時(shí)間:2022-05-11 03:31:58
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1.1水文地質(zhì)類(lèi)型區(qū)的定義
所謂水文地質(zhì)類(lèi)型區(qū),就是根據(jù)巖層下面地下水的分布形態(tài)、地貌特點(diǎn)以及含水層的成因相似性即其附近的巖石結(jié)構(gòu)條件等內(nèi)容對(duì)地下水進(jìn)行不同區(qū)域的劃分,使其按照各自的特點(diǎn)形成獨(dú)立或相對(duì)獨(dú)立的地下水分布區(qū)域。
1.2水文地質(zhì)類(lèi)型區(qū)的特征
在將地下水劃分為不同水文地質(zhì)類(lèi)型區(qū)時(shí),要使其形成一定的特色,即能夠與其他水文地質(zhì)類(lèi)型區(qū)有著明顯的不同特征。一般來(lái)講,每個(gè)水文地質(zhì)類(lèi)型區(qū)獨(dú)特的特征應(yīng)該從地下水的流域面積及水流流動(dòng)特點(diǎn)開(kāi)始分析,并對(duì)其周邊的地質(zhì)與水文地質(zhì)情況進(jìn)行調(diào)查,指出其在自身空間范圍內(nèi)的地下水存儲(chǔ)與運(yùn)動(dòng),以及其自我補(bǔ)給、徑流和排泄的方式和過(guò)程。
1.3水文地質(zhì)類(lèi)型區(qū)的劃分原則
從上述對(duì)水文地質(zhì)類(lèi)型區(qū)的定義域特征分析可以看出,其區(qū)域的劃分并不是隨意進(jìn)行的,而是通過(guò)一定的原則、規(guī)律和標(biāo)準(zhǔn)而進(jìn)行區(qū)分的。一般來(lái)講應(yīng)該遵循以下原則:¹水文地質(zhì)類(lèi)型區(qū)的勘查要能夠與地下水的評(píng)價(jià)進(jìn)行密切的配合,只有這樣,才能夠提高類(lèi)型區(qū)勘查的實(shí)際作用。水文地質(zhì)的成因主要是由于地下水與巖層共同作用而形成的,因此,在水文地質(zhì)的勘查中也要能夠密切注意地質(zhì)成因的研究工作。»要能夠?qū)⒌叵潞畬拥母鞣N介質(zhì)類(lèi)型與地質(zhì)的巖性、埋藏條件以及地下水化學(xué)類(lèi)型等進(jìn)行密切的結(jié)合,只有這樣,才能夠擴(kuò)大水文地質(zhì)勘查的范圍。水文地質(zhì)勘查區(qū)的劃分要能夠達(dá)到分類(lèi)命名簡(jiǎn)單、便于水政管理等目的。
2工程勘查中水文地質(zhì)的勘查要求
在實(shí)際的建筑工程設(shè)計(jì)中,對(duì)于水文地質(zhì)的勘查各自有著不同的側(cè)重點(diǎn),因此,應(yīng)該在明確了巖土工程對(duì)于水文地質(zhì)勘查的要求以后再進(jìn)行實(shí)地的地質(zhì)勘查。繼而通過(guò)勘查所得的資料,對(duì)當(dāng)?shù)氐乃牡刭|(zhì)條件進(jìn)行分析。一般來(lái)講,需要注意以下幾點(diǎn)要求:
2.1自然地理?xiàng)l件
在水文地質(zhì)勘查中,首先需要對(duì)自然地理?xiàng)l件情況進(jìn)行勘查和研究。自然地理?xiàng)l件主要包括地貌地形以及氣象水文特征等內(nèi)容。其中,氣象水文特征主要指的是建筑工程所在地的氣候條件,主要包括氣候帶的分布情況,熱量以及濕潤(rùn)情況等。
2.2地質(zhì)環(huán)境
在水文地質(zhì)的勘查過(guò)程中,水文條件與地質(zhì)是分不開(kāi)的,因此,需要對(duì)地質(zhì)情況進(jìn)行熟悉和了解。地質(zhì)環(huán)境涉及的內(nèi)容主要包括工程所在區(qū)域的地質(zhì)構(gòu)造特征、基底構(gòu)造及其對(duì)第四系厚度的控制、地層巖性、新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)等方面的內(nèi)容。
2.3地下水位情況
地下水位勘查是水文地質(zhì)勘查的重點(diǎn)項(xiàng)目,其勘查的內(nèi)容主要包括近年來(lái)地下水位的最高水位以及最低水位以及水位的變化趨勢(shì),地表水與地下水的補(bǔ)給關(guān)系以及地下水的補(bǔ)給排泄條件等,地下水位的變化情況對(duì)于巖土工程的建設(shè)和后期使用都具有重要的影響,因此要加強(qiáng)對(duì)地下水位的勘查工作。各含水層和隔水層的埋藏條件、地下水類(lèi)型、流向、水位及其變化幅度。主要研究的內(nèi)容包括,含水層的分布、厚度及埋深;通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)測(cè)定地層滲透系數(shù)等水文地質(zhì)參數(shù)等;場(chǎng)地地質(zhì)條件下對(duì)地下水賦存和滲流狀態(tài)的影響、判定地下水水質(zhì)對(duì)建筑材料的腐蝕性等。
3工程地質(zhì)勘查中水文地質(zhì)問(wèn)題評(píng)價(jià)內(nèi)容分析
在工程建設(shè)過(guò)程中,對(duì)于工程質(zhì)量影響較大的水文地質(zhì)因素有很多,主要包括地下水位及變動(dòng)幅度、地下水的類(lèi)型、土層或巖層滲透性的強(qiáng)弱及滲透系數(shù)以及含水層和隔水層的厚度和分布及組合關(guān)系等。為了綜合提高地質(zhì)勘查水平,需要對(duì)地質(zhì)勘查中涉及到的水文地質(zhì)問(wèn)題進(jìn)行重點(diǎn)研究。通過(guò)對(duì)水文地質(zhì)條件的分析,不僅能夠?qū)λ牡刭|(zhì)問(wèn)題有明確的認(rèn)識(shí),而且能夠?qū)Φ叵滤畬?duì)工程地質(zhì)的影響做出明確的評(píng)價(jià),進(jìn)而能夠針對(duì)可能出現(xiàn)的情況采取一定的措施。這能夠在很大程度上消除建筑工程建設(shè)的盲目性,提高建筑工程的整體建設(shè)水平。很少有針對(duì)實(shí)際的工程需要來(lái)分析地下水可能會(huì)產(chǎn)生的危害的報(bào)告,這是當(dāng)前的地質(zhì)勘查工作中的缺陷與問(wèn)題,必須要進(jìn)行改進(jìn)與完善。為此,筆者提出,在未來(lái)的工程進(jìn)行地質(zhì)勘查時(shí),至少需要從下述幾點(diǎn)內(nèi)容對(duì)水文地質(zhì)進(jìn)行評(píng)價(jià):
3.1注重地下水對(duì)巖土體和建筑的影響
在工程建設(shè)過(guò)程中,地下水是影響建筑質(zhì)量的重要因素,因此,在工程地質(zhì)勘查中,應(yīng)重點(diǎn)評(píng)價(jià)地下水對(duì)巖土體和建筑的作用和影響,預(yù)測(cè)可能產(chǎn)生的巖土工程危害,做出相應(yīng)的防治措施的準(zhǔn)備工作。
3.2水文地質(zhì)對(duì)地基的影響
對(duì)于一項(xiàng)建筑工程來(lái)講,地基是最重要的部位,其施工質(zhì)量的好壞,直接關(guān)系到整個(gè)建筑工程的質(zhì)量。因此,在工程地質(zhì)勘查的過(guò)程中,要能夠加強(qiáng)研究與地基有關(guān)的水文地質(zhì)問(wèn)題。工程地質(zhì)勘查中要密切結(jié)合建筑物地基基拙類(lèi)型,查明與該地基基拙類(lèi)型有關(guān)的水文地質(zhì)問(wèn)題,提供選型所需的水文地質(zhì)資料。
3.3加強(qiáng)對(duì)地下水賦存狀態(tài)和變化規(guī)律的研究
在工程地質(zhì)的勘查過(guò)程中,要能夠?qū)λ牡刭|(zhì)自身的狀態(tài)進(jìn)行分析和研究。在地下水勘查過(guò)程中,應(yīng)該對(duì)地下水的天然存在形態(tài)和今后可能的變化情況進(jìn)行科學(xué)的研究,此外,更為重要的是,要能夠?qū)Φ叵滤拇嬖趯?duì)于建筑工程的建設(shè)以及使用情況產(chǎn)生的影響進(jìn)行分析,從而能夠避免地下水對(duì)建筑工程造成的負(fù)面影響。此外,值得注意的是,地下水位的存在和變化情況對(duì)于每一種建筑物都具有很大的影響。因此,在進(jìn)行工程地質(zhì)分析的時(shí)候,要能夠?qū)Φ叵滤恢虾偷叵滤恢碌那闆r進(jìn)行區(qū)別對(duì)待。
4地下水位變化對(duì)巖土工程的影響
膨脹性巖土如果產(chǎn)生不均勻的脹縮變形,大多數(shù)情況下都是因?yàn)榈叵滤坏纳?jí)所引起的,如果升降變化比較大就會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的地裂災(zāi)害的發(fā)生,進(jìn)而對(duì)建筑物產(chǎn)生較大的破壞,甚至?xí)斐商?。所以在發(fā)現(xiàn)地下水位出現(xiàn)頻繁升降變化的時(shí)候,要給予足夠的重視,在進(jìn)行膨脹性巖土地區(qū)的勘查工作過(guò)程中,應(yīng)著重對(duì)該地區(qū)的水文進(jìn)行詳盡的研究和數(shù)據(jù)分析,進(jìn)而掌握地下水位的升降變化規(guī)律。只有通過(guò)對(duì)地基基拙深度的選擇依據(jù)水文的地下水位變化這個(gè)原則的有效執(zhí)行,就可以盡可能避免出現(xiàn)變形和受損。如果當(dāng)水位壓縮層的范圍內(nèi)變化,就可能會(huì)讓地基發(fā)生軟化現(xiàn)象,導(dǎo)致地基強(qiáng)度降低,就可能讓建筑物發(fā)生沉降和變形,所以在實(shí)際施工中一定要對(duì)地下水位的升降變化給予高度重視,以避免對(duì)巖土工程產(chǎn)生破壞和影響。
從以上三種定義的實(shí)質(zhì)中均不難看出,工程地質(zhì)學(xué)強(qiáng)調(diào)的工程和地質(zhì)的關(guān)系,研究的是人類(lèi)工程活動(dòng)與自然地質(zhì)環(huán)境的相互作用。但是,近年來(lái)工程地質(zhì)學(xué)科卻正在經(jīng)歷著前所未有的挑戰(zhàn),工程地質(zhì)學(xué)被異名為巖土工程學(xué),工程地質(zhì)勘察被稱之為巖土工程勘察。工程界有此呼聲,學(xué)術(shù)界有此呼應(yīng),一些大專院校也紛紛效仿,甚至工程地質(zhì)這個(gè)專業(yè)在高校也被取消了。一時(shí)間,似乎工程地質(zhì)已經(jīng)成了守舊傳統(tǒng),巖土工程才是先進(jìn)時(shí)髦的,才是可以適應(yīng)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)并與國(guó)際接軌的。這是近年來(lái)分歧最大的爭(zhēng)議。
這些年來(lái)工程地質(zhì)勘察的不景氣以及市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的不規(guī)范化,工程地質(zhì)勘察隊(duì)伍增加了巖土工程的業(yè)務(wù)是完全必要的,但將巖土工程作為工程地質(zhì)的救世主,則值得商榷了。
根據(jù)筆者的理解,巖土工程是一項(xiàng)工程應(yīng)用技術(shù),是針對(duì)地質(zhì)體的工程缺陷實(shí)施的工程措施而進(jìn)行的一系列設(shè)計(jì)和施工過(guò)程的總稱。巖土工程的任務(wù)是“處理”地質(zhì)體的工程缺陷,使之滿足工程建筑物對(duì)地基的工程要求,因此又有“巖土工程處理技術(shù)”的別名,說(shuō)明巖土工程的確是一項(xiàng)實(shí)實(shí)在在的工程技術(shù)。確立工程地質(zhì)學(xué)是一門(mén)獨(dú)立的學(xué)科,盡管也僅僅是本世紀(jì)初的事,并不象數(shù)學(xué)、物理學(xué)、天文學(xué)等等著名學(xué)科那樣歷史悠久,然而,之所以將工程地質(zhì)定義在“學(xué)科”這樣的高度上,是因?yàn)樗邆鋵W(xué)科的一些基本特性和基本理論,這就是地質(zhì)學(xué)的基本特性和基本理論,換句話說(shuō),工程地質(zhì)學(xué)的基本理論就是地質(zhì)學(xué)(當(dāng)然更包括數(shù)學(xué)、力學(xué)、化學(xué)等等),因此,又將工程地質(zhì)學(xué)界定為地質(zhì)學(xué)的一個(gè)分支學(xué)科或應(yīng)用學(xué)科,這是符合實(shí)際的。工程地質(zhì)學(xué)的最新定義也是較為全面的:研究人類(lèi)工程活動(dòng)與地質(zhì)環(huán)境相互作用的科學(xué)。顯然,工程地質(zhì)與巖土工程盡管有相似之處,但也有天地之別。如果將巖土工程界定為工程地質(zhì)學(xué)科的一個(gè)分支,好象還說(shuō)得過(guò)去;而反過(guò)來(lái)用巖土工程來(lái)代替工程地質(zhì),則實(shí)在有些牽強(qiáng)附會(huì)。
