周永平

摘要：地質(zhì)勘查是水利工程的主要工作任務(wù)之一，勘查的目的在于評(píng)估地質(zhì)的穩(wěn)定性、預(yù)測(cè)地質(zhì)災(zāi)害等，勘查質(zhì)量直接影響水利工程的質(zhì)量。常用的勘察方法包括影像解析、地質(zhì)調(diào)查、鉆探、物探等，每一種方法都有各自的原理、操作過程、適用條件等，通過采用合適的勘察方法得到相應(yīng)的數(shù)據(jù)，如近幾年地質(zhì)災(zāi)害的頻率、影響等，以此來做好水利工程的規(guī)劃、設(shè)計(jì)，保證水利工程的質(zhì)量。然而，受一些因素的影響，依然有一些水利工程因?yàn)槲醋龊玫刭|(zhì)勘察而引發(fā)質(zhì)量問題?；诖耍瑢?duì)水利工程地質(zhì)勘察方法進(jìn)行研究，通過分析地質(zhì)勘察的問題、方法等，以此來為地質(zhì)勘察提供相應(yīng)的參考。

關(guān)鍵詞：水利工程?地質(zhì)勘察?勘察方法?地質(zhì)條件

Exploration?of?Geological?Survey?Methods?for?Water?Conservancy?Engineering

ZHOU?Yongping

Dayu?Design?Consulting?Group?Co.，?Ltd.?，?Lanzhou，?Gansu?Province，?730050??China

Abstract：?Geological?exploration?is?the?main?task?of?water?conservancy?engineering，?with?the?purpose?of?evaluating?geological?stability?and?predicting?geological?disasters，?and?its?quality?directly?affects?the?quality?of?water?conservancy?engineering.?Common?survey?methods?include?image?analysis，?geological?investigations，?drilling，?geophysical?exploration，?etc，?and?each?method?has?its?own?principles，?operating?processes，?applicable?conditions，?etc.?Corresponding?data?is?obtain?by?using?appropriate?survey?methods，?such?as?the?frequency?and?impact?of?geological?disasters?in?recent?years，?so?as?to?do?a?good?job?in?the?planning?and?design?of??water?conservancy?engineering?and?ensure?its?quality.?However，?due?to?the?influence?of?some?factors，?some?water?conservancy?projects?still?have?quality?problems?because?of?inadequate?geological?surveys.?Based?on?this，?this?article?studies?geological?exploration?methods?for?water?conservancy?engineering.?It?analyzes?the?problems?and?methods?of?geological?exploration，?so?as?to?provide?corresponding?references?for?geological?exploration.

Key?Words：?Water?conservancy?project;?Survey?method;?Stability?evaluation;?Geological?conditions

水利工程是用于調(diào)控和利用水資源的工程項(xiàng)目，其類型多樣，包括水庫、水電站、堤防、治理河道等。在現(xiàn)代社會(huì)中，水利工程發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，它們?cè)诒Ｕ先嗣裆钣盟⑥r(nóng)業(yè)灌溉、工業(yè)用水、防洪抗旱等方面起著不可或缺的作用。在水利工程建設(shè)中，地質(zhì)勘察是其非常重要的一項(xiàng)任務(wù)，勘察的目的在于為水利工程的設(shè)計(jì)和施工提供依據(jù)，確保水利工程安全、經(jīng)濟(jì)、可行。以某大型水庫為例，該水庫在建設(shè)過程中進(jìn)行了詳細(xì)的地質(zhì)勘察。通過勘察發(fā)現(xiàn)，水庫壩址區(qū)存在軟弱夾層，需要進(jìn)行特殊處理。地質(zhì)勘察結(jié)果為水庫的設(shè)計(jì)和施工提供了重要依據(jù)，確保了水庫的安全性和穩(wěn)定性。因此，本文對(duì)水利工程地質(zhì)勘察方法進(jìn)行分析。

