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在進(jìn)行水文地質(zhì)評(píng)價(jià)時(shí),要根據(jù)掌握的水文地質(zhì)條件,分析和評(píng)價(jià)地下水可能對(duì)巖土體造成的影響,科學(xué)的預(yù)測水位變化造成的巖體工程變換,結(jié)合實(shí)際情況,制定合理的防范措施;根據(jù)自然環(huán)境下水文地質(zhì)對(duì)巖土工程造成的影響,分析預(yù)測人為活動(dòng),對(duì)巖土工程造成的影響;分析地下水對(duì)持力層巖土體產(chǎn)生的分解、軟化、脹縮等影響,評(píng)價(jià)地下水為對(duì)工程建筑物的腐蝕狀況;當(dāng)工程項(xiàng)目的基礎(chǔ)在地下水位以下時(shí),要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行滲透試驗(yàn)、富水試驗(yàn),分析評(píng)價(jià)地下水位變化造成的基礎(chǔ)沉降、位移,從而判斷地下水位變化對(duì)工程建筑物穩(wěn)定性的影響。
2水文地質(zhì)對(duì)工程項(xiàng)目的危害
據(jù)統(tǒng)計(jì),在地質(zhì)災(zāi)害中,地下水造成的災(zāi)害占很大的一部分,因此,要認(rèn)真分析地下水變化引起的災(zāi)害,并制定合理的預(yù)防措施,確保工程建筑物的安全、穩(wěn)定,從而為和諧社會(huì)的構(gòu)建打下良好的基礎(chǔ)。
2.1地下水變化引起的工程危害地下水在自然環(huán)境和人為因素的影響下,水位會(huì)發(fā)生升降變化,當(dāng)?shù)叵滤蛔兓揭欢ǔ潭群?,就?huì)對(duì)巖土工程造成危害,從而對(duì)整個(gè)工程項(xiàng)目造成危害。引起地下水為上升的主要因素有降水量的增加、氣溫的變化、人工灌溉、施工破壞等,地下水位上升會(huì)加快土壤中鹽堿化現(xiàn)象,加大地下水對(duì)工程建筑物的腐蝕;地下水位上升后,斜坡、河岸還會(huì)產(chǎn)生比較嚴(yán)重的地質(zhì)災(zāi)害,例如斜坡崩塌、滑移等,對(duì)工程項(xiàng)目造成嚴(yán)重的破壞;地質(zhì)水位上升還會(huì)造成巖土體軟化、強(qiáng)度下降等現(xiàn)象,從而對(duì)工程項(xiàng)目的穩(wěn)定性造成影響。引起水位下降的主要原因是人為因素造成的,例如河流改道、地下水排除等,當(dāng)?shù)叵滤幌陆岛螅瑤r土層會(huì)變硬,在這種情況,很容易引起地面開裂、沉降等現(xiàn)象,對(duì)地質(zhì)條件產(chǎn)生嚴(yán)重的破壞,從而對(duì)工程項(xiàng)目造成影響。受各種因素的影響,地下水位會(huì)出現(xiàn)反復(fù)變化的現(xiàn)象,這樣很容易造成基礎(chǔ)變形,同時(shí)地下水位反復(fù)變化還會(huì)將巖土層中的膠結(jié)物帶走,降低巖土體的強(qiáng)度,對(duì)工程施工造成影響。
2.2地下水壓力作用引起的巖土危害在自然環(huán)境中,地下水很少產(chǎn)生動(dòng)壓力,但受開礦、灌溉等人為活動(dòng)的影響,地下水的壓力平衡會(huì)受到破壞,導(dǎo)致局部產(chǎn)生大的壓力,如果遇到粉土層,就很容易引起流砂、管涌等現(xiàn)象,從而造成基礎(chǔ)變形、位移等現(xiàn)象,甚至?xí)斐蛇吰率Х€(wěn),因此工程安全施工事故,對(duì)工程項(xiàng)目的順利施工造成嚴(yán)重的影響。因此,在進(jìn)行工程項(xiàng)目施工前,勘察人員要認(rèn)真分析人為活動(dòng)帶來的地下水壓力變化狀況,并根據(jù)實(shí)際情況,制定合理的防范措施,從而為工程項(xiàng)目的安全施工提供保障。
2.3地下水對(duì)基礎(chǔ)的影響當(dāng)工程項(xiàng)目的基礎(chǔ)需要埋深時(shí),需要考慮到地下水變化對(duì)基礎(chǔ)的影響,因此,在進(jìn)行工程項(xiàng)目基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí),在沒有特殊要求下,要保證工程項(xiàng)目的基礎(chǔ)設(shè)置在地下水為上面,如果基礎(chǔ)需要埋設(shè)在地下水位以下,要采用合理的方法進(jìn)行防水處理,為保證工程的穩(wěn)定性,還要對(duì)基礎(chǔ)鋼筋混凝土進(jìn)行防腐處理。如果基礎(chǔ)埋設(shè)在承壓水層中,要根據(jù)實(shí)際情況采用合理的排水措施,降低地下水水位,防止在施工過程中,出現(xiàn)地下水噴出的現(xiàn)象,對(duì)施工的順利進(jìn)行造成影響。當(dāng)工程項(xiàng)目處于河岸附近時(shí),還要考慮到地表水和地下水的補(bǔ)給關(guān)系,防止地表水對(duì)工程項(xiàng)目的基礎(chǔ)造成影響。
3總結(jié)
1在工程地質(zhì)剖面圖中繪制平切圖
在剖面圖系統(tǒng)中有一項(xiàng)功能是繪制平切圖,如圖1所示。
使用方法為首先進(jìn)入工程地質(zhì)剖面圖子系統(tǒng),然后繪制高程標(biāo)尺、地形線、鉆孔、地質(zhì)結(jié)構(gòu)面。繪制到圖面上的地質(zhì)結(jié)構(gòu)面,其附加數(shù)據(jù)已定義為結(jié)構(gòu)面的產(chǎn)狀,如圖3所示。
點(diǎn)取如圖1的“地質(zhì)結(jié)構(gòu)面”-“切制某一高程地質(zhì)結(jié)構(gòu)面數(shù)據(jù)”,顯示的提示信息如下:
本項(xiàng)功能是計(jì)算某一高程的地質(zhì)結(jié)構(gòu)面數(shù)據(jù)并存入一文件
本剖面高程上限(米):520。00
高程下限(米):230。00
當(dāng)你要繪制高程為300米的平切圖時(shí),請(qǐng)?jiān)谔崾尽坝衅角忻娓叱獭睂?duì)話框中輸入“300”,點(diǎn)取“OK”按鈕后,自動(dòng)在高程300處繪制一直線,如圖3中的AB,程序自動(dòng)計(jì)算出線段AB與地質(zhì)結(jié)構(gòu)面的交點(diǎn),反算出每個(gè)交點(diǎn)在本剖面的水平距離,并連同地質(zhì)結(jié)構(gòu)面的編號(hào)、產(chǎn)狀等數(shù)據(jù)顯示在屏幕上。
計(jì)算完成后有提示信息,出現(xiàn)請(qǐng)輸入文件名的對(duì)話框如圖4所示。
為便于記憶,文件名的確定最好與高程值有關(guān),例如定為:A2-300。文件內(nèi)容如下所示:
0,84.61,d2,NW315SW<75,0,0,0.0
1,139.83,d1,NW315SW<75,0,0,0.0
2,146.56,DP1,NW320SW<75,0,0,0.0
3,208.17,d3,NW315SW<75,0,0,0.0
4,417.29,dp3,NW306NE<75,0,0,0.0
5,419.18,dp3,NW306NE<75,0,0,0.0
6,458.32,F1,NW305SW<76,0,0,0.0
7,490.18,F1,NW305SW<76,0,0,0.0
8,613.32,DP3,NW305SW<80,0,0,0.0
9,618.99,DP3,NW305SW<80,0,0,0.0
10,738.55,dp4,NW322NE<37,0,0,0.0
11,742.41,dp4,NW322NE<37,0,0,0.0
12,786.87,q2,NW330SW<80,0,0,0.0
13,787.93,q2,NW330SW<80,0,0,0.0