1997年6月20-27日,國(guó)際工程地質(zhì)學(xué)會(huì)在希臘召開(kāi)了一次學(xué)術(shù)討論會(huì),會(huì)上決定將本學(xué)會(huì)名稱改為:國(guó)際工程地質(zhì)學(xué)與環(huán)境學(xué)會(huì)。我國(guó)組團(tuán)15人參加,王思敬任團(tuán)長(zhǎng)。隨后國(guó)內(nèi)也有人提出工程地質(zhì)學(xué)會(huì)改名,以便與國(guó)際接軌,但一直未獲通過(guò)。在近幾年的中國(guó)地質(zhì)學(xué)會(huì)工程地質(zhì)專委會(huì)會(huì)議上,學(xué)科和學(xué)會(huì)更名問(wèn)題的交鋒一直也沒(méi)有停止過(guò)。我國(guó)工程地質(zhì)界的前輩專家學(xué)者們多數(shù)也不同意更名,認(rèn)為如此嚴(yán)肅的基礎(chǔ)性應(yīng)用性學(xué)科,沒(méi)有必要放棄自己的傳統(tǒng)風(fēng)格,我國(guó)的工程建設(shè)任務(wù)十分繁重,工程地質(zhì)學(xué)科的研究和發(fā)展前景仍然是艱巨和光明的。
2.工程地質(zhì)工作的任務(wù)
在工程建設(shè)中,工程地質(zhì)工作的任務(wù)十分繁重,也異常艱巨,主要任務(wù)是:①選址,選擇在地質(zhì)條件上相對(duì)最優(yōu)的工程建筑地區(qū)或場(chǎng)地;②評(píng)價(jià),闡明工程建筑區(qū)或場(chǎng)地的工程地質(zhì)條件,進(jìn)行定性和定量的工程地質(zhì)評(píng)價(jià),準(zhǔn)確界定工程地質(zhì)問(wèn)題;③預(yù)測(cè)工程建筑物興建和運(yùn)用過(guò)程中地質(zhì)條件的可能變化,為研究改善和防治工程地質(zhì)缺陷的措施提供依據(jù);④調(diào)查工程建筑物所需的天然建筑材料等。
3.工程地質(zhì)專業(yè)的尷尬
工程地質(zhì)專業(yè)是工程建設(shè)的基礎(chǔ)性專業(yè),沒(méi)有這個(gè)專業(yè),一切工程建設(shè)均將成為空中樓閣,這是常識(shí)性問(wèn)題,我們?cè)谶@里反復(fù)強(qiáng)調(diào)好象有些多于。然而,現(xiàn)實(shí)確讓這一基礎(chǔ)性專業(yè)處于一個(gè)十分尷尬的境地,主要表現(xiàn)在:
①工程地質(zhì)專業(yè)本身的特殊性、復(fù)雜性和實(shí)踐性;
②專業(yè)不景氣,社會(huì)地位和經(jīng)濟(jì)地位與工程地質(zhì)專業(yè)不相適應(yīng),工作環(huán)境、工作條件的局限,擇業(yè)行為中的浮躁動(dòng)機(jī),專業(yè)本身的局限性;
③規(guī)程規(guī)范存在的問(wèn)題;
④工程地質(zhì)勘察技術(shù)的局限性;
⑤相關(guān)專業(yè)對(duì)工程地質(zhì)專業(yè)的輕視;
⑥長(zhǎng)官意志,某些決策者對(duì)工程地質(zhì)專業(yè)的無(wú)知或輕視;
⑦世人對(duì)工程地質(zhì)專業(yè)的不了解與不理解。
4.在工程建設(shè)中的地質(zhì)教訓(xùn)
由于地質(zhì)問(wèn)題而嚴(yán)重影響工程建設(shè)的實(shí)例太多,教訓(xùn)太深刻,順手拈來(lái)幾個(gè)實(shí)例:
①云南漫灣水電站左壩肩順層滑坡和建材問(wèn)題;
②貴州天生橋二級(jí)水電站廠址、隧洞等問(wèn)題;
③貴州東風(fēng)水電站右壩肩和帷幕線上的巖溶問(wèn)題;
④烏江彭水水利樞紐前期工作重復(fù)問(wèn)題;
⑤雅礱江錦屏二級(jí)水電站巖溶地下水問(wèn)題;
⑥軟弱夾層的遺漏對(duì)工程建設(shè)的重大影響,葛州壩、西津溢洪道等。
5.工程地質(zhì)在工程建設(shè)中的決定性作用
任何地質(zhì)條件下都可以建工程,對(duì)嗎?這個(gè)問(wèn)題也是這些年來(lái)工程界的一個(gè)熱門(mén)話題,筆者認(rèn)為答案是否定的。
①陜西東莊水庫(kù)灰?guī)r壩址滲漏嚴(yán)重不能建壩;
②小浪底滑坡性質(zhì)界定對(duì)設(shè)計(jì)的影響;
③天生橋二級(jí)水電站移民區(qū)是否滑坡對(duì)移民安置的影響;
④堤防工程中的堤基垂直防滲引起的環(huán)境地質(zhì)問(wèn)題,有時(shí)可能是決定性的;
⑤地質(zhì)邊界條件和地質(zhì)參數(shù)對(duì)工程設(shè)計(jì)的影響。
6.相關(guān)學(xué)科在工程地質(zhì)中的應(yīng)用
①系統(tǒng)工程在工程地質(zhì)中的應(yīng)用;
②計(jì)算機(jī)技術(shù)在工程地質(zhì)中的應(yīng)用;
③遙感、物探、GPS等;
④水工設(shè)計(jì)施工與工程地質(zhì)的關(guān)系。
清晰的工程概念是地質(zhì)師所必需的。潘家錚院士對(duì)地質(zhì)師的要求:應(yīng)該有系統(tǒng)地學(xué)習(xí)水工建筑物的基本設(shè)計(jì)理論,計(jì)算方法,以及地基缺陷的影響,各種處理的措施,各種成功和失敗的經(jīng)驗(yàn);最好補(bǔ)一些數(shù)學(xué)、力學(xué)、水力學(xué)、巖土力學(xué)、巖石試驗(yàn)、有限元分析和計(jì)算機(jī)應(yīng)用等方面的基礎(chǔ)課。五十年代初,由于我國(guó)水利水電工程地質(zhì)專業(yè)人才奇缺,一批設(shè)計(jì)師改行從事工程地質(zhì)專業(yè)的學(xué)習(xí)和工作,后來(lái)大都成為工程地質(zhì)專業(yè)的優(yōu)秀專家。實(shí)踐證明,地質(zhì)師的工程概念清晰,地質(zhì)工作會(huì)得心應(yīng)手;反之則可能事倍功半。
7.工程地質(zhì)要面對(duì)現(xiàn)實(shí)著眼未來(lái)
汪恕誠(chéng)部長(zhǎng)最近講話強(qiáng)調(diào):不能老修改設(shè)計(jì),因?yàn)楦阏型稑?biāo)尤其是國(guó)際合同,修改設(shè)計(jì)就意味著被索賠。修改一個(gè)設(shè)計(jì),似乎節(jié)省了某一個(gè)工程量,而索賠量比這個(gè)還大,大量修改設(shè)計(jì)怎么得了?汪部長(zhǎng)的這段講話似乎在批評(píng)設(shè)計(jì),實(shí)則是水利水電工程地質(zhì)的一個(gè)千載難逢的新的契機(jī)。
如何理解汪部長(zhǎng)的這段話?我們認(rèn)為首先要搞清楚為什么修改設(shè)計(jì),水利工程因?yàn)榈刭|(zhì)問(wèn)題而修改設(shè)計(jì)的可以舉出若干例子來(lái)。
修改設(shè)計(jì)往往賴地質(zhì),我們當(dāng)然可以理直氣壯地說(shuō):前期地質(zhì)工作投入不夠,工程地質(zhì)條件不清楚,地質(zhì)基礎(chǔ)資料不準(zhǔn)確,工程地質(zhì)分析出力不夠或分析工作的深度不到家,工程地質(zhì)問(wèn)題的界定不明確或界定有錯(cuò)誤,學(xué)術(shù)技術(shù)問(wèn)題得不到廣泛的討論和爭(zhēng)論,工程地質(zhì)問(wèn)題的真理有時(shí)往往掌握在少數(shù)人手里。
從上世紀(jì)80年代開(kāi)始,地質(zhì)工程學(xué)就在我國(guó)誕生了,地質(zhì)工程學(xué)主要就是對(duì)地質(zhì)災(zāi)害的防治所進(jìn)行研究的。地質(zhì)災(zāi)害工程涵蓋著對(duì)地質(zhì)災(zāi)害的防治以及巖土兩個(gè)重要的層面,其中的巖土工程則是施工間所設(shè)計(jì)到的開(kāi)挖巖土體的加固處理。從巖土工程地質(zhì)災(zāi)害的主要類(lèi)型特征層面,不同的地質(zhì)災(zāi)害類(lèi)型就有著不同的特征,巖土工程中的泥石流地質(zhì)災(zāi)害類(lèi)型是降水作用下,溝谷以及山坡等出現(xiàn)的攜帶大量石塊及泥沙物體的洪流,主要是表現(xiàn)為固體流動(dòng)和液體流動(dòng)相結(jié)合的混合物,這一地質(zhì)災(zāi)害類(lèi)型受到棄土棄渣的防護(hù)不合理所致,再有就是在開(kāi)挖過(guò)程中沒(méi)有科學(xué)化進(jìn)行。再者,巖土工程地質(zhì)災(zāi)害中的滑坡類(lèi)型也比較常見(jiàn),主要是地下水以及河流的沖刷等使得斜坡的巖體或者土地的軟弱地帶發(fā)生的下滑情況?;碌刭|(zhì)災(zāi)害主要的由于強(qiáng)降雨或者強(qiáng)降雪所致,還有就是受到地表水沖刷、浸泡等也比較容易發(fā)生滑坡地質(zhì)災(zāi)害。巖土工程地質(zhì)災(zāi)害類(lèi)型中的崩塌也是比較常見(jiàn)的災(zāi)害類(lèi)型,這一地質(zhì)災(zāi)害主要就是由于根部的虛空使得陡坡裂縫分割巖體而發(fā)生局部的折斷等狀況,這樣就失去了原有的穩(wěn)定性鞥發(fā)生翻滾。崩塌地質(zhì)災(zāi)害主要是受到礦產(chǎn)資源開(kāi)采及道路邊坡開(kāi)挖影響比較嚴(yán)重。另外,巖土工程地質(zhì)災(zāi)害中的地面變形也是常見(jiàn)災(zāi)害之一,這一類(lèi)型的地質(zhì)災(zāi)害主要有地面的沉降額塌陷,或者是出現(xiàn)裂縫等。地面變形的地質(zhì)災(zāi)害受到區(qū)域內(nèi)地表水的大量抽取以及表面的熔巖和對(duì)礦產(chǎn)的不合理開(kāi)采的影響比較嚴(yán)重,所以在對(duì)巖土工程中地質(zhì)災(zāi)害的防治過(guò)程中就要能夠結(jié)合實(shí)際進(jìn)行處理。
1.2巖土工程地質(zhì)災(zāi)害的成因分析
巖土工程地質(zhì)災(zāi)害的成因根據(jù)類(lèi)型的不同也會(huì)有著多種成因,主要體現(xiàn)在受到地形地貌的影響比較顯著,我國(guó)是地質(zhì)災(zāi)害最為嚴(yán)重的國(guó)家之一,每年由于地質(zhì)災(zāi)害所造成的損失比較巨大,這對(duì)多個(gè)地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展有了限制。從巖土工程地質(zhì)災(zāi)害的主要成因?qū)用鎭?lái)看,分為自然因素及人為活動(dòng)因素,其中的人為活動(dòng)因素是造成地質(zhì)災(zāi)害比較重要的影響因素,由于在一些建設(shè)和開(kāi)發(fā)開(kāi)采等活動(dòng)的實(shí)施下,就對(duì)原有的地質(zhì)自然形態(tài)造成了破壞,從而引發(fā)了一些列的災(zāi)害,其發(fā)生和地質(zhì)本身的關(guān)系并不大,主要就是由于人為破壞的。對(duì)于巖土工程的地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生是在自然地質(zhì)演變和氣候的變化下逐漸形成的不穩(wěn)定狀況,經(jīng)過(guò)人為活動(dòng)對(duì)這一不穩(wěn)定活動(dòng)的破壞,加快了地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生。地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生對(duì)人們的經(jīng)濟(jì)財(cái)產(chǎn)以及生命等都有著很大的危害,這也是災(zāi)難性的事故。另外就是巖土工程地質(zhì)災(zāi)害的自然因素,這一影響因素也被稱為是第一環(huán)境問(wèn)題,不會(huì)因?yàn)闅v史變遷而發(fā)生變化。地形地貌的影響以及水文氣候的特點(diǎn)和地質(zhì)環(huán)境的特點(diǎn)等都會(huì)對(duì)巖土工程地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生起到促進(jìn)作用。