1??地質(zhì)勘察概述

水利工程地質(zhì)勘察是對(duì)水利工程建設(shè)區(qū)域內(nèi)的地質(zhì)條件進(jìn)行調(diào)查、分析和評(píng)估的一系列活動(dòng)。地質(zhì)勘察的目的在于保障水利工程項(xiàng)目安全實(shí)施，通過地質(zhì)勘察，了解工程建設(shè)區(qū)域的地質(zhì)構(gòu)造、巖土性質(zhì)、水文地質(zhì)條件等，為項(xiàng)目的設(shè)計(jì)和規(guī)劃提供科學(xué)依據(jù)。在保障項(xiàng)目安全實(shí)施方面，地質(zhì)勘察可以揭示工程建設(shè)區(qū)域的不良地質(zhì)現(xiàn)象，如滑坡、泥石流、斷層等，從而提出相應(yīng)的防治措施。不同類型水利工程的地質(zhì)勘察重點(diǎn)也有所不同。例如：大壩是水利工程的核心部分，其穩(wěn)定性至關(guān)重要。因此，大壩地質(zhì)勘察的重點(diǎn)是壩址區(qū)的巖土性質(zhì)、地質(zhì)構(gòu)造、水文地質(zhì)條件等?？辈旎顒?dòng)需要特別關(guān)注大壩的穩(wěn)定性分析，為大壩設(shè)計(jì)提供可靠的參數(shù)。又如：渠道是水利工程中的輸水設(shè)施。在進(jìn)行渠道地質(zhì)勘察時(shí)，需要關(guān)注線路的走向、地形地貌、水文地質(zhì)條件等因素。重點(diǎn)評(píng)估渠道沿線的穩(wěn)定性，確保渠道的施工和運(yùn)行不受地質(zhì)災(zāi)害的影響[1]。

2??地質(zhì)勘察的方法

在水利工程項(xiàng)目中常用的地質(zhì)勘察方法如下。

2.1?影像解析法

影像解析法是一種基于圖像處理和機(jī)器學(xué)習(xí)的技術(shù)，通過特定的算法和模型，對(duì)獲取的地質(zhì)影像進(jìn)行解析，從而提取有用的地質(zhì)信息。該方法主要包含3個(gè)步驟：圖像處理、特征提取和模型建立。圖像處理是對(duì)原始影像進(jìn)行預(yù)處理，包括降噪、增強(qiáng)等操作，以提高影像的清晰度和可讀性。特征提取則是從處理后的影像中提取與地質(zhì)特性相關(guān)的特征信息。最后，通過建立的模型對(duì)特征信息進(jìn)行解析，以獲取準(zhǔn)確的地質(zhì)信息[2]。影像解析法適用于各類地質(zhì)環(huán)境、巖性、構(gòu)造等領(lǐng)域，如在找礦工作中，可以通過解析遙感影像，快速準(zhǔn)確地識(shí)別礦床的位置和分布；在地質(zhì)災(zāi)害研究中，可以通過對(duì)地形影像的解析，預(yù)測(cè)滑坡、泥石流等災(zāi)害的風(fēng)險(xiǎn)區(qū)。地質(zhì)勘察中的影像數(shù)據(jù)主要來源于衛(wèi)星遙感、無人機(jī)航拍以及地形圖等。為了獲取準(zhǔn)確的地質(zhì)信息，需要對(duì)這些影像數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，包括校正、鑲嵌等操作，使其符合后續(xù)解析的要求。此外，為了更直觀地展示地質(zhì)信息，還需要利用可視化技術(shù)將解析結(jié)果進(jìn)行可視化展示。

2.2??地質(zhì)調(diào)查法

地質(zhì)調(diào)查法作為地質(zhì)勘察的關(guān)鍵手段，對(duì)于獲取準(zhǔn)確的地質(zhì)信息具有重要意義。地質(zhì)調(diào)查方法有很多種，如地層學(xué)，通過研究地層的順序、分布和特征，推斷地質(zhì)歷史和構(gòu)造演化；巖石學(xué)，研究巖石的成分、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造和成因，了解地球物質(zhì)組成和演化；地球物理學(xué)，利用物理原理研究地球的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和現(xiàn)象，如重力、磁力、地震波等；化學(xué)地球動(dòng)力學(xué)，通過研究地球化學(xué)元素的行為和分布，揭示地球內(nèi)部的化學(xué)過程和動(dòng)力學(xué)機(jī)制。以地層學(xué)為例，在地質(zhì)調(diào)查中，首先，要現(xiàn)場(chǎng)踏勘，了解區(qū)域地形、地貌及地質(zhì)構(gòu)造，收集相關(guān)資料，為后續(xù)工作做好準(zhǔn)備。其次，在選定區(qū)域進(jìn)行鉆探，獲取地層巖芯樣品，對(duì)巖芯進(jìn)行編號(hào)、描述和拍照，記錄地層信息，對(duì)采集到的巖石、土壤等樣品進(jìn)行化學(xué)、物理等分析，以獲取地層成分和特征信息。最后，整理現(xiàn)場(chǎng)記錄和樣品分析數(shù)據(jù)，繪制地層剖面圖等圖件，并根據(jù)收集的數(shù)據(jù)和編錄資料，分析地層的分布、厚度、巖性特征等，推斷地質(zhì)歷史和構(gòu)造演化?，F(xiàn)在還會(huì)應(yīng)用一些信息技術(shù)進(jìn)行地質(zhì)調(diào)查，如遙感技術(shù)、全球定位系統(tǒng)等，其中遙感技術(shù)可獲取大范圍的地質(zhì)信息，分析地形地貌、巖石類型等；全球定位系統(tǒng)可用于鉆探定位、測(cè)量等，提高勘察精度和效率[3]。通過結(jié)合傳統(tǒng)地質(zhì)調(diào)查方法和現(xiàn)代信息技術(shù)，能夠更全面、準(zhǔn)確地獲取地質(zhì)信息。

