水利水电工程物探规程范文

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[关键词]水利水电 工程建设 地质勘查

中图分类号：TV221.2 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）34-0164-01

所谓地质勘查，其主要任务就是在工程建设前，对工作区的地质条件进行勘测，并作出分析、 评价；预测水利水电工程建设中可能出现的问题，针对性地提出解决措施。近几十年来，水利水电工程建设中，地质勘查研究工作已经有了多方面的发展进步。从勘查技术、测试技术，再到数值分析技术等都取得了迅速的发展，但是由于地质勘查环境的复杂性、地质信息获取难等原因，导致水利水电建设中地质勘查工作还不完善，还存在众多问题。

一、目前水利水电工程建设中地质勘查的现状及不足

水利水电是我国社会电能供输的主要来源之一，兴建水电站是保证地区供电正常的基本条件，这些都依赖于水利水电工程建设的可持续发展。受主、客观因素的限制， 我国水利水电工程建设还处于相对落后阶段，水电站项目改建依旧达不到预定的成效， 水资源总体利用率偏低。为了改变传统水利水电项目建设的现状，新时期水利部门倡导把地质勘查工程融入水利水电建设中。这一方案起到了多方面的工程作用，如经过详细的地质勘查环节，可以提前查明水电站所处区域的地质构造、地层、岩浆岩及蚀变化特点，掌握地质病害发生的规律，为项目施工做好充分的抗病害准备。

地质测绘（填图）、地质工程编录和必要的钻孔勘探与取样试验工作，是目前地质勘查的重要技术程序与手段。要完成该项技术工作，各勘探单位又大都在有限时间及人力资源配置上深感压力，有着力不从心且须承担的极大考验。

总结水利水电工程建设中的主要问题，地质勘查方面主要表现为：①前期工作不足，如某个水利水电项目正式动工前，工程单位缺乏必要的准备工作，尤其是地质勘测不全面，误导了后续施工方案的制定； ②地质病害普遍，由于水电站所处地方条件的特殊性，如洪灾、地震、泥石流等时常发生，破坏了水电站建筑设施的完整性。

基于现状，目前地质勘查工作中存在的难点、弱项和失误等，仅就工作技术条件及水平的改进上看，应值得业内关注，对其改善和提高。

二、水利水电建设中地质勘查的必要性

2.1 水利水电工程建设的特殊性与复杂性

水利水电工程建设的特殊性首先表现在其工程建筑物的特殊性。一般建筑工程标准化较为规范化，可以见到基本相同甚至完全相同的建筑物设计，或者部分及全部套用的标准设计图纸。然而水利水电工程建筑物则不然，成千上万座水库大坝中，不可能找到两座完全相同的大坝。决定水利水电工程建设大坝规模、坝型、结构等工程要素的自然条件很复杂，其中工程建设所在区域或工作区地质条件则是最主要的自然条件之一。水利水电工程建设的特殊性是其与水密切相关，其中包括地下水与地表水，其所承受的荷载主要是水荷载。水利水电工程建设一旦失事，损失将十分惨重。如新丰江水电站，它是广东省最大的常规水力发电站。电站以发电为主，兼有防洪、灌溉、航运、供水、养殖、压咸、旅游等综合效益。通过水库滞洪，可使下游147万亩农田免受洪灾威胁，并能发展电力排灌，增加灌溉面积，还可压退东江下游河口咸潮上涌，改善农田及居民用水，提高下游航运能力。大坝为混凝土单支墩大头坝，最大坝高105m，长440m，曾经受6级地震考验而安然无恙。通过水库调节，可使东江百年一遇洪水降为20年一遇。

2.2 地质勘查工作的实践性与经验性

地质勘查理论的任何一项新进展、新方法、新技术，都必须通过大量试验研究、分析论证和工程实践的检验。许多工程实例足以说明采取慎重态度的必要性。有些工程从分析计算上看是安全的，实际上却出了问题，而另一些工程通过计算认为不安全，却安全运行了数十年。因此，我们搞水利水电工程建设，工程经验往往又是起决定作用的。

三、水利水电工程建设中地质勘查的主要内容、方法

通过地质勘查明确水利水电工程建设的地质条件、论证工程地质问题、选择地质条件优良的建筑场地、研究工程兴建后对地质环境的影响等。水利水电工程建设中必须查明和解决的地质勘查问题主要有：库区地层岩性、地质构造、地貌及物理地质现象、水文地质条件，水库渗漏、浸没、淤积、库岸稳定，坝基稳定、渗流、渗透变形、沉陷、渗漏、坝头边坡稳定，岩体工程地质分类、承载力、允许渗透水力坡度、液化、基坑涌水量、建筑材料等。

水库工程地质勘查内容包括：水库地质条件、水库渗漏的性质、途径和范围，计算参数的确定，计算公式的选用，计算成果及其分析和说明，处理方案的建议和结论。水库浸没区地质条件，地下水壅高计算参数和公式的选定及计算成果的分析说明，浸没标准的确定。根据水库运用水位预测的浸没范围，浸没区的分类，可能的发展情况和防护措施的建议。库岸稳定性分段，不同设计水位时的不稳定岩土体的位置、高程、方量，主要地质条件，计算参数选择，计算成果和观测资料等以及失稳影响和防治措施的建议。评价水库诱发地震的条件潜在震源区的确定及其震级上限的预测。

各建筑物的工程地质勘查内容包括：坝、闸址工程地质条件（包括地质概况与选定坝型、坝轴线、枢纽布置方案有关的工程地质条件，坝基岩体工程地质分类，工程地质问题及评价和有关工程地质问题处理的建议。

