時間:2023-06-18 10:36:52
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一、水利水電工程建設與環境問題
1.1水利水電工程與地震問題水庫等水利水電工程建筑物蓄水后,由于地應力的調整或水體下滲等原因,觸發了地質斷層的復活而誘發地震。研究表明,要觸發一個比較大的地震需具備以下三個條件:①水庫巖石比較破碎,且處理效果不十分理想;②存在有利于應力集中的地質環境條件;③水庫水荷載所產生的超孔隙水壓力足夠大。關于水庫誘發地震的事件國內外均有報道,一般而言,水庫的壩址沒有較大的斷裂帶存在,僅僅是水荷載引起的地應力,誘發地震的可能性是很小的。但如果誘發大的地震,那將是災難性的。從1987年的資料至今,我國已建設的壩高在15米以上的水庫共18000多座,已發現水庫誘發地震的有13座。
1.2水利水電工程與水文問題水利水電工程建成后改變了下游河道的流量過程或周圍環境水域的分布,從而對周圍環境造成影響。例如:①大壩水庫不僅存蓄了汛期洪水,而且還截流了非汛期的基流,往往會使下游河道水位大幅度下降甚至斷流,并引起周圍地下水位下降,從而帶來一系列的環境生態問題;②下游天然湖泊或池塘因斷絕水的來源而干涸;③下游地區的地下水位下降;④入海口因河水流量減少引起河口淤積,造成海水倒灌;⑤因河流流量減少,使得河流自凈能力降低;⑥以發電為主的水庫,多在電力系統中擔任峰荷,下泄流量的日變化幅度較大,致使下游河道水位變化較大,對航運、灌溉引水和養魚等均有較大影響;⑦當水庫下游河道水位大幅度下降以至斷流時,勢必造成水質的惡化。由此可見,水利水電工程對水文的影響是不容忽視的一個重要問題。
1.3水利水電工程與氣候問題一般情況下,區域性氣候狀況受大氣環流和水體分布所控制。如果修建大、中型水庫及灌溉工程后,當地水體的分布會發生較大的變化。如原先的陸地變成了水體或濕地。局部地表空氣變得較以前更加濕潤,形成新的小氣候,對當地氣候會產生一定的影響。主要表現在對降雨、氣溫、風和霧等氣象因子的影響方面。
1.4水利水電工程與魚類、生物物種問題①對魚類的影響:切斷了洄游性魚類的洄游通道;水庫深孔下泄的水溫較低,影響下游魚類的生長和繁殖;下泄清水,影響了下游魚類的餌料,從而影響魚類的產量;高壩溢流泄洪時,高速水流造成水中氮氧含量過于飽和,致使魚類產生氣泡病。②對植物和動物的影響:庫區淹沒和永久性的工程建筑物對植物和動物都會造成直接破壞;同時局部氣候變化、土壤沼澤化、鹽堿化等都會對動植物的種類、結構及生活環境等造成影響。
二、工程地質工作中存在的問題
2.1工程地質勘察的質量問題在工程地質勘察過程中,主要問題有以下幾種:①工程概念不清,勘探側重點不明確,針對性不強,方法不當,手段落后;②工程地質分析工作中所選擇的理論、方法、計算公式等與實際情況有較大出入,其適應條件的物理意義混淆不清;③地質報告中基本地質條件不清楚。我們遇到的主要工程地質問題有:①界定不準確或論證不充分,有問題遺漏甚至結論性錯誤;②有些地質報告沒有地質結論,也有些工程沒有做多少地質工作就先下結論,極不嚴肅。此類問題產生往往造成階段性工程審查不能一次性通過,可能延誤開發時機;或者盡管通過了審查,但卻給工程留下了隱患,這種情況的危險性極大。
2.2勘測周期不合理的問題從工程地質勘察到地質報告的提交需要一定的工作周期,這是再簡單不過的道理,然而有些工程卻沒有進行基礎性的前期投入。主要存在問題有以下幾個方面:①一旦需要申報項目,立即就要求提交地質報告;②今天剛剛提交可研報告,明天就要求提交初設報告。此類情況多為地方性工程,一般國家投資的大型工程出現這種局面的不多。沒有足夠的勘測周期所造成的后果是嚴重的,由于地質條件不清楚,直接導致投資控制不住,施工后修改設計等情況。更可怕的是留下了工程隱患,可能造成重大的工程事故。
三、結語
工程地質學是20世紀才建立和發展起來的一門地球科學。水利水電工程地質勘察是所有行業中涉及面最廣、問題最復雜、任務最艱巨、聲望最高、最具權威性的龍頭行業,它具有自身的特殊性與復雜性。水利水電工程建設與環境保護是一項長遠的任務,是水利水電工程順利進行的重要保證之一。保護和改善工程環境是保證人們身體健康的需要,是現代化大生產和保證工程質量的客觀要求,是保證工程永久利益的必須條件。工程地質工作的質量,對工程方案的決策和工程建設的順利進行至關重要。由于地質問題引起的工程事故時有發生,輕則修改設計延誤工期,嚴重時造成工程失事,給人民生命財產帶來重大損失。近年來,工程地質勘察質量有下滑趨勢,工程地質分析不夠深入,有時甚至出現工程地質評價結論性錯誤這樣嚴重的問題。筆者認為,總結分析水利水電工程地質勘察過程中存在的問題,具有重要的現實意義。
參考文獻:
[1]林妙月.區域構造穩定性及地震性危險評價問題[M].北京:地震出版社,2008:99-100.
