水電站深厚覆蓋層勘探技術與方法

董鑫明

(中國電建集團昆明勘測設計研究院有限公司， 云南 昆明 650041)

1 深厚覆蓋層概述

在現在的情況來看，在我們國家已經完全成型的、正在建設過程中的水電站，有很多的水電站在一些方面是名列前茅的，具體來看，其中的某些水電站不僅在難度系數位于世界前端、而且在規模大小等相關方面也位于世界的前端。而且由于我國水力資源地域分布極為的不均勻，可以說是西部地區有大部分，西部地區偏多，東部地區較少的現狀非常嚴峻;按照所謂的技術可開發裝機容量，在西南大多數地區，如云南、四川、貴州、重慶、西藏等地區覆蓋層比較多，占比較大，使得這邊大大小小的存在很多個水電站。不同的是，在其他西部地區，除極少部分河流外，大多數的江河干流等都普遍而且較為嚴重的存在一個特殊的地質問題這是因為地形地址存在不同，在西部，受到西部地區河床深厚覆蓋層問題的影響，同時受到特殊的獨特的地質環境和地形等的控制，使得水電站的建立尤為困難，需要我們進行深度的測試。在有些地方水電站的覆蓋層深度非常少，你可能會查到僅僅只有45余米的深厚覆蓋層，淺到沒有辦法進行該項操作，如西藏高原諸河、大渡河干流、新疆塔里河干流及主要支流、金沙江上游這些地方，經過測驗，難以解決；而對于東部其他有些地區，較為深的深厚覆蓋層也僅僅到200m左右。我們面臨的問題是極為嚴重的。所以本文將在此基礎上討論如何對水電站深厚覆蓋層進行勘探，并且就當前已有的技術和方法進行簡單的論述。

2 水電站深厚覆蓋層勘探技術

水電站的重要性我們能夠深深的認識的，而他所存在的問題，我們也需要加以解決，這些水電站壩基的防滲問題還有他的變形沉降如何處理，尤其在如此復雜而且重要的覆蓋層上修建高壩大庫水電站，目前基本上沒有很多較為成熟的工程經驗可以提供給我們用來借鑒，許多關鍵性的，重要的工程技術問題必須需要我們在借鑒先進技術的基礎上，通過深人研究和一系列親身實踐來加以解決。我在進行水電站深厚覆蓋層勘探時，用過各類的技術與方法，但總結起來，主要有以下技術：

2.1 植物膠跟管鉆頭鉆進工藝

這個跟管鉆頭鉆進工藝其實聽起來很復雜，即將原來的根管鉆頭技術由錘擊套管的一般普遍使用原理與方法，改編成了現在的加壓回鉆的方式進行鉆孔。簡單來說可以這樣解釋，就是在套管的頂部連接蓋頭，同時也在套管的底部安裝一個跟管鉆頭，使得鉆機動力豎機鉆桿與套管頂部的蓋頭之間進行連接，較為方便的避免了錘擊跟管以前存在的明顯弊端，減小了摩擦力，兩者之間的連接方式與原來被巧妙的改變了。

對于這兩種方式來說，主要是添加了一定的其余物質，比如 SH 植物膠、其余型號的鉆孔等，通過一定的技術進行了相應的改造。根管轉頭以前所采用潤滑膠效果遠遠比不上科技發達所帶來的SH 植物膠，SH植物膠這個新成果，潤滑作用非常明顯，對于沖洗液來說，他可以使得我們在使用套管時，可以感覺到套管的跟進比較平穩、摩擦力小和高效，有效地減小鉆孔孔壁與套管管壁之間的摩擦力，增強我們對該物品的使用感。

有了植物膠，我們同時也需要一個比較好用的鉆頭等，所以我們要找尋比較方便的、好用的鉆頭。深厚覆蓋層取芯鉆探時，可以嘗試使用一種多級變徑的、比較好的跟管鉆進的方式來完成鉆孔，我們就可以很好的，很妥善的完成鉆孔工作。

