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在進行水文地質評價時,要根據掌握的水文地質條件,分析和評價地下水可能對巖土體造成的影響,科學的預測水位變化造成的巖體工程變換,結合實際情況,制定合理的防范措施;根據自然環(huán)境下水文地質對巖土工程造成的影響,分析預測人為活動,對巖土工程造成的影響;分析地下水對持力層巖土體產生的分解、軟化、脹縮等影響,評價地下水為對工程建筑物的腐蝕狀況;當工程項目的基礎在地下水位以下時,要根據實際情況進行滲透試驗、富水試驗,分析評價地下水位變化造成的基礎沉降、位移,從而判斷地下水位變化對工程建筑物穩(wěn)定性的影響。
2水文地質對工程項目的危害
據統(tǒng)計,在地質災害中,地下水造成的災害占很大的一部分,因此,要認真分析地下水變化引起的災害,并制定合理的預防措施,確保工程建筑物的安全、穩(wěn)定,從而為和諧社會的構建打下良好的基礎。
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,水位會發(fā)生升降變化,當地下水位變化到一定程度后,就會對巖土工程造成危害,從而對整個工程項目造成危害。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,地下水位上升會加快土壤中鹽堿化現象,加大地下水對工程建筑物的腐蝕;地下水位上升后,斜坡、河岸還會產生比較嚴重的地質災害,例如斜坡崩塌、滑移等,對工程項目造成嚴重的破壞;地質水位上升還會造成巖土體軟化、強度下降等現象,從而對工程項目的穩(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,當地下水位下降后,巖土層會變硬,在這種情況,很容易引起地面開裂、沉降等現象,對地質條件產生嚴重的破壞,從而對工程項目造成影響。受各種因素的影響,地下水位會出現反復變化的現象,這樣很容易造成基礎變形,同時地下水位反復變化還會將巖土層中的膠結物帶走,降低巖土體的強度,對工程施工造成影響。
2.2地下水壓力作用引起的巖土危害在自然環(huán)境中,地下水很少產生動壓力,但受開礦、灌溉等人為活動的影響,地下水的壓力平衡會受到破壞,導致局部產生大的壓力,如果遇到粉土層,就很容易引起流砂、管涌等現象,從而造成基礎變形、位移等現象,甚至會造成邊坡失穩(wěn),因此工程安全施工事故,對工程項目的順利施工造成嚴重的影響。因此,在進行工程項目施工前,勘察人員要認真分析人為活動帶來的地下水壓力變化狀況,并根據實際情況,制定合理的防范措施,從而為工程項目的安全施工提供保障。
2.3地下水對基礎的影響當工程項目的基礎需要埋深時,需要考慮到地下水變化對基礎的影響,因此,在進行工程項目基礎設計時,在沒有特殊要求下,要保證工程項目的基礎設置在地下水為上面,如果基礎需要埋設在地下水位以下,要采用合理的方法進行防水處理,為保證工程的穩(wěn)定性,還要對基礎鋼筋混凝土進行防腐處理。如果基礎埋設在承壓水層中,要根據實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,出現地下水噴出的現象,對施工的順利進行造成影響。當工程項目處于河岸附近時,還要考慮到地表水和地下水的補給關系,防止地表水對工程項目的基礎造成影響。
3總結
1在工程地質剖面圖中繪制平切圖
在剖面圖系統(tǒng)中有一項功能是繪制平切圖,如圖1所示。
使用方法為首先進入工程地質剖面圖子系統(tǒng),然后繪制高程標尺、地形線、鉆孔、地質結構面。繪制到圖面上的地質結構面,其附加數據已定義為結構面的產狀,如圖3所示。
點取如圖1的“地質結構面”-“切制某一高程地質結構面數據”,顯示的提示信息如下:
本項功能是計算某一高程的地質結構面數據并存入一文件
本剖面高程上限(米):520。00
高程下限(米):230。00
當你要繪制高程為300米的平切圖時,請在提示“欲切平切面高程”對話框中輸入“300”,點取“OK”按鈕后,自動在高程300處繪制一直線,如圖3中的AB,程序自動計算出線段AB與地質結構面的交點,反算出每個交點在本剖面的水平距離,并連同地質結構面的編號、產狀等數據顯示在屏幕上。
計算完成后有提示信息,出現請輸入文件名的對話框如圖4所示。
為便于記憶,文件名的確定最好與高程值有關,例如定為:A2-300。文件內容如下所示:
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
其中每一行是一個地質結構面數據,分別為序號、水平距離、結構面編號、產狀等數據。存入磁盤的文件可以在平面圖子系統(tǒng)中調用繪制平切圖。
2在平硐展示圖中切出平切圖數據
在平硐展示圖中切出某一高程平切面圖數據之前,請先進入平硐展示圖子系統(tǒng),繪制出平硐展示圖,至少應繪制出平硐展示圖邊框、地質結構面、技術說明等。繪制到圖面上的地質結構面,其附加數據是結構面的產狀。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:
平硐展示圖中出現如圖6界面:
點取切制某一高程地質結構面數據功能以后,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,輸入以上兩點的界面如圖8所示。
