水利水電工程地質(zhì)勘察研究

姜世龍

摘 要 地質(zhì)勘察是水利工程施工前的必要工作，地質(zhì)勘察工作要對(duì)施工地點(diǎn)的工程地質(zhì)、水文地質(zhì)、人文因素以及天氣變化進(jìn)行詳細(xì)的分析。從而判斷工程是否可以在此處進(jìn)行施工，以及在此施工需要選擇哪種施工方式，提前對(duì)施工中可能出現(xiàn)的突發(fā)問題如：地面坍塌、地質(zhì)滑坡等問題進(jìn)行有效預(yù)防，做出相應(yīng)的對(duì)策，保證工程平穩(wěn)進(jìn)行，切實(shí)保障工程的質(zhì)量以及使用壽命。本文對(duì)水利工程地質(zhì)勘察的要點(diǎn)進(jìn)行了梳理與總結(jié)，希望能對(duì)水利工程的地質(zhì)勘察提供一些參考。

關(guān)鍵詞 水利水電工程;地質(zhì)勘察; 勘察方法

引言

水利水電工程地質(zhì)勘察離不開先進(jìn)技術(shù)，這是確保地質(zhì)勘察高效、結(jié)果準(zhǔn)確的基礎(chǔ)。在水利水電工程地質(zhì)勘察中，工程師要綜合應(yīng)用壩基巖體質(zhì)量分類方法、巖體彈塑性理論、地質(zhì)力學(xué)模型等，合理運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)和物探技術(shù)，提高地質(zhì)勘察效率，縮短勘察周期。根據(jù)不同的勘察對(duì)象、勘察條件選擇不同的地質(zhì)勘察技術(shù)與勘察方式。通過簡單機(jī)械或人工挖掘深井或深槽實(shí)現(xiàn)對(duì)不同的地質(zhì)層的勘察，這種方法可以有效的采取水利工程施工地點(diǎn)的地質(zhì)樣本，使研究人員更直觀的觀察施工地點(diǎn)的地質(zhì)情況，更好的研究工程地質(zhì)條件。工程勘察又叫工程物探，主要通過使用專業(yè)的觀測儀器和方法，對(duì)地質(zhì)的內(nèi)容和變化進(jìn)行分析，快速高效的完成地質(zhì)勘察。鉆探是水利工程地質(zhì)勘察的一個(gè)重要方法，有很強(qiáng)的技術(shù)性。通過鉆機(jī)從地表向下鉆出一個(gè)圓柱形的鉆孔，通過鉆孔內(nèi)采取的巖土體樣本進(jìn)行鑒別和劃分地層，判斷土層的物理、力學(xué)性質(zhì)和指標(biāo)[1]。

1水利工程地質(zhì)勘察要點(diǎn)

（1）巖土體勘察。巖土體的性質(zhì)對(duì)大壩的選址起著決定性的作用，水利工程的穩(wěn)定性與巖土體的性質(zhì)緊密關(guān)聯(lián)。高壩在進(jìn)行修建的時(shí)候，尤其是混凝土材質(zhì)的大壩，一定要選擇堅(jiān)硬、透水性差、穩(wěn)定性好而且完整的巖石，這樣可以更好的保證水利工程后期的穩(wěn)定性以及安全性。我國早期建設(shè)的大壩大部分就是建設(shè)在這樣的地層之上。由于最近今年我國水利工程的不斷擴(kuò)建，也會(huì)遇到各種不同的巖土體，比如片麻巖、石英巖、噴出巖等等。不同的巖體有不同的性質(zhì)，要根據(jù)巖體的性質(zhì)選擇修建不同的大壩[2]。

（2）地質(zhì)構(gòu)造勘察。只有扎實(shí)的基礎(chǔ)，才能有高質(zhì)量的水利工程。對(duì)于水利工程大壩的選址工作，要著重考慮周圍的地質(zhì)構(gòu)造，地質(zhì)構(gòu)造的好壞直接影響大壩的穩(wěn)定性，同樣影響整個(gè)水利工程的質(zhì)量。所以在水利工程進(jìn)行前要詳細(xì)的勘察周圍的地質(zhì)構(gòu)造。充分搜集當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)構(gòu)造資料，檢查工程區(qū)是否處于斷裂帶附近，對(duì)有可能存在風(fēng)險(xiǎn)的地區(qū)進(jìn)行預(yù)測，并做出解決預(yù)案。如果大壩建設(shè)在斷裂帶上，會(huì)嚴(yán)重影響水利工程的質(zhì)量，甚至引起大壩崩塌，造成的后果難以估量。所以在進(jìn)行大壩的選址工作時(shí)，要選擇巖體比較完整的區(qū)域，盡量遠(yuǎn)離斷裂帶。

