水利水電工程物探規程范文

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[關鍵詞]水利水電 工程建設 地質勘查

中圖分類號：TV221.2 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2015）34-0164-01

所謂地質勘查，其主要任務就是在工程建設前，對工作區的地質條件進行勘測，并作出分析、 評價；預測水利水電工程建設中可能出現的問題，針對性地提出解決措施。近幾十年來，水利水電工程建設中，地質勘查研究工作已經有了多方面的發展進步。從勘查技術、測試技術，再到數值分析技術等都取得了迅速的發展，但是由于地質勘查環境的復雜性、地質信息獲取難等原因，導致水利水電建設中地質勘查工作還不完善，還存在眾多問題。

一、目前水利水電工程建設中地質勘查的現狀及不足

水利水電是我國社會電能供輸的主要來源之一，興建水電站是保證地區供電正常的基本條件，這些都依賴于水利水電工程建設的可持續發展。受主、客觀因素的限制， 我國水利水電工程建設還處于相對落后階段，水電站項目改建依舊達不到預定的成效， 水資源總體利用率偏低。為了改變傳統水利水電項目建設的現狀，新時期水利部門倡導把地質勘查工程融入水利水電建設中。這一方案起到了多方面的工程作用，如經過詳細的地質勘查環節，可以提前查明水電站所處區域的地質構造、地層、巖漿巖及蝕變化特點，掌握地質病害發生的規律，為項目施工做好充分的抗病害準備。

地質測繪（填圖）、地質工程編錄和必要的鉆孔勘探與取樣試驗工作，是目前地質勘查的重要技術程序與手段。要完成該項技術工作，各勘探單位又大都在有限時間及人力資源配置上深感壓力，有著力不從心且須承擔的極大考驗。

總結水利水電工程建設中的主要問題，地質勘查方面主要表現為：①前期工作不足，如某個水利水電項目正式動工前，工程單位缺乏必要的準備工作，尤其是地質勘測不全面，誤導了后續施工方案的制定； ②地質病害普遍，由于水電站所處地方條件的特殊性，如洪災、地震、泥石流等時常發生，破壞了水電站建筑設施的完整性。

基于現狀，目前地質勘查工作中存在的難點、弱項和失誤等，僅就工作技術條件及水平的改進上看，應值得業內關注，對其改善和提高。

二、水利水電建設中地質勘查的必要性

2.1 水利水電工程建設的特殊性與復雜性

水利水電工程建設的特殊性首先表現在其工程建筑物的特殊性。一般建筑工程標準化較為規范化，可以見到基本相同甚至完全相同的建筑物設計，或者部分及全部套用的標準設計圖紙。然而水利水電工程建筑物則不然，成千上萬座水庫大壩中，不可能找到兩座完全相同的大壩。決定水利水電工程建設大壩規模、壩型、結構等工程要素的自然條件很復雜，其中工程建設所在區域或工作區地質條件則是最主要的自然條件之一。水利水電工程建設的特殊性是其與水密切相關，其中包括地下水與地表水，其所承受的荷載主要是水荷載。水利水電工程建設一旦失事，損失將十分慘重。如新豐江水電站，它是廣東省最大的常規水力發電站。電站以發電為主，兼有防洪、灌溉、航運、供水、養殖、壓咸、旅游等綜合效益。通過水庫滯洪，可使下游147萬畝農田免受洪災威脅，并能發展電力排灌，增加灌溉面積，還可壓退東江下游河口咸潮上涌，改善農田及居民用水，提高下游航運能力。大壩為混凝土單支墩大頭壩，最大壩高105m，長440m，曾經受6級地震考驗而安然無恙。通過水庫調節，可使東江百年一遇洪水降為20年一遇。

2.2 地質勘查工作的實踐性與經驗性

地質勘查理論的任何一項新進展、新方法、新技術，都必須通過大量試驗研究、分析論證和工程實踐的檢驗。許多工程實例足以說明采取慎重態度的必要性。有些工程從分析計算上看是安全的，實際上卻出了問題，而另一些工程通過計算認為不安全，卻安全運行了數十年。因此，我們搞水利水電工程建設，工程經驗往往又是起決定作用的。

三、水利水電工程建設中地質勘查的主要內容、方法

通過地質勘查明確水利水電工程建設的地質條件、論證工程地質問題、選擇地質條件優良的建筑場地、研究工程興建后對地質環境的影響等。水利水電工程建設中必須查明和解決的地質勘查問題主要有：庫區地層巖性、地質構造、地貌及物理地質現象、水文地質條件，水庫滲漏、浸沒、淤積、庫岸穩定，壩基穩定、滲流、滲透變形、沉陷、滲漏、壩頭邊坡穩定，巖體工程地質分類、承載力、允許滲透水力坡度、液化、基坑涌水量、建筑材料等。

水庫工程地質勘查內容包括：水庫地質條件、水庫滲漏的性質、途徑和范圍，計算參數的確定，計算公式的選用，計算成果及其分析和說明，處理方案的建議和結論。水庫浸沒區地質條件，地下水壅高計算參數和公式的選定及計算成果的分析說明，浸沒標準的確定。根據水庫運用水位預測的浸沒范圍，浸沒區的分類，可能的發展情況和防護措施的建議。庫岸穩定性分段，不同設計水位時的不穩定巖土體的位置、高程、方量，主要地質條件，計算參數選擇，計算成果和觀測資料等以及失穩影響和防治措施的建議。評價水庫誘發地震的條件潛在震源區的確定及其震級上限的預測。

各建筑物的工程地質勘查內容包括：壩、閘址工程地質條件（包括地質概況與選定壩型、壩軸線、樞紐布置方案有關的工程地質條件，壩基巖體工程地質分類，工程地質問題及評價和有關工程地質問題處理的建議。

引水隧洞工程地質勘查內容包括：工程地質條件分段及說明，圍巖工程地質分類和工程地質問題評價及處理建議。渠道工程地質條件應包括：工程地質條件分段及說明，渠道建筑物的工程地質條件和工程地質問題評價及處理建議。

