时间:2023-06-12 16:02:45
序论:好文章的创作是一个不断探索和完善的过程,我们为您推荐十篇水利水电工程地质测绘规程范例,希望它们能助您一臂之力,提升您的阅读品质,带来更深刻的阅读感受。
一、有关岩土工程勘察
1.岩土工程勘察定义。岩土工程勘察,英语为geotechnicalinvesigation,就是根据建设工程的要求,查明、分析、评价建设场地的地质、环境特征和岩土工程条件,编制勘察文件的活动。
2.岩土工程勘察阶段。按其进行阶段可分为:预可行性阶段、工程可行性研究阶段、初步设计阶段、施工图设计阶段、补充勘察、施工勘察等。
3.岩土工程勘察对象。根据勘察对象的不同,可分为:水利水电工程(主要指水电站、水工构造物的勘察)、铁路工程、公路工程、港口码头、大型桥梁及工业、民用建筑等。由于水利水电工程、铁路工程、公路工程、港口码头等工程一般比较重大、投资造价及重要性高,国家分别对这些类别的工程勘察进行了专门的分类,编制了相应的勘察规范、规程和技术标准等,通常这些工程的勘察称工程地质勘察。因此,通常所说的“岩土工程勘察”主要指工业、民用建筑工程的勘察,勘察对象主体主要包括房屋楼宇、工业厂房、学校楼舍、医院建筑、市政工程、管线及架空线路、岸边工程、边坡工程、基坑工程、地基处理等。
4.岩土工程勘察内容。岩土工程勘察的内容主要有:工程地质调查和测绘、勘探及采取土试样、原位测试、室内试验、现场检验和检测,最终根据以上几种或全部手段,对场地工程地质条件进行定性或定量分析评价,编制满足不同阶段所需的成果报告文件。
5.岩土工程勘察的方法与技术。岩土工程勘察的方法或技术手段,有以下几种:(1)工程地质测绘。工程地质测绘是岩土工程勘察的基础工作,一般在勘察的初期阶段进行。工程地质测绘是认识场地工程地质条件最经济、最有效的方法,高质量的测绘工作能相当准确地推断地下地质情况,起到有效地指导其他勘察方法的作用。(2)勘探与取样。勘探工作包括物探、钻探和坑探等各种方法。它是被用来调查地下地质情况的;并且可利用勘探工程取样进行原位测试和监测。应根据勘察目的及岩土的特性选用上述各种勘探方法。(3)原位测试与室内试验。原位测试与室内试验的主要目的,是为岩土工程问题分析评价提供所需的技术参数,包括岩土的物性指标、强度参数、固结变形特性参数、渗透性参数和应力、应变时间关系的参数等。原位测试一般都藉助于勘探工程进行,是详细勘察阶段主要的一种勘察方法。(4)现场检验与监测。现场检验的涵义,包括施工阶段对先前岩土工程勘察成果的验证核查以及岩土工程施工监理和质量控制。现场监测则主要包含施工作用和各类荷载对岩土反应性状的监测、施工和运营中的结构物监测和对环境影响的监测等方面。检验与监测所获取的资料,可以反求出某些工程技术参数,并以此为依据及时修正设计,使之在技术和经济方面优化。此项工作主要是在施工期间内进行,但对有特殊要求的工程以及一些对工程有重要影响的不良地质现象,应在建筑物竣工运营期间继续进行。超级秘书网
二、努力提高报告的编写能力
1.要具备牢固的地质地貌和工程理论地质基础理论方面,主要是岩石学、构造地质学、第四纪地质学和地貌学;工程地质方面,主要是土质学、土力学、工程地质分析、工程动力地质学、工程地质勘察。
2.要熟悉和把握有关的规范规程规范规程既是经验的总结,又是技术的指南,具有很强的勘察工作指导性。对于国家的、行业的、省和地方的有关规范规程,必须熟悉把握,并在具体勘察工作中认真执行。
3.要了解工作区的地质情况对于勘察地段的区域地质、水文地质、工程地质资料,应尽可能地搜集并熟悉。对于邻近地段已有的工程地质勘察资料,也要尽可能了解,以便在勘察工作中发挥其参考作用。
4.要把握工程设计的基本要求和基础施工的技术要点只要明确了工程设计的基本要求和基础施工方法,作出的工程地质评价才能有的放矢、正确客观,提出的建议才能合理适用。
5.要切实保证第一手资料的质量岩土工程勘察报告是工程地勘察的最终成果。一份高质量的勘察报告,必须来自于高质量的第一手原始资料。
6.提高综合知识方面的技能。如基本的数理统计知识、文字表达能力、编图技巧、综合分析能力。
三、确保岩土工程勘察质量
1.严格按基本建设程序办事,先进行地质勘察后设计。对无地质勘寒资料工程的设计应不予报建,对(未能按照相应的等级)降级进行地质勘察的工程不予报建。
2.提高地质勘察单位员工的质量意识,加强职业道德教育,健全岗位责任制度,培养良好的认真负责的工作作风,避免出现地质勘察资料的失误。
3.建立审查、复核制度,对室内室外技术资料要有资深的专业人员进行审查和复核,敢于对钻探、土工试验结果提出质疑,并通过对相近建筑物的钻探资料对照分析,确保资料的准确性。必要时可重探可疑探点、可重做相关试验。
4.要根据建筑物的安全等级与场地类别,并结合地质历史(注意收集相关资料)与地形特色进行探点的布设,并按规范进行相应比例和数量的取土探孔和原位测试探孔的布置,避免漏探特殊地质现象。