其中每一行是一個(gè)地質(zhì)結(jié)構(gòu)面數(shù)據(jù),分別為序號(hào)、水平距離、結(jié)構(gòu)面編號(hào)、產(chǎn)狀等數(shù)據(jù)。存入磁盤的文件可以在平面圖子系統(tǒng)中調(diào)用繪制平切圖。
2在平硐展示圖中切出平切圖數(shù)據(jù)
在平硐展示圖中切出某一高程平切面圖數(shù)據(jù)之前,請(qǐng)先進(jìn)入平硐展示圖子系統(tǒng),繪制出平硐展示圖,至少應(yīng)繪制出平硐展示圖邊框、地質(zhì)結(jié)構(gòu)面、技術(shù)說明等。繪制到圖面上的地質(zhì)結(jié)構(gòu)面,其附加數(shù)據(jù)是結(jié)構(gòu)面的產(chǎn)狀。下面以本系統(tǒng)提供的例題/PDLT/PD10為例,繪制出平硐展示圖,由于展示圖很長,圖5僅顯示展示圖的局部:
平硐展示圖中出現(xiàn)如圖6界面:
點(diǎn)取切制某一高程地質(zhì)結(jié)構(gòu)面數(shù)據(jù)功能以后,用戶可選擇的有左壁、右壁和頂拱,提示信息如圖7所示。
接下來是確定平切面高程。在命令提示行顯示平硐硐口的底部高程和頂部高程,輸入以上兩點(diǎn)的界面如圖8所示。
點(diǎn)取“OK”按鈕后,自動(dòng)在用戶確定的兩點(diǎn)上繪制一直線,程序計(jì)算出該線段與地質(zhì)結(jié)構(gòu)面的交點(diǎn),反算出每個(gè)交點(diǎn)在本平硐展示圖的水平距離,并連同地質(zhì)結(jié)構(gòu)面的編號(hào)、產(chǎn)狀等數(shù)據(jù)顯示在屏幕上。計(jì)算完成后提示信息如下:
現(xiàn)在將切出的地質(zhì)結(jié)構(gòu)面數(shù)據(jù)存入一指定文件,文件名自定義。
最好是本平硐文件名和高程相關(guān)聯(lián)來定義。
接下來提示用戶輸入文件名,其界面與圖4相同。
為便于記憶,文件名的確定最好與高程值有關(guān),例如定為:PD10-300或PD10.300。
3在平面圖子系統(tǒng)中繪制平切圖
使用平面圖子系統(tǒng)繪制平切圖之前,最好先繪制一張底圖,底圖是你所要繪制平切圖范圍內(nèi)水工建筑物布置圖,及其它需在平切圖上繪制的內(nèi)容,以便于將不同高程平切圖都繪制在底圖上。同時(shí)根據(jù)底圖的范圍,確定好平面圖的總體參數(shù),諸如左下角坐標(biāo)、右上角坐標(biāo)、比例尺等,然后再開始繪制平切圖。平面圖子系統(tǒng)繪制平切圖可以采用以下幾種方法:
3.1手工描繪
如果你已經(jīng)繪制好地質(zhì)平面圖,并已繪制好地質(zhì)結(jié)構(gòu)面在地表的出露軌跡線,那么請(qǐng)先建立一個(gè)圖層,圖層名由用戶自己確定,例如繪制高程為300米的平切圖,建立的圖層名為PQT300,并設(shè)為當(dāng)前層。然后使用“繪制有關(guān)實(shí)體”-“繪構(gòu)造面出露軌跡線”-“給定若干點(diǎn)繪制構(gòu)造面出露軌跡線”,選擇圖面坐標(biāo)點(diǎn),在圖面上尋找高程300米的地形等高線與地質(zhì)結(jié)構(gòu)面的交點(diǎn)連接,依次繪制各地質(zhì)結(jié)構(gòu)面,形成高程為300的平切圖。
3.2自動(dòng)切繪
如果你已經(jīng)繪制好地質(zhì)平面圖,并已繪制好地質(zhì)結(jié)構(gòu)面在地表的出露軌跡線,繪制完鉆孔。那么請(qǐng)選擇如圖4所示的“繪制平切圖”-“切制某一高程的平切面圖”,程序開始運(yùn)行后,提示信息如下:
請(qǐng)輸入平切面高程:
第一角:
第二角:
輸入平切面高程例如300,并通過選擇第一角和第二角確定范圍以后,自動(dòng)將高程為300米的地形線復(fù)制到圖層PQ上,計(jì)算鉆孔是否打到高程300米處,如果打到300米,在圖層PQ上繪制一鉆孔符號(hào)。按照地質(zhì)結(jié)構(gòu)面在地表繪制的出露線,根據(jù)其傾向、傾角折算到高程300米,繪制結(jié)構(gòu)面。在此說明一點(diǎn),出露線的繪制如果完全符合V字型法則,那么切出的地質(zhì)結(jié)構(gòu)面是正確的,即是沿結(jié)構(gòu)面的走向方向繪制一條直線。否則,在平切圖上繪制的結(jié)構(gòu)面不是一條直線,可能是由若干折線組成,方向也不一定是走向方向。
3.3根據(jù)剖面圖中切出的數(shù)據(jù)繪制結(jié)構(gòu)面
在繪制平切圖之前,使用PLSR.EXE建立平切圖總體參數(shù)文件,請(qǐng)先調(diào)出包含有水工建筑物的底圖,進(jìn)入平面圖子系統(tǒng)。選擇圖9所示的“繪制平切圖”-“根據(jù)工程地質(zhì)剖面圖切制出的數(shù)據(jù)繪結(jié)構(gòu)面”,顯示的提示信息如下:
本程序是給定當(dāng)前剖面線的一個(gè)水平距離和產(chǎn)狀,繪制一結(jié)構(gòu)面的走向線
然后彈出一對(duì)話框如圖10所示:
結(jié)構(gòu)面文件名是由工程地質(zhì)剖面圖中切出的地質(zhì)結(jié)構(gòu)面數(shù)據(jù),在這里輸入你當(dāng)時(shí)確定的文件名。計(jì)算機(jī)繪制地質(zhì)結(jié)構(gòu)面時(shí),是在剖面線上切出地質(zhì)結(jié)構(gòu)面那一點(diǎn),沿走向方向繪制結(jié)構(gòu)面,兩個(gè)方向延長的距離,就是在圖10中你所輸入的第一點(diǎn)和第二點(diǎn)延長的距離。繪制完成后,可以通過手工對(duì)平切圖上的地質(zhì)結(jié)構(gòu)面進(jìn)行修改,修改時(shí)請(qǐng)注意不要修改線型或分解,以免丟失地質(zhì)結(jié)構(gòu)面數(shù)據(jù),將來再切制其它高程的平切圖時(shí)會(huì)出現(xiàn)問題。
3.4根據(jù)平硐展示圖中切出的數(shù)據(jù)繪制結(jié)構(gòu)面
在繪制平切圖之前,使用PLSR.EXE建立平切圖總體參數(shù)文件,并調(diào)出包含有水工建筑物的底圖,進(jìn)入平面圖子系統(tǒng)。選擇圖9所示的“繪制平切圖”-“根據(jù)平硐展示圖切制出的數(shù)據(jù)繪結(jié)構(gòu)面”,就是讀取在平硐展示圖切出的數(shù)據(jù)繪制地質(zhì)結(jié)構(gòu)面。程序開始運(yùn)行后顯示的提示信息如下:
本程序是給定當(dāng)前平硐的一個(gè)水平距離和產(chǎn)狀,繪制結(jié)構(gòu)面的走向線
然后彈出一對(duì)話框如圖11所示:
繪制結(jié)構(gòu)面文件名是由平硐展示圖中切出的地質(zhì)結(jié)構(gòu)面數(shù)據(jù),在這里輸入你當(dāng)時(shí)確定的文件名。計(jì)算機(jī)繪制地質(zhì)結(jié)構(gòu)面時(shí),是在平硐上切出地質(zhì)結(jié)構(gòu)面那一點(diǎn),沿走向方向繪制結(jié)構(gòu)面,兩個(gè)方向延長距離,就是你在圖11中輸入的第一點(diǎn)和第二點(diǎn)延長的距離。繪制完成后,可以通過手工對(duì)平切圖上的地質(zhì)結(jié)構(gòu)面進(jìn)行修改,修改時(shí)請(qǐng)注意不要修改線型或分解,以免丟失地質(zhì)結(jié)構(gòu)面數(shù)據(jù),將來再切制其它高程的平切圖時(shí)會(huì)出現(xiàn)問題。
以本例題為例,繪制出平切面圖如圖12(a)所示,經(jīng)過手工編輯修改后的平切面圖如圖12(b)所示。
3.5根據(jù)當(dāng)前高程平切圖切出某一高程的平切圖數(shù)據(jù)