斜坡現場以不擾動底層的情況下，開展各項地質勘查工作，從而獲得斜坡地層的物理力學性質，其同室內試驗方式相比能夠更好的在工程場地進行測試，并且不需要對土質進行取樣；其次，其所測試影響的范圍要明顯室內試驗方式，從而能夠具有更好的代表性。由于這種方式能夠使用良好的多種原位測試方式，所以其也能夠獲得更好的地質物理力學指標以及地層剖面；最后，這種測試方式也具有較好的經濟性以及效率性，從而較好的節約了勘查時間。

地質勘查采用的方法主要包括鉆探、物探、坑探，三種勘探方法均有規程規范遵循。通過鉆探、物探、坑探、觸探、靜探、十字板剪切、巖體應力測試、巖體地質描述、滲透變形試驗、壓水、高壓壓水、注水、抽水試驗、地下水動態觀測等，在充分的工程地質分析與論證的基礎上提交設計建議值。

參考文獻

[1] 王思敬.工程地質學的任務與未來[J].工程地質學報.1999，7（3）：195～196.

[2] 韋港.工程地質隨想（二）.中國水利學會勘測專業委員會，2000.年學術研討會論文集[G].北京.中國水利水電出版社：2000，126～128.

[3] 龔曉南.21世紀巖土工程發展展望[J].巖土工程學報.2000，22（2）：238～239.

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關鍵詞：聲波檢測法；砼缺陷；淺裂縫檢測；深裂縫檢測；聲波CT

中圖分類號：TU528文獻標識碼：A文章編號：1009-2374（2009）09-0031-03

水利水電工程建筑物中砼質量問題和砼裂縫是常見的砼缺陷，對于砼質量和砼裂縫為表部的開裂還是深度較大的裂縫不易直接觀測，即砼缺陷的性質不易直接判斷。利用聲波頻率高、波長短，因此分辨率高，可探測砼的微觀結構的特點，及砼對高頻聲波的吸收、衰減和散射的動力學特征，采用聲波法對砼進行檢測，使用不同的技術方法，可得到砼質量和砼裂縫缺陷的可靠檢測結果，為判斷砼缺陷的性質提供可靠的檢測資料。

一、檢測方法與工程實例

（一）砼淺裂縫檢測

對于探查砼開裂深度小于或等于500mm的砼表部淺裂縫，采用單面跨裂縫對稱平測的聲波法，檢測的裂縫中不得充水，測試依據超聲波檢測混凝土缺陷技術規程，先在砼裂縫附近的同一側進行聲時和傳播距離的不跨縫檢測，繪制“時―距”坐標圖或用統計的方法求出兩者的關系，然后將收發換能器分別置于以砼裂縫為軸線的對稱兩側，兩換能器中心連線垂直于砼裂縫走向，以兩個換能器內邊緣間距等于100mm、150mm、200mm、250mm、300mm……等進行跨縫的聲時測量，砼裂縫深度可按下式計算：

式中dci為砼裂縫深度（mm）；t0i、ti分別代表測距為li的不跨縫、跨縫平測的聲時值（μs）；li為不夸平測時第i次的聲波傳播距離（mm）。裂縫深度的確定以不同測距剔除不合理數據后取平均值。

新疆某水電站正常蓄水位為1649m，總庫容1.25億m3，電站總裝機容量309MW，為大（Ⅱ）型工程。大壩在建設過程中，面板表面出現了不同程度的裂縫，使用聲波平測法對面板裂縫進行了檢測，表1～表3是大壩不同面板段裂縫的部分檢測結果，經現場開鑿處理，實際所測的裂縫深度與測試結果吻合較好。

（二）砼深裂縫檢測

對于探查砼開裂深度大于500mm的砼深部裂縫，采用跨裂縫穿透法檢測。在砼裂縫的兩側分別造孔，確保兩孔平行，孔深可預估，根據測試結果判斷是否加大孔深，檢測時將收、發換能器分置于兩孔中同一深度，以清水作耦合劑，自孔底向上同步連續點測，可在砼裂縫一側的孔邊再造一個測試無裂縫砼聲學參數的較淺的孔，根據測試的波幅序列圖對比來判斷砼裂縫的深度。

砼裂縫深度的確定方法為：結構物的裂縫寬度是從表面至內部逐漸變窄，直至閉合。裂縫越寬，對超聲波的反射程度越大，波幅值越小，隨著孔深增加，波幅測值越來越大，至不存在裂縫時波幅達到最大值（相對于有裂縫部位），其所對應的鉆孔深度即是砼裂縫深度。

新疆某大型水電站工程，大壩由砼重力拱壩，左、右岸重力墩及重力副壩組成，最大壩高72m，于1991年建成，2000年初在左右岸重力墩表面發現多條裂縫。聲波測試采用跨孔穿透法對砼裂縫進行了檢測，測試采用跨孔距離1.5m左右，點距0.2m。波列圖上，聲波跨孔測試對砼裂縫和裂縫深度的反映較為明顯，裂縫對波幅的衰減十分明顯，未跨裂縫的波列圖波幅的相似性較好，如圖1所示：

跨裂縫的波列圖均有不同的衰減現象，圖2為1#～2#孔跨孔聲波檢測波列圖，0m～6.4m波幅有強烈衰減，6.4m～12.8m波形雖然相似性較好，但與12.8m～14.2m段的波幅相比，也有不同程度的衰減，說明該位置裂縫深度12.8m，且6.4m以上裂縫的張開度相對較大，6.4m～12.8m裂縫張開較小或處于絞合狀態；圖3為5#～6#孔跨孔聲波檢測波列圖，0m～5.2m波幅基本均被衰減，5.2m～8.4m波幅衰減嚴重，8.4m～10.2m段波幅也有較大衰減，10.2m以下波形相似性較好，波幅沒有衰減，說明裂縫在該處深度為10.2m，且5.2m以上張開度相對較大，5.2m～10.2m也有不同的張裂。

