丁 斌，裴曉東，許凱凱

(1. 上?？睖y(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，上海 200434；2. 中國(guó)三峽新能源(集團(tuán))股份有限公司，北京 100053)

尼泊爾地處喜馬拉雅山脈南麓，主要有柯西(Koshi)、甘達(dá)基(Gandaki)和卡納利(Karnali)三大河流系統(tǒng)，每個(gè)河系均有多條河流。這些河流大多發(fā)源于喜馬拉雅山脈的高海拔地區(qū)，由于河道比降大，自北向南奔流而下，水流湍急，蘊(yùn)藏著極豐富的水力資源，可開(kāi)發(fā)裝機(jī)容量約4 200萬(wàn)kW。

尼泊爾為世界上最不發(fā)達(dá)國(guó)家之一，局限于經(jīng)濟(jì)、技術(shù)水平及投資等因素，尼泊爾水能資源整體開(kāi)發(fā)程度低，僅為2%左右，電力緊缺現(xiàn)象較為普遍。為了推進(jìn)尼泊爾社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，開(kāi)發(fā)水電是尼泊爾國(guó)家開(kāi)發(fā)建設(shè)的重要戰(zhàn)略措施。

在中國(guó)“一帶一路”倡議的推進(jìn)下，中國(guó)和尼泊爾不斷深化在能源電力、交通運(yùn)輸?shù)榷囝I(lǐng)域的合作。改善尼泊爾電力供應(yīng)和交通狀況，不僅可以促進(jìn)尼泊爾電力、交通行業(yè)的發(fā)展，還有利于中尼經(jīng)貿(mào)合作的大局。隨著越來(lái)越多的中國(guó)企業(yè)進(jìn)入尼泊爾，為尼泊爾的發(fā)展帶來(lái)了新機(jī)遇，水電站、中尼鐵路、機(jī)場(chǎng)、公路、學(xué)校、工廠等大中型基建項(xiàng)目都有中國(guó)承建和中國(guó)援建的身影。

尼泊爾位于印度和歐亞板塊交界處喜馬拉雅弧形構(gòu)造帶內(nèi)，構(gòu)造發(fā)育，地質(zhì)條件復(fù)雜。在尼泊爾開(kāi)展工程建設(shè)將面臨各種各樣的地質(zhì)問(wèn)題。

水電站地質(zhì)勘察技術(shù)方法有很多[1]，由于尼泊爾地形、交通條件、運(yùn)輸周期、當(dāng)?shù)丶夹g(shù)水平、勘察成本等因素的限制，在尼泊爾水電站勘察中綜合運(yùn)用難以實(shí)現(xiàn)。主要采用地質(zhì)測(cè)繪分析項(xiàng)目可能存在的主要工程地質(zhì)問(wèn)題，為后續(xù)勘察工作提供明確方向。

持續(xù)的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致尼泊爾的河流普遍發(fā)育有厚度大于40 m的深厚覆蓋層。在河床深厚覆蓋層上建壩存在諸多工程地質(zhì)問(wèn)題[2]，可見(jiàn)深厚覆蓋層的勘察是尼泊爾水電站地質(zhì)勘察的重點(diǎn)內(nèi)容。

本文根據(jù)尼泊爾多座水電站豐富的工程經(jīng)驗(yàn)，對(duì)地質(zhì)勘察的重點(diǎn)問(wèn)題、現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)測(cè)繪和深厚覆蓋層勘探工作的側(cè)重點(diǎn)及相應(yīng)的勘察技術(shù)方法進(jìn)行總結(jié)歸納。

1 尼泊爾地形特征及區(qū)域概況

尼泊爾位于喜馬拉雅山脈中段南麓，境內(nèi)80%的土地為山地，屬于山地國(guó)家，山脈總體呈東西走向，整體地勢(shì)北高南低，地形起伏明顯。根據(jù)地形特征可將尼泊爾從北到南分為3個(gè)自然地理單元：①北部高山區(qū)，北部橫貫喜馬拉雅山脈，整體海拔在4 800 m以上，為世界的屋脊，海拔超過(guò)8 000 m的高峰有8座，屬構(gòu)造侵蝕地貌；②中部山區(qū)，中部為溝壑縱橫的中低山地，在崇山峻嶺中分布著許多大小河谷，由于河流坡降大，河谷多呈V型峽谷，屬構(gòu)造侵蝕地貌；③南部平原區(qū)，南部平原稱為特萊平原，海拔一般在200 m以下，屬河流沖積堆積地貌。

