水利工程地質(zhì)勘測(cè)技術(shù)與方法探討

王朝賓

摘 要：水利工程建設(shè)是我國(guó)經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定發(fā)展的重要基礎(chǔ)，地質(zhì)勘測(cè)又是水利工程建設(shè)的中心環(huán)節(jié)。文章首先介紹水利工程地質(zhì)編繪和編錄方法，并闡述工程地質(zhì)勘測(cè)方法中的山地勘探、鉆探和工程物探等技術(shù)，再結(jié)合工程實(shí)際，了解全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)、遙感技術(shù)、地理信息系統(tǒng)等新技術(shù)在水利工程地質(zhì)勘測(cè)中的應(yīng)用狀況，為了解我國(guó)水利工程發(fā)展?fàn)顩r提供依據(jù)。

關(guān)鍵詞：水利工程；地質(zhì)勘測(cè)；技術(shù)；方法

中圖分類號(hào)：TV221.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2014）24-0003-02

隨著我國(guó)水利工程的不斷發(fā)展，地質(zhì)勘測(cè)技術(shù)也受到高度重視，水利工程建設(shè)項(xiàng)目對(duì)地質(zhì)勘測(cè)提出了更高要求，如加大勘探深度、提高勘探精度等，傳統(tǒng)的水利工程地質(zhì)勘測(cè)方法與技術(shù)已不能滿足工程的需要。因此，在山地勘探、工程物探等傳統(tǒng)地質(zhì)勘測(cè)技術(shù)的基礎(chǔ)上，尋求先進(jìn)的新勘測(cè)方法，是目前我國(guó)水利工程地質(zhì)勘測(cè)部門的重要任務(wù)。將計(jì)算機(jī)技術(shù)等先進(jìn)科技應(yīng)用于我國(guó)水利工程的勘測(cè)工作中，不但能提高水利工程勘測(cè)的精準(zhǔn)度，而且能解決地質(zhì)勘測(cè)中出現(xiàn)的難題，提高水利工程地質(zhì)勘測(cè)的工作效率。

1 水利工程地質(zhì)的編繪和編錄方法

在地質(zhì)勘查中，工程地質(zhì)測(cè)繪的工作強(qiáng)度極大，主要包括對(duì)地質(zhì)點(diǎn)的測(cè)繪、路線測(cè)繪、實(shí)測(cè)剖面圖等。在勘察工程區(qū)時(shí)，一定要先了解其地殼的結(jié)構(gòu)和地震活動(dòng)等相關(guān)情況，再利用現(xiàn)有的測(cè)繪手段對(duì)其實(shí)施工程地質(zhì)測(cè)繪，當(dāng)遇到其他難題時(shí)，還需設(shè)立專項(xiàng)的地質(zhì)研究小組。而在水利工程地質(zhì)勘測(cè)中，遙感技術(shù)、全球定位系統(tǒng)和地理信息系統(tǒng)等新技術(shù)的應(yīng)用，都體現(xiàn)出現(xiàn)階段我國(guó)工程測(cè)繪及編錄工作的發(fā)展情況。

2 水利工程地質(zhì)勘測(cè)方法

2.1 山地勘測(cè)

山地勘測(cè)是運(yùn)用機(jī)械或人力對(duì)地皮實(shí)施削土，或者通過(guò)挖坑、挖探井、探槽等手段，探測(cè)地表淺層的地質(zhì)狀況的一種勘探方法。山地勘測(cè)主要用于試驗(yàn)、觀察地質(zhì)狀況、取樣等地質(zhì)勘探中，應(yīng)用性極強(qiáng)。山地勘測(cè)由豎井勘測(cè)和平硐勘測(cè)兩大類組成，由于山地勘測(cè)具備使用工具簡(jiǎn)單、技術(shù)要求低、勘測(cè)深度較淺等特點(diǎn)，所以經(jīng)常被用于地表淺層的地質(zhì)勘探。

2.2 鉆 探

鉆探是目前工程勘察中的主要手段之一，并在部分大型的水利勘探工作中得到廣泛應(yīng)用。在水利工程地質(zhì)勘察中，常用的鉆探技術(shù)有：

①金剛石鉆進(jìn)技術(shù)：利用金剛石鉆進(jìn)技術(shù)，可提高我國(guó)鉆探的效率，將巖心采取率提升到90%。金剛石鉆進(jìn)技術(shù)的發(fā)展，同時(shí)也帶動(dòng)與之有關(guān)的設(shè)備和儀器的發(fā)展，為我國(guó)的水利工程地質(zhì)勘探事業(yè)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。

②砂卵石層鉆進(jìn)技術(shù)：在水利工程的鉆探工作中，砂卵石鉆進(jìn)技術(shù)是一項(xiàng)技術(shù)較高、掌握難度大的技術(shù)。我國(guó)水利地質(zhì)勘測(cè)的專家采取技術(shù)攻關(guān)策略，深入研究砂卵石鉆進(jìn)及其取樣技術(shù)，最終取得顯著成就。將研制出的SM植物膠和MY-1A植物膠應(yīng)用于砂卵石層鉆進(jìn)中，可使砂卵石層鉆進(jìn)技術(shù)升級(jí)，取得較大的社會(huì)效益。

