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库泰盆地,于19世纪末(1897年),在SangaSanga背斜构造上钻探发现了油气,核实其最终探明储量达332.6MMboe。随后几十年,在该构造带及相邻构造带进行了钻探,但由于当时油气勘探理论及钻探技术都较落后,如找油主要依据野外油苗,且钻井深度最大只有950m,致使在该地区一直无重大发现。
从1940年开始,库泰盆地勘探完全处于停滞状态,直到20世纪60年代,印度尼西亚政府为振兴石油工业,出台了一系列优惠政策以吸引国际石油公司进入该国进行油气勘探,此时库泰盆地勘探才步入正轨。在国际石油公司先进勘探理论及勘探技术指导下,随后十多年库泰盆地迎来了勘探的黄金期(图3),在盆地的陆上及滨海区陆续有大批大型、特大型油气田被发现。如Unocal石油公司1970年发现了探明储量达1446MMBoe的Attaka油田,Huffco石油公司于1972年和1974年分别发现了探明储量达1312.24MMboe的Badak油田和996MMBoe的Nilam油气田,Total石油公司于1975年和1977年分别发现探明储量达1297MMBoe的Handil油田和探明储量达2998.49MMBoe的Tunu气田。从1982年至1990年,库泰盆地的油气发现慢慢趋缓。在这期间,Union石油公司于1982年发现探明储量达194MMboe的Kerenden1油气田;Total石油公司于1986年发现储量达523MMboe的Sisi-1油气田。
除此之外,整体无重大发现。进入21世纪,库泰盆地勘探逐渐向深水发展。2001年,在水深963m处,发现WestSeno气田,地质储量为690MMBoe,具有里程碑意义。原来认为深水区域缺乏烃源岩发育,随着该气田的发现,立即掀开了库泰盆地勘探的新局面。至2008年,短短几年间,库泰盆地深水区陆续发现探明储量约2800MMboe。
盆地构造演化及沉积充填
库泰盆地的演化可分为三个主要阶段:始新世断陷期、渐新世—早中新世拗陷期及中中新世—现今反转(挤压)期。断陷早期以陆相沉积为主,断陷晚期及拗陷期以半深海—深海沉积为主,反转期以三角洲沉积为主。通过文献资料发现,库泰盆地地层名称相当紊乱,往往同一套地层有三个以上名字,为便于统一,本文以下涉及到地层名称时统一用年代地层单位。
1断陷期
始新世早期,在太平洋板块、印澳板块和东南亚板块聚敛的影响下,东巽他大陆分裂,在前第三纪巽他克拉通内部及其附近形成了裂谷型库泰盆地。始新世早期盆地主要为陆相沉积,以粗粒河流扇三角洲沉积为主。随后盆地快速沉降,海水入侵,在盆地西部以河流、浅海扇三角洲沉积为主,沉积物源主要来自西北部Kuching带,盆地东部进入半深海—深海沉积环境,在局部高部位发育碳酸盐台地(图4)。
2拗陷期
始新世晚期至渐新世,伴随望加锡海峡张开及东加里曼丹挤压应力停止,库泰盆地进入拗陷阶段。盆地以半深海—深海沉积环境为主,在局部隆起区发育碳酸盐台地(图5),在此期间主要沉积了巨厚海相页岩。
3反转期
中新世早期,澳大利亚板块北西向向欧亚板块聚敛,加里曼丹地块南缘处于挤压应力场中,同时南地块向南与加里曼丹地块碰撞,加里曼丹地块普遍造山,盆地西北部Kuching凸起的抬升造成盆地内的海退,广海沉积范围缩小,同时受挤压应力及早期地层的重力滑脱作用,盆地开始回返。此时西北面Kuching凸起仍然是盆地的主要物源区,向盆地提供粗碎屑。由于沉积物供给超过盆地沉降,沉积中心向东迁移,滨海相沉积向东扩展,河流—三角洲砂岩和煤向东进积在较老深水沉积地层之上(图6)。
随着区域挤压的继续,中中新世开始,盆地完全反转,盆地中部三马林达复背斜带形成,将库泰盆地分为西北部的上库泰盆地和东南部的下库泰盆地,上库泰盆地由于遭受强烈挤压抬升而停止接受沉积。此时,三马林达复背斜成为下库泰盆地的主要物源区,为下库泰盆地提供沉积物源。遭剥蚀的碎屑物,随马哈坎河向东形成进积的马哈坎三角洲,向望加锡海峡推进(图7,图8)。巨厚进积型三角洲沉积为油气生储盖提供了优越条件,库泰盆地所有商业油气发现全部集中于该套三角洲沉积地层。
盆地石油地质特征
1烃源岩特征
库泰盆地区域上发育四套烃源岩(图8):上中新统富含碳质碎屑的深水浊积岩,中中新统三角洲平原煤及三角洲前缘碳质泥岩,下中新统滨浅海相页岩和始新统—渐新统半深海—深海页岩,断陷期碳质泥岩。沉积于中中新统的三角洲平原煤与三角洲前缘碳质泥岩,为库泰盆地最主要烃源岩,碳质泥岩TOC普遍大于2%,煤层TOC介于50%~80%,含烃指数350~400mg/g。该套烃源岩对盆地现今滨浅海区油气生成起主要贡献作用。
研究认为,现今库泰盆地勘探最热门的陆坡—陆隆半深海—深海区,烃源岩为富含煤屑及碳质碎屑的浊积岩,平均有机碳为1%~2%,少数可达2%~5%,最大达50%,氢指数50~183mg/g,最大可达400mg/g。它的沉积模式,为低位体系域时期重力流将陆架区的中—上中新统煤及碳质泥岩搬运至陆坡至陆隆区域快速沉积。下中新统紧邻前三角洲的海相页岩,平均有机碳0.5%~1.0%,有机质类型为Ⅲ型,氢指数100~150mg/g,为该盆地一套潜在的烃源岩。始新统—渐新统半深海—深海页岩和断陷期碳质泥岩,为盆地另一套潜在的烃源岩。
若把Ro=0.6%作为有机质成熟度的顶界,则盆地的成熟门限深度为2300~3500m。
2储集层特征
盆地发育四套、三种类型储层(图8):中中新统—上新统河流三角洲砂岩、中中新统—上新统深水陆坡浊积砂岩、始新统—中新统碳酸盐岩和断陷期盆地边缘上超粗碎屑砂岩。中中新世至上新世三角洲平原和前缘环境下沉积的砂岩,为盆地主要储层。如Handil油田,储集层为中中新世至上新世沉积的三角洲平原分流河道、河口坝及前三角洲砂体,随着三角洲的迁移,这些砂体相互叠置,该油田至少有58个宽度为0.5~2km互不相连的砂体。储集层孔隙度介于2%~39%之间,且一般为中至高孔隙度;渗透率普遍较高,主要在(30~5000)×10-3μm2之间。深水区盆底扇、斜坡扇及深水水道中的砂岩是盆地次要储层,但它们却是现今库泰盆地最主要的勘探对象,如位于水深963m的WestSeno气田,储层为上中新统陆坡水道砂岩,孔隙度17%~33%,渗透率(5~2000)×10-3μm2。台地碳酸盐岩礁滩体是盆地潜在的储层,尤其对于盆地深层,由于礁抗压实能力强,它能够很好地保存构造形态而使油气藏免遭破坏。断陷期沉积的粗粒砂岩为盆地深层潜在的储层。
