土石壩安全鑒定工程地質(zhì)勘察

鐘永輝　王存錢

摘要:土石壩安全鑒定工程地質(zhì)勘察與新建水庫工程地質(zhì)勘察內(nèi)容和要求有所不同,對土石壩安全鑒定工程地質(zhì)勘察的工作內(nèi)容、勘察方法及勘察工作量布置等問題進(jìn)行了探討,并結(jié)合工程實(shí)例加以說明。

關(guān)鍵詞:土石壩 安全鑒定 工程地質(zhì)勘察 防治

一、土石壩存在的主要病害

國內(nèi)有關(guān)統(tǒng)計資料表明,土石壩病害的主要類型有滲流破壞、滑坡、裂縫、地震災(zāi)害與液化以及其他(包括波浪對護(hù)坡的破壞,掘穴動物破壞等方面)。土石壩主要類型有均質(zhì)壩、心墻壩、斜墻壩等,大多建在第四系松散堆積層上。壩體防滲措施主要為心墻或斜墻,壩基防滲措施主要為截水槽加水平防滲鋪蓋或心墻,且壩基防滲體大多未截斷第四系松散層。

土石壩工程病害主要表現(xiàn)為滲流破壞、滑坡、裂縫不均勻沉降及白蟻活動等,以滲流破壞為主且危害最大。其中由于工程建設(shè)期間地質(zhì)缺陷處理不當(dāng)而導(dǎo)致的病害主要為壩基滲透變形、繞壩滲漏及壩體與壩基、岸坡接觸面的接觸沖刷和破壞問題,而壩體本身的滲透破壞及變形、白蟻活動等病害主要與壩體的設(shè)計、施工質(zhì)量有關(guān)。

二、安全鑒定工程地質(zhì)勘察的工作內(nèi)容及方法

相對于新建水庫工程地質(zhì)勘察而言,水庫安全鑒定工程地質(zhì)勘察的任務(wù)很明確,就是通過適當(dāng)?shù)目辈臁z測手段,如鉆探、物探、現(xiàn)場及室內(nèi)試驗(yàn)等,分析、評價潛在的險情,并提出工程處理建議。這就決定了安全鑒定工程地質(zhì)勘察與新建水庫工程地質(zhì)勘察的內(nèi)容和要求不一致,前者具有更強(qiáng)的針對性。

具體對于土石壩工程,勘察的目的就是要查明壩址區(qū)尤其是與地質(zhì)條件有關(guān)的險段、險情部位的工程、水文地質(zhì)條件,同時又要對不屬于地質(zhì)體范疇的人工填筑的壩體進(jìn)行質(zhì)量評價。具體來說,針對壩基、岸坡等地質(zhì)體,主要查明壩基、岸坡土(巖)層的工程、水文地質(zhì)條件,判別壩基土的滲透變形類型,評價壩基、岸坡滲透穩(wěn)定性并提出相應(yīng)的工程處理措施。對于壩體,主要查明壩體的填筑質(zhì)量及填筑體本身質(zhì)量指標(biāo),分析評價時要充分考慮到人工填筑體與天然地質(zhì)體的差異性,不能完全照搬土體工程地質(zhì)勘察的評價方法。

土石壩安全鑒定工程地質(zhì)勘察工作量的布置目前尚無成熟的規(guī)范可循,應(yīng)該在充分收集原有工程勘察、設(shè)計、施工及運(yùn)行管理中的監(jiān)測資料,尤其是險情資料的基礎(chǔ)上,對大壩的隱患問題作出初步的工程地質(zhì)分析,同時參考已有的相關(guān)水利水電工程勘察、設(shè)計、施工規(guī)范,有針對性地合理布置勘察工作量,有條件的工程可運(yùn)用多種勘察手段互相驗(yàn)證勘察成果。具體勘察方法如下:

1.對于壩基及岸坡,待查明的主要是壩基滲透穩(wěn)定及繞壩滲漏問題。主要勘察手段建議在現(xiàn)場地質(zhì)測繪的基礎(chǔ)上,布置適當(dāng)?shù)你@探工作量,利用鉆孔進(jìn)行現(xiàn)場水文地質(zhì)試驗(yàn)。對于防滲體與壩基或岸坡土(巖)層的接觸帶位置可通過現(xiàn)場注水試驗(yàn)了解接觸面的抗?jié)B性能。條件允許時,可從鉆孔中取原狀土(巖)樣進(jìn)行室內(nèi)試驗(yàn)。