5.勘察布孔。勘察与设计的接口:收到设计人的勘察任务书后,应认真阅读,仔细分析,充分了解设计意图,不明白的地方及时与设计人沟通,存在疑虑的地方需向设计人提出。设计人往往有偏于保守的倾向,如对地基承载力要求过高、要求一桩一钻、对桩基承载力提出过高要求等。由于岩土体始终是一个灰箱,无法彻底查清岩土体的分布及其物理力学参数,在做与岩土相关的工程设计时固然要留有一定的安全富余度,但是必须在了解场地岩土条件的情况下才能准确把握安全的尺度,采用过于保守的岩土参数,过高的安全系数将不可避免的造成工程建设的极大浪费。做岩土工程勘察的人一般比做结构设计的人更清楚或者更容易把握场地的岩土条件情况,因此岩土工程师应当,也有必要提出意见供设计人参考。在勘察任务书与工程平面布置图确认无误后,勘察人员应到现场踏勘,了解场地情况,并提出勘察纲要供钻探等供外业使用。
一、有关岩土工程勘察
1.岩土工程勘察定义。岩土工程勘察,英语为geotechnicalinvesigation,就是根据建设工程的要求,查明、分析、评价建设场地的地质、环境特征和岩土工程条件,编制勘察文件的活动。
2.岩土工程勘察阶段。按其进行阶段可分为:预可行性阶段、工程可行性研究阶段、初步设计阶段、施工图设计阶段、补充勘察、施工勘察等。
3.岩土工程勘察对象。根据勘察对象的不同,可分为:水利水电工程(主要指水电站、水工构造物的勘察)、铁路工程、公路工程、港口码头、大型桥梁及工业、民用建筑等。由于水利水电工程、铁路工程、公路工程、港口码头等工程一般比较重大、投资造价及重要性高,国家分别对这些类别的工程勘察进行了专门的分类,编制了相应的勘察规范、规程和技术标准等,通常这些工程的勘察称工程地质勘察。因此,通常所说的“岩土工程勘察”主要指工业、民用建筑工程的勘察,勘察对象主体主要包括房屋楼宇、工业厂房、学校楼舍、医院建筑、市政工程、管线及架空线路、岸边工程、边坡工程、基坑工程、地基处理等。
4.岩土工程勘察内容。岩土工程勘察的内容主要有:工程地质调查和测绘、勘探及采取土试样、原位测试、室内试验、现场检验和检测,最终根据以上几种或全部手段,对场地工程地质条件进行定性或定量分析评价,编制满足不同阶段所需的成果报告文件。
5.岩土工程勘察的方法与技术。岩土工程勘察的方法或技术手段,有以下几种:(1)工程地质测绘。工程地质测绘是岩土工程勘察的基础工作,一般在勘察的初期阶段进行。工程地质测绘是认识场地工程地质条件最经济、最有效的方法,高质量的测绘工作能相当准确地推断地下地质情况,起到有效地指导其他勘察方法的作用。(2)勘探与取样。勘探工作包括物探、钻探和坑探等各种方法。它是被用来调查地下地质情况的;并且可利用勘探工程取样进行原位测试和监测。应根据勘察目的及岩土的特性选用上述各种勘探方法。(3)原位测试与室内试验。原位测试与室内试验的主要目的,是为岩土工程问题分析评价提供所需的技术参数,包括岩土的物性指标、强度参数、固结变形特性参数、渗透性参数和应力、应变时间关系的参数等。原位测试一般都藉助于勘探工程进行,是详细勘察阶段主要的一种勘察方法。(4)现场检验与监测。现场检验的涵义,包括施工阶段对先前岩土工程勘察成果的验证核查以及岩土工程施工监理和质量控制。现场监测则主要包含施工作用和各类荷载对岩土反应性状的监测、施工和运营中的结构物监测和对环境影响的监测等方面。检验与监测所获取的资料,可以反求出某些工程技术参数,并以此为依据及时修正设计,使之在技术和经济方面优化。此项工作主要是在施工期间内进行,但对有特殊要求的工程以及一些对工程有重要影响的不良地质现象,应在建筑物竣工运营期间继续进行。
二、努力提高报告的编写能力
1.要具备牢固的地质地貌和工程理论地质基础理论方面,主要是岩石学、构造地质学、第四纪地质学和地貌学;工程地质方面,主要是土质学、土力学、工程地质分析、工程动力地质学、工程地质勘察。
2.要熟悉和把握有关的规范规程规范规程既是经验的总结,又是技术的指南,具有很强的勘察工作指导性。对于国家的、行业的、省和地方的有关规范规程,必须熟悉把握,并在具体勘察工作中认真执行。
3.要了解工作区的地质情况对于勘察地段的区域地质、水文地质、工程地质资料,应尽可能地搜集并熟悉。对于邻近地段已有的工程地质勘察资料,也要尽可能了解,以便在勘察工作中发挥其参考作用。
4.要把握工程设计的基本要求和基础施工的技术要点只要明确了工程设计的基本要求和基础施工方法,作出的工程地质评价才能有的放矢、正确客观,提出的建议才能合理适用。
5.要切实保证第一手资料的质量岩土工程勘察报告是工程地勘察的最终成果。一份高质量的勘察报告,必须来自于高质量的第一手原始资料。
6.提高综合知识方面的技能。如基本的数理统计知识、文字表达能力、编图技巧、综合分析能力。
