環(huán)境地質(zhì)勘察技術(shù)發(fā)展探究

孫立公

摘 要：水利工程建設(shè)的質(zhì)量與地質(zhì)環(huán)境有著密切的聯(lián)系。只有在地質(zhì)環(huán)境上符合水利工程建設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)，通過對施工場地及其周圍的地質(zhì)環(huán)境進(jìn)行細(xì)致的調(diào)查和分析，才能夠在分析的基礎(chǔ)上，選出最佳的施工地點。文章對地質(zhì)勘察的概念及其意義進(jìn)行了闡述，進(jìn)而對地質(zhì)勘察時的主要內(nèi)容及其要求進(jìn)行論述與分析，最后對地質(zhì)勘察時的重要的技術(shù)手段予以歸納與總結(jié)。

關(guān)鍵詞：水利工程 地質(zhì)勘察 技術(shù)手段

由于我國特殊的地勢環(huán)境，自古以來水利工程的建設(shè)，是一項利國利民的重要舉措。古有大禹治水、李冰父子興建的都江堰，到現(xiàn)代的長江三峽工程、南水北調(diào)等水利工程，都為我國經(jīng)濟的發(fā)展，社會的進(jìn)步做出了巨大的貢獻(xiàn)。通過在水利工程興建之前，對當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)環(huán)境進(jìn)行仔細(xì)的勘察，不但能夠提高水利工程的質(zhì)量，而且能夠有效的確保水利工程施工順利進(jìn)行，確保水利工程在運行時的安全性和穩(wěn)定性。

地質(zhì)勘察的概念及其意義

在我國，地質(zhì)勘察的發(fā)展歷史比較悠久，隨著時間和技術(shù)的發(fā)展，地質(zhì)勘察的實驗儀器、手段和測試設(shè)備都得到了明顯的發(fā)展和進(jìn)步，地質(zhì)勘察的關(guān)鍵技術(shù)水平也越來越高。水利工程的興建具有較高的復(fù)雜性，是一項專業(yè)性和綜合性非常高的工作。關(guān)于在水利工程地質(zhì)勘探概念的定義上，業(yè)界也存在著不同的認(rèn)識。通過整理，我們把水利工程地質(zhì)勘探定義為指的是通過運用巖土力學(xué)、地質(zhì)學(xué)和工程地質(zhì)學(xué)等相關(guān)基礎(chǔ)理論，通過對水利工程的地質(zhì)條件做出有效的評價和分析，為水利工程的選址、方案設(shè)計和施工措施提供合理的參考系數(shù)，最終提高水利工程設(shè)計的可行性、安全性和經(jīng)濟性，提高水利工程運行的可靠性。一般來說，水利工程地質(zhì)勘察主要包含了現(xiàn)場鉆探、取樣原狀土、進(jìn)行原位試驗和室內(nèi)試驗等一系列的環(huán)節(jié)，而且這幾個環(huán)節(jié)是互相連貫，缺一不可的。水利工程地質(zhì)勘察的主要對象是水利施工場地的巖土體，對于地質(zhì)的勘察質(zhì)量會對設(shè)計質(zhì)量和施工質(zhì)量產(chǎn)生著直接的影響。

在水利工程興建之前，對水利工程環(huán)境中的地質(zhì)條件進(jìn)行勘察，對于水利工程建設(shè)來說具有重大的意義。具體來說，進(jìn)行地質(zhì)勘察能夠很好的避免水利工程在施工時某些特殊狀況的產(chǎn)生，如水利工程施工很容易出現(xiàn)的地質(zhì)問題（滑坡、坍塌等），從而確保了水利工程的順利建設(shè)，而且還保證了自然環(huán)境的平衡。在我國三峽大壩的設(shè)計施工中，就很好的體現(xiàn)了地質(zhì)勘察的重要性。在三峽工程施工前，水利工程師對當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)環(huán)境進(jìn)行了仔細(xì)的勘察，有效的掌握了地質(zhì)變形量，從而在進(jìn)行施工的時候，通過運用新型材料和新的施工技術(shù)，很好的減少了混凝土開裂等問題，增加了三峽工程的安全系數(shù)，創(chuàng)造了較高的社會價值和經(jīng)濟效益。因此，通過對水利工程環(huán)境進(jìn)行地質(zhì)勘察，能夠在有效分析和評價工程施工的可行性的基礎(chǔ)上，為水利工程的設(shè)計方案和施工措施提供基本的地質(zhì)上的數(shù)據(jù)參數(shù)，從而確保水利工程的環(huán)境適合設(shè)計和施工的需求，建設(shè)高質(zhì)量、高水平的水利工程。