2.3??鉆探法

鉆探法是地質(zhì)勘察中一種非常重要的技術(shù)手段，通過鉆探獲取地下巖土樣品，進(jìn)而分析地質(zhì)結(jié)構(gòu)、巖層分布、地下水狀況等信息。鉆探法具有直觀、準(zhǔn)確的特點(diǎn)，尤其在復(fù)雜地質(zhì)條件下，鉆探法能夠提供更加詳實(shí)的地質(zhì)資料。常用鉆探法，如沖擊鉆探，利用重錘的沖擊力破碎巖土，適用于硬巖和堅(jiān)硬土層。優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備簡(jiǎn)單、成本低，缺點(diǎn)是效率較低，對(duì)軟土擾動(dòng)較大。旋轉(zhuǎn)鉆探，通過鉆桿和鉆頭的旋轉(zhuǎn)切削巖土，適用于各種巖土層。優(yōu)點(diǎn)是效率高、鉆孔質(zhì)量好，缺點(diǎn)是設(shè)備復(fù)雜、成本較高。巖心鉆探，利用巖心鉆頭在巖石中取芯，適用于勘探礦藏、地下水等。優(yōu)點(diǎn)是獲取信息準(zhǔn)確，缺點(diǎn)是速度慢、成本高。鉆探需要的設(shè)備包括鉆機(jī)、鉆桿、鉆頭等，根據(jù)不同的鉆探方法選擇不同的設(shè)備和工具。同時(shí)，還需要配備泥漿泵、攪拌機(jī)等輔助設(shè)備。在鉆探過程中，首先要根據(jù)勘察目的和地質(zhì)條件選擇合適的鉆孔位置。然后要根據(jù)巖土性質(zhì)設(shè)計(jì)鉆孔深度、口徑、角度等參數(shù)。在確保鉆機(jī)安裝穩(wěn)定，設(shè)備連接牢固。根據(jù)實(shí)際情況選擇合適的鉆進(jìn)方式，控制鉆進(jìn)速度，保持泥漿循環(huán)。按照規(guī)定采集巖心和樣品，注意保持其完整性。最后，實(shí)時(shí)測(cè)量鉆孔深度，記錄相關(guān)數(shù)據(jù)，待完成鉆探后清理孔內(nèi)雜物，采取合適的方式進(jìn)行封孔[4]。

2.4??物探法

物探法是一種通過研究地球物理場(chǎng)的變化規(guī)律來探測(cè)地質(zhì)構(gòu)造和礦產(chǎn)資源的方法。其基本原理是利用各種巖、礦石間的物理性質(zhì)差異所引起的地球物理場(chǎng)的異常，通過對(duì)這些異常的觀測(cè)和分析，間接地確定地下地質(zhì)體的分布規(guī)律和特征。常用的探測(cè)方法，如重力勘探是利用巖、礦石間的密度差異所引起的重力變化進(jìn)行勘探的方法；磁法勘探是利用巖、礦石間的磁性差異所引起的磁場(chǎng)變化進(jìn)行勘探的方法；電法勘探是利用巖、礦石間的電性差異所引起的電場(chǎng)變化進(jìn)行勘探的方法，主要包括電阻率法、自然電場(chǎng)法等；地震勘探是通過人工激發(fā)地震波，利用巖、礦石間的彈性波速差異來探測(cè)地質(zhì)構(gòu)造的方法。

3??區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造勘察及穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

本文以某區(qū)域某水利工程項(xiàng)目為例進(jìn)行地質(zhì)構(gòu)造勘察與穩(wěn)定性評(píng)價(jià)。

3.1?某水利工程概況

某水利工程項(xiàng)目位于某鎮(zhèn)城郊的一條江干流上，項(xiàng)目的目的是利用江水進(jìn)行水力發(fā)電，屬于河床式電站。該工程預(yù)計(jì)裝機(jī)容量為3×1250?kW，擋水壩最大高度約6?m，設(shè)計(jì)正常蓄水位27?m，采用橡膠壩袋控制，以降低上游的水位。勘察目的是為擬建場(chǎng)地提供巖土工程資料和巖土技術(shù)參數(shù)，對(duì)建筑地基的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)、地基處理作出論證和建議。

