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【摘 要】本文从工程地质勘察的概述出发,分析了工程地质勘察在水利工程中的重要性,针对水利工程中地质勘察技术与应用进行详细探究。
【关键词】地质勘察;水利工程;作用
引言
我国各个地区的地质地貌存在很大差异,地质构造结构错综复杂,在水利工程施工过程中稍不注意,就会出现质量问题和安全事故。水利工程有其自身的特点,按照水利工程的功能划分,水利工程的规模和类型也各不相同,因此在水利工程施工之前必须做好地质勘察,全面掌握水利工程的所有情况,合理规划水利工程设计,优化施工工艺,推动水利工程的顺利进行。
一、工程地质勘察的概述
1、工程地质勘察大纲内容。工程地质大纲的内容应包括以下内容:进行勘察的主要目的、现场的工程情况和勘查主要的阶段;了解所要勘察地方的工作条件、地形和地质情况;熟知勘察工作的内容使用方法和完成的工程量;规定确定的计划进度和竣工时间;预算所需经费;书写勘察资料;包含地质勘察工程绘制布置示意图。在制定勘察总纲领时可根据实际的地质变化做出相应的调整。
2、工程地质勘察的施工要求。工程地质勘察的施工要求首先是地質测绘的进行,根据勘察阶段设定工程地质测绘的比例尺,也可以根据建设项目的特点和地点选取合适的比例;不论选取哪种比例尺,都必须有勘探点或者露头观察点表示在工程测绘的过程中。工程地质在测绘时可参考人造卫星、航空测量和地面摄像片遥感资料对地质解释,解释的结果可根据野外审核和检验。在水利工程的地质勘探过程中,保持适宜的岩土物性和场地地形,选择适合的物探方法和应用物探技术。像常见的坑、洞、孔、井常被这些勘探工程综合利用。在每次的施工前应对各类钻孔进行施工程序设计和钻孔的专业设计,并按原来设计的要求进行施工。岩土试验将原位测试和室内试验相结合所使用的。通常室内试验是土工试验的基础,辅助为原位测试。室内试验以及原位测试在岩土试验的眼中都是一样的重要。不同试样和原位测试点应该拥有地质代表性[1]。
二、工程地质勘察在水利工程中的重要性
不同区域的地质情况对于水利工程施工建设有着决定性的影响。水利工程的地质情况是大区域地质环境中的一部分,也是数次地质地壳远动产生的结果,在地貌形态上留下的痕迹。因此,在水利工程施工建设之前,必须做好地质勘察,对水利工程施工现场进行实地勘察,做好地质测绘。例如,在叠瓦式的地质构造区域和扭压应力作用下形成的地质构造区域,由于不同地层之间的错动作用下产生的软弱地层,在基岩发育过程中会出现平缓的断层,根据大构造和小构造受力一致的理论,通过小构造的地质形态可以推测出大构造地质形态,为水利工程的施工建设提供重要的资料。
地质勘察是一项贯穿于水利工程各个施工环节的工作,根据水利工程的施工建设要求,在水利工程规划设计阶段,工作人员要全面掌握施工现场地质构造情况以及地质特点,推测所有可能影响水利工程施工质量的因素,在施工之前有针对性的做好相应准备。通过深入分析地质勘察结果,合理规划水利工程的施工组织,制定科学合理的施工方案。同时在水利工程施工阶段,地质勘察人员要配合水利工程施工单位,确定合适的施工方法,对水利工程做好基础处理工作,注意对水利工程地质的原位测试和长期观测,掌握地质体和水利工程之间相互作用的发展情况和规律[2]。
三、水利工程中地质勘察技术与应用
1、水利工程中地质勘察的实例
