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時間:2023-06-15 17:14:31
序論:寫作是一種深度的自我表達。它要求我們深入探索自己的思想和情感,挖掘那些隱藏在內心深處的真相,好投稿為您帶來了七篇水利水電工程物探規程范文,愿它們成為您寫作過程中的靈感催化劑,助力您的創作。
關鍵詞:水利水電 地質勘測 環境與安全
1關于水利水電工程
1.1水利水電工程的利弊
從經濟以及對民生的益處上來說,水利水電工程有著航運、灌溉、發電、防洪等效益;但從環境科學的角度上來說卻是或多或少破壞了生態環境的平衡。植被遭受破壞、水土流失嚴重;噪聲和大氣污染日益增多;大量生活污水和機械污水超標排放;而同時水庫工程區水流速度減緩降低了河流的自凈力;水溫水質的變化以及污染物增多影響了水生生物種群的繁衍生存;庫區水位抬升致使珍稀動、植物滅絕,景觀文物淹沒;水庫的下游河道水文環境影響改變了水生生物種群的生存;灌溉引水造成的水溫降低影響農作物生長。以上有些不利影響是長期的,有些是暫時的;有些是隱性的,有些是明顯的;有些是間接的,有些是直接的;有些是不可逆的,有些是可逆的。在環境影響方面,水利水電工程具有突出特點:影響人口眾多,影響地域范圍廣闊,外部的環境對工程也同樣有著巨大的影響。
1.2對于水利水電工程的相關建議
水利水電作為國民經濟以及社會發展的基礎產業之一,工程運作的協作部門多、建設周期長、投資大,并且受自然資源、水文氣象、地質、地形條件的影響很大,因而工程在項目前期應編制詳盡的項目建議書,而其編制應該貫徹國家有關基本建設的方針政策和水利行業及相關行業的法律法規,并應符合有關規程規范的要求。
水利水電項目所受影響頗多,包括當地經濟發展水平、交通及其他資源市場條件等,所以項目建議書的編制應當根據社會發展和國民經濟規劃與地區經濟發展規劃的總要求,在經批準通過的江河流域進行專業規劃或在規劃的基礎上提出開發任務和目標,對項目建設條件進行調查以及進行相關的勘測工作,同時對資金籌措進行分析之后,擇優來選定建設的項目以及項目的建設時間、建設地點、規模,論證工程項目建設的必要性,初步分析項目建設的可行性和合理性。
2水力水電工程勘測中的相關技術應用
2.1勘測中GPS和GIS的運用
水力水電勘測的過程中通常對于GPS和GIS的運用是相對較新的嘗試,下文就此做一些說明。
GPS(衛星定位系統)在工程地質的勘察領域之內主要用于確定觀測點位置的三維坐標。而相對于普通測量手段來說,它不要求觀測站之間通視,具有可全天候觀測、操作簡便、觀測時間短、定位精度高等優點,并可將其采集和儲存的觀測數據導入計算機進行分析與處理。同時它在高程控制方面能夠較好地解決跨溝、跨河水準難以傳遞的問題。在勘測區控制點少,或者是在林區、山區等觀測條件受限、通視條件較差的區域進行工程地質勘察之時,用GPS可以大大減少相關的作業強度,提高測量的精度。
GIS(遙感技術)在勘測中也有其運用。遙感技術根據遙感平臺高度的不同,一般分為地面遙感、航空遙感和航天遙感共3大類。遙感技術由于視域廣闊、具立體感、信息豐富、衛星影像成周期性重現和獲得資料快速等眾多特點,被廣泛地應用于水利水電工程中有關重大工程地質問題的調查與研究。GIS技術可自動制作等值線圖、剖面圖、柱狀圖和平面圖等工程地質的圖件,還能處理圖像、圖形、相應的屬性數據以及空間數據的數據庫管理等問題,將GIS技術應用在工程地質信息管理是近幾年來工程地質勘察行業的發展趨勢。目前,國內應用較多并且較為成熟的專業軟件是由中國地質大學研發的MAP-GIS,是一種專業的地理信息系統軟件。
2.2勘測中的工程物探運用
物探是應用觀測儀器來測量被勘探區地球物理場,再通過地質解釋和對測量場數據的處理來發現和推斷地下可能存在的埋深、局部地質體的大小、埋深及其屬性的科學工程物探方法。主要有以位場理論為基礎的重力場勘探、磁場勘探、直流電場勘探等;以及以波動理論為基礎的地震波勘探、電滋波勘探等。而下文則選擇其中四種方法來進行說明。
2.2.1地震勘探。在工程地質勘探過程中應用較多的是人工激發震源地震波勘探,而人工激發震源有多種。就如今看來,地震勘探在水利水電工程領域中發展較快。比如,由中鐵西南研究院開發研制的水平地震剖面法以及負視速度法,由美國nsa公司開發并研制的反射層析成像技術等多種方法、由瑞士Amberg技術測量公司開發的TSP長距離提前預報法;利用彈性波縱波對諸多大型水利水電工程的巖體質量來做定性評價,取得了顯著的經濟和工程效益。
2.2.2電磁勘探。電磁勘探在水利水電工程中應用也較為廣泛。例如,人工與天然兩種場源、可控源音頻大地電磁法、多場源、三維和二維電阻率成像等技術,在水利水電的工程中用來推測深埋的長隧洞圍巖介質隱伏斷層、結構特征、破碎帶以及異常區等存在的可能影響工程的各種因素,取得了顯著的經濟效益。