某壩基夾層雙側的巖體側向抗滑效應比較大,如果按照既有的規律,不進行考慮的話就不符合壩基的實際。但是,進行絕對地考慮的話,也不一定非常合適。事實上,只要按照正常的辦法,將其作為安全儲備,而不參與壩基穩定計算就可以了。
1.2整體論觀點
每一個工程地質問題都存在一定的系統之中,只有采用系統分析法才能夠對其進行客觀的分析和判斷。系統方法論認為,人們在研究和解決系統問題時,僅僅重視各要素自身的可靠性是不夠的,而應當將重點放在如何通過對具有必要可靠性的諸多要素的優化組合,以達到系統的整體效應最佳,而并不追求每個要素自身可靠性都達到最高等級。否則,工程地質決斷就必然是偏于保守的。
1.3經驗支持論觀點
隨著工程地質勘察的深入,其經驗越來越多,作用也越來越大。工程經驗可以幫助人們認識工程地質環境,建立數學模型進行研究[1]。工程地質勘察的經驗還能夠幫助人們分析地質狀況是否適合進行相關的水利水電工程操作,如果能的話,需要在實際的工作中注意哪些問題。
2水利水電工程地質勘察理論現狀
隨著社會的發展、科學技術的進步,水利水電工程的建設逐漸實現了現代化,水利水電工程地質工作亦是如此。這些先進的技術為水利水電工程地質研究提供了現代化的理論基礎與實踐水平。實現現代化的操作、運用先進的科學技術也將是水利水電工程地質研究工作的必然途徑。近幾十年來,水利水電工程的地質研究工作取得了多方面的發展,從勘察技術到測試技術,再到數值分析技術等都獲得了迅速的發展。雖然水利水電工程地質在理論、知識上獲得了長足的發展,但是由于地質環境的復雜以及地質信息獲取難等原因,導致了水利水電地質研究工作無法成為一門精確的學科,在眾多方面還存在的缺陷。
3水利水電工程地質勘察主要內容
水利水電工程地質勘察工作是一項復雜的系統工作,應該涵蓋到多個方面。但是傳統的水利水電工程地質勘察工作由于受到理論以及經驗方面的限制,只考慮到地質信息的基本調查工作。在實際工作中,僅對水利水電工程區的地質進行簡單的分析,為建設人員提供建設區地形地貌、地層巖性以及地質構造等信息[2]。這樣,就使得水利水電工程地質勘察報告不夠完善,為工程建設提供的幫助也較為有限。自20世紀70年代,隨著技術水平的提高,勘察的工作內容也逐漸豐富起來。當前,水利水電工程地質勘察工作包括多個組成部分。主要包括:基本地質信息的調查;工程地質問題的提出、分析以及判斷;對工程地質進行改造的問題分析;對地質信息進行監測以及反饋,并且依據監測反饋內容進行調整。基礎信息的調查是勘察工作的基礎,然而后3個方面的增加則逐漸完善了勘察工作,將勘察的目標從簡單的地質勘察延伸至地質工程方向。這種方向的轉變能夠有助于水利水電工程的建設,同時也給勘察人員提出了新的要求,他們不僅要是地質專家,也要了解水利水電方面的知識。這樣,才能提高地質勘察工作的水平。
4水利水電勘察實物工程量與工程地質問題決斷質量的關系
水利工程地質勘察工作中,首先是要進行地質勘察,進而對地質做出決斷,這是該項工作的最基本環節,同時也是一項重要的環節,因為決斷的質量會直接作為水利水電工程建設時的參考。但是對于這一環節,許多人存在一個誤區,主要是關于水利水電勘察實物工程量與工程地質問題決斷質量的關系。許多人會認為工程地質問題決斷質量完全與勘察實物的工程量成正比,受到勘察實物工程量的直接影響。但是實際上,二者并無如此明顯的因果關系。勘察實物工程量會為工程地質問題的決斷工作提供基礎,但是決斷的質量大部分還是取決于勘察人員的專業素養。水利水電工程所面臨的地質條件往往較為復雜,這本身就對勘察人員的素質提出了較高的要求。面對這么復雜的地質環境,勘察人員要想進行正確、科學的決斷必須要有扎實的專業基礎、具有較高的綜合決斷能力。
5水利水電工程地質決斷風險問題
工程地質決斷風險(簡稱地質風險),主要是指因為重要地質信息的遺漏或者工程地質決斷失誤等原因,為社會、經濟以及工程帶來危害的事件。所有的工程都想通過建設,在風險降到最低水平的前提下,達到一定的經濟、社會效益,水利水電工程也是如此。但是有些人一味地要求工程完全無風險,是不夠科學的,是一種理想化的認知,尤其是對于水利水電工程。水利水電工程的選址往往是在河道、山體等地質較為復雜的地區,這些地區所面臨的地質風險概率很大。因此,水利水電工程的建設都必備地質勘察流程。通過這一工作來對地質進行分析、決斷,指導工程建設,降低地質風險。依據地質風險事件的危害程度,可以將風險事件劃分為毀壞型風險事件和損傷型風險事件。從實際而言,損傷性的風險事件是被允許的,但是毀壞型則完全不予允許。雖然地質風險客觀存在,但是為了確保水利水電工程能夠發揮更大的效果,減少損壞,勘察人員們必須要加強專業知識的學習,利用經驗等各種理論,結合實際對地質問題進行正確的決斷,確保決斷質量,將地質風險控制在最低的狀態。
6水利水電巖體工程穩定性地質評價問題
由于水利水電工程必須建立在一定的巖體之上,所以水利水電工程地質勘察工作,還需要對巖體工程進行穩定性分析以及評價。這一工程由壩基工程、地下工程以及邊坡工程等構成。實際的分析評價中,要立足工程實際,綜合多方面因素來進行。開展巖體工程的穩定性分析首先要為巖體工程確定目標以及預定工程需要達到的可靠度。此外,為整個工程建立一套完善的穩定性評價系統,從整體出發,利用系統將各個單方面因素結合起來進行綜合的分析。從而使得穩定性評價工作能夠達到應有的效果。這一工作的科學、有效也將為后期的地質決斷提供基礎。
2耦合多源數據的水利水電工程地質剖面生成方法
各類地質數據解譯分析的目的是為了弄清工程區復雜的地質結構幾何形態和空間分布關系,水利水電工程地質研究的主要對象為地形地貌、地層巖性和地質構造三類地質要素。因此,耦合多源地質數據的解譯分析結果,對各類地質要素進行綜合分析,獲得能客觀反映其空間構造的剖面數據,將為三維地質數據的集成提供數據源。根據地質結構分析可知,反映工程地質條件的數據多種多樣,如地形等高線、鉆孔、平硐、實測剖面、遙感解譯圖、地層柱狀圖、區域地質圖、構造地質圖等,由于數據來源、勘測手段、數據精度等方面的不一致,使得這些地質數據不能完全統一地反映實際地質條件,需要進行耦合處理分析,形成一致的解釋結果。根據數據的類型和使用方式,可將其分為兩大類:①直接可用數據。包括鉆孔、平硐及其相關屬性數據,這些通過地質勘探得到的原始采樣數據,精度很高,利用數據庫進行存儲管理后,可直接用于剖面解譯和集成系統中。②間接圖形數據。由不同分辨率不同精度的圖形組成,既包含分析處理過的原始信息,如三維地形、剖面數據等,也包括分析得到的數據,如通過地質點、遙感圖像解譯獲得的地層界線、斷層、褶皺等構造跡線,以及地層柱狀圖、構造地質圖等,這類數據一般利用AutoCAD平臺進行二維存儲,需要進行耦合統一分析。在傳統剖面形成的基礎上,提出改進的耦合多源地質數據的地質剖面生成方法如下:a.將綜合反映工程區域地質測繪、勘探和分析成果的工程地質平面圖數字化處理,主要包含地形等高線、地表出露的巖層界線和構造輪廓線(斷層、褶皺等),以及勘探數據分布,如圖1(a)所示。b.結合工程需要在平面圖上交互定義剖面位置,如圖1(a)中的A—A''''剖面線。c.確定剖面位置后,考慮一定的距離s(0≤s≤r,r定義為研究區域內剖面的緩沖半徑)和權重w選擇該位置附近的鉆孔和平硐,s越小,w越大。d.在平面圖的基礎上,結合巖層剖面分析圖和構造地質圖,分別計算剖切面與地形面、巖層界面及斷層跡線之間的交點,得到點集Pt、Ps和Pf,連接各點集中的點即可形成相應的地形線、巖層界線和斷層線。e.自動導入鉆孔、平硐數據并分析各地質結構產狀,對上一步得到的結果進行調整修改,使其與實際數據完全吻合;并采用樣條曲線技術對每條界線進行平滑處理,獲得如圖1(b)所示的剖面。該方法基于表格數據、圖形數據和相關的地質信息,能夠半自動化地完成剖面定義和繪制,依此可形成一系列工程所需要的地質橫縱剖面圖和軸線剖面圖,并可在確定的高程下對這些剖面圖進行平切,可獲得不同高程下向深部推斷分析的地質平切圖。
