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[關鍵詞]水利水電 工程建設 地質勘查
中圖分類號：TV221.2 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2015）34-0164-01
所謂地質勘查，其主要任務就是在工程建設前，對工作區的地質條件進行勘測，并作出分析、 評價；預測水利水電工程建設中可能出現的問題，針對性地提出解決措施。近幾十年來，水利水電工程建設中，地質勘查研究工作已經有了多方面的發展進步。從勘查技術、測試技術，再到數值分析技術等都取得了迅速的發展，但是由于地質勘查環境的復雜性、地質信息獲取難等原因，導致水利水電建設中地質勘查工作還不完善，還存在眾多問題。
一、目前水利水電工程建設中地質勘查的現狀及不足
水利水電是我國社會電能供輸的主要來源之一，興建水電站是保證地區供電正常的基本條件，這些都依賴于水利水電工程建設的可持續發展。受主、客觀因素的限制， 我國水利水電工程建設還處于相對落后階段，水電站項目改建依舊達不到預定的成效， 水資源總體利用率偏低。為了改變傳統水利水電項目建設的現狀，新時期水利部門倡導把地質勘查工程融入水利水電建設中。這一方案起到了多方面的工程作用，如經過詳細的地質勘查環節，可以提前查明水電站所處區域的地質構造、地層、巖漿巖及蝕變化特點，掌握地質病害發生的規律，為項目施工做好充分的抗病害準備。
地質測繪（填圖）、地質工程編錄和必要的鉆孔勘探與取樣試驗工作，是目前地質勘查的重要技術程序與手段。要完成該項技術工作，各勘探單位又大都在有限時間及人力資源配置上深感壓力，有著力不從心且須承擔的極大考驗。
總結水利水電工程建設中的主要問題，地質勘查方面主要表現為：①前期工作不足，如某個水利水電項目正式動工前，工程單位缺乏必要的準備工作，尤其是地質勘測不全面，誤導了后續施工方案的制定； ②地質病害普遍，由于水電站所處地方條件的特殊性，如洪災、地震、泥石流等時常發生，破壞了水電站建筑設施的完整性。
基于現狀，目前地質勘查工作中存在的難點、弱項和失誤等，僅就工作技術條件及水平的改進上看，應值得業內關注，對其改善和提高。
二、水利水電建設中地質勘查的必要性
2.1 水利水電工程建設的特殊性與復雜性
水利水電工程建設的特殊性首先表現在其工程建筑物的特殊性。一般建筑工程標準化較為規范化，可以見到基本相同甚至完全相同的建筑物設計，或者部分及全部套用的標準設計圖紙。然而水利水電工程建筑物則不然，成千上萬座水庫大壩中，不可能找到兩座完全相同的大壩。決定水利水電工程建設大壩規模、壩型、結構等工程要素的自然條件很復雜，其中工程建設所在區域或工作區地質條件則是最主要的自然條件之一。水利水電工程建設的特殊性是其與水密切相關，其中包括地下水與地表水，其所承受的荷載主要是水荷載。水利水電工程建設一旦失事，損失將十分慘重。如新豐江水電站，它是廣東省最大的常規水力發電站。電站以發電為主，兼有防洪、灌溉、航運、供水、養殖、壓咸、旅游等綜合效益。通過水庫滯洪，可使下游147萬畝農田免受洪災威脅，并能發展電力排灌，增加灌溉面積，還可壓退東江下游河口咸潮上涌，改善農田及居民用水，提高下游航運能力。大壩為混凝土單支墩大頭壩，最大壩高105m，長440m，曾經受6級地震考驗而安然無恙。通過水庫調節，可使東江百年一遇洪水降為20年一遇。
2.2 地質勘查工作的實踐性與經驗性
地質勘查理論的任何一項新進展、新方法、新技術，都必須通過大量試驗研究、分析論證和工程實踐的檢驗。許多工程實例足以說明采取慎重態度的必要性。有些工程從分析計算上看是安全的，實際上卻出了問題，而另一些工程通過計算認為不安全，卻安全運行了數十年。因此，我們搞水利水電工程建設，工程經驗往往又是起決定作用的。
三、水利水電工程建設中地質勘查的主要內容、方法
通過地質勘查明確水利水電工程建設的地質條件、論證工程地質問題、選擇地質條件優良的建筑場地、研究工程興建后對地質環境的影響等。水利水電工程建設中必須查明和解決的地質勘查問題主要有：庫區地層巖性、地質構造、地貌及物理地質現象、水文地質條件，水庫滲漏、浸沒、淤積、庫岸穩定，壩基穩定、滲流、滲透變形、沉陷、滲漏、壩頭邊坡穩定，巖體工程地質分類、承載力、允許滲透水力坡度、液化、基坑涌水量、建筑材料等。
水庫工程地質勘查內容包括：水庫地質條件、水庫滲漏的性質、途徑和范圍，計算參數的確定，計算公式的選用，計算成果及其分析和說明，處理方案的建議和結論。水庫浸沒區地質條件，地下水壅高計算參數和公式的選定及計算成果的分析說明，浸沒標準的確定。根據水庫運用水位預測的浸沒范圍，浸沒區的分類，可能的發展情況和防護措施的建議。庫岸穩定性分段，不同設計水位時的不穩定巖土體的位置、高程、方量，主要地質條件，計算參數選擇，計算成果和觀測資料等以及失穩影響和防治措施的建議。評價水庫誘發地震的條件潛在震源區的確定及其震級上限的預測。
各建筑物的工程地質勘查內容包括：壩、閘址工程地質條件（包括地質概況與選定壩型、壩軸線、樞紐布置方案有關的工程地質條件，壩基巖體工程地質分類，工程地質問題及評價和有關工程地質問題處理的建議。
引水隧洞工程地質勘查內容包括：工程地質條件分段及說明，圍巖工程地質分類和工程地質問題評價及處理建議。渠道工程地質條件應包括：工程地質條件分段及說明，渠道建筑物的工程地質條件和工程地質問題評價及處理建議。
斜坡現場以不擾動底層的情況下，開展各項地質勘查工作，從而獲得斜坡地層的物理力學性質，其同室內試驗方式相比能夠更好的在工程場地進行測試，并且不需要對土質進行取樣；其次，其所測試影響的范圍要明顯室內試驗方式，從而能夠具有更好的代表性。由于這種方式能夠使用良好的多種原位測試方式，所以其也能夠獲得更好的地質物理力學指標以及地層剖面；最后，這種測試方式也具有較好的經濟性以及效率性，從而較好的節約了勘查時間。
地質勘查采用的方法主要包括鉆探、物探、坑探，三種勘探方法均有規程規范遵循。通過鉆探、物探、坑探、觸探、靜探、十字板剪切、巖體應力測試、巖體地質描述、滲透變形試驗、壓水、高壓壓水、注水、抽水試驗、地下水動態觀測等，在充分的工程地質分析與論證的基礎上提交設計建議值。
參考文獻
[1] 王思敬.工程地質學的任務與未來[J].工程地質學報.1999，7（3）：195～196.
[2] 韋港.工程地質隨想（二）.中國水利學會勘測專業委員會，2000.年學術研討會論文集[G].北京.中國水利水電出版社：2000，126～128.
[3] 龔曉南.21世紀巖土工程發展展望[J].巖土工程學報.2000，22（2）：238～239.