當(dāng)你已經(jīng)繪制好某一高程的平切圖后,可以在這張平切圖的基礎(chǔ)上,切出任何其它高程的平切圖數(shù)據(jù),方法是選擇““繪制平切圖”-“根據(jù)當(dāng)前高程平切圖切出某一高程的平切圖數(shù)據(jù)”,以圖12(b)為例,可以切制任意高程的平切圖數(shù)據(jù),程序開始運(yùn)行后,提示信息如下:
本程序是根據(jù)當(dāng)前某一高程的平切圖切出另外一高程的平切圖
當(dāng)前高程(m):236
欲切平切圖高程(m):230
輸入完以上數(shù)據(jù)后,計(jì)算機(jī)自動(dòng)讀取當(dāng)前平切圖上的全部地質(zhì)結(jié)構(gòu)面實(shí)體,根據(jù)坐標(biāo)位置、傾向、傾角、高差等,計(jì)算出新高程(230)平切圖的地質(zhì)結(jié)構(gòu)面數(shù)據(jù),存入文件,文件名是“PQT”+高程值,例如切高程為230米的平切圖,文件名是PQT230。文件中包含若干地質(zhì)結(jié)構(gòu)面數(shù)據(jù),每一個(gè)結(jié)構(gòu)面的數(shù)據(jù)占三行,格式如下:
結(jié)構(gòu)面起點(diǎn)坐標(biāo)
結(jié)構(gòu)面終點(diǎn)坐標(biāo)
結(jié)構(gòu)面編號(hào)產(chǎn)狀等數(shù)據(jù)
坐標(biāo)是實(shí)際坐標(biāo),最后顯示“數(shù)據(jù)已存盤”和文件名。程序自動(dòng)返回到提示用戶輸入“欲切平切圖高程:”,繼續(xù)切制其它任意高程的平切圖。
3.6讀取某一高程的數(shù)據(jù)繪制平切圖
在繪制平切圖之前,使用PLSR.EXE建立平切圖總體參數(shù)文件,請(qǐng)先調(diào)出包含有水工建筑物的底圖,進(jìn)入平面圖子系統(tǒng)。選擇“地質(zhì)結(jié)構(gòu)面”-“讀取某一高程的數(shù)據(jù)繪制平切圖”,可以繪制出平切圖,程序運(yùn)行后顯示的提示信息如下:
根據(jù)切制出的某一平切圖數(shù)據(jù)文件繪制結(jié)構(gòu)面
并出現(xiàn)提示用戶輸入地質(zhì)結(jié)構(gòu)面文件名的界面與圖4相同。
輸入正確的文件名后,計(jì)算機(jī)自動(dòng)讀取數(shù)據(jù)文件,在圖面上繪制地質(zhì)結(jié)構(gòu)面,繪制出的高程為230米的平切面圖。
以上介紹的方法,實(shí)際上是一種給定實(shí)際坐標(biāo)點(diǎn)和地質(zhì)結(jié)構(gòu)面數(shù)據(jù),繪制平切圖的方法,用戶也可按4.5節(jié)所介紹的數(shù)據(jù)格式,建立任意高程的地質(zhì)結(jié)構(gòu)面數(shù)據(jù),然后按照本節(jié)介紹的方法,繪制地質(zhì)結(jié)構(gòu)面。
地質(zhì)災(zāi)害治理初步設(shè)計(jì)階段的設(shè)計(jì)特點(diǎn):①以避讓優(yōu)先,避大治小,避重治輕;②不能僅治理地質(zhì)災(zāi)害,而要重點(diǎn)關(guān)注危害管道的因素;③從對(duì)管道危害最輕的部位通過;④盡量減少對(duì)災(zāi)害體的擾動(dòng);⑤對(duì)已知地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行永久根治,不留后患。各種地質(zhì)災(zāi)害治理工程初步設(shè)計(jì)特點(diǎn)各有不同。(1)滑坡。線路優(yōu)化、進(jìn)行避讓,無法避讓時(shí)從滑坡后緣滑體厚度較薄處通過,以較少的治理工程量滿足管道的安全要求,杜絕從滑體中前部滑體厚度較大處經(jīng)過。管道上、下山坡段遇滑坡而不能完全規(guī)避時(shí),管道應(yīng)縱向正穿滑坡體,盡量避免斜穿,減少對(duì)滑坡體的擾動(dòng)。此外,明確地災(zāi)治理施工與管道施工的先后順序。(2)泥石流。避免管道從泥石流溝中經(jīng)過,當(dāng)不能完全避開泥石流溝時(shí),則從泥石流堆積區(qū)通過,并且適當(dāng)加大管道埋深。當(dāng)管道穿越小型泥石流溝(或活動(dòng)性沖溝)時(shí),選擇基巖埋深淺的位置且使管道埋于基巖內(nèi)。(3)崩塌。管道線路應(yīng)避開危巖、危石發(fā)育的陡崖、厚大的松散堆積體。當(dāng)不能完全避開時(shí),則從地形相對(duì)較緩且易攔擋落石、滾石的堆積區(qū)通過,并避開危石滾落沖擊破壞區(qū)。(4)巖溶。管道線路應(yīng)該首先避開地表塌陷坑發(fā)育地區(qū)或者地表巖溶漏斗、溶槽、溶坑發(fā)育地區(qū)。對(duì)于地表巖溶現(xiàn)象不發(fā)育而勘察發(fā)現(xiàn)的巖溶,管道以垂直巖溶帶通過。對(duì)于淺層干溶洞,以碎石回填。對(duì)于巖溶向下延伸較大的溶洞,無論是否有水皆不宜填塞溶洞,亦不宜采用灌漿、灌混凝土的方法處理溶洞。對(duì)于該類溶洞,當(dāng)跨度較小、兩壁較完整時(shí),以樓板形式覆蓋;當(dāng)兩壁完整性較差且跨度較大時(shí),則以梁跨形式穿過。
2地質(zhì)災(zāi)害治理工程施工圖審點(diǎn)
地質(zhì)災(zāi)害防治工程設(shè)計(jì)文件及圖紙審查工作首先以貫徹初步設(shè)計(jì)的理念為基礎(chǔ),以現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、法律法規(guī)為依據(jù),以避讓方式優(yōu)先進(jìn)行管道優(yōu)化,以管道與地質(zhì)災(zāi)害體的空間關(guān)系為根基,對(duì)施工圖階段的設(shè)計(jì)文件和圖紙進(jìn)行全面審查。各類地質(zhì)災(zāi)害設(shè)計(jì)的審點(diǎn)不同?;轮卫砉こ痰膶忺c(diǎn):①滑坡范圍、規(guī)模是否己查清,滑動(dòng)面(帶)判別是否合理,力學(xué)參數(shù)取值是否準(zhǔn)確;②影響滑坡穩(wěn)定的主要因素是否清楚;③滑坡的力學(xué)類型及地質(zhì)模型、宏觀穩(wěn)定性評(píng)價(jià)是否正確,穩(wěn)定性系數(shù)計(jì)算和剩余下滑力(推力)計(jì)算是否正確;④管道線路是否有優(yōu)化和避讓空間;⑤選擇的支擋方式是否合理,支擋位置是否可行;⑥支擋參數(shù)的取值是否合理,設(shè)計(jì)選擇工況是否合理,設(shè)計(jì)計(jì)算方法是否正確,計(jì)算結(jié)果是否準(zhǔn)確;⑦支擋工程量是否恰當(dāng),支擋工程與管道施工的先后順序及結(jié)合方法是否合理。崩塌治理工程的審點(diǎn):①危巖、危石分布范圍;②崩塌落石范圍,危險(xiǎn)區(qū)域是否己查清;③危巖(危石)崩落路徑分析是否合理,落石滾落速度計(jì)算及沖擊破壞的沖擊力計(jì)算方法是否合理、計(jì)算結(jié)果是否正確;④攔擋防護(hù)方案是否可行,攔擋設(shè)置工程位置是否有效,工程量是否合理恰當(dāng);⑤攔擋工程是否與自然地形有效結(jié)合,是否與管道施工、管道運(yùn)營有效結(jié)合;⑥崩塌堆積體會(huì)否產(chǎn)生滑動(dòng)及其對(duì)管道的危害。泥石流治理工程的審點(diǎn):①泥石流的形成區(qū)、流通區(qū)、堆積區(qū)是否已經(jīng)查清;②管道經(jīng)過斷面的地質(zhì)結(jié)構(gòu)和巖土特征;③泥石流的流速、沖刷深度,尤其是管道通過處的泥石流沖刷深度和建議管道埋深;④對(duì)管道形成破壞力的各種因素分析是否透徹,防護(hù)措施是否得當(dāng);⑤泥石流溝與大溝的關(guān)系,尤其是泥石流堆積擠占大溝時(shí)使得大溝變窄,大溝流速加大,沖刷深度加大,沖切側(cè)蝕能力增強(qiáng),該情況下管道防護(hù)設(shè)計(jì)是否加強(qiáng)。巖溶治理工程的審點(diǎn):①巖溶延伸方向、規(guī)模大小是否已查清,巖溶與管道的空間關(guān)系等;②溶洞壁、洞頂巖性及其完整程度,溶洞的穩(wěn)定性評(píng)價(jià)是否正確;③治理設(shè)計(jì)方案是否合理可行,以及治理后對(duì)周圍環(huán)境的影響;④設(shè)計(jì)計(jì)算是否正確,治理工程量是否合理。