2巖土工程地質(zhì)災(zāi)害的有效防治措施探究
第一,對(duì)巖土工程地質(zhì)災(zāi)害的防治要從多方面進(jìn)行考慮分析,采取多樣化的防治措施,由于地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生需要一定的條件促進(jìn)才能形成,所以為能夠?qū)r土工程地質(zhì)災(zāi)害得到有效防治,就要從源頭上進(jìn)行消除。首先是對(duì)巖土工程的實(shí)施過(guò)程中,要能對(duì)地質(zhì)災(zāi)害的勘察得到充分重視,地質(zhì)災(zāi)害額發(fā)生和地質(zhì)狀況有著緊密的聯(lián)系,這就要對(duì)地質(zhì)的實(shí)際狀態(tài)加強(qiáng)勘察,進(jìn)而保障巖土工程施工中的安全性。具體的措施就是先成立地質(zhì)勘察小組,對(duì)巖土工程施工的地區(qū)進(jìn)行實(shí)際的勘察,對(duì)施工場(chǎng)地的地質(zhì)特征以及形成原因加以詳細(xì)化分析,然后對(duì)地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生可能程度進(jìn)行評(píng)估,并要定期的到現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施觀察。第二,當(dāng)前我國(guó)的科學(xué)技術(shù)有了很大程度的發(fā)展,將其在巖土工程施工的有效應(yīng)用對(duì)地質(zhì)災(zāi)害的防治就有著積極作用。從我國(guó)地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警體系的發(fā)展過(guò)程中來(lái)看,有的是通過(guò)先進(jìn)儀器設(shè)備誒等進(jìn)行的專業(yè)監(jiān)測(cè),還有的是通過(guò)群眾參與的群測(cè)群防??傮w而言,對(duì)巖土工程施工過(guò)程中的地質(zhì)災(zāi)害防治要能將“感”、“傳”、“知”、“用”這幾個(gè)層面得到準(zhǔn)確的掌握,其中的感就是對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集,再通過(guò)移動(dòng)終端對(duì)所采集的信息加以傳遞,這樣就能通過(guò)衛(wèi)星傳回監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù),然后再對(duì)這些數(shù)據(jù)加以處理分析并建立模型,對(duì)地質(zhì)災(zāi)害的狀態(tài)以及發(fā)展趨勢(shì)加以判斷,最后就是采取輔的決策對(duì)地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警以及搬遷轉(zhuǎn)移等措施提出。第三,對(duì)巖土工程地質(zhì)災(zāi)害的防治還需要開(kāi)展相應(yīng)的防治工程設(shè)計(jì),結(jié)合實(shí)際巖土工程所受到的災(zāi)害情況進(jìn)行對(duì)防治的途徑加以確定,然后再按照災(zāi)害的發(fā)生程度以及對(duì)防治目標(biāo)的確定等對(duì)防治的實(shí)際強(qiáng)度和工作量詳細(xì)的制定,例如采取支擋或者排水以及加固等方面的措施進(jìn)行實(shí)施。從工程層面來(lái)看采取工程型防治是地質(zhì)災(zāi)害最為主要的防治措施,工程開(kāi)展過(guò)程中要進(jìn)行實(shí)施削方減載,并把緣地表排水及開(kāi)展前緣支擋的方法對(duì)實(shí)際的施工要求加以滿足,在工程防治方面要能結(jié)合實(shí)際來(lái)采取相關(guān)措施。第四,而采用生物防治的措施,則主要是通過(guò)植樹(shù)造林以及草坡護(hù)理等方式實(shí)施防治,這在環(huán)境保護(hù)以及防治的時(shí)間上都有著較好效果的呈現(xiàn)。還可再用地質(zhì)災(zāi)害的避讓措施的實(shí)施,巖土工程施工過(guò)程中通過(guò)避讓措施能夠?qū)Φ刭|(zhì)災(zāi)害的損失降到最低。對(duì)于災(zāi)害隱患點(diǎn)及變形斜坡在雨天所采取避讓措施比較有效,如在下雨天可讓比較容易發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害的群眾及時(shí)的搬遷,在對(duì)這一措施實(shí)施過(guò)程中要能有效遵循就近以及不受災(zāi)害威脅的原則。對(duì)于有著較大危害的采取避讓措施是比較有效的。
張菊明等對(duì)風(fēng)化帶分布、多層地層等地質(zhì)信息的可視化和斷層錯(cuò)斷巖層的表達(dá)和顯示的算法[1,2]進(jìn)行了較為深入的研究,為工程地質(zhì)三維可視化軟件的開(kāi)發(fā)準(zhǔn)備了數(shù)學(xué)基礎(chǔ),并借助AutoCAD平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了復(fù)雜三維地質(zhì)圖形的顯示。國(guó)內(nèi)的靈圖VRMap地理信息系統(tǒng)軟件有較強(qiáng)的地形模擬和地表地物的查詢功能,但不是真三維的地質(zhì)建模工具。北京東方泰坦科技有限公司開(kāi)發(fā)TITAN三維建模軟件,基于框架建模的思想,利用平行或基本平行的剖面數(shù)據(jù),建立起三維空間復(fù)雜形狀物體的真三維實(shí)體模型,但目前只是初步的三維建模與圖形處理的引擎,在面向具體專業(yè)時(shí),需要添加或擴(kuò)充專業(yè)模塊,比如工程地質(zhì)專業(yè)模塊等。
縱觀國(guó)內(nèi)外幾種軟件的研究與開(kāi)發(fā)現(xiàn)狀,它們?yōu)楣こ痰刭|(zhì)三維建模與可視化打下了很好的技術(shù)基礎(chǔ),提供了很寶貴的開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)。但是,對(duì)于工程地質(zhì)專業(yè)的地質(zhì)體建模與可視化分析的針對(duì)性不強(qiáng),不能夠很好地滿足工程地質(zhì)生產(chǎn)與研究的專業(yè)功能需要。因此本文將從分析工程地質(zhì)的三維建模和可視化的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題入手,簡(jiǎn)單描述作者在工程地質(zhì)三維建模和可視化方面的初步開(kāi)發(fā)研究成果。
2關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題分析2.1離散數(shù)據(jù)的插值與擬合
工程地質(zhì)復(fù)雜地質(zhì)體中的各種地質(zhì)信息,包括地表地形、地下水位、地層界面、斷層、節(jié)理、風(fēng)化帶分布、侵入體及各種地球物理、地球化學(xué)、巖土體的物理力學(xué)參數(shù)或數(shù)據(jù)的等值面(線)等,都可以看作是三維空間中的函數(shù),它們的擬合函數(shù)要根據(jù)實(shí)際勘測(cè)數(shù)據(jù)建立,實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)越豐富,越能夠真實(shí)描繪出這些信息的空間分布規(guī)律。地表地形測(cè)量數(shù)據(jù)、地下水位埋深測(cè)量信息等的單值曲面圖形生成可歸結(jié)為雙自變量離散數(shù)據(jù)的插值和擬合,多值曲面如倒轉(zhuǎn)褶皺和空間等值面等,則應(yīng)采用多參變量插值等其他一些較復(fù)雜的方法。空間曲面插值函數(shù)有以下構(gòu)造方法,如與距離成反比的加權(quán)方法(Shepard方法),徑向基函數(shù)插值法(Multiquadric方法)[3],平面彈性理論插值法[1,2]等,它們同樣適用于單個(gè)連續(xù)地層界面、地球物理勘探數(shù)據(jù)、地球化學(xué)勘探數(shù)據(jù)以及巖土體物理力學(xué)參數(shù)在地質(zhì)體空間的分布。
2.2三維數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
工程地質(zhì)體一般是不規(guī)則形體,在計(jì)算機(jī)圖形學(xué)中曲線和曲面總是分別通過(guò)很多微小直線段和微小三角面逼近來(lái)模擬地層巖性界線和巖層曲面,即巖層界面(和地表曲線、地下水位面等地質(zhì)層面界線)和巖層曲面都分別是許多微小直線段和微小三角面的集合。地質(zhì)體三維空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是工程地質(zhì)三維建模和可視化的基礎(chǔ),這就要求必須具備有效的分層的三維數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),能夠確保人機(jī)交互和查詢的實(shí)現(xiàn)。
2.3曲面求交
地質(zhì)體中存在大量各種層面,當(dāng)出現(xiàn)地層不整合、斷層錯(cuò)斷巖層、地層尖滅和地下水出露于河谷地表等情形時(shí),就自然會(huì)遇到曲面間求交的問(wèn)題;地質(zhì)體三維模型的上部邊界是地表曲面,通過(guò)數(shù)學(xué)方法擬合出的巖層面或地下水位面不應(yīng)超出地表曲面,即超出部分不應(yīng)顯示。同樣的,當(dāng)顯示多層地層時(shí),下面的每一巖層應(yīng)以其上一巖層為邊界。因此,為了可視化地層界面必須要解決地層面與地表、斷層面和其他地層面的求交問(wèn)題。另一方面,在剖面圖成圖時(shí),地質(zhì)界線的繪制是通過(guò)顯示剖面(平面)與各種地質(zhì)界面(曲面)求交所得出的交線。因此曲面求交包括地質(zhì)界面(層面)之間的相交,和地質(zhì)界面與剖面的相交兩類(lèi)問(wèn)題。
2.4三維拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分析
從地質(zhì)學(xué)角度看,拓?fù)涫堑刭|(zhì)對(duì)象間關(guān)系的表格,拓?fù)浔泶鎯?chǔ)層位間上覆、下伏和交切(被斷層切割后地層的拓?fù)浔磉_(dá))等的地層學(xué)關(guān)系及地質(zhì)空間位置關(guān)系。拓?fù)湟部梢暈樵试S這些地質(zhì)關(guān)系合理儲(chǔ)存的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。例如,考慮多層地層,上一個(gè)巖層的底面和與其相鄰的下一個(gè)巖層的頂面是上下巖層這兩個(gè)實(shí)體的公共部分或共享邊界,它們之間的拓?fù)潢P(guān)系就是相鄰和同一的關(guān)系,在存儲(chǔ)數(shù)據(jù)時(shí)只存儲(chǔ)上一個(gè)巖層的底面或其相鄰的下一個(gè)巖層的頂面,即相鄰巖層的邊界曲面可以存為一個(gè)地層曲面,大大減少數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量。評(píng)價(jià)地質(zhì)模型系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)往往決定于描述地質(zhì)對(duì)象所用的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)[4]。
2.5可視化技術(shù)
工程地質(zhì)復(fù)雜地質(zhì)體可視化,是利用計(jì)算機(jī)技術(shù)將工程勘測(cè)獲得的數(shù)據(jù),轉(zhuǎn)換為形象直觀的便于進(jìn)行交互分析的地下地質(zhì)結(jié)構(gòu)空間形態(tài)的立體圖和剖面圖形,其基礎(chǔ)是工程數(shù)據(jù)和測(cè)量數(shù)據(jù)的可視化〔5〕。利用可視化技術(shù)可以從龐大的地質(zhì)勘測(cè)數(shù)據(jù)中構(gòu)造出地質(zhì)工程中對(duì)于邊破穩(wěn)定性和地下硐室變形破壞等起關(guān)鍵作用的巖層和結(jié)構(gòu)面,并顯示其范圍、走向和相互交切關(guān)系,幫助工程地質(zhì)人員對(duì)原始數(shù)據(jù)做出正確解釋,繼而為工程地質(zhì)分析具體問(wèn)題提供決策支持。