我国黄土地主要分布在西北地区,约有60万平方公里,特别是湿陷性黄土对于我国水利工程的施工建设有着直接的影响。黄土主要由粉粒颗粒组成,还包括一些粘粒,和难溶盐、中溶盐、易溶盐接触之后,黄土性能会发生变化,中溶盐和易溶盐和黄土粘粒遇水接触之后,水膜厚度会增加,从而降低黄土强度、破坏黄土结构,导致黄土发生湿陷,给水利工程的施工建设带来很多的隐患。结合濮阳市大兴水库的现状,针对黄土水利工程库岸坍塌、边坡失稳、坝肩渗漏、失稳等问题,对水利工程进行仔细的地质勘察,分析黄土类型,由于中、强湿陷性换土孔隙较大,具有很大的压缩性,不适合作为水利工程地基,因此对于处于饱和水位以下的这部分黄土,要组织施工人员进行彻底清理,避免水利构建物地基发生绕渗、渗漏和破坏,影响水利工程的安全性和稳定性。
在规划水利工程时,要注意分析地质勘察的地质堆积层情况,选择无崩塌、无滑坡的地质区域,及时排出水利工程周围的地表水,积极采取有效措施,处理好水利工程裂隙洞穴、坡面保护、地表水排出等隐患,做好地下疏导。另外,利用库容坝指数、自然水头指数等指标,科学评价地形地貌因素对于水利工程的影响,充分发挥有效库容的重要作用,通过地质勘察分析,根据合理的评价指标,掌握特殊岩质、岩质和土层的渗透特点,有针对性的采取防渗措施,并且做好水利工程的地质稳定条件分析。
2、工程地质测绘
工程地质测绘是运用地质学的理论和方法,通过野外调查和综合研究勘察场区的地形地貌、地层岩性、地质构造、不良物理地质现象、水文地质条件等,并将它们填绘在适当比例尺的地形图上,为下一步布置勘探孔、试验及长期观测工作打下基础。工程地质测绘的比例尺主要取决于不同的设计阶段。工程地质测绘使用的地形图必须是符合精度要求的同等或大于工程地质测绘比例尺的地形图。图件的精度和详细程度,应与地质测绘比例尺相适应。在图上,大于2mm的地质现象应尽量反映,宽度不足2mm的重要工程地质单元,如软弱夹层、断层等,要扩大比例尺表示,并注示其实际数据。地质界线误差,一般不超过相应比例尺图上的2mm。
3、水文地质测绘
水文地质测绘是通过对地质、地貌、第四纪冲洪积物、新构造运动、地下水的调查,填绘出水文地质图,查明勘察场区内地下水形成与分布的基本规律,在此基础上做出初步的开发利用远景评价,并对区内存在的水文地质问题等提出防治措施[3]。
4、工程地质勘探 工程地质勘探是在工程地质测绘的基础上,进一步查明地下工程出现的问题和取得较深入的资料。主要有工程钻探、工程物探、坑探、遥感技术等。
4.1 工程钻探
钻探是指为了鉴别和划分地层,用钻机从地表向地下钻进,在地层中形成圆柱形钻孔。钻探是水利工程勘察中最基础的一种方法,应用广泛。钻探通过钻孔采取不同深度的岩芯可直观地确定地层岩性,地质构造,岩体风化特征等,从而判断地质情况,查明地下水的类型。从钻孔中取出的岩石、土样可进行室内试验,用以测定岩土层的物理力学性质和指标。利用钻孔可进行工程地质、水文地质及灌浆试验、长期观测工作及地应力测量等。地质人员在钻探过程中应根据钻探质量要求,认真记录钻探中出现的各种地质现象;对于像砂砾石层、软弱夹层、滑坡等特殊地段,應选择合理的钻探方法以保证成果能够真实反映该地段的地质条件。
4.2 工程物探
工程物探是工程地球物理勘探的简称,它是以地下岩土层(或地质体)的物性差异为基础,通过仪器观测自然或人工物理场的变化,确定地下地质体的空间展布范围(大小、形状、埋深等)并可测定岩土体的物性参数,达到解决地质问题的一种物理勘探方法。岩层有不同的物理性质,物探应用观测仪器来测量勘探区的物理参数,如导电性、弹性、磁性、密度等参数。工程物探主要有以位场理论为基础的重力场勘探、磁场勘探、直流电场勘探等,以及以波动理论为基础的地震波勘探、电滋波勘探等。
4.3 坑探
坑探是指用挖坑方式观察地层地质情况的作业。其特点是勘察人员能直接观察到地质结构,便于素描,且准确可靠。对研究断层破碎带、软弱泥化夹层和滑动面(带)等的空间分布特点及其工程性质等有重要意义。坑探主要包括探坑、探槽、浅井、竖井、斜井、平洞等。由于坑探人员能够直接深入地进行观察,记录,揭示地质现象,且对地质体扰动较小,可以不受限制地采取原状结构试样,并可用来做现场大型试验,所以坑探在水利项目中作为一种辅助勘察手段被广泛使用。