3結(jié)論
國外三維地質(zhì)建模和可視化研究發(fā)展較快。加拿大阿波羅科技集團(tuán)公司推出的三維建模與分析軟件MicroLYNX,通過對(duì)離散點(diǎn)采樣、鉆探采樣和探槽采樣等空間數(shù)據(jù)的處理,產(chǎn)生剖面、塊和面等模型,確定礦藏分布和等級(jí)變化并計(jì)算礦藏儲(chǔ)量。加拿大GemcomSoftwareInternationalInc.公司開發(fā)的Gemcom軟件通過鉆孔、點(diǎn)、多邊形等數(shù)據(jù),利用實(shí)用的圖形編輯和生成工具,顯示鉆孔孔位分布,運(yùn)用不規(guī)則三角網(wǎng)建立表面和實(shí)體模型,運(yùn)用多義線圈閉巖層和礦體邊界進(jìn)行儲(chǔ)量和品位分析,提供了交互操作功能并允許用戶根據(jù)自己的經(jīng)驗(yàn)和專家知識(shí)勾畫地質(zhì)模型,實(shí)現(xiàn)任意剖面切割任意角度觀察和實(shí)體與實(shí)體或?qū)嶓w與表面的交切與布爾運(yùn)算等。國外軟件主要是瞄準(zhǔn)采礦工程,能夠較好地滿足采礦工程活動(dòng)中的礦產(chǎn)資源勘探和評(píng)價(jià)、地下礦井和露天礦坑設(shè)計(jì)和規(guī)劃、礦產(chǎn)資源管理和采礦生產(chǎn)管理等需求。美國Kinetix公司開發(fā)的3DStudioMAX,Alias/Wavefront公司開發(fā)的Maya和微軟公司開發(fā)的Softimage等大眾化的三維建模軟件,在構(gòu)建工業(yè)和建筑模型與動(dòng)畫制作方面有其獨(dú)到之處,但交互查詢的功能較弱,與工程勘測數(shù)據(jù)庫結(jié)合并應(yīng)用于工程地質(zhì)三維建模方面還有較大距離。
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。
縱觀國內(nèi)外幾種軟件的研究與開發(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)問題入手,簡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發(fā)研究成果。
2關(guān)鍵技術(shù)問題分析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)際勘測數(shù)據(jù)建立,實(shí)測數(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。地表地形測量數(shù)據(jù)、地下水位埋深測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很多微小直線段和微小三角面逼近來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題;地質(zhì)體三維模型的上部邊界是地表曲面,通過數(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題。另一方面,在剖面圖成圖時(shí),地質(zhì)界線的繪制是通過顯示剖面(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問題。
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程是,從勘探數(shù)據(jù)庫中提取各種地質(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初步開發(fā)與應(yīng)用3.2.1工程勘測空間數(shù)據(jù)庫管理
在收集整理現(xiàn)場勘測數(shù)據(jù)后錄入金沙江某水電工程勘測空間數(shù)據(jù)庫各分項(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)。隨著工程勘測的進(jìn)展,能夠方便地修改補(bǔ)充和管理勘測數(shù)據(jù)。圖2是工程勘測數(shù)據(jù)庫中鉆孔地層系統(tǒng)數(shù)據(jù)表的管理界面。
3.2.2三維瀏覽
通過孔口坐標(biāo)和測量數(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。通過有限的工程勘測數(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
通過圖形與工程勘測數(shù)據(jù)庫中的屬性數(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是一簡單的被斷層錯(cuò)斷的水平多層地層模型,通過模型的每個(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,存儲(chǔ)和管理現(xiàn)場勘探實(shí)測和試驗(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)場勘探實(shí)測或試驗(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)場勘探和試驗(yàn)數(shù)據(jù)資料不足情況下,通過對(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,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):
[1]張菊明.三維地質(zhì)模型的設(shè)計(jì)和顯示,中國數(shù)學(xué)地質(zhì)進(jìn)展.北京:地質(zhì)出版社,1995,158-167
ZhangJuming.DesignandDisplayofthree-dimensionalgeologicalmodel,AdvancementofChinesemathematicalgeology.Beijing:PressofGeology,1995,158-167
[2]張菊明孫惠文劉承祚.局部間斷擬合函數(shù)在地質(zhì)曲面分析和顯示中的應(yīng)用,中國數(shù)學(xué)地質(zhì)進(jìn)展.北京:地質(zhì)出版社,1995,14-23
ZhangJuming,SunHuiwen,LiuChengzuo.Applicationofpartiallydiscontinuousfittingfunctioninanalysisanddisplayofgeologicalcurvesurface,AdvancementofChinesemathematicalgeology.Beijing:PressofGeology,1995,14-23
[3]唐澤圣等.三維數(shù)據(jù)場的可視化.北京:清華大學(xué)出版社,1999,130-135
TangZesheng,etc.Visualizationofthree-dimensionaldatasets.Beijing:PressofTsinghuaUniversity,1999.130-135
[4]孟小紅王衛(wèi)民姚長利等.地質(zhì)模型計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)原理與應(yīng)用.北京:地質(zhì)出版社,2001,4-8.
