新疆水利水電工程地質勘察的質量管理

□趙 龍（新疆水利水電勘測設計研究院）

0 引言

把握地質勘查中的關鍵環節，并結合新疆地區地質和水文的特點，做好水利水電工程的地質勘探工作，對于提高新疆水利水電工程項目的建設質量具有重要的意義。

1 水利水電工程地質勘探質量管理中的關鍵環節

1.1 工程施工地區的地質鉆進取樣

地質取樣的目的是判別水利水電工程施工區域巖土體物理力學的性質，獲取準確、可靠的力學參數。取樣的技術、取土器的類型和鉆進的方法對取樣的質量有著直接的影響。取樣的位置與數量要嚴格按照事先設計的勘察方案與技術規范的標準執行，所取樣本需要有代表性。

為了減輕試樣受到擾動的影響，取樣人員要采用回轉式取土器和泥漿護壁回轉前進的方式，對不同地質采取不同的取樣方法，如對堅硬的土質和軟巖采取貫入方法取樣。在取樣的過程中，取樣人員要做好防震措施，以減少人為因素對試樣的擾動。

1.2 地質勘探中的原位測試

原位測試目的是測定巖土的工程力學性質，其常做的測試為標準貫入的試驗與動力觸探試驗，其中動力觸探試驗最為關鍵，對巖土工程的地質評價也尤為重要。試驗人員需要對試驗方法和實驗過程進行標準化的控制。在試驗方法上，試驗人員要采取自由落錘方法，測試鉆孔要以回轉鉆進，并以壓力平衡法維持孔內水位高度，防止產生孔底涌土狀況。在試驗過程中，試驗人員要保持鉆桿的垂直，以免探桿晃動和錘擊偏離目標，并需要控制好錘擊速率，對碎石與砂土地質以60擊/min左右為宜，錘擊的次數要以實際的施工情況為主。動力觸探試驗所受到的影響因素很多，桿長、操作人員的操作水平、操作機具和地下水位等都可能影響到試驗的結果。因此，試驗人員不能依據單孔的錘擊數對巖土的性能作出評價，要結合桿長和地下水位等相關因素對其進行修正，通過數理統計后再利用。

1.3 水文地質試驗與地下水監測

水文地質實驗目的是獲取施工區域水文地質的參數，以對巖土層透水性和工程滲透的穩定性做出客觀科學的評價。水文地質實驗內容包含抽水試驗、注水試驗和水位恢復試驗等，不同地層條件，需要選用不同的實驗項目與計算公式。以新疆地區的水利水電工程為例，建設施工前，施工單位需對其砂礫石層與河邊地層做抽水試驗與水位恢復實驗，對基巖做壓水試驗等。不同的水文地質實驗內容，其操作規程也不相同，試驗人員要嚴格依照規程要求的設備和操作過程進行作業，以保證試驗數據的準確可靠，將其中的誤差降到最低。

對于地下水的監測工作，勘察人員要對地下水水質、補給條件、初見水位和穩定水位等情況進行查明和動態監測。在監測過程中，勘察人員要保證鉆探時不使用泥漿，使地下水水位與水質的測量數據真實可靠，各鉆孔監測的日期要盡量保持一致，方便將各項監測數據進行比對。同時，勘察人員還要在不同深度對水進行取樣，以保證水質分析的全面性，使對地下水腐蝕性的判斷更為準確，并依據工程施工區域的水文和地下水對工程的不利影響，提出有針對性的防治措施，保證水利水電工程建設的質量和使用壽命。

2 新疆水利水電工程地質勘探需要注重的問題

勘探人員在地質勘探中，要結合新疆水利水電工程所處的地理環境，注重工程對壩基的具體要求：

2.1 壩基的穩定性

勘探人員要確保壩基的承載能力符合水利水電工程的標準，其工程建筑物不會因發生滑動而失去穩定性，壩基需要一定的抗滑穩定安全度。勘探人員需要結合巖體強度、結構、完整性以及結構面分布特征，對壩基巖體的抗滑穩定進行計算，以利于水利水電工程建設單位采取合理的處理措施。

2.2 壩基的變形范圍

水利水電工程項目建設的壩基需要承載各種負荷，其各部位應力和變形值需要在工程允許的范圍之內，不能出現局部應力相對集中或者不均勻變形移位的情況，從而影響壩基和工程建筑物的安全。勘探人員需要結合壩基巖體的類型、風化情況和結構面的發育程度等評價壩基巖體的變形度，以采取合理的工程處理措施。