（三）砼質量檢測

聲波CT是在單孔和跨孔測井的基礎上發展來的，它仍屬于聲波測井，是以彈性波理論為基礎，通過探測聲波在巖體內的特征來研究巖體性質和完整性的一種特殊探測方法。與傳統聲波探測方法不同的是：聲波CT是按一定規則采集大量數據，然后通過CT軟件成像并解釋的一種物探方法。兩孔之間的聲波CT，常采用在每個孔內等距布點，然后交織成網狀測試的方法，由兩孔可以擴展到多孔，從而對這些孔所跨地層進行聲波CT測試。聲波CT可獲得豐富的信息，故在推斷斷層、檢測裂縫、評價巖體完整性、砼澆筑質量及基礎灌漿效果等領域都得到了廣泛的應用。

新疆某水庫為大型水資源綜合利用控制型工程，水庫庫容6.4億m3，主壩高44 m，為粘土心墻砂礫料壩殼壩，水庫主壩右壩肩W150m截滲墻為砼體，嵌入至完整基巖內，截滲墻頂板高程1150.48m，廊道寬3m，長約36.5m。2002年9月水庫在地震后發現截滲墻頂部新出現三條裂縫，最大縫寬5 mm，深度不詳。

圖4為采用聲波CT對截滲墻ZK4～ZK2孔進行的檢測成像圖，可以看出：兩孔間1150.48m～1144.30 m高程波速在1375m/s～3000m/s之間，在ZK4鉆孔1148高程上下和ZK2鉆孔1145高程上下靠近兩鉆孔的砼體波速很低，說明砼體質量很差；在ZK4鉆孔1145.5高程和ZK2鉆孔1144～1142高程范圍內波速在2700m/s～3500m/s之間，砼體波速相對較高，說明砼體質量相對較好；在ZK4鉆孔1145.5高程和ZK2鉆孔1142高程以下波速在3500m/s以上，其砼體波速

高，說明砼體完整質量好。CT檢測也說明砼截滲墻上部部分失效，需要進行處理。

二、結語

通過以上聲波檢測砼缺陷的實例可以有如下認識：（1）采用聲波法檢測砼缺陷快速、方便；（2）檢測結果形象、直觀。

參考文獻

[1]宋先海，等．大體積混凝土深裂縫檢測及應用效果分析[J]．工程物探，2002，（3）．

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關鍵詞:地質勘察；工程技術；應用發展

中圖分類號：P631文獻標識碼： A

隨著工程勘察新技術的引進和應用，加之面對的工程地質問題越來越復雜，地質勘察人員在勘察技術水平得到了提高的同時也面臨極高的挑戰,本文簡要分析了地質勘查新技術。

1、 地質勘察存在的問題

1） 對工程地質勘察的重要性和價值認識不夠

2） 地勘部門地勘報告質量不高

3）勘探方法不對

4）工程地質勘察缺乏監管

2、 勘察科技進步與新技術發展

2.1 科技進步與勘察成果

近幾年來, 網絡技術、數據庫技術、數字可視化技術在工程勘察領域得到應用。在計算機建設上已實現局域網共享資源; 大部分電子版產品直接在計算機上進行傳閱和校審, 大大提高了工作效率; 基本實現計算機輔助工程勘察, 達到信息化初始階段目標; 由于工程勘察專業具有多樣性、復雜性、隨機性和數據海量性等特點, 信息化水平還有待進一步提高。

2.2 新技術創新與發展思路

地質、勘察系統人才培養與科技發展戰略規劃, 明確了“培養建設一支結構合理、技術一流的工程勘察專業人才隊伍, 保持國內工程勘察行業的領先水平, 力爭國際一流水平”的科技發展目標, 主要任務是密切關注、跟蹤、研究國內一流的工程勘察企業的技術水平和發展動態, 通過加強行業協作及與國內高校、科研院所的密切合作, 在引進、消化、吸收國內外先進技術的基礎上, 進行技術創新。技術發展總體思路如下:

( 1) 注重研究復雜壩基、高邊坡及大型地下洞室群巖體( 圍巖) 穩定性量化分析及三維地質數字模型軟件與三維成像技術, 并對復雜巖體( 包括軟弱蝕變巖體、大型松散堆積體、卸荷松動巖體、高地應力區巖體) 成因機制、工程地質性狀、工程適應性進行科學試驗研究; 同時開展 “三江干流”區域構造地質科學研究及對水電工程開發、建設的影響。

( 2) 重點研究水電水利工程地質綜合勘察技術, 開展巖土工程和環境工程地質方面的研究并向深度拓展; 開展地質災害勘察、防治與治理, 地質災害險性評估方面的實踐與研究。

( 3) 完善和提高目前使用的常規物探方法, 使其應用技術水平達到或超過本行業平均水平, 積極開展新技術、新方法的引進應用工作, 結合目前物探應用技術的發展情況, 對新技術、新方法進行重點研究。

(4) 廣泛應用全站型自動速測儀、全球衛星定位系統(GPS) 、遙感技術(RS) 、地理信息系統(GIS) 于水利水電工程建設; 在野外數據采集、處理、存儲、提供等方面逐步完善計算機技術在測繪領域的應用, 以提高全數字攝影測量及全野外數字成圖的精度和速度, 增加測繪產品的多樣化, 滿足市場需求。

( 5) 積極配合新的鉆探規程、抽水試驗規程、壓水試驗規程的貫徹實施。對勘探設備和試驗工器具進行重新整合, 盡快開展“自由震蕩法”抽水試驗的研究工作, 研制小口徑雙管鉆具軸承儲油密封系統, 并研究特殊巖體( 硬、脆、碎地層及