2.2.3電法勘探。主要包括充電法、自然電場法和電阻率法、電磁感應法、激發極化法。可分為交變流法理論、穩定電流場理論兩個分支。在水利水電工程地質勘察中應用較多的則是電阻率法。近年來發展迅猛的高密度電法的勘探,是屬于電阻率法范疇,但同時它引進了地震勘探中的數據采集法,可以實現數據的自動、快速采集,其測量結果可顯示地電斷面或剖面圖并實時處理,從傳統的一維勘探發展到二維勘探。目前,在單點與單源測量的基礎上,發展為多點、多線、多源測量,從而發展成為了三維觀測技術。
2.2.4地球物理測井。二十世紀九十年代,由于計算機技術和數值模擬方法的發展,動態測井技術成為了可能。同時,始于二十世紀七十年代中期的鉆孔彩色電視的適用范圍由原來91mm的鉆孔發展到了50mm的鉆孔,同時還可以實現圖像數字化的實時采集存儲,成果可刻錄成光盤,還可進行后期圖像的處理以及制作。
3結語
關鍵詞巖土工程;地質勘察;理念分析
中圖分類號TU412文獻標識碼A文章編號1673-9671-(2010)042-0123-01
先進技術(含理論、技術設備)的推廣應用是工程地質勘察好、省、快的強大技能和物質基礎。如地下洞室圍巖分類,壩基巖體質量分類,邊坡穩定分析,巖體彈塑性理論,地質力學模型、巖(4-)體物理力學性試驗方法的發展應用,電腦與工程地質軟件包的開發應用,鉆探鉆進取芯技術的提高,物探各種測試手段的廣泛應用等,都強有力地促進了工程地質勘察周期的縮短和工程地質條件分析評價的快速與先進。設計、施工方面先進技術的應用,如新壩型、新建材、新工藝、新施工方法的運用,也進一步促進了工程地質勘察中對較差巖體的充分利用。
1工程地質勘察實踐理念問題
“實踐理念”泛指人們在工程地質勘察實踐活動中,所持的思想、觀點、方法的綜合而言,其核心內容包括以下三點:
1)堅持一切從客觀地質實際出發,并做具體分析區別對待,即辯證唯物論觀點。例如:萬家寨壩基夾層兩側巖體存在著強大的側向抗滑效應,即個性規律。如果我們遵照規范的共性規律,絕對地不予考慮就不符合壩基地質實際了。否則,如果我們機械地絕對予以考慮,也不一定是必要的。其實,按通常的對待辦法,將它只作為安全儲備,而不參與壩基穩定計算是可行的。但當壩基穩定需要時,做適度的考慮也是安全可靠的。
2)堅持采用系統分析和綜合評價方法,即整體論觀點。任何工程地質問題都屬于一定層次的,由諸多要素組成的―個系統問題,需采用系統分析方法做整體的綜合評價與決斷。系統方法論認為,人們在研究和解決系統問題時,僅僅重視各要素自身的可靠性(或安全儲備)是不夠的。而應當將重點放在如何通過對具有必要可靠性的諸多要素的優化組合,以達到系統的整體效應最佳,而并不追求每個要素自身可靠性都達到最高等級。否則,工程地質決斷就必然是偏于保守的。這就是說,專家們需要堅持運用“系統整體效應(或功能)大于其組成部分之和”這一重要思想和原理,以指導工程地質勘察實踐。
3)堅持依靠工程經驗與創造性思維的積極貢獻,即經驗支持論觀點。工程經驗與創造性思維是寶貴財富。它影響到工程地質勘察實踐的各個方面,而且至今人們對工程地質環境的認識,依然是有些地質問題可以說得清楚,并可用數學模型給予量的表達;又有些地質問題雖可以說得清楚,但無法以數學模型給予量的表達;還有些地質問題說不清楚,只可意會,無法言傳;更有些地質問題既說不清楚,也無法理解等。所有這些問題在工程地質決斷過程中,都要做出相應的分析和評價。而正確的工程地質決斷,恰恰在于對那些說不清楚的地質問題做出合理的價值判斷。這正是專家們工程經驗與創造性思維的積極貢獻和強有力支持的重要表現所在。
2壩基主要工程地質問題評價
壩工建筑物對壩基的要求有三個核心問題:一是壩基所承受的荷載作用下不會發生滑動失穩。而且還應有必要的抗滑穩定安全度;二是在各項荷載作用下,壩基各部位的應力及變形值要在許可的范圍內。避免產生過大的局部應力集中和嚴重的不均勻變位。影響壩基和大壩的安全;三是壩基在滲透水的長期作用下,要能保持壩基巖體在力學和化學性質上的穩定,滲漏和滲透壓力都要控制在允許的范圍內,因此,圍繞這些問題,拱壩壩基主要工程地質問題包括壩基壓縮變形、壩基滲漏及滲透變形和壩基抗滑穩定等問題。壩基壓縮變形問題。主要根據壩基巖體強度、巖體風化特征、巖體結構類型和軟弱結構面的發育情況及其分布特征做出分析和評價。若壩基巖體中存在抗變形能力差的緩傾角夾層、陡傾角斷層和風化、卸荷破碎帶。要提出必要的工程處理措施建議。壩基滲漏及滲透變形問題。主要根據壩基巖體的巖性類型、巖體風化狀態、結構面發育程度、分布特性及其性狀和地下水發育情況等,評價壩基巖體的透水性及其滲漏通道,并提出相應的工程處理措施建議。壩肩巖體抗滑穩定問題。主要根據巖體強度、巖體結構、巖體完整性、結構面發育程度等巖體質量分類相關的因素,結合軟弱結構面的分布特征及其性狀、組合切割關系等進行分析和評價,提供壩基巖體及結構面、軟弱層和斷層抗剪斷強度,進行壩肩巖體抗滑穩定計算。并提出相應的工程處理措施建議。
3水文地質試驗和地下水監測
水文地質試驗是水利水電工程地質勘察中的一個重要環節。通過水文地質試驗,求取巖土層的水文地質參數,可以判定巖土層的透水性,評價工程的滲透穩定性。亦文地質試驗包括抽水試驗、壓水試驗、注水試驗、滲水試驗,以及水位恢復試驗等等。不同的地層條件下,選用適宜的試驗項目和計算公式。一般地,砂礫(卵)石層和河邊地層中適宜做抽水試驗和提水后的水位恢復試驗,基巖做壓水試驗,填土、含泥砂土和粘性土層適宜做注水、滲水試驗。文獻對每一種水文地質試驗的操作規程都有明確而詳盡的規定。必須按規程的規定連接設備和進行操作,使用合格的水表、秒表、水位儀、壓力表等,觀測足夠長的時間,確保每―個試驗觀測數據的準確性,減少誤差。