喜馬拉雅山脈是印度板塊與歐亞板塊碰撞形成的全球最年輕、規(guī)模最大的造山帶，由于兩大板塊的激烈碰撞作用，形成了藏南拆離系(STD)、主中央逆斷裂帶(MCT)、主邊界逆斷裂帶(MBT)和主前緣斷裂帶(MFT)等4條延伸上千公里的斷裂帶[3]。尼泊爾境內(nèi)區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造背景復(fù)雜，地震活動(dòng)非常活躍，且多為淺源地震，地震災(zāi)害頻發(fā)。沿著喜馬拉雅弧形構(gòu)造帶，歷史上發(fā)生過(guò)至少8次7.5級(jí)以上大地震，最近一次Gorkha大地震發(fā)生在2015年4月25日，震級(jí)為8.1級(jí)，震源深度20 km。

2 尼泊爾水電站地質(zhì)勘察重點(diǎn)

受歐亞板塊碰撞影響，尼泊爾境內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造發(fā)育，地形地質(zhì)條件復(fù)雜。通過(guò)對(duì)尼泊爾多個(gè)水電站項(xiàng)目工程經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)并結(jié)合相關(guān)規(guī)程規(guī)范[4]，歸納出尼泊爾水電站地質(zhì)勘察的重點(diǎn),主要包括以下幾個(gè)方面。

a) 地震動(dòng)參數(shù)。評(píng)估區(qū)域構(gòu)造穩(wěn)定性，查明工程區(qū)是否有長(zhǎng)大斷裂帶分布，特別是有無(wú)活動(dòng)性斷裂通過(guò)；評(píng)價(jià)工程場(chǎng)地地震安全性，并確定各水工建筑物工程區(qū)合理的地震動(dòng)參數(shù)及相應(yīng)的地震基本烈度。

b) 工程區(qū)范圍內(nèi)的地質(zhì)災(zāi)害。尼泊爾區(qū)域地質(zhì)背景復(fù)雜，地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)象屢見(jiàn)不鮮，尤其在2015年8.1級(jí)大地震后，山區(qū)地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)。需查明工程區(qū)范圍內(nèi)是否存在堰塞湖、泥石流、岸坡崩塌、大型滑坡體、高陡邊坡滾石等地質(zhì)災(zāi)害，并對(duì)其危險(xiǎn)性進(jìn)行評(píng)估[5]，尤其應(yīng)查明是否存在制約工程成立的地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)。

c) 深厚覆蓋層。尼泊爾河床深厚覆蓋層成因大致可分為堰塞湖積、河流沖洪積、冰川堆積和冰水堆積。同一工程場(chǎng)地有時(shí)兼具多種成因，物質(zhì)組成也復(fù)雜多變，大孤石、漂卵石、碎礫石、砂卵礫石、砂層、粉土層均有分布，且多具有分布不均、厚度變化大、粗粒土透水性大等特點(diǎn)。在河床深厚覆蓋層上構(gòu)筑建筑物必然存在覆蓋層承載力不足、液化、不均勻沉降變形、壩基滲透穩(wěn)定及軟弱夾層導(dǎo)致的抗滑穩(wěn)定等問(wèn)題。查明擬建建筑物處的深厚覆蓋層地質(zhì)成因、物質(zhì)組成及其物理力學(xué)性質(zhì)是水電站地質(zhì)勘察的重中之重。

d) 邊坡穩(wěn)定性。尼泊爾山區(qū)河谷兩岸山高坡陡，且多為單斜地層，卸荷嚴(yán)重。邊坡穩(wěn)定問(wèn)題尤為突出。需查明庫(kù)區(qū)、近壩區(qū)、建筑物區(qū)各擬建建筑物、隧洞進(jìn)出口邊坡的穩(wěn)定問(wèn)題，對(duì)邊坡失穩(wěn)可能造成的工程地質(zhì)問(wèn)題進(jìn)行評(píng)價(jià)，從而為設(shè)計(jì)方案選擇及水工建筑物的布置提供地質(zhì)依據(jù)，并對(duì)可能采取的工程處理方案提出建議。隧洞進(jìn)出口邊坡除查明邊坡穩(wěn)定性外還需評(píng)價(jià)其成洞條件。邊坡具體分為覆蓋層邊坡和基巖邊坡，覆蓋層邊坡需查明松散堆積物的成因、分布范圍、地下水發(fā)育情況及其物理力學(xué)性質(zhì)；基巖邊坡需查明主控結(jié)構(gòu)面發(fā)育特征、巖體風(fēng)化、卸荷、傾倒變形等情況。