3盖层特征
现今主要勘探区———下库泰盆地,主要为三角洲沉积充填。随着三角洲的发育演化,储层上部细粒三角洲平原泥岩、前三角洲泥岩及短期海侵页岩,都可作为直接盖层而对下伏油气起封堵作用。而对于陆坡深水区浊积岩储层而言,其上覆的半深海—深海页岩可作为良好盖层。
4圈闭特征
盆地圈闭分为三种类型:背斜—半背斜圈闭、地层岩性圈闭和生物礁岩性圈闭。背斜—半背斜圈闭是盆地最主要的圈闭类型。现今盆地所发现的绝大部分油气都富集于该类型圈闭中,其应力机制有挤压和重力滑脱两种。挤压背斜主要位于三马林达复背斜带,重力滑脱背斜主要位于下库泰盆地陆架及陆坡区域。地层岩性圈闭是盆地潜在的圈闭类型,位于盆地断陷期始新统。生物礁岩性圈闭处在远离陆缘的台地区,其上直接沉积海相页岩,构成储盖组合。
5含油气系统特征
盆地发育三套含油气系统:中中新统(生)—中上中新统(储)为盆地陆架滨浅海区主要含油气系统,上中新统(生)—上中新统/上新统(储)为陆坡陆隆深水区主要含油气系统,始新统/渐新统(生)—始新统/渐新统(储)为盆地深层潜在的含油气系统(图8)。中中新统(生)—中上中新统(储),是库泰盆地现阶段对油气贡献最主要的含油气系统,其烃源岩为中新统沉积的三角洲平原煤及三角洲前缘碳质泥岩,储层为河道、三角洲分支河道和河口坝砂体,圈闭主要为晚期形成的背斜,油气生成期主要为上新世至今(图9)。上中新统(生)—上中新统/上新统(储),为盆地深水区最主要含油气系统,也是库泰盆地现今勘探最热的一套含油气系统。在1995年以前,由于认识上的不足,该套油气系统一直未被发现。2001年,Unocal石油公司发现WestSeno气田,该套油气系统才浮现出来。该系统中烃源岩为富含碳质碎屑的浊积岩,这些碳质碎屑是在低位体系域时,通过重力流的形式搬运至陆坡与深海平原区域快速埋藏而保存下来的。其平均有机碳为1%~2%,少数可达2%~5%,最大达50%,氢指数50~183mg/g,最大可达400mg/g。储层为上中新统—上新统盆底扇、斜坡扇和水道砂体,圈闭为逆冲背斜,生烃期为上新世至今(图10)。始新统/渐新统(生)—始新统/渐新统(储),为盆地深层潜在的含油气系统,尤其在上库泰盆地,该套油气系统较下库泰盆地埋藏浅,具一定勘探价值。
油气分布特征及有利勘探方向
从所发现的油气田分布来看,它们几乎全部集中于几大背斜构造带中(图2);从含油气层位统计发现,油气基本富集于中中新统、上中新统—上新统(表1)。在陆上及近海地区主要富集于中中新统,海上主要富集于上中新统—上新统,呈现出越往东油气富集层位越新的趋势。下库泰盆地滨浅海区的中中新统—上新统三角洲沉积,由于勘探程度较高,盆地现今大部分经济储量都富集于该套地层,其剩余资源有限。
陆坡深水区的斜坡扇、盆底扇和斜坡水道,是现今库泰盆地勘探热点之地,望加锡海峡深海平原区将是潜在勘探区域。三马林达复背斜带顶部,虽遭受强烈剥蚀,但深层的渐新统—下中新统保存完好,能够形成良好储盖组合。
第三纪早期,上库泰盆地边缘砂体上超尖灭,可形成地层岩性圈闭。这类圈闭虽然晚期遭受强烈构造运动,但地层岩性圈闭有较强的抗破坏性,且上库泰盆地第三系埋藏相对较浅,是最为现实的勘探目标。
盆地深层始新统―中新统的台地生物礁储层,普遍具较强抗压实性,虽晚期遭受强烈构造运动,但内部油气却能得到很好的保存,如Kerendan1井,于渐新统生物礁内有良好油气发现,便是很好例证。
结论
1)地下水位上升引起的工程危害。岩土工程所出现土壤沼泽化、盐渍化等现象及其所导致的成岩土工程质量下降是由水位上升引起的,地下水位上升对于建筑物的腐蚀会造成更加严重的影响,建筑物更容易坏掉,不能长久的使用,导致人力,物力,财力的大量浪费,给国家经济造成不利影响。部分水位上升还是引起岩土结构破坏的主要因素,同时会造成岩土层结构强度降低而出现流砂、管涌等现象。在实际地质工程中,大量降雨、温度上升、含水层结构及总体岩土性质改变等是导致水位上升的主要因素。
2)地下水位下降引起的工程危害。地下水位降低可以导致地面下降,工程地面出现塌陷,整个建筑物会坍塌,不仅造成财力的浪费,还可能会造成人员伤亡,后果不可想象。地下水位的恶化主要就是地下水的枯竭造成的,会影响到工程地质的稳定性和安全性。导致正常地质地下水位下降的主要的原因包括采矿人员采矿活动、建筑水库补给、地下水大量抽取等一些人为因素。
3)地下水位频繁升降造成的工程危害。频繁升降的现象有时候会在地下水中出现。岩土层膨胀以及岩土出现不均匀胀缩都是由地下水位频繁升降导致的,岩土层出现变形往复所导致的地下岩土层中的铝、铁等物质丧失的主要原因就是膨胀收缩。进而出现上层土层失去胶结物以及岩土层表面出现松动的现象,降低了整体的岩土层效果降低。可见地下水位频繁升降造成的后果也是十分严重的。
4)地下水动压力作用引起的工程危害。地下水天然动力平衡效果降低导致的移动水压的改变在很大程度上是由地下水动压力改变引起的,同时岩土层所出现的流砂、管涌、基坑突涌等导致的水文地质整体状况大幅降低的现象也是岩土工程地下水动压力改变引起的。除此之外,地下水动压力作用还可以导致地下水天然动力平衡的条件发生转变。
2解决水文地质问题的有效措施
水文地质对于地质勘查越来越重要,采取切实有效的方法对水文地质的各种有关参数进行测定对于提高工程施工的安全性。保证建筑的稳定性以及避免人为诱发水文地质灾害的发生有着非常重要的作用,应当对其进行正确客观的评价。为了充分发挥水文地质在工程地质勘察中的积极作用就要做好水文地质勘察工作,那么,面对以上水文地质问题,我们该采取哪些措施去有效防治呢?