4幾點體會
根據場地的工程地質條件和水文地質條件,場地下部卵石層呈高強度、低壓縮性、層厚大、層位穩定,無下伏軟弱土層,是水閘理想的樁端持力層,但在樁型方案選擇上,如何根據場地的工程地質條件和水文地質條件、建筑物特性及當地的建設經驗等綜合分析確定一種安全可靠、技術可行、經濟合理的樁型。便是本水閘工程地質勘察中的又一個重要環節。
1)在水閘的工程勘察過程中,由于基坑開挖深度一般較大,應充分考慮地下水的影響與作用。不僅要分層求取基坑坑壁范圍內各含水層的水文地質參數,還要注意求取基坑以下可能對基坑工程造成影響的含水層的水文地質參數。
2)在深基坑工程中,在考慮坑壁穩定性時應同時考慮基底穩定性來進行支護結構(方案)的設計。在工程勘察中應分析評價和預測可能引起基底失穩的原因和表現形式,并提出相應的防護或監測等工程措施。
3)應在充分分析場地工程地質和水文地質條件、建(構)筑物特性、地區建設經驗等各方面因素的前提下,綜合確定一種安全可靠、技術可行、經濟合理的基礎方案,真正做到勘察規范要求的“確保工程質量、提高投資效益”。
5結論
工程地質勘察工作的對象是復雜的工程地質系統。強調勘察對象整體性質和整體功能,從工程地質勘察的基本目標是建立工程地質結構模型,最終目標是建立工程地質模型,而最優目標是以適當勘察工作量,建立“灰度”適度的工程地質模型。
參考文獻
[1]謝德榮.水利水電工程地質特征淺析[J].長江工程職業技術學院學報,1992,03.
關鍵詞:地質勘察;工程技術;應用發展
1 勘察新技術應用
1.1 工程地質
隨著建設項目規模的增大, 面對的工程地質問題越來越復雜且極具挑戰性。經過不斷探索、實踐和提高, 在諸多領域具備了很強的技術實力,如: 工程巖質高邊坡的工程地質勘察研究、高壩大庫場地的工程地質勘察研究、大型地下洞室群的工程地質勘察研究、喀斯特地區水文地質勘察研究、高地震烈度地區高壩大庫水庫誘發地震監測預警系統研究等領域。尤其是在水電站294m 高雙曲拱壩和近700 m 高邊坡工程、該水電站近30 m 大跨度地下洞室、水電站高心墻堆石壩和天生橋水電站高面板堆石壩等地質勘察研究技術上處于國際先進水平。地質分析的手段和方法也得到不斷發展。
( 1) 引進和開發實用軟件。引進邊坡穩定計算程序( 包括理正軟件和EMU 程序等) 用于滑坡、塌岸穩定分析, 提高勘察成果的定量化判識水平; 引進開發了勘探圖件、地質剖面制作程序及三維成像技術, 開發并進一步完善“工程地質軟件包程序( EGS2000)”, 較好地解決了鉆孔成圖中的很多難題, 也為地質平面及剖面圖的繪制起到了較好的輔助設計作用, 取得了較好的效果。
( 2) 結合工程實踐研究和開發新技術。與相關單位合作,開發邊坡斜面攝影成像技術用于工程實踐, 提高了地質編錄工作效率, 獲得了大量的工程地質數字信息; 采用院校合作方式開發水電站樞紐區工程地質三維可視化建模與分析研究系統, 已應用于生產之中。
( 3) 引進并應用新的地質勘察和分析手段。在水電站勘察過程中, 根據地質分析的需要, 在右岸構造軟弱巖帶勘察中, 使用了地震波CT 測試技術; 采用模型洞原位變形觀測分析地下洞室穩定性; 在右岸構造軟弱巖帶穩定性分均采用了目前比較先進的三維彈塑性有限法分析和三維流形元( FLAC) 分析方法, 為穩定性評價和工程施工設計提供了可靠的基礎資料和參考依據。
( 4) 其他新方法新技術的引進和應用。地下洞室圍巖分類、壩基巖體質量分類、邊坡巖體質量分類、邊坡穩定分析、巖體彈塑性理論、地質力學模型、巖( 土) 體物理力學性試驗方法的發展應用; 電腦與工程地質軟件包的開發應用; 勘測手段及鉆進取芯技術的提高、物探各種測試手段的廣泛應用強有力地促進了工程地質勘察中獲取工程地質資料周期的縮短和工程地質條件快速分析評價; 充分利用網絡技術, 進一步提高了地質專業勞動生產率。
1.2 工程勘探
在已有的設備(各型鉆機、夯管機、錨桿機、拉撥試驗機等)、使用新材料( 新型地質鉆桿、高壓鋼扁管) 、引進新技術新工藝( 大口徑鉆孔測斜技術、500m 深鉆孔地溫測量技術、勘探豎井開挖技術), 并進行了研發技改( 套管腳止水器、鉆具防磨裝置、金剛石鉆具雙管接頭的改造、自卡式絲錐、穩壓罐、旋轉式孔口封閉器、大口徑金剛石鉆頭等) 。近幾年, 又從生產需要出發, 推廣應用以下新技術新工藝: ①選取適合各類地層( 覆蓋層、松軟地層、嚴重坍塌漏失層) 的金剛石鉆頭, 提高鉆進效率, 降低生產成本; ②研制出適合復雜地層鉆進的薄金剛石鉆頭, 解決了軟硬相間巖石鉆進取芯困難的問題; ③繼續完善大壩灌漿變形觀測和抬動觀測技術, 確保壩體安全和工程質量滿足要求; ④在河床沖積層勘探中, 采用了SM膠取芯技術, 保證了試驗樣品的原始狀態, 為沖積層特性研究提供了真實可靠的材料。
1.3 工程測繪
