水電站深厚覆蓋層勘探技術(shù)與方法

董鑫明

(中國電建集團(tuán)昆明勘測設(shè)計研究院有限公司， 云南 昆明 650041)

1 深厚覆蓋層概述

在現(xiàn)在的情況來看，在我們國家已經(jīng)完全成型的、正在建設(shè)過程中的水電站，有很多的水電站在一些方面是名列前茅的，具體來看，其中的某些水電站不僅在難度系數(shù)位于世界前端、而且在規(guī)模大小等相關(guān)方面也位于世界的前端。而且由于我國水力資源地域分布極為的不均勻，可以說是西部地區(qū)有大部分，西部地區(qū)偏多，東部地區(qū)較少的現(xiàn)狀非常嚴(yán)峻;按照所謂的技術(shù)可開發(fā)裝機(jī)容量，在西南大多數(shù)地區(qū)，如云南、四川、貴州、重慶、西藏等地區(qū)覆蓋層比較多，占比較大，使得這邊大大小小的存在很多個水電站。不同的是，在其他西部地區(qū)，除極少部分河流外，大多數(shù)的江河干流等都普遍而且較為嚴(yán)重的存在一個特殊的地質(zhì)問題這是因?yàn)榈匦蔚刂反嬖诓煌?，在西部，受到西部地區(qū)河床深厚覆蓋層問題的影響，同時受到特殊的獨(dú)特的地質(zhì)環(huán)境和地形等的控制，使得水電站的建立尤為困難，需要我們進(jìn)行深度的測試。在有些地方水電站的覆蓋層深度非常少，你可能會查到僅僅只有45余米的深厚覆蓋層，淺到?jīng)]有辦法進(jìn)行該項(xiàng)操作，如西藏高原諸河、大渡河干流、新疆塔里河干流及主要支流、金沙江上游這些地方，經(jīng)過測驗(yàn)，難以解決；而對于東部其他有些地區(qū)，較為深的深厚覆蓋層也僅僅到200m左右。我們面臨的問題是極為嚴(yán)重的。所以本文將在此基礎(chǔ)上討論如何對水電站深厚覆蓋層進(jìn)行勘探，并且就當(dāng)前已有的技術(shù)和方法進(jìn)行簡單的論述。

2 水電站深厚覆蓋層勘探技術(shù)

水電站的重要性我們能夠深深的認(rèn)識的，而他所存在的問題，我們也需要加以解決，這些水電站壩基的防滲問題還有他的變形沉降如何處理，尤其在如此復(fù)雜而且重要的覆蓋層上修建高壩大庫水電站，目前基本上沒有很多較為成熟的工程經(jīng)驗(yàn)可以提供給我們用來借鑒，許多關(guān)鍵性的，重要的工程技術(shù)問題必須需要我們在借鑒先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，通過深人研究和一系列親身實(shí)踐來加以解決。我在進(jìn)行水電站深厚覆蓋層勘探時，用過各類的技術(shù)與方法，但總結(jié)起來，主要有以下技術(shù)：

2.1 植物膠跟管鉆頭鉆進(jìn)工藝

這個跟管鉆頭鉆進(jìn)工藝其實(shí)聽起來很復(fù)雜，即將原來的根管鉆頭技術(shù)由錘擊套管的一般普遍使用原理與方法，改編成了現(xiàn)在的加壓回鉆的方式進(jìn)行鉆孔。簡單來說可以這樣解釋，就是在套管的頂部連接蓋頭，同時也在套管的底部安裝一個跟管鉆頭，使得鉆機(jī)動力豎機(jī)鉆桿與套管頂部的蓋頭之間進(jìn)行連接，較為方便的避免了錘擊跟管以前存在的明顯弊端，減小了摩擦力，兩者之間的連接方式與原來被巧妙的改變了。

對于這兩種方式來說，主要是添加了一定的其余物質(zhì)，比如 SH 植物膠、其余型號的鉆孔等，通過一定的技術(shù)進(jìn)行了相應(yīng)的改造。根管轉(zhuǎn)頭以前所采用潤滑膠效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)比不上科技發(fā)達(dá)所帶來的SH 植物膠，SH植物膠這個新成果，潤滑作用非常明顯，對于沖洗液來說，他可以使得我們在使用套管時，可以感覺到套管的跟進(jìn)比較平穩(wěn)、摩擦力小和高效，有效地減小鉆孔孔壁與套管管壁之間的摩擦力，增強(qiáng)我們對該物品的使用感。

有了植物膠，我們同時也需要一個比較好用的鉆頭等，所以我們要找尋比較方便的、好用的鉆頭。深厚覆蓋層取芯鉆探時，可以嘗試使用一種多級變徑的、比較好的跟管鉆進(jìn)的方式來完成鉆孔，我們就可以很好的，很妥善的完成鉆孔工作。