3工程地質(zhì)三維可視化技術(shù)的初步開(kāi)發(fā)與應(yīng)用3.1研究框圖
工程地質(zhì)復(fù)雜地質(zhì)體三維建模與可視化的研究框圖如圖1所示。
基于離散采樣數(shù)據(jù)的插值與擬合的思想,即將離散數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為連續(xù)曲線曲面,工程地質(zhì)復(fù)雜地質(zhì)體三維建模與可視化的過(guò)程是,從勘探數(shù)據(jù)庫(kù)中提取各種地質(zhì)信息的坐標(biāo)位置及巖土體的物理力學(xué)參數(shù),通過(guò)不同的擬合與插值函數(shù)得到地質(zhì)層面(曲面)和地質(zhì)實(shí)體的三維計(jì)算機(jī)圖形顯示,表達(dá)地質(zhì)信息在研究區(qū)域內(nèi)的分布規(guī)律。生成地質(zhì)巖層面和地質(zhì)實(shí)體后,實(shí)現(xiàn)從任意角度觀察建立的模型,實(shí)現(xiàn)根據(jù)指定的剖面走向、傾向和傾角生成垂直剖面。
3.2初步開(kāi)發(fā)與應(yīng)用3.2.1工程勘測(cè)空間數(shù)據(jù)庫(kù)管理
在收集整理現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)數(shù)據(jù)后錄入金沙江某水電工程勘測(cè)空間數(shù)據(jù)庫(kù)各分項(xiàng)數(shù)據(jù)表,這些數(shù)據(jù)表不僅包括地質(zhì)信息的位置數(shù)據(jù),更重要的是提供屬性數(shù)據(jù)。
以地層巖性數(shù)據(jù)表為例,要求錄入鉆孔編號(hào)、巖層起始深度、巖層終止深度、層厚、巖性(地層名稱)、地層代碼(地層年代)、巖層走向、巖層傾向、巖層傾角、接觸關(guān)系、地質(zhì)描述等數(shù)據(jù)。隨著工程勘測(cè)的進(jìn)展,能夠方便地修改補(bǔ)充和管理勘測(cè)數(shù)據(jù)。圖2是工程勘測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)中鉆孔地層系統(tǒng)數(shù)據(jù)表的管理界面。
3.2.2三維瀏覽
通過(guò)孔口坐標(biāo)和測(cè)量數(shù)據(jù)等的離散數(shù)據(jù)的擬合和插值法繪制壩址區(qū)的右岸地表曲面網(wǎng)格(圖3),進(jìn)而可在三維圖形環(huán)境中進(jìn)行虛擬現(xiàn)實(shí)瀏覽觀察(圖4)。
3.2.3三維地質(zhì)立體圖
利用工程勘測(cè)數(shù)據(jù),建立了壩址區(qū)右岸三維立體地質(zhì)圖。該壩址區(qū)自上而下地層巖性組合為:第四系崩坡堆積物,侏羅系泥巖、粉砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖,三疊系上統(tǒng)厚至巨厚層狀細(xì)至中粒砂巖,三疊系上統(tǒng)薄至中厚層狀粉細(xì)紗巖、粉砂巖,三疊系上統(tǒng)中厚至厚層狀中粗砂巖。通過(guò)有限的工程勘測(cè)數(shù)據(jù)得出的立體圖,能夠較好地滿足工程地質(zhì)的精度。圖5表達(dá)了該壩址區(qū)右岸三維地質(zhì)圖。
3.2.4三維可視化查詢
通過(guò)圖形與工程勘測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)中的屬性數(shù)據(jù)的鏈接,實(shí)現(xiàn)可視化查詢地層巖性和其他工程地質(zhì)信息,最終完成向三維地質(zhì)信息系統(tǒng)的轉(zhuǎn)變。圖6是一簡(jiǎn)單的被斷層錯(cuò)斷的水平多層地層模型,通過(guò)模型的每個(gè)地層實(shí)體名稱與數(shù)據(jù)表中的巖石名稱字段對(duì)應(yīng)鏈接,能夠查詢地層的巖性,地質(zhì)年代,起止深度和地質(zhì)描述等工程地質(zhì)人員關(guān)心的地質(zhì)信息。
4結(jié)論
(1)運(yùn)用先進(jìn)的可視化技術(shù)與交互圖形技術(shù)建立數(shù)據(jù)庫(kù),存儲(chǔ)和管理現(xiàn)場(chǎng)勘探實(shí)測(cè)和試驗(yàn)數(shù)據(jù),建立工程地質(zhì)體的三維模型,工程地質(zhì)工作者可隨著勘察或研究工作的不斷深入細(xì)致,對(duì)研究(工作)區(qū)域隨時(shí)補(bǔ)充信息來(lái)自動(dòng)顯示地質(zhì)信息在研究(工作)區(qū)域內(nèi)的分布,從而不斷提高模型精度,并且利用模型反饋回來(lái)的信息及時(shí)發(fā)現(xiàn)已有勘察工作中的不足,從而及時(shí)修改勘察或研究工作方案,指導(dǎo)下一步勘探或研究工作的實(shí)施。
(2)工程地質(zhì)三維建模與可視化的深入研究,可以充分利用已有現(xiàn)場(chǎng)勘探實(shí)測(cè)或試驗(yàn)數(shù)據(jù),達(dá)到節(jié)約投資減少勘察或研究成本的目的。當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)勘探和試驗(yàn)數(shù)據(jù)資料不足情況下,通過(guò)對(duì)已有數(shù)據(jù)的插值與擬合到建立三維模型,可以推斷和預(yù)測(cè)未知區(qū)域或研究較少區(qū)域的地質(zhì)信息或巖土體物理力學(xué)參數(shù)的分布趨勢(shì),從而為減少勘探工作量提供科學(xué)的可靠的依據(jù),達(dá)到節(jié)約花費(fèi),為生產(chǎn)或研究部門(mén)產(chǎn)生直接經(jīng)濟(jì)效益的目的。
(3)工程地質(zhì)巖土體是復(fù)雜的不規(guī)則形體,存在各種地質(zhì)巖性層面、結(jié)構(gòu)面以及各種空間分布的地質(zhì)與力學(xué)信息,完全表達(dá)地質(zhì)信息的空間分布及巖層和結(jié)構(gòu)面間的位置關(guān)系,工程地質(zhì)三維建模與可視化研究是大有作為的。
參考文獻(xiàn):
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1我國(guó)地質(zhì)環(huán)境和災(zāi)害突出和嚴(yán)重性
我國(guó)環(huán)境地質(zhì)和災(zāi)害地質(zhì)極為突出和嚴(yán)重,而且有日益惡化之勢(shì)。例如我國(guó)在經(jīng)濟(jì)調(diào)整增長(zhǎng)的同時(shí),災(zāi)害的損失也日漸增大。1989年,災(zāi)害損失525億元,1990年為616億元,1991年達(dá)1050億元,占國(guó)民生產(chǎn)總值的1/6。如不考慮物價(jià)上漲因素,災(zāi)害所造成的經(jīng)濟(jì)損失增長(zhǎng)1990為17.33%,1991年高達(dá)70.45%,問(wèn)題嚴(yán)重,不容忽視。
要把保護(hù)地質(zhì)環(huán)境,減輕地質(zhì)災(zāi)害工作看作是創(chuàng)造財(cái)富的工作,其在社會(huì)發(fā)展中的作用與地礦勘查工作相同。
水資源的開(kāi)發(fā)利用和合理調(diào)配是今后我國(guó)值得注意的重大問(wèn)題。此外,地下水日益短缺,水質(zhì)不斷下降,過(guò)量開(kāi)采還引起地面沉降、海水入侵等一系列地質(zhì)災(zāi)害。土地利用不當(dāng),帶來(lái)了水土流失、石漠化和沙漠化問(wèn)題。一些跨世紀(jì)的重大工程,對(duì)區(qū)域的生態(tài)平衡和環(huán)境也存在著巨大的影響。因此,開(kāi)展地下水資源和地質(zhì)環(huán)境研究對(duì)我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)穩(wěn)定具有重大意義。
這方面的研究工作:一是要圍繞重要經(jīng)濟(jì)區(qū)和國(guó)土整治區(qū)、重要城市、重點(diǎn)工程項(xiàng)目、重要交通干線和重點(diǎn)礦山,開(kāi)展地下水資源合理開(kāi)發(fā)利用和科學(xué)管理水資源與環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展、區(qū)域地殼穩(wěn)定性、地質(zhì)災(zāi)害預(yù)測(cè)與防治、地質(zhì)—生態(tài)環(huán)境效應(yīng)、污染的防治等方面的研究,為合理利用水資源、改善和保護(hù)環(huán)境、減輕地質(zhì)災(zāi)害、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)建設(shè)和社會(huì)發(fā)展服務(wù);二是加強(qiáng)區(qū)域地質(zhì)—地球化學(xué)環(huán)境、生物地球化學(xué)特征、生態(tài)效應(yīng)與系統(tǒng)控制,為人類(lèi)健康與發(fā)展農(nóng)業(yè)服務(wù)。
2我國(guó)地質(zhì)環(huán)境和災(zāi)害問(wèn)題研究分析
由于我國(guó)地質(zhì)環(huán)境和災(zāi)害問(wèn)題突出,除繼續(xù)密切結(jié)合國(guó)土開(kāi)發(fā)整治和國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)需要,進(jìn)行完善地質(zhì)環(huán)境區(qū)劃和區(qū)域評(píng)價(jià),加強(qiáng)發(fā)展地質(zhì)環(huán)境和地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)控—預(yù)報(bào)—減輕系統(tǒng)以外,要重點(diǎn)開(kāi)展以下幾個(gè)領(lǐng)域的工作:
2.1干旱地區(qū)水資源的調(diào)查開(kāi)發(fā)利用與保護(hù)研究我國(guó)干旱區(qū)面積占全國(guó)面積1/4以上,主要包括新疆大部,內(nèi)蒙古、甘肅、青海西部、寧夏等,降水量不足200毫米。這里,土地資源、礦產(chǎn)資源飛能源和氣候資源都比較豐富,農(nóng)業(yè)、工礦業(yè)發(fā)展?jié)摿Ρ容^大,但發(fā)展中的最大制約因素就是水資源問(wèn)題。因此,加強(qiáng)西北干旱地區(qū)水資源的開(kāi)發(fā)利用與保護(hù)研究,具有開(kāi)發(fā)西北超前的戰(zhàn)略研究意義。
2.2我國(guó)西南巖溶石山生態(tài)環(huán)境治理與農(nóng)業(yè)持續(xù)發(fā)展試驗(yàn)基地研究我國(guó)西南六省巖溶區(qū)是世界上最大的聯(lián)片巖溶區(qū),是我國(guó)重要能源和有色金屬基地。然而近年來(lái)石漠化發(fā)展速度很快,生態(tài)惡化,人民生活貧困,是我國(guó)當(dāng)前最貧窮的地區(qū)之一,嚴(yán)重制約了當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)、社會(huì)發(fā)展,甚至還會(huì)威脅到長(zhǎng)江、珠江中下游的生態(tài)平衡和發(fā)展。西南巖溶地區(qū)又是我國(guó)四大生態(tài)脆弱帶(黃土、沙漠、紅壤土、巖溶)之一,過(guò)去國(guó)家對(duì)其它三個(gè)類(lèi)型的研究,已有較大持續(xù)的科技投入,有力地推動(dòng)了對(duì)它們的治理。但對(duì)巖溶區(qū),僅“六五”期間組織過(guò)一次以治水為主題的攻關(guān),而在基礎(chǔ)問(wèn)題上無(wú)重大投入。
為了盡快改變巖溶山區(qū)落后面貌,要在這一地區(qū)選出的基礎(chǔ)問(wèn)題和應(yīng)用問(wèn)題開(kāi)展多學(xué)科、多部門(mén)的綜合治理試驗(yàn)基地研究,為巖溶石山治理、資源的合理評(píng)價(jià)開(kāi)發(fā)、促進(jìn)西南地區(qū)持續(xù)發(fā)展提供可靠的科學(xué)基礎(chǔ),對(duì)全區(qū)乃至全球巖溶石山治理都可起示范作用。