目前,已擁有相當數量的紅外測距儀, 還先后購置了先進的GPS全球定位系統儀, 打破了以往只會作航測外業, 不會作航測內業的歷史缺陷。采用全數字攝影測量系統進行地形測繪; 采用GPS、RTK 技術進行水下地形和線路測量; 采用測量機器人( TCA2003全站儀) 對水電站高邊坡、水電站變形監測控制網及其他電站施工測量控制網進行自動化觀測。在測繪監測新技術的應用中, 采用了“GPS 一機多天線監測系統新技術”對水電站的邊坡安全進行了監測。到目前為止, 系統運行良好, 該方法在提高工效的同時, 還有效節約了成本。在水電站樞紐及庫區地形圖測繪中還采用了全數字攝影測量系統成圖;新開發的橫剖面調制及記錄程序, 也在測量橫剖面制作工作中得到廣泛應用。
1.4 工程物探
水電站開展了大范圍的河床沖積層地震波探測; 在水電站應用聲波垂直反射波法、聲波CT 法及紅外線熱成像三種相結合的方法, 準確地探測到了壩體面板脫空等工程質量問題; 在多項水利工程和多個水電站勘察中, 應用高密度電法勘探方法, 解決了水庫漏水問題和斷層構造發育范圍及深厚覆蓋層地質問題, 且成效顯著。在兩家虎跳峽工地進行深厚堆積體厚度探測時, 采用了“EH4 深厚堆積體厚度探測技術”, 對規模巨大的“兩家入堆積體”進行探測, 在研究的同時進行應用, 取得了很好的效果,為這一方法的進一步使用起到了積極的推動作用。
電站還采用了“鉆孔彈性模量測試新技術”, 并與彈性波速測試成果結合進行動靜對比, 給出了壩基的三維變模分區,效果顯著。另外, 研究并應用“隧洞施工監控量測一體化”, “壩基巖體質量測試的空間分析”, “數字式全景鉆孔攝像系統”,“堆積體的綜合物理探測技術”, “大壩面板脫空綜合物理探測技術”,在水電工程地球物理中的應用等新方法新技術, 拓展了物探的應用領域, 提高了物探的探測精度。
2 勘察科技進步與新技術發展
3.1 科技進步與勘察成果
近幾年來, 網絡技術、數據庫技術、數字可視化技術在工程勘察領域得到應用。在計算機建設上已實現局域網共享資源; 大部分電子版產品直接在計算機上進行傳閱和校審, 大大提高了工作效率; 基本實現計算機輔助工程勘察, 達到信息化初始階段目標; 由于工程勘察專業具有多樣性、復雜性、隨機性和數據海量性等特點, 信息化水平還有待進一步提高。
3.2 新技術創新與發展思路
地質、勘察系統人才培養與科技發展戰略規劃, 明確了“培養建設一支結構合理、技術一流的工程勘察專業人才隊伍, 保持國內工程勘察行業的領先水平, 力爭國際一流水平”的科技發展目標, 主要任務是密切關注、跟蹤、研究國內一流的工程勘察企業的技術水平和發展動態, 通過加強行業協作及與國內高校、科研院所的密切合作, 在引進、消化、吸收國內外先進技術的基礎上, 進行技術創新。技術發展總體思路如下:
( 1) 注重研究復雜壩基、高邊坡及大型地下洞室群巖體( 圍巖) 穩定性量化分析及三維地質數字模型軟件與三維成像技術, 并對復雜巖體( 包括軟弱蝕變巖體、大型松散堆積體、卸荷松動巖體、高地應力區巖體) 成因機制、工程地質性狀、工程適應性進行科學試驗研究; 同時開展 “三江干流”區域構造地質科學研究及對水電工程開發、建設的影響。
( 2) 重點研究水電水利工程地質綜合勘察技術, 開展巖土工程和環境工程地質方面的研究并向深度拓展; 開展地質災害勘察、防治與治理, 地質災害險性評估方面的實踐與研究。
( 3) 完善和提高目前使用的常規物探方法, 使其應用技術水平達到或超過本行業平均水平, 積極開展新技術、新方法的引進應用工作, 結合目前物探應用技術的發展情況, 對新技術、新方法進行重點研究。
(4) 廣泛應用全站型自動速測儀、全球衛星定位系統(GPS) 、遙感技術(RS) 、地理信息系統(GIS) 于水利水電工程建設; 在野外數據采集、處理、存儲、提供等方面逐步完善計算機技術在測繪領域的應用, 以提高全數字攝影測量及全野外數字成圖的精度和速度, 增加測繪產品的多樣化, 滿足市場需求。
( 5) 積極配合新的鉆探規程、抽水試驗規程、壓水試驗規程的貫徹實施。對勘探設備和試驗工器具進行重新整合, 盡快開展“自由震蕩法”抽水試驗的研究工作, 研制小口徑雙管鉆具軸承儲油密封系統, 并研究特殊巖體( 硬、脆、碎地層及
關鍵詞:工程地質 巖土工程
1.工程地質學科的爭議
教科書對工程地質學的三種定義:①工程地質學是研究與工程有關的地質問題的科學;②工程地質學是研究人類工程活動與地質環境相互作用的科學;③工程地質學是研究人類工程建設活動與自然地質環境相互作用和相互影響的一門地質科學。
從以上三種定義的實質中均不難看出,工程地質學強調的工程和地質的關系,研究的是人類工程活動與自然地質環境的相互作用。但是,近年來工程地質學科卻正在經歷著前所未有的挑戰,工程地質學被異名為巖土工程學,工程地質勘察被稱之為巖土工程勘察。工程界有此呼聲,學術界有此呼應,一些大專院校也紛紛效仿,甚至工程地質這個專業在高校也被取消了。一時間,似乎工程地質已經成了守舊傳統,巖土工程才是先進時髦的,才是可以適應市場經濟并與國際接軌的。這是近年來分歧最大的爭議。