軟弱松動巖體) 取芯技術。

( 6) 開發先進的水情自動測報軟硬件技術, 自主開發改裝一些較先進適用的水文測驗儀器, 特別是泥沙采樣器。加快水文數據庫的建設。

3、地質勘察新技術應用

3.1 工程地質

隨著建設項目規模的增大, 面對的工程地質問題越來越復雜且極具挑戰性。經過不斷探索、實踐和提高, 在諸多領域具備了很強的技術實力,如: 工程巖質高邊坡的工程地質勘察研究、高壩大庫場地的工程地質勘察研究、大型地下洞室群的工程地質勘察研究、喀斯特地區水文地質勘察研究、高地震烈度地區高壩大庫水庫誘發地震監測預警系統研究等領域。尤其是在水電站294m 高雙曲拱壩和近700 m 高邊坡工程、該水電站近30 m 大跨度地下洞室、水電站高心墻堆石壩和天生橋水電站高面板堆石壩等地質勘察研究技術上處于國際先進水平。地質分析的手段和方法也得到不斷發展。

( 1) 引進和開發實用軟件。引進邊坡穩定計算程序( 包括理正軟件和EMU 程序等) 用于滑坡、塌岸穩定分析, 提高勘察成果的定量化判識水平; 引進開發了勘探圖件、地質剖面制作程序及三維成像技術, 開發并進一步完善“工程地質軟件包程序( EGS2000)”, 較好地解決了鉆孔成圖中的很多難題, 也為地質平面及剖面圖的繪制起到了較好的輔助設計作用, 取得了較好的效果。

( 2) 結合工程實踐研究和開發新技術。與相關單位合作,開發邊坡斜面攝影成像技術用于工程實踐, 提高了地質編錄工作效率, 獲得了大量的工程地質數字信息; 采用院校合作方式開發水電站樞紐區工程地質三維可視化建模與分析研究系統, 已應用于生產之中。

( 3) 引進并應用新的地質勘察和分析手段。在水電站勘察過程中, 根據地質分析的需要, 在右岸構造軟弱巖帶勘察中, 使用了地震波CT 測試技術; 采用模型洞原位變形觀測分析地下洞室穩定性; 在右岸構造軟弱巖帶穩定性分均采用了目前比較先進的三維彈塑性有限法分析和三維流形元( FLAC) 分析方法, 為穩定性評價和工程施工設計提供了可靠的基礎資料和參考依據。

( 4) 其他新方法新技術的引進和應用。地下洞室圍巖分類、壩基巖體質量分類、邊坡巖體質量分類、邊坡穩定分析、巖體彈塑性理論、地質力學模型、巖( 土) 體物理力學性試驗方法的發展應用; 電腦與工程地質軟件包的開發應用; 勘測手段及鉆進取芯技術的提高、物探各種測試手段的廣泛應用強有力地促進了工程地質勘察中獲取工程地質資料周期的縮短和工程地質條件快速分析評價; 充分利用網絡技術, 進一步提高了地質專業勞動生產率。

3.2 工程勘探

在已有的設備(各型鉆機、夯管機、錨桿機、拉撥試驗機等)、使用新材料( 新型地質鉆桿、高壓鋼扁管) 、引進新技術新工藝( 大口徑鉆孔測斜技術、500m 深鉆孔地溫測量技術、勘探豎井開挖技術), 并進行了研發技改( 套管腳止水器、鉆具防磨裝置、金剛石鉆具雙管接頭的改造、自卡式絲錐、穩壓罐、旋轉式孔口封閉器、大口徑金剛石鉆頭等) 。近幾年, 又從生產需要出發, 推廣應用以下新技術新工藝: ①選取適合各類地層( 覆蓋層、松軟地層、嚴重坍塌漏失層) 的金剛石鉆頭, 提高鉆進效率, 降低生產成本; ②研制出適合復雜地層鉆進的薄金剛石鉆頭, 解決了軟硬相間巖石鉆進取芯困難的問題; ③繼續完善大壩灌漿變形觀測和抬動觀測技術, 確保壩體安全和工程質量滿足要求; ④在河床沖積層勘探中, 采用了SM膠取芯技術, 保證了試驗樣品的原始狀態, 為沖積層特性研究提供了真實可靠的材料。

3.3 工程測繪

目前,已擁有相當數量的紅外測距儀, 還先后購置了先進的GPS全球定位系統儀, 打破了以往只會作航測外業, 不會作航測內業的歷史缺陷。采用全數字攝影測量系統進行地形測繪; 采用GPS、RTK 技術進行水下地形和線路測量; 采用測量機器人( TCA2003全站儀) 對水電站高邊坡、水電站變形監測控制網及其他電站施工測量控制網進行自動化觀測。在測繪監測新技術的應用中, 采用了“GPS 一機多天線監測系統新技術”對水電站的邊坡安全進行了監測。到目前為止, 系統運行良好, 該方法在提高工效的同時, 還有效節約了成本。在水電站樞紐及庫區地形圖測繪中還采用了全數字攝影測量系統成圖;新開發的橫剖面調制及記錄程序, 也在測量橫剖面制作工作中得到廣泛應用。

3.4 工程物探

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    關鍵詞:工程地質 巖土工程 

    1.工程地質學科的爭議

    教科書對工程地質學的三種定義:①工程地質學是研究與工程有關的地質問題的科學;②工程地質學是研究人類工程活動與地質環境相互作用的科學;③工程地質學是研究人類工程建設活動與自然地質環境相互作用和相互影響的一門地質科學。

    從以上三種定義的實質中均不難看出,工程地質學強調的工程和地質的關系,研究的是人類工程活動與自然地質環境的相互作用。但是,近年來工程地質學科卻正在經歷著前所未有的挑戰,工程地質學被異名為巖土工程學,工程地質勘察被稱之為巖土工程勘察。工程界有此呼聲,學術界有此呼應,一些大專院校也紛紛效仿,甚至工程地質這個專業在高校也被取消了。一時間,似乎工程地質已經成了守舊傳統,巖土工程才是先進時髦的,才是可以適應市場經濟并與國際接軌的。這是近年來分歧最大的爭議。 

