1 前沿
重力壩工程地質問題主要研究樞紐工程區(qū)地形地貌、地層巖性、地質構造、水文地質條件、物理地質現(xiàn)象等工程地質條件與樞紐工程及各水工建筑物的相互作用與影響。在水利水電工程建設中，不可避免地會遭遇各種復雜的地質條件，如深厚覆蓋層、活斷層和強震區(qū)、復雜巖體結構及軟弱巖體、高邊坡及大型滑坡體、高地應力和高地下水位、巖溶滲漏等問題。重力壩主要工程地質問題主要包括以下幾個方面：
1) 弱結構面及其力學參數(shù)：巖體是巖石與結構面的結合體，結構面力學性質較差，是決定巖體結構類型、巖體質量、變形、透水性以及巖體穩(wěn)定性的主要因素。其中軟弱結構面和軟弱夾層由于力學強度低，影響水工建筑物整體穩(wěn)定、變形穩(wěn)定及滲透穩(wěn)定，因此要查明結構面及軟弱夾層的分布、連通性、厚度、性狀、起伏差、分帶、上下游巖體的完整性，檢測其強度、變形和滲透性參數(shù)等。不同類型的結構面及軟弱夾層，工程性狀有明顯差別。
2)壩基巖體工程地質分類：壩基巖體工程地質分類主要適用于高混凝土重力壩，用于評價壩基巖體的變形和抗滑穩(wěn)定性能。壩基巖體工程地質分類對準確把握壩基巖體工程特性、合理選取巖體物理力學參數(shù)、客觀評價壩基巖體穩(wěn)定安全性以及對壩基開挖和地基處理設計等方面都起到了主要的指導作用。
3)抗滑穩(wěn)定性分析及安全評價：壩基抗滑穩(wěn)定性是指大壩在各種設計工況下抵抗發(fā)生剪切破壞的可靠性，是重力壩的主要問題之一。由于壩基巖體地質結構不同，其滑動模式可歸納為3種類型：表面滑動、淺層滑動和深層滑動。具體到某一座大壩，哪一類型滑動模式最危險、起控制作用的，則要結合工程的具體地質條件來判斷，通過計算分析加以確定。
4)建基面選擇：建基面位置的選擇，應該考慮在經濟可行的地基處理以后，能夠滿足大壩對地基的基本要求，即具有足夠的力學強度、足夠的抗滑穩(wěn)定安全性、足夠的抗變形性能和良好的抗?jié)B性能，并有足夠的耐久性，防止巖體性質在高壓水的長期作用下發(fā)生惡化。就地質而言，影響建基面選擇的主要因素包括巖性、巖體結構、巖體完整性、巖體風化和卸荷特征、水文地質條件和地應力等。
良好的壩基應具有足夠的抗變形和承載能力、弱的透水性和整體穩(wěn)定性，以免變形過大引起地基破壞。當然，良好的壩基應該有一個具體的標準，巖體質量分類就是通過某個(或某些)勘探指標的值，按照一定的劃分標準區(qū)分不同類別的巖體。巖體質量在一定程度上反映了巖體的穩(wěn)定程度.巖體質量好，穩(wěn)定性就好，不需要或要很少的加固支護措施，并且施工安全、簡便、質量差，穩(wěn)定性不好的巖體，需要復昂貴的加固支護等處理措施，常常在施工中帶來預想不到的復雜情況。因此，正確地對工程建設涉及到的巖體質量、巖體穩(wěn)定性作出評價，是經濟合理地進行巖體開挖固支護設計、快速安全施工以及建筑物安全運行必不可少的條件。巖體質量研究多選響(或反映)巖體質量的單指標或多指標，采用定性、定量或二者相結合的方法，對巖體進行分級。壩基開挖后，受爆破方式等主觀因素、地質條件等客觀因素等的影響，壩基建基面不可避免的存在壩基穩(wěn)定、缺陷等不良問題，如何處理及怎樣處理對重力壩的穩(wěn)定安全至關重要。
2 重力壩對工程地質條件的要求
重力壩依靠自身重力來維持穩(wěn)定，根據(jù)筑壩材料或施工工藝方法的差異，可分為砌石重力壩、常態(tài)或碾壓混凝土重力壩。從目前壩工發(fā)展情況看，前者已基本不采用。由于重力壩的荷載都直接作用于壩基且主要靠壩身自重與地基間產生足夠大的摩阻力來保持穩(wěn)定，因此對壩基的要求較高。對常態(tài)或碾壓混凝土重力壩而言，由于后者整體性更強，因此對工程地質條件的適應性要略好于前者。對重力壩而言應注意：
（1）壩基的抗滑能力
重力壩壩基應具備足夠的抗滑能力，能滿足大壩各種抗滑穩(wěn)定的要求。大壩與壩基接觸面抗剪強度高，壩基內沒有軟弱結構面和可能滑動的巖體或其強度能滿足大壩抗滑穩(wěn)定的要求，不致在水推力的作用下產生滑移失穩(wěn)并有足夠的安全儲備，否則需采取工程阻滑措施。
（2）壩基的承載能力及均一性
大壩壩基應有足夠的承載力，較好的均一性和完整性，與壩體混凝土相適應的變形模量，能承受壩體所傳遞來的巨大壓力，不致產生過大的變形或不均勻變形，至使壩體產生過大的拉應力，使壩體裂開乃至毀壞。一般來說，對于高壩應以Ⅱ、Ⅲ級巖體做為壩基持力層，尤其是壩趾部位，要求相對要高一些。對于局部分布屬Ⅳ、Ⅴ級巖體的斷層帶、節(jié)理密集帶、不均勻風化帶等不良工程地質條件，應采取專門的工程處理措施。