3水利水電工程地質綜合數據集成
通過對各種原始勘探資料的整理分析和耦合,獲得了一系列與工程相關的、含有地質專家經驗知識的二維橫縱剖面圖和平切圖,鉆孔、平硐數據可通過數據庫直接讀入,還需要將所有剖面中的各類巖層界線、構造界線等按照統一的“層(layer)”進行分層歸類,其自動分層和集成處理的主要步驟如下:a.定位二維剖面圖。收集所有剖面,分別對橫縱剖面和平切面進行定位,其中橫縱剖面的定位數據包括剖面名稱、段數、起始坐標(x1,y1,z)和終點坐標(x2,y2,z),當剖面段數大于1時還有一系列分段坐標;平切面的定位數據為平切面名稱和高程。這些定位數據存儲于數據庫中。b.提取二維剖面線數據并作三維轉換。在AutoCAD中自動提取相關的橫縱剖面和平切圖等二維圖形中的地質線條上的點坐標,并依次分類全部存儲在數據庫中,主要包括地層類、斷層類和界限類(主要是劃分的風化、卸荷上下限)等。c.剖面線自動分層。必須有一個較完整的細分圖層的剖面,才能對所有剖面線進行自動求交判斷。兩條不同剖面線之間存在交點則表明同屬一個圖層,據此可將剖面線自動分層,每條剖面線的數據包括圖層名、所在剖面名稱和一系列構成剖面線的點數據。
4工程實例分析
某水電工程所處地區屬揚子板塊西緣松潘-甘孜造山帶南的木里弧形構造帶,壩段及鄰近區域地層普遍變質,褶皺強烈,斷裂發育,工程地質條件非常復雜。該工程壩址位于雅礱江中下游河段,河流流向約N25°E,河道順直而狹窄,其工程地質研究區域為一長方形,沿河流方向呈北東向展布,長1700m,寬1560m,面積約2.7km2。該工程地質勘測設計歷經10余年,獲得了大量工程地質勘察資料和研究成果,基于上述不同階段的地質勘察數據,針對選定壩址區域進行各種地質解譯分析研究,對其地質結構進行空間構造推斷分析,按照研究區域和各主體工程設計的需要,獲得了一系列的地質分析成果,包括研究區域的工程地質平面圖和數字地形,8個從壩址上游到下游展布的橫剖面圖,5個左右岸分布的縱剖面圖,19個不同高程的平切面圖,以及其他沿各種建筑物軸線剖切的剖面圖等。圖2給出了基于壩區5m間距地形等高線建立的數字地形模型,圖3為壩軸線附近的橫剖面圖。所有上述數據三維集成后的成果如圖4所示,包括所有鉆孔、平硐和剖面數據,并分類得到不同巖層、斷層、巖脈、覆蓋層、風化卸荷界限等耦合解譯數據。基于耦合集成的三維數據可建立相應的三維地質模型,如圖5所示,為地質、水工、施工等不同專業工程師設計分析提供地質模型平臺。
2.系統模塊基本操作地質信息管理系統由數據庫、錄入、成果輸出、系統、程序等5個模塊組成,每個模塊內包含數量不等的圖標命令,具體功能設計上既服從實際地質工作流程、也打破了專業分工的制約。數據庫:包括連接、在線/離線兩個圖標命令,前者定義登錄方式,即在線登錄中心數據庫還是離線登錄本機數據庫;后者定義數據傳遞方式,即在線上傳到服務器端、還是離線從其他離線數據庫導入。錄入:包括工程、工程階段、和工程部位三個圖標,分別用于創建新的工程、選擇工程階段、和創建新的工程部位,構成數據管理器的目錄和骨架。成果輸出:該系統可以輸出常用圖件及表格,鉆孔柱狀圖、節理統計圖、鉆孔平硐坑井統計表格等。系統:包括參數定義、角色管理、用戶管理三個圖標,其中的參數定義是對每個工程的相關術語進行統一定義與管理,比如,同一地層的名稱必須唯一,由授權用戶定義,無權限的用戶只能選擇定義的結果。角色管理包括創建新角色、選擇現有角色編輯和刪除角色,根據流程創建或選擇一個角色并授權其應具備的權限;用戶管理包括創建新用戶、選擇一個用戶進行編輯、刪除、鎖定或者解鎖用戶以及修改當前用戶密碼,在編輯一個用戶時,可以分配其角色并賦予相應工程的操作權限,一個用戶也可以擁有多個不同的“角色”。程序:窗口管理和退出系統,前者通過進行界面右側瀏覽器的顯示/隱藏設置,顧名思義,后者是退出數據庫系統。其中系統模塊所包括的角色管理和用戶管理是對不同用戶數據庫操作權限進行管理,該系統在在線工作模式下可以實現角色管理和用戶管理兩項權限管理功能,對不同用戶的操作權限進行控制。
3.角色管理根據實際工程需要由系統管理員創建角色,也可以對已經存在的角色進行編輯或刪除等操作,不同角色具有不同數據庫操作權限,管理員通過配置這個權限,控制其訪問功能菜單的行為。角色管理采用流程式操作,用戶根據需要可以勾選任意一個選項,但允許用戶(管理員)進行的操作方式存在差別。在對話框中可以對已有的角色名稱和描述進行修改,還可以在表單管理界面對訪問權限進行設置。目前該信息管理系統包含基本信息、鉆孔數據、平硐數據、地質點數據、測試數據物探數據、地應力、文件管理和系統設置共九個表單文件,鑒于數據庫涉及到多個專業方向,如物探、地質、測試等,具有角色管理權限的用戶可以通過對用戶設置專業需要的表單并賦予相應的只讀、讀寫和拒絕訪問的權限實現不同專業的不同用戶的數據庫操作權限。用戶管理系統管理員可以在用戶管理中創建一個新用戶、選擇一個用戶編輯、刪除和鎖定/解鎖用戶以及修改當前用戶密碼等操作。在用戶管理中選擇一個用戶賦予相應的角色,給予該用戶可操作的工程。此外,用戶還有一定的工程訪問權限,管理員可以通過配置用戶的工程控制其訪問工程的行為。當用戶需要在線使用中心數據庫,需要對用戶設置一定的權限,程序通過添加和編輯角色等功能實現。
二、土地價值核算對水利工程項目經濟評價影響
通常情況下,水利工程的主導單位都是國家或者政府,并且針對土地資源的利用,能夠通過水利工程相關的補償性措施來進行土地所有權或者使用權的過渡或轉讓,但是絕大多數情況下,政府對于土地擁有絕對的主宰權,所以并不會對水利工程的整體經濟評價造成很大程度的影響。但是在我國水利工程中,多元開發是一種較為常見的形式,這樣一來項目產權就呈現出了多元化的特點。針對水電行業我國已經在政策上進行了全面開放,在這種情況下,對相關水利工程項目進行具體收購,就逐漸成了一件司空見慣的事情。在我國現有的國民經濟體制下,通常都是通過影子價格來對土地價值進行量化衡量,在這一過程中,使用價值是針對土地資源進行評價的唯一衡量標準,但是卻忽視了土地本身價值的存在。在這種情況下,進行土地核算將會對水利工程經濟評價,造成很大程度上的影響。如果針對土地本身的資源價值進行具體全面的考慮,將會得出大相徑庭甚至截然相反的經濟評價結論。所以在針對土地資源進行經濟價值核對的過程中,要能夠針對不同的情況進行不同形式的工程項目經濟評價,只有這樣才能夠使得經濟評價結果更加符合真實情況,并且更加全面系統。否則如果進行片面的土地價值核對,將會對工程項目的經濟評價造成強烈的結果沖擊,從而不能夠對項目進行客觀分析。