三、确保岩土工程勘察质量
1.严格按基本建设程序办事,先进行地质勘察后设计。对无地质勘寒资料工程的设计应不予报建,对(未能按照相应的等级)降级进行地质勘察的工程不予报建。
2.提高地质勘察单位员工的质量意识,加强职业道德教育,健全岗位责任制度,培养良好的认真负责的工作作风,避免出现地质勘察资料的失误。新晨
3.建立审查、复核制度,对室内室外技术资料要有资深的专业人员进行审查和复核,敢于对钻探、土工试验结果提出质疑,并通过对相近建筑物的钻探资料对照分析,确保资料的准确性。必要时可重探可疑探点、可重做相关试验。
4.要根据建筑物的安全等级与场地类别,并结合地质历史(注意收集相关资料)与地形特色进行探点的布设,并按规范进行相应比例和数量的取土探孔和原位测试探孔的布置,避免漏探特殊地质现象。
5.勘察布孔。勘察与设计的接口:收到设计人的勘察任务书后,应认真阅读,仔细分析,充分了解设计意图,不明白的地方及时与设计人沟通,存在疑虑的地方需向设计人提出。设计人往往有偏于保守的倾向,如对地基承载力要求过高、要求一桩一钻、对桩基承载力提出过高要求等。由于岩土体始终是一个灰箱,无法彻底查清岩土体的分布及其物理力学参数,在做与岩土相关的工程设计时固然要留有一定的安全富余度,但是必须在了解场地岩土条件的情况下才能准确把握安全的尺度,采用过于保守的岩土参数,过高的安全系数将不可避免的造成工程建设的极大浪费。做岩土工程勘察的人一般比做结构设计的人更清楚或者更容易把握场地的岩土条件情况,因此岩土工程师应当,也有必要提出意见供设计人参考。在勘察任务书与工程平面布置图确认无误后,勘察人员应到现场踏勘,了解场地情况,并提出勘察纲要供钻探等供外业使用。
关键词: 哈达山;地下水埋深;地层岩性;浸没分析
key words: hadashan;groundwater depth;formation lithology;immersion analysis
中图分类号:x524 文献标识码:a 文章编号:1006-4311(2013)20-0094-02
0 引言
哈达山水库位于松原市境内第二松花江上,哈达山水库正常蓄水后,库区水位在不同入库流量下向上游逐次抬高,堤后农田低洼地带的地下水位也将有相应的抬高。第二年春季现场看部分低洼地带土地泥泞,造成部分房屋墙体不同程度开裂,有的耕地不能耕作。
1 地质条件
区内地形上具有东南高西北低的特点,第二松花江河谷开阔,一般宽4~6km,地势平坦,地面高程135~150m,本区属松辽盆地的一部分,第四纪沉积物广布全区,在河谷平原松散层厚度为15~30m。中更新统荒山组冲积湖积层分布于二松右岸的下部,全新统以冲积层为主,分布于河谷冲积平原。
库区为波状台地,地下水高于库水位,不会向临谷渗漏。在库边为风成砂丘覆盖在河漫滩上,砂丘之间有很多洼地,高程低于140.50m,岩性主要为中砂,其下河漫滩表层为厚薄不一的粘性土,下伏厚层的冲积堆积的细砂、中砂、砾质粗砂等,属强透水层,总厚度18~43m,基底为粉砂质泥岩。在砂丘和台地陡砍前缘之间有沼泽洼地分布。库区左岸分布有孔隙潜水,含水层由黄土状土及砂、砂砾石组成,水位埋深因地而异,水位高程一般143~200m,年水位变幅一般小于1.0m,主要接受降水入渗补给,通过人工开采和侧向径流排泄,在台地边缘多以泉水的形式泄入溪流;孔隙潜水分布于冲洪积湖积平原、冲积湖积平原,含水层由黄土状土、中细砂、砂砾石组成,地下水位埋深一般10~30m,年水位变幅0.5~2m,主要接受大气降水入渗补给,孔隙承压水广泛分布于第二松花江右岸的平原,赋存于下部的砂及砂砾石层中,地下水位埋深一般10~30m,主要靠径流和上部孔隙潜水的越流补给,以径流、开采方式排泄,高低河漫滩中细砂层、砾质粗砂孔隙潜水,含水层厚度7.8~16.5m,上部粘性土较厚的局部具有承压性,高河漫滩后缘承压水头较大,承压水头0.4~7.2m,受大气降水和波状台地地下水的补给,地下水位埋深1.0~4.0m,地下水位高程139.52~141.00m,江水位137.70~139.20m,枯水期地下水向江道排泄。地下水位雍高值2.00m左右,有的高出地面0.80m,有的水井自流补给泡泽、水田,承压水头1.10~3.70m。
2 浸没分析
当水库正常高水位140.50m时,水库回水至距坝址上游13km的江道附近。河谷纵向坡降0.2‰。库水面宽阔而浅。高低河漫滩地形较平坦,向河床倾斜,不对称分布于河床两侧,岩性表层为壤土,一般厚度为0.7~3.0m左右,其下为厚层的中粗砂层。本区地下水主要为第四系砂砾石层中的孔隙潜水,含水丰富,高河漫滩后缘埋藏较深,受大气降水补给,与江水水力联系密切,枯水期向河床排泄。水库右岸为河漫滩,其上靠江边为沿二松沿岸展布的风成砂丘,高程为137.2~170.6m,呈波状起伏,一般宽度1.0~2.2km。该风成砂丘与右岸的波状台地之间,形成沿二松展布的以付康泡为代表的沼泽洼地,近年来泡子淤积严重,地下水位较高,由于建库后地下水和地表水排泻受阻,地下水位将壅高,存在内涝问题。由于波状台地前缘地下水位较高(有的为上升泉)补给河漫滩的地下水,浸没问题不大。但库内有林地(包括少数的耕地)存在淹没问题。