2.對于壩體,主要任務(wù)是評價壩體的填筑質(zhì)量及防滲體的防滲性能。建議采用坑探、鉆探結(jié)合物探(如電法)等手段。坑探可直接了解壩體土層性狀,便于取樣及現(xiàn)場試驗(yàn),成本低廉,但僅局限于淺部土體。鉆探可直接取得深部填筑土體樣品,通過土工試驗(yàn)資料定量評價壩體填筑質(zhì)量,成果直觀可靠。鉆探的局限性在于只能了解壩體一點(diǎn)資料,且對壩體具有一定的破壞性,故應(yīng)嚴(yán)格重視封孔質(zhì)量。物探手段是一種無損檢測手段,不需要破壞壩體,可取得壩體平面甚至三維的情況,但物探成果解析可能存在多解性,最好采用多工種物探方法,如電法、地震、地質(zhì)雷達(dá)探測等,互相補(bǔ)充、驗(yàn)證,提高勘測成果的可靠性。

通過上述勘察方法,可取得壩體、壩基及岸坡巖土體的物理力學(xué)指標(biāo)。分析評價時,對于壩基及岸坡,通過取得的壩基、岸坡巖土體及防滲體與壩基、岸坡接觸面滲透系數(shù),又可提供具體的滲透參數(shù)供設(shè)計用于滲透穩(wěn)定定量分析;對于壩體,可通過土工試驗(yàn)資料成果直觀評價壩體是否滿足現(xiàn)行相關(guān)規(guī)范規(guī)定的壩體填筑要求及防滲體防滲要求。

三、地質(zhì)勘察對病害防治的重要性

是否有病有險,工程安全鑒定報告最具有法律上的權(quán)威性(是否具有符合工程實(shí)際的權(quán)威性?本文回避)。因此筆者基本同意按照工程安全鑒定報告中的評價意見去考慮工程地質(zhì)勘察工作,這是開展工程地質(zhì)工作的基本依據(jù)和原則。這里存在的問題是某些安全鑒定報告中對某些問題的界定有些含糊,造成了理解誤差。

當(dāng)工程安全鑒定報告中沒有提及到某些建筑物地基存在病險問題,工程地質(zhì)工作還需要考慮嗎?回答應(yīng)該是中性的,需視具體情況而定。例如壩基不存在病險問題,可以分兩種情況區(qū)別對待。一種情況是大壩沒有加高任務(wù),或即是需要加高大壩但壩基工程地質(zhì)條件能夠通過分析前人留下的地質(zhì)資料作出肯定性結(jié)論,這時不必進(jìn)行壩基地質(zhì)勘探;第二種情況是需要加高大壩且前人留下的地質(zhì)資料不足以作出滿足大壩加高的工程地質(zhì)評價,則需要補(bǔ)充進(jìn)行壩基地質(zhì)勘探。

對于早期地質(zhì)資料與現(xiàn)行評價標(biāo)準(zhǔn)有出入的,有可能需要考慮一些復(fù)核性地質(zhì)勘探,以便有利于對前人留下的地質(zhì)資料加深分析與理解。

需要討論的還有一個值得思考的問題:必須用勘探資料說話,或先有勘探后才有地質(zhì)分析,在某些情況下這可能是地質(zhì)工作的一個誤區(qū)。筆者比較強(qiáng)調(diào)先有地質(zhì)分析判斷,再行勘探驗(yàn)證,或進(jìn)一步通過勘探資料修正先期的分析認(rèn)識。這相當(dāng)于我們在開展一個新工程的地質(zhì)工作時,要盡可能地收集和分析已有的工程區(qū)地質(zhì)資料,再根據(jù)分析結(jié)果結(jié)合工程需要布置勘探工作。反過來,在沒有任何分析認(rèn)識的基礎(chǔ)上一開始就布置地質(zhì)勘探,就可能會走彎路。傳統(tǒng)的以勘探工作量來衡量勘測設(shè)計深度的原則,不是工程地質(zhì)工作的正確選擇,也不能體現(xiàn)出極具創(chuàng)新潛力的工程地質(zhì)工作的水平!

(作者單位:1.廣東省核工業(yè)地質(zhì)調(diào)查院;2.核工業(yè)贛州工程勘察院)