水利工程中的巖土地質(zhì)勘察存在的問題探索

高鴻 九江市水利電力規(guī)劃設(shè)計(jì)院

水利工程對(duì)社會(huì)的發(fā)展具有重大意義，在水利工程項(xiàng)目中，地質(zhì)勘察工作是確保水利工程建設(shè)的科學(xué)性和合理性的基礎(chǔ)，從而保證水利工程建設(shè)的穩(wěn)定性、堅(jiān)固性、安全性、耐用性等特性。高泉水庫地理位置重要，其下游有5.3萬人口、2.6萬畝耕地及武九鐵路和九江至武寧公路等重要交通設(shè)施，工程失事，將給下游人民生命財(cái)產(chǎn)造成巨大損失，為確保水庫運(yùn)行安全，必須要重視地質(zhì)勘察工作對(duì)其的重要影響，及時(shí)的發(fā)現(xiàn)水利工程建設(shè)中地質(zhì)勘察工作所存在的一些不足與問題，并在第一時(shí)間采取有效的措施，從而保證水利工程項(xiàng)目的可建設(shè)性。

1.工程概況

1.1 地形地貌

某水利工程位于瑞昌市范鎮(zhèn)高泉村，它是一個(gè)中型水庫，主要用于灌溉，并考慮了防洪，發(fā)電和養(yǎng)殖的綜合利益。壩址地區(qū)以喀斯特地貌為主，庫區(qū)所在余家橋盆地，盆底高程200m。地表見有溶溝、溶槽、溶洞，左壩肩見有石筍、石芽，東西分水嶺由可溶性巖層組成，所以地下、地面分水嶺不相同。

1.2 地質(zhì)構(gòu)造

褶皺構(gòu)造與北東向斷裂構(gòu)造是工程區(qū)地質(zhì)構(gòu)造的兩大主要特征。高泉水庫處于北屏～塘山向斜的東端，此段向斜地層呈弧形彎曲狀態(tài)，向斜軸翹起向西傾斜，使南北兩翼之距離由5km縮小為1.2km。向斜北翼傾角45度左右，變化不大。南翼變化很大，巖層水平、直立、倒轉(zhuǎn)等，一般傾角也在60度左右，構(gòu)成南陡北緩兩翼不對(duì)稱向斜。非溶性巖層為砂頁巖（S3x）和泥頁巖夾煤層（P2l+c），本是連續(xù)的相對(duì)隔水層，受北東向斷裂而破壞。

1.3 地層巖性

壩址區(qū)地層主要為殘坡積層含礫、礫質(zhì)壤土和灰?guī)r。

（1）殘坡積層：第四紀(jì)覆蓋層除河岸部位有表層褐色壤土（耕殖土）厚0.3m左右，大部分為殘坡積土，黃色褐黃色含礫、礫質(zhì)壤土，厚3～17.5m。建壩時(shí)大量取土，將天然覆蓋層破壞掉，對(duì)壩基防滲極為不利。

（2）壩基巖層:為可溶性巖層（P1 m，厚180 m），庫盆地層為（P1m2、T1dy）可溶性灰?guī)r地層，僅在近壩有薄煤層和灰白色粘土巖層（P2l和P2c，厚1.8～3.5m）作為相對(duì)隔水層，所以庫水仍有可能通過壩基巖層向下游外滲。