引水隧洞工程地质勘查内容包括：工程地质条件分段及说明，围岩工程地质分类和工程地质问题评价及处理建议。渠道工程地质条件应包括：工程地质条件分段及说明，渠道建筑物的工程地质条件和工程地质问题评价及处理建议。

斜坡现场以不扰动底层的情况下，开展各项地质勘查工作，从而获得斜坡地层的物理力学性质，其同室内试验方式相比能够更好的在工程场地进行测试，并且不需要对土质进行取样；其次，其所测试影响的范围要明显室内试验方式，从而能够具有更好的代表性。由于这种方式能够使用良好的多种原位测试方式，所以其也能够获得更好的地质物理力学指标以及地层剖面；最后，这种测试方式也具有较好的经济性以及效率性，从而较好的节约了勘查时间。

地质勘查采用的方法主要包括钻探、物探、坑探，三种勘探方法均有规程规范遵循。通过钻探、物探、坑探、触探、静探、十字板剪切、岩体应力测试、岩体地质描述、渗透变形试验、压水、高压压水、注水、抽水试验、地下水动态观测等，在充分的工程地质分析与论证的基础上提交设计建议值。

参考文献

[1] 王思敬.工程地质学的任务与未来[J].工程地质学报.1999，7（3）：195～196.

[2] 韦港.工程地质随想（二）.中国水利学会勘测专业委员会，2000.年学术研讨会论文集[G].北京.中国水利水电出版社：2000，126～128.

[3] 龚晓南.21世纪岩土工程发展展望[J].岩土工程学报.2000，22（2）：238～239.

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关键词：声波检测法；砼缺陷；浅裂缝检测；深裂缝检测；声波CT

中图分类号：TU528文献标识码：A文章编号：1009-2374（2009）09-0031-03

水利水电工程建筑物中砼质量问题和砼裂缝是常见的砼缺陷，对于砼质量和砼裂缝为表部的开裂还是深度较大的裂缝不易直接观测，即砼缺陷的性质不易直接判断。利用声波频率高、波长短，因此分辨率高，可探测砼的微观结构的特点，及砼对高频声波的吸收、衰减和散射的动力学特征，采用声波法对砼进行检测，使用不同的技术方法，可得到砼质量和砼裂缝缺陷的可靠检测结果，为判断砼缺陷的性质提供可靠的检测资料。

一、检测方法与工程实例

（一）砼浅裂缝检测

对于探查砼开裂深度小于或等于500mm的砼表部浅裂缝，采用单面跨裂缝对称平测的声波法，检测的裂缝中不得充水，测试依据超声波检测混凝土缺陷技术规程，先在砼裂缝附近的同一侧进行声时和传播距离的不跨缝检测，绘制“时―距”坐标图或用统计的方法求出两者的关系，然后将收发换能器分别置于以砼裂缝为轴线的对称两侧，两换能器中心连线垂直于砼裂缝走向，以两个换能器内边缘间距等于100mm、150mm、200mm、250mm、300mm……等进行跨缝的声时测量，砼裂缝深度可按下式计算：

式中dci为砼裂缝深度（mm）；t0i、ti分别代表测距为li的不跨缝、跨缝平测的声时值（μs）；li为不夸平测时第i次的声波传播距离（mm）。裂缝深度的确定以不同测距剔除不合理数据后取平均值。

新疆某水电站正常蓄水位为1649m，总库容1.25亿m3，电站总装机容量309MW，为大（Ⅱ）型工程。大坝在建设过程中，面板表面出现了不同程度的裂缝，使用声波平测法对面板裂缝进行了检测，表1～表3是大坝不同面板段裂缝的部分检测结果，经现场开凿处理，实际所测的裂缝深度与测试结果吻合较好。

（二）砼深裂缝检测

对于探查砼开裂深度大于500mm的砼深部裂缝，采用跨裂缝穿透法检测。在砼裂缝的两侧分别造孔，确保两孔平行，孔深可预估，根据测试结果判断是否加大孔深，检测时将收、发换能器分置于两孔中同一深度，以清水作耦合剂，自孔底向上同步连续点测，可在砼裂缝一侧的孔边再造一个测试无裂缝砼声学参数的较浅的孔，根据测试的波幅序列图对比来判断砼裂缝的深度。

砼裂缝深度的确定方法为：结构物的裂缝宽度是从表面至内部逐渐变窄，直至闭合。裂缝越宽，对超声波的反射程度越大，波幅值越小，随着孔深增加，波幅测值越来越大，至不存在裂缝时波幅达到最大值（相对于有裂缝部位），其所对应的钻孔深度即是砼裂缝深度。

新疆某大型水电站工程，大坝由砼重力拱坝，左、右岸重力墩及重力副坝组成，最大坝高72m，于1991年建成，2000年初在左右岸重力墩表面发现多条裂缝。声波测试采用跨孔穿透法对砼裂缝进行了检测，测试采用跨孔距离1.5m左右，点距0.2m。波列图上，声波跨孔测试对砼裂缝和裂缝深度的反映较为明显，裂缝对波幅的衰减十分明显，未跨裂缝的波列图波幅的相似性较好，如图1所示：

跨裂缝的波列图均有不同的衰减现象，图2为1#～2#孔跨孔声波检测波列图，0m～6.4m波幅有强烈衰减，6.4m～12.8m波形虽然相似性较好，但与12.8m～14.2m段的波幅相比，也有不同程度的衰减，说明该位置裂缝深度12.8m，且6.4m以上裂缝的张开度相对较大，6.4m～12.8m裂缝张开较小或处于绞合状态；图3为5#～6#孔跨孔声波检测波列图，0m～5.2m波幅基本均被衰减，5.2m～8.4m波幅衰减严重，8.4m～10.2m段波幅也有较大衰减，10.2m以下波形相似性较好，波幅没有衰减，说明裂缝在该处深度为10.2m，且5.2m以上张开度相对较大，5.2m～10.2m也有不同的张裂。