e) 地下洞室。水電站涉及大量的地下洞室開(kāi)挖工作，地下洞室圍巖等級(jí)情況對(duì)工程的整體造價(jià)、施工的難易程度及工期均有較大的影響。因此需查明隧洞沿線發(fā)育的地層巖性、巖層產(chǎn)狀及其結(jié)構(gòu)類型、完整程度、地質(zhì)構(gòu)造、富水帶的分布、是否分布有大規(guī)?；麦w和可能產(chǎn)生大規(guī)模涌水的匯水構(gòu)造等情況，然后對(duì)地下洞室的圍巖穩(wěn)定性進(jìn)行綜合評(píng)判，為地下洞室的布置、軸線方向的選擇和方案的優(yōu)化提供地質(zhì)依據(jù)。

f) 天然建筑材料。天然建筑材料的優(yōu)劣直接關(guān)系到開(kāi)發(fā)水電站的經(jīng)濟(jì)效益。經(jīng)調(diào)查，尼泊爾水電站的混凝土骨料大多取自河床料，少部分采用洞挖料。因此需查明洞挖料是否可用，河床砂礫石的分布范圍、質(zhì)量、儲(chǔ)量及開(kāi)采難易程度。在充分考慮工程開(kāi)挖料的情況下，盡可能地選擇運(yùn)距小儲(chǔ)量大的料場(chǎng)。

3 水電站地質(zhì)測(cè)繪綜述

水電站勘察技術(shù)方法主要包括地質(zhì)測(cè)繪、工程物探、地質(zhì)鉆探及相關(guān)原位和室內(nèi)試驗(yàn)[1]。其中地質(zhì)測(cè)繪是水電站地質(zhì)勘察的基礎(chǔ)工作，通過(guò)地質(zhì)測(cè)繪調(diào)查工程區(qū)范圍內(nèi)的地質(zhì)現(xiàn)象。根據(jù)測(cè)繪成果，分析項(xiàng)目可能存在的主要工程地質(zhì)問(wèn)題。

本節(jié)就尼泊爾野外地質(zhì)測(cè)繪中常見(jiàn)的地質(zhì)現(xiàn)象、側(cè)重點(diǎn)及工作方法做詳細(xì)闡述。

3.1 地質(zhì)測(cè)繪中常見(jiàn)的地質(zhì)現(xiàn)象

在尼泊爾野外地質(zhì)測(cè)繪中常見(jiàn)的地質(zhì)現(xiàn)象主要有以下幾個(gè)方面。

a) 單斜構(gòu)造。尼泊爾巖層多呈單斜構(gòu)造。

b) 滑坡體?；麦w在尼泊爾屢見(jiàn)不鮮，滑體后緣地形不完整呈明顯的負(fù)地形是滑坡體區(qū)別于崩坡積體的典型特征。圖1中滑體呈明顯的圈椅狀，圖2為滑坡體滑動(dòng)后形成堰塞湖，在流水長(zhǎng)期沖刷潰壩后殘留在滑體對(duì)岸山體上。據(jù)此可判斷滑坡體上游一段時(shí)間內(nèi)為湖相沉積，河床中大概率發(fā)育有厚層的砂層、粉土層。

圖1 典型的滑坡體

圖2 右岸可見(jiàn)左岸滑坡后殘留的堆積物

c) 斷層破碎帶。斷層帶及兩側(cè)影響帶內(nèi)巖體破碎，帶內(nèi)多為碎裂巖、構(gòu)造巖塊及巖屑充填。上下兩盤(pán)影響帶外側(cè)完整性相對(duì)較好。長(zhǎng)大斷裂所經(jīng)地段巖體有明顯的強(qiáng)烈擠壓、錯(cuò)動(dòng)等應(yīng)力特征，伴有崩塌、滑坡現(xiàn)象。

d) 擠壓破碎帶。尼泊爾山體多雄厚，部分山梁處基巖呈破碎狀，卻未見(jiàn)明顯的斷裂構(gòu)造痕跡，推測(cè)為造山運(yùn)動(dòng)時(shí)山體擠壓隆起而成(圖3)。

