西部水工程中的巖土工程問題

高 翯 周 文

（河南省地礦局 環(huán)境一院，河南 鄭州 450000）

因西部的水工程的開發(fā)和建設(shè)過程中會因?yàn)樘厥獾牡刭|(zhì)環(huán)境的影響，而導(dǎo)致水工程的建設(shè)過程中會遇到很多的巖土工程問題。 譬如說黃土以及凍土等特殊的巖土工程問題，以及長隧洞深埋等問題。 本文將針對這些問題進(jìn)行探討。

1 西部特殊的地質(zhì)環(huán)境的巖土工程問題

1.1 西部水工程中的黃土工程問題

在中國，黃土的覆蓋區(qū)域十分的廣泛，大約有64 萬平方公里。 而在中國的西北地區(qū)，黃土層則具有非常典型的特征被水工程建設(shè)廣為關(guān)注。 其黃土層具有土層厚、土層完整、土層的分布具有連續(xù)性等特點(diǎn)，導(dǎo)致在水工程建設(shè)的過程，不可避免的要受到黃土工程問題困擾。 黃土工程的問題主要是由于黃土在遇到水以后會出現(xiàn)濕陷變形，而濕陷變形常會以不均勻和突然，以及不可逆的形式所出現(xiàn)。 導(dǎo)致以黃土作為地基的建筑物出現(xiàn)不同程度的傾斜和裂縫的情況，由黃土作為填充物的路基出現(xiàn)嚴(yán)重變形的情況，以及一些由黃土構(gòu)成隧道的四周圍堰出現(xiàn)坍塌滑落以及裂縫等情況。

目前， 對于黃土工程問題的研究主要是通過試驗(yàn)研究的方法在室內(nèi)和在現(xiàn)場進(jìn)行原位的試驗(yàn)；對黃土的強(qiáng)度特性進(jìn)行增濕、斷裂破壞等進(jìn)行研究；以及黃土濕陷變形的增濕、間歇性等進(jìn)行研究；以及對于黃土的結(jié)構(gòu)、動力特性以及工程應(yīng)用等方面進(jìn)行研究。 在這個研究的過程中需要強(qiáng)化對于黃土的成因以及形成的地質(zhì)條件的歷史進(jìn)行理論的深度研究，以及黃土的各種特性的研究。 并針對西部地區(qū)的地質(zhì)特點(diǎn)，深化非飽和黃土的研究，以及黃土的動力特性等的研究。 結(jié)合水工程建設(shè)的實(shí)例，對于黃土工程建設(shè)中遇到的問題進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)，以獲得有效避免的方法和尋找黃土工程建設(shè)的規(guī)律。 并根據(jù)黃土工程中的特性問題，研究開發(fā)新型的工程材料和工程處理辦法來有效的避免黃土工程中所遇到的問題。

1.2 西部水工程中的凍土工程問題

在中國，凍土的覆蓋區(qū)域也十分的廣泛，占去中國國土總面積的一半以上，其中凍土又可以劃分為永久性的凍土、多年性的凍土和季節(jié)性的凍土三種。 而中國的西北地區(qū)則正好處于寒地帶，凍土工程問題不可避免的會影響西部水工程的建設(shè)，特別向需要穿越高寒地帶的水工程建設(shè)則必然將凍土工程問題放在首要的位置進(jìn)行考慮。凍土具有很強(qiáng)的不穩(wěn)定性，在凍土凍結(jié)的過程中會形成很大的凍脹力， 而在凍土融化的過程中又會失去凍脹力而導(dǎo)致凍土出現(xiàn)融陷的情況。 在這個凍結(jié)和融化的過程中，無論是凍土的強(qiáng)度還是凍土的密度都是不一樣的，甚至變化是以倍數(shù)的形式變化， 這對于在凍土上進(jìn)行的工程建設(shè)會受到很大的影響。西部地區(qū)的水工程建設(shè)中一般包含水庫的建設(shè)、樞紐的建設(shè)、隧洞的建設(shè)、渠道的建設(shè)以及輸水管道等的建設(shè)。 譬如由于季節(jié)性的凍土的凍脹性可能會對水工程建設(shè)中的隧洞和渠道等的建設(shè)帶來向產(chǎn)生裂縫、 建筑物傾斜以及坍塌等情況的出現(xiàn)； 而多年性凍土和永久性凍土由于因天氣或是其他原因會出現(xiàn)融化的現(xiàn)象，這就會導(dǎo)致凍土融化區(qū)域失去凍脹力，從而使水的體積變小，導(dǎo)致凍土沉陷，間接影響水工程建筑物出現(xiàn)開裂以及凍土滑塌和泥石流等情況的出現(xiàn)。更嚴(yán)重的是，由于建設(shè)過程中導(dǎo)致的凍土工程問題， 可能會促使永久性的凍土逐步向季節(jié)性的凍土轉(zhuǎn)變，從而給地質(zhì)帶來地質(zhì)災(zāi)害。