（三）砼质量检测

声波CT是在单孔和跨孔测井的基础上发展来的，它仍属于声波测井，是以弹性波理论为基础，通过探测声波在岩体内的特征来研究岩体性质和完整性的一种特殊探测方法。与传统声波探测方法不同的是：声波CT是按一定规则采集大量数据，然后通过CT软件成像并解释的一种物探方法。两孔之间的声波CT，常采用在每个孔内等距布点，然后交织成网状测试的方法，由两孔可以扩展到多孔，从而对这些孔所跨地层进行声波CT测试。声波CT可获得丰富的信息，故在推断断层、检测裂缝、评价岩体完整性、砼浇筑质量及基础灌浆效果等领域都得到了广泛的应用。

新疆某水库为大型水资源综合利用控制型工程，水库库容6.4亿m3，主坝高44 m，为粘土心墙砂砾料坝壳坝，水库主坝右坝肩W150m截渗墙为砼体，嵌入至完整基岩内，截渗墙顶板高程1150.48m，廊道宽3m，长约36.5m。2002年9月水库在地震后发现截渗墙顶部新出现三条裂缝，最大缝宽5 mm，深度不详。

图4为采用声波CT对截渗墙ZK4～ZK2孔进行的检测成像图，可以看出：两孔间1150.48m～1144.30 m高程波速在1375m/s～3000m/s之间，在ZK4钻孔1148高程上下和ZK2钻孔1145高程上下靠近两钻孔的砼体波速很低，说明砼体质量很差；在ZK4钻孔1145.5高程和ZK2钻孔1144～1142高程范围内波速在2700m/s～3500m/s之间，砼体波速相对较高，说明砼体质量相对较好；在ZK4钻孔1145.5高程和ZK2钻孔1142高程以下波速在3500m/s以上，其砼体波速

高，说明砼体完整质量好。CT检测也说明砼截渗墙上部部分失效，需要进行处理。

二、结语

通过以上声波检测砼缺陷的实例可以有如下认识：（1）采用声波法检测砼缺陷快速、方便；（2）检测结果形象、直观。

参考文献

[1]宋先海，等．大体积混凝土深裂缝检测及应用效果分析[J]．工程物探，2002，（3）．

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关键词:地质勘察；工程技术；应用发展

中图分类号：P631文献标识码： A

随着工程勘察新技术的引进和应用，加之面对的工程地质问题越来越复杂，地质勘察人员在勘察技术水平得到了提高的同时也面临极高的挑战,本文简要分析了地质勘查新技术。

1、 地质勘察存在的问题

1） 对工程地质勘察的重要性和价值认识不够

2） 地勘部门地勘报告质量不高

3）勘探方法不对

4）工程地质勘察缺乏监管

2、 勘察科技进步与新技术发展

2.1 科技进步与勘察成果

近几年来, 网络技术、数据库技术、数字可视化技术在工程勘察领域得到应用。在计算机建设上已实现局域网共享资源; 大部分电子版产品直接在计算机上进行传阅和校审, 大大提高了工作效率; 基本实现计算机辅助工程勘察, 达到信息化初始阶段目标; 由于工程勘察专业具有多样性、复杂性、随机性和数据海量性等特点, 信息化水平还有待进一步提高。

2.2 新技术创新与发展思路

地质、勘察系统人才培养与科技发展战略规划, 明确了“培养建设一支结构合理、技术一流的工程勘察专业人才队伍, 保持国内工程勘察行业的领先水平, 力争国际一流水平”的科技发展目标, 主要任务是密切关注、跟踪、研究国内一流的工程勘察企业的技术水平和发展动态, 通过加强行业协作及与国内高校、科研院所的密切合作, 在引进、消化、吸收国内外先进技术的基础上, 进行技术创新。技术发展总体思路如下:

( 1) 注重研究复杂坝基、高边坡及大型地下洞室群岩体( 围岩) 稳定性量化分析及三维地质数字模型软件与三维成像技术, 并对复杂岩体( 包括软弱蚀变岩体、大型松散堆积体、卸荷松动岩体、高地应力区岩体) 成因机制、工程地质性状、工程适应性进行科学试验研究; 同时开展 “三江干流”区域构造地质科学研究及对水电工程开发、建设的影响。

( 2) 重点研究水电水利工程地质综合勘察技术, 开展岩土工程和环境工程地质方面的研究并向深度拓展; 开展地质灾害勘察、防治与治理, 地质灾害险性评估方面的实践与研究。

( 3) 完善和提高目前使用的常规物探方法, 使其应用技术水平达到或超过本行业平均水平, 积极开展新技术、新方法的引进应用工作, 结合目前物探应用技术的发展情况, 对新技术、新方法进行重点研究。

(4) 广泛应用全站型自动速测仪、全球卫星定位系统(GPS) 、遥感技术(RS) 、地理信息系统(GIS) 于水利水电工程建设; 在野外数据采集、处理、存储、提供等方面逐步完善计算机技术在测绘领域的应用, 以提高全数字摄影测量及全野外数字成图的精度和速度, 增加测绘产品的多样化, 满足市场需求。

( 5) 积极配合新的钻探规程、抽水试验规程、压水试验规程的贯彻实施。对勘探设备和试验工器具进行重新整合, 尽快开展“自由震荡法”抽水试验的研究工作, 研制小口径双管钻具轴承储油密封系统, 并研究特殊岩体( 硬、脆、碎地层及