MengXiaohong,WangWeimin,YaoChangli,etc.PrincipleofComputer-aideddesignofgeologicalmodelanditsApplication.Beijing:PressofGeology,2001,4-8
環(huán)境工程地質(zhì)屬于一項(xiàng)綜合的研究領(lǐng)域,主要研究地質(zhì)結(jié)構(gòu)與環(huán)境之間的關(guān)系,同時(shí)涵蓋地質(zhì)結(jié)構(gòu)的相關(guān)影響因素等,隨著城市建設(shè)越來越多,對(duì)地質(zhì)結(jié)構(gòu)的影響也越來越嚴(yán)重,從而使得環(huán)境工程地質(zhì)研究的范圍日益廣泛。
1、水資源相關(guān)問題研究我國屬于缺水性國家,水資源在我國的分布又極其不均,從而導(dǎo)致地下水含量明顯降低,對(duì)地質(zhì)結(jié)構(gòu)也帶來了很多的不利影響,所以,環(huán)境工程地質(zhì)注重研究水資源問題,包括城市建設(shè)中地下水源的分布和走向研究,以及在施工過程中對(duì)地下水的選擇和利用研究,還包括對(duì)地下水源的保護(hù)研究等,從而綜合評(píng)價(jià)城市水資源,使之得到合理的開發(fā)和使用,同時(shí)又要起到相關(guān)的保護(hù)作用,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)在城市建設(shè)中,水資源的問題得到很好的解決,實(shí)現(xiàn)水資源的綜合利用。
2、地基結(jié)構(gòu)相關(guān)問題研究城市建設(shè)中,地基結(jié)構(gòu)作為整個(gè)建設(shè)的核心設(shè)施,其作用尤為重要。而環(huán)境工程地質(zhì)對(duì)于地基結(jié)構(gòu)問題的研究更為細(xì)致化,涉及地貌結(jié)構(gòu)研究、巖土結(jié)構(gòu)研究、水文地質(zhì)研究和相關(guān)力學(xué)結(jié)構(gòu)研究等,從而全面細(xì)致的研究地基結(jié)構(gòu),使得城市建設(shè)更加穩(wěn)固。在城市建設(shè)實(shí)施前,對(duì)地基結(jié)構(gòu)做到詳細(xì)周全的研究,會(huì)全面的提高建筑的質(zhì)量安全,確保地基穩(wěn)固,降低意外風(fēng)險(xiǎn)的發(fā)生概率,從而全面的保證城市建設(shè)順利實(shí)施。
二、城市建設(shè)環(huán)境引發(fā)的地質(zhì)問題
城市建設(shè)對(duì)環(huán)境造成了較大的損害,尤其引發(fā)了較多的地質(zhì)問題,從而對(duì)整個(gè)城市的建設(shè)帶來不利的影響,甚至阻礙了城市的發(fā)展。
1、水質(zhì)污染加重環(huán)境地質(zhì)壓力我國由于水資源嚴(yán)重短缺,使得很多地區(qū)的城市建設(shè)發(fā)展速度逐步減慢,再加上近些年由于各項(xiàng)建設(shè)的實(shí)施,對(duì)水資源造成較大的污染,從而加重了整個(gè)城市環(huán)境地質(zhì)壓力,使之面臨較為嚴(yán)峻的考驗(yàn)。有些地區(qū)對(duì)水資源過渡浪費(fèi),造成水資源短缺現(xiàn)象加劇,使得當(dāng)?shù)氐某鞘邪l(fā)展腳步緩慢,發(fā)展水平無法得到提升,人們的生活質(zhì)量也相對(duì)降低;而有些地區(qū),對(duì)水資源的保護(hù)力度較差,工業(yè)垃圾導(dǎo)致水質(zhì)污染情況嚴(yán)重,使得當(dāng)?shù)氐乃臈l件首要嚴(yán)重威脅,致使城市環(huán)境地質(zhì)問題日益加重。
2、環(huán)境工程建設(shè)影響地質(zhì)結(jié)構(gòu)城市要實(shí)現(xiàn)快速發(fā)展,要實(shí)現(xiàn)人民生活水平的提升,就必須要增加施工項(xiàng)目,而這些建設(shè)工程對(duì)地質(zhì)結(jié)構(gòu)的破壞程度卻在逐步加劇,有的地區(qū)由于施工時(shí)前期勘測不規(guī)范,使得建筑施工時(shí)大量的挖掘泥沙,從而對(duì)地低下巖土結(jié)構(gòu)帶來變化,使得地基穩(wěn)定器降低,巖土松軟,建筑物容易塌陷;同時(shí),城市建設(shè)中的廢棄物也影響了地質(zhì)結(jié)構(gòu),一些化工生產(chǎn)和生活垃圾的堆砌,造成環(huán)境污染加劇,有些高污染的液體流入地下水,從而對(duì)整個(gè)地質(zhì)結(jié)構(gòu)帶來不利影響,使得環(huán)境遭到破壞。
三、改善城市環(huán)境地質(zhì)問題的措施
只有重視環(huán)境工程地質(zhì)問題,制定相應(yīng)的解決措施,才能真正的保證城市建設(shè)發(fā)展有條不紊,使之與環(huán)境協(xié)同并存。
1、城市發(fā)展與環(huán)境地質(zhì)和諧統(tǒng)一城市發(fā)展的過程中,要正確對(duì)待發(fā)展與環(huán)境之間的關(guān)系,不能過于追求發(fā)展的速度,而忽略了環(huán)境的影響,要充分保障二者和諧發(fā)展,統(tǒng)一有序。城市建設(shè)時(shí),既要保證建設(shè)的質(zhì)量合格,也要兼顧建設(shè)施工對(duì)周遭環(huán)境帶來的破壞,盡量減少污染物的排出,降低能源的消耗,同時(shí),要做好工程前期勘測工作,保證巖土結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性,從而確保建筑物更加穩(wěn)固,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)城市與環(huán)境和諧的發(fā)展。
2、合理控制城市發(fā)展與地質(zhì)容量城市發(fā)展固然可以帶動(dòng)經(jīng)濟(jì)提升,但是,每個(gè)城市的發(fā)展要兼顧地質(zhì)的容量,也就是要考慮地質(zhì)結(jié)構(gòu)的承受力度,不能過去開發(fā),忽略環(huán)境保護(hù)。在城市建設(shè)時(shí),要考慮城市地質(zhì)結(jié)構(gòu)的承受水平,制定合理的規(guī)劃方案,以保護(hù)環(huán)境為首要條件,在地質(zhì)容量正常的情況之下,穩(wěn)健的發(fā)展城市建設(shè),有效的控制城市污染,降低城市廢棄物帶來的環(huán)境破壞,從而保證地質(zhì)容量得到有效利用和監(jiān)控,城市發(fā)展又可以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)步前進(jìn),使得城市建設(shè)與環(huán)境工程地質(zhì)之間的關(guān)系更加和諧統(tǒng)一,實(shí)現(xiàn)可持續(xù)的發(fā)展戰(zhàn)略。
四、總結(jié)
關(guān)鍵詞:巖體結(jié)構(gòu)控制論工程地質(zhì)模型分析方法
一、巖體結(jié)構(gòu)的工程地質(zhì)模型
巖體形成和發(fā)展過程伴隨著各種內(nèi)、外地質(zhì)營力的作用,從成巖的類型分為沉積巖、巖漿巖和變質(zhì)巖三大類,由于結(jié)構(gòu)面的存在使巖體具有一定的結(jié)構(gòu),其結(jié)構(gòu)特性控制著巖體的性質(zhì)和變形破壞,因此,我們?cè)诮鉀Q巖體工程問題時(shí),應(yīng)該從巖體的地質(zhì)模型出發(fā)。孫廣忠教授建立了8個(gè)基本的地質(zhì)模型:水平層狀巖體、緩傾層狀巖體、陡傾層狀巖體、陡立層狀巖體、彎曲層狀巖體、完整塊狀巖體、碎裂塊狀巖體和巖溶化塊狀巖體。孫玉科在研究了大量露天礦和水電工程的邊坡滑坡資料后,歸納出5種具典型意義的工程地質(zhì)模型,即:金川模型、葛洲壩模型、鹽池河模型、白灰廠模型和塘巖光模型。目前,這些模型廣泛的應(yīng)用在巖體工程中,從地質(zhì)模型建立的角度考慮,首先應(yīng)該調(diào)查巖體中結(jié)構(gòu)面的發(fā)育特征以及與結(jié)構(gòu)體的組合特征,查明巖體的賦存地質(zhì)條件,如地下水、地應(yīng)力條件等,再與上述的基本類型進(jìn)行對(duì)比,選擇適合巖體工程的模型。為了便于后面的力學(xué)分析,在建立地質(zhì)模型時(shí)從各基本模型的共性特征入手,并根據(jù)工程自身的特點(diǎn)充分體現(xiàn)其個(gè)性的一面。因此,建立巖體的工程地質(zhì)模型是一項(xiàng)系統(tǒng)的工作。
二、巖體結(jié)構(gòu)力學(xué)模型
孫廣忠提出了四種巖體介質(zhì),并根據(jù)介質(zhì)的特性提出了四種巖體力學(xué)的分析方法,表1中是四種力學(xué)介質(zhì)巖體特性。
表1各種力學(xué)介質(zhì)巖體特征
連續(xù)介質(zhì)
碎裂介質(zhì)
板裂介質(zhì)
塊裂介質(zhì)
巖體結(jié)構(gòu)
1、完整結(jié)構(gòu)
2、高地應(yīng)力下散體結(jié)構(gòu)及碎裂結(jié)構(gòu)
低地應(yīng)力下條件下碎裂結(jié)構(gòu)及粗碎屑散體結(jié)構(gòu)
板裂結(jié)構(gòu)
部分碎裂結(jié)構(gòu)
塊裂結(jié)構(gòu)
巖體變形機(jī)制
結(jié)構(gòu)體壓縮及剪切為主
結(jié)構(gòu)體(壓縮、剪切),結(jié)構(gòu)面(閉合、滑移)
結(jié)構(gòu)體橫向彎曲及縱向縮短
沿結(jié)構(gòu)面滑移
巖體破壞機(jī)制
材料的張及剪破壞
沿結(jié)構(gòu)面滑動(dòng)、結(jié)構(gòu)體滾動(dòng)、結(jié)構(gòu)體張及剪破壞
彎折、潰屈、傾倒滑動(dòng)