    這些年來工程地質勘察的不景氣以及市場競爭的不規范化,工程地質勘察隊伍增加了巖土工程的業務是完全必要的,但將巖土工程作為工程地質的救世主,則值得商榷了。

    根據筆者的理解,巖土工程是一項工程應用技術,是針對地質體的工程缺陷實施的工程措施而進行的一系列設計和施工過程的總稱。巖土工程的任務是“處理”地質體的工程缺陷,使之滿足工程建筑物對地基的工程要求,因此又有“巖土工程處理技術”的別名,說明巖土工程的確是一項實實在在的工程技術。確立工程地質學是一門獨立的學科,盡管也僅僅是本世紀初的事,并不象數學、物理學、天文學等等著名學科那樣歷史悠久,然而,之所以將工程地質定義在“學科”這樣的高度上,是因為她具備學科的一些基本特性和基本理論,這就是地質學的基本特性和基本理論,換句話說,工程地質學的基本理論就是地質學(當然更包括數學、力學、化學等等),因此,又將工程地質學界定為地質學的一個分支學科或應用學科,這是符合實際的。工程地質學的最新定義也是較為全面的:研究人類工程活動與地質環境相互作用的科學。顯然,工程地質與巖土工程盡管有相似之處,但也有天地之別。如果將巖土工程界定為工程地質學科的一個分支,好象還說得過去;而反過來用巖土工程來代替工程地質,則實在有些牽強附會。

    1997年6月20-27日,國際工程地質學會在希臘召開了一次學術討論會,會上決定將本學會名稱改為:國際工程地質學與環境學會。我國組團15人參加,王思敬任團長。隨后國內也有人提出工程地質學會改名,以便與國際接軌,但一直未獲通過。在近幾年的中國地質學會工程地質專委會會議上,學科和學會更名問題的交鋒一直也沒有停止過。我國工程地質界的前輩專家學者們多數也不同意更名,認為如此嚴肅的基礎性應用性學科,沒有必要放棄自己的傳統風格,我國的工程建設任務十分繁重,工程地質學科的研究和發展前景仍然是艱巨和光明的。

    2.工程地質工作的任務

    在工程建設中,工程地質工作的任務十分繁重,也異常艱巨,主要任務是:①選址,選擇在地質條件上相對最優的工程建筑地區或場地;②評價,闡明工程建筑區或場地的工程地質條件,進行定性和定量的工程地質評價,準確界定工程地質問題;③預測工程建筑物興建和運用過程中地質條件的可能變化,為研究改善和防治工程地質缺陷的措施提供依據;④調查工程建筑物所需的天然建筑材料等。

    3.工程地質專業的尷尬

    工程地質專業是工程建設的基礎性專業,沒有這個專業,一切工程建設均將成為空中樓閣,這是常識性問題,我們在這里反復強調好象有些多于。然而,現實確讓這一基礎性專業處于一個十分尷尬的境地,主要表現在:

    ①工程地質專業本身的特殊性、復雜性和實踐性;

    ②專業不景氣,社會地位和經濟地位與工程地質專業不相適應,工作環境、工作條件的局限,擇業行為中的浮躁動機,專業本身的局限性;

    ③規程規范存在的問題;

    ④工程地質勘察技術的局限性;

    ⑤相關專業對工程地質專業的輕視;

    ⑥長官意志,某些決策者對工程地質專業的無知或輕視;

    ⑦世人對工程地質專業的不了解與不理解。

    4. 在工程建設中的地質教訓

    由于地質問題而嚴重影響工程建設的實例太多,教訓太深刻,順手拈來幾個實例:

    ①云南漫灣水電站左壩肩順層滑坡和建材問題;

    ②貴州天生橋二級水電站廠址、隧洞等問題;

    ③貴州東風水電站右壩肩和帷幕線上的巖溶問題;

    ④烏江彭水水利樞紐前期工作重復問題;

    ⑤雅礱江錦屏二級水電站巖溶地下水問題;

    ⑥軟弱夾層的遺漏對工程建設的重大影響,葛州壩、西津溢洪道等。

    5. 工程地質在工程建設中的決定性作用

    任何地質條件下都可以建工程,對嗎?這個問題也是這些年來工程界的一個熱門話題,筆者認為答案是否定的。

    ①陜西東莊水庫灰巖壩址滲漏嚴重不能建壩;

    ②小浪底滑坡性質界定對設計的影響;

    ③天生橋二級水電站移民區是否滑坡對移民安置的影響;

    ④堤防工程中的堤基垂直防滲引起的環境地質問題,有時可能是決定性的;

    ⑤地質邊界條件和地質參數對工程設計的影響。

    6.相關學科在工程地質中的應用

    ①系統工程在工程地質中的應用;

    ②計算機技術在工程地質中的應用;

    ③遙感、物探、GPS等;

    ④水工設計施工與工程地質的關系。

    清晰的工程概念是地質師所必需的。潘家錚院士對地質師的要求:應該有系統地學習水工建筑物的基本設計理論,計算方法,以及地基缺陷的影響,各種處理的措施,各種成功和失敗的經驗;最好補一些數學、力學、水力學、巖土力學、巖石試驗、有限元分析和計算機應用等方面的基礎課。五十年代初,由于我國水利水電工程地質專業人才奇缺,一批設計師改行從事工程地質專業的學習和工作,后來大都成為工程地質專業的優秀專家。實踐證明,地質師的工程概念清晰,地質工作會得心應手;反之則可能事倍功半。

    7.工程地質要面對現實著眼未來

    汪恕誠部長最近講話強調:不能老修改設計,因為搞招投標尤其是國際合同,修改設計就意味著被索賠。修改一個設計,似乎節省了某一個工程量,而索賠量比這個還大,大量修改設計怎么得了?汪部長的這段講話似乎在批評設計,實則是水利水電工程地質的一個千載難逢的新的契機。

