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大坝与水库地质简介

大坝与水库是水利工程中的核心组成部分，其建设与地质条件密切相关。大坝是拦截河流、蓄水形成水库的挡水建筑物，而水库则是利用天然地形或人工挖掘形成的蓄水区域。大坝根据结构可分为重力坝、拱坝、土石坝等，不同类型的坝体对地质条件有不同的要求。

在选址和设计阶段，地质勘察至关重要。首先需评估区域地质构造稳定性，避免断层带、地震活跃区等地质灾害高风险区域。其次，地基岩性决定了坝基承载能力和防渗性能db34／t 2873-2017标准下载，通常优选坚硬完整的岩体作为基础。对于土石坝，则更关注覆盖层的厚度和压缩性。

水库区的地质条件同样关键，库区渗漏、岸坡稳定及库区淤积等问题均受地质因素影响。若库区存在透水性强的地层，可能导致严重渗漏，影响水库运行安全；而松软边坡则可能引发滑坡，威胁大坝和周边设施。

此外，水文地质条件也需详细调查，包括地下水位变化、水质对建筑材料的腐蚀性等。现代大坝与水库建设中，常结合遥感技术、地质雷达等手段进行综合勘探，以确保工程安全与可持续运行。

图1一3混凝土重力坝及重力拱坝的一些典型断面。 美国内华达～亚利桑那州的Ho0ver坝，训高约221米： B 美国田纳西州的Fontana坝，坝高137米

日本的Sakuma坝，高140米； D 保加利亚的Topolintza项，室心重力，以高85米，

4.润凝土平板坝和支墩坝

在某一·地区，如果混凝土坝或土石坝填筑所需用的砂砾

地区，如果混凝土坝或土石坝填筑所需用的砂硼

粮据水库所在地点不同，可把水库分成多种类型，最常 见的类型是位于河谷中的预后水库。为了发电的需婴可沿看 海岸线兴建蓄荐潮汐的水萍：还有为了成市需婴或其他用途 的人工开挖水库（这种类型的水库，开挖的土石方一般就用

库所蓄存的势能在下面的水泵站又被转换成电能。从理论上 看，假定这一菁能抽水系统即便在没有径流补给的情况下， 采用从一个水库到另一个水库的重复转换水量，同样可以工 作。 在另一个更复染的蓄能发电系统中，其发电机组设在地 形高程较低的位置，水力能源来自中心水库，而中心水库的 水又来目设在中等高度的泵水库。在此系统中，存在大 型的中心调节水库里的水，还有部分水能资源是来自上游季 节性的径流

在坝和水库建筑的历史上，从古至今可能已有数以干计 的坝遭到破坏。由于坝的破坏或水库溃决，所造成的洪水灾 害，往往使人的生命与财产付出很大的代价。许多人口稠密 地区的居民点、商业、工业设施以及交通干线。都在洪泛区 内。不论坝是早建的还是新建的，都对这种地区的生命和财 产有潜在的威胁和破坏的可能性。 坝和水库失事的原因是多方面的。土石坝的失事，多因 水位超过了溢洪道或控制水位的设施，而使坝预溢流造成决 口而致：另外一些失事的原因是由于滑坡、基础沉陷、地震 的破坏。混凝士坝的失事原因，往往是由于设计或施工的不 完善所造成的。如在坝体中使用了不合格的建筑材料，以及 坝基或两岸岩石拱座的缺陷所造成。因此在坝址和水库区， 不论是兴建之前，施工之中，还是水库建成以后，都需要谨 慎地进行工程地质勘察工作。

第二章岩石和松散沉积层

对大坝和水库地基的地质勘察和地球物理勘探，以及为 建设大坝及其附属建筑物所需用的地质资料，需要对地基和 地表沉积层，做仔细的岩石学和土力学研究。研究的目的是 分类并测定它们与工程有关的特性。这样才能在设计和施工 中适当而留有余地地确定出合理的安企系数和各种岩石特性 参数。 本章的董点是岩土等自然物质的地质分类，以及结合这 些物质的成因，组织结构及矿物成分来说明其强度。面不是 对岩土的工程分类进行论述和总结，因为这需要广泛而不断 发展的士力学知识。

岩石和松散沉积物是物理性质和化学成分不同的矿物集 合体，自然矿物已发现有上干种，但在岩体中占重要比例的 主要的矿物仅仪是少数几种，而其他矿物占的比例则很小。 尽管矿物学的理论和技术目前已达到完善的阶段，但用之于 工程方面的却不需要很多。 矿物在手标本上或在放大镜下，明显的特性是颜色，光 泽，晶形、解理和断口。含铁的矿物普遍是暗色的，包括灰 色，黑色、绿色和棕色；光泽由光的反射特性所确定，如可 2

除用上述特性和简单试验鉴定矿物以外，受过训练的矿 物学家在野外还可用矿物的单晶品形和矿物集合体的形态来 研究矿物，也可广泛地应用他所掌握的技术，特别是用伦琴射 线衍射方法和借助偏光显微镜的岩相学技术，作岩石鉴定。

表22是重要矿物的若干特性一览表，表上所有的矿物 中除褐铁矿、橄榄石、石榴子石、石英、赤铁矿和磁铁矿等 矿物的晶粒上不具有可见的解理外，其他的矿物都具有一组 或多组不同完善程度的解理。

