助理工程師職稱論文

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摘要：

本文回顧了水利水電工程地質學的三個時期，分析論述水利工程中的工程地質環境問題，最後總結了水利水電工程地質勘測的主要方法。

關鍵詞：

地質環境 地質勘測 方法

1、水利水電工程地質發展回顧

50年前，中國沒有專業的工程地質人員，少量簡單的道路、橋涵、房屋等建築設計中的地質問題，主要由土木工程師憑經驗確定解決方案，有時也聘請少數地質師進行諮詢。至於水利水電建設的工程地質，由於沒有建設什麼現代意義上的水利水電工程，也就談不上相應的地質勘察與研究，尤其是大壩建設中的工程地質勘察幾乎是一片空白。新中國成立後，隨着水利水電建設事業的發展，水利水電工程地質學也應運而生，並日益發展壯大，大致經歷了三個時期：

(1)20世紀50～60年代中期。這一時期中國建設了許多水壩，主要集中在中國東部和中部地區，如淮河流域的梯級水壩，板橋、石漫灘、響洪甸、梅山、佛子嶺等，黃河上的三門峽、浙江的新安江、資水的柘溪、廣東新豐江、江西上猶江等。

(2)220世紀60年代後期到80年代中期。這一時期，中國在一些地質條件複雜的地區，興建了一批有代表性且規模較大的大壩，這一時期的工程建設及相應的工程地質勘察，全方位地為提高中國大壩建設的工程地質勘察與研究水平提供了條件。

(3)20世紀80年代後期至90年代，中國政府為進一步綜合利用水資源和防治水害，相繼決定興建當今最引人矚目的三個巨型水利水電工程，即雅礱江二灘工程、黃河小浪底工程和長江三峽工程。這三大工程的成功建設，標誌着中國水利水電工程地質的實踐經驗和學術水平，已登上世界水壩建設工程地質研究的前沿。

2、水利工程建設的工程地質環境分析

工程地質環境穩定性從決定因素和表現形式大體可分為地殼穩定性、地表穩定性和地基穩定性3方面的內容。地殼穩定性主要由地球內因影響下的地殼表層的相對穩定性;地表穩定性是地面由於在人類工程活動的外因條件下結合內外動力工程地質作用的穩定性;地基穩定性指水利工程影響範圍內地基巖土體的穩定性。

(1)地殼穩定性

地殼穩定性是在地球內因、外因及水利工程影響下的斷層移位、一些臨界穩定性坡體的崩塌、滑坡、泥石流及水庫誘發地震等地質現象的加劇或誘發。我們主要從區域的地形地貌、地質構造等來調查研究影響系統應力場和滲流場重新分佈的規模和強度，從而獲得這些工程地質現象發展的預測資料，穩定性破壞的空間範圍，穩定性趨勢的時空關係，預測其穩定破壞的相對時間，提前做好準備，最大限度地減少損失。對現有的工程地質破壞現象進行應力應變反演算反分析，找到影響穩定性的關鍵因素，從而採取相應的技術措施通過人為的外力作用來協調，達到系統的穩定。對於水利工程來説，影響地殼穩定性的突出因素是全新活動斷裂和地殼升降運動，最重要的是由於現有的水環境平衡狀態的改變而引起的各種工程地質現象，造成應力場和滲流場的重新分佈，以求達到系統的能量平衡和結構穩定。

(2)地表穩定性

地表穩定性則主要表現為滑坡、泥石流等動力工程地質現象和地面沉陷、黃土濕陷、砂土液化、水庫邊岸再造等各種地表變形破壞，還包括地表巖土體的性質變化(地下水位上升促使的沼澤化、土壤鹽漬化等)。主要調查研究和預測這些工程地質現象的發育規模、發展速度及趨勢，並提出相應的工程技術措施來防止或減弱這些變形破壞。