圖3 位于山梁處的擠壓破碎帶

e) 傾倒變形體。在反傾臨坡巖層中多發(fā)育傾倒變形體，軟質(zhì)巖、硬質(zhì)巖中均會(huì)存在。圖4為典型的傾倒變形體。

圖4 傾倒變形體表部松動(dòng)卸荷嚴(yán)重

f) 巖體卸荷。巖體卸荷現(xiàn)象在尼泊爾普遍存在，卸荷裂隙多發(fā)育，普遍微張至張開(kāi)十幾厘米不等，卸荷深度一般在50 m以內(nèi)。

g) 殘留階地。在距現(xiàn)有河水面幾十米高的山坡上仍能發(fā)現(xiàn)殘留階地的痕跡，其中有磨圓很好的卵石，也有成層的砂層，這說(shuō)明尼泊爾經(jīng)過(guò)多次山體抬升和河流深下切。階地缺失則可能伴隨有大的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)。

h) 冰川、冰水堆積臺(tái)地。由于第四紀(jì)冰川作用，尼泊爾北部山區(qū)河谷多殘留冰川、冰水堆積臺(tái)地。

i) 泥石流沖溝。泥石流沖溝在尼泊爾山區(qū)多有發(fā)育，按其特征多為發(fā)展至旺盛期高頻黏性泥石流沖溝，幾乎每年雨季均會(huì)產(chǎn)生泥石流。

3.2 地質(zhì)測(cè)繪中需關(guān)注的重點(diǎn)

針對(duì)水電站不同區(qū)域地質(zhì)勘察的側(cè)重點(diǎn)有所不同，總結(jié)出尼泊爾水電站不同區(qū)域野外地質(zhì)測(cè)繪的側(cè)重點(diǎn)如下。

a) 庫(kù)區(qū)和近壩區(qū)的重點(diǎn)是查明是否存在影響壩址成立的問(wèn)題，即查明是否存在滲漏、塌岸、滑坡、泥石流等問(wèn)題。野外地質(zhì)測(cè)繪中需重點(diǎn)關(guān)注庫(kù)區(qū)(尤其是近壩5 km段)和近壩區(qū)兩岸是否存在單薄山體、單薄分水嶺、低分水嶺、寬大的斷層等分布，是否存在大的庫(kù)岸穩(wěn)定問(wèn)題，尤其是大規(guī)?；麦w。對(duì)泥石流沖溝一定要進(jìn)行詳細(xì)的調(diào)查。

b) 建筑物區(qū)的重點(diǎn)是查明是否存在影響主要建筑物安全的地質(zhì)問(wèn)題，即查明建筑物區(qū)附近是否存在泥石流、大的邊坡穩(wěn)定問(wèn)題，是否存在長(zhǎng)大斷裂等。建筑物區(qū)野外地質(zhì)測(cè)繪要做細(xì)，壩址區(qū)緩傾角結(jié)構(gòu)面一定要重視，這涉及到壩基抗滑穩(wěn)定問(wèn)題。務(wù)必準(zhǔn)確量測(cè)緩傾角產(chǎn)狀，結(jié)構(gòu)面狀態(tài)、充填物描述清楚，分辨其張剪性。

c) 建筑物區(qū)邊坡問(wèn)題是地質(zhì)測(cè)繪的重點(diǎn)，對(duì)土質(zhì)邊坡需重點(diǎn)查明其狀態(tài)、密實(shí)度、是否存在裂縫等，通過(guò)野外地質(zhì)測(cè)繪，也可初步判別土體的滲透性，如邊坡表面若無(wú)因流水形成的小沖溝，則表明具有較強(qiáng)的滲透性；巖質(zhì)邊坡需查明邊坡的主控結(jié)構(gòu)面特征、風(fēng)化程度、卸荷、傾倒變形等情況，并運(yùn)用赤平投影對(duì)邊坡的穩(wěn)定性進(jìn)行初步分析[6]。野外地質(zhì)測(cè)繪時(shí)大規(guī)模斷層容易識(shí)別，小型斷層不易被發(fā)現(xiàn)，而單一結(jié)構(gòu)面與小斷層相交也可能造成邊坡失穩(wěn)，由于疏忽從而缺失相應(yīng)的支護(hù)措施，小斷層往往比大斷層更可怕。

地下洞室沿線的重點(diǎn)是查明隧洞進(jìn)出口邊坡的成洞條件，隧洞沿線地表富水帶分布，地下洞室是否穿越滑坡體、大型深切沖溝，有無(wú)可能產(chǎn)生大規(guī)模涌水的匯水構(gòu)造等。

尼泊爾的基巖巖性主要為變質(zhì)巖，以片麻巖、片巖、千枚巖為主，幾乎無(wú)儲(chǔ)水能力。斷層破碎帶及影響帶、裂隙密集帶具有良好的儲(chǔ)水和導(dǎo)水性能，有利于地表和地下水匯集，易于形成不同形式的富水帶。查清地下洞室沿線富水帶的分布，尤其是淺埋段富水帶的分布對(duì)施工支洞的布置和隧洞開(kāi)挖中突水突泥的預(yù)測(cè)和防治具有指導(dǎo)意義。