2.1 库区右岸 根据地质勘察可右岸划分二个区:①风成砂丘之间洼地及砂丘边部局部被水淹没区;②富康泡及周边地区。本水库的特点,库区右岸是指微波状岗地,岩性主要是黄土状砂壤土,地下水位均高于库水位,不存在临谷渗漏问题。现有的库岸为覆盖在河漫滩上的风成砂丘,高程为137.20~170.60m,呈波状起伏,一般宽度1.0~2.2km。
①风成砂丘之间洼地及砂丘边部局部被水淹没区。风成砂丘之间存在洼地,有的高程低于库
水位140.50m,水位翘高1.19m,即库尾洪水期最高在水位141.69m运行。库岸的风成砂丘和漫滩冲积堆积的砂层透水,长期渗入洼地中,将与库水持平,该区域库区内坝址~库尾内低于水库正常高水位140.50m~141.69m,属于水库淹没区的一部。
②富康泡及周边地区。泡子底为厚层的壤土和淤泥质壤土,起到了隔水的作用,库水不能通过壤土层渗到地表补充泡子水里的水,2011年10月水库开始蓄水,2011年12月富康泡子水位139.00m,2012年5月末富康泡子水位139.30m。目前富康泡子水位138.50m~139.10m。因此说明水库蓄水后对富康泡子水位影响不大。
但该段由于建库后地下水位升高,地下水位雍高2.00m,高出地面0.80m,有的水井自流补给泡泽、水田。临近的南泡子沼泽地的地表水位141.2~141.8m,可通过风成砂丘向富康泡子渗入,地下水位埋深1.70~0.90m,高程139.84~140.36m,毛管水上升高度1.50m,根系层深度0.5m浸没问题,为严重浸没区。 2.2 库区左岸 库尾左岸为开阔的河漫滩,宽1.5~6.5km,地形平坦,地面高程为138.10~142.2m,多为双层结构地层,上部为壤土、粘土,厚1.5~7.0m,下部为中细砂和粗砂层,厚7.8~16.5m。砂层孔隙潜水,地下水埋深1.3~4.0m,在高河漫滩粘性土层较厚的地段具有承压性。
水库左岸靠近枢纽区水库蓄水前均作截渗墙和堤后排水处理,库尾未作截水墙及堤后排水处理。
堤内坡脚水位139.2m,蓄水后水位140.3m,堤内坡脚水位雍高1.1m,表层有厚层的壤土(局部夹有粉质粘土透镜体),土层厚3.20~4.90m,毛管水上升高度平均值1.67m(对浸没评价取1.50m),其下为厚层砂层和粉砂质泥岩,砂层承压水头为2.10~3.70m,库尾水位翘高1.19m,壤土层起始水力坡降取2.0,采用“起始水力坡度法”对耕地浸没问题进行评价。
起始水力梯度法:t=h0/(1+i0)
式中:t—含水带厚,由初见水位至下伏含水层顶板距离;h0—由含水层底板起算的下伏含水层侧压水位高度;i0—起始水力坡度;σ—粘性土层厚度;?驻h—安全超高值。
浸没判别:σ
由上述可知在正常蓄水位水位140.50m时,浸没问题不大;但在库水翘高1.19m时,对堤防沟边附近耕地有浸没影响。根据《建筑地基基础设计规范gb50007-2002》判断壤土层为特强冻胀~强冻胀土,房屋浸没按地下潜水进行评价,毛细水上升高度取1.50m,对房屋安全超高值取1.5m,对房屋浸没地下水临界深度按3.00m考虑,浸没区后缘的地面高程为143.75m,预测在此高程下房子有浸没问题。
3 结语
水库区均有不同程度的浸没和淹没问题,造成浸没的原因是多方面的,加强浸没区地表排水是解决浸没问题的有效措施之一。
参考文献:
Abstract: China has a long history of water conservancy dyke projects, and has hundreds, even thousands of years history, built a lot of water conservancy levee, accumulated a wealth of experience. But along with the development of our society and the change of geology, engineering geology exploration in the dyke, there have been some problems, this paper of the geological survey for the development history and these problems are discussed and puts forward the corresponding solutions.