【關鍵詞】藏木電站 固結灌漿 試驗
中圖分類號：TU271.1 文獻標識碼：A 文章編號：
概述
工程概況
藏木水電站是雅魯藏布江干流中游桑日至加查峽谷段規劃5 級電站的第4 級，上游銜接街需電站，下游為加查電站。工程位于自治區山南地區加查縣境內，壩址距山南到林芝的省道（S306）約7km，距加查縣城約17km。加查縣城距山南地區行署澤當鎮約140km，距拉薩約325km，對外交通較方便。
本工程為二等大(2)型工程，開發任務為發電，無航運、漂木、防洪、灌溉等綜合利用要求。壩址控制集水面積157668km2，占我國境內全流域面積240480km2 的65.6%，壩址處多年平均流量1010m3/s。正常蓄水位3310.00m，相應庫容0.866 億m3，調節庫容0.13 億m3，校核洪水位3310.61m，死水位3305.00m，電站具有日調節能力，壩后式廠房內安裝6 臺85MW 發電機組，總裝機容量510MW，設計引用流量1071.3m3/s，額定水頭53.5m，多年平均年發電量25.008 億kW.h。
工程地質
廠房及安裝間自然邊坡高陡，地形完整，無溝谷切割。3240～3270m自然坡度為25～35°，分布覆蓋層塊碎石土層，厚一般5m～10m，結構松散，架空明顯，穩定條件較差；高程3270m以上自然坡度50～60°，大多基巖。邊坡巖體堅硬較完整，宏觀上呈塊狀、次塊狀結構為主，部分鑲嵌碎裂結構，巖體質量較好，自然邊坡整體穩定。3320m高程以上分布小規模的拉裂及危巖體。
工程項目
本工程鉆孔與灌漿施工包括廠房（安裝間）的基礎固結灌漿、勘探孔、觀測孔等工作項目，同時包括建設單位和監理工程師指示的其他鉆孔灌漿作業及相關的配合工作。
試驗區的選擇與布置
藏木電站廠房基礎固結灌漿試驗區選在2號機上游塊，部位坐標為廠(橫)0+09.50～廠(橫)0+031.59，廠(縱)0-011.50～廠(縱)0+000.00。
固結灌漿試驗區布設四排固結灌漿孔，孔排距3m×3m，共布置28個固結孔，并分兩序施工。固結灌漿總段長182.0米。
施工依據
（1）《水工混凝土試驗規程》DL/T5150-2001；
（2）《水工混凝土施工規范》DL/T5144-2001；
（3）《水工混凝土外加劑技術規程》DL/T5100-1999；
（4）《混凝土拌和用水標準》JGJ63-1989；
（5）《水利水電工程鉆孔壓水試驗規程》SL25-1992；
（6）《水工建筑物水泥灌漿施工技術規范》DL/T5148-2001；
（7）《水利水電工程巖石試驗規程》SL264-2001；
（8）《水利水電工程物探規程》SL326-2005；
（9）《硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥》GB175-1999；
（10）本工程招投標合同文件、設計文件、業主和監理工程師指示等
完成工作量
試驗區完成工程量見表3-1。
完成工程量表
施工程序及施工工藝
施工程序
總體施工程序：抬動變形觀測孔鉆孔、測試儀安裝物探測試孔鉆孔、灌前測試、臨時封孔保護第Ⅰ序固結灌漿孔鉆孔、灌漿、封孔第Ⅱ序固結灌漿孔鉆孔、灌漿、封孔檢查孔鉆孔、壓水試驗、灌漿、封孔物探測試孔灌后掃孔、測試、封孔抬動變形觀測孔封孔。
施工工藝
鉆孔
鉆孔布置：所有灌漿孔都嚴格按照設計圖紙放樣，鉆孔均統一編號。
造孔：抬動孔、聲波測試孔及固結檢查孔采用地質鉆機成孔，灌漿孔采用風動鉆機成孔，鉆孔分兩序施工。
抬動安裝及觀測
灌漿前先進行抬動觀測孔施工,并在灌漿作業前完成安裝工作。
鉆孔沖洗
固結灌漿前進行孔壁沖洗和裂隙沖洗。孔壁沖洗采用大流量沖洗方法至回水澄清10 min后結束；裂隙沖洗采用脈沖沖洗方法，直至回水澄清延續10min后結束，且總沖洗時間不少于30min。沖洗壓力為灌漿壓力的80%。
壓水試驗
固結灌漿壓水試驗在鉆孔沖洗后進行，采用簡易壓水，壓水壓力為灌漿壓力的80%,檢查孔壓水采用單點法，壓水壓力為灌漿壓力的80%。
灌漿方法
灌漿泵采用3SNS型灌漿泵，灌漿過程采用自動記錄儀進行記錄，能自動檢測壓力、流量及漿液比重。灌漿采用循環式水壓灌漿塞阻塞。
① 固結灌漿分兩次序施工。即先施工Ⅰ序孔，再施工Ⅱ序孔。
② 灌漿水灰比采用2:1、1:1、0.8:1、0.5:1四個比級。
③固結灌漿壓力標準：Ⅰ序孔灌漿壓力為0.3MPa，Ⅱ序孔灌漿壓力0.4MPa。
④ 固結灌漿結束標準為：在規定壓力下，灌漿段的吸漿量小于1.0L/min時，再繼續灌30min后結束。
⑤固結灌漿時，當灌漿壓力保持不變，吸漿量均勻減少時或當吸漿量不變，壓力均勻升高時，不改變水灰比；當某一級水灰比漿液的灌入量已達300L以上時，而灌漿壓力和吸漿量均無改變或改變不顯著時，改濃一級灌注；當吸漿量大于30L/min時，根據具體情況適當越級變漿。
⑥封孔：
固結孔灌漿結束后即可進行封孔，封孔采用“漿液置換封孔法” ，封孔漿液水灰比采用0.5:1的濃漿，待凝24小時后清除孔內污水、浮漿，使用水泥砂漿封填密實。
成果分析
透水率分析
透水率分析見表5-1。
透水率分序對照表
從上表可以看出，Ⅰ序孔最大透水率為無窮大，最小透水率為0Lu，平均透水率為47.1Lu；Ⅱ序孔最大透水率為49.61Lu，最小透水率為0Lu，平均透水率為7.65Lu。Ⅱ序孔透水率較Ⅰ序孔透水率遞減83.8%，符合灌漿規律，Ⅱ序孔除J2-4-Ⅱ-7特殊孔透水率大以外，其余孔段透水率都比較小，剔除該孔Ⅱ序孔平均透水率為4.42 Lu。
單位注入量與孔序之間的分析
單位注入量與孔序之間的分析見表5-2。
單位注入量對照表
從表5-2可以看出CⅠ＞CⅡ，遞減率為95.6%，符合灌漿規律。
單位注入量分析
單位注入量分區統計對照表
Ⅰ序孔灌漿施工共計25段，單位注入量小于10Kg/m的孔段有13段，占總段數的52%；單位注入量10～50Kg/m的孔段有4段，占總段數的16%；單位注入量50～100Kg/m的孔段有2段，占總段數的8%；單位注入量100～1000Kg/m的孔段有5段，占總段數的20%；Ⅱ序孔灌漿施工共計21段，單位注入量小于10Kg/m的孔段有18段，占總段數的86%，單位注入量10～50Kg/m的孔段有2段，占總段數的10%；單位注入量50～100Kg/m的孔段有1段，占總段數的4%。
從以上區間分布和單位注入量區間段可以看出，Ⅰ序孔的灌漿施工充填了較大裂隙，灌漿效果顯著, Ⅱ序孔吸漿量較小，可灌性較差。
檢查孔透水率分析
（1）根據灌漿資料分析，在固結灌漿試驗區共布置了2個質量檢查孔，壓水采用單點法，壓水壓力0.32MPa。具體情況見表5-4。
由上表可以看出所有檢查孔的透水率均小于3Lu，符合設計要求。
灌漿評價
（1）本固結灌漿試驗施工材料、機械、人員配置均滿足施工要求。
（2）本固結灌漿試驗施工過程控制嚴密、施工工藝及灌漿參數合理，灌漿效果顯著。
（3）固結灌漿試驗所采用施工參數滿足工程設計要求。
（4）固結灌漿試驗區自評結果為優良。
建議
關鍵詞：水利工程設計;存在的問題；對策分析
Abstract: this paper first on what is water conservancy project design and the importance of water conservancy project design, then according to the practice of induction and sums up in water conservancy engineering design of the existence of a few common problem, and analyzed, and put forward the corresponding measures to improve.
