關于水利工程地質勘測技術與方法的思考

郭 宇

(江門市科禹水利規(guī)劃設計咨詢有限公司，廣東 江門 529000)

0 引 言

在水利工程地質勘測技術應用的過程中，要秉持綜合勘測的相應規(guī)范原則，明確工程地質勘測技術和方法對水利工程建設的適用性，然后落實周密且科學的勘測方案，一定程度上可以提高地質勘測工作的整體水平。對于地區(qū)發(fā)展而言，水利工程項目發(fā)揮了重要的作用，因其施工難度高、施工條件復雜，所以工程施工前要進行一系列的地質勘測工作。因此，選取合理且有效的地質勘測方法，對后續(xù)的設計施工及項目的安全運行都起到了重要的作用。

1 地質環(huán)境對水利工程項目的影響

地質環(huán)境屬于自然環(huán)境的一種，是指由巖石圈、水圈和大氣圈組成的環(huán)境系統(tǒng)。對水利工程而言，發(fā)揮主要作用的為巖石圈表層覆蓋層與水圈中的地下水，兩者的互相作用形成了復雜的地質環(huán)境。

一方面，地質環(huán)境中巖土體的水理性質會對水利工程項目質量形成影響，其中，巖土體水理性質主要包括透水性、給水性以及軟化性等，不同的性質決定了巖土體的強度、影響因素等，尤其是在地下水不斷的作用下，只有選擇有效且合理的地質勘察方法，才能保證項目后期建設的質量，避免出現(xiàn)滲水、滑坡等嚴重的工程質量問題[1]。例如，針對珠三角沿海的軟土層，其往往呈現(xiàn)高含水率、高壓縮性、厚度大、微透水性，此時項目區(qū)的主要工程地質問題為軟土層的抗滑穩(wěn)定及變形穩(wěn)定問題。為了測定軟土層的抗剪強度，采用現(xiàn)場十字板剪切試驗為有效且可靠的地質勘測方法。

另一方面，地質環(huán)境中地下水位、水質會對水利工程項目質量形成影響。水中礦物質的含量、水體的pH數(shù)值、水硬度等參數(shù)都會對工程穩(wěn)定性產生不同程度的作用，加之工程項目會出現(xiàn)水位升降的影響，不均勻形變也是嚴重的安全隱患。例如，若是工程項目接近地下水流動區(qū)域，水中存有大量的SO4-2和H+，由于離子作用，長期的侵蝕沖刷就會對地基穩(wěn)定性產生不良影響，存在嚴重的安全隱患。

2 水利工程地質勘測技術與方法應用實踐

在明確水利工程項目中地質勘測技術重要性的基礎上，就要結合實際工程需求落實完整的勘測技術方案，確保技術能發(fā)揮其實際價值。與此同時，滿足工程項目技術應用平臺的建設標準，推動水利工程項目的全面進步。

2.1 物探技術

2.1.1 電磁勘探

近幾年，在水利水電工程建設項目中應用電磁物探的范圍在不斷擴大，其中，多場源技術、二維電阻率成像技術、三維電阻率成像技術、人工配合天然場源可控音頻大地電磁技術等，都能發(fā)揮其實際應用作用，進一步對圍巖介質的斷層結構、破碎帶結構以及異常區(qū)域予以勘測。

案例1：陂村電排站原址擴容重建項目，工程部門依據(jù)工程量集中安裝了3臺400kW排水電泵，保留原陂寨電排站和自排涵，擴容后總裝機容量1300kW,工程等別為III等中型，增設1座面積1150m2調蓄前池，建設自排涵、控制房等配套設施。排澇標準為10a一遇24h暴雨3d排干提高到10a一遇24h暴雨1天排干[2]。

技術方案：因項目區(qū)處于構造斷裂帶附近，因此，勘測部門在工程項目開始前進行了電磁勘測處理，為保證地質條件滿足施工要求以及日后應用，采取三維電阻率成像技術進行電法觀測(圖1)，充分了解了場區(qū)的地質構造特征。

圖1 三維電法觀測系統(tǒng)

2.1.2 電法勘測

主要是借助自然電場法、電磁感應法、激發(fā)極化法等方式進行地質勘測分析，在集中收集數(shù)據(jù)的基礎上，按照數(shù)據(jù)結構完成分析[3]。值得一提的是，近幾年高密度電法受到了廣泛關注，利用地震勘探技術體系中的數(shù)據(jù)采集模式，有效完成數(shù)據(jù)采集工作、數(shù)據(jù)匯總處理工作，然后集中顯示測試結果，真正建立了多維勘探技術框架。

2.1.3 地震勘測

主要技術分為水平地震剖面分析技術、水負視速度法技術、反射技術、TSP長距離超前預報技術等，能有效借助彈性波完成巖體質量的評估分析，最大化的提升數(shù)據(jù)匯總的效果，保證了水利工程地質勘測中定性分析和定量分析并行的質量，進一步滿足經濟效益和工程效益的需求。