③金剛石繩索取芯鉆進(jìn)技術(shù)：目前先進(jìn)的鉆探技術(shù)之一，其技術(shù)原理為勘測(cè)時(shí)實(shí)現(xiàn)不提鉆也能采取巖芯，被廣泛用于深孔和淺孔鉆探中。

④軟弱夾層鉆進(jìn)技術(shù)：軟弱夾層處理一直是鉆探中的難題，可在金剛石鉆進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上增加懸掛裝置、扶正裝置和巖芯堵塞報(bào)警裝置等新技術(shù)，形成軟弱夾層鉆進(jìn)技術(shù)。

2.3 工程物探

地球物理勘探是目前較為常用的勘探手段之一，具體操作為：運(yùn)用地質(zhì)觀測(cè)儀對(duì)被勘探地區(qū)的的物理磁場(chǎng)進(jìn)行勘測(cè)，對(duì)物理磁場(chǎng)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并對(duì)地質(zhì)狀況進(jìn)行解析后，可推斷地下局部的地質(zhì)體的屬性、地理位置、具體結(jié)構(gòu)、埋藏深度和含有量等。另外，工程物探主要包括兩大類，即基于位場(chǎng)理論的重力場(chǎng)勘探、磁場(chǎng)勘探、直流電場(chǎng)等勘測(cè)方法和基于波動(dòng)理論的地震波勘測(cè)、電滋波勘測(cè)等方法。

①重、磁位場(chǎng)勘探：重、磁位場(chǎng)勘探是目前最古老的物探方法，其缺陷是精度不足、可靠度較差。目前出現(xiàn)的精度較高的磁力儀和重力儀，能提高重力、磁力位場(chǎng)的勘測(cè)準(zhǔn)確度。而微伽級(jí)重力儀是把微重力測(cè)量方法，直接用于洞庫(kù)和邊坡地質(zhì)體變動(dòng)狀態(tài)的勘測(cè)中，可對(duì)其穩(wěn)定性進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

②地震勘測(cè)：地震CT常用于山體探測(cè)、鉆孔、開(kāi)挖隧道等工程中，地震勘測(cè)中的地震CT可用在二維和三維的地質(zhì)成像中，使地質(zhì)勘測(cè)從定向勘測(cè)向廣泛化發(fā)展。

③電磁勘探：主要包括兩種，人工場(chǎng)源連續(xù)的電磁波勘探和天然場(chǎng)源電磁測(cè)探?？蓪㈦姶趴碧接脕?lái)推測(cè)深埋長(zhǎng)的隧洞圍巖的結(jié)構(gòu)特征、隱伏斷層和異常區(qū)等，可為水利工程的安全施工提供保障。

④電法勘探：主要包括自然電場(chǎng)法、電阻率法和充電法等。新發(fā)展的高密度電法勘探主要借鑒了地震勘探中的數(shù)據(jù)采集法，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集，對(duì)其測(cè)量結(jié)果能實(shí)時(shí)處理，同時(shí)顯示出剖面圖。現(xiàn)階段，電法勘探已經(jīng)由單源和單點(diǎn)測(cè)量逐漸發(fā)展為多源和多點(diǎn)測(cè)量。

3 地質(zhì)勘測(cè)新方法及其在水利工程中的應(yīng)用

水利工程建設(shè)具備技術(shù)要求高、難度大、不穩(wěn)定因素多等特點(diǎn)，因此，需引進(jìn)先進(jìn)的地質(zhì)勘探技術(shù)來(lái)保證施工安全。本文主要了解全球定位系統(tǒng)（GPS）、遙感（RS）和地理信息系統(tǒng)（GIS）三種技術(shù)在水利工程中的運(yùn)用狀況，研究其在水利工程中的應(yīng)用價(jià)值。

3.1 GPS在水利工程地質(zhì)勘測(cè)中的應(yīng)用

把全球定位系統(tǒng)（GPS）應(yīng)用于水利工程的地質(zhì)勘測(cè)中，是為了對(duì)觀測(cè)點(diǎn)電位的三維坐標(biāo)的精準(zhǔn)性進(jìn)行衡量。與傳統(tǒng)的測(cè)量方式比較，GPS測(cè)量作業(yè)不要求各觀測(cè)站的站點(diǎn)間有通視功能，其可控性和操作性較強(qiáng)。同時(shí)GPS勘測(cè)技術(shù)還能對(duì)觀測(cè)作業(yè)實(shí)行高精確和持續(xù)性觀測(cè)，觀測(cè)的數(shù)據(jù)可直接輸入計(jì)算機(jī)中，并被自動(dòng)分析和處理。將全球定位系統(tǒng)技術(shù)用于水利工程項(xiàng)目的建設(shè)中，可解決跨溝和跨河后水準(zhǔn)無(wú)法傳遞的難題。而將其直接用于高原、林區(qū)、偏遠(yuǎn)山區(qū)等控制點(diǎn)較少、通視條件差的地質(zhì)勘測(cè)中，可提升測(cè)量的精度，還可合理控制測(cè)量的時(shí)間，提高水利工程地質(zhì)勘測(cè)工作的效率。