Keywords: water conservancy project design; Existing problems; Countermeasure analysis
中圖分類號：TV文獻標識碼：A 文章編號：
1水利工程設計的重要性
水利工程設計工作是指為達到預定水利工程目標而制定的工程方案、建筑物和實施方法以及經費預算等工作。其設計方案的好壞直接影響工程的投資效益和工程的安全運行。所以．在水利建設中水利工程設計起著關鍵性作用，加強水利工程設計管理有著非常重要的現實意義。
1．1水利上程沒計方案的好壞直接影響水利工程的造價。水利工程項目的建設包括三大階段：項目決策、項目設計和項目實施。在整個水利工程建設中，投資控制的關鍵在于設計和決策兩個階段，當水利工程項目做出投資決策后，關鍵就是工程設計了，而工程設計方案的好壞直接影響著水利工程的質量和造價。
1．2水利工程設計對于運行費用的重要性。水利工程設計的質量影響著項目建設的一次性投資，也影響著運行費用。水利工程一次件投資和運行費用有著一定的反比關系，而水利工程設計在它們之中的作用可以影響到兩者的最佳結合，完美的設計可以使得水利工程建設項目的運行費用達到最低。
2水利工程設計中存在的常見問題
2．1基本資料不詳
基本資料不詳是設計審查中發現的主要問題之一。對于水利工程設計，當地的地質、水文、氣象、水資源等摹本情況直接涉及設計方案的選擇。計算公式的引用，參數的確定等問題，這些基礎資料不詳或不準確。將直接導致設計失誤，因此設計部門一定要給予足夠的重視。現有很多項目由于時間緊或為節省開支不進行實地勘察．采用以往資料或其他地區的資料進行設計，而在實際施工中發現與實際情況不符，要進行設計變更．這不僅給設計審查帶來麻煩，而且會造成工期拖延甚至施丁方索賠等一系列問題。
2．2在設計工作中技術經濟觀念不強
設計單位在整個設計階段中施工方案基本無比較，只要方案科行即科，技術經濟觀念不強。招標設計階段的深度與可研階段差不多，無設計優化。只有通過詳細、充分的比較和論證才能保在進入施工詳圖設計階段后。由于業主的強烈干預，設計單位才對設計方案進行較細致的比較，導致進入施工詳圖設計階段后設計修改很多，引起施工單位索賠，得不償失。
2．3方案論證不充分
方案比較與論證無論在可研階段還是初步設計階段都是必不可少的重要內容，只有通過詳細、充分的比較和論證才能保證設計方案經濟、技術等方面的先進性和合理性．而這部分內容恰恰是水利下程設計中被普遍忽略的。方案比較應該從工程選址、工程總布置．建筑物結構設計等步驟對備選方案的工期、投資、經濟效益、環境影響、運行條件等多方面進行全面的分析比較，而且比選應在幾個可行的方案之問進行．不能與根本不可行的方案比選。現有很多設計只在總體方案選擇時簡單的定性說明一下甲方案投資高于乙方案，就認為乙方案優．而沒有進行詳細的經濟分析(計算內部收益率、經濟凈現值、投資回收期等指標)。總體方案確定后具體結構設計就很少進行方案比較這些都會造成結構設計不合理、投資浪費等問題。
2．4 前期規劃不深入
2．4．1規劃設計資料收集不準確
水文資料的參考、水力計算公式的引用、參數的確定、設計方案
的選擇都是依據不夠詳實和不夠精確的數據進行設計的，這樣必然會
導致壩址的選定、電站的結構形式選擇、發電機組裝機容量的確定、
輸水建筑物的布置等與實際情況不符，甚至出現明顯的偏差，從而造
成嚴重的后果。
2．4．2實地勘察結果不符合實際
現在很多設計部門由于人員短缺，設計任務重，時間緊，并且為了節約開支，對中小型水電項目實地勘察的工作程序進行了簡化。一是只進行工程地質測繪，沒有對地質情況作進一步的地質探查；二是即使進行了地質勘探，但布點稀少，鉆探深度不夠，或者是只是采取鉆探方式，沒有采取勘探試驗的平洞、坑探、物探、巖體原位抗剪斷測試等手段做進一步的工程地質勘察，這樣得出的結論根本不能詳細的對地質的實際情況進行準確描述。三是不進行勘察，直接利用過去的地形圖、地質資料進行設計，這樣得出的設計直接影響了壩址選定、施工導流方案的選擇，也使電站廠房、溢洪道、沖砂閘、船閘等建筑物布置難以趨近合理。在工程建設過程中，建設、監理和施工單位經常發現設計報告中提供的地形資料和地質資料不符合實際，只好進行補充勘察、補充設計，發生了重大的設計變更。重大的設計變更一方面加大了資金投入，另一方面要經過主管部門的二次審批，嚴重影響了工期，同時帶來了施工單位索賠，建設單位投資增加，以及后期審計工作難度提高等一系列的問題。更嚴重的是影響了樞紐工程電站的正常投入運行和并網發電，灌區配套工程不能及時發揮效益。
2．5設計方案對工程的后續運行與管理考慮不足
隨著工程建設的技術水平不斷提高，一些新的材料和先進的設備也投入到工程建設中，對工程的運行起著良好的作用。但在一些中、小型的水利水電項目中，應考慮工程建成后的運行與管理維護。目前，基層水管單位普遍存在資金短缺的狀況，對于運行和維護費用較高的數控系統、液壓設備的使用應考慮中小型水利水電工程的實際情況來設計。考慮到其將來的運行、維護的成本以及管理上的方便、快捷，不能生搬硬套，一味地強調設計的技術含量。
3改進水利工程設計的對策分析
3．1確保設計基礎資料的真實性
我國現行各種水文計算規范種都規定．在水利水電工程規劃設計中，首先要對水文基本資料進行嚴格審查、復核。工程水文設計受基礎資料、推算、環境、人為岡素等方面的客觀和豐觀的干擾．或多或少存在成果評判上的差異，這就決定了對工程水文設計相關資料必須認真核查．才能保證設計成果的可靠性和真實性。設計中新引用的基本資料、數據、時期等．都要滿足兩條要求：一是十分可靠；二是適應研究對象精度要求。
3.2設計招投標
實行招標投標制，目的就是要引進競爭機制，使設計單位具有危機意識，充分調動設計單位精心設計、優化設計的主動性和積極性，督促設計單位提高設計質量。可將預可研階段、可研階段分別作為一個招標階段，招標設計階段與施工詳圖設計階段合并為一個招標階段，分期進行設計招標。現在的館程實施監理制度應該說是一種比較完善的體制了，可以從資金、進度、質量3個方面對工程進行控制。而在我國的設計市場上，則往往存在著一家之言、一家說了算的問題，對設計單位的工作成果只有通過審杏會的形式加以判斷和確認．但由于審查會一般時間較短，與會的專家不町能對整個設計進行全面細致的論證或復核，使審查會難以達到預期的效果。而設計成果要是出了問題。后果將是非常嚴重的。
3.3實行設計監理制
能對設計的全過程進行控制與監督，必然會促進設計單位提高其設計質量。從而使設計工作到位。對工程的投資控制是非常有益的。業主的有關部門應積極配合設計監理單位開展工作，同時加強對設計監理的管理，根據合同條款考核設計監理的工作業績，并給予一定的獎懲。在工程項日設計的不同階段，可視工程需要聘請國內外的權威機構或專家，對工程中的一些重大方案進行論證或重要的技術難點、專題進行咨詢。特別是有針對性地在某些問題上咨詢有特長、專長的專家，把好技術關，更好地解決工程項目中存在的技術問題，為科學決策提供依據。
3．4注重規劃設計的前期工作,確保設計方案切實可行
結合中、小型水利水電工程具體項目的特點，認真分析工程項目實地的地質、水文、經濟、生態等的綜合因素，搞好流域上下游水文站的測驗資料平衡檢驗，整理匯集完整的地質資料，認真做好水力、結構計算，擇優選擇和制定最為合理的設計方案。保證各項水工建筑物、水利機械、電氣等達到配套合理、完善，使工程無論從等別、防洪能力上，還是抗震設計烈度方面，以及建成后的運行、管理上，都能達到相關設計規范的要求，進一步保證工程項目效益的有效發揮。
3．5不斷提高設計人員的業務水平