2.水利工程地質(zhì)勘察工作存在的地質(zhì)問題

2.1 水文地質(zhì)方面存在的問題

我們都知道，水利工程建設(shè)中水文地質(zhì)是一個(gè)重要影響部分，因此在地質(zhì)勘察工作中也是一個(gè)重點(diǎn)勘察對(duì)象。水利工程中，水文一方面主要依靠自然降水，另外一方面依靠地下水和江河湖泊的水流匯集，而建設(shè)水利工程會(huì)打破這種自然規(guī)律，對(duì)周邊的水文帶來一定的影響，使上游水位大幅度提升。高泉水庫地表匯水面積6.94Km2；而由于地下水補(bǔ)充，實(shí)際匯水面積估算為18.736Km2。庫區(qū)水文地質(zhì)條件較為復(fù)雜，以巖溶地下水為特點(diǎn)，地下水以泉的形式出露：如水庫內(nèi)的芙蓉洞、高泉洞、百人洞等。地下水受地表水補(bǔ)給，也受基巖裂隙水、其它巖溶水補(bǔ)給。向斜盆地中若干消水洞，如觀音洞、塘背洞、石頭洞等泄水洞排泄，這些地下水排泄到庫內(nèi)。

2.2 壩體質(zhì)量問題分析

大壩質(zhì)量（rQ）：大壩為土石混合拱壩形式，大壩上游是均質(zhì)土，下游是堆石。根據(jù)大壩填土的顆粒組成統(tǒng)計(jì)，壩體的滲流變形破壞為流土型。根據(jù)土壤類型Jcr=（Gs-1）（1-n）的臨界水力斜率，可以計(jì)算出壩殼土壤的臨界水力斜率為0.862。由于流土破壞是整體破壞，因此對(duì)大壩的危害更大。上游土壩體干密度小，空隙率大，可壓縮性高，壩體滲透性中等，壓實(shí)性差，填筑質(zhì)量差，壩體的壓實(shí)性和滲透性破壞均未滿足《滾動(dòng)土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》。

下游壩腳堆石體：從一開始施工的時(shí)候就沒有重視它的質(zhì)量，連反濾層都沒有做。后來雖進(jìn)行了補(bǔ)做，但質(zhì)量差。從深3m的探坑開挖的情況看，堆石體的石塊大小不一，有些已經(jīng)破碎，未能按照規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn)選取石塊。土體與堆石體間無合格的砂礫反濾料層，依據(jù)施工資料，壩體反濾層材料來自河溝里的砂和料場的碎石，質(zhì)量未達(dá)到要求，施工也未按要求進(jìn)行，而且由于長期的滲流，滲水將壩體的細(xì)顆粒逐漸帶入堆石體中，堵塞了石塊間的空隙，致使堆石體淤塞較嚴(yán)重。因此起不到很好的反濾作用。堆石體表面較平整，說明該處尚未出現(xiàn)不均勻沉降，未受到壩坡塌洞的影響。據(jù)施工員回憶，離現(xiàn)下游壩腳70m的194m高程的堆石體內(nèi)，原有一砼堰，堰腳有“泉水”出露，目前所見堰腳漏水是堆石體中滲水在下游匯集所致。依據(jù)類比經(jīng)驗(yàn)，堆石體密度為1.785g/cm3，滲透性為強(qiáng)透水，K=1.0E-2cm/s，摩擦角Φ=40°。

（2）壩基巖層：壩址下游地層為二疊系下統(tǒng)茅口組下段上部（P1m1-3），中厚-薄層扁豆?fàn)睢⒀矍驙罨規(guī)r，夾灰質(zhì)頁巖；壩址上游地層為二疊系上統(tǒng)長興組灰黑色硅質(zhì)頁巖夾煤線，下部灰色厚層狀含燧石結(jié)核灰?guī)r，同樣巖溶發(fā)育。右壩端的F2斷層破碎帶，巖性較破碎，地下水活動(dòng)較強(qiáng)烈，巖溶較左側(cè)發(fā)育，并產(chǎn)生多處塌洞。巖溶滲漏帶走大量壩身填土和壩基土顆粒，在壩身產(chǎn)生塌陷和塌洞，嚴(yán)重威脅大壩安全，成為壩基最主要的工程地質(zhì)問題。