沿軟弱結(jié)構(gòu)面滑動(dòng)
巖體力學(xué)性質(zhì)控制因素
材料及環(huán)境因素
材料、結(jié)構(gòu)效應(yīng)及環(huán)境因素
軟弱結(jié)構(gòu)面及結(jié)構(gòu)體
軟弱結(jié)構(gòu)面
巖體力學(xué)性質(zhì)研究方法
典型地質(zhì)單元三軸力學(xué)試驗(yàn)及尺寸效應(yīng)
巖塊三軸試驗(yàn)、尺寸和圍壓效應(yīng)
軟弱結(jié)構(gòu)面力學(xué)性質(zhì)及彈性模量
軟弱結(jié)構(gòu)面力學(xué)性質(zhì)及爬坡角理論
巖體力學(xué)分析方法
連續(xù)介質(zhì)巖體力學(xué)
碎裂介質(zhì)巖體力學(xué)
板裂介質(zhì)巖體力學(xué)
塊裂介質(zhì)巖體力學(xué)
對(duì)于基巖斜坡失穩(wěn)破壞主要表現(xiàn)為軟弱巖體的蠕滑變形、巖體沿著已存在的地質(zhì)結(jié)構(gòu)面發(fā)生剪切破壞、巖石塊體的塌落和板狀結(jié)構(gòu)巖體的傾倒、上部巖體沿巖層層面或較軟弱夾層發(fā)生剪切滑動(dòng)等。李鐵峰將基巖斜坡的變形模式進(jìn)行了總結(jié),根據(jù)結(jié)構(gòu)面傾向、傾角與斜坡產(chǎn)狀之間的關(guān)系,以及軟弱夾層的發(fā)育情況,將斜坡的變形模式分為傾倒變形、潰屈型破壞、順層滑動(dòng)破壞、裂隙滑動(dòng)、侵入接觸滑動(dòng)、拉裂-脫離母巖-崩塌、壓縮流變。
三、巖體結(jié)構(gòu)力學(xué)的分析方法
早期多數(shù)把巖體看成連續(xù)的介質(zhì),用一些連續(xù)的線性分析方法來解決巖體力學(xué)問題。根據(jù)巖體不連續(xù)、方向異性等特點(diǎn),目前出現(xiàn)了許多的不連續(xù)分析方法,如:離散元算法、塊體理論、DDA方法等,其理論基礎(chǔ)更符合巖體的性狀。
離散元法(DiscreteElementMethod)考慮結(jié)構(gòu)體受力后的運(yùn)動(dòng)狀態(tài),以及由此導(dǎo)致受力狀態(tài)及系統(tǒng)的變形(塊體運(yùn)動(dòng))隨時(shí)間的變化,該法由Cundll于1971年首次提出,用來計(jì)算結(jié)構(gòu)面和結(jié)構(gòu)體組成巖體的非連續(xù)變形,以后又進(jìn)一步發(fā)展了考慮塊體本身的彈性變形,并推廣至三維和動(dòng)力問題。目前,離散元應(yīng)用的文章較多,而研究基礎(chǔ)計(jì)算方法的文章很少,因此,加強(qiáng)離散元法基礎(chǔ)理論、基礎(chǔ)算法及誤差分析方面的研究,汲取有限元法等數(shù)值方法的優(yōu)點(diǎn),使之既能保持在描述散體的整體力學(xué)行為和力學(xué)演化全過程方面的優(yōu)勢,又能有效描述介質(zhì)局部連續(xù)處應(yīng)力狀態(tài)和變形狀態(tài),使離散元法的模型建立真正滿足幾何仿真,物理(本構(gòu))仿真,受力仿真和過程仿真的原則,是離散元法研究領(lǐng)域的首要工作。
塊體理論由石根華(1977)提出并在美與Goodman合作完善起來的,應(yīng)用幾何學(xué)、拓?fù)鋵W(xué)碎裂結(jié)構(gòu)巖體。近些年,塊體理論在巖體工程中應(yīng)用十分廣泛,E.Hoek等(1998)應(yīng)用塊體理論開發(fā)了用于地下開挖工程的分析程序—Unwedge;2001年Rocscience公司推出了Swedge4.0,該軟件可以用來計(jì)算邊墻塊體的體積及穩(wěn)定系數(shù)。汪衛(wèi)明、陳勝宏(1998)在矢體概念的基礎(chǔ)上開發(fā)出三維巖石塊體系統(tǒng)的自動(dòng)識(shí)別方法,該方法能夠有效解決包含不規(guī)則地形面和非貫通結(jié)構(gòu)面等情況下的復(fù)雜塊體的識(shí)別問題;盧波、陳劍平等通過應(yīng)用隨機(jī)不連續(xù)面三維網(wǎng)絡(luò)模擬技術(shù)對(duì)復(fù)雜有限塊體的自動(dòng)搜索及確定其空間幾何形態(tài),并提出了“有形即是有限”的分析方法;張子新等把分形幾何與塊體理論相結(jié)合,提出分形塊體理論,建立分形塊體理論赤平解析法,并把隨機(jī)概率模型引入分形塊體理論,研究了三峽高邊坡關(guān)鍵分形塊體的滑落概率和分形塊體的大小及其分布密度;張子新等將赤平投影圖解析化,提出了塊體理論的赤平投影解析法,并應(yīng)用該法分析了某礦卷揚(yáng)機(jī)硐室的穩(wěn)定性;趙文把概率理論引入節(jié)理跡長分布的研究之中,推導(dǎo)了多組節(jié)理切割巖體形成關(guān)鍵塊體概率的計(jì)算公式,從而使原來的一些關(guān)鍵塊體轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定塊體,減少了關(guān)鍵塊的數(shù)量。
近年來,石根華又將塊體理論進(jìn)一步發(fā)展,1993年由石根華提出的塊體系統(tǒng)不連續(xù)變形數(shù)值分析新方法,簡稱為DDA方法,該方法是求解塊體系統(tǒng)連續(xù)變形、大變形和大位移數(shù)值分析方法,塊體的形狀可以是任意的凸凹多邊形,塊體間也不一定要求角點(diǎn)接觸。國內(nèi)已研制了二維DDA程序軟件,并與日本九州大學(xué)環(huán)境地盤工學(xué)研究中心合作將三維塊體分析方法應(yīng)用于三峽船閘高邊坡的巖體穩(wěn)定分析,并對(duì)船閘開挖施工過程及其支護(hù)效果的數(shù)值模擬,繪制了各開挖步序的巖體變形等值線圖。
四、巖體結(jié)構(gòu)控制論的工程應(yīng)用
隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和大型建設(shè)項(xiàng)目的實(shí)施,涉及到大量的地下工程建設(shè)項(xiàng)目,如采礦巷道、道路隧道、水電工程的地下洞室等。地下工程的一項(xiàng)主要研究工作就是分析圍巖應(yīng)力重分布特點(diǎn)以及變形破壞規(guī)律,這些都要受到巖體結(jié)構(gòu)的控制。例如:康立勛通過研究塊狀結(jié)構(gòu)巖體中自重應(yīng)力傳播的法則,得到了巖體的應(yīng)力大小受巖塊數(shù)量以及巖塊幾何參數(shù)控制的結(jié)論,并將研究結(jié)果用于計(jì)算煤炭地下采場頂結(jié)構(gòu)載荷。隧道工程中巖爆和巖體結(jié)構(gòu)關(guān)系密切,完整性好的巖體易發(fā)生巖爆,當(dāng)節(jié)理裂隙發(fā)育到一定程度一般不會(huì)發(fā)生巖爆;巖層的層厚狀態(tài)及層面與洞室的空間組合關(guān)系與巖爆有重要的關(guān)系;優(yōu)勢節(jié)
理組與最大主應(yīng)力的夾角大小也與巖爆緊密相關(guān)。
上面提到了巖質(zhì)邊坡變形破壞形式主要受控于巖體的巖性和結(jié)構(gòu)特性。如:河西走廊金川露天礦上盤西區(qū)邊坡變形破壞、烏江雞冠山崩破壞和清江水布埡水利樞紐馬崖高邊坡等屬于傾倒破壞;因此,分析巖體穩(wěn)定性時(shí),應(yīng)根據(jù)巖體的巖性、巖體結(jié)構(gòu)特性等對(duì)邊坡進(jìn)行分區(qū),分析各區(qū)巖體力學(xué)機(jī)制和變形破壞機(jī)制,再結(jié)合邊坡開挖各項(xiàng)參數(shù)計(jì)算邊坡穩(wěn)定性。
一般計(jì)算地基沉降變形時(shí),把地基巖體當(dāng)作各向同性介質(zhì),未考慮結(jié)構(gòu)面的影響。其實(shí),當(dāng)巖體中的節(jié)理裂隙發(fā)育程度及方位滿足某種條件時(shí),則地基的滑移變形將受其中的優(yōu)勢結(jié)構(gòu)面控制。如:章楊松等對(duì)潤揚(yáng)大橋節(jié)理化巖體,運(yùn)用優(yōu)勢結(jié)構(gòu)面理論,分析確定了影響和控制巖體地基沉降變形的優(yōu)勢結(jié)構(gòu)面組合,提出了“優(yōu)勢結(jié)構(gòu)面模型”與“遍有節(jié)理單元模型”數(shù)值分析確定巖體地基沉降變形的聯(lián)合算法。遍有節(jié)理單元模型是考慮遍布巖體中的節(jié)理對(duì)巖體的受力和變形的影響的數(shù)值分析方法計(jì)算時(shí)輸入了眾多組結(jié)構(gòu)面的參數(shù),而考慮優(yōu)勢面時(shí)只輸入兩組左右優(yōu)勢面的參數(shù),次要的結(jié)構(gòu)面則忽略之。在相同力條件下,考慮優(yōu)勢結(jié)構(gòu)面影響時(shí),計(jì)算的地基變形大于不考慮優(yōu)勢結(jié)構(gòu)面影響時(shí)計(jì)算的地基變形,說明優(yōu)勢結(jié)構(gòu)面對(duì)地基的變形有明顯的影響,因而也將影響地基的承載力。
五、結(jié)論
本文從巖體工程地質(zhì)模型、結(jié)構(gòu)力學(xué)模型、分析方法和工程應(yīng)用這四個(gè)方面總結(jié)了巖體結(jié)構(gòu)控制論的研究和應(yīng)用現(xiàn)狀。根據(jù)巖體的巖性特征、結(jié)構(gòu)面發(fā)育情況、巖體的地應(yīng)力、地下水條件等建立巖體的工程地質(zhì)模型,并將巖體劃分為四種力學(xué)模型,分析巖體結(jié)構(gòu)控制下的變形破壞機(jī)制。介紹了目前用于不連續(xù)巖體結(jié)構(gòu)計(jì)算的方法。對(duì)巖體結(jié)構(gòu)控制論在地下工程、邊坡工程、庫岸工程和地基基礎(chǔ)中的應(yīng)用作了簡單介紹。
參考文獻(xiàn)
[1]孫廣忠.巖體結(jié)構(gòu)力學(xué).[M].北京.科學(xué)出版社.1988.