    如何理解汪部長的這段話?我們認為首先要搞清楚為什么修改設計,水利工程因為地質問題而修改設計的可以舉出若干例子來。

    修改設計往往賴地質,我們當然可以理直氣壯地說:前期地質工作投入不夠,工程地質條件不清楚,地質基礎資料不準確,工程地質分析出力不夠或分析工作的深度不到家,工程地質問題的界定不明確或界定有錯誤,學術技術問題得不到廣泛的討論和爭論,工程地質問題的真理有時往往掌握在少數人手里。

    很明顯,要想不修改設計,地質工作必須做到家,基本的地質工作量必須保證。作為地質師,既要尊重事實,堅持真理,實事求是,還要努力學習,開拓進取,勇于創新,更要勤于實踐,不迷信權威,不違心唯上。工程地質專業的形象靠地質師們去樹立,去維護;工程地質專業在工程建設中的地位也只有靠地質師們自己去爭取

篇5

[論文摘要]針對老貓水水庫工程存在的問題，對建成運行以來的工程地質、水文地質條件及大壩滲漏、穩定作出評價，并提出相應的滲漏處理措施。

老貓水水庫建于20世紀70年代，水庫位于甕安縣城北面34Km的龍塘鄉官塘村境內，是一座以農田灌溉為主的小型水庫。工程建設時，未對水庫及壩址區進行地質勘察，至今無相關地質資料，針對工程存在的問題，列為病險水庫治理，需對建成運行以來的工程地質、水文地質條件及大壩滲漏、穩定作出評價，并提出相應的滲漏處理措施。

一、區域地質概況

（一）地層巖性

區內主要是白堊系中統、扎佐組K2Z，三疊系統關嶺組1-3段T2g3、T2g2、T2g1、下統茅草鋪組，夜郎組，大冶群T1m、T2y，巖性主要為紫紅色礫巖，含鈣質、泥質粉砂巖、灰巖、白云質灰巖，泥質瘤狀灰巖，紫紅、紫綠色頁巖，含鈣質、泥質白云巖、白云質頁巖，紅色厚層塊狀白云巖。

（二）地質構造

境內地質構造屬于貴州東部南北向構造帶及東西構造黔中隆起，橫跨反接之重疊地區，有南北向、東西向、華夏系、新華夏系及各種扭動構造，其中以南北向構造形跡最為顯著。區域性南北向構造，主要由一系列南北向褶皺及其伴生的南北向沖斷層組成，有復向斜和復背斜，均具扭動構造特征，且相間成雁列排行，龍塘向斜，兩翼近于對稱，產狀較緩，傾角為30-50度，整個向斜由南向北成波狀起伏，軸線具有S型，其西面有河沙壩斷裂，東面有天文旋轉構造的壓扭性斷裂，河沙壩斷裂位于北東50-60度，傾角30-45度，斷層帶寬度40-80m，斷距大于1500m，延伸大于40km，屬壓性沖斷層。水庫位于河沙壩斷裂及天文壓性及壓性扭性斷裂之間，背斜軸線走向近SN，兩翼巖層基本對稱，巖層傾角為30-45度，在庫區范圍內無地震活動記錄。

（三）巖溶水文地質特征

區域內水系發育，烏江河流從水庫西側流徑，受巖性及構造控制地下水以烏江為排泄基準面，地下水的類型主要有碳酸鹽巖溶水及巖溶裂隙水，碎屑巖裂隙水，自堊系為礫巖及泥質砂巖，巖溶較發育，泉流量一般

二、庫區工程地質條件

（一）庫區滲漏

水庫位于烏江河流右岸，受烏江河流的切割，地表水以烏江河流為排泄基準面，水庫正常蓄水與河流高差300m，庫內尾段有一條壓性扭動褶皺出露，并深內庫內地下，當水庫蓄水至5米左右時，能聽到流水聲，水庫建于麻池河下游，切河而建，在枯水季節和無大暴雨的情況下，水就從沿途的溶洞流失，無水進水庫內，壩基滲漏，壩與山體接觸面滲漏，水位越高，滲漏量增大，水庫蓄水達到正常蓄水位于，滲漏量累計有0.02L/S。庫內下游河流有3處泉點出現，受水庫蓄水限制，滲漏量可達0.5L/S至6L/S。根據泉點與水庫蓄水運行觀測泉水與庫水有水力聯系，說明水庫向下游產生滲漏。

（二）庫岸穩定

庫區植被較好，除上游為良田外，老貓水水庫左、右壩肩均為灌木林地，岸坡坡度較緩，無大不良物理地質體，庫岸穩定。淤積量大。

三、壩址區工程地質條件

（一）地形地貌

壩址區溝谷淺切，呈不對稱的“U”型谷，右岸山體高，岸坡陡，坡度40-50度，局部為陡壩，16m高以上為臺地，右岸山體低，坡度35度-40度，屬碳酸鹽巖溶地中山地貌，巖層傾向庫內偏下游，近于縱向谷。

（二）巖溶水文地質特征

壩址處于T1m、T2g白云巖，巖體破碎，風化嚴重，巖溶發育，地下水活動強烈，在壩下游河床300m1000m之間有泉點1、2、3出露，泉水流量不穩定，隨著水庫水位的升高，形成泉水逐漸增大，經水庫運行觀測，泉水流量與庫水位呈線性關系，說明3個泉點是水庫集中滲漏點，在左壩肩，庫水沿層間溶隙及壩體與基巖的接觸帶滲漏，滲漏點不集中，呈篩狀分散滲漏，流量隨庫水位的升降而變化。

（三）滲漏原因分析

水庫滲漏包括壩基、繞壩滲漏、庫內褶皺產生裂隙滲漏，壩體與基巖接觸帶滲漏，根據水庫多年蓄水運行觀測，庫水集中滲漏點有3處，分別是壩下游300-1000m泉點1、2、3，分散滲漏點較多，在正常蓄水位時，總滲漏水量達6L/s。