這些年來工程地質勘察的不景氣以及市場競爭的不規范化,工程地質勘察隊伍增加了巖土工程的業務是完全必要的,但將巖土工程作為工程地質的救世主,則值得商榷了。
根據筆者的理解,巖土工程是一項工程應用技術,是針對地質體的工程缺陷實施的工程措施而進行的一系列設計和施工過程的總稱。巖土工程的任務是“處理”地質體的工程缺陷,使之滿足工程建筑物對地基的工程要求,因此又有“巖土工程處理技術”的別名,說明巖土工程的確是一項實實在在的工程技術。確立工程地質學是一門獨立的學科,盡管也僅僅是本世紀初的事,并不象數學、物理學、天文學等等著名學科那樣歷史悠久,然而,之所以將工程地質定義在“學科”這樣的高度上,是因為她具備學科的一些基本特性和基本理論,這就是地質學的基本特性和基本理論,換句話說,工程地質學的基本理論就是地質學(當然更包括數學、力學、化學等等),因此,又將工程地質學界定為地質學的一個分支學科或應用學科,這是符合實際的。工程地質學的最新定義也是較為全面的:研究人類工程活動與地質環境相互作用的科學。顯然,工程地質與巖土工程盡管有相似之處,但也有天地之別。如果將巖土工程界定為工程地質學科的一個分支,好象還說得過去;而反過來用巖土工程來代替工程地質,則實在有些牽強附會。
1997年6月20-27日,國際工程地質學會在希臘召開了一次學術討論會,會上決定將本學會名稱改為:國際工程地質學與環境學會。我國組團15人參加,王思敬任團長。隨后國內也有人提出工程地質學會改名,以便與國際接軌,但一直未獲通過。在近幾年的
③規程規范存在的問題;
④工程地質勘察技術的局限性;
⑤相關專業對工程地質專業的輕視;
⑥長官意志,某些決策者對工程地質專業的無知或輕視;
⑦世人對工程地質專業的不了解與不理解。
4. 在工程建設中的地質教訓
由于地質問題而嚴重影響工程建設的實例太多,教訓太深刻,順手拈來幾個實例:
①云南漫灣水電站左壩肩順層滑坡和建材問題;
②貴州天生橋二級水電站廠址、隧洞等問題;
③貴州東風水電站右壩肩和帷幕線上的巖溶問題;
④烏江彭水水利樞紐前期工作重復問題;
⑤雅礱江錦屏二級水電站巖溶地下水問題;
⑥軟弱夾層的遺漏對工程建設的重大影響,葛州壩、西津溢洪道等。
5. 工程地質在工程建設中的決定性作用
任何地質條件下都可以建工程,對嗎?這個問題也是這些年來工程界的一個熱門話題,筆者認為答案是否定的。
①陜西東莊水庫灰巖壩址滲漏嚴重不能建壩;
②小浪底滑坡性質界定對設計的影響;
③天生橋二級水電站移民區是否滑坡對移民安置的影響;
④堤防工程中的堤基垂直防滲引起的環境地質問題,有時可能是決定性的;
⑤地質邊界條件和地質參數對工程設計的影響。
6.相關學科在工程地質中的應用
①系統工程在工程地質中的應用;
②計算機技術在工程地質中的應用;
③遙感、物探、gps等;
④水工設計施工與工程地質的關系。
清晰的工程概念是地質師所必需的。潘家錚院士對地質師的要求:應該有系統地學習水工建筑物的基本設計理論,計算方法,以及地基缺陷的影響,各種處理的措施,各種成功和失敗的經驗;最好補一些數學、力學、水力學、巖土力學、巖石試驗、有限元分析和計算機應用等方面的基礎課。五十年代初,由于我國水利水電工程地質專業人才奇缺,一批設計師改行從事工程地質專業的學習和工作,后來大都成為工程地質專業的優秀專家。實踐證明,地質師的工程概念清晰,地質工作會得心應手;反之則可能事倍功半。
7.工程地質要面對現實著眼未來
汪恕誠部長最近講話強調:不能老修改設計,因為搞招投標尤其是國際合同,修改設計就意味著被索賠。修改一個設計,似乎節省了某一個工程量,而索賠量比這個還大,大量修改設計怎么得了?汪部長的這段講話似乎在批評設計,實則是水利水電工程地質的一個千載難逢的新的契機。
如何理解汪部長的這段話?我們認為首先要搞清楚為什么修改設計,水利工程因為地質問題而修改設計的可以舉出若干例子來。
修改設計往往賴地質,我們當然可以理直氣壯地說:前期地質工作投入不夠,工程地質條件不清楚,地質基礎資料不準確,工程地質分析出力不夠或分析工作的深度不到家,工程地質問題的界定不明確或界定有錯誤,學術技術問題得不到廣泛的討論和爭論,工程地質問題的真理有時往往掌握在少數人手里。
很明顯,要想不修改設計,地質工作必須做到家,基本的地質工作量必須保證。作為地質師,既要尊重事實,堅持真理,實事求是,還要努力學習,開拓進取,勇于創新,更要勤于實踐,不迷信權威,不違心唯上。工程地質專業的形象靠地質師們去樹立,去維護;工程地質專業在工程建設中的地位也只有靠地質師們自己去爭取
(一)地層巖性
區內主要是白堊系中統、扎佐組K2Z,三疊系統關嶺組1-3段T2g3、T2g2、T2g1、下統茅草鋪組,夜郎組,大冶群T1m、T2y,巖性主要為紫紅色礫巖,含鈣質、泥質粉砂巖、灰巖、白云質灰巖,泥質瘤狀灰巖,紫紅、紫綠色頁巖,含鈣質、泥質白云巖、白云質頁巖,紅色厚層塊狀白云巖。
(二)地質構造