Keyword: water conservancy levee; Geology survey; Problem; countermeasures
中图分类号:TV文献标识码:A 文章编号:
一、水利堤防工程中地质勘察的发展历程
我国的水利堤防工程历史悠久,到目前为止,已建水利堤防工程20多万公里,在98年特大洪灾后仍有许多水利堤防工程在规划与建设中。但在过去,大量的水利堤防工程都没有进行过相关的地质勘查,更不用说堤防工程地质资料的系统化、规范化。正因如此,大量的水利堤防工程在98年的特大洪灾期间不能及时提供足够的相关资料,以至于不能对出险地段进行正确的抢险分析。为了确保当地人民的安全,当时只能按最坏的设想进行抢险,这无疑给我国的经济带来了巨大的损失。98年特大洪灾的被动局面是大自然给人类的教训,是祖先留下的难题,需要我们铭记于心。
建国以后,我国经济高速发展,工程建设大规模兴起,出现了工程地质专业,此专业并成为了我国工程建设中不可或缺的基础性专业。在规章制度方面,有关堤防工程的地质勘察法规准则日益完善,相关规程规范也相继出台。1997年2月水利部颁布了我国地质勘察史上的第一部具有法规性的行业标准——《堤防工程地质勘察规程》,随后针对在实际操作过程中的具体问题又制定了《水利水电勘察规范》、《堤防工程地质勘察规程以及钻探》、《土工试验》等等一系列的规章制度,促进了我国水利堤防地质勘察的进一步发展。
二、目前水利堤防工程中地质勘察存在的问题
我国的水利堤防工程虽然有着丰富的经验,但我国的社会在不断发展,地质情况在不断改变,因此,在水利堤防工程地质勘察上仍会存在一些问题,具体如下:
(一)没对水利堤防工程中地质勘察引起重视
目前,我国相关人员没有对水利堤防工程的地质勘察引起重视,认为水利堤防工程的工作十分简单,轻视了地质勘察在工程建设上的重要性,这给我国堤防工程质量安全埋下了隐患。水利堤防工程的路线一般较长,地质条件相对变化较大,对此,相关人员首先应该在思想上引起高度重视。
(二)部分工程未按地质勘察规章进行操作
随着我国水利地质工程建筑的发展,该行业的勘察规程不断完善,目前,出现了不少的勘察规程与规范,主要有《水利水电工程地质勘察规范》、《水利水电勘察规范》、《堤防工程地质勘察规程以及钻探》、《土工试验》、中、小型《天然建筑材料调查》、《内部整理规程》等等,但在实际操作中却很少有人将其彻底落实,具体表现在:
1、勘探布置方面
勘探布置是地质勘察的基础也是重点,在《堤防工程地质勘察规程》中明确提出“勘探布置前需进行堤防区的工程地质测绘或现场踏勘,以了解堤防区所处地貌单元(阶地、残丘、古河床、漫滩、深潭、外滩宽度、岸坡形态等);了解堤防区的地层岩性、相对含水层和隔水层的分布、特征、埋藏条件、厚度、形状;了解已有堤防的堤身、堤基、穿堤建筑物的状况和堤岸险情得到位置、规模、类型、处理措施和效果”等等,但目前我国省内中小型地质勘察中钻孔布置绝大多数是由水利局的设计人员完成的。一般情况下,他们不会事先对勘察地进行全面的了解与分析,而是根据地形图直接布孔,这样,所作出的勘探布置往往会出现一些偏差,给后期水利工程的顺利进行带来了困难。
2、勘探深度方面
根据我国《堤防工程地质勘察规程》得知,在勘探深度上应结合不同的地貌单元的实际情况具体问题具体分析,但考虑到许多中小型堤防大多位于残丘区或丘陵地带,堤基的透水层比较浅,堤高也比较低,洪水相对持续时间比较短,因此,出现由堤基问题而引起的溃堤情况比较少。所以,在对这一类中小型堤防勘探深度的问题上,只需按照规程要求操作即可一次性达到标准。但在实际操作中,往往会出现不少堤防勘探深度过深的现象,造成不必要的浪费。
3、取样与试验方面
《堤防工程地质勘察规程》中对土质的取样有着严格的规定,但目前,许多中小堤防勘探的勘察单位经常把勘察工作承包给无资质的私人,让其完成堤防工程的地质勘察。由于其非专业性导致了在对土质的取样过程中发生了一系列的不规范行为,使土样在一定程度上出现失真的现象。在试验方面,由于私人承包队基本上缺乏相关设备和高素质的操作人员,而使现场试验无法正常进行,出现了钻孔多且钻进深的现象。这些做法都让前期勘察花费了大量的费用却还没有达到完全了解堤防工程具体地质条件的目的。
4、勘察报告方面
勘察报告是相关堤防设计中十分重要的基础文件,报告中抗剪强度、渗透参数等一系列的地质参数的正确性、合理性关系到堤防工程的投资收益和质量安全。但在许多中小堤防的勘察报告中,往往存在不合理、不正确的参数建议值或者缺乏对应的肯定结论等等,这严重影响了堤防工程的经济收益和质量安全。
(三)忽略对天然建筑材料进行勘探
实践证明,天然建筑材料的好坏在一定程度上决定了堤身质量的高低,部分工程在筑堤时为了节约时间和成本,在堤基周围仓促就近挖取建筑材料,表面上看,节约了成本但实际上却埋下了安全隐患,导致散浸甚至滑坡的现象频繁出现,给我国的经济带来了严重的损失。
三、相关对策
(一)、加强对地质勘察重要性的宣传,提高勘察人员的素质