隧洞沿線地表若存在不明厚度的大規(guī)?；麦w，需采用物探等手段查明滑坡體的厚度，以免將地下洞室布置在滑體內(nèi)，造成重大經(jīng)濟(jì)損失和安全隱患。

地下洞室穿越的每條深切沖溝處是否存在大規(guī)模斷裂，查明穿越?jīng)_溝段地下洞室上覆基巖的厚度，對(duì)該段在開(kāi)挖時(shí)是否會(huì)出現(xiàn)突水突泥進(jìn)行初步判定。

3.3 野外地質(zhì)測(cè)繪方法

工程地質(zhì)測(cè)繪的基本方法有遙感影像解譯法和地質(zhì)點(diǎn)法[7]。遙感影像解譯法主要用于中小比例尺地質(zhì)測(cè)繪，而水電站地質(zhì)測(cè)繪的精度均大于1∶5 000，屬于大比例尺地質(zhì)測(cè)繪，所以地質(zhì)點(diǎn)法為地質(zhì)測(cè)繪的主要方法。

地質(zhì)點(diǎn)法為最傳統(tǒng)的地質(zhì)測(cè)繪方法，在野外實(shí)際開(kāi)展地質(zhì)測(cè)繪過(guò)程中，需根據(jù)勘察精度和工程地質(zhì)測(cè)繪的重點(diǎn)，布置一定量的地質(zhì)點(diǎn)。并利用羅盤(pán)、地質(zhì)錘、放大鏡對(duì)每一個(gè)地質(zhì)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)繪分析，掌握各點(diǎn)的地質(zhì)條件。

有地形圖時(shí)可根據(jù)地形地貌、地表建筑物特征，采用羅盤(pán)交匯法對(duì)地質(zhì)點(diǎn)進(jìn)行定位。亦可采用手持GPS、手機(jī)奧維地圖進(jìn)行定位，精度一般均可滿足1∶5 000～1∶2 000的精度要求。精度要求1∶1 000～1∶500時(shí)可利用RTK進(jìn)行精確定位。

尼泊爾山高坡陡，地勢(shì)險(xiǎn)峻，且水電站工程涉及的工程范圍較大，單純采用地質(zhì)點(diǎn)法工作效率較低，在實(shí)際測(cè)繪各種地質(zhì)界線時(shí)容易產(chǎn)生“不識(shí)廬山真面目，只緣身在此山中”的錯(cuò)覺(jué)，對(duì)工程師的體能也提出了很高的挑戰(zhàn)。而隨著無(wú)人機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量技術(shù)在高精度地形圖測(cè)繪、地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查中均已得到廣泛應(yīng)用[8]。許凱凱[9]運(yùn)用傾斜攝影測(cè)量技術(shù)對(duì)礦山基巖邊坡結(jié)構(gòu)面進(jìn)行編錄，通過(guò)無(wú)人機(jī)量測(cè)的產(chǎn)狀與地質(zhì)工程師現(xiàn)場(chǎng)編錄結(jié)果基本一致，能夠滿足工程要求。將無(wú)人機(jī)運(yùn)用至尼泊爾水電站工程地質(zhì)測(cè)繪中已無(wú)技術(shù)障礙。

對(duì)工程區(qū)踏勘后，可初步總結(jié)出本工程地質(zhì)測(cè)繪重點(diǎn)。先采用無(wú)人機(jī)在重點(diǎn)區(qū)域范圍內(nèi)進(jìn)行低空拍攝，根據(jù)影像數(shù)據(jù)處理后建立的高清三維實(shí)景模型，界線明顯的地質(zhì)界線可準(zhǔn)確繪制，不明顯的可根據(jù)地形地貌進(jìn)行初步勾勒，再有針對(duì)性地布置地質(zhì)點(diǎn)，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)復(fù)核并采集地質(zhì)點(diǎn)相關(guān)的地質(zhì)信息，這樣不僅可以提高工作效率，還能夠更好地保證地質(zhì)測(cè)繪成果的準(zhǔn)確性，尤其對(duì)泥石流沖溝、大規(guī)?；麦w、崩塌體、高陡邊坡結(jié)構(gòu)面特征及危巖體進(jìn)行調(diào)查時(shí)，無(wú)人機(jī)均具有明顯優(yōu)勢(shì)。

4 覆蓋層勘察綜述

河床深厚覆蓋層和滑坡體的勘察是尼泊爾水電站勘察的重點(diǎn)工作。

4.1 覆蓋層勘察的重點(diǎn)

根據(jù)建筑物性質(zhì)覆蓋層勘察的重點(diǎn)略有不同，但主要為查清覆蓋層厚度、成因類型、物質(zhì)組成、軟弱夾層的分布情況及各分層的物理力學(xué)性質(zhì)。

