水利水电工程地质勘察的主要方法及难点

2020-06-21黄耐石

河南科技 2020年11期

黄耐石

摘要：当前，地质勘察逐渐由定性分析朝定量计算的方向发展，水利水电工程的地质勘察需要使用不同的方法。地质勘察方法选用合理与否直接影响勘察结果的准确性和可靠性，而勘察结果质量关系到水利水电工程能否安全顺利地建设。本文从地质勘察方法入手，详细分析了水利水电工程地址勘察的重难点。

关键词：水利水电工程;地质勘察;勘察方法

Abstract： At present， geological survey is gradually developing from qualitative analysis to quantitative calculation， geological survey of water conservancy and hydropower engineering needs to use different methods. Whether the geological survey method is reasonable or not directly affects the accuracy and reliability of the survey results， and the quality of the survey results is related to whether the water conservancy and hydropower engineering can be safely and smoothly constructed. This paper started with the geological survey method and analyzed the key and difficult points of the water conservancy and hydropower engineering address survey in detail.

Keywords： water conservancy and hydropower engineering;geological survey;survey method

水利水電工程地质勘察离不开先进技术，这是确保地质勘察高效、结果准确的基础。在水利水电工程地质勘察中，人们要大力应用坝基岩体质量分类方法、岩体弹塑性理论、地质力学模型等，合理运用计算机技术和物探技术，提高地质勘察效率，缩短勘察周期。

1 水利水电工程建筑地质的测绘与编录

测绘编录虽然是基础工作，却也十分关键。测绘编录一般用地质点测法、路线测绘法和实测剖面法。在对水利水电工程所在地进行测绘编录前，要先对所在地历年的地质记录资料进行考察和收集，明确水利水电工程所在地的历史地质环境和活动规律，然后结合勘察手段，进行系统的地质研究。所以，水利水电工程项目建设质量的好坏与地质勘察结果是否准确有直接关系。

2 水利水电工程地质勘察的内容

2.1 地下水监测与水文地质勘察

地下水是地质环境的重要组成部分，会影响水利水电工程地基的稳定性和持久性。地下水水位与压力的变化对水利水电工程有如下影响：地下水水位上升，造成挤压，导致地质压力上升;地下水水位下降，造成空隙，导致地质压力下降;地下水水位频繁变化，导致地质压力频繁变化。

地下水水位的变化会导致地质压力产生变化，最终引起地壳形变，地质环境也随之变化，会导致地表建筑物发生形变，甚至是倒塌。天然状态下，地下水的动水压力较小，一般不会造成严重后果，但若人工干预改变地下水的天然平衡条件，不均衡的动水压力可能引起管涌、流沙等后果。

水利水电工程地质勘察的重点是水文地质勘察，如果水文地质勘察不周密或者被忽视，会对水利水电工程的安全有重大影响，所以要按高标准、高要求进行水文地质勘察。水文地质勘察主要内容如下：岩层、构造、地貌等地质特征;地下水的分布、类型及其与地表径流的关系;地下水对水利水电工程的作用和影响;对水利水电工程的危害进行预测，并提出防治措施，消除负面影响。

具体做法如下：进行水文地质试验，获取水文地质参数，预测水文地质影响，提出工程建议。

操作严格遵循规定，观测时间与次数符合规范要求，观测设备要合格，确保观测数据的准确性。对地下水进行动态监测，要探明地下水不同时间的水位水质和来源等。其间需要注意以下几点：保证水位观测数据真实准确;不同阶段水位观测日期要注明，便于比对;对不同类型地下水做水质分析;收集水利水电工程地区的地质资料，分析地下水的来源;对地下水的影响做出判断，提出建议。

2.2 工程地质测绘

工程地质测绘是指通过野外调查，综合研究地形、地层、构造、现象和水文地质条件等，运用地质学理论知识加以解释，并在场区周边进行地质填图，为后续工作打下基础。工程地质测绘是水利水电工程地质勘察的另一项基础性工作，人们可以通过测绘分析可能产生的工程地质作用和它对工程的影响。

2.3 长期观测

在水利水电工程建设中，地质条件并不是一成不变的，有必要随时间的变化对水利水电工程项目地的地质条件各要素进行长期重复观测。观测内容有：岩石土体的位移速度和方向;岩石土体的地下水水位变化;岩石体内破坏面上的压力变化;爆破引起的质点速度和加速度;人工加固处理的载荷变化。

人们要长期观测收集的资料，经分析后得出结果，保证水利水电工程长期安全稳定，同时检验水利水电工程地质勘察的准确性，为未来水利水电工程维护保养提供基础资料。

3 水利水电工程地质勘察的主要方法

3.1 GPS技术

GPS技术又叫作全球卫星导航系统技术，越来越广泛地应用于水利水电工程地质勘察中，有如下优点：可以准确定位观测点的三维坐标;操作性和控制性比传统测量方法强;不要求观测点直接联系;可以持久工作，勘察结果精确;可以直接将数据信息导入计算机中进行分析和处理。当前，

要想保證水利水电工程的整体质量，人们需要合理运用GPS定位技术，加强地质勘察条件、过程和结果的质量控制，有效提高地质勘察效率和精度。

3.2 RS技术

RS技术又被称为遥感技术，分为航天遥感、航空遥感和地面遥感。它具有立体感强、信息丰富、视域广阔、获取资料快速和卫星影像成周期性重现等特点[1]，广泛应用于水利水电工程地质勘察中。RS技术在水利水电工程中有广泛应用。