只有相关人员在思想上对水利堤防工程的地质勘察工作引起重视,才可能真正意义上提高我国水利堤防工程的质量,推进我国水利堤防工程的进步。加强对地质勘察重要性的宣传势在必行,首先,政府有关部门应对勘察工作引起重视,解决并加大勘察的经费。其次,应当定期对勘察工作进行监督、检查,对勘察重要性进行宣传。再者,加强对勘察队伍综合素质的培训,提高其责任心和积极性,坚决杜绝无资质人员的进入,保证勘察队伍的优质性。
(二)、完善监督、管理制度,落实地质勘察规章
地质勘察规程是对勘察工作内容、方法以及程序的归纳与总结,是勘测人员控制质量的标准,是相关行业主管进行工程审核的依据,是保证水利堤防工程顺利进行的基础。因此,坚持完善监督、管理制度,使地质勘察规程得以彻底落实。
(三)对天然建筑材料的勘探工作引起重视
1、在天然建筑材料的选定上应与有关部门商榷,并且不能在堤基的保护范围内进行挖取,以确保堤基的防渗和堤身的稳定。
2、对储存量较大、有用层分布较稳定、地质条件较简单的天然建筑材料场,其勘察的精度可按照初查精度来进行;若相反,则按照详查精度来控制。
3、天然建筑材料场可通过一次勘察就能达到详查或初查要求的,最好在可行性分析研究阶段完成;反之,在可行性分析研究阶段至少完成天然建筑材料场分布图的绘制和控制指标的确定,在初设阶段再进一步详细勘察以及取样试验,最后完成用于具体工程部位的天然建筑材料分布的确定。
参考文献:
[1]卢劲雄.水利堤防工程的结构风险分析[J].经营管理者.2009-07-05
[2]赵胜、文祥.我国水利堤防工程中地质勘察存在的问题及对策[J].中国新科技新产品.2010(19)
风电场场址勘察包括宏观的区域构造稳定性分析评价、微观具体建(构)筑物(风机位、换流站、道路、输电线路)工程地质条件勘察、天然建筑材料勘察、施工和生活用水水源调查。
1区域构造稳定性分析评价
对区域构造稳定性、区域性断裂稳定性作出评价,提出工程区地震动参数。主要工作方法包括:收集分析工程区附近一定范围内区域构造背景资料和区域性断裂资料(一般收集1∶20万区域地质图和区域构造图及相应测区报告),辅以现场踏勘和调查,对区域构造稳定性和区域性断裂稳定性作出评价;根据《建筑抗震设计规范》GB50011-2010、《中国地震动参数区划图》(GB18306-2001图A1、图B1)及修改单等资料提取工程区地震动参数。
2微观建(构)筑物基础地质勘察
要求查明场址区的地形地貌形态、其成因类型及特征,地层的成因类型、地质年代、岩性、岩层产状、风化程度及分带、岩土层接触面特性等;土的成因类型、物质组成、层次结构、分布规律、水平向和垂直向的均匀性及其物理力学性质等;软土层、粉细砂层、膨胀性土层、显陷性黄土层、易崩解性土层、红黏土、盐渍土层、填土层、冻土层等特殊性土层的分布范围以及分层厚度、结构、天然密实度和物理力学性质等;断层破碎带的产状、规模、性质、延伸情况、充填和胶结情况,节理裂隙的发育程度、产状和分布规律;不良地质作用下的发育程度、成因类型、分布范围和规模;地下水类型,埋藏条件,地下水位,地下水与地表水、大气降水的关系;提出岩土体的物理力学性质参数和地基承载力。工程地质勘察中,首先应对场地进行工程地质测绘,测绘比例尺宜采用1∶10000~1∶5000地形图作为工作底图,有实测1∶2000~1∶1000地形图更佳。(1)风机位勘察。风电场具有范围广、风机位分散的特点,各风机位之间的水平直线距离一般大于300m,机位中心坐标放样精度误差一般要求在10m左右,可用手持GPS进行现场放样,同时结合现场地形地貌进行调整(调整至适合风机位建设为宜)。在风机位中心位置确定后,以中心坐标为圆心,15~20m为半径范围内,实测1∶200~1∶100地形图。根据具体地形、地质情况进行勘探布置,勘探点应布置在地质条件较差的部位。每个风机位一般布置2个钻孔和2~5个视电阻率测试点。地质条件简单的场地可布置1个钻孔或采用坑(槽)探,地质条件条件复杂的场地布置3~5个钻孔。钻孔深度以控制建筑物应力影响的范围和抗倒覆要求为原则。对布置有土壤视电阻率测试点部位,可利用土壤视电阻率测试成果,对岩土层结构辅以分析和论证。场地岩性为细粒土,且地层厚度较大的风机位,应多做标贯(动探)试验。钻孔完成后,开始进行终孔水位和稳定水位观测。(2)换流站勘察。换流站一般设置有变电室、办公室、生活区为一体的综合性大楼及附属设施。综合楼层数一般为3层左右,与房屋勘察相似(仅多场地岩土视电阻率测试),勘察时可参照《岩土勘察规范》GB50021-2001(2009年版)规定的相应阶段勘察精度进行勘察。(3)道路勘察。道路分为进场道路和场内道路。场内道路勘察主要涉及山区和高原地区,平原地区一般不用作专门勘察。道路勘察可按照《公路工程地质勘察规范》JTGC20-2011执行。