水利工程地質(zhì)勘察方法探討

摘要：地質(zhì)勘查是水利工程的主要工作任務(wù)之一，勘查的目的在于評估地質(zhì)的穩(wěn)定性、預(yù)測地質(zhì)災(zāi)害等，勘查質(zhì)量直接影響水利工程的質(zhì)量。常用的勘察方法包括影像解析、地質(zhì)調(diào)查、鉆探、物探等，每一種方法都有各自的原理、操作過程、適用條件等，通過采用合適的勘察方法得到相應(yīng)的數(shù)據(jù)，如近幾年地質(zhì)災(zāi)害的頻率、影響等，以此來做好水利工程的規(guī)劃、設(shè)計，保證水利工程的質(zhì)量。然而，受一些因素的影響，依然有一些水利工程因為未做好地質(zhì)勘察而引發(fā)質(zhì)量問題。基于此，對水利工程地質(zhì)勘察方法進行研究，通過分析地質(zhì)勘察的問題、方法等，以此來為地質(zhì)勘察提供相應(yīng)的參考。

關(guān)鍵詞：水利工程"地質(zhì)勘察"勘察方法"地質(zhì)條件

Exploration"of"Geological"Survey"Methods"for"Water"Conservancy"Engineering

ZHOU"Yongping

Dayu"Design"Consulting"Group"Co.，"Ltd."，"Lanzhou，"Gansu"Province，"730050""China

Abstract："Geological"exploration"is"the"main"task"of"water"conservancy"engineering，"with"the"purpose"of"evaluating"geological"stability"and"predicting"geological"disasters，"and"its"quality"directly"affects"the"quality"of"water"conservancy"engineering."Common"survey"methods"include"image"analysis，"geological"investigations，"drilling，"geophysical"exploration，"etc，"and"each"method"has"its"own"principles，"operating"processes，"applicable"conditions，"etc."Corresponding"data"is"obtain"by"using"appropriate"survey"methods，"such"as"the"frequency"and"impact"of"geological"disasters"in"recent"years，"so"as"to"do"a"good"job"in"the"planning"and"design"of""water"conservancy"engineering"and"ensure"its"quality."However，"due"to"the"influence"of"some"factors，"some"water"conservancy"projects"still"have"quality"problems"because"of"inadequate"geological"surveys."Based"on"this，"this"article"studies"geological"exploration"methods"for"water"conservancy"engineering."It"analyzes"the"problems"and"methods"of"geological"exploration，"so"as"to"provide"corresponding"references"for"geological"exploration.

Key"Words："Water"conservancy"project;"Survey"method;"Stability"evaluation;"Geological"conditions

水利工程是用于調(diào)控和利用水資源的工程項目，其類型多樣，包括水庫、水電站、堤防、治理河道等。在現(xiàn)代社會中，水利工程發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，它們在保障人民生活用水、農(nóng)業(yè)灌溉、工業(yè)用水、防洪抗旱等方面起著不可或缺的作用。在水利工程建設(shè)中，地質(zhì)勘察是其非常重要的一項任務(wù)，勘察的目的在于為水利工程的設(shè)計和施工提供依據(jù)，確保水利工程安全、經(jīng)濟、可行。以某大型水庫為例，該水庫在建設(shè)過程中進行了詳細的地質(zhì)勘察。通過勘察發(fā)現(xiàn)，水庫壩址區(qū)存在軟弱夾層，需要進行特殊處理。地質(zhì)勘察結(jié)果為水庫的設(shè)計和施工提供了重要依據(jù)，確保了水庫的安全性和穩(wěn)定性。因此，本文對水利工程地質(zhì)勘察方法進行分析。