中圖分類號:P336文獻標識碼: A
引 言
物探是地球物理勘探的簡稱,它是根據各種巖石之間的密度、磁性、電性、彈性、放射性等物理性質的差異,利用地球物理的原理,采用不同的物探儀器和物理方法,對工程區的地球物理場進行測量,以解決地質問題的一種物理勘探方法。 當地下單元含有地下水之后,它的含水量將與電導率、滲透率、地層孔隙度、礦化度等諸多因素相關。 此外放射異常、彈性波阻抗異常、磁異常等均可以運用在水文地質實際工作中去。 在實際中,水文地質工作可以采用很多種類的地球物理勘探方法。 本文將對其中幾種主要方法進行介紹,如高密度電阻率法、激發極化法、CSAMT、瞬變電磁法和地面核磁共振法等。
1 高密度電阻率法
巖石電阻率是由多種因素共同決定的。 這些因素包括含水量及水的礦化度、孔隙度、顆粒結構、礦物成分等。 在同一層巖石中有沒有含水,會在很大的限度上決定電阻率的數值。 運用電阻率物探方法進行水文地質勘查,其實就是通過測定含水層的電阻率在其空間的分布規律,探查和發現含水巖層的儲水條件、空間展布,最終進行水文地質勘查,這種方法是一種間接找水的方法。高密度電法實際上是電剖面法和電測深法相結合的產物。其基本原理與普通電阻率法相同, 通過 A、B 電極向地下供電流,然后在 M、N 極間測量電位差,從而可求得該點(M、N 之間)的視電阻率值。 高密度電阻率法原理如圖 1 所示。
圖1 高密度電阻率法原理圖
由于在觀實際測中布置了高密度的觀測點,所以高密度電阻率法是陣列思想應用于電阻率法的產物。 高密度電阻率法為地下水資源勘查提供了有效、快捷的工具。 它不但可以運用非含水地層和含水介質之間的電性差異,來直觀的獲取水循環條件、富水特性和含水層位置等方面的信息;還可以通過建立含鹽量與電阻率之間的轉換關系,從而實現含鹽量的動態原位監測。 除此之外,因為含水介質導電特性和導水性之間非常相似,高密度電阻率法便為水文地質參數的校正、確定提供了一種有效的手段。
2 激發極化法
激發極化法(或激電法)就是以巖、礦石激發極化效應的差異為基礎來解決地質問題的一類勘探方法。 當對地下地質體供入一直流脈沖 ΔV1,在供電電流不變的情況下,可觀測到如下現象:地面上兩個測量電極的地位差 ΔV(t)隨時間增加而趨于飽和值。 在供電電流斷開之后,會發現電極間電位差將快速的衰減,在衰減帶一定的數值后,衰減的速度將開始變慢,經過一點時間后,其可衰減為零。 這種在放電和充電過程中會產生的附加電場現象,被稱為激發極化效應。在實際地質應用方面,初期的激電法主要用于勘查硫化金
屬礦床,后來發展到諸多領域,如氧化礦床、非金屬礦床、工程地質問題等。 近年來,激電法找水效果十分顯著,被譽為“找水新法”。 利用激電法確定地層的含水性,這種方法最好與高密度電阻率法相結合,這樣就可以提高找水的成功率,降低地球物理解釋的多解性。
3 (CSAMT)可控源音頻大地電磁法
CSAMT 是在(AMT)音頻大地電磁和(MT)大地電磁法的基礎上發展起來的一種可控源頻率測深方法。 可控源音頻大地電磁法運用可控制的人工場源來測量從電偶極源到地下的電磁場分量,兩個電極的電源距離在 1~2km,測量是在距離場源5~10km 之外的地方進行 。 CSAMT 方法的工作頻率一般從10kHz~0.125Hz,因此,勘探深度一般可從地表到地下幾千米 。由于該方法運用巨大的人工信號源,能夠壓制干擾,所以可以采集到高質量的數據。 CSAMT 方法的基本理論是基于電磁波傳播理論和麥克斯韋方程組, 導出電場 Hy、ρs磁場與視電阻率的關系式為:
可控源音頻大地電磁法的出現展示出了較好的應用前景,其作為激發極化法和普通電阻率法的補充,可以深層次的解決地質問題。 例如地熱勘查和水文工程地質勘查、推覆體或火山巖下找煤、油氣構造勘查等方面,都取得了良好的地質效果。 在地下水資源中,可控源音頻大地電磁法適合尋找深部的基巖裂隙水。
4 (TEM)瞬變電磁法
TEM 是運用接地線或者不接地線源向地下發送一次場 ,在一次場的間歇期間,測量出電磁場隨時間的變化,依據二次場的曲線衰弱特征判斷出地下不同深度地質體的規模大小及電性特征等。 因為瞬變電磁法是觀測純二次場,消除了由一次場而產生的裝置偶合噪音,其有著受旁側地質體影響小、與探測地質體有最佳偶合、對低阻反映靈敏、探測深度深、橫向分辨率高、體積效應小等優點。TEM 與其他測深方法進行比較,它具有探測深度大、工作效率高的優點。 近年來,該方法得到迅速發展,特別是對探測低阻覆蓋層下的良導電地質體取得了顯著的地質效果。 由于上述特點,針對水文地質問題,TEM 不僅僅可以確定水文地質構造類型和在沖積層地區估算基巖的埋深和地下水位;還可以在濱海含水層中查明繪制人為和自然發生的海水入侵分布圖以及咸淡水界面、監測和圈定地下水污染通道。
5 (SNMR)地面核磁共振法
地面核磁共振(SNMR)是近年發展起來的找水方法也是目前世界上唯一的直接找水的地球物理新方法。 通過運用了不同物質原子核弛豫的性質,從而產生了 SNMR 效應。SNMR 效應利用地面核磁共振找到水儀器,研究并觀測在地層中水質子產生的核磁共振信號的變化的規律,進而探測地下水的時空賦存和存在性的特征。
地面核磁共振法找水的原理決定了可以找多少水,尤其是淡水。 在 SNMR 方法的探測范圍之內,只要有自由水存在,就可以感應到核磁共振信號響應,反之就沒有響應。 另外地面核磁共振方法受到地質因素的影響比較小,這樣就可以用來區別電磁測深法的電阻率和間接找水法的電阻率的異常地質。 當前, 地面核磁共振法不足之處在于不能用來探測埋藏深度在150m 以下的地下水,并且易受電磁噪聲的干擾。
6 結 語
從發展的角度看,從高密度電阻率法、激發極化法到可控源音頻大地電磁法(CSAMT)、瞬變電磁法(TEM),再到地面核磁共振法,地球物理勘探方法總體上在不斷進步。 盡管如此,在復雜的地質背景下,沒有一種方法是萬能的,只有根據不同的地質條件和工作要求,針對性地采取某種方法或幾種方法的組合,才能提高成果的解譯程度,更加精確地完成地球物理勘探工作。 多種方法的結合使用已經開始普遍用于地下水的勘探研究,也取得好的結果。 隨著勘探難度的加大,還有更多的問題需要探索和研究。 相信隨著人們認識程度的提高,物探在地下水勘察中的作用會越來越明顯, 水資源勘察也將進入一個新階段。
參考文獻:
[1] 韋衛明. 高密度電法在工程勘察應用中的體會[J]. 煤炭技術,2011(2).