软弱松动岩体) 取芯技术。

( 6) 开发先进的水情自动测报软硬件技术, 自主开发改装一些较先进适用的水文测验仪器, 特别是泥沙采样器。加快水文数据库的建设。

3、地质勘察新技术应用

3.1 工程地质

随着建设项目规模的增大, 面对的工程地质问题越来越复杂且极具挑战性。经过不断探索、实践和提高, 在诸多领域具备了很强的技术实力,如: 工程岩质高边坡的工程地质勘察研究、高坝大库场地的工程地质勘察研究、大型地下洞室群的工程地质勘察研究、喀斯特地区水文地质勘察研究、高地震烈度地区高坝大库水库诱发地震监测预警系统研究等领域。尤其是在水电站294m 高双曲拱坝和近700 m 高边坡工程、该水电站近30 m 大跨度地下洞室、水电站高心墙堆石坝和天生桥水电站高面板堆石坝等地质勘察研究技术上处于国际先进水平。地质分析的手段和方法也得到不断发展。

( 1) 引进和开发实用软件。引进边坡稳定计算程序( 包括理正软件和EMU 程序等) 用于滑坡、塌岸稳定分析, 提高勘察成果的定量化判识水平; 引进开发了勘探图件、地质剖面制作程序及三维成像技术, 开发并进一步完善“工程地质软件包程序( EGS2000)”, 较好地解决了钻孔成图中的很多难题, 也为地质平面及剖面图的绘制起到了较好的辅助设计作用, 取得了较好的效果。

( 2) 结合工程实践研究和开发新技术。与相关单位合作,开发边坡斜面摄影成像技术用于工程实践, 提高了地质编录工作效率, 获得了大量的工程地质数字信息; 采用院校合作方式开发水电站枢纽区工程地质三维可视化建模与分析研究系统, 已应用于生产之中。

( 3) 引进并应用新的地质勘察和分析手段。在水电站勘察过程中, 根据地质分析的需要, 在右岸构造软弱岩带勘察中, 使用了地震波CT 测试技术; 采用模型洞原位变形观测分析地下洞室稳定性; 在右岸构造软弱岩带稳定性分均采用了目前比较先进的三维弹塑性有限法分析和三维流形元( FLAC) 分析方法, 为稳定性评价和工程施工设计提供了可靠的基础资料和参考依据。

( 4) 其他新方法新技术的引进和应用。地下洞室围岩分类、坝基岩体质量分类、边坡岩体质量分类、边坡稳定分析、岩体弹塑性理论、地质力学模型、岩( 土) 体物理力学性试验方法的发展应用; 电脑与工程地质软件包的开发应用; 勘测手段及钻进取芯技术的提高、物探各种测试手段的广泛应用强有力地促进了工程地质勘察中获取工程地质资料周期的缩短和工程地质条件快速分析评价; 充分利用网络技术, 进一步提高了地质专业劳动生产率。

3.2 工程勘探

在已有的设备(各型钻机、夯管机、锚杆机、拉拨试验机等)、使用新材料( 新型地质钻杆、高压钢扁管) 、引进新技术新工艺( 大口径钻孔测斜技术、500m 深钻孔地温测量技术、勘探竖井开挖技术), 并进行了研发技改( 套管脚止水器、钻具防磨装置、金刚石钻具双管接头的改造、自卡式丝锥、稳压罐、旋转式孔口封闭器、大口径金刚石钻头等) 。近几年, 又从生产需要出发, 推广应用以下新技术新工艺: ①选取适合各类地层( 覆盖层、松软地层、严重坍塌漏失层) 的金刚石钻头, 提高钻进效率, 降低生产成本; ②研制出适合复杂地层钻进的薄金刚石钻头, 解决了软硬相间岩石钻进取芯困难的问题; ③继续完善大坝灌浆变形观测和抬动观测技术, 确保坝体安全和工程质量满足要求; ④在河床冲积层勘探中, 采用了SM胶取芯技术, 保证了试验样品的原始状态, 为冲积层特性研究提供了真实可靠的材料。

3.3 工程测绘

目前,已拥有相当数量的红外测距仪, 还先后购置了先进的GPS全球定位系统仪, 打破了以往只会作航测外业, 不会作航测内业的历史缺陷。采用全数字摄影测量系统进行地形测绘; 采用GPS、RTK 技术进行水下地形和线路测量; 采用测量机器人( TCA2003全站仪) 对水电站高边坡、水电站变形监测控制网及其他电站施工测量控制网进行自动化观测。在测绘监测新技术的应用中, 采用了“GPS 一机多天线监测系统新技术”对水电站的边坡安全进行了监测。到目前为止, 系统运行良好, 该方法在提高工效的同时, 还有效节约了成本。在水电站枢纽及库区地形图测绘中还采用了全数字摄影测量系统成图;新开发的横剖面调制及记录程序, 也在测量横剖面制作工作中得到广泛应用。

3.4 工程物探

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    关键词:工程地质 岩土工程 

    1.工程地质学科的争议

    教科书对工程地质学的三种定义:①工程地质学是研究与工程有关的地质问题的科学;②工程地质学是研究人类工程活动与地质环境相互作用的科学;③工程地质学是研究人类工程建设活动与自然地质环境相互作用和相互影响的一门地质科学。

    从以上三种定义的实质中均不难看出,工程地质学强调的工程和地质的关系,研究的是人类工程活动与自然地质环境的相互作用。但是,近年来工程地质学科却正在经历着前所未有的挑战,工程地质学被异名为岩土工程学,工程地质勘察被称之为岩土工程勘察。工程界有此呼声,学术界有此呼应,一些大专院校也纷纷效仿,甚至工程地质这个专业在高校也被取消了。一时间,似乎工程地质已经成了守旧传统,岩土工程才是先进时髦的,才是可以适应市场经济并与国际接轨的。这是近年来分歧最大的争议。 

