論當(dāng)代水工環(huán)地質(zhì)現(xiàn)狀及勘查技術(shù)

吳義勇，安建國

（湖北永業(yè)行評(píng)估咨詢有限公司，湖北 武漢 430000）

論當(dāng)代水工環(huán)地質(zhì)現(xiàn)狀及勘查技術(shù)

吳義勇，安建國

（湖北永業(yè)行評(píng)估咨詢有限公司，湖北 武漢 430000）

進(jìn)入新世紀(jì)以來我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平呈“J”型急劇上升，而水工環(huán)地質(zhì)工作則在經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生活中扮演著重要的支持性角色。然而經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，使得生存環(huán)境遭到了嚴(yán)重的破壞，甚至給我國自然環(huán)境帶來了毀滅性的災(zāi)難，但目前我國的水工環(huán)地質(zhì)研究的廣度與深度有限，并且面臨著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。文章首先概述了我國水工環(huán)地質(zhì)研究現(xiàn)狀，其次分析了水工環(huán)地質(zhì)勘查技術(shù)流程，最后應(yīng)用實(shí)例分析了實(shí)施水工環(huán)地質(zhì)調(diào)查的必要性。

水工環(huán)地質(zhì)；現(xiàn)狀；勘查技術(shù)

1　水工環(huán)地質(zhì)研究現(xiàn)狀

（1）水文地質(zhì)研究現(xiàn)狀。水文地質(zhì)學(xué)的發(fā)展速度，隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度的提升不斷加快，現(xiàn)代水文地質(zhì)學(xué)研究的對(duì)象非常廣泛且異常復(fù)雜?，F(xiàn)代水文地質(zhì)研究的主要內(nèi)容是地下水，通過勘查分析對(duì)某一區(qū)域的地下水研究情況進(jìn)行分析總結(jié)，判斷其是否可為人類所用。這一工作涉及到各個(gè)方面的知識(shí)，勘查過程較為復(fù)雜。總而言之，相關(guān)理論與技術(shù)的推廣有效的促進(jìn)了水文地質(zhì)學(xué)的發(fā)展。

（2）工程地質(zhì)研究現(xiàn)狀。工程地質(zhì)學(xué)起源于上個(gè)世紀(jì)20年代，屬于地質(zhì)學(xué)的分支，目前已經(jīng)形成了一個(gè)系統(tǒng)性學(xué)科，我國現(xiàn)在已經(jīng)建立了具有中國特色的工程地質(zhì)學(xué)理論體系。我國工程地質(zhì)學(xué)現(xiàn)已發(fā)展到多個(gè)研究領(lǐng)域，主要包括礦產(chǎn)資源和能源的開發(fā)、地質(zhì)災(zāi)害預(yù)測、交通路線規(guī)劃等，并且在研究中逐漸融合了耗散結(jié)構(gòu)、信息論等現(xiàn)代方法。

（3）特殊土結(jié)構(gòu)和工程特性的研究。特殊土指的是膨脹土、紅黏土、淤泥土等物質(zhì)成分或者結(jié)構(gòu)特殊的土類。目前我國多個(gè)學(xué)者都長期致力于膨脹土、黃土類土等特殊土的研究，并且取得了卓越性的成果，主要研究內(nèi)容包括分類、微結(jié)構(gòu)特性、工程特性、物質(zhì)成分等，并且還研究了建筑穩(wěn)定性的評(píng)價(jià)方法以及具體的應(yīng)對(duì)措施。