在踏勘时,首先应注意观察沿线的地质灾害发育和地形情况,初步判断拟选线路修建道路的难易程度,对于部分地区,修建道路(特别是进场公路线路长、工程量大、难于协调)困难,投资过大,应踏勘后向业主单位说明初步勘察情况,计算投资的必要性(有的地区可能因交通运输情况,否定和延迟风电场开发)。拟选线路确定后,道路勘察主要采用地质测绘办法,用1∶10000~1∶1000地形图作为工作底图,在地质情况比较复杂地段,投入少量的现场勘探工作量,以补充完善图上作业的缺点。(4)输电线路。输电线路包括场内和场外线路,按设计形式一般分为地埋电缆和架空线路两种。地埋线缆(多为场内输电线路)一般为顺道路走,可不作专门的地质勘察。架空线路,则需沿线路对经过的地物、地貌进行调查,并对地基地质情况进行调查,必要时对塔(杆)基础进行勘探,并提出物理力学参数供设计使用。架空线路勘察时可按照《500kV架空送电线路勘测技术规程》DL/T5122-2000和《220kV及以下架空送电线路勘测技术规程》DL/T5076-2008执行。
3天然建材
风电场建设所需天然建材主要为混凝土粗细骨料。风电场每个风机位的混凝土需求量较小,且分散,对于规模小(或风机数量少)且距城市商品混凝土站较近的风电场,建议采用商品混凝土。对于混凝土需求量大的风电场,且料源、水源等条件较好的场地,建议参照《水利水电工程天然建筑材料勘察规程》SL251-2000进行勘察。4施工和生活用水水源调查水源调查主要为地表水源状况调查和访问,可在场地工程地质测绘时同时进行。
勘察报告
关于隧道涌水量预测的方法,《岩土工程勘察规范》(GB50021-2001)、《铁路工程地质勘察规范》(TB10012-2007)《水力发电工程地质勘察规范》(GB50487-2008)和《水力发电工程地质勘察规范》(GB50287-2006)中并未提及。《公路工程地质勘察规范》(JTGC20-2011)只提出“隧道的地下水涌水量应根据隧址水文地质条件选择水文地质比拟法、水均衡法、地下水动力学方法等进行综合分析评价。”并未给出具体的计算方法。《铁路工程水文地质勘察规程》(TB10049-2004)给出了几种预测隧道涌水量的方法:简易水均衡法(包括地下径流深度法、地下径流模数法及降雨入渗法)、地下水动力学法(古德曼经验公式、佐藤邦明非稳定流式、裘布依理论公式及佐藤邦明经验式)和水文地质比拟法。
1.1水均衡法水均衡法是地下水资源评价的一种基本方法,根据质量守恒原理,视均衡区为一整体时,某一均衡时段内地下水补给量与消耗量之差,应等于该均衡区含水层中地下水总量的变化量(林坜等,2011)。基于水均衡的原理,可以查明隧道施工期水量的补给与消耗之间的关系,进而可以获得施工段的涌水量。常用的水均衡方法有地下径流深度法(式1)、地下径流模数法(式2)和大气降水入渗法。由式1可见,地下径流深度法预测隧道涌水量,需要考虑的因素很多,包括渗流域的气候、降水量及其强度、植被、地形地貌和地质(岩性、构造)条件等,而且关系复杂。地下径流模数法(式2)和大气降水入渗法(式3):假设隧道涌水是通过大气降水入渗造成的,入渗到隧道的水量受地下径流模数(M)和降水入渗系数(α)的影响。而这两个参数又受地形地貌、植被、地质和水文地质条件的影响。由此可见,水均衡法只能针对独立的地表水流域内或水文地质单元,预测进入施工段总的“可能涌水量”,而不能用来计算单独隧道的涌水量,更不能对隧道进行分段预测涌水量。由于水均衡法考虑的是地下水的补给与排泄之间的关系,而补给的主要来源是大气降水,因此,采用水均衡法计算时,要求有比较丰富的气象、水文及水文地质资料。此外,埋深较大时,水量的变化受外界影响较小,因此,水均衡法一般适用于浅埋隧道。
1.2地下水动力学法1962年Polubarinova-Kochina(1962)导出了隧道单位长度涌水量的近似计算公式,自此之后许多学者以地下水动力学理论为基础,基于如图1所示的计算模型,对隧道涌水量进行了预测研究,推导出来了一系列的公式。这两个公式是用日本2个隧道、前苏联1个坑道和我国2个隧道的最大涌水量、正常涌水量、平均渗透系数、平均含水体厚度和涌水影响宽度等实际资料,经相关分析得出的。所以,这两个公式在实际应用中存在一定的局限性,计算结果一般比上述理论公式要大,和实际结果相比,其预测值也较大。第四纪松散沉积物中的孔隙水分布较均匀,含水层内水力联系密切,具有统一的潜水面或测压面。位于第四纪松散覆盖层中的隧道,在预测其涌水量时,上述各公式计算结果与实际较符合。对于山岭隧道,围岩多为裂隙岩体,地下水以基岩裂隙水为主。相对于孔隙水,裂隙水的分布与运动要复杂得多。简单地利用上述公式进行涌水量预测,误差较大,需要开展专门的研究。但是,对于多数隧道工程,一般不会开展专门的地下水预测研究,而是利用上述公式中的几种进行预测。从上述公式中可以看出,要准确预测隧道涌水量,需要解决两个问题:地下水位和渗透系数。
2地下水位的确定