水利水電工程設計人員要加強自身設計水平，不斷更新設計理念。首先，要注重國內外水利水電工程新技術、新工藝和新材料的引進和運用，各級設計部門要加強相關的理論和實踐的學習，積極組織技術人員參加有關業務部門組織的培訓、學習和考察，及時的更新設計思想，并應用到實際工作中；二是設計部門要積極引進高、精、尖的技術人才，幫助各部門解決大量的技術難題，完成技術含量高、結構更復雜的項目，還可以通過日常的工作帶動設計團隊整體的設計水平提升；三是每個設計者要注重日常相關工程資料、信息的搜集和積累，增強設計工作的靈活性，實際工作中不去生搬硬套，拿出具有針對性和具有獨創性的設計方案。同時制定出相應的施工方案和運行管理等方案，真正做到了為建設單位和施工單位提供指導性的技術管理文件。
4結束語
水利水電是國民經濟的基礎設施。隨著經濟建設的不斷發展，水利工程投資管理也逐步向規范化、專業化、社會化的模式轉變，但仍需要不斷的去完善。因此，水利工程的設計必須嚴格遵守基本規程規范，不斷提高水利工程設計的技術水平和設計人員的事業心和責任感．只有這樣，水利工程設計就能有更好的發展前景，就能更好的為社會服務。
參考文獻
[1]劉肩文、林雪飛、姜文新，水利工程設計中引以注意的兩個問題【J】．水利天地．2000，(02)．
關鍵詞：聲波檢測法；砼缺陷；淺裂縫檢測；深裂縫檢測；聲波CT
中圖分類號：TU528文獻標識碼：A文章編號：1009-2374（2009）09-0031-03
水利水電工程建筑物中砼質量問題和砼裂縫是常見的砼缺陷，對于砼質量和砼裂縫為表部的開裂還是深度較大的裂縫不易直接觀測，即砼缺陷的性質不易直接判斷。利用聲波頻率高、波長短，因此分辨率高，可探測砼的微觀結構的特點，及砼對高頻聲波的吸收、衰減和散射的動力學特征，采用聲波法對砼進行檢測，使用不同的技術方法，可得到砼質量和砼裂縫缺陷的可靠檢測結果，為判斷砼缺陷的性質提供可靠的檢測資料。
一、檢測方法與工程實例
（一）砼淺裂縫檢測
對于探查砼開裂深度小于或等于500mm的砼表部淺裂縫，采用單面跨裂縫對稱平測的聲波法，檢測的裂縫中不得充水，測試依據超聲波檢測混凝土缺陷技術規程，先在砼裂縫附近的同一側進行聲時和傳播距離的不跨縫檢測，繪制“時―距”坐標圖或用統計的方法求出兩者的關系，然后將收發換能器分別置于以砼裂縫為軸線的對稱兩側，兩換能器中心連線垂直于砼裂縫走向，以兩個換能器內邊緣間距等于100mm、150mm、200mm、250mm、300mm……等進行跨縫的聲時測量，砼裂縫深度可按下式計算：
式中dci為砼裂縫深度（mm）；t0i、ti分別代表測距為li的不跨縫、跨縫平測的聲時值（μs）；li為不夸平測時第i次的聲波傳播距離（mm）。裂縫深度的確定以不同測距剔除不合理數據后取平均值。
新疆某水電站正常蓄水位為1649m，總庫容1.25億m3，電站總裝機容量309MW，為大（Ⅱ）型工程。大壩在建設過程中，面板表面出現了不同程度的裂縫，使用聲波平測法對面板裂縫進行了檢測，表1～表3是大壩不同面板段裂縫的部分檢測結果，經現場開鑿處理，實際所測的裂縫深度與測試結果吻合較好。
（二）砼深裂縫檢測
對于探查砼開裂深度大于500mm的砼深部裂縫，采用跨裂縫穿透法檢測。在砼裂縫的兩側分別造孔，確保兩孔平行，孔深可預估，根據測試結果判斷是否加大孔深，檢測時將收、發換能器分置于兩孔中同一深度，以清水作耦合劑，自孔底向上同步連續點測，可在砼裂縫一側的孔邊再造一個測試無裂縫砼聲學參數的較淺的孔，根據測試的波幅序列圖對比來判斷砼裂縫的深度。
砼裂縫深度的確定方法為：結構物的裂縫寬度是從表面至內部逐漸變窄，直至閉合。裂縫越寬，對超聲波的反射程度越大，波幅值越小，隨著孔深增加，波幅測值越來越大，至不存在裂縫時波幅達到最大值（相對于有裂縫部位），其所對應的鉆孔深度即是砼裂縫深度。
新疆某大型水電站工程，大壩由砼重力拱壩，左、右岸重力墩及重力副壩組成，最大壩高72m，于1991年建成，2000年初在左右岸重力墩表面發現多條裂縫。聲波測試采用跨孔穿透法對砼裂縫進行了檢測，測試采用跨孔距離1.5m左右，點距0.2m。波列圖上，聲波跨孔測試對砼裂縫和裂縫深度的反映較為明顯，裂縫對波幅的衰減十分明顯，未跨裂縫的波列圖波幅的相似性較好，如圖1所示：
跨裂縫的波列圖均有不同的衰減現象，圖2為1#～2#孔跨孔聲波檢測波列圖，0m～6.4m波幅有強烈衰減，6.4m～12.8m波形雖然相似性較好，但與12.8m～14.2m段的波幅相比，也有不同程度的衰減，說明該位置裂縫深度12.8m，且6.4m以上裂縫的張開度相對較大，6.4m～12.8m裂縫張開較小或處于絞合狀態；圖3為5#～6#孔跨孔聲波檢測波列圖，0m～5.2m波幅基本均被衰減，5.2m～8.4m波幅衰減嚴重，8.4m～10.2m段波幅也有較大衰減，10.2m以下波形相似性較好，波幅沒有衰減，說明裂縫在該處深度為10.2m，且5.2m以上張開度相對較大，5.2m～10.2m也有不同的張裂。
（三）砼質量檢測
聲波CT是在單孔和跨孔測井的基礎上發展來的，它仍屬于聲波測井，是以彈性波理論為基礎，通過探測聲波在巖體內的特征來研究巖體性質和完整性的一種特殊探測方法。與傳統聲波探測方法不同的是：聲波CT是按一定規則采集大量數據，然后通過CT軟件成像并解釋的一種物探方法。兩孔之間的聲波CT，常采用在每個孔內等距布點，然后交織成網狀測試的方法，由兩孔可以擴展到多孔，從而對這些孔所跨地層進行聲波CT測試。聲波CT可獲得豐富的信息，故在推斷斷層、檢測裂縫、評價巖體完整性、砼澆筑質量及基礎灌漿效果等領域都得到了廣泛的應用。
新疆某水庫為大型水資源綜合利用控制型工程，水庫庫容6.4億m3，主壩高44 m，為粘土心墻砂礫料壩殼壩，水庫主壩右壩肩W150m截滲墻為砼體，嵌入至完整基巖內，截滲墻頂板高程1150.48m，廊道寬3m，長約36.5m。2002年9月水庫在地震后發現截滲墻頂部新出現三條裂縫，最大縫寬5 mm，深度不詳。
圖4為采用聲波CT對截滲墻ZK4～ZK2孔進行的檢測成像圖，可以看出：兩孔間1150.48m～1144.30 m高程波速在1375m/s～3000m/s之間，在ZK4鉆孔1148高程上下和ZK2鉆孔1145高程上下靠近兩鉆孔的砼體波速很低，說明砼體質量很差；在ZK4鉆孔1145.5高程和ZK2鉆孔1144～1142高程范圍內波速在2700m/s～3500m/s之間，砼體波速相對較高，說明砼體質量相對較好；在ZK4鉆孔1145.5高程和ZK2鉆孔1142高程以下波速在3500m/s以上，其砼體波速
高，說明砼體完整質量好。CT檢測也說明砼截滲墻上部部分失效，需要進行處理。
二、結語
通過以上聲波檢測砼缺陷的實例可以有如下認識：（1）采用聲波法檢測砼缺陷快速、方便；（2）檢測結果形象、直觀。
參考文獻
[1]宋先海，等．大體積混凝土深裂縫檢測及應用效果分析[J]．工程物探，2002，（3）．
關鍵詞：計量認證 物探 儀器 自檢方法
1 前言
中華人民共和國計量法規定，一切為社會提供公證數據的產品質量檢驗機構（單位），必須經省級以上人民政府計量行政部門對其計量檢定、測試的能力和可靠性考核合格。這就要求從事產品質量檢驗的機構（單位）必須進行計量認證，并取得計量認證合格證后，方能開展產品質量的檢驗工作。而計量認證的主要內容是：①計量檢定、測試儀器設備的性能；②計量器具的工作環境；③考核檢測人員的素質；④保證量值統一、準確的措施及檢測數據公正可靠的管理制度。由此可見，由于在產品質量檢測中所使用的計量器具品種繁多，只有對這些計量器具進行檢定、校驗或檢驗且合格后，才能保證所用計量器具的量值準確可靠、性能完好，從而保證了檢驗結果的正確，即可實現全國范圍內的檢驗結果具有統一可比性。這說明產品質量檢測是一項以數據說話，數據面前人人平等的公證性工作，培養和造就高素質上水平的檢測隊伍，選擇切實可行的檢測手段，使用先進可靠的檢測設備，制訂完善的質量保證體系，是保證檢測工作質量的重要方面。而儀器設備滿足檢測技術要求、檢測數據準確可靠，又是全部檢測工作質量的基礎保證。對于計量器具的檢定可分為強制檢定和自行定期檢定，而物探儀器多屬于專用計量器具一類，所以一般以自檢為主，為此就要首先選擇并制訂“物探儀器自檢方法及操作規程”以滿足物探儀器定期自檢的要求。本文就是基于此點，與計量檢定同行共同探討儀器自檢方法的選擇問題，鑒于水平所限，不妥之處敬請指正。