（3）區(qū)域穩(wěn)定性勘察。區(qū)域穩(wěn)定性的勘察對(duì)水利工程的后期運(yùn)行有著深遠(yuǎn)的影響，是水利工程建設(shè)里的一項(xiàng)基礎(chǔ)內(nèi)容。在進(jìn)行大壩的選址工作時(shí)，勘測人員要仔細(xì)勘察施工區(qū)域以及周圍的環(huán)境，對(duì)區(qū)域的穩(wěn)定性進(jìn)行科學(xué)的分析，從而保證大壩選址的科學(xué)性、合理性[3]。勘察人員不僅要進(jìn)行野外勘探，還要結(jié)合相關(guān)資料對(duì)此區(qū)域的穩(wěn)定性進(jìn)行研究，還要結(jié)合地震監(jiān)測部門的意見和資料，確保此區(qū)域的安全性，確保將來水利工程后期能穩(wěn)定運(yùn)行。

2水利水電工程地質(zhì)勘察的主要方法

2.1 GIS在地質(zhì)勘察的應(yīng)用

（1）GIS技術(shù)。GIS技術(shù)可以采集、儲(chǔ)存、管理、運(yùn)算、分析、顯示和描述地球表層的地理信息數(shù)據(jù)，是多種學(xué)科交叉的產(chǎn)物，又被稱為地理信息系統(tǒng)。在水利水電工程地質(zhì)勘察中，地質(zhì)勘察人員可以使用GIS技術(shù)繪制各種工程地質(zhì)圖，同時(shí)分析收集到的數(shù)據(jù)信息。當(dāng)前，GIS技術(shù)可以自主繪制剖面圖、平面圖、等值線圖以及柱狀圖等工程地質(zhì)圖，而且可以對(duì)圖形、圖像、空間組成的數(shù)據(jù)庫進(jìn)行分析處理。所以，GIS技術(shù)越來越廣泛地應(yīng)用于水利水電工程勘察中，其發(fā)展應(yīng)用如下。

①WebGIS。WebGIS即網(wǎng)絡(luò)GIS，是互聯(lián)網(wǎng)與GIS融合的產(chǎn)物。互聯(lián)網(wǎng)是資源共享和遠(yuǎn)程遙控的基礎(chǔ)，GIS通過互聯(lián)網(wǎng)互享，成為公共工具，在每一個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，任何網(wǎng)絡(luò)用戶都可以使用WebGIS站點(diǎn)中的空間數(shù)據(jù)完成工作[4]。②3S集成技術(shù)。3S集成技術(shù)不是簡單的結(jié)合GPS、GIS和RS，而是通過數(shù)據(jù)接口把它們連接、集合到一起，成為一個(gè)用途更廣、作用更大的聯(lián)合系統(tǒng)。在聯(lián)合系統(tǒng)中，三者分別承擔(dān)不同任務(wù)：GIS負(fù)責(zé)集成、存取和處理多源時(shí)空數(shù)據(jù);RS負(fù)責(zé)實(shí)時(shí)提供目標(biāo)相關(guān)信息，發(fā)現(xiàn)地質(zhì)條件的各種變化;GPS負(fù)責(zé)跟蹤和定位目標(biāo)的坐標(biāo)。3S集成技術(shù)在水利水電工程種的應(yīng)用前景非常廣闊。③VR-GIS技術(shù)。虛擬技術(shù)與GIS技術(shù)的結(jié)合可以讓目標(biāo)區(qū)域三維可視化，真實(shí)地展現(xiàn)在技術(shù)人員面前。通過交互，技術(shù)人員可以在虛擬的目標(biāo)區(qū)域內(nèi)自由移動(dòng)，并利用工具進(jìn)行虛擬操作來模擬真實(shí)情況。

（2）GPS技術(shù)。GPS技術(shù)又叫作全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)技術(shù)，越來越廣泛地應(yīng)用于水利水電工程地質(zhì)勘察中，有如下優(yōu)點(diǎn)：可以準(zhǔn)確定位觀測點(diǎn)的三維坐標(biāo);操作性和控制性比傳統(tǒng)測量方法強(qiáng);不要求觀測點(diǎn)直接聯(lián)系;可以持久工作，勘察結(jié)果精確;可以直接將數(shù)據(jù)信息導(dǎo)入計(jì)算機(jī)中進(jìn)行分析和處理。當(dāng)前，要想保證水利水電工程的整體質(zhì)量，人們需要合理運(yùn)用GPS定位技術(shù)，加強(qiáng)地質(zhì)勘察條件、過程和結(jié)果的質(zhì)量控制，有效提高地質(zhì)勘察效率和精度[5]。

2.2 工程物探技術(shù)

工程物探技術(shù)以觀測儀器為載體，以水利水電工程真實(shí)地理區(qū)域?yàn)榭辈鞂?duì)象，收集數(shù)據(jù)，并應(yīng)用地質(zhì)學(xué)理論知識(shí)進(jìn)行處理和解釋。工程物探技術(shù)可以對(duì)水利水電工程項(xiàng)目地的地質(zhì)構(gòu)造和屬性進(jìn)行判定。在水利水電工程項(xiàng)目建設(shè)過程中，工程物探技術(shù)采集的數(shù)據(jù)高度精確，環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)。它主要包含兩種技術(shù)，即鉆孔彩色電視系統(tǒng)技術(shù)和地球物理層析成像技術(shù)。