根據壩址區的工程地質、水文地質條件，庫水滲漏現狀觀測，水庫滲漏原因有3方面：

①壩基及繞壩滲漏是基巖受構造及巖性控制，巖層產狀陡傾，層間溶蝕裂隙發育，庫水沿層間溶蝕裂隙產生滲漏； 轉貼于

②壩體與基巖接觸帶滲漏是由于建壩時清基不徹底，基礎未置于弱風化帶上；

③壩體滲漏是建壩時的施工技術水平、建筑材料等未達到設計要求規范所致。

（四）滲漏處理措施

根據水庫的工程地質、巖溶水文地質條件及巖石的滲透性質特點，采用帷幕灌漿處理水庫滲漏，其設計及工藝措施要點為：

①在庫內褶皺帶設置雙排帷幕，其余部位和壩肩設置單排帷幕；

②鉆孔本著依序次施工、逐漸加密的原則，按一、二、三序進行，施工程序及工藝嚴格按有關《規程》要求。

③帷幕線長度為弱巖溶式，總長80 m，孔距4m，共計 20 個孔；

④采用懸掛式帷幕，下限達基巖深度12m，底界控制在Lu≤10，高程為825.00m附近，底界與白云巖弱風化帶搭接。

⑤先導孔和檢查孔的巖心采取率≥85％；

⑥帷幕灌漿采用自下而上分段灌漿法或自上而下分段灌漿法，一般孔段灌注材料以R.O 32.5普通硅酸鹽水泥為主，搭接面附近及主滲漏區以R.O 42.5水泥――水玻璃雙液灌為主；

⑦灌漿壓力一般按1.0－1.5倍水頭，但不引起壩變形為宜。

四、結論

在碳酸巖地區，因巖溶發育而產生滲漏、穩定問題，造成的病險水庫較多，在開展工作時，應地質測繪、物探方法及水庫多年蓄水運行觀測來綜合分析，采取有效、經濟的處理方案；

對強巖溶地區的滲漏處理，采用帷幕灌漿為主的綜和治理技術，先進行勘測，再針對病害原因進行灌漿或其它止漏技術設計。施工中，根據巖溶發育情況，及時修正施工工藝，并配合其它防滲處理技術，切忌盲目施灌；

灌漿孔的布置根據實際情況而定，在強巖溶地段，帷幕厚度不完全取決于灌漿排數及排距，一般單排即可滿足要求，必要時增灌，孔距也根據實際情況定，以試灌加密孔距的方法，灌漿材料除水泥外，可采用水泥粘土混合液，必要時加速灌劑，除水泥灌漿外，也可采用其它止漏技術；

加強灌漿施工期的觀測分析工作，以便及時總結經驗，修正灌漿處理工藝設計。

參考文獻

[1]貴州省甕安縣自然經濟地圖集1989.

[2]中國七三二部隊，區域水文地質報告.

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關鍵詞：水利工程；防滲墻；施工；質量隱患；質量檢測

近幾年，隨著防滲墻施工工藝技術的成熟和施工工具的不斷改進完善，將防滲墻用于水庫大壩的加固設計，已經成為水庫加固工程的重要方法，而且以往的經驗數據告訴我們，防滲墻在土石壩加固中的應用成果是可喜可賀的。但防滲墻種類繁多，屬于地下隱蔽工程，施工技術較復雜，施工過程中受外界環境條件影響較大，質量控制難度較大，而防滲墻施工工程關系到社會的安穩、人民群眾的生命安全。因此，如何通過檢測防滲墻質量，確保防滲加固工程的質量具有重要意義。

1防滲墻質量檢測的必要性

一般來說，不同施工工藝，不同類型的防滲墻會產生不同的質量問題。高噴灌漿防滲墻由于壩體下部土壓力較上部大，易產生上粗下細，厚度不均勻的水泥灌漿固結體，同時也會出現墻體搭接不良、成墻不連續、離析、夾泥、空洞、蜂窩等質量隱患?；炷练罎B墻（塑性和剛性）主要質量問題有：不同施工槽段接合不好，墻體連續性差，墻體底部沉渣過厚，墻體嵌入基巖深度不夠，墻體夾泥，離析、蜂窩，澆注不連續而產生裂縫。同時，防滲墻施工過程中，混凝土是泥漿下澆注，容易出現塌槽、墻體含泥量大等質量隱患。深層攪拌水泥土防滲墻可能出現的主要問題是墻體搭接不良，出現開叉，墻體連續性差，墻體搭接處厚度偏小。因此，防滲墻質量檢測中需要關注的重點問題有：①墻體厚度，特別是墻體下部的厚度；②墻體搭接，墻體開叉、夾泥、蜂窩、空洞；③施工槽段間墻體接縫處夾泥，澆注不連續引起的水平橫縫；④墻體滲透系數，沉渣厚度。

堤壩防滲墻的質量對于壩體的防滲及穩定具有重要的影響，由于防滲墻施工過程中可能存在上述質量隱患。因此，如何對修建好的防滲墻進行有效的質量檢測，及時探測墻體中的潛在質量隱患，對于水庫的竣工驗收和安全運行具有重要的意義。

2 防滲墻質量檢測的方法

2.1 地質雷達探測原理及方法

地質雷達利用高頻電磁波（106-109Hz或更高）以寬頻帶短脈沖形式，通過發射天線送入檢測介質，通過電磁脈沖在地下介質交界面上的反應特征來反映地下地質情況。由于不同介質的介電常數和導電性能的差異，雷達天線發射的電磁波一部分能量被界面反射折向地表，被接收天線接收；另一部分能量透過界面繼續向下傳播，在更深的交界面上被反射回地面，直到能量被完全吸收為止。這樣，就可在某個測點上得到隨時間變化的一組反射電磁波。當發射天線和接收天線以固定間距，同時沿測線移動時，可以得到沿某一測線上反映地下介質分布的地質雷達圖像。通過分析反射波的到達時間、幅度和相位變化研究介質內部結構的分布規律。