3.2?勘察方法

該水利工程的大地構(gòu)造處于凹陷區(qū)，南鄰一個(gè)島嶼，該島嶼處于區(qū)域性大斷裂，大斷裂范圍約5～10?km。工程場(chǎng)區(qū)內(nèi)為新生界地層所覆蓋，且厚度非常大，未發(fā)現(xiàn)地殼的差異升降活動(dòng)及其他活動(dòng)性斷裂穿過工程區(qū)。據(jù)此認(rèn)為，工程場(chǎng)區(qū)處于相對(duì)穩(wěn)定的地質(zhì)構(gòu)造單元上。在地質(zhì)勘察中采用鉆探施工法來進(jìn)行勘察，選擇1臺(tái)XY-1型鉆機(jī)進(jìn)場(chǎng)鉆探。首先，取土樣和標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)，控制性勘探孔中每變層均采取原狀土樣，做到每層有足夠多的樣品控制，獲取有代表性的樣品，及時(shí)密封和送回測(cè)試室，每變層進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)，砂性土加密標(biāo)貫次數(shù)，每次標(biāo)貫均清孔到底，計(jì)算無誤才進(jìn)行試驗(yàn)。其次，采取土、水試樣到實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行測(cè)試，最后還安排了專門的人員來進(jìn)行鉆孔巖芯編錄。壩址及廠區(qū)不存在軟弱土層，可不考慮震陷影響?？辈炱陂g，未發(fā)現(xiàn)崩塌、滑坡、塌陷、泥石流等不良地質(zhì)作用，岸坡坡度10～200°，呈平緩狀，壩址及周邊未發(fā)現(xiàn)溶洞、暗溝、侵蝕崩塌等不良地質(zhì)作用，壩基和壩肩巖土體較穩(wěn)定[5]。

3.3?天然建筑材料的勘察

本次勘察主要收集了河道砂礫料場(chǎng)的砂料和紅崗珠江碎石場(chǎng)的石料來進(jìn)行勘察。通過室內(nèi)試驗(yàn)，測(cè)試出砂料場(chǎng)地形平坦開闊，砂層厚約1.0～5.0?m，表面基本沒有剝離層，因此劃為Ⅰ類料場(chǎng)。料場(chǎng)沿河道帶狀分布，延伸長(zhǎng)度大，其儲(chǔ)量可滿足本工程要求。石料場(chǎng)屬基巖天然裸露的山包，資源礦體所處的海拔標(biāo)高在83～105?m之間，分布面積292?172?m2，可開采深度10～20?m，地表無用層厚度約1～3?m，可開采資源儲(chǔ)量估算3?185?137?m3。

3.4?穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

通過此次地質(zhì)勘察，該區(qū)域無大斷裂和明顯的活動(dòng)性構(gòu)造及其他大型的物理地質(zhì)現(xiàn)象發(fā)育，區(qū)域構(gòu)造相對(duì)較穩(wěn)定。場(chǎng)地抗震設(shè)防烈度為7度，設(shè)計(jì)基本地震加速度值為0.15?g，設(shè)計(jì)地震分組為第一組，建筑場(chǎng)地類別屬Ⅲ類，特征周期值為0.45?s，屬建筑抗震一般場(chǎng)地。場(chǎng)區(qū)天然砂料和石料儲(chǔ)量較大，質(zhì)量較好，能滿足要求，交通方便，礦區(qū)遠(yuǎn)離村莊及建、構(gòu)筑物，礦區(qū)開采對(duì)周邊環(huán)境影響較小。

4??結(jié)語

綜上所述，水利工程地質(zhì)勘察是確保水利工程建設(shè)安全、經(jīng)濟(jì)、可行的重要手段。通過科學(xué)合理的水利工程地質(zhì)勘察，可以在確保生態(tài)環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的前提下，為我國(guó)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)提供重要支撐。面對(duì)未來的挑戰(zhàn)和機(jī)遇，需要進(jìn)一步加強(qiáng)研究，完善技術(shù)體系，加強(qiáng)信息化與智能化建設(shè)，培養(yǎng)高素質(zhì)人才，以推動(dòng)我國(guó)水利工程地質(zhì)勘察事業(yè)不斷發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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