境內地質構造屬于貴州東部南北向構造帶及東西構造黔中隆起,橫跨反接之重疊地區,有南北向、東西向、華夏系、新華夏系及各種扭動構造,其中以南北向構造形跡最為顯著。區域性南北向構造,主要由一系列南北向褶皺及其伴生的南北向沖斷層組成,有復向斜和復背斜,均具扭動構造特征,且相間成雁列排行,龍塘向斜,兩翼近于對稱,產狀較緩,傾角為30-50度,整個向斜由南向北成波狀起伏,軸線具有S型,其西面有河沙壩斷裂,東面有天文旋轉構造的壓扭性斷裂,河沙壩斷裂位于北東50-60度,傾角30-45度,斷層帶寬度40-80m,斷距大于1500m,延伸大于40km,屬壓性沖斷層。水庫位于河沙壩斷裂及天文壓性及壓性扭性斷裂之間,背斜軸線走向近SN,兩翼巖層基本對稱,巖層傾角為30-45度,在庫區范圍內無地震活動記錄。
(三)巖溶水文地質特征
區域內水系發育,烏江河流從水庫西側流徑,受巖性及構造控制地下水以烏江為排泄基準面,地下水的類型主要有碳酸鹽巖溶水及巖溶裂隙水,碎屑巖裂隙水,自堊系為礫巖及泥質砂巖,巖溶較發育,泉流量一般<51I/S,三疊系茅草鋪組關嶺組為灰巖及白云巖,巖溶不發育,泉流量一般為1051I/S,巖溶裂隙水的分布:因溶蝕作用擴大的裂隙或小管道巖溶水,在白云巖中分布最為普遍,在背向斜核部,因“X”型裂隙發育,地下水易于溝通匯集,在向斜昂起端及背斜傾沒處,張性裂隙發育,裂隙水富集成泉涌出,在含水層及隔水層接觸地,地下水多順層出露。
二、庫區工程地質條件
(一)庫區滲漏
水庫位于烏江河流右岸,受烏江河流的切割,地表水以烏江河流為排泄基準面,水庫正常蓄水與河流高差300m,庫內尾段有一條壓性扭動褶皺出露,并深內庫內地下,當水庫蓄水至5米左右時,能聽到流水聲,水庫建于麻池河下游,切河而建,在枯水季節和無大暴雨的情況下,水就從沿途的溶洞流失,無水進水庫內,壩基滲漏,壩與山體接觸面滲漏,水位越高,滲漏量增大,水庫蓄水達到正常蓄水位于,滲漏量累計有0.02L/S。庫內下游河流有3處泉點出現,受水庫蓄水限制,滲漏量可達0.5L/S至6L/S。根據泉點與水庫蓄水運行觀測泉水與庫水有水力聯系,說明水庫向下游產生滲漏。
(二)庫岸穩定
庫區植被較好,除上游為良田外,老貓水水庫左、右壩肩均為灌木林地,岸坡坡度較緩,無大不良物理地質體,庫岸穩定。淤積量大。
三、壩址區工程地質條件
(一)地形地貌
壩址區溝谷淺切,呈不對稱的“U”型谷,右岸山體高,岸坡陡,坡度40-50度,局部為陡壩,16m高以上為臺地,右岸山體低,坡度35度-40度,屬碳酸鹽巖溶地中山地貌,巖層傾向庫內偏下游,近于縱向谷。
(二)巖溶水文地質特征
壩址處于T1m、T2g白云巖,巖體破碎,風化嚴重,巖溶發育,地下水活動強烈,在壩下游河床300m1000m之間有泉點1、2、3出露,泉水流量不穩定,隨著水庫水位的升高,形成泉水逐漸增大,經水庫運行觀測,泉水流量與庫水位呈線性關系,說明3個泉點是水庫集中滲漏點,在左壩肩,庫水沿層間溶隙及壩體與基巖的接觸帶滲漏,滲漏點不集中,呈篩狀分散滲漏,流量隨庫水位的升降而變化。
(三)滲漏原因分析
水庫滲漏包括壩基、繞壩滲漏、庫內褶皺產生裂隙滲漏,壩體與基巖接觸帶滲漏,根據水庫多年蓄水運行觀測,庫水集中滲漏點有3處,分別是壩下游300-1000m泉點1、2、3,分散滲漏點較多,在正常蓄水位時,總滲漏水量達6L/s。
根據壩址區的工程地質、水文地質條件,庫水滲漏現狀觀測,水庫滲漏原因有3方面:
①壩基及繞壩滲漏是基巖受構造及巖性控制,巖層產狀陡傾,層間溶蝕裂隙發育,庫水沿層間溶蝕裂隙產生滲漏②壩體與基巖接觸帶滲漏是由于建壩時清基不徹底,基礎未置于弱風化帶上;
③壩體滲漏是建壩時的施工技術水平、建筑材料等未達到設計要求規范所致。
(四)滲漏處理措施
根據水庫的工程地質、巖溶水文地質條件及巖石的滲透性質特點,采用帷幕灌漿處理水庫滲漏,其設計及工藝措施要點為:
①在庫內褶皺帶設置雙排帷幕,其余部位和壩肩設置單排帷幕;
②鉆孔本著依序次施工、逐漸加密的原則,按一、二、三序進行,施工程序及工藝嚴格按有關《規程》要求。
③帷幕線長度為弱巖溶式,總長80m,孔距4m,共計20個孔;
④采用懸掛式帷幕,下限達基巖深度12m,底界控制在Lu≤10,高程為825.00m附近,底界與白云巖弱風化帶搭接。
⑤先導孔和檢查孔的巖心采取率≥85%;
⑥帷幕灌漿采用自下而上分段灌漿法或自上而下分段灌漿法,一般孔段灌注材料以R.O32.5普通硅酸鹽水泥為主,搭接面附近及主滲漏區以R.O42.5水泥――水玻璃雙液灌為主;
⑦灌漿壓力一般按1.0-1.5倍水頭,但不引起壩變形為宜。
四、結論
在碳酸巖地區,因巖溶發育而產生滲漏、穩定問題,造成的病險水庫較多,在開展工作時,應地質測繪、物探方法及水庫多年蓄水運行觀測來綜合分析,采取有效、經濟的處理方案;
對強巖溶地區的滲漏處理,采用帷幕灌漿為主的綜和治理技術,先進行勘測,再針對病害原因進行灌漿或其它止漏技術設計。施工中,根據巖溶發育情況,及時修正施工工藝,并配合其它防滲處理技術,切忌盲目施灌;
灌漿孔的布置根據實際情況而定,在強巖溶地段,帷幕厚度不完全取決于灌漿排數及排距,一般單排即可滿足要求,必要時增灌,孔距也根據實際情況定,以試灌加密孔距的方法,灌漿材料除水泥外,可采用水泥粘土混合液,必要時加速灌劑,除水泥灌漿外,也可采用其它止漏技術;
加強灌漿施工期的觀測分析工作,以便及時總結經驗,修正灌漿處理工藝設計。
