水利工程中的工程地質(zhì)和水文地質(zhì)分析

吳　新

(山西省運(yùn)城市水利勘察院，山西 運(yùn)城 044000)

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水利工程中的工程地質(zhì)和水文地質(zhì)分析

吳新

(山西省運(yùn)城市水利勘察院，山西 運(yùn)城 044000)

工程地質(zhì)與水文地質(zhì)兩者有著緊密的聯(lián)系，在水利工程中，二者相輔相成，地下水是水利工程建設(shè)的基礎(chǔ)環(huán)境，同時(shí)也對(duì)建筑地及周圍的巖土體性質(zhì)有重大影響，巖土體中最重要的構(gòu)成部分便是地下水，對(duì)建設(shè)物穩(wěn)定性與耐用性帶來(lái)一定影響，為了對(duì)水文地質(zhì)進(jìn)行一定程度的加強(qiáng)，為了對(duì)工程調(diào)查的質(zhì)量帶來(lái)提高，在進(jìn)行水利工程地質(zhì)勘察時(shí)，需要對(duì)建設(shè)地及其周圍巖土體的性質(zhì)進(jìn)行嚴(yán)格勘察，此外，還要對(duì)地下水進(jìn)行勘察，以此為基礎(chǔ)，對(duì)預(yù)防與治理提出相關(guān)意見(jiàn)，并提前準(zhǔn)備好設(shè)計(jì)規(guī)劃與工程開(kāi)展所需要的資料，從而對(duì)工程的危害進(jìn)行減少。文章對(duì)常見(jiàn)工程地質(zhì)與水文地質(zhì)等問(wèn)題進(jìn)行了研究與分析。

水利工程；水文地質(zhì)；工程地質(zhì)；地質(zhì)勘察

0　引　言

地下水對(duì)水利工程建設(shè)的穩(wěn)定性及耐用性有著重大影響，因?yàn)榈叵滤菐r土體的核心組成部分，會(huì)對(duì)水利工程基壩質(zhì)量的好壞造成影響。不管建設(shè)什么項(xiàng)目，必須要進(jìn)行觀察、實(shí)驗(yàn)、探索，還需要經(jīng)過(guò)詳細(xì)調(diào)查該地區(qū)水文面積、水文地質(zhì)條件、地下水的形成、運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)與水質(zhì)量、數(shù)量是否變化等。但是，在實(shí)際勘察中，對(duì)一些水文條件較為錯(cuò)綜復(fù)雜的山地，若是忽略了工程勘察，對(duì)工程地地質(zhì)情況不了解，在工程規(guī)劃中也沒(méi)有在意水文條件對(duì)工程的影響，往往會(huì)造成一些不必要的工程問(wèn)題的發(fā)生。并且，人們很少注意到這些，知識(shí)簡(jiǎn)單的通過(guò)報(bào)告進(jìn)行了解與評(píng)價(jià)。所以，為了對(duì)工程質(zhì)量帶來(lái)提高，必須要加強(qiáng)對(duì)水文地質(zhì)的研究。

1　水利工程中對(duì)水文地質(zhì)的評(píng)價(jià)

在進(jìn)行工程勘察時(shí)對(duì)水文地質(zhì)的評(píng)價(jià)需要注意以下3點(diǎn)：

1)重視地下水對(duì)土壤、巖石以及建筑物的影響，進(jìn)行重點(diǎn)研究，從而有效的預(yù)測(cè)巖土工程會(huì)帶來(lái)怎樣的危害，并且對(duì)此做出防范措施。

2)根據(jù)建筑物的地基基礎(chǔ)，對(duì)水文地質(zhì)問(wèn)題進(jìn)行分析研究，并提供水文地質(zhì)所需要的必要材料。

3)從工程建設(shè)的視角來(lái)看，針對(duì)地下水對(duì)工程的不同影響，提出可能出現(xiàn)的地質(zhì)問(wèn)題：①處于地下水中的建筑物，其鋼筋可能會(huì)被地下水腐蝕；②建筑工程的基壩土質(zhì)的選擇有限，只能考慮土質(zhì)不好的風(fēng)化巖、軟巖等，對(duì)可能會(huì)發(fā)生的崩解、巖石與土壤軟化等進(jìn)行對(duì)地下水的評(píng)估；③應(yīng)該對(duì)地基擠壓?jiǎn)栴}進(jìn)行預(yù)測(cè)，觀察是否會(huì)有流砂與潛在侵蝕發(fā)生的可能性；④在對(duì)水利工程進(jìn)行設(shè)計(jì)與施工中，由于水位變化產(chǎn)生地基浮動(dòng)等問(wèn)題；⑤隨著工程施工的開(kāi)展，會(huì)造成土壤與巖石的變化，甚至?xí)?duì)建筑物與環(huán)境造成一定影響[1]。