3.2 水利工程地質(zhì)勘測(cè)中應(yīng)用RS技術(shù)

在地質(zhì)勘測(cè)中采用RS技術(shù)，可擴(kuò)寬地質(zhì)測(cè)繪的覆蓋范圍，提高選址和選線的準(zhǔn)確度，有效減少外業(yè)的工作負(fù)擔(dān)，提高水利工程地質(zhì)勘測(cè)工作的效率。遙感技術(shù)可分為三大類，即地面遙感、航空遙感和航天遙感，由遙感技術(shù)提供的圖片，可按照相應(yīng)的比例制成立體的影像圖，真實(shí)地反映出勘測(cè)區(qū)域的地形地貌、渠道和隧洞等巖石的性質(zhì)、滑坡、泥石流等信息。將所得信息交給專業(yè)部門處理，就能得到精確性較高的資料。目前遙感技術(shù)在地質(zhì)勘測(cè)中的應(yīng)用較廣，成為地質(zhì)勘測(cè)的主要手段之一。遙感技術(shù)不但能拓展勘測(cè)面，還能為其提供大量的資料信息，同時(shí)它生成的衛(wèi)星影像立體感很強(qiáng)，可提高資料的利用效率，提升地質(zhì)勘測(cè)工作的水平。遙感技術(shù)應(yīng)用的特點(diǎn)主要有以下幾點(diǎn)。

3.2.1 對(duì)區(qū)域構(gòu)造穩(wěn)定性分析

由于遙感圖像能提供大量宏觀的線性構(gòu)造信息，較好地反映區(qū)域地質(zhì)特征、水系分布特征和地貌形態(tài)，所以對(duì)研究區(qū)域構(gòu)造格架，確定斷裂體系及活動(dòng)性以及評(píng)價(jià)工程及其周緣地區(qū)的構(gòu)造穩(wěn)定性有重大作用。因此遙感技術(shù)的應(yīng)用也成為研究此問(wèn)題必用的手段。

3.2.2 對(duì)水庫(kù)的坍塌、滑坡等自然災(zāi)害的調(diào)查

對(duì)較大型的水庫(kù)邊坡有可能出現(xiàn)坍塌、滑坡或泥石流等自然災(zāi)害的調(diào)查中，應(yīng)用遙感技術(shù)利用航衛(wèi)片或彩紅外片進(jìn)行地質(zhì)解譯，結(jié)合野外現(xiàn)場(chǎng)觀察、復(fù)查和檢查查明了許多久拖不決的影響庫(kù)岸穩(wěn)定性評(píng)價(jià)的大型或較大型、塌滑體的數(shù)量，分布及其穩(wěn)定狀態(tài)。

3.2.3 對(duì)巖溶調(diào)查

利遙感影像，特別是彩紅外影像進(jìn)行巖溶及巖溶水文地質(zhì)調(diào)查有其特殊的優(yōu)勢(shì)，像片解譯不僅能很好地判讀各種巖溶地貌現(xiàn)象，而且還可以充分利用和其它介質(zhì)紅外光譜的差異，判斷地下水的分布和泉水分布等。

3.3 GIS在水利工程地質(zhì)勘測(cè)中的應(yīng)用

在GIS技術(shù)的支持下，工作人員不但可以完成各類工程地質(zhì)圖件繪制工作，而且可以針對(duì)相關(guān)圖像數(shù)據(jù)、信息數(shù)據(jù)等實(shí)施合理分析，完善不同數(shù)據(jù)庫(kù)的管理體系，并做好空間分析工作。現(xiàn)階段，新研發(fā)的MAP2GIS在國(guó)內(nèi)水利工程的應(yīng)用較廣，是一款成熟的地理信息系統(tǒng)軟件。

4 結(jié) 語(yǔ)

水利工程地質(zhì)勘測(cè)采用大量的勘測(cè)調(diào)查取得真實(shí)的數(shù)據(jù)，再運(yùn)用多種方法進(jìn)行分析和判斷，確定水利地質(zhì)的情況，發(fā)展勘測(cè)范圍內(nèi)水利地質(zhì)存在的問(wèn)題，并提出解決方案。我國(guó)是水資源比較豐富的國(guó)家，水利工程建設(shè)是水資源的合理開(kāi)發(fā)和利用的前提，其建設(shè)質(zhì)量的保障，應(yīng)以地質(zhì)勘測(cè)工作質(zhì)量的提升為基礎(chǔ)。但是我國(guó)的水利工程建設(shè)存在發(fā)展時(shí)間短、地質(zhì)勘測(cè)技術(shù)不成熟、技術(shù)水平較低、地質(zhì)不穩(wěn)定因素較多等特點(diǎn)，與發(fā)達(dá)國(guó)家相比較，還有一定的差距。因此，只有全面了解目前我國(guó)的水利工程地質(zhì)勘測(cè)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，積極采用先進(jìn)的勘測(cè)技術(shù)，并實(shí)行自主創(chuàng)新，才能確保我國(guó)水利事業(yè)健康、順利的發(fā)展。

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