1)详细的水文地质评价内容。岩土工程勘察报告是展示工程地质勘察的最终成果的主要方式,建筑工程地基基础设计及施工都是以岩土工程勘察报告为主要科学依据的。全面可靠的报告内容能够保证后期工程设计施工的安全性,报告内容的错误会造成非常严重的后果,一点点的差错就会引发不可想象的后果,因此要求技术人员必须要有耐心与责任心。在水文地质评价的报告中除了要将下水类型,含水层的埋深以及具体的分布状况、岩土类型、岩土厚度,静止水位、涌水量、地下水流向以及水力坡度内容包括在内以外,还应该包括各个含水层间的水力联系以及含水层与地表水体间的水力联系;地下水的补给和排泄情况等
2)调查准确的工程地质条件。应该将地形地貌、水文地质、岩土的物理力学性质,地质现象等条件作为工程地质勘察中的工程地质条件。在调查这些工程地质条件时,要做到准确详细。为确保建筑的安全防护措施提供相关科学准确的依据。为了预测工程地质作用会带来什么样的影响应当给出正确的客观的评价,应当查明工程地质条件并结合项目的具体特点,确保对建筑实施具有科学准确性的安全措施。
近年来,由于科技水平提高,岩土工程地质勘察设备和技术也不断提高,这也要求岩土工程地质勘察人员也需要具备更高的技术素养和实际操作能力,才能正确使用先进的勘察设备。但是,实际岩土工程一线地质勘察工作人员为农民工,他们不具备专业的技术知识和操作技能,也缺乏相应的安全意识和质量意识,导致地质勘察质量难以得到保证。不仅如此,许多岩土工程地质勘察工作的工期较短,促使勘察人员采用不规范、不科学的方法进行岩土勘察,导致勘察结果与实际结果的误差较大,严重干扰正常的岩土工程地质勘察工作,得出的勘察结果报表也不具有真实性。
1.2勘察方法
勘察方法问题主要表现在勘探钻进方法单一和取样方法不合理上。钻井措施需要根据地质条件选择勘探方法,这要求勘探单位对工程情况进行详细的地质调查,在根据勘探与布置勘探工程的结果选择勘探方法。但是一些勘探单位在未进行地质调查的情况下直接使用电力设备和机械设备进行钻进,不仅增加勘探时间,也消耗更多的资源。在取样方法上,勘探单位未根据设计勘察点的实际情况进行取样。如有些人员对软弱下卧层不进行取样分析,甚至因为表面上满足不少于件组的要求而将应当分层的层位加以合并,对数据的变异性不作检验、剔除。勘察结果经不得推敲,严重影响工程设计和建设质量。
1.3市场制度
虽然近年来我国岩土工程地质勘察单位的数量显著增加,但地质勘察市场化程度并不高,地质勘察市场制度严重缺失,市场调节作用失灵。而且许多新成立的地质勘察单位存在许多“水分”,存在许多皮包公司和外挂单位,严重扰乱地质勘察市场秩序,加剧行业内恶性竞争。激烈的恶性竞争导致一些地质勘察企业或单位为抢占勘察市场,采用压低报价方式提高市场竞争力。这种做法导致地质勘察单位为减少损失而采取偷工减料方式降低勘察成本,最终影响地质勘察质量。
2.岩土工程勘察质量控制对策勘察
2.1建立高水平勘察队伍
针对当前许多一线地质勘察人员非专业人员问题,首先可通过招聘方式引进专业人才,巩固一线地质勘察队伍,提高专业勘察能力。此外,还应针对当前一线勘察人员专业水平较低、知识结构陈旧问题,应加强人员培训工作,实现知识结构更新与新技术设备推广,提高岩土勘察工程人员的专业素质。最后,建立有效的激励机制。如建立两支或以上勘察队伍,实行内部竞争制度,促使勘察人员主动提高自身专业水平。
2.2运用新的勘察方法和技术
运用新的勘察方法和技术不仅可以提高勘察效率,还能提高勘察结果的质量和准确性,提高取样工作的精度。在选择钻进方法上,勘察人员要严格根据勘察规范做好实地地质勘察工作,并以此为基础选择正确的钻进方法;再结合更先进的钻探设备,改进传统钻探技术方法的不足。提高勘察方技术和方法的数字化水平,国际工程施工所采用的先进的设备一般都是数字化管理、智能控制。我国许多较为先进的岩体勘察部门也已经引进了先进的数字技术替代了传统的勘察技术。例如地形勘测方面,传统地形勘测需要借助手工测量,容易引起较大的误差。如采用新型数字化设备,可以方便地得到较为精确的测量结果。对于取样问题,应控制取样质量。如根据不同地质条件的不同选取不同的样本,如不同深度、不同类型的地质样本。
2.3完善岩土工程地质勘察制度
针对地质勘察市场混乱问题,必须建立有效的勘察监督制度,实行严格规范的勘察监督制度对勘察工作进行有效的监督,实行事前、事中和事后控制相结合,最大限度避免不当行为,保证勘察质量。严格市场准入机制,建立注册土木工程师制度。市场因素对勘察质量主要由于地质勘察资质门槛不高,导致地质勘察企业水平参差不齐。因而应尽快实施注册土木工程师制度,控制地质勘察企业及个人的职业资质。最后,加强勘察涉及单位的质量认证,健全质量管理。如采用PDCA循环思进行岩土工程勘察的实施和管理,提高勘察设计能力。
2地质勘察的具体工作要求和方法
对于水利工程的地质勘察阶段可以分为四个它们分别是:规划———研究———设计———施工,在地质勘查时必须保证各阶段工作和设计要求相适应,每个阶段的地质勘察任务必须严格按照合同进行,要明确设计意图,清楚设计阶段和各项技术指标的要求,熟悉施工图纸,如果即将在野外进行勘察活动时,对前往地区的地质考察非常必要,收集资料和分析地形做好准备工作,为了进一步的了解当地自然条件必须结合实际的设计,编制出工程地质勘察总纲领。
2.1工程地质勘察大纲内容
工程地质大纲的内容应包括以下内容:(1)进行勘察的主要目的、现场的工程情况和勘查主要的阶段;(2)了解所要勘察地方的工作条件、地形和地质情况;(3)熟知勘察工作的内容使用方法和完成的工程量;(4)规定确定的计划进度和竣工时间;(5)预算所需经费;(6)书写勘察资料;(7)包含地质勘察工程绘制布置示意图。在制定勘察总纲领时可根据实际的地质变化做出相应的调整。
