水利水电工程作为国家基础设施建设的核心，肩负着防洪、发电、灌溉、供水等重要使命，其建设规模宏大、结构复杂，且多建于高山峡谷等地质条件复杂的区域，对工程地质环境具有高度的依赖性和敏感性。因此，系统、精准的工程地质勘察是确保工程选址合理、设计方案科学、施工安全可控的先决条件。然而，即便经过详尽勘察，天然地基也往往难以直接满足高坝、大库等巨型水工建筑物对承载力、稳定性和抗渗性的严苛要求，必须采取针对性的地基处理技术进行人工改良。

一、水利水电工程地质勘察

（一）工程地质勘察的阶段划分与任务

水利水电工程地质勘察通常划分为规划、可行性研究、初步设计和施工图设计四个阶段，各阶段任务逐步深入。规划阶段以区域地质调查为主，评价区域稳定性，初步筛选坝址和线路；可行性研究阶段对候选坝址进行比选，查明主要工程地质问题，为工程方案决策提供依据；初步设计阶段详细查明建筑物区地质条件，确定地基类型和处理方案，为工程设计提供地质参数；施工图设计阶段针对具体工程部位进行补充勘察，优化地基处理措施，并预测施工期可能出现的地质问题。各阶段勘察工作环环相扣，逐步深化，为工程安全、经济和可行性提供全面地质保障。

（二）主要工程地质问题勘察

水利水电工程地质问题勘察重点关注区域稳定性、坝基（肩）稳定性、渗漏与渗透稳定、边坡稳定及地下洞室围岩稳定等核心问题。区域稳定性勘察主要查明活动断裂、地震烈度及地应力场，评价工程抗震安全性；坝基（肩）勘察需查明岩体结构、软弱夹层、风化卸荷带及其力学特性，评估抗滑稳定性和变形特征；渗漏问题勘察围绕库区、坝基和绕坝渗漏展开，分析渗漏量、渗透路径及渗透变形可能性；边坡勘察关注自然边坡和工程边坡的岩体结构、软弱面组合及水文地质条件，评价其稳定性；地下洞室勘察则重点查明围岩分类、地应力状态及地下水活动规律，为支护设计提供依据。

（三）工程地质勘察技术方法

工程地质勘察技术方法包括工程地质测绘、勘探、试验与长期监测等综合手段。工程地质测绘通过遥感解译和实地调查，查明区域地质背景、地貌及不良地质现象；勘探手段以钻探、坑探、槽探和物探为主，其中钻探可直接获取岩芯，物探（如地震波、电阻率法）用于探测地质结构面和异常体；室内试验测定岩石物理力学性质，原位试验（如载荷试验、十字板剪切试验、压水试验）获取岩土体原位参数；长期监测包括地下水动态、地应力、边坡位移及洞室收敛监测，为工程稳定性评价和动态设计提供数据支持。多种方法相互配合，确保勘察成果的准确性和可靠性。

（四）工程地质勘察资料整理与成果报告

工程地质勘察资料整理是对野外勘察、试验和监测数据进行系统化、规范化的处理过程，包括数据校核、统计分析、图件编制和参数计算等。成果报告需全面反映工程区的地质条件、主要工程地质问题及其评价结论，内容通常包括区域地质概况、工程地质条件、岩土体物理力学参数建议值、工程地质问题分析与评价、地基处理建议及结论与建议等部分。报告应附有工程地质平面图、剖面图、钻孔柱状图、试验成果汇总表及地质模型图等图件，确保成果直观、准确，为工程设计、施工和运维提供科学依据。报告编制需符合相关规范要求，做到内容完整、数据可靠、结论明确。

二、水利水电工程地基处理技术

（一）地基处理的目的与基本原则

水利水电工程地基处理的核心目的在于通过人工干预，改良天然地基的物理力学性质，使其满足建筑物对承载力、稳定性、变形及渗流控制等方面的严苛要求，从而确保工程在整个生命周期内的安全与高效运行。其基本原则遵循“因地制宜、安全可靠、技术可行、经济合理”的方针。首先，必须以详尽的地质勘察资料为依据，针对不同地基类型和工程问题，采取“对症下药”式的处理方案。其次，处理方案的选择需将安全性置于首位，充分考虑荷载、地震、渗流等最不利工况组合。同时，应优先选用技术成熟、施工便捷、质量可控的方法，并进行多方案比选，力求在保证工程效果的前提下，实现最佳的经济效益与环境效益，最终达到地基与上部结构协同工作的理想状态。

（二）岩质地基处理技术

岩质地基处理主要针对的是岩体中存在的结构面（如断层、软弱夹层、节理裂隙）以及风化、卸荷等问题，处理目标是增强岩体的整体性、强度和抗渗性。对于断层破碎带和软弱夹层，常采用开挖置换回填混凝土（塞、键）的方式，形成传力结构；对于发育的节理裂隙系统，固结灌浆是最为普遍和有效的手段，通过向岩体中注入水泥浆液或化学浆液，胶结裂隙，提高其完整性和弹性模量。此外，当岩体存在不利结构面组合，可能影响抗滑稳定性时，常采用大吨位预应力锚索或锚杆进行深层加固，将不稳定岩体“锁”在深层稳定岩体上。

（三）土质地基处理技术

土质地基处理技术主要应用于覆盖层深厚、土体承载力低、压缩性高或抗剪强度不足的场地，旨在提高地基承载力、减少沉降、增强抗液化能力和稳定性。对于饱和软粘土，常采用排水固结法，如设置塑料排水板或砂井，结合堆载预压或真空预压，加速孔隙水压力消散，使土体提前完成大部分沉降，从而提高强度。对于松散砂土和粉土地基，为防止其在地震或动力荷载下发生液化，振冲法、强夯法是常用的加密技术，通过振动或冲击使颗粒重新排列，孔隙比减小，密实度显著提高。

（四）特殊地基处理技术

特殊地基处理技术针对的是喀斯特（岩溶）、湿陷性黄土、膨胀土、冻土等具有特殊工程地质性质的地基，其处理方法需针对其独特的成灾机理。对于喀斯特地基，核心是查明溶洞、溶隙的发育规律和充填情况，处理上常采用“探、灌、跨、锚、排”综合措施，即通过钻探物探精确探明，对浅层溶洞进行挖填或回填混凝土，对深层溶洞进行灌浆充填，对大型溶腔则采用梁、板、拱等结构跨越，并辅以锚固和系统排水，防止岩溶进一步恶化。对于湿陷性黄土，处理目标是消除其湿陷性，主要采用强夯、挤密桩（灰土桩、水泥土桩）或预浸水法，破坏其大孔隙结构，提高密实度。对于膨胀土，则需通过防水、隔离或改良土性（如掺入石灰、水泥）来控制其胀缩变形对工程的危害。

结论

水利水电工程地质勘察与地基处理是确保工程安全、经济与长效运行的两大核心环节，二者相辅相成，密不可分。精准、全面的地质勘察是科学决策的前提，为地基处理方案的设计提供了根本依据；而针对不同地质条件采取的适宜、可靠的地基处理技术，则是将勘察成果转化为工程安全保障的关键手段。随着科技的进步，勘察与处理技术正朝着数字化、智能化、绿色化及一体化的方向深度融合。未来，应进一步加强技术创新与理论突破，构建覆盖工程全生命周期的智能管理体系，以应对日益复杂的水利水电工程挑战，为国家重大基础设施建设提供更加坚实的技术支撑。

参考文献：

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