2.2 φ139 跟管鉆進(jìn)工藝

φ139 厚壁套管這個技術(shù)是另外一個我能常用的勘探技術(shù)，這個技術(shù)是由石油勘探引進(jìn)并應(yīng)用于水電覆蓋層勘探，這個技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)也是極為明顯和好用，可以說是極為突出。與以前老版的探測方式對比，我們都知道，科技的作用是很大的。首先，我們以前用的技術(shù)可以概括為，先127在168.為什么這樣說呢，因?yàn)槲覀冎荒苡醚劬秃唵瘟砍叩哪嵌螘r間，我們會將其分成兩步，以防出現(xiàn)錯誤和太大的誤差，經(jīng)過我們的反復(fù)試驗(yàn)，我們才發(fā)現(xiàn)了這樣一種勉強(qiáng)的方式。這種存在劣勢的技術(shù)最終被我們用新的科技所取代，那就是139 厚壁套管，這種后壁套管改變了復(fù)雜的操作方式，避免了上訴的幾種弊端，同時 139 厚壁套管又是植物膠護(hù)壁取芯鉆進(jìn)，，植物膠的作用很明顯，就像上訴的SH植物膠一樣，這種植物膠可以起到潤滑作用，避免了鉆孔與厚壁之間較強(qiáng)的摩擦力，基本上實(shí)現(xiàn)了無摩擦的鉆進(jìn)方式，特別快捷省事，同時所取得的地質(zhì)資料也較多級變徑鉆進(jìn)的要詳實(shí)、全面。

2.3 φ130 大口徑植物膠鉆進(jìn)工藝

在進(jìn)行勘探時，為了更加方便、快捷且直觀地查看我們所要建立的水電站下方的河床覆蓋層內(nèi)所存在的物質(zhì)，包括其組成、分類、分層的各方面具體情況，必須需要在所在的河灘所在地設(shè)置一些專業(yè)鉆孔 ，如ZKK48、ZKK49此類能夠方便我們進(jìn)行鉆孔，所以在此基礎(chǔ)上我們需要引進(jìn)一些設(shè)備，如130大口徑植物膠，他的作用與SH植物膠也有累似之處，他也是可以進(jìn)行植物膠跟管取芯這方面的鉆探。

3 水電站深厚覆蓋層勘探方法

3.1 工程特點(diǎn)分別選取法

在我們進(jìn)行水電站深厚覆蓋層勘探時，一定要注意，由于各種物質(zhì)的物理性質(zhì)，化學(xué)性質(zhì)，特性以及滲透性不同，我們對這些性質(zhì)有不同的判別方法，而且平時對其的探測比較多，都是我們應(yīng)該而且必須做的，這樣也和方便。由于都比較難以渠道原狀樣，所以我們必須以不同的地點(diǎn)的特性為主，所以，進(jìn)行現(xiàn)場載荷試驗(yàn)然后再確定大壩的建基面所能夠承載的力量在之后，再緊張變形模量是更為科學(xué)和直接的方法，在進(jìn)行這類實(shí)驗(yàn)后，我們所得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果和實(shí)際情況比較一致，更加貼切。

3.2 測試方法按地選取

在選取進(jìn)行水電站勘測時，一定要注重各種原位測試方法的適用性，每個物體對應(yīng)不同的測量方式，對于土層來說也一樣。也就是說，由于不同區(qū)域的土層在土壤的種類、密度，巖石的分布、分層方面各不相同，所以我們也不能盲目的進(jìn)行原位測試，應(yīng)具體情況具體分析，先了解清楚情況，了解這個地方的類型，在進(jìn)行方法的選擇，以下是幾種普遍的土質(zhì)選取法：靜力觸探比較適用于粘性土、砂土類；而動力觸探試驗(yàn)分為輕型、重型等幾種，分別適用于粘性土、砂土類等幾類；對于標(biāo)準(zhǔn)貫入實(shí)驗(yàn)適用于一般的粘性土、粉土和砂土；十字板剪切試驗(yàn)適用于飽和的軟土；旁壓試驗(yàn)適用于粘土類、砂土類，如果要將其應(yīng)用于礫土類、碎土則要將其進(jìn)行小小的改造。如果這些選取的好，往往能夠事半功倍。

3.3 液化土

如果該地可能出現(xiàn)液化的土，應(yīng)對此注意，因?yàn)檫@類土的特性比較不同，對我們建立水電站的影響也較大，所以我們在進(jìn)行其他檢驗(yàn)之前，首先我們應(yīng)該先研究該地土地液化的可能性進(jìn)行調(diào)查，了解清楚當(dāng)?shù)厍闆r。為了了解情況，我們需要采用多種方法來對該土地進(jìn)行相應(yīng)的檢驗(yàn)，檢驗(yàn)一般來說可以分為兩個部分，他們分別為初判：在進(jìn)行初判時應(yīng)該排除一些不會發(fā)生土質(zhì)液化的土層；復(fù)判：對于可能發(fā)生液化的土層需要進(jìn)行復(fù)判，在確保其一定不會發(fā)生液化的情況下進(jìn)行相應(yīng)的鉆孔。經(jīng)過全方面的測量，同時在這個過程中，我們可以采用以下方法進(jìn)行判別：界限含水率試驗(yàn)、跨空波速測試、標(biāo)貫測試、相對密度試驗(yàn)等。方法的多樣性使得我們有更多的選擇和更高的成功率。