新形勢(shì)下水工環(huán)地質(zhì)勘察技術(shù)研究

謝武平

（湖南省核工業(yè)地質(zhì)局三0 三大隊(duì)，湖南長(zhǎng)沙 410119）

0 引言

隨著信息技術(shù)飛速發(fā)展，水工環(huán)地質(zhì)勘察技術(shù)也得到顯著提高，為有效提高勘察工作質(zhì)量，要合理利用RS 技術(shù)和GPS 等技術(shù)，借此實(shí)現(xiàn)快速完成勘察工作目標(biāo)，充分提高水工環(huán)地質(zhì)勘察工作效率，以緩解勘察人員工作壓力。

1 水工環(huán)地質(zhì)勘察要求

要科學(xué)選用地質(zhì)調(diào)查技術(shù)來(lái)開(kāi)展水工環(huán)境地質(zhì)調(diào)查工作，這樣既保證了地質(zhì)調(diào)查工作的質(zhì)量，又保證了勘察資料的準(zhǔn)確性。水工環(huán)境地質(zhì)調(diào)查勘測(cè)工作主要內(nèi)容包括：地下水工環(huán)實(shí)際情況、地理?xiàng)l件和地下水層分布條件等勘察工作，要按照工作重點(diǎn)合理選擇施工技術(shù)?？辈旃ぷ髟诮M織實(shí)施的過(guò)程中，要積極掌握施工現(xiàn)場(chǎng)和具體水位變化等情況，知曉施工現(xiàn)場(chǎng)水層厚度、流向、水位等流經(jīng)情況，將政府及相關(guān)部門(mén)所提供的數(shù)據(jù)和信息系統(tǒng)分析，確保能夠完全掌握實(shí)際情況。要注意在準(zhǔn)確評(píng)估完地下建筑實(shí)際情況后，才能安排施工人員開(kāi)展后續(xù)作業(yè)[1]。

2 水工環(huán)地質(zhì)勘察內(nèi)容

水工環(huán)地質(zhì)勘察工作涉及范圍比較廣泛，各環(huán)節(jié)都要有側(cè)重地實(shí)施勘察。首先，要根據(jù)實(shí)際情況制定科學(xué)的勘察方案，制定勘查方案時(shí)要以實(shí)際情況為依據(jù)，將地下水初步檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行詳細(xì)記錄，將記錄的數(shù)據(jù)和信息撰寫(xiě)到表格內(nèi)，以便將勘查信息直觀(guān)地體現(xiàn)出來(lái)，為參考勘察數(shù)據(jù)提供便捷。實(shí)際測(cè)量時(shí)，要將勘察重點(diǎn)放在地下水位深度與頂板深度等方面。其次，要應(yīng)用電法技術(shù)到勘察地下水流速、流向等工作，有效發(fā)揮電法技術(shù)作用。要將地下水流速、流向等數(shù)據(jù)進(jìn)行詳細(xì)記錄，為后續(xù)勘查工作提供參考依據(jù)。最后，要積極采取運(yùn)用先進(jìn)的技術(shù)和設(shè)施，強(qiáng)化對(duì)資料收集的工作，有效地提高資料收集的工作效率和管理的效果。水工環(huán)境地質(zhì)調(diào)查和勘察過(guò)程中的地質(zhì)紋理調(diào)查、環(huán)境地質(zhì)調(diào)查，與勘察工程土壤地質(zhì)環(huán)境工作尤為重要，所以各級(jí)水文地質(zhì)調(diào)查的勘察工作者，需要主動(dòng)加強(qiáng)對(duì)水工地質(zhì)調(diào)查的技術(shù)研究，對(duì)地下水的分布規(guī)律進(jìn)行系統(tǒng)勘察。工程地質(zhì)調(diào)查和勘測(cè)工作的質(zhì)量可能對(duì)整個(gè)工程施工產(chǎn)生直接的影響，因此，開(kāi)展工程地質(zhì)勘察工作時(shí)，要明確哪部分區(qū)域更容易發(fā)生自然災(zāi)害，將該區(qū)域作為重點(diǎn)勘查區(qū)域，為工程建設(shè)提供相應(yīng)保障，具體水工環(huán)地質(zhì)勘察工作實(shí)踐情況如圖1 所示。