    这些年来工程地质勘察的不景气以及市场竞争的不规范化,工程地质勘察队伍增加了岩土工程的业务是完全必要的,但将岩土工程作为工程地质的救世主,则值得商榷了。

    根据笔者的理解,岩土工程是一项工程应用技术,是针对地质体的工程缺陷实施的工程措施而进行的一系列设计和施工过程的总称。岩土工程的任务是“处理”地质体的工程缺陷,使之满足工程建筑物对地基的工程要求,因此又有“岩土工程处理技术”的别名,说明岩土工程的确是一项实实在在的工程技术。确立工程地质学是一门独立的学科,尽管也仅仅是本世纪初的事,并不象数学、物理学、天文学等等着名学科那样历史悠久,然而,之所以将工程地质定义在“学科”这样的高度上,是因为她具备学科的一些基本特性和基本理论,这就是地质学的基本特性和基本理论,换句话说,工程地质学的基本理论就是地质学(当然更包括数学、力学、化学等等),因此,又将工程地质学界定为地质学的一个分支学科或应用学科,这是符合实际的。工程地质学的最新定义也是较为全面的:研究人类工程活动与地质环境相互作用的科学。显然,工程地质与岩土工程尽管有相似之处,但也有天地之别。如果将岩土工程界定为工程地质学科的一个分支,好象还说得过去;而反过来用岩土工程来代替工程地质,则实在有些牵强附会。

    1997年6月20-27日,国际工程地质学会在希腊召开了一次学术讨论会,会上决定将本学会名称改为:国际工程地质学与环境学会。我国组团15人参加,王思敬任团长。随后国内也有人提出工程地质学会改名,以便与国际接轨,但一直未获通过。在近几年的中国地质学会工程地质专委会会议上,学科和学会更名问题的交锋一直也没有停止过。我国工程地质界的前辈专家学者们多数也不同意更名,认为如此严肃的基础性应用性学科,没有必要放弃自己的传统风格,我国的工程建设任务十分繁重,工程地质学科的研究和发展前景仍然是艰巨和光明的。

    2.工程地质工作的任务

    在工程建设中,工程地质工作的任务十分繁重,也异常艰巨,主要任务是:①选址,选择在地质条件上相对最优的工程建筑地区或场地;②评价,阐明工程建筑区或场地的工程地质条件,进行定性和定量的工程地质评价,准确界定工程地质问题;③预测工程建筑物兴建和运用过程中地质条件的可能变化,为研究改善和防治工程地质缺陷的措施提供依据;④调查工程建筑物所需的天然建筑材料等。

    3.工程地质专业的尴尬

    工程地质专业是工程建设的基础性专业,没有这个专业,一切工程建设均将成为空中楼阁,这是常识性问题,我们在这里反复强调好象有些多于。然而,现实确让这一基础性专业处于一个十分尴尬的境地,主要表现在:

    ①工程地质专业本身的特殊性、复杂性和实践性;

    ②专业不景气,社会地位和经济地位与工程地质专业不相适应,工作环境、工作条件的局限,择业行为中的浮躁动机,专业本身的局限性;

    ③规程规范存在的问题;

    ④工程地质勘察技术的局限性;

    ⑤相关专业对工程地质专业的轻视;

    ⑥长官意志,某些决策者对工程地质专业的无知或轻视;

    ⑦世人对工程地质专业的不了解与不理解。

    4. 在工程建设中的地质教训

    由于地质问题而严重影响工程建设的实例太多,教训太深刻,顺手拈来几个实例:

    ①云南漫湾水电站左坝肩顺层滑坡和建材问题;

    ②贵州天生桥二级水电站厂址、隧洞等问题;

    ③贵州东风水电站右坝肩和帷幕线上的岩溶问题;

    ④乌江彭水水利枢纽前期工作重复问题;

    ⑤雅砻江锦屏二级水电站岩溶地下水问题;

    ⑥软弱夹层的遗漏对工程建设的重大影响,葛州坝、西津溢洪道等。

    5. 工程地质在工程建设中的决定性作用

    任何地质条件下都可以建工程,对吗?这个问题也是这些年来工程界的一个热门话题,笔者认为答案是否定的。

    ①陕西东庄水库灰岩坝址渗漏严重不能建坝;

    ②小浪底滑坡性质界定对设计的影响;

    ③天生桥二级水电站移民区是否滑坡对移民安置的影响;

    ④堤防工程中的堤基垂直防渗引起的环境地质问题,有时可能是决定性的;

    ⑤地质边界条件和地质参数对工程设计的影响。

    6.相关学科在工程地质中的应用

    ①系统工程在工程地质中的应用;

    ②计算机技术在工程地质中的应用;

    ③遥感、物探、GPS等;

    ④水工设计施工与工程地质的关系。

    清晰的工程概念是地质师所必需的。潘家铮院士对地质师的要求:应该有系统地学习水工建筑物的基本设计理论,计算方法,以及地基缺陷的影响,各种处理的措施,各种成功和失败的经验;最好补一些数学、力学、水力学、岩土力学、岩石试验、有限元分析和计算机应用等方面的基础课。五十年代初,由于我国水利水电工程地质专业人才奇缺,一批设计师改行从事工程地质专业的学习和工作,后来大都成为工程地质专业的优秀专家。实践证明,地质师的工程概念清晰,地质工作会得心应手;反之则可能事倍功半。

    7.工程地质要面对现实着眼未来

    汪恕诚部长最近讲话强调:不能老修改设计,因为搞招投标尤其是国际合同,修改设计就意味着被索赔。修改一个设计,似乎节省了某一个工程量,而索赔量比这个还大,大量修改设计怎么得了?汪部长的这段讲话似乎在批评设计,实则是水利水电工程地质的一个千载难逢的新的契机。