①巖溶地區(qū)四層圈之間相互作用規(guī)律(碳、水、鈣及其它元素環(huán))。②西南巖溶石山的形成演化與人地協(xié)調(diào)發(fā)展關(guān)系研究。③巖溶地區(qū)資源形成機(jī)理和分布規(guī)律。④巖溶生態(tài)系統(tǒng)的類(lèi)型、展布規(guī)律與經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)關(guān)系。⑤巖溶地區(qū)石漠化的形成條件飛機(jī)理和演變過(guò)程。⑥巖溶石山區(qū)人口、糧食、環(huán)境、經(jīng)濟(jì)持續(xù)協(xié)調(diào)發(fā)展戰(zhàn)略。
2.3東部沿海地區(qū)環(huán)境與災(zāi)害監(jiān)測(cè)、預(yù)報(bào)和防治系統(tǒng)研究東部沿海地區(qū)作為我國(guó)經(jīng)濟(jì)改革的窗口,近十幾年來(lái)獲得了迅速的發(fā)展,成為我國(guó)一個(gè)重要而又獨(dú)特的經(jīng)濟(jì)區(qū)域。但是,不能不看到,隨著沿海經(jīng)濟(jì)建設(shè)的迅猛發(fā)展和對(duì)海洋資源的大規(guī)模開(kāi)發(fā),也帶來(lái)了日益嚴(yán)重的環(huán)境問(wèn)題和災(zāi)害的激發(fā),自然環(huán)境正在進(jìn)一步惡化。
20世紀(jì)70年代以前,我國(guó)只有零星的地區(qū)發(fā)生海水入侵。隨著沿海開(kāi)發(fā),大量超采地下水、海水入侵范圍不斷擴(kuò)大,遼寧、河北、山東、江蘇、廣東等省的沿海城市均出現(xiàn)了不同程度的海水入侵。北方城市尤為嚴(yán)重,如膠東灣海水入侵速度已從每年數(shù)十米增加到每年401米,入侵范圍達(dá)627平方公里。海水入侵使陸地上的淡水資源遭到破壞,更加劇了水荒。同時(shí),使大片土地變成鹽荒地,僅山東萊州地區(qū)因海水入侵造成的工農(nóng)業(yè)損失累計(jì)就高達(dá)50億元。過(guò)量開(kāi)采地下水造成的另一災(zāi)害是地面沉降。我國(guó)東部沿海地區(qū)已近20座城市出現(xiàn)地面沉降,上海、天津兩城市最大累計(jì)沉降量達(dá)到263厘米左右,位于長(zhǎng)江三角洲的蘇州、無(wú)錫、常州、嘉興、肖山地區(qū)已發(fā)展成數(shù)千平方公里的沉降帶,滄州、保定等地的城市地面沉降達(dá)2000平方公里。地面沉降使一些民用建筑破壞,地下管道斷裂,加大了海水入侵和內(nèi)澇積水的危害。
人工采砂、淡水截流、亂采亂挖珊瑚礁和砍伐紅樹(shù)林造成海岸的侵蝕,如海南清蘭港沿岸,近十年來(lái)海岸線后退了150~200米。海岸侵蝕使海岸建筑、土地資源、旅游資源遭到破壞,威脅到港口、碼頭的安全。
在我國(guó)海岸帶上的一些城市、港口、海灣出現(xiàn)了不同程度的環(huán)境污染,有的地區(qū)甚至相當(dāng)嚴(yán)重,大大超過(guò)了國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。污染不僅給漁業(yè)、鹽業(yè)、旅游業(yè)造成損失,而且誘發(fā)赤潮災(zāi)害的發(fā)生。近年來(lái),我國(guó)赤潮發(fā)生頻率增高,每年數(shù)十次,給生態(tài)環(huán)境、漁業(yè)生產(chǎn)帶來(lái)破壞,也威脅到人民身體健康。
特別需要指出的是,沿海地區(qū)災(zāi)害造成的損失有日益增長(zhǎng)的勢(shì)頭。據(jù)統(tǒng)計(jì),由海洋災(zāi)害造成的損失,20世紀(jì)50年代平均每年不足1億元,80年代初期平均每年5億元,1992年則高達(dá)100多億元。在某種程度上,海洋災(zāi)害已成為制約沿海經(jīng)濟(jì)發(fā)展的因素之一。
沿海地區(qū)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中占有舉足輕重的地位,沿海開(kāi)發(fā)正顯加速發(fā)展態(tài)勢(shì)。而我國(guó)海岸帶從北向南跨越了不同的古板塊,地質(zhì)環(huán)境相當(dāng)脆弱復(fù)雜,一旦遭到破壞,要花很大財(cái)力和物力才能恢復(fù)。面對(duì)這種情況,除了加強(qiáng)對(duì)沿海地區(qū)開(kāi)發(fā)的綜合管理,建立健全資源、環(huán)境合理開(kāi)發(fā)、綜合利用和保護(hù)的法規(guī)體系,處理好資源、環(huán)境和建設(shè)的關(guān)系以外,要加強(qiáng)對(duì)該區(qū)環(huán)境與災(zāi)害監(jiān)測(cè)、預(yù)報(bào)和防治系統(tǒng)的研究程度,力求控制重大地質(zhì)災(zāi)害的突然發(fā)生和嚴(yán)重危害,減輕地質(zhì)災(zāi)害造成的損失;另一方面,深入研究各類(lèi)地質(zhì)災(zāi)害的形成機(jī)制和發(fā)生、發(fā)展規(guī)律,研制和推廣主要地質(zhì)災(zāi)害的調(diào)查方面的監(jiān)測(cè)、防治技術(shù)。通過(guò)這一地區(qū)的研究,為全國(guó)各地區(qū)環(huán)境、災(zāi)害監(jiān)測(cè)、預(yù)報(bào)和防治,為減輕地質(zhì)災(zāi)害積累經(jīng)驗(yàn)提供依據(jù)。
2.4地表過(guò)程與土地的可持續(xù)利用研究最近國(guó)際地科聯(lián)為了參與并推進(jìn)《21世紀(jì)議程》的開(kāi)展,成立了環(huán)境規(guī)劃和管理地質(zhì)學(xué)專門(mén)委員會(huì)(COGEOENNIRONMENT),以便更充分地發(fā)揮地質(zhì)學(xué)在環(huán)境保護(hù)中的重要作用,提高公眾和決策者對(duì)地學(xué)在有效地管理和保護(hù)環(huán)境及其資源的重要性認(rèn)識(shí)。最近,該委員會(huì)向環(huán)境問(wèn)題科學(xué)委員會(huì)(SCOPE)提出開(kāi)展《地表過(guò)程與土地持續(xù)利用》研究的建議,作為地科聯(lián)參加持續(xù)發(fā)展工作的一個(gè)項(xiàng)目,以便在國(guó)土利用和規(guī)劃中發(fā)揮地質(zhì)學(xué)家的作用。
最近一系列研究表明,地表過(guò)程對(duì)土地狀況有著極大的影響,它們可以限制或增強(qiáng)土地利用變化和工程建設(shè)的可能性。據(jù)國(guó)際地科聯(lián)主席W.S·法伊夫(1993)研究,全球表層土壤的年損失率達(dá)0.7%,水土流失產(chǎn)生嚴(yán)重地質(zhì)生態(tài)后果甚至已超出糧食供應(yīng)本身的問(wèn)題。我國(guó)不少地區(qū)水土流失的情況日趨嚴(yán)重,不僅使土壤厚度變化劇烈,而且造成土壤養(yǎng)分降低,土質(zhì)變差。為了協(xié)調(diào)和持續(xù)發(fā)展,我們應(yīng)從對(duì)各種地表過(guò)程研究入手,并定量評(píng)價(jià)水土流失現(xiàn)狀,進(jìn)而提出地質(zhì)上的治理措施和方案,以便探索不同類(lèi)型地區(qū)的地表過(guò)程與生態(tài)系統(tǒng)和農(nóng)業(yè)持續(xù)發(fā)展的關(guān)系,使土地能為人類(lèi)的繁榮和社會(huì)發(fā)展而得到持續(xù)的發(fā)展。
2.5城市廢物的地質(zhì)安全處置研究目前,城市規(guī)模不斷擴(kuò)大,人口集居密度不斷提高,從20世紀(jì)50年代到20世紀(jì)80年代,城市人口由0.6億增加到2.2億,城市廢物迅速增長(zhǎng)。據(jù)1985年粗略統(tǒng)計(jì),僅我國(guó)城市垃圾量年產(chǎn)已達(dá)5188萬(wàn)噸,其增長(zhǎng)率超過(guò)10%,預(yù)計(jì)現(xiàn)在年產(chǎn)量已達(dá)到1億多噸。我國(guó)城市廢物排放量大,而且集中,不但至今基本上未得到妥善處置,而且其數(shù)量有大幅度增長(zhǎng)趨勢(shì),對(duì)大氣、地表水和地下水的污染非常嚴(yán)重。此外,我國(guó)核廢料的安全地質(zhì)處置,特別是高放射性核廢物的安全隔離還是一項(xiàng)艱巨的任務(wù)。為此,地質(zhì)學(xué)家要與其它自然科學(xué)家一起,研究城市廢物的地質(zhì)安全處置技術(shù)和方法,實(shí)現(xiàn)廢物的安全處置。
2.6化學(xué)定時(shí)炸彈與人類(lèi)的生存和健康人類(lèi)活動(dòng)對(duì)地球環(huán)境的影響日益加劇。因此,協(xié)調(diào)人地關(guān)系,探討人地作用機(jī)理,揭示人類(lèi)生存與環(huán)境之間的內(nèi)在聯(lián)系,已成為維護(hù)人類(lèi)繼續(xù)繁榮和不斷發(fā)展的關(guān)鍵,并開(kāi)始成為人類(lèi)認(rèn)識(shí)地球新的出發(fā)點(diǎn)和突破口。
1.1全斷面開(kāi)挖法全斷面開(kāi)挖法又被叫做全斷面掘進(jìn)法。在隧道設(shè)計(jì)中開(kāi)挖斷面,從而可以在一次施工中完成開(kāi)挖斷面的方法。一共有三種方式開(kāi)挖:新奧地利全斷面開(kāi)挖法、護(hù)板全斷面開(kāi)挖法和掘進(jìn)機(jī)護(hù)板全斷面開(kāi)挖法。這種施工方法的操作相對(duì)簡(jiǎn)單,一般常規(guī)的工作順序有:使用移動(dòng)式鉆井臺(tái)車(chē),先全斷面一次鉆探并進(jìn)行裝藥,然后鉆進(jìn)小車(chē)返回到50m安全位置外,然后引爆,一次爆破成型,將鉆孔車(chē)開(kāi)往開(kāi)挖面推入到位,開(kāi)始鉆探及爆破作業(yè)的下一個(gè)步驟。與此同時(shí),在施工前的防水隔離層作為初期的支護(hù),進(jìn)行第二次的堆砌。這個(gè)步驟主要有兩個(gè)點(diǎn)比較重要:一是增加了機(jī)械施工用具進(jìn)行二次噴作業(yè),通過(guò)兩次的噴,可以穩(wěn)定地基并且可以加速隧道施工的進(jìn)度;第二是必須提前進(jìn)行混凝土的鋪設(shè),并且不滯后200m。這是確保安全質(zhì)量的一個(gè)重要的方法。全斷面開(kāi)挖法主要使用在Ⅰ~Ⅲ級(jí)圍巖。全斷面開(kāi)挖法的工作特點(diǎn):優(yōu)點(diǎn)在于,在一個(gè)開(kāi)放的地點(diǎn)施工,可以相對(duì)多一點(diǎn)的使用大型機(jī)械;只需要一次開(kāi)挖,就可以進(jìn)行工作,加快了工作速度,降低了工作中產(chǎn)生的不必要的干擾。缺點(diǎn)在于,施工連續(xù)性很強(qiáng),需要高度的機(jī)械化用具的支持,若某部分出現(xiàn)問(wèn)題,整體進(jìn)度都會(huì)被影響。
1.2臺(tái)階法臺(tái)階法又分為正臺(tái)階和反臺(tái)階法。施工在穩(wěn)定性差的巖石,整個(gè)隧道斷面分為若干層,由上到下段開(kāi)挖,前后各從一個(gè)小一些積極步驟形成開(kāi)挖面。上部臺(tái)階的鉆研作業(yè)和下部臺(tái)階的出渣可以同時(shí)進(jìn)行,而使效率可以改善。之后,整個(gè)斷面開(kāi)挖出來(lái)后,然后由邊墻到拱頂襯砌。在隧道的第一層頂部的第一個(gè)挖掘是一個(gè)彎曲的導(dǎo)坑,需要鉆更多的井眼,以防止倒塌。導(dǎo)坑超前距離很短,使石碴爆破直接拋落到范圍以外的坑,以減少扒碴的工作量,提高施工速度。如果巖石隧道頂部松動(dòng),應(yīng)立即用臨時(shí)支撐螺栓或鋼拱坑,以防止倒塌。臺(tái)階法作為目前的最廣泛的應(yīng)用方法,缺點(diǎn)在于上部作業(yè)和下部作業(yè)有相互的干擾,這時(shí)候技術(shù)人員和施工人員就應(yīng)該注意下部作業(yè)對(duì)上部結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性的影響。