3.2.1 区域地质条件控制。RS技术可以收集大量宏观的基础地质信息，通过综合分析这些信息，人们可以对整体地质条件进行综合控制，保证水利水电工程的施工质量。依据遥感信息，人们可以分析控制条件，最终综合控制水利水电工程施工质量;加强水利水电工程的综合信息控制，以区域构造稳定为标准，实时调整水利水电工程项目;分析水文地质形态发育，保障水利水电工程的整体性能。

因此，人们要综合发展RS技术，加强工程质量控制，保障区域构造稳定。

3.2.2 地质灾害隐患调查。针对大型水利水电工程库区的地质灾害隐患，应用RS技术拍摄航卫片或彩色红外像片，结合野外现场调查，查明影响库岸稳定性的因素，明确大型塌滑体的数量、分布以及稳定状态。

3.2.3 岩溶调查。RS遥感影像适用于岩溶水文地质调查，不仅能解译各种岩溶现象，而且可以通过不同介质的红外光谱差异，判断地下水的分布，水文地质勘察结果良好。

3.2.4 地质测绘填图。人们要根据勘察技术发展目标，保证野外工作量，加强成图现场校核，而地质测绘填图优先考虑使用遥感地质图。

3.2.5 防洪、水土保持。人们要合理使用RS技术对地质灾害隐患进行测绘分析，提出有效的防范措施，建立完善的预警机制。

3.3 GIS技术

GIS技术可以采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述地球表层的地理信息数据，是多种学科交叉的产物，又被称为地理信息系统。在水利水电工程地质勘察中，地质勘察人员可以使用GIS技术绘制各种工程地质图，同时分析收集到的数据信息。当前，GIS技术可以自主绘制剖面图、平面图、等值线图以及柱状图等工程地质图，而且可以对图形、图像、空间组成的数据库进行分析处理。所以，GIS技术越来越广泛地应用于水利水电工程勘察中，其发展应用如下。

3.3.1 WebGIS。WebGIS即网络GIS，是互联网与GIS融合的产物。互联网是资源共享和远程遥控的基础，GIS通过互联网互享，成为公共工具，在每一个网络节点，任何网络用户都可以使用WebGIS站点中的空间数据完成工作。

3.2.2 3S集成技术。3S集成技术不是简单的结合GPS、GIS和RS，而是通过数据接口把它们连接、集合到一起，成为一个用途更广、作用更大的联合系统。在联合系统中，三者分别承担不同任务：GIS负责集成、存取和处理多源时空数据;RS负责实时提供目标相关信息，发现地质条件的各种变化;GPS负责跟踪和定位目标的坐标。3S集成技术在水利水电工程种的应用前景非常广阔。

3.2.3 VR-GIS技术。虚拟技术与GIS技术的结合可以让目标区域三维可视化，真实地展现在技术人员面前。通过交互，技术人员可以在虚拟的目标区域内自由移动，并利用工具进行虚拟操作来模拟真实情况。

3.4 工程物探技术

工程物探技术以观测仪器为载体，以水利水电工程真实地理区域为勘察对象，收集数据，并应用地质学理论知识进行处理和解释。工程物探技术可以对水利水电工程项目地的地质构造和属性进行判定。在水利水电工程项目建设过程中，工程物探技术采集的数据高度精确，环境适应性强。它主要包含两种技术，即钻孔彩色电视系统技术和地球物理层析成像技术。

3.4.1 钻孔彩色电视系统技术。水利水电工程地质勘察精度要求比较高。近年来，地质勘察技术发展迅速，出现了钻孔彩色电视系统技术。钻孔彩色电视系统由钻孔电视与光电耦合器共同组成，设计合理，性能稳定。相对传统探头而言，它具有彩色图像重现性好、体积小巧、待机时间长、使用寿命长等优点。当前，随着数字电视技术的发展，人们又开发出多功能钻孔彩色电视系统，将控制器、监视器、相机融为一体。

3.4.2 地球物理层析成像技术。该技术借助已有平洞或钻孔，通过发射并接收透射波来进行信息采集与处理，通过波速值模拟岩体，从而对岩体进行判断评价。地球物理层析成像技术可以应用在水利水电工程地质勘察中，以查明目标岩体完整度，降低勘探量，提高目标岩体力学性能评价结果的精确性。

4 提高水利水电工程勘察质量的建议

4.1 合理安排勘察周期

丰富的基础资料是保证水利水电工程勘察质量的前提，人们需要采用必要的勘察手段，合理安排时间来搜集基础资料。人们要根据水利水电工程规模，制定基本勘察周期，再根据工程复杂度，规划和调节时间段。工程立项时，要合理规划时间，按计划安排水利水电工程的勘察进度，避免盲目压缩勘察周期[2]。

4.2 提高勘察人员素质

勘察人员素质是影响勘察质量的重要原因。当前，地质勘察人员要积极参与培训，加强自主学习，不断提升综合素质，如责任心、职业道德、专业技能等，以保证水利水电工程勘察质量。

4.3 完善制度

一是要完善工程勘察规范和质量监督标准等，并严格执行。二是要完善水利水电工程勘察准入制度、工程勘察监理制度以及工程勘察审查制度，并严格落实。

4.4 加强与设计部门的沟通

工程勘察是为工程设计服务的，地质勘察部门和设计部门的沟通和配合十分重要，只有了解地质情况，才能做到有的放矢。设计部门应及时掌握勘察过程和结果，并根据实际情况优化方案，避免在施工过程中因地质因素造成设计变更。

5 结语

水利水电工程是重要的基础设施，而地质勘察是水利水电工程建设的基础环节。地质勘察质量的高低直接影响水利水电工程建设质量，也影响资源的持续开发与高效应用。水利水电工程地质勘察具有至关重要的作用，它可以综合指导水利水电工程建设，从根本上保证水利水电工程的整体质量。