    如何理解汪部长的这段话?我们认为首先要搞清楚为什么修改设计,水利工程因为地质问题而修改设计的可以举出若干例子来。

    修改设计往往赖地质,我们当然可以理直气壮地说:前期地质工作投入不够,工程地质条件不清楚,地质基础资料不准确,工程地质分析出力不够或分析工作的深度不到家,工程地质问题的界定不明确或界定有错误,学术技术问题得不到广泛的讨论和争论,工程地质问题的真理有时往往掌握在少数人手里。

    很明显,要想不修改设计,地质工作必须做到家,基本的地质工作量必须保证。作为地质师,既要尊重事实,坚持真理,实事求是,还要努力学习,开拓进取,勇于创新,更要勤于实践,不迷信权威,不违心唯上。工程地质专业的形象靠地质师们去树立,去维护;工程地质专业在工程建设中的地位也只有靠地质师们自己去争取

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[论文摘要]针对老猫水水库工程存在的问题，对建成运行以来的工程地质、水文地质条件及大坝渗漏、稳定作出评价，并提出相应的渗漏处理措施。

老猫水水库建于20世纪70年代，水库位于瓮安县城北面34Km的龙塘乡官塘村境内，是一座以农田灌溉为主的小型水库。工程建设时，未对水库及坝址区进行地质勘察，至今无相关地质资料，针对工程存在的问题，列为病险水库治理，需对建成运行以来的工程地质、水文地质条件及大坝渗漏、稳定作出评价，并提出相应的渗漏处理措施。

一、区域地质概况

（一）地层岩性

区内主要是白垩系中统、扎佐组K2Z，三叠系统关岭组1-3段T2g3、T2g2、T2g1、下统茅草铺组，夜郎组，大冶群T1m、T2y，岩性主要为紫红色砾岩，含钙质、泥质粉砂岩、灰岩、白云质灰岩，泥质瘤状灰岩，紫红、紫绿色页岩，含钙质、泥质白云岩、白云质页岩，红色厚层块状白云岩。

（二）地质构造

境内地质构造属于贵州东部南北向构造带及东西构造黔中隆起，横跨反接之重叠地区，有南北向、东西向、华夏系、新华夏系及各种扭动构造，其中以南北向构造形迹最为显著。区域性南北向构造，主要由一系列南北向褶皱及其伴生的南北向冲断层组成，有复向斜和复背斜，均具扭动构造特征，且相间成雁列排行，龙塘向斜，两翼近于对称，产状较缓，倾角为30-50度，整个向斜由南向北成波状起伏，轴线具有S型，其西面有河沙坝断裂，东面有天文旋转构造的压扭性断裂，河沙坝断裂位于北东50-60度，倾角30-45度，断层带宽度40-80m，断距大于1500m，延伸大于40km，属压性冲断层。水库位于河沙坝断裂及天文压性及压性扭性断裂之间，背斜轴线走向近SN，两翼岩层基本对称，岩层倾角为30-45度，在库区范围内无地震活动记录。

（三）岩溶水文地质特征

区域内水系发育，乌江河流从水库西侧流径，受岩性及构造控制地下水以乌江为排泄基准面，地下水的类型主要有碳酸盐岩溶水及岩溶裂隙水，碎屑岩裂隙水，自垩系为砾岩及泥质砂岩，岩溶较发育，泉流量一般

二、库区工程地质条件

（一）库区渗漏

水库位于乌江河流右岸，受乌江河流的切割，地表水以乌江河流为排泄基准面，水库正常蓄水与河流高差300m，库内尾段有一条压性扭动褶皱出露，并深内库内地下，当水库蓄水至5米左右时，能听到流水声，水库建于麻池河下游，切河而建，在枯水季节和无大暴雨的情况下，水就从沿途的溶洞流失，无水进水库内，坝基渗漏，坝与山体接触面渗漏，水位越高，渗漏量增大，水库蓄水达到正常蓄水位于，渗漏量累计有0.02L/S。库内下游河流有3处泉点出现，受水库蓄水限制，渗漏量可达0.5L/S至6L/S。根据泉点与水库蓄水运行观测泉水与库水有水力联系，说明水库向下游产生渗漏。

（二）库岸稳定

库区植被较好，除上游为良田外，老猫水水库左、右坝肩均为灌木林地，岸坡坡度较缓，无大不良物理地质体，库岸稳定。淤积量大。

三、坝址区工程地质条件

（一）地形地貌

坝址区沟谷浅切，呈不对称的“U”型谷，右岸山体高，岸坡陡，坡度40-50度，局部为陡坝，16m高以上为台地，右岸山体低，坡度35度-40度，属碳酸盐岩溶地中山地貌，岩层倾向库内偏下游，近于纵向谷。

（二）岩溶水文地质特征

坝址处于T1m、T2g白云岩，岩体破碎，风化严重，岩溶发育，地下水活动强烈，在坝下游河床300m1000m之间有泉点1、2、3出露，泉水流量不稳定，随着水库水位的升高，形成泉水逐渐增大，经水库运行观测，泉水流量与库水位呈线性关系，说明3个泉点是水库集中渗漏点，在左坝肩，库水沿层间溶隙及坝体与基岩的接触带渗漏，渗漏点不集中，呈筛状分散渗漏，流量随库水位的升降而变化。

（三）渗漏原因分析

水库渗漏包括坝基、绕坝渗漏、库内褶皱产生裂隙渗漏，坝体与基岩接触带渗漏，根据水库多年蓄水运行观测，库水集中渗漏点有3处，分别是坝下游300-1000m泉点1、2、3，分散渗漏点较多，在正常蓄水位时，总渗漏水量达6L/s。