1.3分部開(kāi)挖法較為軟弱的圍巖不能大斷面的開(kāi)挖,應(yīng)該采取分部開(kāi)挖的方法。當(dāng)前的分部開(kāi)挖法有三個(gè)主要形式:預(yù)留核心土法,雙側(cè)壁導(dǎo)坑法,交叉中隔壁法和中隔壁法。預(yù)留核心土法主要用于五到六級(jí)的圍巖隧道的施工。施工順序主要分為:初期的人力和機(jī)械相結(jié)合的施工,在開(kāi)挖拱部土體的支撐;在初期的支撐保護(hù)下,進(jìn)行第二次的挖掘,這次主要是挖核心土體和下半部的土體,并且進(jìn)行封底;根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況,再次進(jìn)行二次襯砌。這類(lèi)方法的施工穩(wěn)定性好,施工安全。雙側(cè)壁坑導(dǎo)法也稱為“眼鏡工法”,此方法現(xiàn)在兩遍進(jìn)行挖掘,再挖掘剩下的部分。這種方法大多用在第四到五級(jí)的圍巖,也是能夠在大斷面土質(zhì)隧道的施工方法。由于這方法先是在兩邊施工,初期的支護(hù)由下到上,很好的解決了土體承載力的不足,這樣也保護(hù)了施工的安全,控制可能到來(lái)的危險(xiǎn),避免出現(xiàn)地表下稱的問(wèn)題。但是這種方法實(shí)施起來(lái)很復(fù)雜,因?yàn)樵谶@種方法的應(yīng)用過(guò)程中有太多的工序,讓技術(shù)人員和管理人員的工作變的復(fù)雜,會(huì)拖慢施工的進(jìn)度,也會(huì)讓隧道施工的成本有不必要的增加。交叉中隔壁及中隔壁法,一般都是沿著一邊從上到下分兩到三步完成,每當(dāng)完成一部分工作時(shí),都要進(jìn)行專門(mén)的保護(hù)措施,例如安裝腳手架,中隔墻的建立,支護(hù)的搭建,中隔墻需要分布完成,然后再進(jìn)行另一邊的隔墻的挖掘,他們的分步次數(shù)和支護(hù)形成與開(kāi)挖的次數(shù)是相同的。交叉中隔壁及中隔壁法先進(jìn)行開(kāi)挖的那一邊要及時(shí)的受到保護(hù),完成相應(yīng)的幾步之后,可以開(kāi)始另一邊的施工,這樣兩邊的交叉工作可以同時(shí)進(jìn)行并且減少工作時(shí)間。
2復(fù)雜環(huán)境下隧道開(kāi)挖施工原則
我們所知道的隧道施工,是將山體內(nèi)的巖石進(jìn)行挖除,與此同時(shí),也要保持在施工過(guò)程中巖石的穩(wěn)定性。在隧道施工的過(guò)程中,最最關(guān)鍵的一步是第一步,開(kāi)挖。因?yàn)樵陂_(kāi)始施工的過(guò)程中,對(duì)于圍巖的判斷很重要,不僅需要因地制宜,還要擁有正確的開(kāi)挖方法和過(guò)硬的技術(shù)支持。這對(duì)接下來(lái)的工作有著重要的影響。在進(jìn)行隧道開(kāi)挖的過(guò)程的工作中,我們遵循的基本原則就是:我們要保證首要前提是圍巖一定要穩(wěn)定,并且不能對(duì)圍巖進(jìn)行進(jìn)行大規(guī)模的擾動(dòng)。在這種情況下,我們才能進(jìn)一步的選擇挖掘方法,也能從速度方面得到突破。再考慮如何進(jìn)行施工的時(shí)候,技術(shù)人員需要考慮圍巖的地質(zhì)條件還有變化的情況,這樣的選擇能夠適應(yīng)地質(zhì)條件的變化,能夠保證安全,也要考慮威嚴(yán)的穩(wěn)定性;另一點(diǎn)需要考慮的就是在我們挖掘的過(guò)程中出現(xiàn)的意想不到的情況,要能夠及時(shí)的應(yīng)付,并保證部隊(duì)施工進(jìn)度產(chǎn)生影響,不會(huì)降低施工的安全性。隧道施工中,影響圍巖穩(wěn)定的最重要的一個(gè)因素是施工人員選擇的開(kāi)挖方法。所以,技術(shù)人員一般在選擇前,都會(huì)進(jìn)行專業(yè)性的分析,施工是否安全,是否有難度,穩(wěn)定性怎么樣,施工時(shí)間是多少,經(jīng)濟(jì)問(wèn)題都會(huì)被考慮進(jìn)去,這樣字選擇出來(lái)的開(kāi)挖方法才是最恰當(dāng)?shù)?。橋隧工?922014年7期(總第115期)只有有原則的分析和綜合選擇的相結(jié)合,才能在如何進(jìn)行隧道施工的方法上選出最佳方案,而這也是每次隧道施工都要遵守的,也是方案選擇和正確解決問(wèn)題的正確方向。
3結(jié)語(yǔ)
本文在對(duì)隧道施工方法的選擇上進(jìn)行了優(yōu)化的選擇,并且文章從多方面進(jìn)行分析,通過(guò)模擬現(xiàn)場(chǎng)可能出現(xiàn)的情況,施工檢測(cè)相結(jié)合,重點(diǎn)探索了在隧道施工時(shí),圍巖和支護(hù)結(jié)構(gòu)的關(guān)系,應(yīng)力場(chǎng)可能會(huì)產(chǎn)生的變化的規(guī)律的研究,驗(yàn)證了選擇隧道施工方法的可行性:隧道施工過(guò)程中,相關(guān)人員測(cè)量出的數(shù)據(jù)都是對(duì)施工的一種反射,他們之間是有著相互聯(lián)系的,并且他們的變化也是有規(guī)律的。對(duì)于測(cè)量的結(jié)果,我們做要做的分析就是聯(lián)系實(shí)際,通過(guò)當(dāng)?shù)氐臅r(shí)間,空間的變化的發(fā)展來(lái)分析,只有將我們所收集到的不同的數(shù)據(jù)進(jìn)行一定的分析,不考慮偶然因素,就能在隧道的施工和建設(shè)中取得更好的進(jìn)步。
一、水利水電工程建設(shè)與環(huán)境問(wèn)題
1.1水利水電工程與地震問(wèn)題水庫(kù)等水利水電工程建筑物蓄水后,由于地應(yīng)力的調(diào)整或水體下滲等原因,觸發(fā)了地質(zhì)斷層的復(fù)活而誘發(fā)地震。研究表明,要觸發(fā)一個(gè)比較大的地震需具備以下三個(gè)條件:①水庫(kù)巖石比較破碎,且處理效果不十分理想;②存在有利于應(yīng)力集中的地質(zhì)環(huán)境條件;③水庫(kù)水荷載所產(chǎn)生的超孔隙水壓力足夠大。關(guān)于水庫(kù)誘發(fā)地震的事件國(guó)內(nèi)外均有報(bào)道,一般而言,水庫(kù)的壩址沒(méi)有較大的斷裂帶存在,僅僅是水荷載引起的地應(yīng)力,誘發(fā)地震的可能性是很小的。但如果誘發(fā)大的地震,那將是災(zāi)難性的。從1987年的資料至今,我國(guó)已建設(shè)的壩高在15米以上的水庫(kù)共18000多座,已發(fā)現(xiàn)水庫(kù)誘發(fā)地震的有13座。
1.2水利水電工程與水文問(wèn)題水利水電工程建成后改變了下游河道的流量過(guò)程或周?chē)h(huán)境水域的分布,從而對(duì)周?chē)h(huán)境造成影響。例如:①大壩水庫(kù)不僅存蓄了汛期洪水,而且還截流了非汛期的基流,往往會(huì)使下游河道水位大幅度下降甚至斷流,并引起周?chē)叵滤幌陆?,從而帶?lái)一系列的環(huán)境生態(tài)問(wèn)題;②下游天然湖泊或池塘因斷絕水的來(lái)源而干涸;③下游地區(qū)的地下水位下降;④入??谝蚝铀髁繙p少引起河口淤積,造成海水倒灌;⑤因河流流量減少,使得河流自凈能力降低;⑥以發(fā)電為主的水庫(kù),多在電力系統(tǒng)中擔(dān)任峰荷,下泄流量的日變化幅度較大,致使下游河道水位變化較大,對(duì)航運(yùn)、灌溉引水和養(yǎng)魚(yú)等均有較大影響;⑦當(dāng)水庫(kù)下游河道水位大幅度下降以至斷流時(shí),勢(shì)必造成水質(zhì)的惡化。由此可見(jiàn),水利水電工程對(duì)水文的影響是不容忽視的一個(gè)重要問(wèn)題。
1.3水利水電工程與氣候問(wèn)題一般情況下,區(qū)域性氣候狀況受大氣環(huán)流和水體分布所控制。如果修建大、中型水庫(kù)及灌溉工程后,當(dāng)?shù)厮w的分布會(huì)發(fā)生較大的變化。如原先的陸地變成了水體或濕地。局部地表空氣變得較以前更加濕潤(rùn),形成新的小氣候,對(duì)當(dāng)?shù)貧夂驎?huì)產(chǎn)生一定的影響。主要表現(xiàn)在對(duì)降雨、氣溫、風(fēng)和霧等氣象因子的影響方面。
1.4水利水電工程與魚(yú)類(lèi)、生物物種問(wèn)題①對(duì)魚(yú)類(lèi)的影響:切斷了洄游性魚(yú)類(lèi)的洄游通道;水庫(kù)深孔下泄的水溫較低,影響下游魚(yú)類(lèi)的生長(zhǎng)和繁殖;下泄清水,影響了下游魚(yú)類(lèi)的餌料,從而影響魚(yú)類(lèi)的產(chǎn)量;高壩溢流泄洪時(shí),高速水流造成水中氮氧含量過(guò)于飽和,致使魚(yú)類(lèi)產(chǎn)生氣泡病。②對(duì)植物和動(dòng)物的影響:庫(kù)區(qū)淹沒(méi)和永久性的工程建筑物對(duì)植物和動(dòng)物都會(huì)造成直接破壞;同時(shí)局部氣候變化、土壤沼澤化、鹽堿化等都會(huì)對(duì)動(dòng)植物的種類(lèi)、結(jié)構(gòu)及生活環(huán)境等造成影響。
二、工程地質(zhì)工作中存在的問(wèn)題
2.1工程地質(zhì)勘察的質(zhì)量問(wèn)題在工程地質(zhì)勘察過(guò)程中,主要問(wèn)題有以下幾種:①工程概念不清,勘探側(cè)重點(diǎn)不明確,針對(duì)性不強(qiáng),方法不當(dāng),手段落后;②工程地質(zhì)分析工作中所選擇的理論、方法、計(jì)算公式等與實(shí)際情況有較大出入,其適應(yīng)條件的物理意義混淆不清;③地質(zhì)報(bào)告中基本地質(zhì)條件不清楚。我們遇到的主要工程地質(zhì)問(wèn)題有:①界定不準(zhǔn)確或論證不充分,有問(wèn)題遺漏甚至結(jié)論性錯(cuò)誤;②有些地質(zhì)報(bào)告沒(méi)有地質(zhì)結(jié)論,也有些工程沒(méi)有做多少地質(zhì)工作就先下結(jié)論,極不嚴(yán)肅。此類(lèi)問(wèn)題產(chǎn)生往往造成階段性工程審查不能一次性通過(guò),可能延誤開(kāi)發(fā)時(shí)機(jī);或者盡管通過(guò)了審查,但卻給工程留下了隱患,這種情況的危險(xiǎn)性極大。
2.2勘測(cè)周期不合理的問(wèn)題從工程地質(zhì)勘察到地質(zhì)報(bào)告的提交需要一定的工作周期,這是再簡(jiǎn)單不過(guò)的道理,然而有些工程卻沒(méi)有進(jìn)行基礎(chǔ)性的前期投入。主要存在問(wèn)題有以下幾個(gè)方面:①一旦需要申報(bào)項(xiàng)目,立即就要求提交地質(zhì)報(bào)告;②今天剛剛提交可研報(bào)告,明天就要求提交初設(shè)報(bào)告。此類(lèi)情況多為地方性工程,一般國(guó)家投資的大型工程出現(xiàn)這種局面的不多。沒(méi)有足夠的勘測(cè)周期所造成的后果是嚴(yán)重的,由于地質(zhì)條件不清楚,直接導(dǎo)致投資控制不住,施工后修改設(shè)計(jì)等情況。更可怕的是留下了工程隱患,可能造成重大的工程事故。
三、結(jié)語(yǔ)
工程地質(zhì)學(xué)是20世紀(jì)才建立和發(fā)展起來(lái)的一門(mén)地球科學(xué)。水利水電工程地質(zhì)勘察是所有行業(yè)中涉及面最廣、問(wèn)題最復(fù)雜、任務(wù)最艱巨、聲望最高、最具權(quán)威性的龍頭行業(yè),它具有自身的特殊性與復(fù)雜性。水利水電工程建設(shè)與環(huán)境保護(hù)是一項(xiàng)長(zhǎng)遠(yuǎn)的任務(wù),是水利水電工程順利進(jìn)行的重要保證之一。保護(hù)和改善工程環(huán)境是保證人們身體健康的需要,是現(xiàn)代化大生產(chǎn)和保證工程質(zhì)量的客觀要求,是保證工程永久利益的必須條件。工程地質(zhì)工作的質(zhì)量,對(duì)工程方案的決策和工程建設(shè)的順利進(jìn)行至關(guān)重要。由于地質(zhì)問(wèn)題引起的工程事故時(shí)有發(fā)生,輕則修改設(shè)計(jì)延誤工期,嚴(yán)重時(shí)造成工程失事,給人民生命財(cái)產(chǎn)帶來(lái)重大損失。近年來(lái),工程地質(zhì)勘察質(zhì)量有下滑趨勢(shì),工程地質(zhì)分析不夠深入,有時(shí)甚至出現(xiàn)工程地質(zhì)評(píng)價(jià)結(jié)論性錯(cuò)誤這樣嚴(yán)重的問(wèn)題。筆者認(rèn)為,總結(jié)分析水利水電工程地質(zhì)勘察過(guò)程中存在的問(wèn)題,具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
參考文獻(xiàn):
[1]林妙月.區(qū)域構(gòu)造穩(wěn)定性及地震性危險(xiǎn)評(píng)價(jià)問(wèn)題[M].北京:地震出版社,2008:99-100.
