水利水電工程地質(zhì)的特點(diǎn)

摘要：水利水電工程地質(zhì)學(xué)是二十世紀(jì)建立和發(fā)展起來(lái)的一門(mén)科學(xué)。在水利水電工程建設(shè)中具有十分重要的位置。工程地質(zhì)工作的質(zhì)量，對(duì)工程方案的決策和工程建設(shè)的順利進(jìn)行起著至關(guān)重要的作用。同時(shí)，水利水電工程地質(zhì)對(duì)地球環(huán)境的保護(hù)也發(fā)揮著重要的作用。

關(guān)鍵詞：水利水電工程地質(zhì) 特點(diǎn)

當(dāng)前，由于人類工程大量活動(dòng)引起地質(zhì)環(huán)境的改變，使水利水電工程面臨著前所未有的挑戰(zhàn)，但隨著科技的發(fā)展和社會(huì)的需求，水利水電工程又將迎來(lái)新的發(fā)展機(jī)遇。

一、地質(zhì)學(xué)科的起源與發(fā)展

工程地質(zhì)學(xué)是研究人類工程建設(shè)活動(dòng)與自然地質(zhì)環(huán)境相互作用和相互影響的一門(mén)地球科學(xué)。二十世紀(jì)初，為了適應(yīng)興建各種工廠、水壩、鐵路、運(yùn)河等工程建設(shè)的需要，地質(zhì)學(xué)家開(kāi)始介入解決工程建設(shè)中與地質(zhì)有關(guān)的工程問(wèn)題，不斷地進(jìn)行著艱苦的工程實(shí)踐和開(kāi)拓性的理論探索，工程地質(zhì)學(xué)開(kāi)始成為地球科學(xué)的一個(gè)獨(dú)立分支學(xué)科，工程地質(zhì)勘察則成為工程建設(shè)中不可缺少的一個(gè)重要組成分。

二、水利水電工程地質(zhì)的特點(diǎn)

1、特殊性與復(fù)雜性

在水利水電、電力、工民建、交通、市政建設(shè)等凡是存在土建工程的行業(yè)，都有工程地質(zhì)專業(yè)，因此，我們稱工程地質(zhì)專業(yè)是工程建設(shè)的基礎(chǔ)性專業(yè)，是不必爭(zhēng)議的。由于水利水電工程建設(shè)自身的特殊性和復(fù)雜性，使得水利水電工程地質(zhì)又是所有這些不同行業(yè)的工程地質(zhì)專業(yè)中涉及面最廣、問(wèn)題最復(fù)雜、任務(wù)最艱巨的業(yè)界龍頭。

水利水電工程建設(shè)的特殊性首先表現(xiàn)在工程建筑物的特殊性。工業(yè)與民用建筑到處可以見(jiàn)到基本相同甚至完全相同的建筑物，可以部分或全部套用標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)圖紙。而水工建筑物則不然，世界上有成千上萬(wàn)座水庫(kù)大壩，卻很難找到兩座完全相同的大壩。決定大壩的規(guī)模、壩型、結(jié)構(gòu)等工程要素的自然條件很復(fù)雜，而工程地質(zhì)條件則是最主要的自然條件之一。水工建筑物的第二個(gè)特殊性是與水打交道，所承受的主要荷載是水荷載。水利水電工程不允許失事，一旦失事，損失將十分慘重。

水利水電工程建設(shè)的復(fù)雜性主要表現(xiàn)在工程規(guī)模大，專業(yè)多，涉及面廣，投資大，工期長(zhǎng)，建筑物的形式、結(jié)構(gòu)、功能、荷載組合等等都十分復(fù)雜，特別是大型特大型水利水電工程更是如此。例如舉世矚目的三峽水利樞紐工程，涉及到中國(guó)的政治、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、資源、環(huán)境、文化等方方面面，你很難找到其它基建工程可以等同于這樣的水利水電工程。因此，水利水電工程地質(zhì)專業(yè)的特殊性與復(fù)雜性是由水利水電工程建設(shè)的特殊性和復(fù)雜性所決定的，同時(shí)，工程區(qū)自然地質(zhì)環(huán)境的復(fù)雜性也決定了這個(gè)專業(yè)的技術(shù)難度。

2、實(shí)踐性與經(jīng)驗(yàn)性

水利水電工程地質(zhì)的另一特點(diǎn)是強(qiáng)烈的實(shí)踐性與經(jīng)驗(yàn)性。在中國(guó)水利學(xué)會(huì)勘測(cè)專委會(huì)1999年度學(xué)術(shù)研討會(huì)上，工程地質(zhì)界知名前輩專家天津院的李仲春教授語(yǔ)重心長(zhǎng)地警示工程界：工程地質(zhì)這個(gè)專業(yè)太難了，工程地質(zhì)決策不是通過(guò)計(jì)算和試驗(yàn)所能左右的，在很大程度上取決于我們的工程經(jīng)驗(yàn)，即使是十分成功的工程，也很難證明它既安全可靠又經(jīng)濟(jì)合理。李仲春教授的肺腑之言充分表達(dá)了工程地質(zhì)專業(yè)的實(shí)踐性與經(jīng)驗(yàn)性的深刻含義。