2.2工程地质勘察的施工要求
工程地质勘察的施工要求首先是地质测绘的进行,根据勘察阶段设定工程地质测绘的比例尺,也可以根据建设项目的特点和地点选取合适的比例;不论选取哪种比例尺,都必须有勘探点或者露头观察点表示在工程测绘的过程中。工程地质在测绘时可参考人造卫星、航空测量和地面摄像片遥感资料对地质解释,解释的结果可根据野外审核和检验。在水利工程的地质勘探过程中,保持适宜的岩土物性和场地地形,选择适合的物探方法和应用物探技术。像常见的坑、洞、孔、井常被这些勘探工程综合利用。在每次的施工前应对各类钻孔进行施工程序设计和钻孔的专业设计,并按原来设计的要求进行施工。岩土试验将原位测试和室内试验相结合所使用的。通常室内试验是土工试验的基础,辅助为原位测试。室内试验以及原位测试在岩土试验的眼中都是一样的重要。不同试样和原位测试点应该拥有地质代表性。
2.3工程地质勘察的编制程序
(1)对收集到的外业和试验资料进行核实统计。这项工作的开展总是在外业进行完开始,在勘察前需要对各个资料进行检查是否完善,尤其是实验资料,可依据这些资料绘制测量结果表、勘探点(钻孔)平面位置图和勘察工作量统计表。(2)参考土工试验和原位测试的相关资料,修正地质资料。这些工作的开展很重要很重要,在工作中却是常常被工作人员遗忘。因此,实验资料和野外定名出现不对应的现象,还出现了原位测试和砂土状态的实验资料不符合的结果,像一些野外定名为黏土的,实验结果塑性指数不大于17;此外,野外定名是细砂的,根据实验资料显示是中砂的,它的颗粒含量以每颗0.25~0.5mm颗粒到达含量的50%以上;还有野外名为可塑性黏性土的,它的实验液性指数不于0;野外名为稍密状况的砂性土,砂性土的贯入击数标准不大于10,野外定为淤泥或者名为淤泥质土的,实验结果的孔隙比不到1;对于那些野外名为硬塑性黏性土的,小于18击数。综上所述产生这些矛盾是由于野外分层深度和定名具有不准确性,还有个原因是试验资料具有不真实性,面对这样的情况应该找出问题,及时的改正,让实验资料和岩土定名的数据结果达到一致。(3)描述钻孔工程地质概况绘制综合柱状图。(4)对岩土地质层划分,绘制分层统计表,对数理统计。地基岩土的分层的适合性直接影响着评价好坏。所以这个工作需要按原因类型、地质年限、岩土特性、风化程度、状态、力学特征进行全面的考虑,合理的规划每个岩土层,根据数据绘制分层统计表,其中包含每个岩土层的埋藏条件和分布状态的统计表,实验测试和原位测试的物理力学统计表等。最后进行试验资料的统计整理,计算分层承载力。(5)绘制工程地质剖面图以及相关的专门图件。(6)书写文字报告,为了减少重复率就得按照以上的顺序进行,避免出错,提升工作效率是保证质量的大前提。对于勘察场规模大的场地或者地貌地质复杂的场地而言,可以采取有针对性的进行勘察例如分区勘察,最后做出评价。对于完整的工程地质勘察报告的书写,它是由五部分组成,分别为正文、附表、附图、附照和插表。而对地质勘察要书写的文字部分应包括该区域的地质情况、地质条件和地貌条件,还有地质勘察的结论和实施的意见建议等都是其中需要书写的部分。另外,为了使报告更具有真实性,相应的加入一些和勘探有关的图表数据等都会帮助提升内容的价值。
2提高地质工程勘察工作质量的措施
针对以上总结的地质勘查工作中存在的问题,提出了提高地质勘察工作质量的基本措施,主要体现在以下几个方面。首先,要不断的规范地质勘察工作的相关规程,在进行地质勘察工作时严格按照规程执行,所有的工程项目在进行设计和施工前必须要严格的地质勘察工作,如果在进行地质勘察工作的时候,不能按照规程执行,将会直接影响到工程设计和施工的质量,从而为整个工程造成安全隐患。另外,为了规范地质勘察工作的行为,要建立相关的行业规范,这样才能保证地质勘查工作按照规范执行,从而保证工程设计和施工的质量。政府相关部门要建立与完善地质勘察方面的法律、法规,对地质勘察以及工程设计与施工的整个过程进行严格的监督与检查。此外,要对工程项目采取全程监理的原则,做好工程项目的事前预防、事中控制以及事后的监督评价。这样就能够使得地质勘察工作逐渐趋于规范化,提高其工作的质量,进而提高工程设计与施工的质量。其次,在进行地质勘察工作时,要尽量使用一些高新测试技术,这样得到的数据信息就比较真实,然后对这些数据信息进行详细的分析,并与调查得到的资料进行对比,这样就能够确保工程设计中参数的可靠性,进而保证了工程设计与施工的质量。再次,要对地质勘察的工作人员进行综合的培训,以提高他们的综合素质,从而保证地质勘察工作的质量。在勘察工作单位的内部实施轮换岗位的制度,这样就能加强各个专业之间的沟通与交流,并通过座谈会或者讲座的方式,拓展勘察人员的知识面,提高他们的综合素质。另外,要规范管理地质勘察工作人员的行为,逐渐培养他们标准化的意识,让每一个工作人员都严格按照相关的规范进行工作,并对他们的工作开展绩效考评,以提高他们工作的积极性。此外,还要培养地质勘察人员的安全意识,以保证地质勘察工作的防护工作做的到位,从而提高地质勘察工作的安全性。
2岩土工程勘察中水文地质的应用