1、強(qiáng)調(diào)對(duì)工程地質(zhì)基本概念的學(xué)習(xí)。在課堂學(xué)習(xí)過(guò)程中,主要課時(shí)都集中于學(xué)習(xí)在工程實(shí)踐中經(jīng)常用到的專業(yè)術(shù)語(yǔ),強(qiáng)調(diào)概念的厘清。課堂學(xué)習(xí)的主要內(nèi)容主要包括以下幾個(gè)方面:(a)地質(zhì)作用與地質(zhì)構(gòu)造的基本知識(shí),包括地質(zhì)年代的識(shí)別、地質(zhì)圖的識(shí)圖、常見(jiàn)地質(zhì)結(jié)構(gòu)的概念(褶皺、節(jié)理、斷層等);(b)三大巖石(巖漿巖、沉積巖、變質(zhì)巖)的成因、歸類(lèi)和鑒別;(c)第四紀(jì)地質(zhì)的基本知識(shí),包括殘積土、沉積土、沖積土、坡積土等概念、成因及對(duì)工程的影響;(d)地下水的基本知識(shí),包括地下水的分類(lèi)、運(yùn)動(dòng)基本規(guī)律、補(bǔ)給與排泄方式、對(duì)工程的影響等;(e)工程地質(zhì)勘察與分析在具體工程的應(yīng)用,包括在隧道工程、邊坡工程等方面的應(yīng)用。
2、強(qiáng)調(diào)室內(nèi)實(shí)驗(yàn)是課堂書(shū)本學(xué)習(xí)的延伸。室內(nèi)實(shí)驗(yàn)主要目的是為野外地質(zhì)實(shí)習(xí)做準(zhǔn)備,學(xué)習(xí)地質(zhì)羅盤(pán)等地質(zhì)考察工具的使用,同時(shí)亦學(xué)習(xí)通過(guò)巖石標(biāo)本來(lái)鑒別各類(lèi)巖石,還要學(xué)習(xí)地質(zhì)圖的填圖和閱讀等。
3、強(qiáng)調(diào)課堂學(xué)習(xí)與室外地質(zhì)調(diào)查相結(jié)合的學(xué)習(xí)方式。從書(shū)本上學(xué)習(xí)到的知識(shí)僅僅停留在理論階段,書(shū)本上對(duì)地質(zhì)相關(guān)概念的描述仍比較抽象,因此,各所高校皆強(qiáng)調(diào)野外地質(zhì)實(shí)習(xí)對(duì)學(xué)習(xí)該門(mén)課程的重要性,把課堂上學(xué)習(xí)到的基本概念與現(xiàn)實(shí)工程中的真實(shí)地質(zhì)條件一一對(duì)應(yīng)起來(lái),加深對(duì)基本知識(shí)的理解和掌握。一般而言,野外地質(zhì)實(shí)習(xí)內(nèi)容常包括野外巖石的識(shí)別、地質(zhì)構(gòu)造和地質(zhì)年代的識(shí)別、巖層、節(jié)理等產(chǎn)狀的測(cè)定和描述等。各所大學(xué)對(duì)以上工程地質(zhì)基本知識(shí)的學(xué)同小異,其目的是對(duì)工程地質(zhì)這門(mén)課程有一個(gè)基礎(chǔ)的認(rèn)識(shí)和感知,但是,同時(shí),各所高校之間在這門(mén)課程內(nèi)容設(shè)置方面有各有所側(cè)重。清華大學(xué)、同濟(jì)大學(xué)增加了現(xiàn)代先進(jìn)的地質(zhì)勘查技術(shù)的學(xué)習(xí)內(nèi)容,介紹了地質(zhì)超前預(yù)報(bào)的相關(guān)方法、原理及應(yīng)用,比如介紹了地質(zhì)雷達(dá)、紅外線探水、TSP等先進(jìn)手段在隧道工程建設(shè)的應(yīng)用。中南大學(xué)、湖南大學(xué)對(duì)野外地質(zhì)實(shí)習(xí)極為注重,實(shí)習(xí)內(nèi)容包括地質(zhì)認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)和工程實(shí)踐實(shí)習(xí)兩個(gè)階段,實(shí)習(xí)實(shí)踐時(shí)間長(zhǎng)達(dá)20~30天,考察湖南西部地區(qū)在建或已建項(xiàng)目所處較為復(fù)雜的地質(zhì)條件,以一個(gè)工程建設(shè)者的角度參與到實(shí)際項(xiàng)目的建設(shè)中去認(rèn)識(shí)地質(zhì)現(xiàn)象。石家莊鐵道大學(xué)地質(zhì)教研室現(xiàn)有8名教師,教授2名,副教授3名,講師3名,其中具有博士學(xué)位的4人,碩士學(xué)位的4名。獲得的獎(jiǎng)項(xiàng)包括校級(jí)講課比賽特等獎(jiǎng)1名,二等獎(jiǎng)1名,校級(jí)優(yōu)秀教師1人,今年主持或參研的省部級(jí)及以上科研項(xiàng)目10余項(xiàng),并承擔(dān)省級(jí)精品課程1項(xiàng)。雖然教研室在老師們的努力下取得了不錯(cuò)的教學(xué)和研究成果,但是,和兄弟院校的工程地質(zhì)教研相比,我們?nèi)匀淮嬖谥T多不足之處。首先就是教師隊(duì)伍建設(shè)的不足,工程地質(zhì)是一門(mén)經(jīng)驗(yàn)型極強(qiáng)的專業(yè),需要足夠豐富的現(xiàn)場(chǎng)工程經(jīng)驗(yàn),因此需要老中青傳幫帶,讓青年老師盡快熟悉和掌握工程地質(zhì)教學(xué)的技巧和方法。其次,對(duì)工程地質(zhì)教學(xué)的重視程度不夠,課時(shí)設(shè)置偏少。最后,教學(xué)內(nèi)容更新不夠及時(shí),工程地質(zhì)中先進(jìn)的技術(shù)方法在教學(xué)中介紹的內(nèi)容不夠多。因此,為了跟上國(guó)內(nèi)兄弟院校土木工程地質(zhì)教學(xué)的步伐,教學(xué)改革刻不容緩。
二、當(dāng)前土木工程地質(zhì)教學(xué)存在的問(wèn)題
通過(guò)以上詳細(xì)的調(diào)查和對(duì)比分析,目前土木工程地質(zhì)教學(xué)仍存在以下問(wèn)題:
1、土木工程地質(zhì)教材的使用各自為政。目前各個(gè)高校使用的教材基本上是各自高校的老師根據(jù)自己的講義編排而成,缺乏一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn),因而導(dǎo)致經(jīng)典精品教材較少。單從教材的題目上足可看出目前教材缺乏統(tǒng)一性和協(xié)調(diào)性。例如中南大學(xué)所用的教材為《土木工程地質(zhì)概論》,浙江大學(xué)的教材題名為《土力學(xué)與工程地質(zhì)》,石家莊鐵道大學(xué)所用教材題名為《工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)》等。
2、在教學(xué)內(nèi)容上與其它課程交叉重復(fù),無(wú)法突出本門(mén)課程的特色。工程地質(zhì)是一門(mén)基礎(chǔ)課程,是巖土工程、隧道工程等課程學(xué)習(xí)的基礎(chǔ),因此,由于與其它學(xué)科老師交流不夠充分,往往存在重復(fù)講授的情況。比如,以有效應(yīng)力這個(gè)概念為例,在工程地質(zhì)、土力學(xué)、基礎(chǔ)工程等課程都涉及到,由于這個(gè)概念的重要性,各科老師為了追求各門(mén)學(xué)科的系統(tǒng)性和完整性,都會(huì)著重講解這個(gè)概念,雖然在一定程度可以加深學(xué)生對(duì)這個(gè)知識(shí)點(diǎn)的理解,但是從側(cè)面也可說(shuō)明知識(shí)的重復(fù)交叉導(dǎo)致學(xué)業(yè)內(nèi)容的累贅。
3、課時(shí)安排過(guò)少。目前各所高校對(duì)土木工程地質(zhì)這門(mén)課的重視程度,課堂課設(shè)課時(shí)大多是32~48個(gè)學(xué)時(shí),因此,老師在安排教學(xué)進(jìn)度時(shí)顯得極為緊張而緊湊。從實(shí)際教學(xué)安排來(lái)看,基本上講解完三大巖石、地下水、地質(zhì)構(gòu)造基本概念后,沒(méi)有足夠的時(shí)間深入來(lái)探討地質(zhì)條件對(duì)工程的影響,往往后面工程應(yīng)用的章節(jié)皆為學(xué)生自學(xué)。
4、知識(shí)學(xué)習(xí)與工程案例結(jié)合程度不夠。由于部分老師本身參與的工程項(xiàng)目不多,同時(shí)又由于課時(shí)的不夠,這兩部分原因?qū)е聦W(xué)習(xí)的主要內(nèi)容集中在枯燥的理論知識(shí)部分,學(xué)生容易產(chǎn)生枯燥情緒。
三、土木工程地質(zhì)教學(xué)改革措施
為了很好地解決當(dāng)前土木工程地質(zhì)教學(xué)中存在的問(wèn)題,讓學(xué)生從這門(mén)課程中更多地學(xué)習(xí)到有助于工程實(shí)踐的知識(shí),必須有針對(duì)性對(duì)當(dāng)前教學(xué)實(shí)踐中存在的問(wèn)題進(jìn)行改革,具體改革措施如下所述:
1、建立和完善土木工地質(zhì)程精品課程精品課程建設(shè)既是壓力,又是動(dòng)力。通過(guò)精品課程建設(shè),可以找出當(dāng)前教學(xué)中存在的薄弱環(huán)節(jié),精簡(jiǎn)重復(fù)的教學(xué)內(nèi)容,突出本門(mén)課程的特色,使土木工程地質(zhì)這門(mén)課的教學(xué)目標(biāo)和任務(wù)更加明確。精品課程建設(shè)首先就是教材建設(shè),因此,有必要根據(jù)新時(shí)期土木工程培養(yǎng)目標(biāo),并結(jié)合當(dāng)前土木工程建設(shè)中出現(xiàn)的新問(wèn)題、新方法、新技術(shù),編寫(xiě)一本深入淺出的教材,教材中不僅包含傳統(tǒng)的知識(shí)要點(diǎn)和概念,還應(yīng)包含當(dāng)前新的地質(zhì)知識(shí)觀點(diǎn)、新的地質(zhì)勘查手段等,同時(shí)還應(yīng)包含工程實(shí)例,讓學(xué)生盡可能地更深入地建立起工程地質(zhì)與工程項(xiàng)目的聯(lián)系。精品課程建設(shè)中重要的一條就是教師隊(duì)伍的建設(shè),因此,有必要加大對(duì)教師隊(duì)伍的培養(yǎng)力度,引進(jìn)和培養(yǎng)一批有新視野、新知識(shí)的老師,以此給課堂注入新的氣象。
2、注重教學(xué)手段和教學(xué)方法的革新注意授課的科學(xué)性與藝術(shù)性,在教學(xué)過(guò)程中,善于發(fā)揮學(xué)生的主導(dǎo)地位,采用“討論試”、“啟發(fā)式”教學(xué)模式。同時(shí),要注重課前的準(zhǔn)備,精心備好每一節(jié)課,善于總結(jié)歸納每節(jié)課的重點(diǎn),以“主線法”講授課程知識(shí)。
3、增強(qiáng)對(duì)工程地質(zhì)教學(xué)的重視對(duì)工程地質(zhì)教學(xué)的重視首先就體現(xiàn)在教學(xué)和學(xué)習(xí)的時(shí)間上。盡量安排更多的課時(shí),讓老師有足夠充分的時(shí)間去講解基礎(chǔ)概念和工程實(shí)例。同時(shí),老師也可以通過(guò)其它方式來(lái)增加學(xué)生們的學(xué)習(xí)時(shí)間,比如規(guī)定某個(gè)主題,要求學(xué)生自主獨(dú)立進(jìn)行文獻(xiàn)調(diào)研,完成該主題相關(guān)文獻(xiàn)的歸納總結(jié),并加大平時(shí)學(xué)習(xí)報(bào)告在總成績(jī)中的比例。另外,強(qiáng)化考試試題庫(kù)建設(shè),完善考試規(guī)范和制度,強(qiáng)化對(duì)學(xué)生進(jìn)行專業(yè)知識(shí)訓(xùn)練。最后,要重視工程地質(zhì)實(shí)習(xí)在教學(xué)中的作用,因?yàn)樵撻T(mén)課程的實(shí)踐性很強(qiáng),需要從大自然中去認(rèn)識(shí)和掌握工程地質(zhì)現(xiàn)象,使學(xué)生鞏固在書(shū)本上學(xué)到的知識(shí),有感性認(rèn)識(shí)上升到理性認(rèn)識(shí),同時(shí)在野外地質(zhì)實(shí)習(xí)過(guò)程中,亦可鍛煉學(xué)生們的體魄和吃苦耐勞的能力。
一、水利水電工程建設(shè)與環(huán)境問(wèn)題
1.1水利水電工程與地震問(wèn)題水庫(kù)等水利水電工程建筑物蓄水后,由于地應(yīng)力的調(diào)整或水體下滲等原因,觸發(fā)了地質(zhì)斷層的復(fù)活而誘發(fā)地震。研究表明,要觸發(fā)一個(gè)比較大的地震需具備以下三個(gè)條件:①水庫(kù)巖石比較破碎,且處理效果不十分理想;②存在有利于應(yīng)力集中的地質(zhì)環(huán)境條件;③水庫(kù)水荷載所產(chǎn)生的超孔隙水壓力足夠大。關(guān)于水庫(kù)誘發(fā)地震的事件國(guó)內(nèi)外均有報(bào)道,一般而言,水庫(kù)的壩址沒(méi)有較大的斷裂帶存在,僅僅是水荷載引起的地應(yīng)力,誘發(fā)地震的可能性是很小的。但如果誘發(fā)大的地震,那將是災(zāi)難性的。從1987年的資料至今,我國(guó)已建設(shè)的壩高在15米以上的水庫(kù)共18000多座,已發(fā)現(xiàn)水庫(kù)誘發(fā)地震的有13座。
1.2水利水電工程與水文問(wèn)題水利水電工程建成后改變了下游河道的流量過(guò)程或周?chē)h(huán)境水域的分布,從而對(duì)周?chē)h(huán)境造成影響。例如:①大壩水庫(kù)不僅存蓄了汛期洪水,而且還截流了非汛期的基流,往往會(huì)使下游河道水位大幅度下降甚至斷流,并引起周?chē)叵滤幌陆担瑥亩鴰?lái)一系列的環(huán)境生態(tài)問(wèn)題;②下游天然湖泊或池塘因斷絕水的來(lái)源而干涸;③下游地區(qū)的地下水位下降;④入??谝蚝铀髁繙p少引起河口淤積,造成海水倒灌;⑤因河流流量減少,使得河流自凈能力降低;⑥以發(fā)電為主的水庫(kù),多在電力系統(tǒng)中擔(dān)任峰荷,下泄流量的日變化幅度較大,致使下游河道水位變化較大,對(duì)航運(yùn)、灌溉引水和養(yǎng)魚(yú)等均有較大影響;⑦當(dāng)水庫(kù)下游河道水位大幅度下降以至斷流時(shí),勢(shì)必造成水質(zhì)的惡化。由此可見(jiàn),水利水電工程對(duì)水文的影響是不容忽視的一個(gè)重要問(wèn)題。
1.3水利水電工程與氣候問(wèn)題一般情況下,區(qū)域性氣候狀況受大氣環(huán)流和水體分布所控制。如果修建大、中型水庫(kù)及灌溉工程后,當(dāng)?shù)厮w的分布會(huì)發(fā)生較大的變化。如原先的陸地變成了水體或濕地。局部地表空氣變得較以前更加濕潤(rùn),形成新的小氣候,對(duì)當(dāng)?shù)貧夂驎?huì)產(chǎn)生一定的影響。主要表現(xiàn)在對(duì)降雨、氣溫、風(fēng)和霧等氣象因子的影響方面。