圖1 水工環(huán)地質(zhì)勘察工作實(shí)踐

3 水工環(huán)地質(zhì)問(wèn)題對(duì)工程地質(zhì)勘察的重要性

引發(fā)地下水位上漲的因素較多，其中包括降雨、人工澆灌等因素。地下水位上漲可能造成土質(zhì)疏松或出現(xiàn)沼澤化現(xiàn)象，導(dǎo)致建筑工程地基地承載力下降，間接導(dǎo)致所制定的方案和實(shí)際情況出現(xiàn)偏差，建筑施工產(chǎn)生安全隱患。盡管地下水上升并不能使自重力增加，但卻能導(dǎo)致土壤壓縮，其結(jié)構(gòu)產(chǎn)生改變。建筑出現(xiàn)沉降會(huì)影響的使用壽命，導(dǎo)致建筑使用周期縮減。若地下水長(zhǎng)期處于上升狀態(tài)，則會(huì)逐漸腐蝕建筑地基，致使預(yù)埋件出現(xiàn)斷裂，建筑質(zhì)量和全性得不到相應(yīng)保障。此外，對(duì)工程地質(zhì)造成不利影響的因素，除去地下水位為上漲，還包括地下水流動(dòng)的方向和速度等因素，倘若地下水的流動(dòng)速度較快，那么土壤將會(huì)出現(xiàn)膨脹或手收縮等現(xiàn)象，巖層結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，致使土地的實(shí)際承載能力因受到影響而發(fā)生改變，在無(wú)形中為工程施工增添安全隱患。工程施工、抽水灌溉、蓄水池等項(xiàng)目，均可能會(huì)直接導(dǎo)致工程中的地下水量減少，從而產(chǎn)生大幅度沉降，一旦土壤自重應(yīng)力增大，就可能會(huì)在工程中出現(xiàn)明顯的沉降，這將對(duì)于建筑物運(yùn)行的穩(wěn)定性、安全系統(tǒng)產(chǎn)生不良影響[2]。

4 新形勢(shì)下水工環(huán)地質(zhì)勘察技術(shù)應(yīng)用

4.1 RS 技術(shù)

RS 技術(shù)主要通過(guò)利用遙感技術(shù)，來(lái)對(duì)自然災(zāi)害進(jìn)行勘察。該技術(shù)既能應(yīng)用到水工環(huán)地質(zhì)勘察工作，還能應(yīng)用到農(nóng)作物的產(chǎn)量預(yù)估、植被資源調(diào)查和病蟲(chóng)害防治預(yù)測(cè)等方面，其靈活性較強(qiáng)，現(xiàn)已被應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域。隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展的進(jìn)程逐步加快，該技術(shù)現(xiàn)已被諸多人知曉，技術(shù)的適用范圍也在逐步擴(kuò)增，遙感技術(shù)也從單一模式朝多元化模式發(fā)展，已在水工環(huán)地質(zhì)勘察和城市地質(zhì)勘查等方面獲得佳績(jī)。遙感技術(shù)包括光譜分辨率和圖像空間遙感，利用遙感技術(shù)該特點(diǎn)，可將其應(yīng)用到景觀(guān)建筑和城市布局，充分提高各項(xiàng)工作效率和質(zhì)量[3]。

4.2 RTK 技術(shù)

RTK 技術(shù)又稱(chēng)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)技術(shù)，該技術(shù)主要作用是對(duì)測(cè)量站的載波相位進(jìn)行實(shí)時(shí)觀(guān)測(cè)，將基準(zhǔn)站中收集到的數(shù)據(jù)快速傳輸?shù)浇邮諜C(jī)器上，為計(jì)算位置坐標(biāo)提供數(shù)據(jù)依據(jù)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)技術(shù)和RTK 技術(shù)相比，數(shù)據(jù)獲取速度更快，能實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)定位目標(biāo)，準(zhǔn)確獲取到定位數(shù)據(jù)。此外，該技術(shù)能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，將數(shù)據(jù)發(fā)送到所要傳輸?shù)母鱾€(gè)系統(tǒng)和機(jī)器。若將該技術(shù)和GPS 技術(shù)有機(jī)結(jié)合，那將會(huì)增強(qiáng)收集數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和有效性，更精準(zhǔn)地判斷水文分布、地質(zhì)災(zāi)害和環(huán)境污染等問(wèn)題，為各項(xiàng)工作提供重要參考依據(jù)，推動(dòng)水工環(huán)地質(zhì)勘察工作快速發(fā)展。

4.3 電法技術(shù)

電法技術(shù)在水工環(huán)地質(zhì)勘察項(xiàng)目工作中最為常見(jiàn)，該技術(shù)有著較強(qiáng)的實(shí)用性，勘察人員利用該技術(shù)開(kāi)展各項(xiàng)工作時(shí)，能充分提高勘察工作效率。電法技術(shù)應(yīng)用歷史相對(duì)其他技術(shù)要長(zhǎng)些，所及技術(shù)相對(duì)比較成熟，各方面比較完善。應(yīng)用該技術(shù)時(shí)要科學(xué)選擇操作方法，其操作方法主要有兩種，一種稱(chēng)為高密電法，該種勘測(cè)方法主要以方式為重點(diǎn)來(lái)完成勘察工作，該操作方法更適宜于戶(hù)外檢測(cè)，有著操作簡(jiǎn)易、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確等特點(diǎn)，勘測(cè)收集到的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性較高。第二種稱(chēng)為激化法，該種勘測(cè)方法主要是利用有效措施激化巖石，利用巖石內(nèi)部存在差異性的特點(diǎn)，通過(guò)觀(guān)察差異部分完成勘察工作，該方法主要適用于巖石勘察或水資源勘察等方面。選擇電法技術(shù)時(shí)，要根據(jù)實(shí)際勘察環(huán)境酌情調(diào)整，確保所選技術(shù)符合勘察環(huán)境，為后續(xù)工作提供數(shù)據(jù)支撐。