（3）壩基（肩）的抗?jié)B能力
重力壩壩基及兩岸壩肩巖體應有好的抗?jié)B能力，在庫水作用下不會產生大量的滲漏，影響工程的安全性和經濟性；也不會出現(xiàn)過大的揚壓力、巖體及結構面的軟化、泥化、壩基的化學及機械管涌、流土、接觸沖刷等危及大壩安全的不良現(xiàn)象。
（4）壩址岸坡的穩(wěn)定性
重力壩對地形的適應性好，幾乎任何地形條件都可修建重力壩。但其壩基開挖深度大，臨時邊坡高度高；大壩泄洪霧化強烈，影響范圍大，因此兩岸岸坡，包括下游消能霧化區(qū)坡體必須穩(wěn)定，沒有難以處理的滑坡體或潛在的不穩(wěn)定體。
（5）泄洪消能區(qū)巖體的抗沖刷能力
大壩下游泄洪消能區(qū)巖體應具有對高速水流的相應的抗沖刷的能力，以避免沖刷坑向上游或兩岸擴展，威脅、影響大壩和兩岸岸坡的安全。
（6）天然建筑材料
樞紐建筑物區(qū)附近合適的運距范圍內應有滿足儲量和質量要求的混凝土天然骨料或人工骨料料源。
3 建基面確定原則
3.1 概述
大壩建基面巖體的選擇和建基面的確定關系到工程建設的安全和經濟，是壩基工程地質研究的重要任務之一。但影響建基面選定的因素很多，既有壩基巖體工程地質的因素，又有上部結構的因素，既有技術因素又有經濟因素，涉及面很廣。因而建基巖體的選擇和建基面的確定就成為壩址工程地質勘察中一項重要的課題。
在20世紀80年代以前，我國水利水電工程壩基巖體的選擇多以巖體的風化程度作為建基面選擇的重要依據(jù)，特別是高壩，建基巖體大多要求選擇在微風化和新鮮巖體上，向銅街子、石泉、安康、新豐江等水電站。但也有部分工程選在弱風化下部或下限巖體中，如紅石、鳳灘等水電站。進入20世紀80年代后期，我國水利水電地質開始研究壩基巖體地質分類體系。在對壩基巖體進行工程地質分類的基礎上，考慮巖體加固處理的效果、壩基承受荷載的大�。▔蔚母叨龋┑纫蛩�，綜合確定壩基巖體的可利用標準。以此原則確定的壩基開挖深度較以前普遍有所減少，從而減少了壩基巖體開挖量和壩體混凝土方量，在保證工程安全的前提下給工程帶來了巨大的經濟效益。
3.2 影響壩基巖體質量及建基面選擇的幾個主要因素
（1）巖性
眾所周知，巖石強度是影響壩基巖體質量的基本因素，硬巖（飽和單軸抗壓強度Rb）60Mpa)作為壩基，其強度、剛度和抗剪強度均高，一般易于滿足混凝土壩的建基要求；而軟巖（Rb《３０pa)作為壩基，特別是作為高度較大的大壩的壩基，則需要詳細研究、要充分考慮巖塊強度、巖體整體強度、地基承載力和耐久性能否滿足大壩地基應力的要求。
（2）巖體結構
一般來講，整體狀、塊狀－次塊狀或巨厚－厚層狀結構巖體是好的混凝土重力壩壩基，互層狀、薄層狀或鑲嵌狀結構巖體次之，碎裂或散體結構不宜作為高混凝土重力壩壩基。
（3）巖體完整性
巖體完整性是一下壩基巖體質量的另一重要因素。巖體完整性好或較好的壩基巖體，其均一性好，巖體的抗變形能力和抗?jié)B性能也好，易于滿足混凝土大壩對地基的要求。反之，巖體完整性差的巖體能否作為混凝土大壩的壩基，則需結合工程的具體情況進行研究。
（4）巖體風化與卸荷特征
巖體的風化程度也是影響壩基巖體質量的主要因素。淺表部巖體在風化、卸荷等表生作用改造后，巖體中風化裂隙發(fā)育，不同程度的張開，隱裂隙進一步顯現(xiàn)，巖石強度和巖體完整性均會有不同程度的降低。微風化和新鮮巖體由于受風化和卸荷改造的影響小，基本上保持了原巖的強度、完整性和緊密程度，是良好的壩基巖體。巖體卸荷作用有時與風化相輔相成，卸荷作用會進一步加劇巖體的風化作用，但卸荷主要是表現(xiàn)為巖體的松弛、裂隙違章甚至寬張，進一步破壞巖體的完整性，同時也進一步加劇了巖體風化。
（5）水文地質條件
地下水對巖體的作用主要表現(xiàn)在以下兩方面：1）地下水的滲透使巖石軟化，尤其使軟弱結構面產生軟化泥化，降低其原有的強度，或在滲透壓力的作用下產生化學或機械的潛蝕作用；2）由于地下水滲透作用形成的揚壓力對混凝土重力壩的抗滑穩(wěn)定產生不利影響。
（6）地應力
在深山峽谷中，河床下一定范圍內往往存在較高的河谷應力集中區(qū)，在進行建基面選擇時，要充分考慮應力集中區(qū)可能對壩基產生的不利影響。如建基面開挖太深，觸及該應力集中區(qū)，則可能導致地應力快速釋放，使壩基巖體松弛，不僅增加壩基開挖量和混凝土澆筑量，且將增加工程處理的難度，也可能降低工程的安全度，由此帶來一系列復雜的問題。
結論：上述這些影響因素，一般應在壩基巖體質量分級或工程地質分類中給予考慮，從而在研究壩基巖體的可利用標準時體現(xiàn)這些因素的綜合影響。
