環境保護意識下水工環地質勘察中新方法的應用研究

翟世斌

（湖南中核建設工程公司，湖南 長沙 410000）

水工環地質勘查工作是一項基礎調查工作，在考慮工程的外部影響環境下，主要針對工程所在地的地質條件、地下水的基本信息以及地層的滲水率情況進行調查，根據調查得到的基本信息綜合分析工程所在地的環境，并將該結果作為工程的前期準備，以該過程作為下階段工程的開展的理論數據基礎[1]。以環境保護意識作為水工環地質勘查工作的理論基礎，能夠保證后續工程的環保性，促進環境向健康、和諧的方向發展。實際進行水工環地質勘查時，應結合勘查對象的地理環境，選擇合理的方法展開勘查過程，以勘查地下水的水層條件作為勘查指標，調整地下水的水位變化過程，結合原有的歷史資料，對后續展開的工程提供一定的技術數值參考。國外在研究水工環地質勘查起步較早，在現代精密機械的支持下，水工環地質勘查工作已經初步實現了安全環保的目標[2]。國內在研究水工環地質勘查工作起步較晚，在我國機械制造業不斷地發展下，水工環地質勘查水平正處于高速發展的階段。綜合國內外的研究成果來看，研究環境保護意識下水工環地質勘查中新方法的應用是很有必要的。

1 環境保護意識下水工環地質勘察中新方法的應用研究

1.1 分析地下水流流向

在分析地下水流速及流向時，在滑坡處設定一個定位基準，在水流較為緩慢的位置，以坡處產生的裂痕作為勘探點，以裂痕小的位置作為起點，沿著大裂痕的裂縫作為勘查方向，不斷取樣裂縫中的土體后，計算裂縫處的內間隙數值，計算公式就可表示為。

其中，D1表示取土器的外徑，D2表示取土器的內徑數值，慮裂縫處巖體的電阻數值，將計算得到的內間隙數值與巖體的電阻數值相互對應，對應處理完畢后，根據巖體的物理特征將上述整理得到的數值作為巖性特征。根據實地的勘查結果，使用上述得到的數值繪制一個地質圖像，將數值相同的位置相互連接De表示土體的裂隙暴露長度。在內間隙數值的控制下，綜合考后，得到不同層級地質層[3]。當實際的地質層出現斷離帶時，使用電測探法判定斷離帶中碎石的厚度和范圍，并將該區域作為特殊水流區，采用地震勘測法測量該水流區的獲取精準的電阻數據，當電阻數值在5Ω 左右時，那么此時該水流區的大致水流方向為東。在確定水層的水流流向后，確定含水層的地理位置。

1.2 確定地層含水位置

以上述分析得到的特殊水流區作為處理對象，在該區域內下設一個套管，計算該套管柱自重在管子危險斷面處產生最大拉應力數值，計算公式可表示為：

其中，q表示套管的質量，L表示區域內的管道長度，ρ表示管道的密度，表示區域內巖體的密度。以該應力數值作為鉆探設備的荷載力數值，選用如下表所示的鉆探設備進行處理，參數如下表所示：

表1 使用的鉆探設備參數

使用上表所示參數的鉆探設備，在使用鉆探設備增加荷載力的過程中，采用耐磨性較強的鉆頭進行工作，實際鉆進時應保持鉆壓數值的平穩，控制鉆機的速度為穩定增加狀態[4]。在碎石厚度小的區域內，采用低轉速小泵量處理。根據鉆探管道內接觸到地下水從而形成的水位作為標準，測量得到的數值即為含水層上水層的位置。確定得到含水層上水層的位置后，分析含水層的滲透過程，最終完成水工環工作中新方法的應用過程。

1.3 完成應用過程

以上述處理分析作為基礎，在上述使用的鉆探設備處放置一個傳感器，將該傳感器放置在上水層位置的2cm 處，以傳感器得到的數值作為處理對象，將傳感器連接上位機后，設定傳感器的數據采集周期為6h 后，不斷采集含水層的信號數據后，采用遙感技術模擬自然水在地層的滲透過程，聯合地層內的物理參數，分析控制區域的分表率數值，以數值大小在0.3 區間內的為合理變化范圍，探析區間對應區域內的反射波，并將該反射波作為新方法的標準焦距，確定實際的應用勘查點[5]。以GPS 技術提供的觀測數值作為校正數據，分解校正數據與實際數據間的基線向量，搭建一個內含數據的三維坐標系，切換含水層內水分動態和靜態的變化，分析得到自然水在含水層中的變化過程，綜合考慮外部環境自然水的運動過程，最終完成水工環地質勘查中新方法的應用。綜合上述處理，最終完成環境保護意識下水工環地質勘查中新方法的應用研究。

2 應用驗證

2.1 準備階段

隨機選定一處位置作為勘查對象，以該區域內的臨近工點的勘查資料作為理論支撐，設定勘查點，設定的勘查點位置如下圖所示：

圖1 設定的勘查點位置

在如上圖所示的勘查點位置下，首先分析該勘查點的巖石性質，根據該位置的巖石構成，采用巖樣取芯的方法測量該地已有物探的參數，參數結果如下表所示：

表2 獲取巖樣的電性參數

在上表所示的電性參數的控制下，根據地層內的巖石構成，劃分為不同的地質層后，準備WDJD-多功能數字直流激電儀作為實驗器材，使用的激電以如下圖所示：

圖2 準備的WDJD-多功能數字直流激電儀

在上圖所示的直流激電儀下，以直流激電儀的測量的水位數值作為標準對比數值，使用文獻[4]中的應用方法、傳統應用方法以及文中設計的應用方法進行實驗，對比三種應用方法得到的地下水位置數值的誤差大小。

2.2 結果及分析

基于上述準備階段，以上圖1 對應得到的測試點位置作為處理對象，使用上圖2 中的直流激電儀測量對應的測試點，以激電儀的移動時間和光的傳播速度作為計算對象，根據三種應用方法計算得到的位移數值作為地下水的位置數值，以測量得到的數值作為標準數值，計算三種應用方法產生的數值誤差，最終三種應用方法得到的位移誤差數值結果如下表所示：

表3 三種應用方法得到的地下水位置數值誤差

根據上表中的各項數值可知，在三種應用方法的控制下，不同的測試點產生了不同的數值誤差，由上表中的數值，文獻[4]中得到的測試點的地下水位置誤差在0.4%～0.5%之間，誤差數值最大。傳統應用方法得到的地下水位置誤差在0.2%～0.3%之間，誤差數值較小，而文中設計的應用方法的誤差數值在0.05%～0.09%之間，與兩種現有的應用方法相比，文中設計的應用方法精確度更強，適合在實際水工環的勘查中應用。

3 結束語

在環境保護意識不斷加深的當下，水工環地質勘查工作成為了環保意識的踐行工具，研究水工地質勘查中新方法的應用，能夠改善傳統應用方法中的不足，為今后的研究工作提供一定的理論支持。