（4）環(huán)境工程地質(zhì)和地質(zhì)災(zāi)害的研究。環(huán)境工程地質(zhì)是一項(xiàng)研究危害人類的工程、經(jīng)濟(jì)活動(dòng)產(chǎn)生機(jī)制并對(duì)其是否會(huì)產(chǎn)生泥石流、滑坡、地面沉降等災(zāi)害進(jìn)行預(yù)測和防治的學(xué)科，該學(xué)科在近十來年取得了質(zhì)的飛躍。我國地質(zhì)災(zāi)害研究會(huì)成立于1989年1月，創(chuàng)辦了相關(guān)學(xué)報(bào)，對(duì)我國環(huán)境工程以及地質(zhì)災(zāi)害的研究起到了促進(jìn)性發(fā)展［1］。目前已經(jīng)在災(zāi)害分類、分布規(guī)律以及預(yù)測方法、防治措施等方面取得了重大進(jìn)展。

（5）工程地質(zhì)勘察的理論和技術(shù)方法。工程地質(zhì)學(xué)主要目的，是通過地質(zhì)勘察為工程建設(shè)服務(wù)。地質(zhì)環(huán)境與工程建筑之間的關(guān)系是相互制約和相互作用的，要使兩者和諧發(fā)展必須開展工程地質(zhì)勘察作業(yè)。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，多個(gè)高新技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于工程地質(zhì)勘探中，例如，工程地質(zhì)測繪填圖中已經(jīng)廣泛應(yīng)用遙感圖像技術(shù)，水電工程地質(zhì)勘探中廣泛應(yīng)用了小口徑金剛石鉆進(jìn)以及大口徑鉆進(jìn)技術(shù)，這些技術(shù)的應(yīng)用極大地促進(jìn)了工程地質(zhì)勘察的進(jìn)程。

2　水工環(huán)地質(zhì)勘察技術(shù)流程

水工環(huán)地質(zhì)勘察，主要包含了水文地質(zhì)、工程地質(zhì)以及環(huán)境地質(zhì)三個(gè)方面，而環(huán)境地質(zhì)勘察主要通過水文地質(zhì)、工程地質(zhì)調(diào)查手段來實(shí)現(xiàn)。上述三個(gè)方面涉及勘察技術(shù)多樣、流程復(fù)雜、技術(shù)要求較高。通過對(duì)水工環(huán)地質(zhì)勘察技術(shù)的具體流程以及技術(shù)要點(diǎn)進(jìn)行了詳細(xì)分析，交流如下。

（1）鉆孔靜止水位測量。水文地質(zhì)勘察的首要技術(shù)流程是鉆孔靜止水位測量，鉆孔后再進(jìn)行測量，主要的技術(shù)要求就是保證水位量測的準(zhǔn)確性。在開始水位測量的第一個(gè)小時(shí)內(nèi)需每隔5到10分鐘觀察一次，并按照要求做好記錄，嚴(yán)密觀察一個(gè)小時(shí)后間隔一小時(shí)觀察一次，標(biāo)準(zhǔn)范圍是4小時(shí)內(nèi)鉆孔內(nèi)的水位波動(dòng)范圍在5cm內(nèi)。注意多層含水層時(shí)一定要套管止水，分層測量。

（2）抽水試驗(yàn)。在保證鉆孔的靜止水位到達(dá)要求后的下一步驟是鉆孔抽水試驗(yàn)。一般情況下進(jìn)行該試驗(yàn)時(shí)都會(huì)選擇穩(wěn)定流，且不同的深度選用的試驗(yàn)時(shí)間各不相同，并且各個(gè)要求之間也存在一定差異。

（3）鉆孔簡易水文地質(zhì)觀測。簡易水文地質(zhì)觀測，是水工環(huán)地質(zhì)勘查的重要流程之一，并且該技術(shù)的勘察質(zhì)量對(duì)水工環(huán)地質(zhì)勘測的質(zhì)量有著極大的影響。該步驟的技術(shù)要求極為嚴(yán)格，所以在勘測時(shí)要嚴(yán)密觀測每一個(gè)鉆孔，并且鉆孔的施工單位也需要對(duì)所有鉆孔進(jìn)行觀測，詳細(xì)記錄觀測結(jié)果。鉆孔簡易水文地質(zhì)觀測的施工過程較長，因此若遇到休假、停工再次開工時(shí)需要再次測量水位。