一般來說，目前常用的雙天線地質雷達主要采用3種觀測方式：反射觀測方式（剖面法）、共中點法（寬角法）、透射觀測方式。實際探測時，應根據目標體的特點，選擇合適的探測方法。

2.2 超聲波透射法探測原理及方法

混凝土和其它各向同性的均勻介質不同，是由多種材料組成的多相非勻質體。當混凝土無缺陷時，混凝土是連續體，聲波在其中傳播的速度是有一定范圍的；當傳播路徑遇到混凝土有缺陷時，如斷裂、裂縫、空洞、夾泥和離析等，混凝土連續性中斷，缺陷區與混凝土成為界面，聲波在這界面上發生反射、散射與繞射，聲波將發生衰減，造成傳播時間延長，使聲速增大。聲波透射法就是利用超聲波在混凝土中傳播的這些聲學參數的變化，來分析判定墻身缺陷的程度并確定其位置。

防滲墻聲波測試一般采用鉆孔聲波測井和跨孔聲波測試進行檢測，測試方法如圖1所示。鉆孔聲波測井時使用一發雙收換能器。在發射換能器發射脈沖聲波，利用井液耦合，取得沿防滲墻鉆孔壁傳播到達兩個接收換能器的走時T1、T2。然后根據聲波走時T1、T2和兩個接收換能器的距離長度L計算其縱波速度?？缈茁暡y試利用井液(水)耦合分別在2個鉆孔中，利用換能器一發一收測得聲波在防滲墻中的走時讀數T，再根據鉆孔的水平距離計算防滲墻體的縱波速度Vp。根據測定的聲學參數（聲速、波幅、斜率法的PSD值）綜合判斷墻體中存在的質量缺陷。

圖1聲波測試圖

3 防滲墻質量檢測工程實例

3.1 工程概況

某水庫的大壩采用塑性混凝土防滲墻，墻體設計強度2.0-5.0MPa，墻體設計滲透系數≤1×10-6cm/s，彈性模量≤1500MPa，設計厚度為60cm，墻體深度嵌入弱風化基巖0.5-1.0m。

3.2 檢測方法及標準

在防滲墻質量檢測工作的經驗基礎上，通過不斷探索和改進，形成了一套可行的探測方法。首先采用地質雷達對墻體進行大范圍隱患普查，分析探測結果，在可疑的部位有針對性地布置鉆孔，結合鉆孔取芯、注水試驗和聲波透射等綜合檢測技術來分析防滲墻的質量隱患。檢測標準參照《建筑基樁檢測技術規范JGJ106-2003》《水利水電工程物探規程SL326-2005》。

⑴地質雷達探測

采用加拿大EKKO系列探地雷達系統，系統配置了多種頻率的天線，本次探測主要選100MHz和50MHz的天線，測點間距為0.5m。沿防滲墻軸線平行布設水平測線,垂直防滲墻軸向布設垂直測線，形成的縱橫測網可基本控制整個防滲墻的分布。將獲取的地質雷達數據進行一系列的處理分析，由地質雷達探測結果可知，雷達探測剖面上多次反射信號明顯，反射信號的振幅較大，相位較連續，左、右壩肩部位墻體與基巖面分界面較清晰，壩頂路面混凝土與防滲墻頂部覆蓋的填土界面清晰，分層明顯。

為驗證地質雷達探測方法的有效性和可靠性，在左壩肩布設了一個鉆孔，對比分析鉆孔編錄成果與地質雷達探測結果，可知：地質雷達對防滲墻淺部的探測較為準確，對壩頂混凝土路面及防滲墻體頂部上覆填土厚度的探測精度較高，誤差小于0.2m。對于深度為10m的防滲墻，使用地質雷達探測其深度的偏差小于0.5m。

⑵地質鉆孔并結合聲波透射法

采用地質雷達對大壩防滲墻進行隱患普查后，分析探測結果，對局部相位不連續，出現異常分界面的部位布設鉆孔，取芯并進行注水試驗和采用RSMSY-5型聲波檢測儀進行聲波測試。鉆孔取芯法能直觀地通過鉆取的芯樣，分析墻體中存在的夾泥、夾渣、離析、膠結不良、澆注不連續形成的裂縫等質量缺陷。

圖3 ZK3 聲波測試結果

跨孔聲波測試時，分別在相鄰不同施工槽段布設鉆孔，以檢測槽段間接縫情況。單孔一發雙收聲波測試時，數據采集間隔為0.2m?？缈茁暡ㄍ干鋾r，數據采集間隔為0.5m。測試時，先進行平測普查，并對可疑的測點進行加密平測，確定異常部位的縱線范圍，再利用斜測進一步探測，綜合平測和斜測的結果，判斷墻體質量。根據聲波探測結果圖2可知：ZK3在孔深14.6m處波速突然減小，振幅也突然減小，聲速值明顯低于正常塑性混凝土的聲速值，與粘土的聲速值較為接近，可判斷該測點防滲墻體夾泥；孔深19.0-21.0m，測點的聲速整體減小，且均低于正常塑性混凝土的聲速，與強風化巖石的波速基本相當，說明該測段為防滲墻體與基巖接觸帶。這與現場鉆孔取芯的情況相符。由聲波測試結果圖3可知：ZK2孔深16.0m處，墻體夾泥。ZK6孔深15.0m處為墻體與基巖的分界面。聲波測試反映的墻體質量問題與現場鉆孔取芯的情況均相符合，這也驗證了聲波測試方法的有效性和可靠性。

圖4 跨孔聲波測試結果圖

4 結語

總而言之，我國在水利工程加固防滲墻方面的技術尚未成熟，很多設計方面的計算不夠規范，加上防滲墻施工技術較復雜、質量控制難度較大，因此，針對防滲墻的施工質量檢測還是非常有必要的。隨著科學技術的發展，防滲墻質量檢測技術方法，將會不斷的完善。

參考文獻