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如果在水文地質勘察中,沒有運用有效的勘察方法與勘察策略,就可能導致對水文地質問題的了解不夠深入,甚至在工程設計中忽略水文地質問題,導致由地下水引發的巖土工程危害問題。為此,在水文地質勘察中,除了要查明與水利工程項目建設相關的地質問題,而且要考慮到地下水的作用及影響,防止地下水對建筑物和巖土體造成影響。此外,要對地下水的作用和影響提出合理的建議,及時采取相應措施加以預防和治理,為工程設計以及施工提供水文地質信息方面的支持,以減少或消除地下水對水利工程建設的危害。
二、水利水電工程地質勘察的主要方法
(一)地理信息系統的應用
地理信息系統又被稱為GIS技術,利用地理信息系統可以實現自動制作柱狀圖、平面圖、等值線圖和剖面圖等工程地質圖件,對圖像、圖形和空間數據進行處理和分析,并進行相應的空間分析及屬性數據的數據庫管理。
(二)全球定位系統的應用
全球定位系統又被稱為GPS技術,目前已廣泛應用于水利水電工程地質定位控制及測量中,由于其具有高程控制方面的功能,可以有效解決跨溝、跨河水準難以傳遞的問題,也能在通視條件差、勘察區控制點少的區域進行地質勘察。此外運用全球定位系統還可以提高測量的精準度,減少作業時間,提高地質勘察的效率與水平。
(三)工程物探技術的應用
現階段,比較成熟的工程物探技術主要有鉆孔彩色電視系統和地球物理層析成像技術等。鉆孔彩色電視系統與傳統的攝像管探頭相比,具有性能穩定、集成度高、電路設計合理等優勢。此外,還具有幾何失真小、彩色圖像重現性好、耐沖擊、壽命長、重量輕、體積小、功耗低等特點,是一種新型的產品。目前,隨著數字技術的快速發展,鉆孔彩色電視系統又在開發圖像處理系統的基礎上利用工控級主機,形成錄像機、監視器、控制器的三位一體,形成一體化的主機控制系統。鉆孔彩色電視系統可以通過配接口徑不同的鉆孔電視探頭,對圖像進行數字化采集、壓縮與存儲,既可以將勘察成果刻錄成光盤,也可以對圖像進行后期的制作與處理。地球物理層析成像技術也就是通常人們所說的CT技術,主要通過利用已有的鉆孔或平洞,采用一定的發射和接受方式,對透射波進行采集和處理,通過研究與分析孔洞之間巖體的波速值,對各區間的巖體進行評價、分析和判斷。
(四)遙感技術的應用
按照不同的遙感平臺高度,可以將遙感技術分為航空遙感、航天遙感與地面遙感三大類。遙感技術由于具備信息豐富、視域廣闊、獲取資料迅速、有立體感、衛星成像周期性重現等優勢,在水利水電工程地質勘察過程中得到了廣泛的應用與推廣,從而及時、快速、準確地反映水電工程所在區域存在的地質及環境問題。具體說來,目前對于遙感技術的應用主要包括以下幾個方面:
1、水庫區滑坡、崩塌、泥石流調查
在大型水利水電工程建設的過程中,需要對庫區的崩塌、滑坡、泥石流以及松散堆積體的情況進行調查。衛星遙感技術可以通過彩紅外片、航衛片對其進行地質解譯,并通過野外現場的觀察、復查和檢查,明確塌滑體的數量、分布、穩定程度等情況,客觀地對水利水電工程所在區域的地質穩定性進行評價。
2、巖溶調查
利用遙感所成的影像尤其是彩紅外片對巖溶及其水文地質進行調查與研究,這種調查方式有其非常明顯的優勢,可以較為準確地判斷各種巖溶地貌,也可以利用它與其他介質紅外光譜的不同,判斷泉水和地下水的分布情況。
3、區域構造穩定性研究
在水利水電地質勘察中,遙感技術可以提高大量的地質情況宏觀線性構造信息,從而較為準確地反映區域的水系分布特征、地質特征以及地貌形態,并對研究斷裂體系的活動性、區域地質構造格架、工程所在區域及周緣區域的地質構造穩定性進行分析和評價。
4、巖土工程開挖面地質編錄
利用地面遙感技術,可以對水利水電工程施工過程進行安全預報、反饋設計和存檔備查,并能夠通過有關的穩定性分析為工程建設提供充分的地質數據和資料。
三、水利水電工程地質問題分析
(一)邊坡的工程地質分析
在水利工程的邊坡地帶常常發生變形破壞的情況,如蠕動變形、松弛張裂、滑坡、崩塌等,另外泥石流也會對邊坡造成破壞。邊坡穩定性的主要影響因素包括巖土的類型與性質、地形地貌條件、地下水、巖體結構和地質構造等。
(二)壩基巖體的工程地質分析
不同的壩型對地質條件的要求也有很大的差別,因此,要充分了解各類壩型的工作特點,并明確壩型對地質條件的要求,防止因壩區巖體的地質缺陷導致壩基出現滲漏、穩定性差等問題。
(三)水庫工程地質問題分析
水庫主要分為兩類,一類是利用地下水蓄水構造,并通過人工控制形成的地下水庫,另一類是通過在河流上筑壩攔水形成的地面水庫。在水庫蓄水之后,水庫周圍的水文、地質條件都會發生一系列的變化,從而對庫區以及周邊地段的地質環境造成影響。例如,風浪作用沖蝕庫岸、庫水升高侵潤庫岸、地下水位上升浸沒洼地等都會造成各種地質問題,如水庫浸沒、水庫滲漏、水庫淤積、水庫塌岸、水庫誘發地震等。
水文地質勘察在工程地質災害防治、工程基礎設計等方面都發揮著重要的作用,制訂出科學、合理、有效的勘察策略能夠提高水利水電工程勘察水平,促進水利水電工程建設的順利開展。為此,勘察工作者要重視勘察方法的運用,全面分析水文地質問題,使水文地質勘察更具預見性和實效性。
本文作者:范驍宇 工作單位:新疆水利水電勘測設計研究院地質勘察研究所