1.4水利水電工程與魚(yú)類(lèi)、生物物種問(wèn)題①對(duì)魚(yú)類(lèi)的影響:切斷了洄游性魚(yú)類(lèi)的洄游通道;水庫(kù)深孔下泄的水溫較低,影響下游魚(yú)類(lèi)的生長(zhǎng)和繁殖;下泄清水,影響了下游魚(yú)類(lèi)的餌料,從而影響魚(yú)類(lèi)的產(chǎn)量;高壩溢流泄洪時(shí),高速水流造成水中氮氧含量過(guò)于飽和,致使魚(yú)類(lèi)產(chǎn)生氣泡病。②對(duì)植物和動(dòng)物的影響:庫(kù)區(qū)淹沒(méi)和永久性的工程建筑物對(duì)植物和動(dòng)物都會(huì)造成直接破壞;同時(shí)局部氣候變化、土壤沼澤化、鹽堿化等都會(huì)對(duì)動(dòng)植物的種類(lèi)、結(jié)構(gòu)及生活環(huán)境等造成影響。
二、工程地質(zhì)工作中存在的問(wèn)題
2.1工程地質(zhì)勘察的質(zhì)量問(wèn)題在工程地質(zhì)勘察過(guò)程中,主要問(wèn)題有以下幾種:①工程概念不清,勘探側(cè)重點(diǎn)不明確,針對(duì)性不強(qiáng),方法不當(dāng),手段落后;②工程地質(zhì)分析工作中所選擇的理論、方法、計(jì)算公式等與實(shí)際情況有較大出入,其適應(yīng)條件的物理意義混淆不清;③地質(zhì)報(bào)告中基本地質(zhì)條件不清楚。我們遇到的主要工程地質(zhì)問(wèn)題有:①界定不準(zhǔn)確或論證不充分,有問(wèn)題遺漏甚至結(jié)論性錯(cuò)誤;②有些地質(zhì)報(bào)告沒(méi)有地質(zhì)結(jié)論,也有些工程沒(méi)有做多少地質(zhì)工作就先下結(jié)論,極不嚴(yán)肅。此類(lèi)問(wèn)題產(chǎn)生往往造成階段性工程審查不能一次性通過(guò),可能延誤開(kāi)發(fā)時(shí)機(jī);或者盡管通過(guò)了審查,但卻給工程留下了隱患,這種情況的危險(xiǎn)性極大。
2.2勘測(cè)周期不合理的問(wèn)題從工程地質(zhì)勘察到地質(zhì)報(bào)告的提交需要一定的工作周期,這是再簡(jiǎn)單不過(guò)的道理,然而有些工程卻沒(méi)有進(jìn)行基礎(chǔ)性的前期投入。主要存在問(wèn)題有以下幾個(gè)方面:①一旦需要申報(bào)項(xiàng)目,立即就要求提交地質(zhì)報(bào)告;②今天剛剛提交可研報(bào)告,明天就要求提交初設(shè)報(bào)告。此類(lèi)情況多為地方性工程,一般國(guó)家投資的大型工程出現(xiàn)這種局面的不多。沒(méi)有足夠的勘測(cè)周期所造成的后果是嚴(yán)重的,由于地質(zhì)條件不清楚,直接導(dǎo)致投資控制不住,施工后修改設(shè)計(jì)等情況。更可怕的是留下了工程隱患,可能造成重大的工程事故。
三、結(jié)語(yǔ)
工程地質(zhì)學(xué)是20世紀(jì)才建立和發(fā)展起來(lái)的一門(mén)地球科學(xué)。水利水電工程地質(zhì)勘察是所有行業(yè)中涉及面最廣、問(wèn)題最復(fù)雜、任務(wù)最艱巨、聲望最高、最具權(quán)威性的龍頭行業(yè),它具有自身的特殊性與復(fù)雜性。水利水電工程建設(shè)與環(huán)境保護(hù)是一項(xiàng)長(zhǎng)遠(yuǎn)的任務(wù),是水利水電工程順利進(jìn)行的重要保證之一。保護(hù)和改善工程環(huán)境是保證人們身體健康的需要,是現(xiàn)代化大生產(chǎn)和保證工程質(zhì)量的客觀要求,是保證工程永久利益的必須條件。工程地質(zhì)工作的質(zhì)量,對(duì)工程方案的決策和工程建設(shè)的順利進(jìn)行至關(guān)重要。由于地質(zhì)問(wèn)題引起的工程事故時(shí)有發(fā)生,輕則修改設(shè)計(jì)延誤工期,嚴(yán)重時(shí)造成工程失事,給人民生命財(cái)產(chǎn)帶來(lái)重大損失。近年來(lái)。工程地質(zhì)勘察質(zhì)量有下滑趨勢(shì),工程地質(zhì)分析不夠深入,有時(shí)甚至出現(xiàn)工程地質(zhì)評(píng)價(jià)結(jié)論性錯(cuò)誤這樣嚴(yán)重的問(wèn)題。筆者認(rèn)為,總結(jié)分析水利水電工程地質(zhì)勘察過(guò)程中存在的問(wèn)題,具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
參考文獻(xiàn):
[1]林妙月.區(qū)域構(gòu)造穩(wěn)定性及地震性危險(xiǎn)評(píng)價(jià)問(wèn)題[M].北京:地震出版社,2008:99-100.
2自然地理及地質(zhì)條件
清澗縣屬暖溫帶大陸性季風(fēng)氣候區(qū)。治理區(qū)地下水位埋深大,隱患點(diǎn)范圍內(nèi)未見(jiàn)地下水出露,工程不考慮其影響。治理區(qū)受降雨影響較大,在雨季,降水下滲和產(chǎn)生地面徑流,對(duì)坡體的穩(wěn)定性產(chǎn)生較大危害。治理點(diǎn)位于縣境西北部,屬黃土峁梁狀丘陵溝谷區(qū)。擬治理工程滑坡體均為第四系黃土,出露基巖為三疊系上統(tǒng)永坪組。黃土層根據(jù)出露情況,依次為:中更新統(tǒng)黃土層(離石黃土Q3eol)、上更新統(tǒng)黃土層(馬蘭黃土Q3eol)、全新統(tǒng)(Q4)。
3地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)狀
根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)踏勘,該滑坡為小型黃土崩塌。在強(qiáng)降雨、凍融及其它外力等條件下,發(fā)生再次崩塌的可能性較大,直接威脅道路過(guò)往車(chē)輛行人、小學(xué)45名教師和學(xué)生的安危,危險(xiǎn)性較大。崩塌形成的原因主要有以下幾點(diǎn):
3.1地形條件由于本區(qū)地處陜北黃土高原丘陵溝壑區(qū),地形破碎、梁峁起伏、下部沖溝常年沖刷坡腳,邊坡高差大。坡面較徒,坡度大于45°,為崩塌形成創(chuàng)造了良好的地形條件。
3.2土體結(jié)構(gòu)條件高陡邊坡的物質(zhì)主要為第四系中上更新統(tǒng)黃土組成。黃土在干燥情況下,強(qiáng)度較高,壁立性好,遇到連陰雨或暴雨,土體穩(wěn)定性差。
3.3降水降水是地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的主導(dǎo)誘發(fā)因素。長(zhǎng)時(shí)間的降雨入滲使土體抗剪強(qiáng)度大幅度降低,易濕陷變形和崩解抗剪強(qiáng)度降低。降水是引起本處崩塌的主要原因。
3.4人類(lèi)工程活動(dòng)人類(lèi)在進(jìn)行道路改擴(kuò)建時(shí)大量開(kāi)挖坡腳,使土體的完整性受到破壞而松動(dòng)。對(duì)該地區(qū)的穩(wěn)定性進(jìn)行分析結(jié)果如下:據(jù)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50011-2001),榆林地區(qū)抗震設(shè)防烈度Ⅵ度,設(shè)計(jì)基本地震加速度值為0.05g,本次設(shè)計(jì)不考慮地震作用。
3.4.1邊坡安全系數(shù)根據(jù)《巖土工程勘察規(guī)范》(GB50021-2001),按次要工程,取邊坡安全系數(shù)Fs為1.15。
3.4.2巖土物理力學(xué)性質(zhì)根據(jù)我公司在榆林南部黃土地區(qū)的工作經(jīng)驗(yàn),參考臨近場(chǎng)地的工程地質(zhì)資料,設(shè)計(jì)對(duì)場(chǎng)地松散土的物理力學(xué)參數(shù)取值如下:(1)馬蘭黃土(Q3):天然重度γ=18.2g/cm3粘聚力C=35kpa內(nèi)摩擦角φ=27°(2)離石黃土(Q2):天然重度γ=19.6g/cm3粘聚力C=50kpa內(nèi)摩擦角φ=30°
4工程治理方案
4.1工程設(shè)計(jì)
4.1.1削坡卸載工程由于該邊坡高度大于45°,采用分級(jí)開(kāi)挖的方法,在平臺(tái)上削坡卸載。根據(jù)坡高,北部坡分3級(jí)設(shè)2個(gè)平臺(tái)進(jìn)行,南部和西部坡分2級(jí)設(shè)1個(gè)平臺(tái)進(jìn)行,平臺(tái)寬1.2m,刷方坡面坡比取1:0.85。共開(kāi)挖土方911m3。
4.1.2護(hù)坡工程對(duì)坡腳刷漿砌石護(hù)坡,刷坡高度為5m,刷坡厚度為0.3m。共需漿砌石26m3。
4.1.3排水方案排水方案分為截水渠、平臺(tái)截水渠兩種。截水渠布置在滑坡體的外部,不讓坡體外部雨水進(jìn)入坡體,同時(shí),收集平臺(tái)截水渠的水,排入下部溝道;平臺(tái)截水渠布置在削坡平臺(tái)上,每個(gè)平臺(tái)布置一條橫線截水渠,收集削坡坡面水,匯入排水渠中。排水渠:根據(jù)實(shí)際地形,北面高南面低,在北部坡面一端沿坡體走向設(shè)置排水渠,用漿砌石砌筑。截水渠長(zhǎng)度為36m,漿砌石20m3。平臺(tái)截水渠設(shè)置:在削坡平臺(tái)的內(nèi)側(cè),用漿砌石砌筑,坡降取1:100。向兩邊排水渠排水,平臺(tái)截水渠長(zhǎng)度為26m,漿砌石14m3。截水渠總長(zhǎng)度為62m,開(kāi)挖土方量56m3,漿砌石34m3。
4.1.4植物防護(hù)方案在每個(gè)削坡坡面上種植檸條、紫穗槐等根系發(fā)達(dá)、耐旱的灌木,既可起到穩(wěn)坡固坡的作用,又可美化環(huán)境和工程效果。株間距1.5m×1.5m,共約100株,工程驗(yàn)收前要保證100%的成活率。
4.2施工方法及放線根據(jù)場(chǎng)地地形地貌條件,削方按自上而下、自后向前的順序進(jìn)行,放線時(shí)以邊坡坡腳與操場(chǎng)西側(cè)水平面為施工定位線,施工放線應(yīng)保證定位線的施放準(zhǔn)確,自定位線向上按設(shè)計(jì)坡度及臺(tái)階刷方并校核上邊界。
5工程實(shí)施效果評(píng)價(jià)
5.1環(huán)境影響評(píng)價(jià)本次治理工作中,其主要的機(jī)械設(shè)備有混凝土攪拌機(jī)、鉆機(jī)、挖掘機(jī)、發(fā)電機(jī)等,這些設(shè)備在施工過(guò)程中,發(fā)出聲音的強(qiáng)度較低,不致于達(dá)到噪聲污染的程度。本次施工過(guò)程中的混凝土制作過(guò)程中產(chǎn)生揚(yáng)塵,對(duì)大氣環(huán)境不會(huì)產(chǎn)生多少影響。施工過(guò)程中所排放的廢水不含有任何有毒有害的物質(zhì),不含有任何超標(biāo)因子。
5.2經(jīng)濟(jì)效益評(píng)價(jià)本工程項(xiàng)目建設(shè)區(qū)環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀良好,工程的實(shí)施可以完全消除崩塌地質(zhì)災(zāi)害對(duì)村民及居民安全的威脅,保障人民生命財(cái)產(chǎn)安全。
5.3社會(huì)效益評(píng)價(jià)地質(zhì)災(zāi)害治理項(xiàng)目的實(shí)施,清澗縣下甘里鋪鄉(xiāng)梨家灣村的地質(zhì)環(huán)境將會(huì)得到明顯的改善,使得村民能夠安居樂(lè)業(yè)。
6項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)分析與控制
6.1項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)分析按照本項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)產(chǎn)生的原因及其性質(zhì)分類(lèi)如下:(1)管理風(fēng)險(xiǎn):項(xiàng)目實(shí)施單位在管理制度、管理經(jīng)驗(yàn)等方面的不足,導(dǎo)致管理不善,成本增加,故存在管理不善的風(fēng)險(xiǎn)。(2)經(jīng)濟(jì)風(fēng)險(xiǎn):一是資金到位不及時(shí),導(dǎo)致工期延長(zhǎng);二是資金使用不合理,開(kāi)支與災(zāi)害治理無(wú)關(guān)的費(fèi)用,或?qū)m?xiàng)資金挪作他用;三是受市場(chǎng)因素影響,價(jià)格上漲,人工、材料費(fèi)增加。以上因素均會(huì)導(dǎo)致工程造價(jià)增加。(3)技術(shù)風(fēng)險(xiǎn):一些新技術(shù)條件的不成熟及地質(zhì)災(zāi)害治理的復(fù)雜性,均會(huì)造成技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)。
6.2項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)控制為了使項(xiàng)目能更快更好的實(shí)施,使項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)降到最低,對(duì)于上述的項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)就要進(jìn)行科學(xué)合理的控制。(1)管理風(fēng)險(xiǎn)控制:組建地質(zhì)災(zāi)害治理領(lǐng)導(dǎo)小組,依法對(duì)項(xiàng)目實(shí)施組織管理,并聘請(qǐng)項(xiàng)目監(jiān)理單位對(duì)工程進(jìn)行監(jiān)理,嚴(yán)格按要求執(zhí)行,確保工程質(zhì)量。(2)經(jīng)濟(jì)風(fēng)險(xiǎn)控制:資金到位后,設(shè)立專門(mén)的資金管理賬戶,對(duì)項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)實(shí)行專款專用。(3)技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)控制:參考同類(lèi)地質(zhì)災(zāi)害治理的技術(shù)方法,確保設(shè)計(jì)方案在實(shí)際、安全、經(jīng)濟(jì)可靠的情況下進(jìn)行實(shí)施。