水利工程地質勘察與巖土治理問題分析及對策

楊素平

（山西省運城市水利勘察院，山西運城 044000）

水利工程地質勘察與巖土治理問題分析及對策

楊素平

（山西省運城市水利勘察院，山西運城 044000）

水利工程地質勘察作為水利建設的基礎和前提，對工程建設起著重要的作用。在水利工程勘察過程中，水文地質是地質勘察的重點，但也極容易被忽略。因巖土體內地下水的存在，關系到巖土體工程特點，同時對水利工程建筑的耐久性與穩定性有直接關聯。所以，水文地質特征應該是勘察環節分析與研究方向。文章就地質勘察與巖土問題做了預測，并就問題提出解決意見。

水利工程；地質勘查；巖土治理；對策分析

0 前 言

水利工程可有效確保旱季人們的生活用水以及實現旱澇保收，對于減輕洪澇發生頻率有突出貢獻。

目前，我國正在開展的南水北調工程以及建設完工的三峽工程都展現著巨大的貢獻力量。

地質勘察是水利工程建設的前提，在地質類型以及巖土治理上認真研究分析，可提升工程質量與確保地基穩定。

1 巖土概述

1.1 勘察巖土時應重視事項

工程地質中地質性質、巖體類別是基本構成要素，建筑物不可能離開巖體或土體單獨存在。學界對土的分類并無爭論，但就巖土工程地質而言卻存在缺陷。

通常，勘察環節決定類別粗細，按成因劃分多在規劃階段，而以物理學性質分類則是在后期的詳細勘察環節。

劃分水利工程細粒圖見圖1。

地基穩定受巖體破碎、軟巖與軟土的影響，軟夾層可能產生洞室塌落、邊坡滑移，應在勘察中重視［1］。

另外，特殊土（膨脹土、黃土）與破碎巖石也是重點的勘察注意對象。

破碎巖體、巖溶巖體、砂礫巖層等土層的滲漏機率大，也要重點關注。地質勘察中要對巖土的厚度、分布做仔細勘探并實驗，滿足工程建設對物理學性質數據的需要。

圖1 劃分水利工程細粒圖

1.2 巖土概述

巖土巖性因巖土類型差異而呈現不同，比如，碎石土，從風化程度、母巖成分、粗顆粒物形狀、填充物性質與成分、密實度、填充程度與層理特點等角度做劃分。

而砂類土可從礦物成分、顏色、濕度、層理特點等角度區分。

黏性土與粉土則從包含物、層理特點、稠度狀態、致密度等角度認識。

對巖石的認識從風化程度、礦物成分、節理、結構與構造、裂隙特點與填充的間隙極其傾角、膠結狀態與間距等角度做細密分析。

若有必要，可素描巖心，這也關系到巖石質量指標、獲得巖心率與巖心的采取率。比如，巖心采取率指總的巖心取長和本回次進尺比，碎粉物質、碎屑、碎塊與完整巖心構成總長。巖石完整與堅硬程度可由這幾項因素反映。

2 水利工程地質勘察環節

水利工程地質勘察環節包括：水利工程地質勘察構成、控制性勘測和確定地下水位。

2.1 水利工程地質勘察構成

水利工程地質勘察中，以室內測試、土樣測試、地質調查測繪與原位測試最為關鍵。在勘察環節，地質測繪是勘察人員的首要工作，包括物探、鉆探、坑探等勘察項［2］。

勘察方法應根據巖土性質做決定，地質應力、滲透性參數、應變時間參數、物性指標、固結變形參數與強度參數是室內測試與原位測試中明確幾點內容。

研究評價環境影響、巖土荷載是現場檢測內容，防止突發情況的發生。

2.2 控制性勘測

水利工程地基的穩定與否與地質勘察數據優劣有關。

勘察人員鉆孔時，應依照巖土工程勘察相關規范進行，把控鉆孔比例。控制性勘測點不必在詳細勘察時明確，工作人員應研究巖土的強度指標與壓縮指標，對地質承載力、穩定性做確定，并事先分析巖土變形。

2.3 確定地下水位

1）若工期緊迫，工程人員可就參考原有的地下水資料，對地下水位的變化有初步的掌握，方便采取適當的處理措施［3］。

2）確定地基滲透性也是不可忽略的項目，通常以現場試驗或室內試驗做明確，現場試驗具較高的準確性。

3 水利工程地質勘探受巖土的影響

地下水位是地質勘察中巖土的主要影響表現，巖土工程安全受到地下水位上升與下降的影響，水利工程建筑也會因此受到波及。

具體有以下3個方面的影響：地質勘察受水位上升的影響、地質勘察受水位降低的影響和地質勘察受到頻繁的地下水位升降的影響。

3.1 地質勘察受水位上升的影響

潛水位上升是地質勘察時應注意的首要點。抬高潛水位的原因非常多，但重點在于地質因素、水文氣象以及人為的施工與灌溉，比如含水層結構、氣溫與降水量等，潛水位的抬升也有可能為綜合性的原因引起的［4］。