2.2 遙感技術

在水利工程項目施工前，借助遙感技術進行地質勘測工作具有重要的實踐意義，因為遙感技術無需直接接觸目標物就能建立信息搜索模式和信息匯總模式，因此，能大大提升工作的便捷性，技術人員針對收集的信息展開分析和數(shù)據(jù)研究即可了解相應的屬性關系，確保工程地質環(huán)境參數(shù)分析工作順利落實[4]。

案例2：高陂鎮(zhèn)陂寨移民安置區(qū)電排站擴建工程，新建泵站1座，工程等別為Ⅴ等5級，永久性主要建筑物按20a一遇洪水標準設計(設計流量3237m3/s)，按30a一遇洪水標準校核(校核流量4202 m3/s)。主要建設內容涉及進水前池工程、基礎開挖及基礎處理工程、泵房下部結構工程、泵房上部結構工程、壓力水箱工程、自排涵工程、出口工程、堤防工程等重要項目。

由于場區(qū)為山地，地質條件復雜，勘測范圍廣，交通條件差，為了全面提升工程質量，勘測部門在開展相應工程單元前利用遙感技術進行了工程區(qū)域地質條件的勘測分析。

技術方案：1)利用地質界線進行準確的地質環(huán)境判定，分析地層結構，然后了解工程區(qū)域內隱伏斷裂以及活動斷裂的數(shù)據(jù)。2)利用遙感技術成像過程明確施工區(qū)域水體參數(shù)、地下水淺埋帶等地質條件，然后評斷出施工區(qū)域周圍地下水補給以及徑流情況，有效完成數(shù)據(jù)的富集。3)搭配GPS技術完成影像區(qū)的設置，選取控制點進行比例尺的地形讀取[5]。

2.3 鉆探技術

在水利工程項目開展地質勘測工作中，鉆探技術是最為常見的手段，主要是借助鉆探處理工序充分了解巖芯信息和數(shù)據(jù)，判定地層巖性、地質構造基礎結構、巖體風化水平和特性等，進一步完成室內試驗處理，從而打造合理且高效的施工方案，減少水文地質環(huán)境產生的安全隱患。

案例3：大埔縣高陂樞紐庫區(qū)的塘溪泵站工程項目，大泵設計流量6.20m3/s，大泵單機裝機容量為355kW，共3臺機組，小泵設計流量0.4m3/s，小泵單機裝機容量為55kW，共3臺機組，總裝機規(guī)模為1230kW[6]。

技術方案：在實際工程項目中，因為主要是進行泵站的設計施工，因此，勘察部門決定采取鉆孔壓水試驗技術，有效分析了場區(qū)地基巖土層的透水性。

2.4 坑探技術

主要是借助人工配合設備完成掘進處理，然后借助相應的技術手段對地表以下淺表層的工程地質條件進行集中的檢測分析，其中，斜井測試、平洞測試、深槽測試以及深坑測試等都是較為常見的方式。因為坑探技術對地質環(huán)境以及區(qū)域土地造成的擾動較小，且觀察和記錄較為便捷，所以能更加直觀的完成信息的匯總。另外，坑探技術還能了解工程區(qū)域內的地質現(xiàn)象，并且結合數(shù)據(jù)挖掘技術完成邊坡強風化和卸荷帶參數(shù)的信息整理工作，有效提高測試水平。

2.5 試驗

對于水利工程項目而言，全面且完整的地質勘測技術方案非常關鍵，是影響整個工程質量的重點，因此，要采取適宜區(qū)域內巖土層特征和特定物理條件的處理方案，依據(jù)理論分析的基礎上進行試驗檢測。例如，在對巖土層進行試驗分析的過程中，主要是對其抗剪情況、抗壓情況、形變情況以及點荷載情況等進行系統(tǒng)化分析，最大化的創(chuàng)設良好的施工環(huán)境。

3 建 議

要想提升水利工程項目中地質勘測的綜合水平，除了要踐行標準化技術方案外，也要積極推廣先進的技術裝備，制定完整的技術應用邏輯體系，順應勘測行業(yè)變革的發(fā)展趨勢，利用新型技術裝備優(yōu)化階段性工作質量。并且，要完善勘測人員培訓教育指導工作，秉持以人為本的理念，利用交流互動以及經驗分享等方式共創(chuàng)和諧的技術交流平臺，從而促進整個行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展進步[7]。

4 結 語

綜上所述，在水利工程項目中應用工程地質勘測技術要秉持技術優(yōu)先的原則，結合實際情況選取適宜的技術方案，確保能提高工程綜合分析質量和效果，按照投資標準、工期要求等約束技術運行流程，從根本上提高工程項目的整體水平，有利于經濟效益和社會效益的雙贏。