隨著社會的發展,建設水利工程的規模和數量日益增加,因此水利工程的質量安全問題也被提到了日程上來。在水利工程中,作為巖土體的重要組成部分,地下水對水利工程建筑的地基有很大的影響。然而在勘查工作中,工作人員常常將水文地質勘查放在一個無不起眼的位置,在勘查報告上只是做了一般性的評價,特別是在一些水文地質條件較復雜的地區,沒有進行深入研究,常因沒有意識到水文地質對整個工程的影響而導致由此引發的各種巖土工程危害問題,進而威脅到整個工程的質量安全。筆者基于此,分析了水利工程地質問題及水文地質危害,望能夠相關工作人員一些啟示。
一、水利工程地質情況
1、關于壩基巖體
不同的壩型具有自己的工作特點,也決定了其對地質條件要求的差異。由此可知,要做好壩基巖體的地質工作,在了解不同類型壩體的工作特點的同時,還應掌握每種壩型對地質條件的適應性及對工程地質條件的要求。另外,還應注意研究壩區巖體本身存在的地質缺陷,防止因缺陷而引起的壩基不穩和壩區滲漏情況。
2、關于邊坡
引起邊坡變形破壞的因素有多種,如地形地貌條件、巖土類型和性質、水等,此外還有風化因素、人工挖掘、振動、地震等。邊坡不穩的類型主要包括四種:松弛張裂、蠕動變形、崩塌、滑坡,
3、關于地下洞室圍巖穩定性
圍巖變形的類型有以下幾種:脆性破裂、塊體滑動和塌方、層狀彎折和拱曲、塑性變形和膨脹。一般對于工作人員來說,洞室地質較簡單、巖層厚、具有一定的間距,不存在影響洞室穩定性的斷裂帶,整體的巖體具有較強的硬度及完整性、整個地形沒有滑坡及塌方等的趨勢、地形完整、地下水其地基基礎影響小、環境好、無異常地熱等,具備這些條件的建洞山體是比較理想的。
4、關于水庫工程
水庫包括兩類:地面水庫和地下水庫。前者即人工湖泊,是通過筑壩在河流上攔水形成的;后者則是通過地下蓄水構造,然后進行人為的控制所形成的。水庫蓄水雖然能夠造福于人類,然而庫區及庫周的水文條件都會發生較大的變化,從而影響周圍的地質情況,如庫水升高浸潤庫岸,風浪作用沖蝕庫岸及地下水位上升浸沒洼地等,這些情況都會影響工程地質,從而影響工程的施工、質量。
5、關于軟土基坑
軟土基坑的地質問題主要涉及到土質邊坡穩定和基坑降排水兩個方面。為了保證邊坡穩定,在施工中常會采取坡度及邊坡護面的合理設置、基坑支護、降低地下水位等措施,確保施工安全。而基坑降排水的途徑主要有兩種:明排法和人工降水,后者常選用輕型井點或管井井點的降水方式。進行軟土基坑降排水有很多好處,不僅保證了邊坡的穩定,防止了流砂和管涌的發生,還在下臥承壓含水層的黏性土基坑中,避免了基坑底部的隆起。另外,軟土基坑降排水后,基坑土體相關干燥,方便了施工。
二、地下水引起的各種巖土工程危害
地下水主要是通過地下水位升降變化和地下水動水壓力作用來引起巖土工程危害的。一般來說,地下水位變化引起的危害可分為三種:
1、關于潛水位上升
在附近修建水庫,導致河流、湖泊、水庫中的水位上升是引起潛水位升高的重要因素,另外灌溉工程(包括引水渠道和水澆地滲漏工程施工、工業廢水和各種地下給排水管道的滲漏等)也是影響潛水位上升的一個方面。潛水位上升對建筑物的安全穩定性構成了巨大的威脅:
(1)地下水滲入地基,導致粘性土含水率增高、整體強度下降、可壓縮性大大增加,長此以往,建筑物很容易發生沉降變形;
(2)地基無法保持穩定,出現隆起,或產生側向位移,地基不穩,引起上浮,最終導致建筑物不穩定,更甚者發生位移;
(3)砂土及粉土出現含水量飽和,引發砂土地震液化問題,或者引發流砂、管涌等現象;
(4)斜坡、河岸臨空面的巖土體力學性能降低,引發滑移、崩塌等危害,使得其失去原有的功能;
(5)沒有進行防護的地下室出現浸水而無法使用;
(6)土壤沼澤化、鹽漬化嚴重,對建筑物的腐蝕性大大增強。
2、關于地下水位下降
此種危害大多由人為因素引起。抽取地下水沒有節制、采礦活動中的礦床疏干以及上游筑壩、修建水庫截奪下游地下水的補給等人為操作都可引起地下水位下降。地下水位急劇下降對地質災害及自然環境都造成很大的影響,前者主要表現在地裂、地面沉降、地面塌陷等,后者主要是地下水源的缺乏、水質污染等,嚴重的地區還會出現沙漠化或海水倒灌現象。因此其嚴重影響了建筑物的穩定安全及人類的居住環境。
3、關于地下水位升降
氣候、季節的變化,地球與月球引力的變化,河流、湖泊水位的變化,潮汐的變化等都會影響地下水位波動。此類危害對工程建設的影響也很大:
(1)地下水位波動,引起土體卸載再加載,而加載后的土體密度比原來的大,因此導致土壓密;
(2)建筑基礎工程材料的使用期限受到影響,加劇了腐蝕性;
(3)干濕交替較頻繁,誘發木樁腐爛,因此跟埋于水下的地基相比,泥炭土地基的使用年限大大減少;
(4)石膏層和鈉鹽層等含鹽地層出現溶解現象,進而導致建筑物發生位移。
三、結語
綜上所述,水利工程的地質問題分析可以讓我們了解到在勘查過程中,應注意哪些問題,防止一些小的問題引起大的危害,而水文地質因其常被勘查人員所忽略,在工程中引發較多的危害,因此本文重點介紹其引起的各類巖石危害,望能給相關工作人員一些思考。
參考文獻:
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術研討會,2002.