4.4 TEM 勘查技術(shù)

TEM 技術(shù)又稱(chēng)瞬變電磁技術(shù)，該技術(shù)前階段主要被用于礦產(chǎn)資源勘查，隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，該技術(shù)后又被應(yīng)用到其他領(lǐng)域，其中環(huán)境和工程領(lǐng)域最為常見(jiàn)。其原理是將脈沖電磁波發(fā)送后，通過(guò)循環(huán)和地面行動(dòng)，借此觀(guān)察下個(gè)渦流場(chǎng)地。倘若發(fā)現(xiàn)地面電磁脈沖，即可快速尋找電磁沖渦流場(chǎng)。地下介質(zhì)傳播所用時(shí)間較長(zhǎng)，就會(huì)影響瞬變電磁法技術(shù)所發(fā)射的電磁場(chǎng)，導(dǎo)致彌散面向內(nèi)部?jī)A斜的現(xiàn)象，該現(xiàn)象稱(chēng)為眼環(huán)效應(yīng)。若要將該技術(shù)應(yīng)用到水文地質(zhì)環(huán)境勘察，則要利用該技術(shù)中的垂向磁源法。TEM技術(shù)優(yōu)勢(shì)顯著，主要體現(xiàn)在較高的分辨率、精準(zhǔn)度，且應(yīng)用該技術(shù)開(kāi)展工作時(shí)噪聲較小。TEM 技術(shù)和RTE 技術(shù)相比，在地形環(huán)境比較惡劣的環(huán)境中，操作方法更為簡(jiǎn)便，能對(duì)不同深度和類(lèi)型的探體實(shí)施全面測(cè)量，該技術(shù)現(xiàn)已在水工環(huán)地質(zhì)調(diào)查項(xiàng)目工作得到廣泛應(yīng)用。

4.5 GPS 勘查技術(shù)

GPS 勘查技術(shù)在水循環(huán)地質(zhì)測(cè)量中有著重要作用，能夠準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)地質(zhì)危險(xiǎn)地點(diǎn)，探尋勘察地域關(guān)鍵位置。該技術(shù)屬于現(xiàn)階段比較先進(jìn)和實(shí)用的技術(shù)，能為海陸空等領(lǐng)域，快速提供高準(zhǔn)確度的實(shí)時(shí)導(dǎo)航服務(wù)。將該技術(shù)應(yīng)用到水工環(huán)地質(zhì)勘察項(xiàng)目，既能降低外界因素對(duì)勘察工作的影響，還能為勘察人員提供準(zhǔn)確的信息和數(shù)據(jù)，有效提高勘察工作質(zhì)量。CPS 技術(shù)能夠?qū)Νh(huán)境中的環(huán)境污染、水文分布和地質(zhì)災(zāi)害等情況，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、收集各項(xiàng)準(zhǔn)確數(shù)據(jù)，立即完成數(shù)據(jù)傳輸和處理工作，確保勘察工作的效率效果，為后續(xù)勘查工作提供準(zhǔn)備數(shù)據(jù)支持?？辈烊藛T收集數(shù)據(jù)后要做好記錄，避免數(shù)據(jù)遺忘或丟失，記錄時(shí)要按照記錄表格內(nèi)容填寫(xiě)，記錄表格布局如表1 所示。

表1 GPS 控制測(cè)量外業(yè)記錄表格

4.6 GPS RTK 新技術(shù)

GPS RTK 技術(shù)屬于GPS 技術(shù)和RTK 技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物，所以該技術(shù)能利用GPS 技術(shù)和RTK 技術(shù)中包含的所有技術(shù)，性能方面的優(yōu)勢(shì)更為明顯。GPS 技術(shù)能應(yīng)用與RTK 技術(shù)中的所有應(yīng)用條件，定位精準(zhǔn)程度相對(duì)較高，平面進(jìn)度能夠精準(zhǔn)到厘米。水工環(huán)地質(zhì)勘察項(xiàng)目工作涉及范圍比較廣泛，應(yīng)用RTK 技術(shù)能在半徑5km 內(nèi)，實(shí)施準(zhǔn)確測(cè)量工作。此外，該技術(shù)有著自動(dòng)化功能，能夠自動(dòng)妥善處理任何地質(zhì)的測(cè)量工作，移動(dòng)站內(nèi)部有專(zhuān)業(yè)化軟件配置，既能有效提高工作效率，緩解勘察人員壓力，又能保證勘察數(shù)據(jù)精準(zhǔn)性，減少人工勘察誤差，以保證各項(xiàng)工作質(zhì)量符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，水工環(huán)地勘察項(xiàng)目對(duì)保護(hù)生態(tài)環(huán)境有著重要作用，因此，要科學(xué)選擇應(yīng)用技術(shù)，落實(shí)好各項(xiàng)勘察工作，減少建筑施工的安全隱患。要采取有效措施和技術(shù)確?？辈鞌?shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，以便為相關(guān)工作與后續(xù)作業(yè)提供參考依據(jù)。