工程巖土很可能因潛水位的抬升而出現鹽漬化、沼澤化，降低土壤的結實度，對上層水利建筑造成腐蝕或下陷；以及增加在河岸與斜坡處的巖土出現崩塌、滑移等災害的可能性。

另外，還有可能降低巖土強度、破壞土體結構，巖土受到軟化而出現管涌、流砂、粉土以及粉細砂飽和液化等情況。所以，在地質勘察中，治理巖土工程應該著重重視地下水位上升影響。

3.2 地質勘察受地位水位降低的影響

水是生命資源，是世間萬物生物的必需。人類在開采水資源時也無意地破壞著水資源的循環。例如，在建造水利工程時，下游水的補給的截留錯誤；在地質勘察工作中進行的上游筑壩、巖土疏桿等，以及人類的使用隨意化，都有可能降低地下水位。

地下水位出現過度的降低其對地面的災害也十分的嚴重，比如地面塌陷、地面沉降、地裂等引起水質的惡化、水源干枯等。

地面建筑物與巖土體受到影響，降低其穩定性，同時，人類的日常生活也面臨威脅。

3.3 地質勘察受到頻繁的地下水位升降的影響

巖土受到地下水位抬升或降低的影響而出現的巖土變形，進而造成巖土工程面臨安全隱患。然而，在頻繁的地下水位升降情況下，巖土出現的收縮、膨脹將變得不均勻、無規律性，無形中加大了巖土的收縮膨脹次數，地裂幅度加大，對于輕型建筑物將受到更大的危害。

為此，水位值的準確記錄是水利工程地質勘察的前提，實際中的水位記錄值樣本參考見圖2。

這樣可方便的評估分析水位變化規律，研究巖土受到的影響幅度以及出現的問題，可提出更加安全、可靠的預防或治理手段。

圖2 實際中的水位記錄值樣本參考

4 巖土治理的要點分析

水利工程是兼具難度與復雜的工程項目。特別在非常復雜的水文地質條件下，分析與研究該處的水文地質資料則非常關鍵。

否則，可能出現頻繁的巖土危害情況，危害工程項目，浪費資金，后續工作很難進行。

所以，巖土治理是水利地質勘察的重點項目。

4.1 關于評價水文地質

發現并處理不良地基，為工程提供承載力與穩定性強的地基是水利工程地質勘察工作的出發點。評價水文地質是地質勘察的首要任務，以防后來出現設計失誤或重大事故。

主要包括水質的查明、水文地質數據的詳細制作、有效預測水利工程受到地下水的何種影響、周圍建筑以及工程受到地下水的何種影響等。

在工程施工環節，地質勘察院也要準確分析巖土體，確定巖土體有何危害，實驗驗證地下水的滲透性以及富水性等，防止工程因人工沉降而出現事故。

4.2 關注巖土水理性

巖土水理性質以及巖土的物理性質是巖土的主要工程性質，巖土與地下水的作用關系即巖土的水理性。

巖土體中的地下水賦存形式多樣，比如上層滯水、承壓水、孔隙水、裂隙水、巖溶水、潛水等。巖土強度以及巖土變形度，以及工程使用期限與穩定性能都受到水理性的制約。

在地質勘察時，水體的崩解性、脹縮性、透水性、軟化性等是水體測試對象，另外還應對巖土耐風化強度與耐水浸強度做明確。溶水性、可塑性以及持水性也是勘察人員研究的對象。

4.3 測試巖土方式

室內測試與原位測試是地質勘察測試的主要方式，室內測試主要針對普通的黏性土，而現場測試對象則是無黏性的沉積土與高飽和度的沉積土，測試內容為密實度、強度、壓縮性等。測試的方式有研究波速控制、研究十字板剪切、研究圓錐動力、研究標準貫入等。

在土中置入圓錐的探頭，分層分析地基的方法為圓錐動力研究，該操作方法比較便捷、所需實驗設施很少，但存在研究結果準確性較低的現象。把套管清理干凈，通過套管的方式把十字板壓進土里，并對地質受力做測試的方式為十字板剪切分析法。

在分布較廣的土層，且為沙土或沙份的地質中，標準貫入法比較適用，但具有很大的離散型。所以，選用何種方式做巖土性質的研究要根據實驗所需結果準確度以及現場地貌、地質做決定。

5 結 語

隨著我國經濟的快速發展以及人口的增多，能源資源的需求量也在大幅度增加。水利工程建設受多種因素影響，人為設計、自然地理等，都可能使得水利工程質量大為削減。

地質勘察是水利工程建設的首要任務，在于了解所在地區巖土性質、水文地質等情況，對將來工程是否可建以及建設效果有決定性影響，對治理巖土，提升項目質量及地基起到穩定性能。

［1］朱仁學.淺談水利工程中地質勘察與巖土治理問題［J］.企業技術開發，2013，32（10）：67－69.

［2］姚會，陳真.淺談水利工程中地質勘察與巖土治理問題［J］.中國水運：下半月，2013，13（04）：224－225.

［3］鄧康.勘探技術在巖土工程中的應用探析［J］.科技資訊，2013（04）：83，85.

［4］艾則孜江.山區水利工程地質勘察中的斜坡勘察探析［J］.科技與企業，2012（10）：221.

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1007－7596（2014）08－0100－03

2014－01－04

楊素平（1974－），女，山西聞喜人，工程師。