1""地質(zhì)勘察概述

水利工程地質(zhì)勘察是對水利工程建設(shè)區(qū)域內(nèi)的地質(zhì)條件進行調(diào)查、分析和評估的一系列活動。地質(zhì)勘察的目的在于保障水利工程項目安全實施，通過地質(zhì)勘察，了解工程建設(shè)區(qū)域的地質(zhì)構(gòu)造、巖土性質(zhì)、水文地質(zhì)條件等，為項目的設(shè)計和規(guī)劃提供科學(xué)依據(jù)。在保障項目安全實施方面，地質(zhì)勘察可以揭示工程建設(shè)區(qū)域的不良地質(zhì)現(xiàn)象，如滑坡、泥石流、斷層等，從而提出相應(yīng)的防治措施。不同類型水利工程的地質(zhì)勘察重點也有所不同。例如：大壩是水利工程的核心部分，其穩(wěn)定性至關(guān)重要。因此，大壩地質(zhì)勘察的重點是壩址區(qū)的巖土性質(zhì)、地質(zhì)構(gòu)造、水文地質(zhì)條件等。勘察活動需要特別關(guān)注大壩的穩(wěn)定性分析，為大壩設(shè)計提供可靠的參數(shù)。又如：渠道是水利工程中的輸水設(shè)施。在進行渠道地質(zhì)勘察時，需要關(guān)注線路的走向、地形地貌、水文地質(zhì)條件等因素。重點評估渠道沿線的穩(wěn)定性，確保渠道的施工和運行不受地質(zhì)災(zāi)害的影響[1]。

2""地質(zhì)勘察的方法

在水利工程項目中常用的地質(zhì)勘察方法如下。

2.1"影像解析法

影像解析法是一種基于圖像處理和機器學(xué)習(xí)的技術(shù)，通過特定的算法和模型，對獲取的地質(zhì)影像進行解析，從而提取有用的地質(zhì)信息。該方法主要包含3個步驟：圖像處理、特征提取和模型建立。圖像處理是對原始影像進行預(yù)處理，包括降噪、增強等操作，以提高影像的清晰度和可讀性。特征提取則是從處理后的影像中提取與地質(zhì)特性相關(guān)的特征信息。最后，通過建立的模型對特征信息進行解析，以獲取準(zhǔn)確的地質(zhì)信息[2]。影像解析法適用于各類地質(zhì)環(huán)境、巖性、構(gòu)造等領(lǐng)域，如在找礦工作中，可以通過解析遙感影像，快速準(zhǔn)確地識別礦床的位置和分布；在地質(zhì)災(zāi)害研究中，可以通過對地形影像的解析，預(yù)測滑坡、泥石流等災(zāi)害的風(fēng)險區(qū)。地質(zhì)勘察中的影像數(shù)據(jù)主要來源于衛(wèi)星遙感、無人機航拍以及地形圖等。為了獲取準(zhǔn)確的地質(zhì)信息，需要對這些影像數(shù)據(jù)進行預(yù)處理，包括校正、鑲嵌等操作，使其符合后續(xù)解析的要求。此外，為了更直觀地展示地質(zhì)信息，還需要利用可視化技術(shù)將解析結(jié)果進行可視化展示。

2.2""地質(zhì)調(diào)查法

地質(zhì)調(diào)查法作為地質(zhì)勘察的關(guān)鍵手段，對于獲取準(zhǔn)確的地質(zhì)信息具有重要意義。地質(zhì)調(diào)查方法有很多種，如地層學(xué)，通過研究地層的順序、分布和特征，推斷地質(zhì)歷史和構(gòu)造演化；巖石學(xué)，研究巖石的成分、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造和成因，了解地球物質(zhì)組成和演化；地球物理學(xué)，利用物理原理研究地球的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和現(xiàn)象，如重力、磁力、地震波等；化學(xué)地球動力學(xué)，通過研究地球化學(xué)元素的行為和分布，揭示地球內(nèi)部的化學(xué)過程和動力學(xué)機制。以地層學(xué)為例，在地質(zhì)調(diào)查中，首先，要現(xiàn)場踏勘，了解區(qū)域地形、地貌及地質(zhì)構(gòu)造，收集相關(guān)資料，為后續(xù)工作做好準(zhǔn)備。其次，在選定區(qū)域進行鉆探，獲取地層巖芯樣品，對巖芯進行編號、描述和拍照，記錄地層信息，對采集到的巖石、土壤等樣品進行化學(xué)、物理等分析，以獲取地層成分和特征信息。最后，整理現(xiàn)場記錄和樣品分析數(shù)據(jù)，繪制地層剖面圖等圖件，并根據(jù)收集的數(shù)據(jù)和編錄資料，分析地層的分布、厚度、巖性特征等，推斷地質(zhì)歷史和構(gòu)造演化。現(xiàn)在還會應(yīng)用一些信息技術(shù)進行地質(zhì)調(diào)查，如遙感技術(shù)、全球定位系統(tǒng)等，其中遙感技術(shù)可獲取大范圍的地質(zhì)信息，分析地形地貌、巖石類型等；全球定位系統(tǒng)可用于鉆探定位、測量等，提高勘察精度和效率[3]。通過結(jié)合傳統(tǒng)地質(zhì)調(diào)查方法和現(xiàn)代信息技術(shù)，能夠更全面、準(zhǔn)確地獲取地質(zhì)信息。

