0.2　工程地质学的任务和在工程建设中的意义

水利水电工程建设是人类利用自然、改造自然为经济建设服务的活动，为此，必须首先了解自然。环境地质条件是与水利水电工程关系最密切、最重要的自然条件。任何工程都必须首先详细查明建筑地区的工程地质条件和可能出现的工程地质作用，然后结合其特征才能做出正确的规划、设计和施工，才能保证工程的安全可靠和经济合理。许多事例说明：凡是重视工程地质工作，事先了解和掌握了环境地质条件的规律性，则修建的工程将会是成功的；反之，忽视工程地质工作，则必然要出现这样或那样的问题，甚至导致整个工程发生灾难性的毁坏。例如，近代震惊世界的两起最大的水利工程事故，都是因地质问题造成的。一是法国马耳帕赛（Malpasst）坝，当时是世界上最高的薄拱坝之一，高66.5m，底宽最大处6.9m，1954年建成。1959年12月2日因左岸坝肩岩体向下滑移，导致拱圈开裂，突然崩溃。洪水冲毁下游村镇，死亡300多人。另一是意大利的瓦依昂（Vaiont）水库，坝高265m，当时是世界上最高的双曲拱坝。1963年10月9日坝前左岸山体突然发生特大滑坡，约2.4亿m3的岩体迅速滑入峡谷水库中，将库水涌高200多米，漫过坝顶，泻向下游，使朗格伦镇夷为平地，共死亡约3000人，水电站工作人员也全部遇难。此外，美国的圣·弗兰西斯（St.Francis）拱形重力坝，由于坝基砾岩为黏土质胶结并含有石膏夹层，被渗透水流浸湿、软化、溶解，导致坝体沉陷、开裂、滑移崩溃，伤亡400多人。再有，历时32年（1882—1914年）凿成的巴拿马运河，耗资4亿多美元，建成后第二年在分水岭地段发生了大规模岩崩，堵塞了运河。处理此事故又用去了五年的时间，加挖了5400万m3土石方，相当于此段开挖总量的40%以上。运河仅停航5年，损失就达10亿美元。

类似上述的事例，在世界上是很多的。据国际大坝失事和事故委员会的统计，由坝基工程地质缺陷而引起的大坝失事占到了失事总数的36%。

在我国大中型水利水电工程建设中，十分重视工程地质勘察工作，所以尚未发生过因地质问题而引起的重大的溃坝事故。但也有多起因忽视地质工作或限于某种原因未查明不良地质条件而造成各种隐患和事故的情况，个别小型水库因忽视地质工作也有垮坝事故发生。例如，四川陈食水库，因坝基岩体受到渗透水流的潜蚀冲刷，形成空洞，造成15.9m高的砌石连拱坝坍塌毁坏。浙江黄坛口水电站在大坝施工开挖后，才发现左岸坝肩是个大滑坡体，岩石松碎，坝头不能与坚硬完整的岩石相接，不得不停工进行补充勘探，修改设计，才保证了大坝的安全。安徽佛子岭水库，其挡水建筑物为一混凝土连拱坝，坝高75.9m，长510m，1954年建成，是治理淮河水患的第一座大型工程。由于清基不彻底，坝基下有缓倾角软弱岩层，断层节理发育及风化严重（全、强风化）的岩石未被清除，致使坝基发生不均匀沉陷变形，坝体出现多条裂缝。后虽经两次大规模的加固补强处理，但1996年仍被定为“病坝”，仍需彻底处理。安徽梅山水库是治淮工程中的第二座大型水利工程，与佛子岭工程相似，也是由于对右岸坝肩风化严重的花岗岩清除得不彻底，防渗工作做得不严格，从而发生渗漏，右坝肩岩体发生轻微滑动，导致连拱坝拱垛发生位移，拱圈发生裂缝。广东新丰江水电站因发生6.1级水库诱发地震，致使大坝发生裂缝。此外，尚有江西上犹江、四川狮子滩及长江葛洲坝水电站坝基泥化夹层问题，湖南柘溪水电站及云南漫湾水电站坝址区滑坡问题等，都延误了工期，造成了较大的经济损失。

失败的教训虽然使我们遭受了重大的损失，但也取得了宝贵的经验，提高了对工程地质工作重要性的认识，同时也促进了工程地质学的发展。

忽视工程地质工作可能造成重大损失甚至灾难。而重视工程地质工作，则可能将不利的、复杂的地质条件妥善处理或避开，从而保证建筑物的安全稳定，甚至可巧妙地使其转化为有利因素以节约投资。例如，云南丘北六郎洞水电站，湖南辰溪县内湾水库等均成功地拦截了地下暗河，利用溶洞建成水库并发电；三峡库区长江左岸新滩镇1985年发生大滑坡，全镇房屋均被推入江中，但事前进行了长期的监测工作，且预报较准，全镇1371人无一伤亡。四川雅砻江二滩水电站，拱坝坝高245m，曾对坝基岩体进行了详细勘察和深入研究，提出了最优的建基面方案，与初步设计相比基坑开挖深度减少7.56m，从而节约投资6000多万元，并缩短工期11个月。长江三峡工程也有类似情况，由于利用了一部分弱风化岩体作为坝基，结果建基面平均提高约2m多，减少石方开挖50万m3，节省混凝土约43万m3。

综上所述，工程地质学在水利水电工程建设中的主要任务如下。

1）选择工程地质条件最优良的建筑场址。在规划设计阶段，对于大型工程的选址、选线，工程地质条件是一个重要因素，工程地质条件良好的地址，有利于节省投资，缩短工期，并保证安全施工和运营。

2）查明建筑地区的工程地质条件和可能发生的工程地质问题。工程建筑场址的选定不完全决定于地质条件，而首先考虑的是整体经济建设的发展和需要。即便是根据地质条件选择的地址，也不会是完美无缺的，总会有这样那样的工程地质问题。不良的工程地质条件并不可怕，怕的是没有查明或认识不足，不够重视。只要查明并给以足够的重视，绝大多数工程地质问题都是可以通过工程措施得到妥善解决的。

3）根据选定地址的工程地质条件，提出枢纽布置、建筑物结构类型、施工方法及运营使用中应注意的事项。