[論文摘要]針對老貓水水庫工程存在的問題,對建成運行以來的工程地質、水文地質條件及大壩滲漏、穩定作出評價,并提出相應的滲漏處理措施。
老貓水水庫建于20世紀70年代,水庫位于甕安縣城北面34Km的龍塘鄉官塘村境內,是一座以農田灌溉為主的小型水庫。工程建設時,未對水庫及壩址區進行地質勘察,至今無相關地質資料,針對工程存在的問題,列為病險水庫治理,需對建成運行以來的工程地質、水文地質條件及大壩滲漏、穩定作出評價,并提出相應的滲漏處理措施。
參考文獻:
[1]貴州省甕安縣自然經濟地圖集1989.
[2]中國人民七三二部隊,區域水文地質報告.
【關鍵詞】除險加固;地質勘察;原則
1. 存在的問題
(1)現行的水利水電工程地質勘察規程規范基本上是針對新建工程而編制的,倒是堤防工程地質勘察規程還對已建堤防工程的地質勘察工作有所界定。這也許與沒有大張其鼓地實施除險加固工程有關。雖然某些典型病險工程從一開始運行就被珍斷為“有病”,甚至數十年來一直就沒有停止過除險加固,但卻一直沒有被治好過,為什么?道理似乎也太簡單了,一是沒有找到病因,二是沒有錢或不愿花錢去治病,三是……大家捉摸去吧,這里也不好意思全部寫出來了。
(2)近幾年來,病險水庫工程的除險加固在建設程序上已經比較正規化、程序化,規模較大的工程一般要通過總院審查,但一次性審查過關的工程并不多,可見此類工程看似難度不大,卻存在著一些理解上的差異。勘測設計單位的理解與審查單位的要求有一定出入,使得除險加固工程的前期工作出現了一些反復,走了彎路。我們在工程審查過程中體會到一些帶有普遍性的問題,因此也有必要提出來與大家討論。
(3)就勘測單位而言,根據自己對所承擔的除險加固工程的理解去做地質工作,無可非議;根據設計師的要求去做地質工作,似乎也說不出個所以然,地質是設計的輔助配合性專業,這一點我們還是有自知之明的;根據委托方的任務要求開展地質勘探工作,就不好說了;最具有說服力的是根據除險加固工程的安全鑒定報告的評價意見去做地質工作,名正言順。對于審查人員來說,按什么標準和原則來把握?這恐怕就有些學問了。
(4)歸納以上存在的問題不難看出,勘測工作和審查工作中都存在著一定的人為因素,把握尺度有一定的揉性。例如根據自己的理解去做地質勘察工作,顯然不同的人對同一問題的理解會有一定的差異,從而導致工程勘測工作的差異;雖然按設計師的要求去做地質工作也是符合一些勘測設計單位的管理程序的,但對于極賦創造性的地質工作來說,是否未免太過于呆板死心眼了?審查人員的把握尺度,其人為因素就更多一些,因為沒有了規范標準,也就沒有了機械性的硬指標,幾乎完全取決于審查者自身的業務素質和職業素質。
2. 問題討論
(1)以上若干問題很難有一個唯一的或權威性的定論,因此也就給思考者們留出了討論空間。通過討論,也許會有些啟發。筆者先在此暴露一些個人體會,僅供討論參考。
(2)顧名思義,病險工程首先有病后才有險,然后才引出除險加固。是否有病有險,工程安全鑒定報告最具有法律上的權威性(是否具有符合工程實際的權威性?本文回避)。因此筆者基本同意按照工程安全鑒定報告中的評價意見去考慮工程地質勘察工作,這是開展工程地質工作的基本依據和原則。這里存在的問題是某些安全鑒定報告中對某些問題的界定有些含糊,造成了理解誤差。
(3)例如,安全鑒定意見指出壩基存在滲漏問題,但并沒有指出滲漏問題的性質,這就讓做具體工作的同志在技術把握上存在一定的疑惑性。這時,我們需要的是首先根據壩基地質條件,分析清楚滲漏的性質,進而決定開展工作的原則。從大壩安全角度只需回答存在滲透穩定問題或不存在滲透穩定問題,前者需要進行工程處理,后者不需要進行工程處理;如果從控制滲漏量的角度考慮,為了達到減滲的目的,即是不存在深透穩定問題,也可能仍然會考慮適當的防滲工程措施。這里的關鍵是對滲漏問題的定性,如果定性存在困難,針對性地布置勘探工作將是必要的。
(4)當工程安全鑒定報告中沒有提及到某些建筑物地基存在病險問題,工程地質工作還需要考慮嗎?回答應該是中性的,需視具體情況而定。例如壩基不存在病險問題,可以分兩種情況區別對待。一種情況是大壩沒有加高任務,或即是需要加高大壩但壩基工程地質條件能夠通過分析前人留下的地質資料作出肯定性結論,這時不必進行壩基地質勘探;第二種情況是需要加高大壩且前人留下的地質資料不足以作出滿足大壩加高的工程地質評價,則需要補充進行壩基地質勘探。
(5)對于早期地質資料與現行評價標準有出入的,有可能需要考慮一些復核性地質勘探,以便有利于對前人留下的地質資料加深分析與理解。
(6)需要討論的還有一個值得思考的問題:必須用勘探資料說話,或先有勘探后才有地質分析,在某些情況下這可能是地質工作的一個誤區。筆者比較強調先有地質分析判斷,再行勘探驗證,或進一步通過勘探資料修正先期的分析認識。這相當于我們在開展一個新工程的地質工作時,要盡可能地收集和分析已有的工程區地質資料,再根據分析結果結合工程需要布置勘探工作。反過來,在沒有任何分析認識的基礎上一開始就布置地質勘探,就可能會走彎路。傳統的以勘探工作量來衡量勘測設計深度的原則,不是工程地質工作的正確選擇,也不能體現出極具創新潛力的工程地質工作的水平!