根据坝址区的工程地质、水文地质条件，库水渗漏现状观测，水库渗漏原因有3方面：

①坝基及绕坝渗漏是基岩受构造及岩性控制，岩层产状陡倾，层间溶蚀裂隙发育，库水沿层间溶蚀裂隙产生渗漏； 转贴于

②坝体与基岩接触带渗漏是由于建坝时清基不彻底，基础未置于弱风化带上；

③坝体渗漏是建坝时的施工技术水平、建筑材料等未达到设计要求规范所致。

（四）渗漏处理措施

根据水库的工程地质、岩溶水文地质条件及岩石的渗透性质特点，采用帷幕灌浆处理水库渗漏，其设计及工艺措施要点为：

①在库内褶皱带设置双排帷幕，其余部位和坝肩设置单排帷幕；

②钻孔本着依序次施工、逐渐加密的原则，按一、二、三序进行，施工程序及工艺严格按有关《规程》要求。

③帷幕线长度为弱岩溶式，总长80 m，孔距4m，共计 20 个孔；

④采用悬挂式帷幕，下限达基岩深度12m，底界控制在Lu≤10，高程为825.00m附近，底界与白云岩弱风化带搭接。

⑤先导孔和检查孔的岩心采取率≥85％；

⑥帷幕灌浆采用自下而上分段灌浆法或自上而下分段灌浆法，一般孔段灌注材料以R.O 32.5普通硅酸盐水泥为主，搭接面附近及主渗漏区以R.O 42.5水泥――水玻璃双液灌为主；

⑦灌浆压力一般按1.0－1.5倍水头，但不引起坝变形为宜。

四、结论

在碳酸岩地区，因岩溶发育而产生渗漏、稳定问题，造成的病险水库较多，在开展工作时，应地质测绘、物探方法及水库多年蓄水运行观测来综合分析，采取有效、经济的处理方案；

对强岩溶地区的渗漏处理，采用帷幕灌浆为主的综和治理技术，先进行勘测，再针对病害原因进行灌浆或其它止漏技术设计。施工中，根据岩溶发育情况，及时修正施工工艺，并配合其它防渗处理技术，切忌盲目施灌；

灌浆孔的布置根据实际情况而定，在强岩溶地段，帷幕厚度不完全取决于灌浆排数及排距，一般单排即可满足要求，必要时增灌，孔距也根据实际情况定，以试灌加密孔距的方法，灌浆材料除水泥外，可采用水泥粘土混合液，必要时加速灌剂，除水泥灌浆外，也可采用其它止漏技术；

加强灌浆施工期的观测分析工作，以便及时总结经验，修正灌浆处理工艺设计。

参考文献

[1]贵州省瓮安县自然经济地图集1989.

[2]中国七三二部队，区域水文地质报告.

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关键词：水利工程；防渗墙；施工；质量隐患；质量检测

近几年，随着防渗墙施工工艺技术的成熟和施工工具的不断改进完善，将防渗墙用于水库大坝的加固设计，已经成为水库加固工程的重要方法，而且以往的经验数据告诉我们，防渗墙在土石坝加固中的应用成果是可喜可贺的。但防渗墙种类繁多，属于地下隐蔽工程，施工技术较复杂，施工过程中受外界环境条件影响较大，质量控制难度较大，而防渗墙施工工程关系到社会的安稳、人民群众的生命安全。因此，如何通过检测防渗墙质量，确保防渗加固工程的质量具有重要意义。

1防渗墙质量检测的必要性

一般来说，不同施工工艺，不同类型的防渗墙会产生不同的质量问题。高喷灌浆防渗墙由于坝体下部土压力较上部大，易产生上粗下细，厚度不均匀的水泥灌浆固结体，同时也会出现墙体搭接不良、成墙不连续、离析、夹泥、空洞、蜂窝等质量隐患。混凝土防渗墙（塑性和刚性）主要质量问题有：不同施工槽段接合不好，墙体连续性差，墙体底部沉渣过厚，墙体嵌入基岩深度不够，墙体夹泥，离析、蜂窝，浇注不连续而产生裂缝。同时，防渗墙施工过程中，混凝土是泥浆下浇注，容易出现塌槽、墙体含泥量大等质量隐患。深层搅拌水泥土防渗墙可能出现的主要问题是墙体搭接不良，出现开叉，墙体连续性差，墙体搭接处厚度偏小。因此，防渗墙质量检测中需要关注的重点问题有：①墙体厚度，特别是墙体下部的厚度；②墙体搭接，墙体开叉、夹泥、蜂窝、空洞；③施工槽段间墙体接缝处夹泥，浇注不连续引起的水平横缝；④墙体渗透系数，沉渣厚度。

堤坝防渗墙的质量对于坝体的防渗及稳定具有重要的影响，由于防渗墙施工过程中可能存在上述质量隐患。因此，如何对修建好的防渗墙进行有效的质量检测，及时探测墙体中的潜在质量隐患，对于水库的竣工验收和安全运行具有重要的意义。

2 防渗墙质量检测的方法

2.1 地质雷达探测原理及方法

地质雷达利用高频电磁波（106-109Hz或更高）以宽频带短脉冲形式，通过发射天线送入检测介质，通过电磁脉冲在地下介质交界面上的反应特征来反映地下地质情况。由于不同介质的介电常数和导电性能的差异，雷达天线发射的电磁波一部分能量被界面反射折向地表，被接收天线接收；另一部分能量透过界面继续向下传播，在更深的交界面上被反射回地面，直到能量被完全吸收为止。这样，就可在某个测点上得到随时间变化的一组反射电磁波。当发射天线和接收天线以固定间距，同时沿测线移动时，可以得到沿某一测线上反映地下介质分布的地质雷达图像。通过分析反射波的到达时间、幅度和相位变化研究介质内部结构的分布规律。