2 自檢方法
物探儀器設備的計量檢定一般無現成校驗規程可循，此時應按照計量認證考核合格的自編校驗方法或者應用對比的方法進行校準。而自編的校驗方法是對計量器具受檢項目進行檢驗時，所規定的具體操作方法和步驟，它應具備明確、科學、具體、簡便、實用、可操作的一般原則，且所用公式及其使用常數和系數都必須有可靠的依據或來源。
2.1 彈性波類儀器自檢方法
該類儀器可選用空氣縱波速度標準值與實測空氣縱波速度值對比的方法進行自行定期檢驗。具體操作如下：
⑴ 將拾震器及波源發生器按一定的間距一字排開并置于空氣中，通過觀測儀器記錄空氣中拾震器所接收的由波源發生器產生的震動波。
⑵ 以拾震器到波源發生器之間的一系列間距為橫坐標，空氣中縱波傳播旅行時為縱坐標繪制“時——距”曲線，并按最小二乘法求出實測空氣中的縱波傳播速度（Vc）。
⑶ 計算空氣縱波速度標準值Vo，見（1）式。
式中TO為校驗時大氣溫度（℃）
⑷ 按（2）式計算空氣縱波速度標準值Vo和空氣縱波速度測量值Vc之間的相對誤差δ。
⑸ 判定標準：δ≤±0.5%，即認為合格，反之則認為不合格。
此類儀器還可以用標準鋼棒、純水的縱波速度作為對比標準進行自檢，但這些方法均較空氣縱波速度的自檢方法相對煩瑣或困難。
2.2 直流電法類儀器自檢方法
該類儀器自行定期檢驗可按《水利水電工程物探規程》中有關規定，首先對該儀器在同一測點、同一電位差兩次觀測數據的相對誤差進行檢驗，同時滿足①1～3mV測程：相對誤差小于3%；②大于4mV測程：相對誤差小于1.5%，即為合格，此后再按下列方法進行自檢。具體如下：
⑴ 按表1準備純水并兌制其中一種鹽類溶液（不同礦化度）。
表1
常見鹽類溶液的電阻率表
礦化度（g/l）
水溶液的電阻率（Ω·m）
NaCl
KCl
MgCl
CaCl
純水
25×104
25×104
25×104
25×104
0.010
511
578
438
483
0.100
55.2
58.7
45.6
50.3
1.000
5.83
6.14
5.06
5.56
10.00
0.657
0.678
0.614
0.660
100.0
0.0809
0.0776
0.0936
0.0930
⑵ 實測純水和已兌制不同礦化度水溶液（如NaCl溶液）電阻率值。實際應用表1時，由于礦化度較高時（如礦化度≥10g/l），水溶液的電阻率較小，難以測試，且誤差較大。所以一般取水溶液的礦化度范圍為0～1.0g/l即可滿足自檢要求。
⑶ 計算水溶液單一礦化度時表1中標準電阻率與實測電阻率之間的相對誤差，見（3）式。
式中：ρo為標準值；ρc為實測值。
⑷ 按（4）式計算n個礦化度水溶液的觀測均方誤差M。
⑸ 判定標準：M≤±3.5%，即認為合格，反之則認為不合格。
此類儀器設備還可以用標準電阻等作為對比標準進行校驗，但標準電阻也要進行定期強制檢驗，故一般不予采用。需要說明的是此類儀器的自行校驗還是比較煩瑣的，實測時也較困難，不知同行有無簡便明了的自校方法，可以探討和共享。我注意到有的公司采用一臺儀器在同一測點的二次測量結果進行對比校驗是不科學的，因為如果該臺儀器存在系統誤差時，一般不易通過自檢查出該儀器存在的問題，應引起注意。
2.2 地質雷達儀器自檢方法
該類儀器可選用空氣電磁波速度標準值與實測空氣電磁波速度值對比自行定期檢驗的方法來實施。具體如下：
⑴ 選擇一處空曠的地方，其周圍一定范圍內應無金屬導線、塊體等良導體類物質，在適當位置豎立放置一定面積的金屬板（如鐵板、鋼板等）。
⑵ 在金屬板面中垂線方向的一定距離處設置地質雷達發射天線和接收天線。
⑶ 觀測并記錄電磁波通過空氣遇金屬板后反射的雷達波形圖。
⑷ 由原始記錄的雷達波形圖，讀取金屬板反射的雙程歷時t，進而計算空氣電磁波傳播速度Cc，見（5）式。
式中d為天線至金屬板之間的距離。
⑸ 根據空氣電磁波速度標準值（Co=0.3m/ns），按（6）式計算空氣電磁波速度標準值Co和空氣電磁波速度測量值Cc之間的相對誤差值β。
⑹ 判定標準：β≤±0.5%，即認為合格，反之則認為不合格。
此類儀器還可以用標準延時光纖等時基延遲作為對比標準進行自檢，但其延時光纖的標準傳輸數據及其長度應經過嚴格的定期強檢，才能使用，采用時應予注意。
3 結束語
以上簡要介紹了水工物探常用儀器設備的校驗方法，其它物探技術方法所用儀器設備應根據實際情況選擇合理的自校方法進行自檢。同時在實際應用中應考慮自校方法的可行性、簡便性、科學性，易于接受也易于實施，有利于儀器設備的計量檢定，保證測試數據的公正性和準確性。同時，充分認識“以質量為中心，以標準、計量為基礎”的內在關系和涵義。質量是目的，計量是基礎，是保證和提高檢測質量的重要手段。隨著我國加入世界貿易組織，勘察設計市場的逐步開放，市場經濟的進一步發展和完善，社會質量意識的日益提高，市場經濟對質量的要求和規范化程度也越來越高，質檢機構面臨著新的發展機遇和更大的挑戰，只有在實踐中不斷總結經驗，不斷改進管理辦法，才能促進和保障質檢機構健康良性發展。
4 參考文獻
⑴ 西安地質學院等編. 水文地質物探方法[M]. 北京：地質出版社，1981，6~12.
⑵ 呂列民. 檢測儀器設備的質量管理與保證[J]. 水利水電技術，2001，10，40~41.
[關鍵詞]巖土工程勘察報告編寫質量控制
一、有關巖土工程勘察
1.巖土工程勘察定義。巖土工程勘察,英語為geotechnicalinvesigation,就是根據建設工程的要求,查明、分析、評價建設場地的地質、環境特征和巖土工程條件,編制勘察文件的活動。
2.巖土工程勘察階段。按其進行階段可分為:預可行性階段、工程可行性研究階段、初步設計階段、施工圖設計階段、補充勘察、施工勘察等。
3.巖土工程勘察對象。根據勘察對象的不同,可分為:水利水電工程(主要指水電站、水工構造物的勘察)、鐵路工程、公路工程、港口碼頭、大型橋梁及工業、民用建筑等。由于水利水電工程、鐵路工程、公路工程、港口碼頭等工程一般比較重大、投資造價及重要性高,國家分別對這些類別的工程勘察進行了專門的分類,編制了相應的勘察規范、規程和技術標準等,通常這些工程的勘察稱工程地質勘察。因此,通常所說的“巖土工程勘察”主要指工業、民用建筑工程的勘察,勘察對象主體主要包括房屋樓宇、工業廠房、學校樓舍、醫院建筑、市政工程、管線及架空線路、岸邊工程、邊坡工程、基坑工程、地基處理等。
4.巖土工程勘察內容。巖土工程勘察的內容主要有:工程地質調查和測繪、勘探及采取土試樣、原位測試、室內試驗、現場檢驗和檢測,最終根據以上幾種或全部手段,對場地工程地質條件進行定性或定量分析評價,編制滿足不同階段所需的成果報告文件。
5.巖土工程勘察的方法與技術。巖土工程勘察的方法或技術手段,有以下幾種:(1)工程地質測繪。工程地質測繪是巖土工程勘察的基礎工作,一般在勘察的初期階段進行。工程地質測繪是認識場地工程地質條件最經濟、最有效的方法,高質量的測繪工作能相當準確地推斷地下地質情況,起到有效地指導其他勘察方法的作用。(2)勘探與取樣。勘探工作包括物探、鉆探和坑探等各種方法。它是被用來調查地下地質情況的;并且可利用勘探工程取樣進行原位測試和監測。應根據勘察目的及巖土的特性選用上述各種勘探方法。(3)原位測試與室內試驗。原位測試與室內試驗的主要目的,是為巖土工程問題分析評價提供所需的技術參數,包括巖土的物性指標、強度參數、固結變形特性參數、滲透性參數和應力、應變時間關系的參數等。原位測試一般都藉助于勘探工程進行,是詳細勘察階段主要的一種勘察方法。(4)現場檢驗與監測。現場檢驗的涵義,包括施工階段對先前巖土工程勘察成果的驗證核查以及巖土工程施工監理和質量控制。現場監測則主要包含施工作用和各類荷載對巖土反應性狀的監測、施工和運營中的結構物監測和對環境影響的監測等方面。檢驗與監測所獲取的資料,可以反求出某些工程技術參數,并以此為依據及時修正設計,使之在技術和經濟方面優化。此項工作主要是在施工期間內進行,但對有特殊要求的工程以及一些對工程有重要影響的不良地質現象,應在建筑物竣工運營期間繼續進行。