工程地質數據是地質信息最重要和基本的因素之一,因此,對此進行科學合理的管理,更是構建地質信息現代化的重要手段,在工程地質數據管理過程中,我們可以根據工程地域之間的差異,然后將現有的工程地質勘查的資料進行系統的分析和整理,然后通過信息收集的方式,建立相應的當地工程區域地質信息資料庫,這樣就可以在工程地質管理中形成基本的管理和控制,然后,在進一步的加大勘查和收集信息的力度,將工程地域之間的相關資料進行全面綜合的整理和分析,這樣就能夠實現工程地質數據信息的規范化管理以及信息資源的共享,可以達到綜合利用的目的,這樣的方式,一方面提高了數據管理系統的效率,一方面還提高了工程地質信息數據的使用價值和利用率,近些年以來,工程地質數據管理的發展十分迅速,在行業之間也受到廣泛的利用和普及,傳統的GIS工程地質數據管理方式,在當今的工程地質數據管理應用中已經顯示了很多不足的之處,已經不能夠適應社會的發展和需求了,當今很多的領域都在采用( Geological Data Management, 簡稱GDM),為工程地質數據管理系統進行管理和應用,已經建設了相對科學合理的應用手段,下面我們就通過分析和論述來對工程地質數據管理系統的應用進行闡述。
一、工程地質數據管理GDM的基本結構
GDM系統在研發和應用過程中,主要的的基本結構大概被分為三個部分,基本體系結構,是使用數據層來支撐平臺層和應用層然后實現三層分離的設計模式,從而來實現GSM系統的應用靈活配置,GDM的數據層主要內容包括,空間之內的數據庫、工程地質勘查的原始數據庫、坐標系統數據庫等,支撐的數據庫主要包括GDM的操作系統、管理數據庫的系統、以及GIS平臺、應用層主要的內容包括,對于工程地質數據進行采集,數據存儲、數據管理、分析數據、權限管理等等相關的職能,以上所說的三部分就是工程地質數據管理GDM的基本結構。
二、GDM對工程地質數據中地質勘查的影響
GDM系統的不斷普及和應用,給工程地質數據管理的科學系統化管理,帶來了一個全新的領域,更是將工程地質數據管理提升到了一定的管理水平上來,提供了一個投資少、見效快、實用性的管理系統方案,傳統的GIS平臺在建設過程中發生的成本非常的大,而且在一定程度上還限制了工程地質數據管理的發展和創新,GDM系統的出現構建了相對經濟合理的工程地質數據庫,大大改進了工程地質數據建設的腳步,提高了工程地質數據管理的使用效率,實現了工程地質數據管理的數字化和規范化管理模式,GDM系統在工程地質數據管理中,能夠有效的對相關工程鉆孔數據資料、地質圖件資料、勘查結構、進行全面綜合的治理和分析,因為其在研發過程中,設置了非常豐富的數據庫平臺,能夠輕松的對采集的數據進行科學合理的分析和應用,它的出現一方面可以進行工程地質數據管理,另一方面還可以進行工程地質勘察的成果分析。
三、GDM系統在工程地質數據管理系統中的應用
GDM系統在工程地質數據管理系統應用的過程中,能夠很好的實現,數據采集、數據管理、數據使用、能夠將其三個特點共同的融會到實際管理中,在加上GDM系統在設計過程中,還融入了CAD功能,CAD可以采集和分析的數據直接傳輸到GDM的數據庫中,能夠輕松的實現管理和應用,GDM中的數據在無法進行分析的過程中,可以講信息導入到CAD的系統中,然后對其相應的信息進行更加全面和系統的地質數據分析和管理,相關的工程人員可以在對數據庫的存儲數據來對地質數據進行觀察和分析,然后通過觀察分析得出來的結果對工程狀況進行了了解和分析。
在使用GDM系統進行工程地質數據管理中,GDM能夠快速的構建起相關的工程地質數據管理平臺和相關的數據庫,能夠及時的對工程相關的地質信息進行管理和控制,例如:在進行水利工程地質數據管理中,在對水利工程進行地質數據管理,普遍采用的都是以ArcGIS 和Oracle為主要的地質數據管理平臺,然后以Microsoft Visual C + + 6. 0 集成開發環境和ArcGIS Engine 開發工具進行開發,GDM以此強大的功能對工程地質數據進行管理,可以說基本上已經實現了全方位的監管模式,特別是在水利工程中使用GDM系統進行工程地質數據管理,可以在很大程度上提高了水利工程地質數據的使用價值和利用率,一方面可以及時的對水利工程的相關地質信息數據進行及時的掌握和控制,另一方面,還為工程地質數據管理積累了一定的數據資料,非常有利于今后GDM的創新和使用,更為GDM數字化現代化的建設,提供了有力的依據。
在對工程地質數據進行管理中,一定要實現地質數據集成化的管理方式,在對工程地質數據管理中一定要做好地質數據信息之間的銜接工作,實現信息資源共享,使其管理系統能夠科學合理運行,必須保持系統的整體性,在對地質數據管理中一定要本著工程地質勘查的邏輯結構去看,只要掌握好地質勘查的環節,才能夠為工程地質數據管理提供真實可靠的信息,只有真實的可靠的地質數據信息才能夠為工程提供一定的參考價值和意義,在工程地質數據管理中必須要保證數據存儲有序,避免和杜絕信息錯亂的現象發生,如果一旦信息發生混亂的現象就會給工程地質數據管理和地質信息勘查工作帶來一定的難度,一定程度上帶了很大的麻煩。
結束語:
綜上所述,工程地質數據管理系統中GDM的應用,可以說將工程地質數據管理帶入到了一個嶄新的領域當中來,一方面GDM在投資和使用功能上面占據了一定的有事,其投資非常的小,而且在功能和性能方面還具有非常的靈活性,能夠輕松實現工程地質數據的管理,另一方面還為工程地質數據的綜合利用起到了一定的推動作用,能夠為工程地質勘查提供更多有參考價值的數據信息,即便是GDM在工程地質數據管理中存在很多的優點,但是還是需要我們相關的實踐人員,在實踐工作中不斷的對其進行完善和創新,創造出更多有利發展的方案,實現智能化、現代化、科學化、合理化、全面系統化的管理系統。推動工程地質數據管理的創新。
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引言
地質的測繪主要是運用地質相關的理論對工程項目的建設及地質進行精密的觀測和分析,了解對于建筑區各個工程地質的內在條件和它們之間的密切關系,然后按照測繪比和論文的尺寸把它們更好地繪制在圖紙上,并且通過勘測和試驗等編制成工程地質圖,作為工程勘測的首要的資料,供給對于項目各個部門的參考。對于長期的地質測繪它依靠于經緯儀、平板儀、水準儀這三種較為局限的應用,在未來的發展中,逐漸的采用了相對來說較為先進的技術設備和設計的理念。現代的地質繪圖技術主要依賴于衛星導航定位系統、遙感勘測技術和地理信息系統技術。