工程地質(zhì)理論上的任何一項(xiàng)新進(jìn)展，新方法，新技術(shù)，都必須通過(guò)大量試驗(yàn)研究、分析論證和工程實(shí)踐的檢驗(yàn)。例如，近二十年來(lái)隨著數(shù)理基礎(chǔ)學(xué)科和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，壩基、洞室和邊坡穩(wěn)定性分析計(jì)算的理論和方法有了長(zhǎng)足的進(jìn)展，但是這些計(jì)算成果仍然只能是工程設(shè)計(jì)和決策的一種參考，因此在工程界有一種通用說(shuō)法：不可不信也不可全信。許多工程實(shí)例足以說(shuō)明采取慎重態(tài)度的必要性。有些工程從分析計(jì)算上看是安全的，實(shí)際上卻出了問(wèn)題；而另一些工程通過(guò)計(jì)算認(rèn)為不安全，但卻安全運(yùn)行了數(shù)十年。因此對(duì)工程建設(shè)而言，工程經(jīng)驗(yàn)往往起決定作用。

3、工程地質(zhì)問(wèn)題的長(zhǎng)期性與隱伏性

水利水電工程地質(zhì)的第三大特點(diǎn)：在地質(zhì)體中留下的工程隱患具有長(zhǎng)期性和隱伏性，甚至具有不可預(yù)見(jiàn)性。法國(guó)Malpasset拱壩失事和意大利Vajont水庫(kù)大滑坡，均為水工史上震驚世界的慘痛教訓(xùn)，其地質(zhì)隱患在整個(gè)勘測(cè)設(shè)計(jì)施工的全過(guò)程中沒(méi)有絲毫警覺(jué)。葛州壩工程壩基軟弱夾層問(wèn)題導(dǎo)致工程停工，重新補(bǔ)充勘探并對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行重大修改。南盤(pán)江天生橋二級(jí)水電站廠房建在一個(gè)古滑坡上，開(kāi)工后卻無(wú)法進(jìn)行施工。該電站的引水隧洞工程地質(zhì)條件更是復(fù)雜得令建設(shè)者們防不勝防。由于地質(zhì)體中留下的工程隱患造成的工程事故，輕則修改設(shè)計(jì)，重則工程報(bào)廢，或造成生命財(cái)產(chǎn)的重大損失，這樣的例子舉不勝數(shù)。

4、工程地質(zhì)測(cè)不準(zhǔn)原理

事實(shí)上，地質(zhì)體中的某些性質(zhì)的確是測(cè)不準(zhǔn)的。例如某一組結(jié)構(gòu)面的產(chǎn)狀，只能用一個(gè)區(qū)間值來(lái)表述，如果僅用一個(gè)確定值來(lái)表述則肯定不符合客觀實(shí)際。又如工程地基巖體的物理力學(xué)參數(shù)，它只能是一個(gè)區(qū)間值或統(tǒng)計(jì)值，因?yàn)榈刭|(zhì)體中每一點(diǎn)的性質(zhì)都可能是變化的。地質(zhì)參數(shù)精確到某一個(gè)具體數(shù)值的時(shí)候，千萬(wàn)不要把它當(dāng)成是絕對(duì)準(zhǔn)確的，否則會(huì)誤導(dǎo)精確評(píng)價(jià)的可信性。據(jù)此，我們可以將工程地質(zhì)測(cè)不準(zhǔn)原理表述為：“地質(zhì)體的工程性質(zhì)不可能用絕對(duì)準(zhǔn)確的參數(shù)來(lái)確定，它們只能是通過(guò)地質(zhì)測(cè)繪、勘探、試驗(yàn)、分析、統(tǒng)計(jì)和經(jīng)驗(yàn)判斷后提出一個(gè)建議區(qū)間值，供設(shè)計(jì)師根據(jù)建筑物的性質(zhì)在這個(gè)區(qū)間值中選取設(shè)計(jì)采用值”。近二十年來(lái)，概率統(tǒng)計(jì)、模糊數(shù)學(xué)、灰色理論等數(shù)理學(xué)科廣泛應(yīng)用于工程地質(zhì)分析領(lǐng)域，這是對(duì)工程地質(zhì)測(cè)不準(zhǔn)原理的有力支持。有些設(shè)計(jì)師不能理解地質(zhì)師為什么只能提出區(qū)間值，而不提出確定的數(shù)值，當(dāng)他們對(duì)測(cè)不準(zhǔn)原理透徹理解之后，這種疑問(wèn)將會(huì)自然消除。

三、地質(zhì)要抓住機(jī)遇迎接挑戰(zhàn)

人類社會(huì)的進(jìn)步與發(fā)展，實(shí)際上是一部人與自然相互協(xié)調(diào)和相互影響的壯麗史詩(shī)。以前我們把人與自然的關(guān)系當(dāng)成是與天斗與地斗的斗爭(zhēng)關(guān)系，實(shí)踐證明，人與大自然斗爭(zhēng)的結(jié)果，雖然取得了一些局部性的小勝利，然而大自然反過(guò)來(lái)對(duì)人類的懲罰卻是毀滅性的。人類的每一次產(chǎn)業(yè)革命，無(wú)不與工程建設(shè)有直接關(guān)系，與地質(zhì)環(huán)境有直接或間接關(guān)系。建國(guó)以來(lái)，我國(guó)的基本建設(shè)此起彼伏，水利水電工程建設(shè)從無(wú)到有，但工程地質(zhì)工作也存在著這樣那樣的問(wèn)題和難題，這就要求工程地質(zhì)學(xué)家和地質(zhì)師抓住機(jī)遇迎接挑戰(zhàn)，順應(yīng)自然，保護(hù)環(huán)境，防止災(zāi)害，造福人類。