水文地质是岩土工程勘察中需要面对的一个实际性的问题,因为水文地质与岩土工程有着密切的关系,某些地方的水文地质又较为复杂,在没有对水文地质有一个详细的了解下,进行岩土工程施工,则会引发一些水文地质问题,影响工程的正常施工,为了保证工程施工的安全性和稳定性,并对水文地质灾害进行预防,需要在岩土工程勘察中加入水文地质的勘察,并加强勘察和监督管理。在岩土工程施工中,影响其施工安全性和稳定性的水文地质因素有,地下水文的类型、地下水位、地下水位的变动幅度等,为了提高岩土工程的勘测质量,降低地下水文地质对其产生的危害,需要在岩土工程勘察中加入地下水文地质的勘察。水文地质的勘察内容有:
2.1自然地理条件的勘察
岩土工程的勘察工作为岩土工程、建筑工程的施工,提供了良好的岩土数据,进行水文地质的勘察,可以为岩土工程和建筑工程的安全施工,提供可靠的水文勘察依据。所以需要在岩土工程勘察中,应用水文地质勘察。水文地质勘察中包含很多内容,自然地理条件的勘察是其中的组成部分,自然地理条件的勘察需要包含的内容有地下水文特征、地形地貌。水文特征主要是指工程建设地区的气候,湿度、热量等,而地形地貌则是工程施工场所周围的水系、平原等的特征,地形是否开阔、地貌是否受到了侵蚀等。
2.2地质条件的勘察
在岩土工程、建筑工程的施工中,地质条件非常重要,其影响工程地基施工建设的质量,还影响着地面上建筑结构的安全性、耐久性等,所以需要对地质条件进行勘测。岩土工程勘测中水文地质的地质条件勘察,主要是对工程建设所在区域的地质构造特征、基底构造、地层岩性、构造运动等进行勘测,为岩土工程的施工提供地质勘测数据支持。
2.3地下水位勘察
在岩土工程、建筑工程等施工中,地下水位对地基施工、地上建筑物的安全性均会产生影响,地下水位的变化,会造成建筑物、地基出现下沉、变形等,所以在施工前,对地下水位进行勘测,有重要的意义。地下水位的勘测需要对近3~5年的最高水位、最低水位、水位变化等进行勘测。同时还要对地下水的排泄条件、地表水与地下水的补排水关系等,对地下水位产生的影响进行勘测分析。因为地下水位对岩土工程会产生较大的影响,所以在岩土工程勘察中,地下水位的勘察工作是重点内容。
2.4隔水层、含水层的勘察
在岩土工程勘测中水文地质的勘察包含了很多的内容,除了以上这些需要勘察之外,隔水层、含水层的情况也需要进行勘察。隔水层和含水层的地下水类型、地下水流向、水位、变化幅度等,都需要进行勘察,其中主要对含水层的厚度、深度、分布进行勘察,还可以通过现场地层渗透系数等水文地质参数,对岩土工程的地下隔水层、含水层进行勘察,进而判断水文地质对建筑材料产生的腐蚀程度进行判断。水文地质在岩土工程施工中发挥着重要的作用,准确地勘察出地下水文地质,可以为岩土工程的施工提供一个有效的水文地质参数依据,还可以保证岩土工程、建筑工程施工的安全性和稳定性,所以在岩土工程勘察中,水文地质的应用在提高岩土工程勘察质量中,有重要的意义。
2水利水电工程地质勘察技术与应用
近年来,我国在水利水电工程勘察技术手段获得了飞速发展,从深度、广度及精度上都获得了巨大的进步,其主要的技术手段及应用如下:
2.1工程地质测绘工程地质测绘是运用地质学的理论和方法,通过野外调查和综合研究勘察场区的地形地貌、地层岩性、地质构造、不良物理地质现象、水文地质条件等,并将它们填绘在适当比例尺的地形图上,为下一步布置勘探孔、试验及长期观测工作打下基础。工程地质测绘的比例尺主要取决于不同的设计阶段。工程地质测绘使用的地形图必须是符合精度要求的同等或大于工程地质测绘比例尺的地形图。图件的精度和详细程度,应与地质测绘比例尺相适应。在图上,大于2mm的地质现象应尽量反映,宽度不足2mm的重要工程地质单元,如软弱夹层、断层等,要扩大比例尺表示,并注示其实际数据。地质界线误差,一般不超过相应比例尺图上的2mm。
2.2水文地质测绘水文地质测绘是通过对地质、地貌、第四纪冲洪积物、新构造运动、地下水的调查,填绘出水文地质图,查明勘察场区内地下水形成与分布的基本规律,在此基础上做出初步的开发利用远景评价,并对区内存在的水文地质问题等提出防治措施。
2.3工程地质勘探工程地质勘探是在工程地质测绘的基础上,进一步查明地下工程出现的问题和取得较深入的资料。主要有工程钻探、工程物探、坑探、遥感技术等。
2.3.1工程钻探。钻探是指为了鉴别和划分地层,用钻机从地表向地下钻进,在地层中形成圆柱形钻孔。钻探是水利水电工程勘察中最基础的一种方法,应用广泛。钻探通过钻孔采取不同深度的岩芯可直观地确定地层岩性,地质构造,岩体风化特征等,从而判断地质情况,查明地下水的类型。从钻孔中取出的岩石、土样可进行室内试验,用以测定岩土层的物理力学性质和指标。利用钻孔可进行工程地质、水文地质及灌浆试验、长期观测工作及地应力测量等。地质人员在钻探过程中应根据钻探质量要求,认真记录钻探中出现的各种地质现象;对于像砂砾石层、软弱夹层、滑坡等特殊地段,应选择合理的钻探方法以保证成果能够真实反映该地段的地质条件。
2.3.2工程物探。工程物探是工程地球物理勘探的简称,它是以地下岩土层(或地质体)的物性差异为基础,通过仪器观测自然或人工物理场的变化,确定地下地质体的空间展布范围(大小、形状、埋深等)并可测定岩土体的物性参数,达到解决地质问题的一种物理勘探方法。岩层有不同的物理性质,物探应用观测仪器来测量勘探区的物理参数,如导电性、弹性、磁性、密度等参数。工程物探主要有以位场理论为基础的重力场勘探、磁场勘探、直流电场勘探等,以及以波动理论为基础的地震波勘探、电滋波勘探等。
2.3.3坑探。坑探是指用挖坑方式观察地层地质情况的作业。其特点是勘察人员能直接观察到地质结构,便于素描,且准确可靠。对研究断层破碎带、软弱泥化夹层和滑动面(带)等的空间分布特点及其工程性质等有重要意义。坑探主要包括探坑、探槽、浅井、竖井、斜井、平洞等。由于坑探人员能够直接深入地进行观察,记录,揭示地质现象,且对地质体扰动较小,可以不受限制地采取原状结构试样,并可用来做现场大型试验,所以坑探在水利水电项目中作为一种辅助勘察手段被广泛使用。