2　測(cè)試與研究巖土的水理性質(zhì)

土壤中的水分與地下水會(huì)發(fā)生一定的相互作用，從而顯示不同的屬性，這就是土壤物理性質(zhì)，其主要有水分保持能力、土壤透氣性、水分含量等特點(diǎn)，這些方面導(dǎo)致了地下水、氣態(tài)水與液態(tài)水的聯(lián)系。

巖層是巖土體貯藏地下水的地方，會(huì)產(chǎn)生不同形式的水，如潛水、承壓水等。含水層空隙性質(zhì)的不同，使地下水可分為巖溶水、裂隙水。土壤與地下水的相互作用，使巖土體的存在方式與地下水有所不同，不同的地下水形式會(huì)給巖土體帶來(lái)不同程度的影響。砂黏土中有極少的地下水這是結(jié)合水存在的主要方式。當(dāng)結(jié)合水與黏土顯示屬性為可塑性、收縮為黏土、膨脹等形式時(shí)，就是弱結(jié)合水，它是由于受到物理作用與機(jī)械作用的制約，活動(dòng)范圍受到限制，受到的巖土動(dòng)態(tài)物理性小，從而產(chǎn)生的。當(dāng)土質(zhì)失去植被保護(hù)或者遇到強(qiáng)降雨等情況，泥土流失會(huì)比較嚴(yán)重，土質(zhì)隨雨水流失過(guò)程中慢慢沉積，導(dǎo)致河床抬高，因此，了解清楚水利工程上游土質(zhì)構(gòu)造問(wèn)題，能制定有效措施，控制水土流失問(wèn)題。例如三峽工程占地面積廣闊，又位于地質(zhì)復(fù)雜的四川省，所以在工程開(kāi)始之初必須嚴(yán)格探測(cè)土質(zhì)結(jié)構(gòu)，采用正確的蓄水運(yùn)行方式。“蓄清排渾”是三峽工程運(yùn)用的比較成功的一個(gè)排洪方式，在汛期，控制145m的運(yùn)行水位，與正常蓄水位相比，低30m。當(dāng)水位高于145m時(shí)，其泄洪能力達(dá)到64000多m3/s，這樣可大大降低泥沙淤積問(wèn)題。

3　水利地質(zhì)的分析

3.1地下洞室圍巖穩(wěn)定性的分析

理想的建洞山體具備的條件應(yīng)該是：構(gòu)建洞區(qū)地質(zhì)條件簡(jiǎn)單，裂隙間距大，巖層厚，無(wú)斷裂帶不會(huì)對(duì)山體穩(wěn)定性造成影響，具有完整堅(jiān)硬的巖體，完整的地形，沒(méi)有受到泥石流、滑坡等地質(zhì)災(zāi)害的破壞，沒(méi)有巖溶現(xiàn)象或巖溶現(xiàn)象不發(fā)育，地下水影響較小，無(wú)有毒氣體與異常地?zé)岬陌l(fā)生。脆性斷裂，層狀彎折與拱曲，塑性變形與膨脹，山體滑坡與斷層以上幾種都屬于巖石變形與破壞類型。

3.2壩基巖體工程地質(zhì)的分析

不同的壩型，所其工作特點(diǎn)也具有不同的特性，對(duì)地質(zhì)的要求也不同。所以要對(duì)不同類型的壩應(yīng)該適應(yīng)什么樣的地質(zhì)條件進(jìn)行分析與了解。但是由于壩區(qū)的巖體會(huì)有地質(zhì)的缺陷，從而會(huì)引起壩區(qū)滲漏與壩基穩(wěn)定等工程事故的發(fā)生[2]。