1、工程地質測繪
工程地質測繪是巖土工程勘察的基礎工作,在諸項勘察方法中最先進行。按一般勘察程序,主要是在可行性研究和初步勘察階段安排此項工作。但在詳細勘察階段為了對某些專門的地質問題作補充調查,也進行工程地質測繪。
工程地質測繪是運用地質、工程地質理論,對與工程建設有關的各種地質現象進行觀察和描述,初步查明擬建場地或各建筑地段的工程地質條件。將工程地質條件諸要素采用不同的顏色、符號,按照精度要求標繪在一定比例尺的地形圖上,并結合勘探、測試和其他勘察工作的資料,編制成工程地質圖。這一重要的勘察成果可對場地或各建筑地段的穩定性和適宜性做出評價。
根據研究內容的不同,工程地質測繪可分為綜合性測繪和專門性測繪兩種。綜合性工程地質測繪是對場地或建筑地段工程地質條件要素的空間分布以及各要素之間的內在聯系進行全面綜合的研究,為編制綜合工程地質圖提供資料。在測繪地區如果從未進行過相同的或更大比例尺的地質或水文地質測繪,那就必須進行綜合性工程地質測繪。專門性工程地質測繪是對工程地質條件的某一要素進行專門研究,如第四紀地質、地貌、斜坡變形破壞等;研究它們的分布、成因、發展演化規律等。所以專門性測繪是為編制專用工程地質圖或工程地質分析圖提供資料的。無論何種工程地質測繪,都是為工程的設計、施工服務的,都有其特定的研究目的。
2、現代測繪技術的應用
現代測繪技術作為一門新的信息科學在經濟和社會可持續發展的諸多領域正發揮著愈來愈大的作用。在這里主要介紹現代測繪技術在礦山測量方面、濕地方面、水利工程方面和地理信息系統的發展情況。
2.1礦山測量方面
遙感技術在礦山測量中的應用已經歷了較長的時間,并積累了豐富的經驗。應用遙感資料,可獲取礦區實時、動態、綜合的信息源,對礦區環境進行監測,為礦區環境保護提供決策支持。遙感資料用于找礦、礦區地質條件研究、煤層頂底板研究等方面都已得到應用,所有這些,都說明遙感技術應用于礦山測量是礦山測量實現其現代任務的重要保證。
2.2濕地方面
利用遙感技術對濕地生物資源的分布、生長狀況及其變化進行估測。利用遙感技術多層次、多時相的動態監測功能獲得及時可靠的數據,通過地理信息系統技術進行相關數據的實時更新,并對這些數據進行空間分析,可得到濕地的動態變化情況。
2.3水利工程方面
遙感技術能夠實時地對大江、大河和湖水水位進行監測,可實時監測洪水災害面積。RS和GIS集成能及早預報洪水淹沒范圍和干旱災情范圍,為防災、抗災提供準確信息。在水利樞紐工程竣工后,需對水庫大壩、大型橋梁等進行連續的、精密的監測。現代測繪技術提供了連續、實時的安全運行監控手段。
2.4地理信息系統的發展
從系統角度看,在未來的幾十年內,地理信息系統(GIS)將向著數據標準化(Interoperable GIS)、數據多維化(3D&4D GIS)、系統集成化(Component GIS)、系統智能化(Cyber GIS)、平臺網絡化(Web GIS)和應用社會化(數字地球DE)的方向發展。Interoperable GIS 互操作地理信息系統(Interoperable GIS)是GIS系統集成平臺,它實現在異構環境下多個地理信息的系統或其應用系統之間的互相通信和協作,以完成某一特定任務。Web GIS 基于WWW的地理信息系統(Web GIS)是利用Internet技術在Web上空間信息供用戶瀏覽和使用。Digital Earth 它是對真實地球及其相關現象統一性的數字化重現和認識,其核心思想是用數字化手段統一地處理地球問題和最大限度地利用信息資源,從而完成數字地球的核心功能,光纜、衛星通信技術以及計算機網絡等技術則完成海量空章數據的傳輸任務。
3地質測繪技術發展
3.1大地控制測量。
控制測量是地質測繪的基礎,地質礦區布設平面控制的方法,一是在國家一、二等三角控制下進行三、四等三角點的加密,另一是在國家一、二等三角點下不能加密情況下布設獨立的三、四等三角或五秒小三角鎖網作為礦區基本“平面控制.獨立的三角鎖網必須測定鎖網的起算邊長。我單位在上世紀末期引入載波靜態相對定位技術即多臺套GPS接收機結合后處理軟件以來,精密控制測量就不再限制于通視條件、距離條件這些因素,控制測量的工作模式有了很大的改觀,對于相對獨立斷點分布的礦區工程點不再需要長遠距離的測三角鎖從其他地方引入控制點,只需從起算點采用邊點連接跳躍式地可以直接引入到測區,極大地簡化了工作步驟,節省了時間和人力。
3.2地形測量技術。
地形測量的加密圖根控制,傳統的方法是在礦區基本控制點下布設測角圖根線形鎖及測角交會點,現在則采用導線測量、GPSRTK模式,極大地減少工作量,也提高了精度。
地形測量是地質測繪工作重要的任務,長期以來的測圖方法,以大平扳儀測圖,至今在大比例尺地形測圖中仍然是普遍采用的主要手段之一。但是占主導地位的已經是全野外數字化測量了,采用全站儀、RTK一天的工作量已是大平板儀所不能比擬,完全不可同日而語了。
4、結語
現代科學技術發展的綜合化整體方向極大地影響著現代測繪科學的發展趨勢,這種趨勢表現在現代測繪新理論的概括性增強,測繪新技術的技術綜合程度提高,各專業學科之間的相互交叉與滲透,測繪學與其它門類科學的聯系增強加大,測繪學吸收和移植其它學科成果的速度加快,這種學科內外的綜合化發展,將使現代測繪學不斷開拓出新的領域。測繪將成為構建“數字地球”、“數字中國”的主力軍。
5、參考文獻:
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1.引言
水工建筑物不同于其他建筑物,有其自身的特點。因水工建筑物的建成,而使廣大范圍內的水文和水文地質條件發生變化。這種變化就可能引起水庫岸坡再造、水庫滲漏、水庫淤積和壩下游河床沖刷等作用。因此,必須重視勘察、設計、施工全過程,否則,后果極其嚴重。在壩址選擇時除了考慮主體建筑物攔水壩的地質條件外,還應研究包括溢洪、引水、電廠、航閘等建筑物的地質條件,為規劃、設計和施工提供可靠依據。
2.壩址選取的工程地質勘察
在自然界中,地質條件完美的壩址很少,尤其是大型的水利樞紐,對地質條件的要求很高,更不能完全滿足建筑物的要求。所謂“最優方案”是比較而言的,最優壩址在地質上也會存在缺陷。所以在壩址選擇時,應當考慮不同方案,并采取改善不良地質條件的處理措施。因此,地質條件較差,預計處理困難,投資高昂的方案,應首先被否定。壩址選擇時,工程地質論證的主要內容包括區域穩定性、地形地貌、巖土性質、地質構造、水文地質條件和物理地質作用以及建筑材料等,還要預計到可能產生的工程地質問題和處理這些問題的難易程度,工作量大小等,下面分別論述。