2.3.4遥感技术。遥感技术是通过对信息的分析、研究,确定目标物属性和相互关系的一种技术,它从远处探测、感知物体或事物而不直接接触目标物或现象而搜集信息,在水利水电勘察中也应用较为广泛。遥感技术根据遥感平台高度的不同,一般分为地面遥感、航空遥感和航天遥感共3大类。按探测电磁波的工作波段分类,可分为可见光遥感、红外遥感、微波遥感等。遥感技术优势:(1)感测范围大,具有综合、宏观的特点(大面积同步观测)。(2)信息量大,具有手段多,技术先进的特点。(时效性)。(3)获取信息快,更新周期短,具有动态监测特点。(数据的综合性和可比性)
1水利水电工程建设与环境问题
1.1水利水电工程与地震问题水库等水利水电工程建筑物蓄水后,由于地应力的调整或水体下渗等原因,触发了地质断层的复活而诱发地震。研究表明,要触发一个比较大的地震需具备以下三个条件:①水库岩石比较破碎,且处理效果不十分理想;②存在有利于应力集中的地质环境条件;③水库水荷载所产生的超孔隙水压力足够大。关于水库诱发地震的事件国内外均有报道,一般而言,水库的坝址没有较大的断裂带存在,仅仅是水荷载引起的地应力,诱发地震的可能性是很小的。但如果诱发大的地震,那将是灾难性的。从1987年的资料至今,我国已建设的坝高在15米以上的水库共18000多座,已发现水库诱发地震的有13座。[1]
1.2水利水电工程与水文问题水利水电工程建成后改变了下游河道的流量过程或周围环境水域的分布,从而对周围环境造成影响。例如:①大坝水库不仅存蓄了汛期洪水,而且还截流了非汛期的基流,往往会使下游河道水位大幅度下降甚至断流,并引起周围地下水位下降,从而带来一系列的环境生态问题;②下游天然湖泊或池塘因断绝水的来源而干涸;③下游地区的地下水位下降;④入海口因河水流量减少引起河口淤积,造成海水倒灌;⑤因河流流量减少,使得河流自净能力降低;⑥以发电为主的水库,多在电力系统中担任峰荷,下泄流量的日变化幅度较大,致使下游河道水位变化较大,对航运、灌溉引水和养鱼等均有较大影响;⑦当水库下游河道水位大幅度下降以至断流时,势必造成水质的恶化。由此可见,水利水电工程对水文的影响是不容忽视的一个重要问题。[2]
1.3水利水电工程与气候问题一般情况下,区域性气候状况受大气环流和水体分布所控制。如果修建大、中型水库及灌溉工程后,当地水体的分布会发生较大的变化。如原先的陆地变成了水体或湿地。局部地表空气变得较以前更加湿润,形成新的小气候,对当地气候会产生一定的影响。主要表现在对降雨、气温、风和雾等气象因子的影响方面。
1.4水利水电工程与鱼类、生物物种问题①对鱼类的影响:切断了洄游性鱼类的洄游通道;水库深孔下泄的水温较低,影响下游鱼类的生长和繁殖;下泄清水,影响了下游鱼类的饵料,从而影响鱼类的产量;高坝溢流泄洪时,高速水流造成水中氮氧含量过于饱和,致使鱼类产生气泡病。②对植物和动物的影响:库区淹没和永久性的工程建筑物对植物和动物都会造成直接破坏;同时局部气候变化、土壤沼泽化、盐碱化等都会对动植物的种类、结构及生活环境等造成影响。
2工程地质工作中存在的问题
2.1工程地质勘察的质量问题在工程地质勘察过程中,主要问题有以下几种:①工程概念不清,勘探侧重点不明确,针对性不强,方法不当,手段落后;②工程地质分析工作中所选择的理论、方法、计算公式等与实际情况有较大出入,其适应条件的物理意义混淆不清;③地质报告中基本地质条件不清楚。我们遇到的主要工程地质问题有:①界定不准确或论证不充分,有问题遗漏甚至结论性错误;②有些地质报告没有地质结论,也有些工程没有做多少地质工作就先下结论,极不严肃。此类问题产生往往造成阶段性工程审查不能一次性通过,可能延误开发时机;或者尽管通过了审查,但却给工程留下了隐患,这种情况的危险性极大。[4]
2.2勘测周期不合理的问题从工程地质勘察到地质报告的提交需要一定的工作周期,这是再简单不过的道理,然而有些工程却没有进行基础性的前期投入。主要存在问题有以下几个方面:①一旦需要申报项目,立即就要求提交地质报告;②今天刚刚提交可研报告,明天就要求提交初设报告。此类情况多为地方性工程,一般国家投资的大型工程出现这种局面的不多。没有足够的勘测周期所造成的后果是严重的,由于地质条件不清楚,直接导致投资控制不住,施工后修改设计等情况。更可怕的是留下了工程隐患,可能造成重大的工程事故。
3结语
工程地质学是20世纪才建立和发展起来的一门地球科学。水利水电工程地质勘察是所有行业中涉及面最广、问题最复杂、任务最艰巨、声望最高、最具权威性的龙头行业,它具有自身的特殊性与复杂性。水利水电工程建设与环境保护是一项长远的任务,是水利水电工程顺利进行的重要保证之一。保护和改善工程环境是保证人们身体健康的需要,是现代化大生产和保证工程质量的客观要求,是保证工程永久利益的必须条件。工程地质工作的质量,对工程方案的决策和工程建设的顺利进行至关重要。由于地质问题引起的工程事故时有发生,轻则修改设计延误工期,严重时造成工程失事,给人民生命财产带来重大损失。近年来。工程地质勘察质量有下滑趋势,工程地质分析不够深入,有时甚至出现工程地质评价结论性错误这样严重的问题。笔者认为,总结分析水利水电工程地质勘察过程中存在的问题,具有重要的现实意义。
参考文献:
[1]林妙月.区域构造稳定性及地震性危险评价问题[M].北京:地震出版社,2008:99-100.