4.4 遥感技术
遥感技术是通过对信息的分析、研究,确定目标物属性和相互关系的一种技术,它从远处探测、感知物体或事物而不直接接触目标物或现象而搜集信息,在水利勘察中也应用较为广泛。遥感技术根据遥感平台高度的不同,一般分为地面遥感、航空遥感和航天遥感共3大类。按探测电磁波的工作波段分类,可分为可见光遥感、红外遥感、微波遥感等。
遥感技术优势:感测范围大,具有综合、宏观的特点(大面积同步观测)。信息量大,具有手段多,技术先进的特点。(时效性)。获取信息快,更新周期短,具有动态监测特点。(数据的综合性和可比性)
结束语
综上所述,水利工程中地质勘察工作是最重要组成部分,它不仅对运行管理和水利工程的建设有深远的意义,还有指导作用,与此同时对于地质勘探工作来说是一个发展的契机,是设计单位走向工程项目的基础,地质勘探工作的开展为施工建设单位提供了发展潜力,它更是运行管理单位实现经济效益和安全质量的前提保障。根据水利建设工程的现阶段来说,注重地质勘查工作十分必要,它是实现工程经济最大化和安全质量第一位的前驱动力,使勘探工作走向合理化,规范化、科学化为了建设更好的水利工程不断努力。
参考文献:
[1]朱仁学.浅谈水利工程中地质勘察与岩土治理问题[J].企业技术开发,2013(28):67-69.
[2]范骁宇.浅谈水利水电工程的水文地质勘察策略[J].科技与企业,2013(24):238.
[3]谢艳红.地质勘察工作对水利工程的重要影响[J].水利科技与经济,2013(11):50-51.
本文所有参考资料来源于中国知网。
作者简介:买买提·色买提(1980-);男(维吾尔族),2004年毕业新疆农业大学农业水利工程专业,工程师,从事水利水电工程地质勘察工作。
【关键词】地质勘察;水利工程;作用
引言
我国各个地区的地质地貌存在很大差异,地质构造结构错综复杂,在水利工程施工过程中稍不注意,就会出现质量问题和安全事故。水利工程有其自身的特点,按照水利工程的功能划分,水利工程的规模和类型也各不相同,因此在水利工程施工之前必须做好地质勘察,全面掌握水利工程的所有情况,合理规划水利工程设计,优化施工工艺,推动水利工程的顺利进行。
一、工程地质勘察的概述
1、工程地质勘察大纲内容。工程地质大纲的内容应包括以下内容:进行勘察的主要目的、现场的工程情况和勘查主要的阶段;了解所要勘察地方的工作条件、地形和地质情况;熟知勘察工作的内容使用方法和完成的工程量;规定确定的计划进度和竣工时间;预算所需经费;书写勘察资料;包含地质勘察工程绘制布置示意图。在制定勘察总纲领时可根据实际的地质变化做出相应的调整。
2、工程地质勘察的施工要求。工程地质勘察的施工要求首先是地質测绘的进行,根据勘察阶段设定工程地质测绘的比例尺,也可以根据建设项目的特点和地点选取合适的比例;不论选取哪种比例尺,都必须有勘探点或者露头观察点表示在工程测绘的过程中。工程地质在测绘时可参考人造卫星、航空测量和地面摄像片遥感资料对地质解释,解释的结果可根据野外审核和检验。在水利工程的地质勘探过程中,保持适宜的岩土物性和场地地形,选择适合的物探方法和应用物探技术。像常见的坑、洞、孔、井常被这些勘探工程综合利用。在每次的施工前应对各类钻孔进行施工程序设计和钻孔的专业设计,并按原来设计的要求进行施工。岩土试验将原位测试和室内试验相结合所使用的。通常室内试验是土工试验的基础,辅助为原位测试。室内试验以及原位测试在岩土试验的眼中都是一样的重要。不同试样和原位测试点应该拥有地质代表性[1]。