地質(zhì)勘察時的主要內(nèi)容及其要求

地質(zhì)勘察的主要內(nèi)容包括地質(zhì)環(huán)境、地下水位、自然地理條件和其他的某些方面。對于水利工程來說，地質(zhì)勘察的主要內(nèi)容和要求具體體現(xiàn)在以下幾個方面。

首先，關(guān)于水利工程環(huán)境的地質(zhì)環(huán)境方面。地質(zhì)環(huán)境主要包括水利工程興建區(qū)域中的地質(zhì)構(gòu)造、基地構(gòu)造、地質(zhì)特征、地層的巖性特征以及新構(gòu)造運動等的相關(guān)方面的內(nèi)容。水利工程人員在進(jìn)行地質(zhì)勘察的時候，應(yīng)當(dāng)對地質(zhì)環(huán)境進(jìn)行詳細(xì)的分析和評價，找出對于興建水利工程的有利或不利的條件。

其次，關(guān)于水利工程環(huán)境的地下水方面。通常情況下，地下水位的變化會影響著水利工程里的巖土工程，因此，對地下水位進(jìn)行合理的勘察，對于水利工程的安全來說非常重要。水利工程師在進(jìn)行地下水勘察的時候，主要包括兩到五年里水利興建區(qū)域的最高、最低地下水位的情況，地下水位對當(dāng)?shù)氐挠绊?，地下水位的變化趨勢，地下水同地表水、地下水給排間的補給排等內(nèi)容。在進(jìn)行地下水勘察的時候，應(yīng)當(dāng)從地下水的水位和高程開始確定。由于地下水在枯水期和豐水期的水位不同，因此，水利工程人員可以通過氣象水文等部門搜集資料，了解地下水的變化信息，找出規(guī)律，從而在進(jìn)行方案設(shè)計的時候，采取合適的處理方法。此外，在進(jìn)行地下水勘察的時候，可以結(jié)合現(xiàn)場試驗和室內(nèi)試驗的方法，來測定水利工程興建區(qū)的地基滲透系數(shù)。

再次，關(guān)于水利工程環(huán)境的自然地理條件方面。自然地理條件主要包括水利工程興建區(qū)域的氣象水文特征和地形地貌等方面。一般來說，氣象水文特征指的是興建水利工程區(qū)的氣候類型，是否在季風(fēng)氣候的區(qū)域內(nèi)，是在亞熱帶區(qū)域還是在熱帶區(qū)域。此外，還包括水利工程興建區(qū)具備的濕潤程度和熱量等內(nèi)容。地形地貌主要指的是水利工程興建區(qū)域及其周圍的環(huán)境是屬于平原還是高原，地形是否開闊平坦，地貌的堆積狀況，地貌是否受到侵蝕等內(nèi)容。

此外，水利工程環(huán)境地質(zhì)勘察還包括在水利工程建設(shè)的區(qū)域范圍內(nèi)，其各個含水層以及隔水層的水位、地下水的類型以及埋藏條件和水位變化實際幅度等的情況。通過進(jìn)行對應(yīng)的試驗，來判斷不同地下水的水質(zhì)侵蝕水利工程的建筑材料程度及相關(guān)的性質(zhì)，探測含水層厚度、具體埋深與分布情況，檢測水文地質(zhì)的參數(shù)以及地層的滲透系數(shù)等。

地質(zhì)勘察時的重要的技術(shù)手段及其應(yīng)用

隨著水利工程的發(fā)展，關(guān)于水利工程環(huán)境地質(zhì)勘察的技術(shù)手段也在得到不斷的發(fā)展。目前，我國主要的勘察技術(shù)有新發(fā)展的鉆探技術(shù)、地質(zhì)技術(shù)、計算機和地質(zhì)數(shù)值分析技術(shù)以及工程物探技術(shù)等。

首先，關(guān)于地質(zhì)勘察的新型的鉆探技術(shù)及其應(yīng)用。一直以來，作為重要的地質(zhì)勘察的手段，鉆探在水利工程地質(zhì)勘察的過程中發(fā)揮著重要的作用。通過鉆探，能夠收集到可靠、準(zhǔn)確的水文地質(zhì)資料和工程地質(zhì)資料，為水利工程的選址、設(shè)計和施工規(guī)劃提供準(zhǔn)確的、科學(xué)的依據(jù)，確保水利工程施工、運行時的安全、有效。隨著水利工程建設(shè)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，尤其是隨著長江三峽、黃河小浪底和葛洲壩等大型水利工程的建設(shè)，為我國鉆探技術(shù)的發(fā)展提供了更加寶貴的實踐經(jīng)驗。目前，新型技術(shù)主要包括新型的大口徑鉆探技術(shù)、倒垂孔鉆進(jìn)的新技術(shù)、巖心的定向技術(shù)以及潛孔錘跟管鉆進(jìn)的新技術(shù)等。此外，砂卵石層金剛石的鉆進(jìn)和取樣技術(shù)目前在總體上已經(jīng)處于我國的領(lǐng)先水平，而且在眾多的水利工程的勘察工作中得到廣泛的應(yīng)用，還取得了顯著的社會效益和經(jīng)濟效益。