尼泊爾河床覆蓋層地質(zhì)成因主要可分為冰川堆積、冰水堆積、河流相沖洪積。通過(guò)地表坡度的差異，斷面揭露出的顏色、磨圓度、分選性、密實(shí)程度可判斷出地質(zhì)成因。如冰川堆積地表大多不平整，還殘留大的孤石，地表坡度一般大于13°，磨圓差，無(wú)分選，物質(zhì)混雜，還夾雜少量黏粒，顏色一般為淺綠色，內(nèi)部可能存在空腔，內(nèi)部密實(shí)度比表部密實(shí)度要差。正常的河流相階地地表多平坦，地表坡度一般小于3°，磨圓好，具明顯的分選性，顏色一般偏淺紅色，地表可見(jiàn)二元結(jié)構(gòu)，內(nèi)部密實(shí)度好于表部密實(shí)度。

覆蓋層的物質(zhì)組成、級(jí)配直接影響其物理力學(xué)性質(zhì)，粗顆粒土的物理力學(xué)性質(zhì)要好于細(xì)顆粒土[10]。當(dāng)大塊石含量超過(guò)70%時(shí)，塊石間的細(xì)粒土將不起作用，整體力學(xué)參數(shù)指標(biāo)高。即邊坡土體中若含有較多大的孤石、塊石，穩(wěn)定性相對(duì)較好。

4.2 覆蓋層勘察中主要方法

物探、鉆探、坑槽探及相關(guān)水文、原位試驗(yàn)是覆蓋層勘察中的主要方法和手段。

地下洞室沿線分布的滑坡體厚度是勘察關(guān)注的重點(diǎn)。若地下洞室穿越滑體或穿越下伏破碎基巖，將嚴(yán)重影響地下洞室的穩(wěn)定性，也將影響到地下洞室的整體布置。可布置相關(guān)物探工作以查清地下洞室沿線滑體厚度，常用的物探方法[11]主要有高密度電法、大地電磁測(cè)深法和微動(dòng)面波物探法，也可根據(jù)需要布置勘探孔進(jìn)行驗(yàn)證。

對(duì)工程區(qū)建筑物安全構(gòu)成威脅的滑坡體布置物探主要查清其厚度、范圍、滑床的起伏形態(tài)，而布置坑槽探和鉆探，則用于準(zhǔn)確掌握其厚度、物質(zhì)組成[12]、密實(shí)度、滲透性、地下水位等，并可在滑帶土中取樣做相關(guān)力學(xué)試驗(yàn)，若取原狀樣困難，則需在滑動(dòng)帶處加密進(jìn)行相關(guān)原位試驗(yàn)，為設(shè)計(jì)分析水庫(kù)蓄水、邊坡開(kāi)挖等多種工況下滑體穩(wěn)定性提供地質(zhì)依據(jù)。同時(shí)還可以根據(jù)工程設(shè)計(jì)需要，把勘探孔升級(jí)為變形監(jiān)測(cè)孔，對(duì)邊(滑)坡體穩(wěn)定進(jìn)行長(zhǎng)期變形監(jiān)測(cè)。

對(duì)于河床深厚覆蓋層的勘察，可先根據(jù)擬建建筑物的范圍布置一些物探工作，根據(jù)物探曲線初步查明覆蓋層的密實(shí)度、基巖的埋深及起伏情況、是否存在河床深槽等。再根據(jù)擬建建筑物的位置，結(jié)合物探成果和相關(guān)規(guī)程規(guī)范，有針對(duì)性地布置鉆探工作，以查清覆蓋層的厚度、地質(zhì)分層、地質(zhì)成因、物質(zhì)組成、密實(shí)程度、滲透性、地下水位、下臥基巖的巖性、風(fēng)化狀態(tài)、完整程度、透水率等。若上述部分內(nèi)容通過(guò)鉆孔難以查清，還可在鉆孔中應(yīng)用綜合測(cè)井技術(shù)[13]來(lái)進(jìn)一步查明。

涉及到開(kāi)挖深度和地基處理深度，覆蓋層的利用深度、砂層的液化、軟弱夾層是勘察需查明的重點(diǎn)內(nèi)容之一[14]。要達(dá)到此目的，鉆探取芯質(zhì)量必須嚴(yán)格保證，同時(shí)還需進(jìn)行相關(guān)原位試驗(yàn)用以查明覆蓋層性狀。覆蓋層中一般每2 m進(jìn)行1次重型動(dòng)力觸探試驗(yàn)(覆蓋層表部可根據(jù)情況適當(dāng)加密)，連續(xù)試驗(yàn)段長(zhǎng)度一般為60 cm，若動(dòng)探擊數(shù)較小則應(yīng)繼續(xù)貫入，試驗(yàn)段原則上不超過(guò)1 m；遇砂層應(yīng)做標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)，厚層砂層標(biāo)貫間距為1 m，以進(jìn)行液化判別。條件允許還可以進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)載荷試驗(yàn)。