二、努力提高報告的編寫能力
1.要具備牢固的地質地貌和工程理論地質基礎理論方面,主要是巖石學、構造地質學、第四紀地質學和地貌學;工程地質方面,主要是土質學、土力學、工程地質分析、工程動力地質學、工程地質勘察。
2.要熟悉和把握有關的規范規程規范規程既是經驗的總結,又是技術的指南,具有很強的勘察工作指導性。對于國家的、行業的、省和地方的有關規范規程,必須熟悉把握,并在具體勘察工作中認真執行。
3.要了解工作區的地質情況對于勘察地段的區域地質、水文地質、工程地質資料,應盡可能地搜集并熟悉。對于鄰近地段已有的工程地質勘察資料,也要盡可能了解,以便在勘察工作中發揮其參考作用。
4.要把握工程設計的基本要求和基礎施工的技術要點只要明確了工程設計的基本要求和基礎施工方法,作出的工程地質評價才能有的放矢、正確客觀,提出的建議才能合理適用。
5.要切實保證第一手資料的質量巖土工程勘察報告是工程地勘察的最終成果。一份高質量的勘察報告,必須來自于高質量的第一手原始資料。
6.提高綜合知識方面的技能。如基本的數理統計知識、文字表達能力、編圖技巧、綜合分析能力。
三、確保巖土工程勘察質量
1.嚴格按基本建設程序辦事,先進行地質勘察后設計。對無地質勘寒資料工程的設計應不予報建,對(未能按照相應的等級)降級進行地質勘察的工程不予報建。
2.提高地質勘察單位員工的質量意識,加強職業道德教育,健全崗位責任制度,培養良好的認真負責的工作作風,避免出現地質勘察資料的失誤。新晨
3.建立審查、復核制度,對室內室外技術資料要有資深的專業人員進行審查和復核,敢于對鉆探、土工試驗結果提出質疑,并通過對相近建筑物的鉆探資料對照分析,確保資料的準確性。必要時可重探可疑探點、可重做相關試驗。
4.要根據建筑物的安全等級與場地類別,并結合地質歷史(注意收集相關資料)與地形特色進行探點的布設,并按規范進行相應比例和數量的取土探孔和原位測試探孔的布置,避免漏探特殊地質現象。
5.勘察布孔。勘察與設計的接口:收到設計人的勘察任務書后,應認真閱讀,仔細分析,充分了解設計意圖,不明白的地方及時與設計人溝通,存在疑慮的地方需向設計人提出。設計人往往有偏于保守的傾向,如對地基承載力要求過高、要求一樁一鉆、對樁基承載力提出過高要求等。由于巖土體始終是一個灰箱,無法徹底查清巖土體的分布及其物理力學參數,在做與巖土相關的工程設計時固然要留有一定的安全富余度,但是必須在了解場地巖土條件的情況下才能準確把握安全的尺度,采用過于保守的巖土參數,過高的安全系數將不可避免的造成工程建設的極大浪費。做巖土工程勘察的人一般比做結構設計的人更清楚或者更容易把握場地的巖土條件情況,因此巖土工程師應當,也有必要提出意見供設計人參考。在勘察任務書與工程平面布置圖確認無誤后,勘察人員應到現場踏勘,了解場地情況,并提出勘察綱要供鉆探等供外業使用。
參考文獻:
關鍵詞:地質勘察；工程技術；應用發展
中圖分類號：P631文獻標識碼： A
隨著工程勘察新技術的引進和應用，加之面對的工程地質問題越來越復雜，地質勘察人員在勘察技術水平得到了提高的同時也面臨極高的挑戰,本文簡要分析了地質勘查新技術。
1、 地質勘察存在的問題
1） 對工程地質勘察的重要性和價值認識不夠
2） 地勘部門地勘報告質量不高
3）勘探方法不對
4）工程地質勘察缺乏監管
2、 勘察科技進步與新技術發展
2.1 科技進步與勘察成果
近幾年來, 網絡技術、數據庫技術、數字可視化技術在工程勘察領域得到應用。在計算機建設上已實現局域網共享資源; 大部分電子版產品直接在計算機上進行傳閱和校審, 大大提高了工作效率; 基本實現計算機輔助工程勘察, 達到信息化初始階段目標; 由于工程勘察專業具有多樣性、復雜性、隨機性和數據海量性等特點, 信息化水平還有待進一步提高。
2.2 新技術創新與發展思路
地質、勘察系統人才培養與科技發展戰略規劃, 明確了“培養建設一支結構合理、技術一流的工程勘察專業人才隊伍, 保持國內工程勘察行業的領先水平, 力爭國際一流水平”的科技發展目標, 主要任務是密切關注、跟蹤、研究國內一流的工程勘察企業的技術水平和發展動態, 通過加強行業協作及與國內高校、科研院所的密切合作, 在引進、消化、吸收國內外先進技術的基礎上, 進行技術創新。技術發展總體思路如下:
( 1) 注重研究復雜壩基、高邊坡及大型地下洞室群巖體( 圍巖) 穩定性量化分析及三維地質數字模型軟件與三維成像技術, 并對復雜巖體( 包括軟弱蝕變巖體、大型松散堆積體、卸荷松動巖體、高地應力區巖體) 成因機制、工程地質性狀、工程適應性進行科學試驗研究; 同時開展 “三江干流”區域構造地質科學研究及對水電工程開發、建設的影響。
( 2) 重點研究水電水利工程地質綜合勘察技術, 開展巖土工程和環境工程地質方面的研究并向深度拓展; 開展地質災害勘察、防治與治理, 地質災害險性評估方面的實踐與研究。
( 3) 完善和提高目前使用的常規物探方法, 使其應用技術水平達到或超過本行業平均水平, 積極開展新技術、新方法的引進應用工作, 結合目前物探應用技術的發展情況, 對新技術、新方法進行重點研究。
(4) 廣泛應用全站型自動速測儀、全球衛星定位系統(GPS) 、遙感技術(RS) 、地理信息系統(GIS) 于水利水電工程建設; 在野外數據采集、處理、存儲、提供等方面逐步完善計算機技術在測繪領域的應用, 以提高全數字攝影測量及全野外數字成圖的精度和速度, 增加測繪產品的多樣化, 滿足市場需求。
( 5) 積極配合新的鉆探規程、抽水試驗規程、壓水試驗規程的貫徹實施。對勘探設備和試驗工器具進行重新整合, 盡快開展“自由震蕩法”抽水試驗的研究工作, 研制小口徑雙管鉆具軸承儲油密封系統, 并研究特殊巖體( 硬、脆、碎地層及
軟弱松動巖體) 取芯技術。
( 6) 開發先進的水情自動測報軟硬件技術, 自主開發改裝一些較先進適用的水文測驗儀器, 特別是泥沙采樣器。加快水文數據庫的建設。
3、地質勘察新技術應用
3.1 工程地質
隨著建設項目規模的增大, 面對的工程地質問題越來越復雜且極具挑戰性。經過不斷探索、實踐和提高, 在諸多領域具備了很強的技術實力,如: 工程巖質高邊坡的工程地質勘察研究、高壩大庫場地的工程地質勘察研究、大型地下洞室群的工程地質勘察研究、喀斯特地區水文地質勘察研究、高地震烈度地區高壩大庫水庫誘發地震監測預警系統研究等領域。尤其是在水電站294m 高雙曲拱壩和近700 m 高邊坡工程、該水電站近30 m 大跨度地下洞室、水電站高心墻堆石壩和天生橋水電站高面板堆石壩等地質勘察研究技術上處于國際先進水平。地質分析的手段和方法也得到不斷發展。
( 1) 引進和開發實用軟件。引進邊坡穩定計算程序( 包括理正軟件和EMU 程序等) 用于滑坡、塌岸穩定分析, 提高勘察成果的定量化判識水平; 引進開發了勘探圖件、地質剖面制作程序及三維成像技術, 開發并進一步完善“工程地質軟件包程序( EGS2000)”, 較好地解決了鉆孔成圖中的很多難題, 也為地質平面及剖面圖的繪制起到了較好的輔助設計作用, 取得了較好的效果。
( 2) 結合工程實踐研究和開發新技術。與相關單位合作,開發邊坡斜面攝影成像技術用于工程實踐, 提高了地質編錄工作效率, 獲得了大量的工程地質數字信息; 采用院校合作方式開發水電站樞紐區工程地質三維可視化建模與分析研究系統, 已應用于生產之中。
( 3) 引進并應用新的地質勘察和分析手段。在水電站勘察過程中, 根據地質分析的需要, 在右岸構造軟弱巖帶勘察中, 使用了地震波CT 測試技術; 采用模型洞原位變形觀測分析地下洞室穩定性; 在右岸構造軟弱巖帶穩定性分均采用了目前比較先進的三維彈塑性有限法分析和三維流形元( FLAC) 分析方法, 為穩定性評價和工程施工設計提供了可靠的基礎資料和參考依據。
