水利工程巖土地質(zhì)勘察問題探索
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摘要：近年來，隨著我國水利建設項目的蓬勃發(fā)展，國內(nèi)已經(jīng)建設完成了許多水利建設項目。水利工程不僅技術(shù)進步，而且工程項目的規(guī)模也大大增加，由過去的小型水庫轉(zhuǎn)為目前的中、大型多功能水利工程，在水利工程建設項目的施工過程中地質(zhì)勘察工作是其主要的環(huán)節(jié)。因此，本文將以實際的水利工程建設項目作為分析案例，對水利工程項目中地質(zhì)勘察工作的重要影響進行分析，探討現(xiàn)今地質(zhì)勘察工作存在的問題，從而突出地質(zhì)勘察工作對水利工程的重要性。
關鍵詞：地質(zhì)勘察；水利工程；壩基問題分析；重要影響
水利工程對社會的發(fā)展具有重大意義，在水利工程項目中，地質(zhì)勘察工作是確保水利工程建設的科學性和合理性的基礎，從而保證水利工程建設的穩(wěn)定性、堅固性、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施，工程失事，將給下游人民生命財產(chǎn)造成巨大損失，為確保水庫運行安全，必須要重視地質(zhì)勘察工作對其的重要影響，及時的發(fā)現(xiàn)水利工程建設中地質(zhì)勘察工作所存在的一些不足與問題，并在第一時間采取有效的措施，從而保證水利工程項目的可建設性。
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。建壩時大量取土，將天然覆蓋層破壞掉，對壩基防滲極為不利。（2）壩基巖層:為可溶性巖層（P1m，厚180m），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，水利工程建設中水文地質(zhì)是一個重要影響部分，因此在地質(zhì)勘察工作中也是一個重點勘察對象。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，而建設水利工程會打破這種自然規(guī)律，對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；而由于地下水補充，實際匯水面積估算為18.736Km2。庫區(qū)水文地質(zhì)條件較為復雜，以巖溶地下水為特點，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。地下水受地表水補給，也受基巖裂隙水、其它巖溶水補給。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，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，壓實性差，填筑質(zhì)量差，壩體的壓實性和滲透性破壞均未滿足《滾動土石壩設計規(guī)范》。下游壩腳堆石體：從一開始施工的時候就沒有重視它的質(zhì)量，連反濾層都沒有做。后來雖進行了補做，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)范的標準選取石塊。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)量未達到要求，施工也未按要求進行，而且由于長期的滲流，滲水將壩體的細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，堆石體密度為1.785g/cm3，滲透性為強透水，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-薄層扁豆狀、眼球狀灰?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，地下水活動較強烈，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策研究
3.1強化工程項目區(qū)域水文地質(zhì)的調(diào)研和檢測
為了能夠有效的進行水利工程地質(zhì)勘察工作，在進行具體的勘察工作前期需要對其進行一系列的相關調(diào)查和檢測。在對其進行調(diào)查和檢測的過程中，充分全面了解水利工程項目區(qū)域的地質(zhì)、環(huán)境以及水文方面的實際狀況，從而選擇合適的場地。對水文地質(zhì)的調(diào)查和檢測主要有幾點：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)域中進行抽水作為檢測的樣品，并且對其檢測結(jié)果進行記錄，以作為后期分析評價的依據(jù)；第二，選擇不同的合適方法對不同區(qū)域的地質(zhì)環(huán)境狀況進行勘察，并進行對比分析；第三，將所有的檢測結(jié)果進行匯總，并且綜合多種因素影響進行考慮，確定合適的水利工程建設地點。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)有關規(guī)程、規(guī)范判定標準，水庫地表水及地下水對混凝土均具分解類碳酸型弱腐蝕，兩者對鋼結(jié)構(gòu)均具有弱腐蝕。
3.2強化水利工程現(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)勘察人員需要對勘察區(qū)域進行有針對性的細致合理深入的勘察，從而提升后期水利工程建設的科學性、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)實驗、工程地質(zhì)勘探和工程地質(zhì)探測。在實際工程過程中，應根據(jù)當?shù)氐刭|(zhì)情況，科學選擇勘探方法，以提高地質(zhì)調(diào)查工作結(jié)果的準確性?；谒こ探ㄔO項目會對周圍環(huán)境有一定的影響，因此，在進行地質(zhì)勘察工作中需要做好對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文中所提到的水庫改造工程中有著重要體現(xiàn)，在實施改造的前期，地質(zhì)勘察工作人員對周邊居民的建筑以及各方面建筑物都進行了詳細全面的勘察，并建立分析模型，在得到科學合理的驗證之后才進行后期改造施工。
4.結(jié)論
水利工程地質(zhì)勘察具有很強的綜合性和系統(tǒng)性，需要綜合考慮多方面因素，從而保證壩址選擇的科學性。為水利工程壩址選擇提供真實有效的數(shù)據(jù)支持，同時也是提高壩址選擇科學性和合理性的主要途徑，需要高度重視工程地質(zhì)勘察的真實性和全面性，做好降水措施，可避免水位過高對施工的影響，提升施工質(zhì)量和效率，充分發(fā)揮出水利工程的價值和作用。
參考文獻：
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作者：高鴻 單位：九江市水利電力規(guī)劃設計院