从式(1)~(10)中可以看出,不论哪一个公式,地下水位的确定是进行计算的关键。在隧道工程中,尤其是山岭隧道,只有在钻孔处知道准确的地下水位。相对于裂隙而言,基岩中的孔隙很小,尤其是在水体的赋存方面,基岩中的孔隙水可以忽略不计。因此,基岩中的地下水一般为裂隙水。和第四纪松散覆盖层中的孔隙水相比,基岩裂隙水的埋藏和分布情况复杂。岩石裂隙是基岩裂隙水的储存空间和运移通道(图2),而岩体裂隙的大小和形状受地质构造、地层岩性和地貌条件等控制。这些因素造成了基岩裂隙水无统一的地下水面,有时呈无压水和承压水交替出现的情况,很难确定地下水位,依靠几个钻孔,无法建立连续的地下水位线。而且在实际工作中,钻孔数量相对较少,《岩土工程勘察规范》(GB50021-2001)规定,初步勘察时钻孔间距宜100~200m,详细勘察时山区地下洞室钻孔间距不应大于50m;《油气田及管道岩土工程勘察规范》(GB50568-2010)规定,陆上隧道初步勘察时钻孔间距400~600m。如上所述,基岩裂隙水没有统一的地下水面,实际上不存在连续的地下水位线(图2)。而在勘察阶段对涌水量预测时,需要一个连续的地下水位。因此,需要对裂隙岩体的渗流模型进行假设。目前常用的渗流模型有等效连续介质模型、离散裂隙网络模型及二者联合起来的混合模型(王海龙,2012)。从理论上讲,离散裂隙网络模型最符合实际情况,但在应用中需要掌握岩体中每条裂隙的分布情况和几何形态。在实践上是不可能的。因此,目前的计算,一般把裂隙岩体简化为等效连续介质模型,在此基础上确定地下水位。基岩裂隙富水,导致岩体的地球物理特性表现为明显的低阻性;地下水的存在,会在一定程度上对岩石起到软化作用,其波速也会降低。基于含水岩体的这些地球物理特性,可以利用地球物理勘探的方法探测地下水。如地震法、电法等物探方法在探测地下水中得到广泛应用。隧道工程在勘察阶段一般不进行地下水探测,但为查明地下地质条件,一般要采取地球物理勘探方法。如《岩土工程勘察规范》(GB50021-2001)要求地下洞室在初步勘察阶段,应采用在浅层地震剖面法或其他有效方法圈定隐伏断裂、构造破碎带,查明基岩埋深、划分风化带;在详细勘察阶段,可采用浅层地震勘探和孔间地震CT或孔间电磁波CT测试等方法,详细查明基岩埋探、岩石风化程度、隐伏体的位置。在分析地球物理数据时,可以结合当地的实际情况,分析地下水的赋存情况。由于裂隙水不存在连续的地下水位线,在实际工作中应结合物探结果和钻孔中的地下水位,给出虚拟的连续地下水位线。
3渗透系数的确定
从上述各式中可以看出,确定地下水位后,为准确预测涌水量,还需要准确的渗透系数。目前确定渗透系数的方法主要是进行水文地质试验,包括抽水、压水、注水和提水试验等。这些水文地质试验都是在钻孔中进行的。一般在隧道勘察阶段都需要选择一定数量的钻孔,在一定的深度进行水文地质试验,测定岩体的渗透系数。通过水文地质试验求得的岩体渗透系数应该是最符合实际的。但水文地质试验是在钻孔内进行的,所求的渗透系数是地下水向钻孔渗流时的系数。基岩裂隙水在岩体中的流动与裂隙的产状有密切关系,岩体中裂隙的各向异性导致裂隙水渗流的各向异性。也就是说,渗透系数也表现为明显的各向异性。利用地下水向垂直钻孔渗流测得的渗透系数,很难适用于近水平隧道的地下水的渗流。即水文地质试验测得的是水平方向的渗透系数,而隧道涌水量预测时需要的是垂直方向的渗透系数。目前几乎没有在勘察或设计期间求取垂直方向上的渗透系数。一般直接利用钻孔水文地质试验的结果。岩体及其渗透系数的各向异性均受岩体裂隙的控制。渗透系数与裂隙的密度、产状应该有密切的关系。同一岩体,水平方向和垂直方向上的差异应该主要表现为裂隙倾角的差异。勘察阶段进行的工程地质测绘及钻孔岩芯编录,可以得知岩体裂隙的优势倾角。因此,已知岩体水平方向上的渗透系数,可以通过裂隙倾角的修正,求得更符合实际的垂直方向上的渗透系数。
4工程实例
西气东输某隧道围岩主要是上元古界黑云石英片岩、上元古界长英质糜棱岩和断层破碎带,地表覆盖很薄的第四系碎石土(图3)。在勘察阶段,测出了钻孔中的地下水位,如图3中所示;同时进行了钻孔注水试验,测得了不同岩性的渗透系数。在对隧道涌水量进行预测时,首先根据物探结果(图4),建立了虚拟的连续地下水位线,如图3中所示。其次,根据结构面的发育情况和对渗透系数进行了修正。根据现场调查结果,片理是工程区最主要的结构面,其平均产状为199°∠89°,与隧道轴线(走向131°)方向呈小角度相交。工程区的节理以陡倾角为主(图5),受区域构造的影响,其主导走向105~114°,间距0.1m~1.0m,与隧道轴线(走向131°)方向呈小角度相交。由此可知,隧洞围岩向隧洞方向的渗透系数要比钻孔测得的渗透系数大。在进行涌水量预测计算时,所取的渗透系数K值比表1所列的值大,黑云石英片岩取K=0.9m/d,长英质糜棱岩取K=0.5m/d。根据上述建立的虚拟的连续地下水位线和修正的渗透系数,对隧洞涌水量进行了预测,其结果和当地其他隧道开挖的实际涌水量相近,符合该隧洞的实际情况。但渗透系数的具体修正值和修正方式,需等到该隧洞开挖后和实际涌水量进行对比,才能得出更可靠的结论。