（1）鉆孔彩色電視系統(tǒng)技術(shù)。水利水電工程地質(zhì)勘察精度要求比較高。近年來，地質(zhì)勘察技術(shù)發(fā)展迅速，出現(xiàn)了鉆孔彩色電視系統(tǒng)技術(shù)。鉆孔彩色電視系統(tǒng)由鉆孔電視與光電耦合器共同組成，設(shè)計(jì)合理，性能穩(wěn)定。相對(duì)傳統(tǒng)探頭而言，它具有彩色圖像重現(xiàn)性好、體積小巧、待機(jī)時(shí)間長、使用壽命長等優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)前，隨著數(shù)字電視技術(shù)的發(fā)展，人們又開發(fā)出多功能鉆孔彩色電視系統(tǒng)，將控制器、監(jiān)視器、相機(jī)融為一體。

（2）地球物理層析成像技術(shù)。該技術(shù)借助已有平洞或鉆孔，通過發(fā)射并接收透射波來進(jìn)行信息采集與處理，通過波速值模擬巖體，從而對(duì)巖體進(jìn)行判斷評(píng)價(jià)。地球物理層析成像技術(shù)可以應(yīng)用在水利水電工程地質(zhì)勘察中，以查明目標(biāo)巖體完整度，降低勘探量，提高目標(biāo)巖體力學(xué)性能評(píng)價(jià)結(jié)果的精確性。

3未來水利工程地質(zhì)勘察發(fā)展的建議

3.1 強(qiáng)化工程地質(zhì)勘察意識(shí)，建立地質(zhì)評(píng)估制度

為確保勘察人員能關(guān)注到環(huán)境地質(zhì)問題的重要性，必須合理開展工程地質(zhì)勘察工作，為后續(xù)工程建設(shè)提供準(zhǔn)確可靠的環(huán)境地質(zhì)信息。所以，應(yīng)建立和完善環(huán)境地質(zhì)問題評(píng)估制度、全面落實(shí)“致災(zāi)治理”原則，強(qiáng)化相關(guān)部門的責(zé)任意識(shí)、認(rèn)識(shí)工程地質(zhì)勘察工作的重要性，可全面降低環(huán)境地質(zhì)問題的危害性。

3.2 開展專項(xiàng)調(diào)查，加大技術(shù)支持力度

水利水電工程屬于大型工程，對(duì)地區(qū)發(fā)展的影響較大。由于工程建設(shè)單位的能力有限，在公益性問題上的研究力度不足。如上游水庫對(duì)下游河道和堤防的影響，移民選址、水庫化學(xué)浸沒問題等。上述問題均需要水利管理部門與其他部門聯(lián)合，專項(xiàng)調(diào)查水利工程環(huán)境地質(zhì)問題，為工程項(xiàng)目建設(shè)發(fā)展提供地質(zhì)勘察技術(shù)依據(jù)，避免由于技術(shù)限制導(dǎo)致環(huán)境地質(zhì)問題。

4結(jié)束語

綜上所述，工程地質(zhì)勘察工程對(duì)于水利水電工程發(fā)揮著重要作用。因此，在水利工程建設(shè)中要意識(shí)到工程地質(zhì)勘察的重要性，借助工程地質(zhì)勘察全面分析施工區(qū)域的地質(zhì)特點(diǎn)，以保證工程施工的可靠性、安全性。地質(zhì)勘察部門要采取科學(xué)合理的措施，注重提升工程地質(zhì)勘察工作的水平，保障水利水電工程施工質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

[1] 劉武權(quán).貴州巖溶地區(qū)巖土工程勘察中工程地質(zhì)勘察的地位與內(nèi)容[J].能源與環(huán)境，2018（5）：106-107

[2] 蔣佳俊，孔剛.巖土工程勘察中工程地質(zhì)勘察的內(nèi)容與重要地位[J].工程技術(shù)研究，2018（9）：24-25

[3] 于樂，鄧忠，徐小婷.巖土工程勘察中水文地質(zhì)評(píng)價(jià)內(nèi)容及重要性探析[J].智能城市，2017，3（11）：129

[4] 李偉.水文地質(zhì)工程勘察中存在的危害研究[J].工程技術(shù)研究，2018（8）：6-7.

[5] 龔林晉.水文地質(zhì)問題在工程地質(zhì)勘察中的重要性[J].資源信息與工程，2017，32（2）：88-89.

作者簡介

姜世龍（1962-），男，湖南長沙人;學(xué)歷：本科，職稱：工程師;現(xiàn)就職單位：湖南省水利水電勘測設(shè)計(jì)研究總院，研究方向：水利水電工程。