1.1水文地质类型区的定义
所谓水文地质类型区,就是根据岩层下面地下水的分布形态、地貌特点以及含水层的成因相似性即其附近的岩石结构条件等内容对地下水进行不同区域的划分,使其按照各自的特点形成独立或相对独立的地下水分布区域。
1.2水文地质类型区的特征
在将地下水划分为不同水文地质类型区时,要使其形成一定的特色,即能够与其他水文地质类型区有着明显的不同特征。一般来讲,每个水文地质类型区独特的特征应该从地下水的流域面积及水流流动特点开始分析,并对其周边的地质与水文地质情况进行调查,指出其在自身空间范围内的地下水存储与运动,以及其自我补给、径流和排泄的方式和过程。
1.3水文地质类型区的划分原则
从上述对水文地质类型区的定义域特征分析可以看出,其区域的划分并不是随意进行的,而是通过一定的原则、规律和标准而进行区分的。一般来讲应该遵循以下原则:¹水文地质类型区的勘查要能够与地下水的评价进行密切的配合,只有这样,才能够提高类型区勘查的实际作用。水文地质的成因主要是由于地下水与岩层共同作用而形成的,因此,在水文地质的勘查中也要能够密切注意地质成因的研究工作。»要能够将地下含水层的各种介质类型与地质的岩性、埋藏条件以及地下水化学类型等进行密切的结合,只有这样,才能够扩大水文地质勘查的范围。水文地质勘查区的划分要能够达到分类命名简单、便于水政管理等目的。
2工程勘查中水文地质的勘查要求
在实际的建筑工程设计中,对于水文地质的勘查各自有着不同的侧重点,因此,应该在明确了岩土工程对于水文地质勘查的要求以后再进行实地的地质勘查。继而通过勘查所得的资料,对当地的水文地质条件进行分析。一般来讲,需要注意以下几点要求:
2.1自然地理条件
在水文地质勘查中,首先需要对自然地理条件情况进行勘查和研究。自然地理条件主要包括地貌地形以及气象水文特征等内容。其中,气象水文特征主要指的是建筑工程所在地的气候条件,主要包括气候带的分布情况,热量以及湿润情况等。
2.2地质环境
在水文地质的勘查过程中,水文条件与地质是分不开的,因此,需要对地质情况进行熟悉和了解。地质环境涉及的内容主要包括工程所在区域的地质构造特征、基底构造及其对第四系厚度的控制、地层岩性、新构造运动等方面的内容。
2.3地下水位情况
地下水位勘查是水文地质勘查的重点项目,其勘查的内容主要包括近年来地下水位的最高水位以及最低水位以及水位的变化趋势,地表水与地下水的补给关系以及地下水的补给排泄条件等,地下水位的变化情况对于岩土工程的建设和后期使用都具有重要的影响,因此要加强对地下水位的勘查工作。各含水层和隔水层的埋藏条件、地下水类型、流向、水位及其变化幅度。主要研究的内容包括,含水层的分布、厚度及埋深;通过现场试验测定地层渗透系数等水文地质参数等;场地地质条件下对地下水赋存和渗流状态的影响、判定地下水水质对建筑材料的腐蚀性等。
3工程地质勘查中水文地质问题评价内容分析
在工程建设过程中,对于工程质量影响较大的水文地质因素有很多,主要包括地下水位及变动幅度、地下水的类型、土层或岩层渗透性的强弱及渗透系数以及含水层和隔水层的厚度和分布及组合关系等。为了综合提高地质勘查水平,需要对地质勘查中涉及到的水文地质问题进行重点研究。通过对水文地质条件的分析,不仅能够对水文地质问题有明确的认识,而且能够对地下水对工程地质的影响做出明确的评价,进而能够针对可能出现的情况采取一定的措施。这能够在很大程度上消除建筑工程建设的盲目性,提高建筑工程的整体建设水平。很少有针对实际的工程需要来分析地下水可能会产生的危害的报告,这是当前的地质勘查工作中的缺陷与问题,必须要进行改进与完善。为此,笔者提出,在未来的工程进行地质勘查时,至少需要从下述几点内容对水文地质进行评价:
3.1注重地下水对岩土体和建筑的影响
在工程建设过程中,地下水是影响建筑质量的重要因素,因此,在工程地质勘查中,应重点评价地下水对岩土体和建筑的作用和影响,预测可能产生的岩土工程危害,做出相应的防治措施的准备工作。
3.2水文地质对地基的影响
对于一项建筑工程来讲,地基是最重要的部位,其施工质量的好坏,直接关系到整个建筑工程的质量。因此,在工程地质勘查的过程中,要能够加强研究与地基有关的水文地质问题。工程地质勘查中要密切结合建筑物地基基拙类型,查明与该地基基拙类型有关的水文地质问题,提供选型所需的水文地质资料。
3.3加强对地下水赋存状态和变化规律的研究
在工程地质的勘查过程中,要能够对水文地质自身的状态进行分析和研究。在地下水勘查过程中,应该对地下水的天然存在形态和今后可能的变化情况进行科学的研究,此外,更为重要的是,要能够对地下水的存在对于建筑工程的建设以及使用情况产生的影响进行分析,从而能够避免地下水对建筑工程造成的负面影响。此外,值得注意的是,地下水位的存在和变化情况对于每一种建筑物都具有很大的影响。因此,在进行工程地质分析的时候,要能够对地下水位之上和地下水位之下的情况进行区别对待。
4地下水位变化对岩土工程的影响