涉及滲漏量的計(jì)算、基坑開(kāi)挖支護(hù)、防滲墻的形式及深度等，覆蓋層的滲透性也是勘察需查明的重點(diǎn)內(nèi)容之一。水文試驗(yàn)段應(yīng)進(jìn)行清水鉆進(jìn)，注水試驗(yàn)不能跨層實(shí)施，段長(zhǎng)可控制在5 m以內(nèi)。必要時(shí)還可對(duì)河床砂卵礫石層進(jìn)行抽水試驗(yàn)。

鉆孔中的地下水位是重要的水文地質(zhì)參數(shù)。鉆進(jìn)過(guò)程中還需進(jìn)行地下水的初見(jiàn)和終孔水位的觀測(cè)，并注意每日水位的變化，并作好記錄。終孔穩(wěn)定水位的觀測(cè)應(yīng)在充分洗孔并剔除孔內(nèi)殘存水之后進(jìn)行。

4.3 尼泊爾當(dāng)?shù)乜碧搅α楷F(xiàn)狀

尼泊爾有多家勘探公司，設(shè)備多為萬(wàn)國(guó)造，型號(hào)多種多樣，落錘的質(zhì)量、動(dòng)探探頭也不標(biāo)準(zhǔn)，套管配備少，不能滿足深厚覆蓋層多級(jí)變徑的需求，巖芯管多為單管，不配置取土器、膨潤(rùn)土及SM植物膠等沖洗液。鉆探工藝水平落后，無(wú)論地層如何一律采用清水跟管鉆進(jìn)，河床覆蓋層正常鉆進(jìn)速度約1～2 m/d，不僅工作效率低，巖芯采取率也很低。孔內(nèi)殘留巖芯巖粉較厚，極容易造成孔內(nèi)事故，很難達(dá)到鉆探的目的。若要進(jìn)行深厚覆蓋層勘探，尼泊爾當(dāng)?shù)毓緹o(wú)法滿足工程質(zhì)量和工期要求。

基于現(xiàn)狀，水電站地質(zhì)勘探工作需要委托給國(guó)內(nèi)成熟的水電勘探隊(duì)伍。由于中尼之間貨物運(yùn)輸周期較長(zhǎng)，在尼泊爾很難采購(gòu)相關(guān)配件，需超前部署，保證充足的耗材和易損配件。

4.4 覆蓋層中鉆探的施工工藝

首先根據(jù)鉆孔擬鉆進(jìn)孔深及地層大致情況，配備好合適鉆具、多級(jí)套管，做好鉆孔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

覆蓋層采用大孔徑(φ150 mm或φ130 mm)單管配備硬質(zhì)合金鉆頭回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)開(kāi)孔，表部一般較松散，成孔性差，需及時(shí)用厚壁套管(φ146 mm或φ127 mm)跟進(jìn)護(hù)壁。在φ146 mm套管內(nèi)采用φ130 mm鉆具鉆進(jìn)。根據(jù)鉆孔任務(wù)書(shū)要求水文試驗(yàn)段應(yīng)進(jìn)行清水鉆進(jìn)，其余段可采用泥漿和SM植物膠[15]回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)，不僅能夠起到保護(hù)孔壁的作用，還可以有效避免土層擾動(dòng)并提高采取率。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，沖洗液配比可采用SM植物膠∶水∶膨潤(rùn)土=2～3∶100∶12，純堿添加量一般約為植物膠和膨潤(rùn)土總重量的5%～8%。當(dāng)單管鉆具取芯不能滿足要求時(shí)需改用SD單動(dòng)雙管半合管鉆具鉆進(jìn)。

正常鉆進(jìn)后視地層情況，孔壁穩(wěn)定地層可裸孔鉆進(jìn)，既提高鉆探速度，又降低后續(xù)起拔套管難度，但不穩(wěn)定地層需及時(shí)跟管鉆進(jìn)，每級(jí)套管跟管鉆進(jìn)控制在10～25 m。當(dāng)套管回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)或錘擊跟管困難時(shí)，可考慮下小一級(jí)套管跟進(jìn)。除遇特殊情況，套管均應(yīng)下入較完整基巖中。

