關于水利工程中的巖土地質勘察探討

魯紅衛

（中國葛洲壩集團股份有限公司勘測設計院，湖北 武漢 430070）

工程巖土地質勘察是水利工程建設發展中最重要的一個環節。科學有效的地質勘察能夠全面掌握水利工程地質情況，有效降低工程施工風險系數，為水利工程提供安全保障和設計優化支持，推進水利工程的順利實施，有效提高工程建設質量和水準。

1 地質勘察對水利工程建設的影響

地質勘察對我國水利工程的整體設計、施工組織、風險預案等都有著重大的影響。施工現場的巖土地質參數對整個建筑物的建設性能影響非常大，施工前就應對建筑施工現場的巖土地質結構做出全面詳細的勘察分析。在規劃建設水利工程時應盡量避開斷層、滑坡等潛在地質災害高發區，影響工程建筑的安全。另外，一些特殊性巖土，如膨脹性粘土、濕陷性黃土等也可能會對水利工程的建設及后期運行造成一定影響，需要特別注意［1］。

2 水利工程地質勘察的要點

2.1 根據區域地質做好勘察規劃

在地質勘察工作中，工作人員要根據工程所在區域地質情況進行有針對性的各項地質勘查測繪工作，保證地質勘察工作內容的準確完整性。同時我們還要根據程建設區域內巖土體的具體物理結構特征來綜合確定地質勘察勘測技術手段，并通過現場及室內試驗綜合分析衡量各種工況下的巖土物理力學和滲透等相關參數。科學布置勘察方案和技術方法，有針對性的解決工程地質問題，提供準確合理的巖土參數，找出地質安全隱患，為設計和施工提供有效的支撐［2］。

2.2 結合設計、施工方案進行針對性勘察研究

前期勘察階段要充分了解業主需求、設計意圖，并根據現場地質情況分析預測為設計提供建議，綜合評定預選設計方案，再根據設計方案進行具體的勘察布置及研究。要了解各設計方案的勘察重點和難點。如重力壩對壩基穩定要求較高，需重點分析壩基巖石的物理力學性質及完整性；堆石壩對地基要求較低，需重點分析防滲方案的選擇及堆石料的性質；拱壩需重點分析壩基巖體的穩定性。根據以上各重點及相應的附屬建筑物布置，針對性的布置勘探、物探及各種試驗。

地質環境勘察工作往往極具技術復雜性，難度較大，前期部分問題只能進行初步分析判斷。施工過程中，需根據地質情況進行超前地質勘察，及時調整支護設計方案，提前制定針對前方地質缺陷的應急預案。同時，通過施工地質及時調整偏保守的設計方案，為工程創造經濟效益。

2.3 多種手段結合、提高勘察質量

對于工程項目而言，堅實穩定的工程地基基礎質量是確保工程建設順利進行的首要質量前提，對于大型水利工程尤為如此。在勘察期間，做到勘探與物探相結合、室內與現場試驗相結合，綜合評定分析。確保勘察工作的準確性，及時發現問題，現場解決，避免后期返工及資料的不準確。

在勘察的過程中，嚴格把控工作質量，鉆探、物探工作，嚴格按照操作規程進行，對質量不合格的及時進行整改返工。試驗環節，從取樣選樣到試驗流程嚴格按照操作規程要求，根據設計工況設計試驗內容。

3 水利工程中巖土地質勘察技術

3.1 鉆探技術

在工程施工中可通過采用巖層鉆探探測技術，準確地實時獲得不同地層分布信息、掌握當地巖土層、水文變化情況，為水利工程設計及建設提供基礎數據。同時利用高效的水電鉆探技術，可為水電工程建設初期規避巨大風險，保證大型水利水電工程施工的長期安全性、穩定性［3］。

3.2 槽探技術

在實際勘探工作中，需要由相關專業人士負責進行專業槽探施工，掌握基本操作技能，利用一定的儀器設備對各種目標條件進行勘探剖面觀測，同時還可以通過槽坑探進行取樣。通過地質槽探技術可準確直觀的觀察巖土層結構分布，降低間接勘探產生誤差的概率，保證前期地質勘探數據的準確性，為后期制定施工、設計方案等工作提供數據基礎資料。

3.3 物探技術

在需要進行水利工程巖土地質勘察時，需要充分借助各種儀器工具進行地質鉆探、槽探。但實際中的應用中，鉆探探測技術、槽探探測技術對我們使用到的儀器都無過高技術要求，此時難以直觀的深入了解、掌握準確的基本成果。此時可考慮利用先進地球物理勘探技術對其進行驗證補充，通過大量使用先進科學的勘測設備、儀器，及時的準確掌握精準度的地質勘測數據，并憑借先進地球物理勘探技術對地下水的礦物質、地質層的成分、結構等信息進行準確劃分，保證勘察結果的科學性、準確性，增加水利水電工程基礎資料的準確科學性，發揮勘察工作的實際應用功效。