3. 工程地質工作的原則
通過以上討論,我們可以概括地歸納出除險加固工程地質勘察工作的一般性原則。
3.1 工程地質勘察工作的依據和范圍。除險加固工程地質勘察工作的依據是工程安全鑒定報告中與地質有關的評價意見,此報告中沒有提及到的建筑物地基的地質問題,說明沒有問題或不是問題,不必自作多情地去布置地質勘探工作,即不必面面俱到象勘測一個新建工程一樣將所有樞紐區工程地質條件勘察論證一遍。
3.2 工程地質勘察工作的基本原則。
(1)以查明與地質條件有關的險工、險段和險情部位的出險原因,這是除險加固工程勘察工作的基本原則,其余沒有出險的部位不必進行勘察,除非委托方另有要求。此原則就相當于醫生面對一個腿關節疼痛的病人,用不著給人家做胸部CT和謂鏡檢查,除非病人要求作全面體檢,否則就有 “敲詐”之嫌!對于病險工程的全面體檢,那是安全鑒定的任務,不是加固工程地質勘察的職責!這個原則一定要分清楚,否則費力不討好。
(2)某些工程還有大壩加高任務,是在原大壩上增加了新的荷載,壩基受力條件有所變化,這時必須進行壩基工程地質評價,作出壩基地質體是否能夠滿足大壩加高要求的地質結論,這一點在實際工作中往往容易被忽略,因為工程安全鑒定報告并不一定對此提出要求。
(3)某些特殊工程的大壩加高,還需對壩基地質體進行科學研究,以便得出具有足夠說服力的結論。例如,南水北調中線水源工程~丹江口大壩加高工程,雖然在該大壩興建時壩基就已經按照今后最終壩高要求進行了工程處理,但仍然不能簡單地認為加高是可行的。因為原大壩已經建成運行了三十多年,壩基地質體受力變形已經達到了協調平衡,加高大壩后,壩基必需接受新增加的大壩荷載、水荷載和其它荷載,壩基地質體必然要打破原來的平衡并進行新的應力應變調整,以達到新的受力平衡。顯然,研究新的平衡條件下地質體的工作狀態及其對上部結構的影響,滲流場的改變等,也許是有必要的。
3.3 加強工程地質分析工作。
(1)工程地質勘察成果的優劣,主要體現在工程地質的分析水平。某些地質報告,只有地質條件的一般性描述,勘探資料的匯積堆砌,工程地質的膚淺評價,而沒有地質師的認真分析、邏輯推理和基本判斷,缺乏針對工程建筑物特性的工程地質評價,少有地質預測,甚至遺漏基本結論。
(2)工程地質學發展到今天仍然不能在工程實踐中體現出她的精髓與魅力,這是我們不得不承認的專業遺憾。話又說回來,這種現象顯然不能單純地去責怪在艱難環境下辛勤工作的地質師,深層次的原因也許并不在于地質師的責任心、素質、經驗、能力和水平,或許屬于深奧的哲學問題。筆者在此只好用一句不疼不癢的空話來勉勵這個似乎陷于困境的尷尬專業:加強工程地質分析工作。
4. 關于壩體檢測
(1)除險加固工程的勘測設計工作,往往包括對當地材料壩壩體某些部位的檢測任務(有人將此項工作當成工程地質勘察,這是概念性的低級錯誤)。由于壩體是人類修建的水工建筑物,并不是天然地質體,完全不能沿用地質基本理論去作違反客觀實際的“地質勘察”,但是卻可以充分借用地質師的常規性或特殊性手段和方法,通過鉆孔探測和取樣試驗,結合物探手段,研究大壩設計和施工資料,對壩體質量作出基本評價,這是地質師的本事,其他專業的技術人員是無能為力的。
(2)此項工作我們需要注意的是,充分估計到壩體質量缺陷的隨機性、生物洞穴的再生性和檢測手段的局限性,千萬不要進行地質意義上的推理與判斷,對于大壩的加高、陪厚、防滲和排水等工程處理措施的建議要留有余地。
5. 遺留問題
(1)本文所論的一般性原則,遺留了一些非一般性問題。例如,工程安全鑒定報告中沒有提及到的與地質有關的又是地質師可能質疑的問題,或者已經存在但有可能被安全鑒定本身所遺漏的地質問題,或者不屬于安全鑒定范圍內的地質問題(如庫區地質環境的改變、工程區潛在的地質災害、加固工程完建后水庫運行水位的抬高可能引起的一系列問題等),等等。