鉆探過(guò)程中遇細(xì)顆粒土、滑動(dòng)帶時(shí)需少水干鉆，縮短回次進(jìn)尺，保證取芯質(zhì)量，以準(zhǔn)確鑒定軟弱夾層、滑動(dòng)帶的物質(zhì)組成、深度及厚度，并進(jìn)行相關(guān)原位試驗(yàn)。若地層較松散，鉆探中易掉塊或塌孔，一般應(yīng)及時(shí)跟進(jìn)套管，否則容易造成卡鉆埋鉆事故。若由于種種原因套管跟進(jìn)困難，亦可考慮用水泥漿進(jìn)行封孔固壁處理。若鉆探過(guò)程中持續(xù)不返水，會(huì)造成孔內(nèi)殘留較厚沉淀物，從而導(dǎo)致燒鉆或埋鉆，需引起注意，應(yīng)及時(shí)打撈巖粉，保證孔內(nèi)無(wú)殘留或少殘留。

4.5 內(nèi)業(yè)資料整理

隨著現(xiàn)場(chǎng)工作的逐步推進(jìn)，需要及時(shí)處理相關(guān)內(nèi)業(yè)資料，對(duì)目前所掌握資料進(jìn)行分析整理，發(fā)現(xiàn)可能存在的工程地質(zhì)問(wèn)題，實(shí)時(shí)調(diào)整工作側(cè)重點(diǎn)，有針對(duì)性地調(diào)整后續(xù)鉆探工作，也能更好地指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)工作。

傳統(tǒng)的二維繪圖軟件可視化不強(qiáng)，缺乏立體感，一旦工程區(qū)交叉剖面增多，剖面交點(diǎn)及鉆孔投影處地層均容易出錯(cuò)，且整體作圖效率較低。三維地質(zhì)軟件很好地解決以上問(wèn)題[16]。水電站工程一般地形、地質(zhì)條件較為復(fù)雜，設(shè)計(jì)專業(yè)要求提供較多的地質(zhì)剖面，在工程區(qū)開(kāi)展大量勘探工作后，可對(duì)工程區(qū)范圍內(nèi)地質(zhì)情況進(jìn)行三維地質(zhì)建模，通過(guò)不斷的修改完善。模型建立后，可根據(jù)需要隨時(shí)抽取剖面圖、平切圖。

對(duì)于邊坡的穩(wěn)定性，地質(zhì)專業(yè)更熟悉其邊界條件、地質(zhì)參數(shù)等，除定性分析外，還可利用有限元軟件進(jìn)行分析計(jì)算，供設(shè)計(jì)參考。

5 結(jié)語(yǔ)

尼泊爾區(qū)域構(gòu)造發(fā)育，地形地質(zhì)條件復(fù)雜多變。地震動(dòng)參數(shù)、制約工程成立的地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)、深厚覆蓋層、邊坡穩(wěn)定性、地下洞室的圍巖穩(wěn)定性、天然建筑材料料場(chǎng)的選擇是尼泊爾水電站地質(zhì)勘察的重點(diǎn)。

地質(zhì)測(cè)繪是水電站地質(zhì)勘察的重要手段之一，根據(jù)可靠的地質(zhì)測(cè)繪成果，分析出可能存在的工程地質(zhì)問(wèn)題，可輔助后續(xù)勘察工作的重心方向。在尼泊爾水電站地質(zhì)測(cè)繪中采用地質(zhì)點(diǎn)法和無(wú)人機(jī)技術(shù)相結(jié)合的方法，可從整體到細(xì)節(jié)，從宏觀到微觀全面把控工程區(qū)地形地貌、地質(zhì)構(gòu)造、物理地質(zhì)現(xiàn)象等地質(zhì)信息，不僅可以有效提高工作效率，還能夠更好地保證地質(zhì)測(cè)繪成果的準(zhǔn)確性。

深厚覆蓋層是尼泊爾水電站地質(zhì)勘察的重中之重。為查清覆蓋層相關(guān)的地質(zhì)信息，可采用物探、鉆探、坑槽探及相關(guān)原位試驗(yàn)等多種方法和手段。在深厚覆蓋層中用泥漿和SM植物膠作為沖洗液，采用SD單動(dòng)雙管半合管鉆具回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)，基本能保證鉆孔孔壁的穩(wěn)定，可有效避免土層擾動(dòng)，還能提高巖芯采取率和工作效率，能夠滿足工程需要。

三維地質(zhì)軟件不僅可視化強(qiáng)，還可根據(jù)設(shè)計(jì)專業(yè)需要隨時(shí)抽取剖面圖、平切圖，在水電站地質(zhì)勘察中應(yīng)進(jìn)行全面推廣。