膨胀性岩土如果产生不均匀的胀缩变形,大多数情况下都是因为地下水位的升级所引起的,如果升降变化比较大就会导致严重的地裂灾害的发生,进而对建筑物产生较大的破坏,甚至会造成坍塌。所以在发现地下水位出现频繁升降变化的时候,要给予足够的重视,在进行膨胀性岩土地区的勘查工作过程中,应着重对该地区的水文进行详尽的研究和数据分析,进而掌握地下水位的升降变化规律。只有通过对地基基拙深度的选择依据水文的地下水位变化这个原则的有效执行,就可以尽可能避免出现变形和受损。如果当水位压缩层的范围内变化,就可能会让地基发生软化现象,导致地基强度降低,就可能让建筑物发生沉降和变形,所以在实际施工中一定要对地下水位的升降变化给予高度重视,以避免对岩土工程产生破坏和影响。
1.1“三边”工作力度不足
所谓“三边”指的就是在煤炭地质勘查过程中必须保证边勘察施工、,边地质资源分析,边做好勘察设计活动调整。这三边工作也是当前地质勘查工作需要遵守的原则之一。不过当前这三边原则在实际的地质勘查过程中约束力有所下降,管理力度不够。这就导致一些煤炭企业在地质勘查工作结束后出现工程安排不合理、资源浪费、开采质量问题。究其原因,主要是因为在地质勘查工作中对勘查结果记录不足,或者只是应付了事。此外,只有在上级部门来检查的时候才会集中补。种种现象表明,我国当前煤炭地质勘查工作的管理力度还不够,对煤炭企业的约束力不足。
1.2盲目违规操作增多
地质勘查工作对于整个煤炭开发的作用十分大。随着地质勘查工作越来越多,有很多勘查工作都在地质基础比较薄弱的地方开展,安全系数大大降低。但是即使是这样有些施工人员也不会按照相关的规定进行施工。例如,在施工过程中没有按照施工图的指示进行。甚至有些人员只是为了完成工作在没有进行实地勘察的前提下就直接编写报告,这就使得后面的工作没有科学指导。就算出现了错误也没办法改正。
1.3以包代管现象严重
社会的不断进步促进了煤炭行业的快速发展,生产效率和规模都有大幅度提升和扩大。地质勘查工作有些情况下必须依靠外部力量共同完成,这也是当前煤矿企业适应市场的一个表现,但是在进行分包时,有很多地质勘查工作没有得到妥善分配。对于承包者的资质没有全面评估和审核,这就使得勘查工作得不到保证,技术方面的指导也不够科学。如果外包工作出现问题,那么势必会影响到后面煤矿开采工作的进行。
2煤炭地质勘查的加强对策分析
2.1重视“三边”工作
当前煤炭地质勘察工作中的“三边”工作力度不足,影响了地质勘查工作的合理化安排,甚至导致勘查单位出现违规现象。针对这一问题,作为煤矿企业必须加强对“三边”问题的重视,提高相关制度在这方面的落实。通过对地质勘查工作的设备、人员等进行控制,实现资源的合理化分配。根据外部环境的变化,引进先进技术和人才,摆脱过去只依赖于钻机进行地质勘察的情况,进一步促进三边工作的有序开展,提高地质勘查工作的质量。每个行业都有每个行业的标准。在进行地质勘查工作的过程中,必须严格地按照行业的规范进行,保证施工进度符合相关标准,施工行为符合相关制度。这样才能够保证地质勘查工作的顺利进行。针对地质勘查中出现的各种数据和资料都要进行细致的分析,并通过对这些资料和数据进行研究绘制出图表,通过合理化编辑上报给上级部门。在进行地质勘察的过程中,如果出现了勘查情况和设计有出入,那么应该及时地上报上级部门,找到出现这种现象的原因,并对设计进行修改,进而加快地质勘查工作的进程。
2.2加强人才建设
人才建设是解决煤矿地质勘察问题的关键,同时也是煤矿企业发展的基础。人的因素能够直接影响到整个煤炭地质勘查工作的质量,所以我们必须不断加强地质勘查人员的专业素质,这样才能够保证地质勘查工作满足相关要求。当前,煤矿人才建设面临的问题就是人员素质不高、人才分配不合理,这也是导致地质勘查工作出现问题的重要原因。所以,如何建立高素质人才队伍,并对这些人才进行合理化分配,是当前煤炭行业必须解决的方面。例如,企业可以直接选拔高素质人才,同时根据外部环境的变化对内部员工进行培训,可以采用一个人带一个人的方法,也就是一个经验丰富的师傅带一个刚选拔上来的员工,在实际的工作中,能够不断的增长见识。此外,还应该对人才进行引导,进一步提升业务水平。企业应该在工作中对每个员工的优势加以掌握,并对他们进行科学分配,安排在合适的岗位上。人才得到了锻炼,企业也获得了更多经济效益。
2.3加强制度建设
建立健全煤炭地质勘查的管理制度,并将其进行全力落实是保障煤炭地质勘查工作安全与质量的重要方法。管理制度,更明确地来说是煤炭地质勘查的质量管理制度。煤炭企业要严格按照IS09001:2000质量体系,结合本企业内部的具体工作情况与实力,进行质量管理体制与制度的创新。科学的管理制度不仅应该具有职能分化制度,同时还应该具有质量管理制度,帮助地质勘查人员明确自身的责任和义务,在具体的工作中能够按章办事。落实制度是制度建设工作中的重点。企业可以通过员工大会对员工进行思想教育,明确每名职工应尽的责任和遵守的制度,规范员工的行为,这也是衡量企业工作水平的一项指标。只有这样,在严格的质量标准与高度的实施之下,煤炭地质勘查工作的质量与安全才能得到保障。