译者注：此处所述比重，指物质的密度或容贫与在标准大气压下， 4C 时的水的密度或容重的比值

粘土矿物在自然物质的工径特性中起特殊的作用，因为 粘土矿物通常是非常小的微粒（2m或更小），对它们的鉴 定就需要用伦琴射线衍射仪，差热分析仪和化学分析等特殊 技术。因为自然界的粘土矿物呈板状，微粒很小，其集合体 能吸收水分并能保持水分，同时能提高其粘性和塑性这些值 得注意的能力。有些粘土矿物，尤其是蒙脱土能吸收水分， 当其变湿时就膨胀

根据矿物学的分类，新土矿物属于层状的含水铝硅酸盐 类，在有些类型的铁镁物质中有一部分铝的含录，碱性物或 碱土的含量显得很大。

石是矿物的自然集会体，其有较强的结合力，故呈现 相应的机融抗阻力。岩石和松散沉积物（如山河流形成的冲 积层）之间都有一定的粒度级配。一股距讲，兴石是组成地 亮的自然物质，处于地光的不同深浅部位，它是在远大于地 表逾常情况下的温度和压力的作用下形成的。 火成岩、沉积若和变质岩的成因是有很大区别的，火成 岩是由原来非常热的硅酸熔融：：，：紧）在地壳内部或装面 经过冷却和凝结作用形成的。沉岩是石碎启经过机械搬 运，堆积、埋藏及岩化作用正成的；也可由水溶液中沉析出 来的化学物质经岩化作用而形成。变质岩则是由地壳中各种 先成岩石，局部或全部经重结品作用形成的，这时的合适混 度应是既能促使先成岩石产生瓷结品作用，但文不至于熔融 先成岩石。 由岩石圈、水圈和大气圈相互构成的动力系统经常有各 种变化。地球内部和地壳物质的迁移造成化学上的不平衡，反 过来这又引起建立物理一化学新平衡的作用。地球表面的大 部分被水体覆盖着，这些水体阻止了地壳岩石与大气圈之间 化学作用的深入进行。而风化和侵蚀促使地表容石产生大面 积的化学和物理的变化。对这些复杂的地质作用的理解、评 价以及岩石的各种变化，是认识地球化学循环的依据。

的地表岩石因风化作用发生碎裂和分解。而后风化产物被 输送到沉积场所并产4多种类型的沉积岩，这些自然界的沉 积岩的类型随自然界的原岩的特性、风亿作用的类型和强 度、搬运的方式和距离以及沉积环境而定。从运距离搬运来 的大陆物质沉积在大洋底的装层，这是他球化学循环的经 果，而在靠近大陆边缘的沉积也仍属于这一地球化学循环

三、火成岩（igneousrocks）

常见的火成岩主要由硅盐类矿物特别是长石和石英组 成，次生矿物含量较大者为云母、角闪石、辉石和橄榄石。 火成岩晶粒的大小在很大程度上取决于岩浆体的化学成分及 其冷却的速度。在伟晶岩中建筑工程防水导墙砌筑技术交底，晶粒尺寸最大，常见的晶体直 径可由几厘米到一米甚至更大。快速冷却的火成岩体却相 反，有时完全未产生结晶，而是由玻璃质组成，如松脂岩和 黑嘟岩。 火成岩是从地壳深处上升的岩浆，侵人或置换了先成岩 石，并凝固成多种多样的岩体产状。若岩体穿越切割了先成 岩石的构造就称为不整合岩体，若岩体平行于先成岩石的构

含有斑品的火成岩，若斑晶的含量较少则可指述为斑状结 构，如含有大量的斑晶或者斑品特别明显，则可指述为似斑 状结构?

斑状和似斑状结构，是指火成岩印所有的晶粒都分属大小裁然不同的 两群，大的称斑晶，小的称石基，其印没有中等大小的晶粒，基质为隐晶质 或玻璃质的称斑伏结构，基质为显晶质的则称为似斑状结构一一译者注

沉积岩（sedimentary

岩石或矿物的碎屑（碎粒）经流水、风利冰川的作用被 搬运到沉积场所而积累，以及由化学溶液中析出的物质的积 累，形成了沉积物。堆积物最初是松散的，是由松散地策合 在一起的颗粒组成的，在长期的理藏下，特别是经过压密作 用及胶结物在颗粒空隙间的充填发生了改变，最终固结成 岩。 沉积岩可概路地分为两人类： （1）碎屑占优势的岩石，母岩的碎屑彼此保持紧密的 接触或为化学胶结物质（如二氧化硅、碳酸盐、筑化铁等） 所胶结。 （2）结晶质占优势的岩石，如盐岩、石膏、硬石膏、 石灰岩和白云质灰岩等，这些岩石常在维积的同时或稍后构 成结晶的块体，或者是在它们沉积成层相当长时阅以后，由 于被深埋地下，加之地下水的活动而结晶成为岩石。

以硅酸盐岩或岩石碎屑颗粒占优势并为胶结物所胶结的岩石， A，颗粒的平均大小为粘粒一粉砂级。粘粒级的颗粒，在手标本上，甚至 在显微镜下也看不见db33t 842—2022 村庄绿化技术规程，粉砂大小的颗粒在放大镜下看不见或刚刚可见， 如枯士岩（claystone）：岩（mudstone）：页岩（shale）（成层状，常 可分裂成页片状）：粉砂岩（siltstone） B.碎屑颗粒的平均大小是砂粒级（约0.06～2mm）： 1.由多种矿物的颗粒特别足石英和长石所组成，颗粒为棱角状的， 燕体含粘土矿物的沉积岩，如硬砂岩（graywakesandstone） 2.由长石和石英颗粒组成，颗粒为棱角状的，缺乏粘土矿物基体。