[2]孫玉科.巖體結(jié)構(gòu)力學(xué)—巖體工程地質(zhì)力學(xué)的新發(fā)展.[J].工程地質(zhì)學(xué)報(bào).1997.5.4.
[3]許兵.關(guān)于巖體結(jié)構(gòu)力學(xué)基本觀點(diǎn)探討—試論孫廣忠教授的巖體力學(xué)道路.[J].工程地質(zhì)學(xué)報(bào).1997.5.4.
[4]孫玉科.工程地質(zhì)學(xué)發(fā)展予創(chuàng)新思路探討之六—《工程地質(zhì)模型》初論.[J].巖土工程界.6.2.
[5]許兵.論地質(zhì)模型—涵義、意義、建模與應(yīng)用.[J].工程地質(zhì)學(xué)報(bào).1997.5.3.
關(guān)鍵詞:水利水電;工程地質(zhì)問題;環(huán)境問題;勘測問題
一、水利水電工程建設(shè)與環(huán)境問題
1.1水利水電工程與地震問題水庫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水庫水荷載所產(chǎn)生的超孔隙水壓力足夠大。關(guān)于水庫誘發(fā)地震的事件國內(nèi)外均有報(bào)道,一般而言,水庫的壩址沒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,我國已建設(shè)的壩高在15米以上的水庫共18000多座,已發(fā)現(xiàn)水庫誘發(fā)地震的有13座。
1.2水利水電工程與水文問題水利水電工程建成后改變了下游河道的流量過程或周圍環(huán)境水域的分布,從而對(duì)周圍環(huán)境造成影響。例如:①大壩水庫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,并引起周圍地下水位下降,從而帶來一系列的環(huán)境生態(tài)問題;②下游天然湖泊或池塘因斷絕水的來源而干涸;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,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)魚等均有較大影響;⑦當(dāng)水庫下游河道水位大幅度下降以至斷流時(shí),勢必造成水質(zhì)的惡化。由此可見,水利水電工程對(duì)水文的影響是不容忽視的一個(gè)重要問題。
1.3水利水電工程與氣候問題一般情況下,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,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水利水電工程與魚類、生物物種問題①對(duì)魚類的影響:切斷了洄游性魚類的洄游通道;水庫深孔下泄的水溫較低,影響下游魚類的生長和繁殖;下泄清水,影響了下游魚類的餌料,從而影響魚類的產(chǎn)量;高壩溢流泄洪時(shí),高速水流造成水中氮氧含量過于飽和,致使魚類產(chǎn)生氣泡病。②對(duì)植物和動(dòng)物的影響:庫區(qū)淹沒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、結(jié)構(gòu)及生活環(huán)境等造成影響。
二、工程地質(zhì)工作中存在的問題
2.1工程地質(zhì)勘察的質(zhì)量問題在工程地質(zhì)勘察過程中,主要問題有以下幾種: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)問題有:①界定不準(zhǔn)確或論證不充分,有問題遺漏甚至結(jié)論性錯(cuò)誤;②有些地質(zhì)報(bào)告沒有地質(zhì)結(jié)論,也有些工程沒有做多少地質(zhì)工作就先下結(jié)論,極不嚴(yán)肅。此類問題產(chǎn)生往往造成階段性工程審查不能一次性通過,可能延誤開發(fā)時(shí)機(jī);或者盡管通過了審查,但卻給工程留下了隱患,這種情況的危險(xiǎn)性極大。
2.2勘測周期不合理的問題從工程地質(zhì)勘察到地質(zhì)報(bào)告的提交需要一定的工作周期,這是再簡單不過的道理,然而有些工程卻沒有進(jìn)行基礎(chǔ)性的前期投入。主要存在問題有以下幾個(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。此類情況多為地方性工程,一般國家投資的大型工程出現(xiàn)這種局面的不多。沒有足夠的勘測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
工程地質(zhì)學(xué)是20世紀(jì)才建立和發(fā)展起來的一門地球科學(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)帶來重大損失。近年來。工程地質(zhì)勘察質(zhì)量有下滑趨勢,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)重的問題。筆者認(rèn)為,總結(jié)分析水利水電工程地質(zhì)勘察過程中存在的問題,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)問題[M].北京:地震出版社,2008:99-100.
[2]王連生.水利水電工程地質(zhì)[M].武漢:武漢大學(xué)出版社,2008:13-15.
關(guān)鍵詞:水利水電;工程地質(zhì)問題;環(huán)境問題;勘測問題
1水利水電工程建設(shè)與環(huán)境問題
1.1水利水電工程與地震問題水庫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水庫水荷載所產(chǎn)生的超孔隙水壓力足夠大。關(guān)于水庫誘發(fā)地震的事件國內(nèi)外均有報(bào)道,一般而言,水庫的壩址沒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,我國已建設(shè)的壩高在15米以上的水庫共18000多座,已發(fā)現(xiàn)水庫誘發(fā)地震的有13座。[1]
1.2水利水電工程與水文問題水利水電工程建成后改變了下游河道的流量過程或周圍環(huán)境水域的分布,從而對(duì)周圍環(huán)境造成影響。例如:①大壩水庫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,并引起周圍地下水位下降,從而帶來一系列的環(huán)境生態(tài)問題;②下游天然湖泊或池塘因斷絕水的來源而干涸;③下游地區(qū)的地下水位下降;④入海口因河水流量減少引起河口淤積,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,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)魚等均有較大影響;⑦當(dāng)水庫下游河道水位大幅度下降以至斷流時(shí),勢必造成水質(zhì)的惡化。由此可見,水利水電工程對(duì)水文的影響是不容忽視的一個(gè)重要問題。[2]
1.3水利水電工程與氣候問題一般情況下,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,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水利水電工程與魚類、生物物種問題①對(duì)魚類的影響:切斷了洄游性魚類的洄游通道;水庫深孔下泄的水溫較低,影響下游魚類的生長和繁殖;下泄清水,影響了下游魚類的餌料,從而影響魚類的產(chǎn)量;高壩溢流泄洪時(shí),高速水流造成水中氮氧含量過于飽和,致使魚類產(chǎn)生氣泡病。②對(duì)植物和動(dòng)物的影響:庫區(qū)淹沒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、結(jié)構(gòu)及生活環(huán)境等造成影響。
2工程地質(zhì)工作中存在的問題
2.1工程地質(zhì)勘察的質(zhì)量問題在工程地質(zhì)勘察過程中,主要問題有以下幾種: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)問題有:①界定不準(zhǔn)確或論證不充分,有問題遺漏甚至結(jié)論性錯(cuò)誤;②有些地質(zhì)報(bào)告沒有地質(zhì)結(jié)論,也有些工程沒有做多少地質(zhì)工作就先下結(jié)論,極不嚴(yán)肅。此類問題產(chǎn)生往往造成階段性工程審查不能一次性通過,可能延誤開發(fā)時(shí)機(jī);或者盡管通過了審查,但卻給工程留下了隱患,這種情況的危險(xiǎn)性極大。[4]
2.2勘測周期不合理的問題從工程地質(zhì)勘察到地質(zhì)報(bào)告的提交需要一定的工作周期,這是再簡單不過的道理,然而有些工程卻沒有進(jìn)行基礎(chǔ)性的前期投入。主要存在問題有以下幾個(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。此類情況多為地方性工程,一般國家投資的大型工程出現(xiàn)這種局面的不多。沒有足夠的勘測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。
3結(jié)語
工程地質(zhì)學(xué)是20世紀(jì)才建立和發(fā)展起來的一門地球科學(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)帶來重大損失。近年來。工程地質(zhì)勘察質(zhì)量有下滑趨勢,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)重的問題。筆者認(rèn)為,總結(jié)分析水利水電工程地質(zhì)勘察過程中存在的問題,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)問題[M].北京:地震出版社,2008:99-100.