目前， 對于凍土工程問題的研究主要是通過宏觀和微觀力學(xué)兩個方面對凍土的凍脹力情況進(jìn)行研究，熱質(zhì)、水分遷移情況的理論研究等。 在這個研究的過程中，需要強(qiáng)度的深化對于西部地區(qū)區(qū)域性凍土形成的外部環(huán)境以及凍結(jié)與融化情況的細(xì)致研究，為深入進(jìn)行凍土工程問題的研究做鋪墊。 根據(jù)實(shí)際情況在試驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行試驗(yàn)， 對凍土的變化進(jìn)行全程的試驗(yàn)，得到數(shù)值進(jìn)行模擬分析。 并加入自然因素的影響，來模擬實(shí)際建設(shè)過程中可能遇到的凍土工程問題。

2 西部水工程中的長隧洞深埋問題

西部水工程中的長隧洞深埋問題可以以南水北調(diào)的西線工程作為案例進(jìn)行研討。 在南水北調(diào)的西線工程中，引水隧洞最長洞段長可以達(dá)到73 千米，是世界上最長的洞段長，而這個引水隧洞的深埋的距離大約在500 米到600 米之間。 其次，因?yàn)楣こ痰暮拼笮枰┥皆綆X，則必然根據(jù)實(shí)際的情況要加長洞段的長度，以及加深隧道的深埋距離，以保證南水北調(diào)的水工程能夠?qū)崿F(xiàn)。

這個南水北調(diào)的西線水工程具有很多顯而易見的特點(diǎn)，譬如說水工程的總體線路長、跨度遠(yuǎn)、深埋距離大以及穿越的地質(zhì)環(huán)境情況復(fù)雜等。 這些特點(diǎn)導(dǎo)致水工程在建設(shè)的過程中會存在很多不可預(yù)計(jì)地質(zhì)災(zāi)害問題，譬如說塌方、巖爆等問題。 且因?yàn)榭傮w的線路長，需要水工程的建設(shè)要翻山越嶺，導(dǎo)致各種惡劣的地質(zhì)條件都會遇上，使水工程在建設(shè)過程中遇到勘探鉆孔困難等問題，導(dǎo)致工程建設(shè)工作的效率低，整個建設(shè)過程難以把控，勘察工作難以準(zhǔn)確的進(jìn)行等工程建設(shè)問題。

針對于這樣的工程建設(shè)問題， 現(xiàn)在一般是采用的超前的探測以及超前的預(yù)報來進(jìn)行對地質(zhì)環(huán)境的掌握。 根據(jù)西部地區(qū)的地質(zhì)特點(diǎn)以及西部水工程建設(shè)的特點(diǎn)，需要進(jìn)行超前探測的研究工作， 對于長隧洞深埋的地質(zhì)問題進(jìn)行基礎(chǔ)理論研究、超前探測技術(shù)的深化和完善， 以及超前預(yù)報方法等進(jìn)行研究，以此來有效的減少地質(zhì)環(huán)境問題對于西部水工程的長隧洞深埋帶來危害。

3 總結(jié)

在西部水工程的建設(shè)過程中， 受西部特有的地質(zhì)環(huán)境的影響，勢必會遇到像黃土工程問題、凍土工程問題以及長隧道深埋工程問題等的影響。 為了保證西部水工程能夠有效和安全的建設(shè)， 則必然要清晰化西部水工程中所遇到的巖土工程問題，并對于巖土工程問題進(jìn)行深入系統(tǒng)的研究，并做到能夠從深層次的角度來解決這些問題，保證西部水工程的建設(shè)，從而產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

[1]王春，蔡惠榮.工程地質(zhì)勘察中水文地質(zhì)問題的探討[J].西部探礦工程，2013(2)

[2]左緒宏.試析巖土工程勘察中存在的問題與措施[J].建筑知識，2013(1)