( 4) 其他新方法新技術的引進和應用。地下洞室圍巖分類、壩基巖體質量分類、邊坡巖體質量分類、邊坡穩定分析、巖體彈塑性理論、地質力學模型、巖( 土) 體物理力學性試驗方法的發展應用; 電腦與工程地質軟件包的開發應用; 勘測手段及鉆進取芯技術的提高、物探各種測試手段的廣泛應用強有力地促進了工程地質勘察中獲取工程地質資料周期的縮短和工程地質條件快速分析評價; 充分利用網絡技術, 進一步提高了地質專業勞動生產率。
3.2 工程勘探
在已有的設備(各型鉆機、夯管機、錨桿機、拉撥試驗機等)、使用新材料( 新型地質鉆桿、高壓鋼扁管) 、引進新技術新工藝( 大口徑鉆孔測斜技術、500m 深鉆孔地溫測量技術、勘探豎井開挖技術), 并進行了研發技改( 套管腳止水器、鉆具防磨裝置、金剛石鉆具雙管接頭的改造、自卡式絲錐、穩壓罐、旋轉式孔口封閉器、大口徑金剛石鉆頭等) 。近幾年, 又從生產需要出發, 推廣應用以下新技術新工藝: ①選取適合各類地層( 覆蓋層、松軟地層、嚴重坍塌漏失層) 的金剛石鉆頭, 提高鉆進效率, 降低生產成本; ②研制出適合復雜地層鉆進的薄金剛石鉆頭, 解決了軟硬相間巖石鉆進取芯困難的問題; ③繼續完善大壩灌漿變形觀測和抬動觀測技術, 確保壩體安全和工程質量滿足要求; ④在河床沖積層勘探中, 采用了SM膠取芯技術, 保證了試驗樣品的原始狀態, 為沖積層特性研究提供了真實可靠的材料。
3.3 工程測繪
目前,已擁有相當數量的紅外測距儀, 還先后購置了先進的GPS全球定位系統儀, 打破了以往只會作航測外業, 不會作航測內業的歷史缺陷。采用全數字攝影測量系統進行地形測繪; 采用GPS、RTK 技術進行水下地形和線路測量; 采用測量機器人( TCA2003全站儀) 對水電站高邊坡、水電站變形監測控制網及其他電站施工測量控制網進行自動化觀測。在測繪監測新技術的應用中, 采用了“GPS 一機多天線監測系統新技術”對水電站的邊坡安全進行了監測。到目前為止, 系統運行良好, 該方法在提高工效的同時, 還有效節約了成本。在水電站樞紐及庫區地形圖測繪中還采用了全數字攝影測量系統成圖;新開發的橫剖面調制及記錄程序, 也在測量橫剖面制作工作中得到廣泛應用。
3.4 工程物探
關鍵詞：工程勘察新技術工程建設
工程勘察是調查研究擬建工程場地的地形、地質環境特征及其與工程建設相關關系的綜合應用的活動。它為工程建筑物的規劃、設計、施工和使用提供地質資料和依據,是設計的基礎環節。工程勘察技術包括工程地質勘察、工程物探檢測、工程勘探、工程測繪、水文勘測及試驗與監測技術等。隨著國家“西部大開發”及“西電東送”戰略的實施,工程勘察工作面臨前所未有的大好形勢,對工程勘察工作的要求也不斷提高。各專業由于技術裝備逐步改善,注重引進、開發和推廣應用新技術和新工藝,并不斷開拓市場,除了常規的水電河流規劃、前期工程勘察及施工地質工作以外,還不斷向市政工程、公路工程、工業與民用建筑、水利工程、新能源工程及國外工程拓展,技術手段也趨于多樣化,勘察技術水平得到了較大提高。
1.勘察專業新技術在實踐中的具體應用：
隨著建設項目規模的增大,面對的工程地質問題越來越復雜且極具挑戰性。經過不斷探索、實踐和提高,我們在諸多領域具備了很強的技術實力,如:工程巖質高邊坡的工程地質勘察研究、高壩大庫場地的工程地質勘察研究、大型地下洞室群的工程地質勘察研究、喀斯特地區水文地質勘察研究、高地震烈度地區高壩大庫水庫誘發地震監測預警系統研究等領域。地質分析的手段和方法也得到不斷發展。
1.1.我國工程地質研究部門引進和開發實用軟件。引進邊坡穩定計算程序用于滑坡、塌岸穩定分析,提高勘察成果的定量化判識水平;引進開發了勘探圖件、地質剖面制作程序及三維成像技術,開發并進一步完善“工程地質軟件包程序”,較好地解決了鉆孔成圖中的很多難題,也為地質平面及剖面圖的繪制起到了較好的輔助設計作用,取得了較好的效果。
1.2.結合工程實踐研究和開發新技術。我國工程地質研究部門開發邊坡斜面攝影成像技術用于工程實踐,提高了地質編錄工作效率,獲得了大量的工程地質數字信息;開發水電站樞紐區工程地質三維可視化建模與分析研究系統,已應用于生產之中。
1.3.積極引進并應用新的地質勘察和分析手段。在水電站勘察過程中,根據地質分析的需要,在右岸構造軟弱巖帶勘察中,使用了地震波CT測試技術;采用模型洞原位變形觀測分析地下洞室穩定性;在右岸構造軟弱巖帶穩定性分析、左岸地下洞室圍巖穩定性分析及溢洪道邊坡穩定性分析均采用了目前比較先進的三維彈塑性有限法分析和三維流形元分析方法,為穩定性評價和工程施工設計提供了可靠的基礎資料和參考依據。
1.4.其他新方法新技術的引進和應用。地下洞室圍巖分類、壩基巖體質量分類、邊坡巖體質量分類、邊坡穩定分析、巖體彈塑性理論、地質力學模型、巖(土)體物理力學性試驗方法的發展應用;電腦與工程地質軟件包的開發應用;勘測手段及鉆進取芯技術的提高、物探各種測試手段的廣泛應用強有力地促進了工程地質勘察中獲取工程地質資料周期的縮短和工程地質條件快速分析評價;充分利用網絡技術,進一步提高了地質專業勞動生產率。
近幾年,我國從生產需要出發,新技術新工藝得到很好地推廣應用：選取適合各類地層(的金剛石鉆頭,提高鉆進效率,降低生產成本;繼續完善大壩灌漿變形觀測和抬動觀測技術,確保壩體安全和工程質量滿足要求;在河床沖積層勘探中,采用了SM膠取芯技術,保證了試驗樣品的原始狀態,為沖積層特性研究提供了真實可靠的材料。.5水文勘測開發的電波流速儀,在電站簡易測流中投入使用,達到了預期的效果。近年,又開發出水情自動測報系統,現已逐步應用于大型水電站的測報中;為改善以往在水情測報中一直采用的點測量及測流時間過長等問題,水文勘測技術人員正著手對聲學“多普勒剖面流速儀(簡稱ADCD)”技術進行論證和調研,并逐步將此技術運用在對西部山區性河流的水情預報中,計劃通過不斷實踐和探索,最終實現水情的“瞬時”測量預報。
1.6工程物探在水電站開展了大范圍的河床沖積層地震波探測;應用聲波垂直反射波法、聲波CT法及紅外線熱成像三種相結合的方法,準確地探測到了壩體面板脫空等工程質量問題;在多項水利工程和多個水電站勘察中,應用高密度電法勘探方法,解決了水庫漏水問題和斷層構造發育范圍及深厚覆蓋層地質問題,且成效顯著。研究并應用“隧洞施工監控量測一體化”,“壩基巖體質量測試的空間分析”,“數字式全景鉆孔攝像系統”,“堆積體的綜合物理探測技術”,“大壩面板脫空綜合物理探測技術”,“小波變換在水電工程地球物理中的應用”等新方法新技術,拓展了物探的應用領域,提高了物探的探測精度。
2.勘察專題研究成果應用
2.1大型水庫庫岸穩定工程地質勘察成果應用20世紀80年代以來,采用了航空遙感技術與實地驗證相結合的方法,相繼對一批大型水電站進行了庫岸穩定性研究,為快速、高質量地評價庫岸穩定性及其他水庫工程地質問題發揮了良好的作用。形成了一套較完整的勘察、研究、評價、預測水庫區天然狀況和蓄水運行條件下庫岸穩定性問題的思路和工作方法,包括岸坡類型劃分及其變形破壞機制、庫岸再造及滑坡穩定性分析評價及預測、岸坡失穩及水庫誘發地震災害調查與分析預測、移民安置選點與處理措施建議等。該項目成果在后來開工建設的大、中型水電工程水庫庫岸穩定性地質調查中得到廣泛應用,提高了水庫庫岸穩定與移(居)民點調查地質工作效率及成果質量。
2.2大壩面板脫空無損探測研究與應用“大壩面板脫空無損探測研究與應用”是通過試驗比較論證提出了采用3種物探方法(聲波垂直反射法、遠紅外熱成像法、地質雷達法)進行綜合評價的方法。為消除大壩病害,采取相應的處理措施,提高大壩的安全性提供了重要的依據。與傳統的單一物探方法相比,本項研究成果具有多種方法互為驗證、利用了不同的物性差異特征﹑探測成果準確可靠的優點。大壩面板脫空的處理質量,節約了處理成本,而且具有廣闊的推廣應用前景,具有較高的經濟效益和社會效益。
2.3采用EH4進行深厚堆積體厚度探測應用該方法測量深度大,野外勞動強度小,生產效率高,現場測量直接成像,能十分清楚地辨別地下二度體的異常。該項新技術即EH4電導率成像探測非常實用。而該方法不受這些因素影響,較準確地探測出了堆積體厚度。研究成果及時運用于工程中,減少了工程量,節約了工程投資,節省了時間,經濟效益顯著。