2.3""鉆探法

鉆探法是地質(zhì)勘察中一種非常重要的技術(shù)手段，通過鉆探獲取地下巖土樣品，進而分析地質(zhì)結(jié)構(gòu)、巖層分布、地下水狀況等信息。鉆探法具有直觀、準(zhǔn)確的特點，尤其在復(fù)雜地質(zhì)條件下，鉆探法能夠提供更加詳實的地質(zhì)資料。常用鉆探法，如沖擊鉆探，利用重錘的沖擊力破碎巖土，適用于硬巖和堅硬土層。優(yōu)點是設(shè)備簡單、成本低，缺點是效率較低，對軟土擾動較大。旋轉(zhuǎn)鉆探，通過鉆桿和鉆頭的旋轉(zhuǎn)切削巖土，適用于各種巖土層。優(yōu)點是效率高、鉆孔質(zhì)量好，缺點是設(shè)備復(fù)雜、成本較高。巖心鉆探，利用巖心鉆頭在巖石中取芯，適用于勘探礦藏、地下水等。優(yōu)點是獲取信息準(zhǔn)確，缺點是速度慢、成本高。鉆探需要的設(shè)備包括鉆機、鉆桿、鉆頭等，根據(jù)不同的鉆探方法選擇不同的設(shè)備和工具。同時，還需要配備泥漿泵、攪拌機等輔助設(shè)備。在鉆探過程中，首先要根據(jù)勘察目的和地質(zhì)條件選擇合適的鉆孔位置。然后要根據(jù)巖土性質(zhì)設(shè)計鉆孔深度、口徑、角度等參數(shù)。在確保鉆機安裝穩(wěn)定，設(shè)備連接牢固。根據(jù)實際情況選擇合適的鉆進方式，控制鉆進速度，保持泥漿循環(huán)。按照規(guī)定采集巖心和樣品，注意保持其完整性。最后，實時測量鉆孔深度，記錄相關(guān)數(shù)據(jù)，待完成鉆探后清理孔內(nèi)雜物，采取合適的方式進行封孔[4]。

2.4""物探法

物探法是一種通過研究地球物理場的變化規(guī)律來探測地質(zhì)構(gòu)造和礦產(chǎn)資源的方法。其基本原理是利用各種巖、礦石間的物理性質(zhì)差異所引起的地球物理場的異常，通過對這些異常的觀測和分析，間接地確定地下地質(zhì)體的分布規(guī)律和特征。常用的探測方法，如重力勘探是利用巖、礦石間的密度差異所引起的重力變化進行勘探的方法；磁法勘探是利用巖、礦石間的磁性差異所引起的磁場變化進行勘探的方法；電法勘探是利用巖、礦石間的電性差異所引起的電場變化進行勘探的方法，主要包括電阻率法、自然電場法等；地震勘探是通過人工激發(fā)地震波，利用巖、礦石間的彈性波速差異來探測地質(zhì)構(gòu)造的方法。