3.3分析邊坡工程

蠕動(dòng)變形、崩塌、山體滑坡是常見(jiàn)的邊坡類型。以外，還有松弛張裂、泥石流等問(wèn)題存在。泥石流屬于常見(jiàn)邊坡失穩(wěn)的類型。地下水與地表水以及降雨，地形條件，地質(zhì)構(gòu)造與巖體構(gòu)造，巖石類型與性質(zhì)，其他因素(日照、地震、風(fēng)力、溫度等)都是造成影響地質(zhì)構(gòu)造與巖體結(jié)構(gòu)的原因。

3.4影響水庫(kù)工程地質(zhì)問(wèn)題的原因

水庫(kù)分為兩類：地面水庫(kù)(河流上建筑壩所形成人工湖)；地下水庫(kù)(根據(jù)地下的蓄水結(jié)構(gòu)，由于人工控制造成)。由于蓄水后，對(duì)水文地質(zhì)和工程周圍水文條件造成了影響，使庫(kù)區(qū)與鄰近地段的地質(zhì)環(huán)境受到改變。如：由于地下水的上升導(dǎo)致洼地淹沒(méi)等。從而導(dǎo)致各種工程地質(zhì)問(wèn)題的發(fā)生，如：水庫(kù)淤積、水庫(kù)滲漏、庫(kù)岸塌陷等問(wèn)題的發(fā)生。

3.5軟土路基

邊坡穩(wěn)定性與基坑降排水作為軟土基坑地質(zhì)問(wèn)題較為注意的兩個(gè)方面。在對(duì)其進(jìn)行建設(shè)時(shí)，要注意邊坡穩(wěn)定性，要保證事故的安全，需要采取以下措施：對(duì)坡度進(jìn)行合理設(shè)置、對(duì)邊坡進(jìn)行有效的安全措施等。其目的是為了加強(qiáng)邊坡穩(wěn)定性；對(duì)于粉砂與細(xì)砂土質(zhì)的邊坡，進(jìn)行流砂與管涌評(píng)價(jià)，從而防止發(fā)生事故；防止坑底的隆起，確保基坑的土壤隨時(shí)處于干燥狀態(tài)，方便工人的施工。明排法與人工降水是開(kāi)挖軟土基坑降排水的方法。

4　結(jié)　語(yǔ)

在工程地質(zhì)中，工程地質(zhì)的環(huán)境都是由工程環(huán)境與地質(zhì)環(huán)境組合構(gòu)成的，巖土體加載路徑與時(shí)間作為工程地質(zhì)環(huán)境變化與內(nèi)部自我調(diào)整的決定因素，積累到一定程度會(huì)對(duì)原因系統(tǒng)造成必然的改變，這表現(xiàn)出工程環(huán)境需要對(duì)地質(zhì)環(huán)境的影響，地質(zhì)環(huán)境需要適應(yīng)工程環(huán)境。

如果需要對(duì)水利工程的地質(zhì)環(huán)境進(jìn)行現(xiàn)狀分析，必須要對(duì)該區(qū)域地質(zhì)與水文地質(zhì)條件進(jìn)行分析，還需要分析水利項(xiàng)目是否適應(yīng)，并且還要對(duì)發(fā)生災(zāi)難的破壞程度進(jìn)行預(yù)測(cè)與分析。進(jìn)行水利工程地質(zhì)環(huán)境現(xiàn)狀的分析，是為了更好的對(duì)水利工程做出設(shè)計(jì)與規(guī)劃，并且提出更為合理化的意見(jiàn)與建議。

[1]駱祖江,張弘,李會(huì)中等.烏東德水電站壩址區(qū)地下水滲流三維非穩(wěn)定流數(shù)值模擬[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào),2011,30(02):341-347.

[2]王媛,王學(xué)潮,王建平等.南水北調(diào)西線一期工程區(qū)水文地質(zhì)條件評(píng)價(jià)[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào),2005,24(20):3614-3619.

1007-7596(2016)07-0100-02

2016-05-22

吳新(1973-)，男，山西運(yùn)城人，工程師，從事水文地質(zhì)、工程地質(zhì)及巖土工程勘察。

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