二、工程地质勘察在水利工程中的重要性
不同区域的地质情况对于水利工程施工建设有着决定性的影响。水利工程的地质情况是大区域地质环境中的一部分,也是数次地质地壳远动产生的结果,在地貌形态上留下的痕迹。因此,在水利工程施工建设之前,必须做好地质勘察,对水利工程施工现场进行实地勘察,做好地质测绘。例如,在叠瓦式的地质构造区域和扭压应力作用下形成的地质构造区域,由于不同地层之间的错动作用下产生的软弱地层,在基岩发育过程中会出现平缓的断层,根据大构造和小构造受力一致的理论,通过小构造的地质形态可以推测出大构造地质形态,为水利工程的施工建设提供重要的资料。
地质勘察是一项贯穿于水利工程各个施工环节的工作,根据水利工程的施工建设要求,在水利工程规划设计阶段,工作人员要全面掌握施工现场地质构造情况以及地质特点,推测所有可能影响水利工程施工质量的因素,在施工之前有针对性的做好相应准备。通过深入分析地质勘察结果,合理规划水利工程的施工组织,制定科学合理的施工方案。同时在水利工程施工阶段,地质勘察人员要配合水利工程施工单位,确定合适的施工方法,对水利工程做好基础处理工作,注意对水利工程地质的原位测试和长期观测,掌握地质体和水利工程之间相互作用的发展情况和规律[2]。
三、水利工程中地质勘察技术与应用
1、水利工程中地质勘察的实例
我国黄土地主要分布在西北地区,约有60万平方公里,特别是湿陷性黄土对于我国水利工程的施工建设有着直接的影响。黄土主要由粉粒颗粒组成,还包括一些粘粒,和难溶盐、中溶盐、易溶盐接触之后,黄土性能会发生变化,中溶盐和易溶盐和黄土粘粒遇水接触之后,水膜厚度会增加,从而降低黄土强度、破坏黄土结构,导致黄土发生湿陷,给水利工程的施工建设带来很多的隐患。结合濮阳市大兴水库的现状,针对黄土水利工程库岸坍塌、边坡失稳、坝肩渗漏、失稳等问题,对水利工程进行仔细的地质勘察,分析黄土类型,由于中、强湿陷性换土孔隙较大,具有很大的压缩性,不适合作为水利工程地基,因此对于处于饱和水位以下的这部分黄土,要组织施工人员进行彻底清理,避免水利构建物地基发生绕渗、渗漏和破坏,影响水利工程的安全性和稳定性。
在规划水利工程时,要注意分析地质勘察的地质堆积层情况,选择无崩塌、无滑坡的地质区域,及时排出水利工程周围的地表水,积极采取有效措施,处理好水利工程裂隙洞穴、坡面保护、地表水排出等隐患,做好地下疏导。另外,利用库容坝指数、自然水头指数等指标,科学评价地形地貌因素对于水利工程的影响,充分发挥有效库容的重要作用,通过地质勘察分析,根据合理的评价指标,掌握特殊岩质、岩质和土层的渗透特点,有针对性的采取防渗措施,并且做好水利工程的地质稳定条件分析。
2、工程地质测绘
工程地质测绘是运用地质学的理论和方法,通过野外调查和综合研究勘察场区的地形地貌、地层岩性、地质构造、不良物理地质现象、水文地质条件等,并将它们填绘在适当比例尺的地形图上,为下一步布置勘探孔、试验及长期观测工作打下基础。工程地质测绘的比例尺主要取决于不同的设计阶段。工程地质测绘使用的地形图必须是符合精度要求的同等或大于工程地质测绘比例尺的地形图。图件的精度和详细程度,应与地质测绘比例尺相适应。在图上,大于2mm的地质现象应尽量反映,宽度不足2mm的重要工程地质单元,如软弱夹层、断层等,要扩大比例尺表示,并注示其实际数据。地质界线误差,一般不超过相应比例尺图上的2mm。
3、水文地质测绘
水文地质测绘是通过对地质、地貌、第四纪冲洪积物、新构造运动、地下水的调查,填绘出水文地质图,查明勘察场区内地下水形成与分布的基本规律,在此基础上做出初步的开发利用远景评价,并对区内存在的水文地质问题等提出防治措施[3]。