3.水利工程中地質(zhì)勘察工作問題的解決對(duì)策研究

3.1 強(qiáng)化工程項(xiàng)目區(qū)域水文地質(zhì)的調(diào)研和檢測

為了能夠有效的進(jìn)行水利工程地質(zhì)勘察工作，在進(jìn)行具體的勘察工作前期需要對(duì)其進(jìn)行一系列的相關(guān)調(diào)查和檢測。在對(duì)其進(jìn)行調(diào)查和檢測的過程中，充分全面了解水利工程項(xiàng)目區(qū)域的地質(zhì)、環(huán)境以及水文方面的實(shí)際狀況，從而選擇合適的場地。對(duì)水文地質(zhì)的調(diào)查和檢測主要有幾點(diǎn)：第一，合理的劃分水利工程現(xiàn)場勘查區(qū)域，從不同的區(qū)域中進(jìn)行抽水作為檢測的樣品，并且對(duì)其檢測結(jié)果進(jìn)行記錄，以作為后期分析評(píng)價(jià)的依據(jù)；第二，選擇不同的合適方法對(duì)不同區(qū)域的地質(zhì)環(huán)境狀況進(jìn)行勘察，并進(jìn)行對(duì)比分析；第三，將所有的檢測結(jié)果進(jìn)行匯總，并且綜合多種因素影響進(jìn)行考慮，確定合適的水利工程建設(shè)地點(diǎn)。本次勘察取庫水地表水樣1組和壩腳滲水地下水樣1組進(jìn)行水質(zhì)簡分析，分析結(jié)果表明：水庫地表水、地下水均為HCO3－Ca型水，屬中性淡水，按總硬度判為硬水。據(jù)有關(guān)規(guī)程、規(guī)范判定標(biāo)準(zhǔn)，水庫地表水及地下水對(duì)混凝土均具分解類碳酸型弱腐蝕，兩者對(duì)鋼結(jié)構(gòu)均具有弱腐蝕。

3.2 強(qiáng)化水利工程現(xiàn)場地質(zhì)勘察工作

在水文地質(zhì)的調(diào)查和檢測完成之后則是地質(zhì)勘察工作的開始，地質(zhì)勘察人員需要對(duì)勘察區(qū)域進(jìn)行有針對(duì)性的細(xì)致合理深入的勘察，從而提升后期水利工程建設(shè)的科學(xué)性、規(guī)范性以及合理性。如今，地質(zhì)勘察的方法一般包括工程地質(zhì)實(shí)驗(yàn)、工程地質(zhì)勘探和工程地質(zhì)探測。在實(shí)際工程過程中，應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)情況，科學(xué)選擇勘探方法，以提高地質(zhì)調(diào)查工作結(jié)果的準(zhǔn)確性?；谒こ探ㄔO(shè)項(xiàng)目會(huì)對(duì)周圍環(huán)境有一定的影響，因此，在進(jìn)行地質(zhì)勘察工作中需要做好對(duì)其周邊建筑物的各方面性能的檢測工作，其主要包括建筑物的穩(wěn)定性、邊坡穩(wěn)定性以及其承受力，為水利工程的安全提供更高的保障，此方面的重要影響在對(duì)文中所提到的水庫改造工程中有著重要體現(xiàn)，在實(shí)施改造的前期，地質(zhì)勘察工作人員對(duì)周邊居民的建筑以及各方面建筑物都進(jìn)行了詳細(xì)全面的勘察，并建立分析模型，在得到科學(xué)合理的驗(yàn)證之后才進(jìn)行后期改造施工。

4.結(jié)論

水利工程地質(zhì)勘察具有很強(qiáng)的綜合性和系統(tǒng)性，需要綜合考慮多方面因素，從而保證壩址選擇的科學(xué)性。為水利工程壩址選擇提供真實(shí)有效的數(shù)據(jù)支持，同時(shí)也是提高壩址選擇科學(xué)性和合理性的主要途徑，需要高度重視工程地質(zhì)勘察的真實(shí)性和全面性，做好降水措施，可避免水位過高對(duì)施工的影響，提升施工質(zhì)量和效率，充分發(fā)揮出水利工程的價(jià)值和作用。