（4）鉆孔巖心工程地質(zhì)編錄。該步驟也是水工環(huán)地質(zhì)勘察工作的重要內(nèi)容之一，因此在進(jìn)行地質(zhì)勘察時(shí)需詳細(xì)觀察并記錄鉆孔巖心的具體情況：巖心的巖性結(jié)構(gòu)、名稱以及顏色等，同時(shí)還需對(duì)地下水的流動(dòng)情況進(jìn)行明確的調(diào)查分析。同時(shí)，嚴(yán)格測定巖石的質(zhì)量指標(biāo)，對(duì)每一巖組RQD的平均值以及范圍進(jìn)行確定分析。

（5）坑道水文地質(zhì)工程地質(zhì)編錄。坑道水文地質(zhì)工程地質(zhì)編錄工作需與鉆孔巖心工程地質(zhì)編錄同步進(jìn)行，具體的操作步驟要求是在坑道口開始按層位、巖性進(jìn)行細(xì)致觀察，并且需嚴(yán)格繪制老窿水文地質(zhì)工程地質(zhì)素描圖。

（6）地表水地下水動(dòng)態(tài)長期觀測。對(duì)坑道、泉水以及河溪的流量以及水溫進(jìn)行嚴(yán)密觀測，同時(shí)還應(yīng)嚴(yán)密觀測鉆孔的水位以及氣溫。觀測頻率為10d/次，雨季應(yīng)加大觀測頻率，分析計(jì)算出當(dāng)年的水位峰值以及流量。

（7）物理力學(xué)試驗(yàn)。進(jìn)行巖石物理試驗(yàn)時(shí)，要保證每一巖組都具有相應(yīng)的樣本，且樣本數(shù)量應(yīng)在20塊以上。應(yīng)用鉆孔巖芯采取樣品，同時(shí)還應(yīng)保證樣品的規(guī)格符合規(guī)定，從而保證試驗(yàn)的精準(zhǔn)性［2］。

（8）水質(zhì)全、專項(xiàng)分析。選擇代表性強(qiáng)的抽水鉆井、泉水、坑道等進(jìn)行枯雨季采樣，采樣時(shí)需用將要采取的水沖洗采樣瓶的瓶身和瓶蓋，最少三次，完成采樣后應(yīng)用石蠟將瓶口封好，并且做標(biāo)記：位置、編號(hào)、水樣標(biāo)簽等。專項(xiàng)分析則需在采樣后按照生活飲用水的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行放射性檢驗(yàn)以及專項(xiàng)分析，具體的檢測內(nèi)容包括味、色、渾濁度、肉眼不可見物等。

（9）收集氣象資料。水工環(huán)地質(zhì)勘察的內(nèi)容，不僅僅包括對(duì)水文、環(huán)境地質(zhì)內(nèi)容的勘測，同時(shí)還包括了多方面的其它數(shù)據(jù)，因此為了保證數(shù)據(jù)完整性以及勘測結(jié)果的準(zhǔn)確性，應(yīng)與當(dāng)?shù)貧庀蟛块T溝通及時(shí)獲取氣象信息數(shù)據(jù)。

3　實(shí)例分析實(shí)施水工環(huán)地質(zhì)調(diào)查的必要性

水工環(huán)地質(zhì)工作對(duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、城市建設(shè)以及生態(tài)規(guī)劃等具有十分重要的意義，因此為了明確其具體的作用以及效果，文章對(duì)此進(jìn)行了細(xì)致分析。萍樂凹陷帶中段的豐城地區(qū)是江西省資源聚集、經(jīng)濟(jì)發(fā)展程度較高的區(qū)域，但卻受各個(gè)因素的影響尚未開展任何比例尺的區(qū)域水工環(huán)地質(zhì)調(diào)查工作，文章從多個(gè)角度分析了在該地域開展水工環(huán)地質(zhì)調(diào)查的緊迫性以及必要性。