4、工程地质勘探 工程地质勘探是在工程地质测绘的基础上,进一步查明地下工程出现的问题和取得较深入的资料。主要有工程钻探、工程物探、坑探、遥感技术等。
4.1 工程钻探
钻探是指为了鉴别和划分地层,用钻机从地表向地下钻进,在地层中形成圆柱形钻孔。钻探是水利工程勘察中最基础的一种方法,应用广泛。钻探通过钻孔采取不同深度的岩芯可直观地确定地层岩性,地质构造,岩体风化特征等,从而判断地质情况,查明地下水的类型。从钻孔中取出的岩石、土样可进行室内试验,用以测定岩土层的物理力学性质和指标。利用钻孔可进行工程地质、水文地质及灌浆试验、长期观测工作及地应力测量等。地质人员在钻探过程中应根据钻探质量要求,认真记录钻探中出现的各种地质现象;对于像砂砾石层、软弱夹层、滑坡等特殊地段,應选择合理的钻探方法以保证成果能够真实反映该地段的地质条件。
4.2 工程物探
工程物探是工程地球物理勘探的简称,它是以地下岩土层(或地质体)的物性差异为基础,通过仪器观测自然或人工物理场的变化,确定地下地质体的空间展布范围(大小、形状、埋深等)并可测定岩土体的物性参数,达到解决地质问题的一种物理勘探方法。岩层有不同的物理性质,物探应用观测仪器来测量勘探区的物理参数,如导电性、弹性、磁性、密度等参数。工程物探主要有以位场理论为基础的重力场勘探、磁场勘探、直流电场勘探等,以及以波动理论为基础的地震波勘探、电滋波勘探等。
4.3 坑探
坑探是指用挖坑方式观察地层地质情况的作业。其特点是勘察人员能直接观察到地质结构,便于素描,且准确可靠。对研究断层破碎带、软弱泥化夹层和滑动面(带)等的空间分布特点及其工程性质等有重要意义。坑探主要包括探坑、探槽、浅井、竖井、斜井、平洞等。由于坑探人员能够直接深入地进行观察,记录,揭示地质现象,且对地质体扰动较小,可以不受限制地采取原状结构试样,并可用来做现场大型试验,所以坑探在水利项目中作为一种辅助勘察手段被广泛使用。
4.4 遥感技术
遥感技术是通过对信息的分析、研究,确定目标物属性和相互关系的一种技术,它从远处探测、感知物体或事物而不直接接触目标物或现象而搜集信息,在水利勘察中也应用较为广泛。遥感技术根据遥感平台高度的不同,一般分为地面遥感、航空遥感和航天遥感共3大类。按探测电磁波的工作波段分类,可分为可见光遥感、红外遥感、微波遥感等。
遥感技术优势:感测范围大,具有综合、宏观的特点(大面积同步观测)。信息量大,具有手段多,技术先进的特点。(时效性)。获取信息快,更新周期短,具有动态监测特点。(数据的综合性和可比性)
结束语
综上所述,水利工程中地质勘察工作是最重要组成部分,它不仅对运行管理和水利工程的建设有深远的意义,还有指导作用,与此同时对于地质勘探工作来说是一个发展的契机,是设计单位走向工程项目的基础,地质勘探工作的开展为施工建设单位提供了发展潜力,它更是运行管理单位实现经济效益和安全质量的前提保障。根据水利建设工程的现阶段来说,注重地质勘查工作十分必要,它是实现工程经济最大化和安全质量第一位的前驱动力,使勘探工作走向合理化,规范化、科学化为了建设更好的水利工程不断努力。
参考文献:
[1]朱仁学.浅谈水利工程中地质勘察与岩土治理问题[J].企业技术开发,2013(28):67-69.
[2]范骁宇.浅谈水利水电工程的水文地质勘察策略[J].科技与企业,2013(24):238.
[3]谢艳红.地质勘察工作对水利工程的重要影响[J].水利科技与经济,2013(11):50-51.
本文所有参考资料来源于中国知网。
作者简介:买买提·色买提(1980-);男(维吾尔族),2004年毕业新疆农业大学农业水利工程专业,工程师,从事水利水电工程地质勘察工作。