2.3 壩基的水穩定性

水利水電工程的壩基需要經受滲透水長期的作用，其巖體要保持力學與化學性質方面的穩定性，滲透水的體積和滲透壓力都要控制在工程許可的范圍之內。勘探人員要看工程施工區域地下水的發育情況，評估壩基巖體透水性和滲透的通道，以利于采取相應的質量管理措施。

3 地質勘查質量管理的工程實例

新疆大西溝水庫在烏魯木齊河的上游，其地理位置和工程的重要性非同一般，在其工程的地質勘察過程中，存在的主要問題有左岸SL10邊坡的穩定性和混凝土骨料是否有堿活性的確定等。下面文章對左岸SL10邊坡的穩定性進行詳細的分析和論證，以供借鑒和參考。

3.1 SL10邊坡的具體情況

SL10邊坡為楔形體，位置在烏魯木齊河左岸的壩線上游約88m處，其邊坡高度約為300m左右，巖體的主要成分為石炭系凝灰巖，性硬而脆，其體積為72040m3，高程在1980~2047m之間，校核的洪水位在1990m以下約為16m。烏魯木齊河谷急速下切使得邊坡應力得到強烈釋放，坡體中較為軟弱的結構面在卸荷作用下產生拉張而形成很多的裂縫。同時，在卸荷作用結束后，邊坡仍然受到自重應力場的影響，且隨著時間的發展，其形變進一步加大，產生裂縫的情況更為嚴重，從而使楔形體的內部又產生很多的危巖體。

以SL10邊坡的邊界條件進行分析，發現其上下游的兩側主要由斷層F98和F192彼此切割形成，斷層產狀為75~80°SE°∠34~45°，傾向于上游的左岸，斷層面比較平直，以糜棱巖和斷層泥填充其間，膠結的狀況較為良好。斷層產狀290°~325°NE°~62°，傾向于下游偏向河床，斷層F192面較為粗糙，填充著角礫巖。

以SL10邊坡的地質形成歷史過程分析，除了其楔形體的表層與前緣巖體因受到時效變形的影響存在拉張裂縫以外，暫時沒有出現新的變形趨勢。因此可以判斷，SL10邊坡在目前處于穩定的狀態。

3.2 SL10楔形體邊坡穩定性的計算和判斷

影響SL10楔形體邊坡穩定性的主要因素有地震工況、滑體的重量、滑面上的外載壓力與水壓力等，分析的方法為剛體極限平衡法。

3.2.1 計算的參數

SL10楔形體的斷層F98和F192的滑動面計算參數如表1。巖體主要的力學參數和楔形體邊坡滑面主要的力學參數如表2。

表1 SL10楔形體的斷層F98和F192滑動面的參數表

表2 楔形體邊坡滑面主要的力學參數表

3.2.2 計算結果

以剛性極限平衡公式對楔形體邊坡飽水與天然情況的安全系數進行計算，其結果如表3。

表3 楔形體邊坡極限平衡的計算結果表

3.3 結論

以剛體極限平衡分析法對SL10楔形體邊坡四種工況穩定性的計算結果進行分析：天然情況下楔形體的穩定性系數是1.92，邊坡為穩定狀態；飽水情況下楔形體的穩定系數為1.20，邊坡為穩定狀態；天然情況的地震條件下，楔形體穩定系數是1.12；飽水情況的地震條件下，楔形體的穩定系數為0.69，邊坡處于不穩定狀態。

通過計算結果可以得知，目前SL10楔形體邊坡在大西溝水庫蓄水后還處于穩定狀態，但是其危巖體如果受到施工爆破的影響和暴雨的侵襲，其設計的洪水位可能會因為驟降而出現失穩情況，如果不對楔形體邊坡中的危巖體進行適當處理，可能會給施工安全以及水庫的正常運行帶來不利影響。因此，SL10楔形體邊坡需要進行治理。

4 結語

新疆水利水電工程項目建設所處的地質狀況、水文條件和氣候條件復雜多樣，在對其地質勘探的質量管理中，勘探人員需要全面考慮各種影響因素，以提高新疆水利水電工程項目建設的安全性和質量。

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