該區(qū)域東西長約400km，寬50～70km，總面積約24600km2，該區(qū)域內(nèi)交通網(wǎng)錯(cuò)落有致、地級(jí)市較多、人口基數(shù)大、工業(yè)發(fā)達(dá)，北接長江經(jīng)濟(jì)帶，南鄰珠江三角洲經(jīng)濟(jì)圈，礦產(chǎn)資源儲(chǔ)量豐富。經(jīng)過系統(tǒng)分析后可將在此區(qū)域內(nèi)開展水工環(huán)地質(zhì)調(diào)查的必要性總結(jié)如下：①該區(qū)域?qū)儆谑〖?jí)重點(diǎn)區(qū)域，人口眾多，經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r良好，在此區(qū)域開展調(diào)查不僅可以推動(dòng)其經(jīng)濟(jì)發(fā)展，還對(duì)落實(shí)省級(jí)總體規(guī)劃發(fā)展，促進(jìn)區(qū)域協(xié)調(diào)發(fā)展有著重要支撐作用；②該區(qū)域位于欽行成礦帶中部，礦種較多，且以非金屬礦產(chǎn)資源為主，分布較為集中，因此開發(fā)難度較低。在此區(qū)域開展水工環(huán)地質(zhì)調(diào)查，有利于為當(dāng)?shù)氐V產(chǎn)資源開發(fā)利用及地質(zhì)環(huán)境綜合治理，從而提升當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展速度［3］；③據(jù)調(diào)查，當(dāng)?shù)卮嬖诘沫h(huán)境問題包括巖溶地質(zhì)塌陷、地下水污染、崩滑流地質(zhì)災(zāi)害等，且隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展環(huán)境問題愈發(fā)嚴(yán)重。所以在此區(qū)域開展水工環(huán)地質(zhì)調(diào)查，明確當(dāng)?shù)卮嬖诘木唧w環(huán)境問題，并且提出有針對(duì)性的意見和建議。

4　結(jié)束語

綜上所述，目前我國水工環(huán)地質(zhì)工作仍處于初級(jí)階段，文章分別從工程地質(zhì)研究現(xiàn)狀、特殊土結(jié)構(gòu)和工程特性、環(huán)境工程地質(zhì)和地質(zhì)災(zāi)害以及工程地質(zhì)勘察的理論和技術(shù)方法等方面概述了我國水工環(huán)地質(zhì)研究現(xiàn)狀，從而從根本上提高水工環(huán)地質(zhì)工作的研究進(jìn)程，避免出現(xiàn)嚴(yán)重災(zāi)害，為國家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展奠定良好的基礎(chǔ)。水工環(huán)地質(zhì)調(diào)查工作，嚴(yán)格按照規(guī)定的步驟執(zhí)行，保證測量精度，提高水工環(huán)地質(zhì)勘察質(zhì)量。鑒于此，為明確水工環(huán)地質(zhì)調(diào)查的必要性，文章選取了江西省萍樂凹陷地帶進(jìn)行了初步研究，寄望促進(jìn)當(dāng)?shù)乇M快開展水工環(huán)地質(zhì)調(diào)查工作，使其適應(yīng)社會(huì)發(fā)展速度，從而最大限度地體現(xiàn)出水工環(huán)地質(zhì)的現(xiàn)實(shí)意義。

［1］姚春梅，康鳳新.山東省水工環(huán)地質(zhì)工作進(jìn)展［J］.山東國土資源，2013，（9）：1-9.

［2］陳政治.當(dāng)代水工環(huán)地質(zhì)及巖土工程理論體系應(yīng)用與發(fā)展［J］.工程勘察，2010，S1：739-746.

［3］王克穎.水工環(huán)地質(zhì)及巖土工程理論體系應(yīng)用與發(fā)展［J］.資源信息與工程，2016，（2）：189-190.

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