2.4軟弱巖帶的工程地質特性研究成果應用：對壩址右岸構造軟弱巖帶的分布范圍和工程地質特性進行了大量有針對性的勘探以及室內和現場試驗工作,并完成了現場高壓固結灌漿試驗和現場滲透變形試驗,針對軟弱巖帶的工程特性、成因進行了系統的分析論證,對工程適宜性進行了分析評價,并提出了切實可行的基礎處理措施。該專題成果為可行性研究的經濟技術分析論證提供了堅實的基礎,對國內外同類工程的地質勘察和設計工作具有很好的參考價值.5“深挖高邊坡快速地質編錄成圖技術”在高陡邊坡地質資料收集應用中取得了較好的效果。引進該項技術用于水電站具有針對性強、收效高、安全快速等良好作用。該技術運用攝影測量的原理,通過計算機軟件技術,完成高陡邊坡影像的正射、線畫圖的生成,從而完成了地質編錄工作。其技術特點:①在地質編錄生產中高效、實時;②減少現場工作量,提高工作效率;③利用無站標測量技術和手段可完成傳統方法無法完成的任務;④高邊坡計算機快速編錄成圖還可以不斷地積累邊坡數字化的編錄數據,為以后建立工程地質數據庫提供良好的數據源。該技術在小灣主體工程邊坡及壩基開挖中均有應用,可實現安全、高效、準確地進行地質編錄,通過軟件功能還可在圖像上對地質現象進行較精確的定位,這是傳統的地質編錄所難以做到的。
3.今后工程勘察技術在實踐中應用的總體思路
教科書對工程地質學的三種定義：①工程地質學是研究與工程有關的地質問題的科學；②工程地質學是研究人類工程活動與地質環境相互作用的科學；③工程地質學是研究人類工程建設活動與自然地質環境相互作用和相互影響的一門地質科學。
從以上三種定義的實質中均不難看出，工程地質學強調的工程和地質的關系，研究的是人類工程活動與自然地質環境的相互作用。但是，近年來工程地質學科卻正在經歷著前所未有的挑戰，工程地質學被異名為巖土工程學，工程地質勘察被稱之為巖土工程勘察。工程界有此呼聲，學術界有此呼應，一些大專院校也紛紛效仿，甚至工程地質這個專業在高校也被取消了。一時間，似乎工程地質已經成了守舊傳統，巖土工程才是先進時髦的，才是可以適應市場經濟并與國際接軌的。這是近年來分歧最大的爭議。
這些年來工程地質勘察的不景氣以及市場競爭的不規范化，工程地質勘察隊伍增加了巖土工程的業務是完全必要的，但將巖土工程作為工程地質的救世主，則值得商榷了。
根據筆者的理解，巖土工程是一項工程應用技術，是針對地質體的工程缺陷實施的工程措施而進行的一系列設計和施工過程的總稱。巖土工程的任務是“處理”地質體的工程缺陷,使之滿足工程建筑物對地基的工程要求，因此又有“巖土工程處理技術”的別名，說明巖土工程的確是一項實實在在的工程技術。確立工程地質學是一門獨立的學科，盡管也僅僅是本世紀初的事，并不象數學、物理學、天文學等等著名學科那樣歷史悠久，然而，之所以將工程地質定義在“學科”這樣的高度上，是因為她具備學科的一些基本特性和基本理論，這就是地質學的基本特性和基本理論，換句話說，工程地質學的基本理論就是地質學(當然更包括數學、力學、化學等等)，因此，又將工程地質學界定為地質學的一個分支學科或應用學科，這是符合實際的。工程地質學的最新定義也是較為全面的：研究人類工程活動與地質環境相互作用的科學。顯然，工程地質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學科的一個分支，好象還說得過去；而反過來用巖土工程來代替工程地質，則實在有些牽強附會。
1997年6月20-27日，國際工程地質學會在希臘召開了一次學術討論會，會上決定將本學會名稱改為：國際工程地質學與環境學會。我國組團15人參加，王思敬任團長。隨后國內也有人提出工程地質學會改名，以便與國際接軌，但一直未獲通過。在近幾年的中國地質學會工程地質專委會會議上，學科和學會更名問題的交鋒一直也沒有停止過。我國工程地質界的前輩專家學者們多數也不同意更名，認為如此嚴肅的基礎性應用性學科，沒有必要放棄自己的傳統風格，我國的工程建設任務十分繁重，工程地質學科的研究和發展前景仍然是艱巨和光明的。
2.工程地質工作的任務
在工程建設中，工程地質工作的任務十分繁重，也異常艱巨，主要任務是：①選址，選擇在地質條件上相對最優的工程建筑地區或場地；②評價，闡明工程建筑區或場地的工程地質條件，進行定性和定量的工程地質評價，準確界定工程地質問題；③預測工程建筑物興建和運用過程中地質條件的可能變化，為研究改善和防治工程地質缺陷的措施提供依據；④調查工程建筑物所需的天然建筑材料等。
3.工程地質專業的尷尬
工程地質專業是工程建設的基礎性專業，沒有這個專業，一切工程建設均將成為空中樓閣，這是常識性問題，我們在這里反復強調好象有些多于。然而，現實確讓這一基礎性專業處于一個十分尷尬的境地，主要表現在：
①工程地質專業本身的特殊性、復雜性和實踐性；
②專業不景氣，社會地位和經濟地位與工程地質專業不相適應，工作環境、工作條件的局限，擇業行為中的浮躁動機，專業本身的局限性；
③規程規范存在的問題；
④工程地質勘察技術的局限性；
⑤相關專業對工程地質專業的輕視；
⑥長官意志，某些決策者對工程地質專業的無知或輕視；
⑦世人對工程地質專業的不了解與不理解。
4.在工程建設中的地質教訓
由于地質問題而嚴重影響工程建設的實例太多，教訓太深刻，順手拈來幾個實例：
①云南漫灣水電站左壩肩順層滑坡和建材問題；
②貴州天生橋二級水電站廠址、隧洞等問題；
③貴州東風水電站右壩肩和帷幕線上的巖溶問題；
④烏江彭水水利樞紐前期工作重復問題；
⑤雅礱江錦屏二級水電站巖溶地下水問題；
⑥軟弱夾層的遺漏對工程建設的重大影響，葛州壩、西津溢洪道等。
5.工程地質在工程建設中的決定性作用
任何地質條件下都可以建工程，對嗎？這個問題也是這些年來工程界的一個熱門話題，筆者認為答案是否定的。
①陜西東莊水庫灰巖壩址滲漏嚴重不能建壩；
②小浪底滑坡性質界定對設計的影響；
③天生橋二級水電站移民區是否滑坡對移民安置的影響；
④堤防工程中的堤基垂直防滲引起的環境地質問題，有時可能是決定性的；
⑤地質邊界條件和地質參數對工程設計的影響。
6.相關學科在工程地質中的應用
①系統工程在工程地質中的應用；
②計算機技術在工程地質中的應用；
③遙感、物探、GPS等；
④水工設計施工與工程地質的關系。
清晰的工程概念是地質師所必需的。潘家錚院士對地質師的要求：應該有系統地學習水工建筑物的基本設計理論，計算方法，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驗；最好補一些數學、力學、水力學、巖土力學、巖石試驗、有限元分析和計算機應用等方面的基礎課。五十年代初，由于我國水利水電工程地質專業人才奇缺，一批設計師改行從事工程地質專業的學習和工作，后來大都成為工程地質專業的優秀專家。實踐證明，地質師的工程概念清晰，地質工作會得心應手；反之則可能事倍功半。
7.工程地質要面對現實著眼未來
汪恕誠部長最近講話強調：不能老修改設計，因為搞招投標尤其是國際合同，修改設計就意味著被索賠。修改一個設計，似乎節省了某一個工程量，而索賠量比這個還大，大量修改設計怎么得了？汪部長的這段講話似乎在批評設計，實則是水利水電工程地質的一個千載難逢的新的契機。
如何理解汪部長的這段話？我們認為首先要搞清楚為什么修改設計，水利工程因為地質問題而修改設計的可以舉出若干例子來。
修改設計往往賴地質，我們當然可以理直氣壯地說：前期地質工作投入不夠，工程地質條件不清楚，地質基礎資料不準確，工程地質分析出力不夠或分析工作的深度不到家，工程地質問題的界定不明確或界定有錯誤，學術技術問題得不到廣泛的討論和爭論，工程地質問題的真理有時往往掌握在少數人手里。
很明顯，要想不修改設計，地質工作必須做到家，基本的地質工作量必須保證。作為地質師，既要尊重事實，堅持真理，實事求是，還要努力學習，開拓進取，勇于創新，更要勤于實踐，不迷信權威，不違心唯上。工程地質專業的形象靠地質師們去樹立，去維護；工程地質專業在工程建設中的地位也只有靠地質師們自己去爭取