2.2 φ139 跟管鉆進工藝

φ139 厚壁套管這個技術是另外一個我能常用的勘探技術，這個技術是由石油勘探引進并應用于水電覆蓋層勘探，這個技術的優點也是極為明顯和好用，可以說是極為突出。與以前老版的探測方式對比，我們都知道，科技的作用是很大的。首先，我們以前用的技術可以概括為，先127在168.為什么這樣說呢，因為我們只能用眼睛和簡單量尺的那段時間，我們會將其分成兩步，以防出現錯誤和太大的誤差，經過我們的反復試驗，我們才發現了這樣一種勉強的方式。這種存在劣勢的技術最終被我們用新的科技所取代，那就是139 厚壁套管，這種后壁套管改變了復雜的操作方式，避免了上訴的幾種弊端，同時 139 厚壁套管又是植物膠護壁取芯鉆進，，植物膠的作用很明顯，就像上訴的SH植物膠一樣，這種植物膠可以起到潤滑作用，避免了鉆孔與厚壁之間較強的摩擦力，基本上實現了無摩擦的鉆進方式，特別快捷省事，同時所取得的地質資料也較多級變徑鉆進的要詳實、全面。

2.3 φ130 大口徑植物膠鉆進工藝

在進行勘探時，為了更加方便、快捷且直觀地查看我們所要建立的水電站下方的河床覆蓋層內所存在的物質，包括其組成、分類、分層的各方面具體情況，必須需要在所在的河灘所在地設置一些專業鉆孔 ，如ZKK48、ZKK49此類能夠方便我們進行鉆孔，所以在此基礎上我們需要引進一些設備，如130大口徑植物膠，他的作用與SH植物膠也有累似之處，他也是可以進行植物膠跟管取芯這方面的鉆探。

3 水電站深厚覆蓋層勘探方法

3.1 工程特點分別選取法

在我們進行水電站深厚覆蓋層勘探時，一定要注意，由于各種物質的物理性質，化學性質，特性以及滲透性不同，我們對這些性質有不同的判別方法，而且平時對其的探測比較多，都是我們應該而且必須做的，這樣也和方便。由于都比較難以渠道原狀樣，所以我們必須以不同的地點的特性為主，所以，進行現場載荷試驗然后再確定大壩的建基面所能夠承載的力量在之后，再緊張變形模量是更為科學和直接的方法，在進行這類實驗后，我們所得到的實驗結果和實際情況比較一致，更加貼切。

3.2 測試方法按地選取

在選取進行水電站勘測時，一定要注重各種原位測試方法的適用性，每個物體對應不同的測量方式，對于土層來說也一樣。也就是說，由于不同區域的土層在土壤的種類、密度，巖石的分布、分層方面各不相同，所以我們也不能盲目的進行原位測試，應具體情況具體分析，先了解清楚情況，了解這個地方的類型，在進行方法的選擇，以下是幾種普遍的土質選取法：靜力觸探比較適用于粘性土、砂土類；而動力觸探試驗分為輕型、重型等幾種，分別適用于粘性土、砂土類等幾類；對于標準貫入實驗適用于一般的粘性土、粉土和砂土；十字板剪切試驗適用于飽和的軟土；旁壓試驗適用于粘土類、砂土類，如果要將其應用于礫土類、碎土則要將其進行小小的改造。如果這些選取的好，往往能夠事半功倍。

3.3 液化土

如果該地可能出現液化的土，應對此注意，因為這類土的特性比較不同，對我們建立水電站的影響也較大，所以我們在進行其他檢驗之前，首先我們應該先研究該地土地液化的可能性進行調查，了解清楚當地情況。為了了解情況，我們需要采用多種方法來對該土地進行相應的檢驗，檢驗一般來說可以分為兩個部分，他們分別為初判：在進行初判時應該排除一些不會發生土質液化的土層；復判：對于可能發生液化的土層需要進行復判，在確保其一定不會發生液化的情況下進行相應的鉆孔。經過全方面的測量，同時在這個過程中，我們可以采用以下方法進行判別：界限含水率試驗、跨空波速測試、標貫測試、相對密度試驗等。方法的多樣性使得我們有更多的選擇和更高的成功率。