3.4 取樣和試驗

現場試驗：現場可通過動力觸探試驗、標準貫入試驗等原位測試試驗初步判斷巖土性質；孔內注水、抽水試驗、壓水試驗分析巖土層滲透參數；必要時進行現場大型剪切等試驗準確判斷現場巖土層力學性質。

室內試驗：第一，取樣。根據計劃試驗的內容，現場采取不同規格的巖土試樣。巖土采樣工作完成后需要及時進行密封，通過密封可以保留所有樣本土體的所有水分，同時對所有樣本進行分類合并歸檔加以保存。第二，根據要求進行各種試驗。根據所取樣品的位置和狀況，針對性的進行室內試驗。通過巖土試驗技術可準確快速獲取被測巖土的各種基本參數，為巖土設計提供重要參考，進而為水利工程建設提供質量保障。

4 水利工程地質勘察時降水處理措施

4.1 井排降水技術

該技術方法適用于寬度一般不小于150m的，且坑內墻體排水層對土壤的滲透系數在1.0×10-4～1.0×10-3cm/s的大型圓形基坑。在集中綜合降水處理綜合利用處理中，其主要技術法優點及其表現形式為：基坑集中降水處理效果明顯、井口間距、基坑大小寬度可實時自動控制調整、可實現大型基坑集中處理自動排水、工序簡單、施工便捷等。但在實際工程建設中應用時，對高層建筑物的地下排水系統結構保護建設有極高的工業技術標準要求，需要明確的地質排水結構保護措施緊密結合起來進行設計使用［4］。

4.2 輕井降水技術

該降水技術主要廣泛應用在一些地質條件復雜和地下徑流水位高地區水利工程建設中。在基坑降水中，對基坑土質條件要求相對較低，而且管道封閉性能比較好，為了有效保證基坑降水施工效果，在水利施工降水過程中，要合理設計確定基坑支撐水管管道間距與降水深度。

5 水利工程巖土治理過程中需要注意的問題

5.1 勘察施工現場的水文地質

進行施工地質質量勘察檢查工作的主要目的就是為了確定整個施工現場的整體地質質量情況，避免因施工地質質量問題而可能出現的施工質量安全問題。水文地質的勘察工作主要是通過測試施工現場的地下水質以及監測地下水的實際水位變化情況，對數據采集后得到的相關水文地質信息進行加以分析，列出施工現場中的水質可能會對主體巖土結構工程、水利工程以及周圍地區建筑環境造成的直接影響，在各項水利建設工程施工時盡量避免這些影響問題，保證各項水利建設工程的前期施工安全［5］。

5.2 勘察施工現場巖土的水理性

巖土的地下水理性是指巖土與地下水相互結合后所產生的相互關系，是施工現場進行地質勘探的一項重要技術工作。地下水可以有多種形式存在，例如巖溶地下水、孔隙地下水、承壓地下水等。地下水的不同存在形式，對地質的影響也就不一樣。在進行地下水地質環境勘察工作時，勘察工作人員也常常需要采集地下水樣品并進行水質檢測，對地下水的水質存在形式，水體的各種化學性質因素例如水對混凝土結構、對鋼筋的腐蝕性等都要進行全面的分析了解。

5.3 關于巖土測試

巖土的測試主要分為兩種：一種是針對一般地質粘土的室內測試，一種則是針對松散取原狀樣困難的土的現場原位測試。測試的內容主要包括檢測巖土的土質物理力學參數、強度以及巖土壓縮性指標等。原位測試方法種類有很多，例如圓錐動力動力觸探試驗、標準貫穿貫入、十字板面剪切試驗等，選擇哪一種測試方法需根據施工現場的具體情況以及對整個現場巖土體進行相關地質物理勘察的相關分析結果。比如標準貫入試驗適用于粘性土、砂層及強風化以上巖層。動力初探試驗適用于碎石土層，根據土層的粒徑及密實度又可根據具體情況選用超重型、重型或輕型重力觸探試驗。現場原位測試需進行大量試驗統計以排除試驗誤差及個別位置特殊地層的影響，準確性相對室內試驗也較差，一般不能作為勘察主要手段［6］。

6 結語

水利工程的建設規劃具有非常強的整體性和系統化意義，這就需要在設計上進行綜合地考慮各種因素，從而確定選址及構筑物形式的科學性。工程地質調查與勘察能夠為水利工程中設計方案的選取提供真實有效的資料支撐，同時這也是增強設計方案的科學性、合理化的一個主要手段。我們需要高度重視水利工程地質調查的真實性、全面性，做到多種方法結合，嚴格把控勘察質量。從而盡量避免地質條件不明對建設工程設計、施工產生影響，提升工程實施的質量和效率，充分挖掘和發揮水利工程的價值和功能。