2.1 區域穩定性
區域穩定性問題的研究在水利水電建設中具有特別重要的意義。圍繞壩址或要開發的河段,對區域地殼穩定性和區域場地穩定性進行深入研究是一項戰略任務。特別是地震的影響直接關系著壩址和壩型的選擇,一般情況下,地震烈度由地震部門提供,但對于重大的水利樞紐工程要進行地震危險性分析和地震安全性評價。因此,對于大型水電工程,在可行性研究階段,應組織專門力量解決區域穩定性評價。
2.2 地形地貌
地形地貌條件是確定壩型的主要依據之一,同時,它對工程布置和施工條件有制約作用。狹窄、完整的基巖“V”型谷適合修建拱壩,寬高比大于2的“U”型基巖河谷區宜修建混凝土重力壩或砌石壩。寬敞河谷地區巖石風化較深或有較厚的松散沉積層,一般適于修建土壩。不同地貌單元,其巖性、結構有其自身的特點,如河谷開闊地段,其階地發育,二元結構和多元結構往往存在滲漏和滲透變形問題。古河道往往控制著滲漏途徑和滲漏量等。因此,在壩址比選時要充分考慮地形、地貌條件。
2.3 巖土性質
巖土性質對建筑物的穩定來說十分重要,對壩址的比選具有決定性意義。因此,在壩址比選時,首先要考慮巖土性質。修建高壩,特別是混凝土壩,應選擇堅硬、完整、新鮮均勻、透水性差而抗水性強的巖石作為壩址。我國已建和正在施工的70余座高壩中,有半數建于強度較高的巖漿巖地基上,其余的絕大多數建于片麻巖、石英巖和砂巖上,而建于可溶性碳酸鹽巖、強度低易變形的頁巖、千枚巖上的極少。通過結合工程實踐,根據不同成因類型巖土的建壩適宜性及其主要問題作簡要概述。
(1)侵入的塊狀結晶巖體,一般致密堅硬、均一、完整、強度大、抗水性強、滲透性弱,是修建高混凝土壩最理想的地基,其中尤以花崗巖類為最佳。這類巖石需注意它們與圍巖以及不同侵入期的邊緣接觸面,平緩的原生節理,風化殼和風化夾層的分布,選壩時避開這些不利因素。
(2)噴出巖類強度較高、抗水性強,也是較理想的壩基。我國東南沿海、華北和東北有不少大壩坐落在這類巖石上。噴出巖的噴發間斷面往往是弱面,存在風化夾層、夾泥層及松散的砂礫石層,還有凝灰巖的泥化和軟化等,對壩基抗滑穩定性的影響不可忽視。此外,玄武巖中的柱狀節理,透水性很強,在選壩時也須注意研究。例如:桑干河干流上的山西省冊田水庫大壩壩基為新生代的玄武巖,柱狀節理極發育,壩基及繞壩滲漏嚴重,影響著水庫效益。
轉貼于 (3)深變質的片麻巖、變粒巖、混合巖、石英巖等,強度高、抗水性強、滲透性差,也是較理想的壩基。但是在這類巖體中選壩址,必須注意片理面的各向異性及軟弱夾層的存在,選壩時,應避開軟弱礦物富集的片巖(如云母片巖、石墨片巖、綠泥石片巖、滑石片巖)。在淺變質巖的板巖、千枚巖區,應特別注意巖石的軟化和泥化問題。
(4)沉積巖中,以厚層的砂巖和碳酸鹽巖為較好的壩基。這類巖石壩基較巖漿巖、變質巖的條件復雜。這是因為在厚層硬巖層中常夾有軟弱巖層,這些夾層力學強度低,抗水能力差,易構成滑移控制面。碎屑巖類如礫巖、砂巖等,強度與膠結物類型有關,一些膠結物在水的作用下可能產生溶解、軟化、崩解、膨脹等。在構造變動下往往發生層間錯動,經過次生作用易于發生泥化。在壩址比選時必須十分注意這一問題。此外,碳酸鹽巖的巖溶洞穴和裂隙的發育,可能會產生嚴重的滲漏。
另外,在壩址比選中,河床松散覆蓋層具有重要意義。修建高混凝土壩,壩體必須座落在基巖之上,若河床覆蓋層過厚,就會增加壩基的開挖工程量,使施工條件復雜化。所以當其他條件大致相同時,應將壩址選擇在覆蓋層較薄的地段。有的河段因覆蓋層過厚,只得采用土石壩型。比選松散土體壩基的壩址時,須研究滲漏、滲透變形和振動液化等問題,而且應避開如淤泥類土等軟弱、易變形土層。
2.4 地質構造
地質構造在壩址選擇中同樣占有重要地位,對變形較為敏感的剛性壩來說更為重要。在地震強烈活動或活動性斷裂發育的地區,選壩時應盡量避開或遠離活斷層,而位于區域穩定條件相對較好的地塊上。在選壩前的可行性研究時,應進行區域地質研究,查明區域構造格局,尤其要查明目前仍持續活動或可能活動斷裂的分布、類型、規模和錯動速率,并預測發生水庫誘發地震的可能及震級。國外有些水壩就因橫跨活斷層而壩體被錯開或致垮壩。地質構造也經常控制壩基、壩肩巖體的穩定。在層狀巖體分布地區,傾向上游或下游的緩傾巖層中存在層間錯動帶時,在后期次生作用下往往演化為泥化夾層,若有其他構造結構面切割的話,對壩基抗滑穩定極為不利,在選壩時應特別注意。因為緩傾巖層的構造變動一般較輕微,容易被忽視。陡傾甚至倒轉巖層,由于構造形變強烈,巖石完整性受到強烈破壞,在選壩時更要特別注意查清壩基內緩傾角的壓性斷裂。總之,要盡可能選擇巖體完整性較好的構造部位作壩址,避開斷裂、裂隙強烈發育的地段。
2.5 水文地質條件
在以滲漏問題為主的巖溶區和深厚河床覆蓋層上選壩時,水文地質條件應作為主要考慮的因素。從防滲角度出發,巖溶區的壩址應盡量選在有隔水層的橫谷、且陡傾巖層傾向上游的河段上。同時還要考慮水庫有否嚴重的滲漏問題,庫區最好是強透水層底部有隔水巖層的縱谷,且兩岸的地下分水嶺較高。當巖溶區無隔水層可以利用的情況下,壩址應盡可能選在弱巖溶化地段。這就要求仔細分析研究巖層結構、地質構造和地貌條件。
2.6 物理地質作用
影響地址選擇的物理地質作用較多,諸如巖石風化、巖溶、滑坡、崩塌、泥石流等,但從一些水庫失事實例來看,滑坡對選擇壩址的影響較大。在河谷狹窄的河段上建壩可節省工程量和投資,所以選擇壩址時總希望找最窄的峽谷段。但是,峽谷地段往往存在岸坡穩定問題,一定要慎重研究。如法國羅曼什河上游一壩址,地形上系狹窄河段,河谷左岸由花崗巖和三疊紀砂巖及石灰巖構成。右岸是里亞斯頁巖,表面上看來巖體較完整,后經鉆探發現頁巖下面為古河床相的砂礫石層,表明了頁巖是古滑坡體物質,滑坡作用將河槽向左岸推移了70m。因而只得放棄該壩址而另選新址。
2.7 天然建筑材料
天然建筑材料也是壩址選擇的一個重要因素。壩體施工常常需要當地材料,壩址附近是否有質量合乎要求,儲量滿足建壩需要的建材,如砂石、黏土等,是壩址選擇應考慮的。天然建筑材料的種類、數量、質量及開采條件及運輸條件對工程的質量、投資影響很大,在選擇壩址時應進行勘察。
3.結語
從實踐表明,選擇壩址是水利水電建設中一項具有戰略意義的工作,它直接關系到水工建筑物的安全、經濟和正常使用。工程地質條件在選壩中占有極其重要的地位,選擇一個地質條件優良的壩址,并據此合理配置水利樞紐的各個建筑物,以便充分利用有利的地質因素、避開或改造不利的地質因素。