3""區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造勘察及穩(wěn)定性評價

本文以某區(qū)域某水利工程項目為例進行地質(zhì)構(gòu)造勘察與穩(wěn)定性評價。

3.1"某水利工程概況

某水利工程項目位于某鎮(zhèn)城郊的一條江干流上，項目的目的是利用江水進行水力發(fā)電，屬于河床式電站。該工程預(yù)計裝機容量為3×1250"kW，擋水壩最大高度約6"m，設(shè)計正常蓄水位27"m，采用橡膠壩袋控制，以降低上游的水位。勘察目的是為擬建場地提供巖土工程資料和巖土技術(shù)參數(shù)，對建筑地基的基礎(chǔ)設(shè)計、地基處理作出論證和建議。

3.2"勘察方法

該水利工程的大地構(gòu)造處于凹陷區(qū)，南鄰一個島嶼，該島嶼處于區(qū)域性大斷裂，大斷裂范圍約5～10"km。工程場區(qū)內(nèi)為新生界地層所覆蓋，且厚度非常大，未發(fā)現(xiàn)地殼的差異升降活動及其他活動性斷裂穿過工程區(qū)。據(jù)此認為，工程場區(qū)處于相對穩(wěn)定的地質(zhì)構(gòu)造單元上。在地質(zhì)勘察中采用鉆探施工法來進行勘察，選擇1臺XY-1型鉆機進場鉆探。首先，取土樣和標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗，控制性勘探孔中每變層均采取原狀土樣，做到每層有足夠多的樣品控制，獲取有代表性的樣品，及時密封和送回測試室，每變層進行標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗，砂性土加密標(biāo)貫次數(shù)，每次標(biāo)貫均清孔到底，計算無誤才進行試驗。其次，采取土、水試樣到實驗室進行測試，最后還安排了專門的人員來進行鉆孔巖芯編錄。壩址及廠區(qū)不存在軟弱土層，可不考慮震陷影響。勘察期間，未發(fā)現(xiàn)崩塌、滑坡、塌陷、泥石流等不良地質(zhì)作用，岸坡坡度10～200°，呈平緩狀，壩址及周邊未發(fā)現(xiàn)溶洞、暗溝、侵蝕崩塌等不良地質(zhì)作用，壩基和壩肩巖土體較穩(wěn)定[5]。

3.3"天然建筑材料的勘察

本次勘察主要收集了河道砂礫料場的砂料和紅崗珠江碎石場的石料來進行勘察。通過室內(nèi)試驗，測試出砂料場地形平坦開闊，砂層厚約1.0～5.0"m，表面基本沒有剝離層，因此劃為Ⅰ類料場。料場沿河道帶狀分布，延伸長度大，其儲量可滿足本工程要求。石料場屬基巖天然裸露的山包，資源礦體所處的海拔標(biāo)高在83～105"m之間，分布面積292"172"m2，可開采深度10～20"m，地表無用層厚度約1～3"m，可開采資源儲量估算3"185"137"m3。

3.4"穩(wěn)定性評價

通過此次地質(zhì)勘察，該區(qū)域無大斷裂和明顯的活動性構(gòu)造及其他大型的物理地質(zhì)現(xiàn)象發(fā)育，區(qū)域構(gòu)造相對較穩(wěn)定。場地抗震設(shè)防烈度為7度，設(shè)計基本地震加速度值為0.15"g，設(shè)計地震分組為第一組，建筑場地類別屬Ⅲ類，特征周期值為0.45"s，屬建筑抗震一般場地。場區(qū)天然砂料和石料儲量較大，質(zhì)量較好，能滿足要求，交通方便，礦區(qū)遠離村莊及建、構(gòu)筑物，礦區(qū)開采對周邊環(huán)境影響較小。

4""結(jié)語

綜上所述，水利工程地質(zhì)勘察是確保水利工程建設(shè)安全、經(jīng)濟、可行的重要手段。通過科學(xué)合理的水利工程地質(zhì)勘察，可以在確保生態(tài)環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的前提下，為我國基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)提供重要支撐。面對未來的挑戰(zhàn)和機遇，需要進一步加強研究，完善技術(shù)體系，加強信息化與智能化建設(shè)，培養(yǎng)高素質(zhì)人才，以推動我國水利工程地質(zhì)勘察事業(yè)不斷發(fā)展。

參考文獻

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