一般来说，目前常用的双天线地质雷达主要采用3种观测方式：反射观测方式（剖面法）、共中点法（宽角法）、透射观测方式。实际探测时，应根据目标体的特点，选择合适的探测方法。

2.2 超声波透射法探测原理及方法

混凝土和其它各向同性的均匀介质不同，是由多种材料组成的多相非匀质体。当混凝土无缺陷时，混凝土是连续体，声波在其中传播的速度是有一定范围的；当传播路径遇到混凝土有缺陷时，如断裂、裂缝、空洞、夹泥和离析等，混凝土连续性中断，缺陷区与混凝土成为界面，声波在这界面上发生反射、散射与绕射，声波将发生衰减，造成传播时间延长，使声速增大。声波透射法就是利用超声波在混凝土中传播的这些声学参数的变化，来分析判定墙身缺陷的程度并确定其位置。

防渗墙声波测试一般采用钻孔声波测井和跨孔声波测试进行检测，测试方法如图1所示。钻孔声波测井时使用一发双收换能器。在发射换能器发射脉冲声波，利用井液耦合，取得沿防渗墙钻孔壁传播到达两个接收换能器的走时T1、T2。然后根据声波走时T1、T2和两个接收换能器的距离长度L计算其纵波速度。跨孔声波测试利用井液(水)耦合分别在2个钻孔中，利用换能器一发一收测得声波在防渗墙中的走时读数T，再根据钻孔的水平距离计算防渗墙体的纵波速度Vp。根据测定的声学参数（声速、波幅、斜率法的PSD值）综合判断墙体中存在的质量缺陷。

图1声波测试图

3 防渗墙质量检测工程实例

3.1 工程概况

某水库的大坝采用塑性混凝土防渗墙，墙体设计强度2.0-5.0MPa，墙体设计渗透系数≤1×10-6cm/s，弹性模量≤1500MPa，设计厚度为60cm，墙体深度嵌入弱风化基岩0.5-1.0m。

3.2 检测方法及标准

在防渗墙质量检测工作的经验基础上，通过不断探索和改进，形成了一套可行的探测方法。首先采用地质雷达对墙体进行大范围隐患普查，分析探测结果，在可疑的部位有针对性地布置钻孔，结合钻孔取芯、注水试验和声波透射等综合检测技术来分析防渗墙的质量隐患。检测标准参照《建筑基桩检测技术规范JGJ106-2003》《水利水电工程物探规程SL326-2005》。

⑴地质雷达探测

采用加拿大EKKO系列探地雷达系统，系统配置了多种频率的天线，本次探测主要选100MHz和50MHz的天线，测点间距为0.5m。沿防渗墙轴线平行布设水平测线,垂直防渗墙轴向布设垂直测线，形成的纵横测网可基本控制整个防渗墙的分布。将获取的地质雷达数据进行一系列的处理分析，由地质雷达探测结果可知，雷达探测剖面上多次反射信号明显，反射信号的振幅较大，相位较连续，左、右坝肩部位墙体与基岩面分界面较清晰，坝顶路面混凝土与防渗墙顶部覆盖的填土界面清晰，分层明显。

为验证地质雷达探测方法的有效性和可靠性，在左坝肩布设了一个钻孔，对比分析钻孔编录成果与地质雷达探测结果，可知：地质雷达对防渗墙浅部的探测较为准确，对坝顶混凝土路面及防渗墙体顶部上覆填土厚度的探测精度较高，误差小于0.2m。对于深度为10m的防渗墙，使用地质雷达探测其深度的偏差小于0.5m。

⑵地质钻孔并结合声波透射法

采用地质雷达对大坝防渗墙进行隐患普查后，分析探测结果，对局部相位不连续，出现异常分界面的部位布设钻孔，取芯并进行注水试验和采用RSMSY-5型声波检测仪进行声波测试。钻孔取芯法能直观地通过钻取的芯样，分析墙体中存在的夹泥、夹渣、离析、胶结不良、浇注不连续形成的裂缝等质量缺陷。

图3 ZK3 声波测试结果

跨孔声波测试时，分别在相邻不同施工槽段布设钻孔，以检测槽段间接缝情况。单孔一发双收声波测试时，数据采集间隔为0.2m。跨孔声波透射时，数据采集间隔为0.5m。测试时，先进行平测普查，并对可疑的测点进行加密平测，确定异常部位的纵线范围，再利用斜测进一步探测，综合平测和斜测的结果，判断墙体质量。根据声波探测结果图2可知：ZK3在孔深14.6m处波速突然减小，振幅也突然减小，声速值明显低于正常塑性混凝土的声速值，与粘土的声速值较为接近，可判断该测点防渗墙体夹泥；孔深19.0-21.0m，测点的声速整体减小，且均低于正常塑性混凝土的声速，与强风化岩石的波速基本相当，说明该测段为防渗墙体与基岩接触带。这与现场钻孔取芯的情况相符。由声波测试结果图3可知：ZK2孔深16.0m处，墙体夹泥。ZK6孔深15.0m处为墙体与基岩的分界面。声波测试反映的墙体质量问题与现场钻孔取芯的情况均相符合，这也验证了声波测试方法的有效性和可靠性。

图4 跨孔声波测试结果图

4 结语

总而言之，我国在水利工程加固防渗墙方面的技术尚未成熟，很多设计方面的计算不够规范，加上防渗墙施工技术较复杂、质量控制难度较大，因此，针对防渗墙的施工质量检测还是非常有必要的。随着科学技术的发展，防渗墙质量检测技术方法，将会不断的完善。

参考文献