[2]王連生.水利水電工程地質(zhì)[M].武漢:武漢大學(xué)出版社,2008:13-15.
【關(guān)鍵詞】水文地質(zhì)工程;地質(zhì)環(huán)境;影響分析;策略研究
水文地質(zhì)工程作為地質(zhì)勘查中的重要組成部分,直接決定著地質(zhì)工程的建設(shè)與發(fā)展,在水文地質(zhì)工程勘查中對(duì)地質(zhì)環(huán)境的影響分析是地質(zhì)勘查的重點(diǎn)對(duì)象。水文地質(zhì)工程涉及到水文指標(biāo)及地下水位的劃分等具體問題,同時(shí)對(duì)地質(zhì)環(huán)境具有宏觀影響作用,因此最大限度合理分析當(dāng)前水文地質(zhì)工程對(duì)地質(zhì)環(huán)境的具體影響,在了解影響的基礎(chǔ)上從事地質(zhì)工程勘查與建設(shè)具有現(xiàn)實(shí)性與迫切性。
一、水文地質(zhì)工程中地質(zhì)環(huán)境的影響分析
水文地質(zhì)工程一方面涉及到水文地質(zhì)條件的評(píng)價(jià)分析,在實(shí)際調(diào)研的基礎(chǔ)上掌握水文地質(zhì)工程開展建設(shè)區(qū)的實(shí)際氣象資料,從而獲得相關(guān)區(qū)域降水量及蒸發(fā)量的具體調(diào)研數(shù)值,為工程建設(shè)與開展提供一手資料。另一方面水文地質(zhì)工程需要做好調(diào)研區(qū)域水層儲(chǔ)水結(jié)構(gòu)的分析,重點(diǎn)了解水層分布情況,積極分析特定巖石條件結(jié)構(gòu)下對(duì)地下水位的影響,為工程建設(shè)提供指導(dǎo)與借鑒。水文地質(zhì)工程地質(zhì)環(huán)境的影響分析具有指導(dǎo)性與科學(xué)預(yù)見性,是開展大型地質(zhì)工程建設(shè)的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)。除了上述提到的兩個(gè)方面,水文地質(zhì)工程地質(zhì)環(huán)境的影響還表現(xiàn)為水文地質(zhì)受地下水位及水壓變化對(duì)地表建筑物引發(fā)的威脅,從理論上說地下水位上升直接引發(fā)土壤鹽堿化程度的加劇,土壤鹽堿化作用于特定的土層引發(fā)嚴(yán)重侵蝕。而反之地下水位的下降對(duì)地質(zhì)環(huán)境的影響也十分顯著,引發(fā)地面下降及斷層裂縫等嚴(yán)重的地質(zhì)災(zāi)害,對(duì)地下水的質(zhì)量也造成不小影響。此外開展水文地質(zhì)工程引發(fā)地質(zhì)環(huán)境的不穩(wěn)定性,受水壓變化控制使得原有的地質(zhì)結(jié)構(gòu)出現(xiàn)斷裂,形成易損點(diǎn),嚴(yán)重影響當(dāng)?shù)氐淖匀画h(huán)境與人文環(huán)境。
二、應(yīng)對(duì)水文地質(zhì)工程地質(zhì)環(huán)境影響的策略分析
(一)積極做好前期調(diào)研,加強(qiáng)地質(zhì)水文的勘查分析
在進(jìn)行地質(zhì)水文建設(shè)之前,首先采取實(shí)際調(diào)研的方式切實(shí)了解水文地質(zhì)工程對(duì)地質(zhì)環(huán)境的潛在影響,在勘察分析的基礎(chǔ)上制定一系列的預(yù)備方案,采取對(duì)應(yīng)措施進(jìn)行有效防范。其次要做好地質(zhì)工程建設(shè)的安全規(guī)劃與部署,積累相應(yīng)的地質(zhì)環(huán)境水文地質(zhì)資料,做好前期的影響與成本預(yù)算分析,一方面保證水文地質(zhì)建設(shè)對(duì)環(huán)境影響的最小化,另一方面最大限度保證地質(zhì)工程建設(shè)的可行性與安全性。
(二)加強(qiáng)外在監(jiān)督與管理,降低地質(zhì)環(huán)境的二次傷害
水文地質(zhì)工程的開展需要一定的工程監(jiān)督與管理約束機(jī)制,在此基礎(chǔ)上保證管理到位,建設(shè)可靠。目前我國水文地質(zhì)工程在開展實(shí)施的過程中缺乏有效監(jiān)督導(dǎo)致水文地質(zhì)環(huán)境受損嚴(yán)重的現(xiàn)象十分普遍,因此加強(qiáng)外在監(jiān)督與管理顯得尤為重要,只有積極做好工程資金的合理分配,采取最優(yōu)化最環(huán)保的施工方案才能保證對(duì)地質(zhì)環(huán)境的危害停留在最小范圍內(nèi)。
(三)創(chuàng)新技術(shù)手段,走生態(tài)環(huán)保建設(shè)發(fā)展之路
科技的不斷發(fā)展,為我們走生態(tài)建設(shè)環(huán)保建設(shè)之路提供了可能,采用先進(jìn)的管理與施工技術(shù)可以獲取最科學(xué)詳實(shí)的研究資料,采用科學(xué)便捷的建設(shè)施工方式可以將其對(duì)地質(zhì)環(huán)境的影響降低到最小限度。目前我國大部分水文地質(zhì)建設(shè)都積極嘗試采用先進(jìn)的科技彌補(bǔ)施工過程對(duì)地質(zhì)環(huán)境的影響,常見的有應(yīng)對(duì)地質(zhì)問題的建筑基本加固技術(shù)及建筑底層優(yōu)化技術(shù),有針對(duì)地下水質(zhì)的檢測與過濾技術(shù)等等,不一而足。因此通過技術(shù)的創(chuàng)新與傳統(tǒng)模式的轉(zhuǎn)變實(shí)現(xiàn)生態(tài)建設(shè)環(huán)保之路的構(gòu)建,降低水文地質(zhì)工程對(duì)地質(zhì)環(huán)境的影響具有現(xiàn)實(shí)可行性與推廣性。
總結(jié)
水文地質(zhì)工程作為當(dāng)前建筑施工的重要方面,一方面其可以方便我們對(duì)自然資源的獲取與利用,方便于我們的生活與生產(chǎn),另一方面其人為施工對(duì)地質(zhì)環(huán)境造成的影響也成為不容忽視的問題。本文對(duì)水文地質(zhì)工程中地質(zhì)環(huán)境的常見影響類型進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上針對(duì)性地提出了降低水文地質(zhì)工程地質(zhì)環(huán)境影響的思路,為當(dāng)前的水文地質(zhì)工程建設(shè)指明了方向。
參考文獻(xiàn):
[1] 張人權(quán),梁杏,靳孟貴. 可持續(xù)發(fā)展理念下的水文地質(zhì)與環(huán)境地質(zhì)工作[J]. 水文地質(zhì)工程地質(zhì). 2004(01)
[2] 段君奇. 淺談在工程地質(zhì)勘察中水文地質(zhì)問題的危害[J]. 科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào). 2008(03)