(3)地基穩定性

地基穩定性主要是指地基的承載能力和變形問題。這裏的地基穩定性不僅僅指水工構築物的地基穩定性，而帶有區域性的地基穩定性。壩基的穩定性除了承載能力和變形問題，還有壩體的抗滑移問題(壩基巖層的產狀對壩基的抗滑移穩定性影響很大)。水利工程的地基不僅承受水利構築物本身的自重，還得承受水自重及由於水的.作用形成的各種荷載作用，接受這些荷載後地基必產生一定的變形來平衡，以應力能轉化為應變能。特別是對於巖基，在荷載作用下，既有巖石的彈性變形，也可由巖石的塑性變形或者沿某節理裂隙發生剪切破壞引起基礎沉降。軟弱夾層或節理也是抗滑移穩定的主要研究對象。

3、水利水電工程地質勘測的主要方法

(1)鑽探

鑽探仍是水利水電工程地質勘察的主要手段。隨着工程建設的地基條件日趨複雜，許多特殊的地質問題，如軟弱(泥化)夾層的層位確定及取樣，砂卵石地層特別是巨礫、漂礫地層的鑽進，砂礫石層取樣，砂層取原狀樣，特硬地層如燧石層、石英砂巖地層的鑽進，鑽孔巖心定向等問題，依靠常規的鑽探方法無法獲得滿意的結果。國外解決類似的特殊地層鑽進問題，有的有成熟的設備機具，但價格很昂貴;有的則還沒有可靠的方法加以解決。在國家“六·五”、“七·五”科技攻關中，中國的工程師本着為生產服務、自力更生的原則，為解決上述難題做了大量的研究工作，取得一批在實踐中獲得良好效果的成果，包括：大口徑鑽進技術、金剛石套鑽取芯技術、金剛石鑽具砂卵石層中鑽進技術、液動閥式雙作用衝擊迴轉鑽進設備、各種類型的砂層和軟土層鑽進及取樣技術等。此外，在繩索取心、破碎地層取芯技術等許多方面，都已達到了國際先進水平，縮小了和國外技術的差距。

(2)工程地球物理勘探技術

工程物探地球物理勘探簡稱物探它是應用觀測儀器測量被勘探區的地球物理場，通過對測量場數據的處理和地質解釋來推斷和發現地下可能存在的局部地質體、地質構造的位置、埋深、大小及其屬性的科學。探方法主要有以位場理論為基礎的重力場勘探、磁場勘探、直流電場勘探等，以及以波動理論為基礎的地震波勘探、電滋波勘探等。

①重、磁位場勘探。重、磁位場勘探是最古老的一種物探，相對於地震勘探而言，其精度和可靠度較差。目前，由於一些高精度的重力儀、磁力儀的研製和應用，使得重、磁位場勘探的精度有了很大程度的提高。同時，神經網絡技術等在重、磁位場勘探中的應用，以及磁性向量層析成像理論的研究和應用，使重、磁位場勘探在上個世紀獲得了廣泛的發展應用。地質勘測中應用較少。

②地震勘探

在工程地質勘探中應用較多的為人工激發震源地震波勘探，其人工激發震源有多種。目前，地震勘探在水利水電工程領域發展較快。

③電磁勘探

包括天然場源的電磁測探(MT法)和人工場源的連續的電磁波勘探(EM法)等多種方法。近年來，電磁勘探在水利水電工程中應用越來越廣泛。

④電法勘探

主要包括電阻率法、充電法和自然電場法、激發極化法、電磁感應法。可分為穩定電流場理論、交變流法理論兩個分支。在水利水電工程地質勘察中應用較多的是電阻率法。

⑤地球物理測井

20世紀90年代，由於數值模擬方法和計算機技術的發展，動態測井技術成為可能。另外，始於20世紀70年代中期的鑽孔彩色電視適用範圍由原來的91mm鑽孔發展到50mm的鑽孔，並可實現圖像數字化實時採集壓縮存儲，成果可刻錄成VCD光盤，還可進行後期圖像處理及製作。