其次，關(guān)于水利工程環(huán)境地質(zhì)勘察的地質(zhì)技術(shù)的發(fā)展及其應(yīng)用。地質(zhì)技術(shù)主要包括勘察技術(shù)、地質(zhì)改造技術(shù)和試驗測試技術(shù)等三個方面。地質(zhì)技術(shù)的迅速發(fā)展和廣泛應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)著地質(zhì)勘察技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步。地質(zhì)技術(shù)的發(fā)展，讓人們分析和評價工程的地質(zhì)問題發(fā)生了巨大的轉(zhuǎn)變。具體來說，從定性轉(zhuǎn)變到定量，從邏輯分析轉(zhuǎn)變到適時仿真，從簡單觀測轉(zhuǎn)變到精細(xì)的監(jiān)測和預(yù)報。改革開放以來，用于分析和評價水利工程地質(zhì)問題的試驗、測試和地質(zhì)改造等技術(shù)迅速的發(fā)展和成熟起來。目前，同位素技術(shù)、地質(zhì)過程的仿真技術(shù)和水力截獲技術(shù)、地質(zhì)力學(xué)的模型試驗技術(shù)以及水環(huán)境監(jiān)測的新技術(shù)、水資源的勘察評價技術(shù)等。隨著這些地質(zhì)技術(shù)的不斷創(chuàng)新和發(fā)展，正在推動著地質(zhì)勘察技術(shù)的發(fā)展，為我國水利工程的建設(shè)提供更加堅實的技術(shù)支持。

再次，關(guān)于水利工程環(huán)境地質(zhì)勘察的計算機和地質(zhì)數(shù)值分析技術(shù)的發(fā)展及其應(yīng)用。近年來，在計算機技術(shù)迅速發(fā)展的基礎(chǔ)上，工程地質(zhì)科學(xué)正以較快的速度發(fā)展著，逐漸的擺脫了長期以來的定性評價的手段，地質(zhì)數(shù)值分析技術(shù)也正在不斷的發(fā)展起來，成為了一種重要的地質(zhì)勘探技術(shù)。計算機和地質(zhì)數(shù)值分析技術(shù)主要包括計算機制圖技術(shù)、工程地質(zhì)數(shù)據(jù)庫、工程地質(zhì)問題的數(shù)值分析技術(shù)以及對于工程地質(zhì)勘察的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計和分析的技術(shù)，等。其中，對于工程地質(zhì)勘察的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計和分析的技術(shù)主要包括對原始數(shù)據(jù)和資料的統(tǒng)計、分類，對于各種分析試驗成效的數(shù)值分析以及對各種地質(zhì)條件進(jìn)行分區(qū)、分類、預(yù)測和趨勢分析等。

最后，關(guān)于水利工程環(huán)境的地質(zhì)勘察的工程物探技術(shù)的發(fā)展及其應(yīng)用。隨著計算機技術(shù)和電子技術(shù)的迅猛發(fā)展，在勘探地球的物理學(xué)理論和方法不斷發(fā)展和進(jìn)步的基礎(chǔ)上，工程地球的物探技術(shù)正在逐漸的成為地質(zhì)勘察的重要的、不可替代的手段。物探技術(shù)主要由電磁法勘探、彈性波測試、地震勘探、層析成像、地質(zhì)雷達(dá)技術(shù)、水聲勘探、放射性勘探等方法構(gòu)成。目前，工程物探技術(shù)正在廣泛的應(yīng)用于公路、水利、地鐵等大型工程的建設(shè)。在水利工程的物探技術(shù)方面，主要應(yīng)用于大壩的基礎(chǔ)安全檢測和巖溶的超前探測等的方面。隨著工程物探技術(shù)中不斷的引進(jìn)新的理論和實踐方法，工程物探技術(shù)將會成為地質(zhì)勘察技術(shù)的主要手段，其理論和技術(shù)手段的水平將會成為衡量地質(zhì)勘探水平的重要的標(biāo)準(zhǔn)之一。

結(jié)束語

水利工程的興建是一項造福于民的重大福祉，在工程興建之前，應(yīng)當(dāng)高度重視地質(zhì)勘察的作用，結(jié)合當(dāng)?shù)氐膶嶋H情況，提高地質(zhì)勘察工作的預(yù)見性和實用性，更好的服務(wù)于水利工程的建設(shè)，為我國經(jīng)濟和社會的發(fā)展創(chuàng)造更大的動力。

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（作者單位遼寧省水利水電勘測設(shè)計研究院）