點取“OK”按鈕后,自動在用戶確定的兩點上繪制一直線,程序計算出該線段與地質結構面的交點,反算出每個交點在本平硐展示圖的水平距離,并連同地質結構面的編號、產狀等數據顯示在屏幕上。計算完成后提示信息如下:
現在將切出的地質結構面數據存入一指定文件,文件名自定義。
最好是本平硐文件名和高程相關聯來定義。
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,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水工建筑物布置圖,及其它需在平切圖上繪制的內容,以便于將不同高程平切圖都繪制在底圖上。同時根據底圖的范圍,確定好平面圖的總體參數,諸如左下角坐標、右上角坐標、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
如果你已經繪制好地質平面圖,并已繪制好地質結構面在地表的出露軌跡線,那么請先建立一個圖層,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,并設為當前層。然后使用“繪制有關實體”-“繪構造面出露軌跡線”-“給定若干點繪制構造面出露軌跡線”,選擇圖面坐標點,在圖面上尋找高程300米的地形等高線與地質結構面的交點連接,依次繪制各地質結構面,形成高程為300的平切圖。
3.2自動切繪
如果你已經繪制好地質平面圖,并已繪制好地質結構面在地表的出露軌跡線,繪制完鉆孔。那么請選擇如圖4所示的“繪制平切圖”-“切制某一高程的平切面圖”,程序開始運行后,提示信息如下:
請輸入平切面高程:
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,自動將高程為300米的地形線復制到圖層PQ上,計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。按照地質結構面在地表繪制的出露線,根據其傾向、傾角折算到高程300米,繪制結構面。在此說明一點,出露線的繪制如果完全符合V字型法則,那么切出的地質結構面是正確的,即是沿結構面的走向方向繪制一條直線。否則,在平切圖上繪制的結構面不是一條直線,可能是由若干折線組成,方向也不一定是走向方向。
3.3根據剖面圖中切出的數據繪制結構面
在繪制平切圖之前,使用PLSR.EXE建立平切圖總體參數文件,請先調出包含有水工建筑物的底圖,進入平面圖子系統(tǒng)。選擇圖9所示的“繪制平切圖”-“根據工程地質剖面圖切制出的數據繪結構面”,顯示的提示信息如下:
本程序是給定當前剖面線的一個水平距離和產狀,繪制一結構面的走向線
然后彈出一對話框如圖10所示:
結構面文件名是由工程地質剖面圖中切出的地質結構面數據,在這里輸入你當時確定的文件名。計算機繪制地質結構面時,是在剖面線上切出地質結構面那一點,沿走向方向繪制結構面,兩個方向延長的距離,就是在圖10中你所輸入的第一點和第二點延長的距離。繪制完成后,可以通過手工對平切圖上的地質結構面進行修改,修改時請注意不要修改線型或分解,以免丟失地質結構面數據,將來再切制其它高程的平切圖時會出現問題。
3.4根據平硐展示圖中切出的數據繪制結構面
在繪制平切圖之前,使用PLSR.EXE建立平切圖總體參數文件,并調出包含有水工建筑物的底圖,進入平面圖子系統(tǒng)。選擇圖9所示的“繪制平切圖”-“根據平硐展示圖切制出的數據繪結構面”,就是讀取在平硐展示圖切出的數據繪制地質結構面。程序開始運行后顯示的提示信息如下:
本程序是給定當前平硐的一個水平距離和產狀,繪制結構面的走向線
然后彈出一對話框如圖11所示:
繪制結構面文件名是由平硐展示圖中切出的地質結構面數據,在這里輸入你當時確定的文件名。計算機繪制地質結構面時,是在平硐上切出地質結構面那一點,沿走向方向繪制結構面,兩個方向延長距離,就是你在圖11中輸入的第一點和第二點延長的距離。繪制完成后,可以通過手工對平切圖上的地質結構面進行修改,修改時請注意不要修改線型或分解,以免丟失地質結構面數據,將來再切制其它高程的平切圖時會出現問題。
以本例題為例,繪制出平切面圖如圖12(a)所示,經過手工編輯修改后的平切面圖如圖12(b)所示。
3.5根據當前高程平切圖切出某一高程的平切圖數據
當你已經繪制好某一高程的平切圖后,可以在這張平切圖的基礎上,切出任何其它高程的平切圖數據,方法是選擇““繪制平切圖”-“根據當前高程平切圖切出某一高程的平切圖數據”,以圖12(b)為例,可以切制任意高程的平切圖數據,程序開始運行后,提示信息如下:
本程序是根據當前某一高程的平切圖切出另外一高程的平切圖
當前高程(m):236
欲切平切圖高程(m):230
輸入完以上數據后,計算機自動讀取當前平切圖上的全部地質結構面實體,根據坐標位置、傾向、傾角、高差等,計算出新高程(230)平切圖的地質結構面數據,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結構面數據,每一個結構面的數據占三行,格式如下:
結構面起點坐標
結構面終點坐標
結構面編號產狀等數據
坐標是實際坐標,最后顯示“數據已存盤”和文件名。程序自動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讀取某一高程的數據繪制平切圖
在繪制平切圖之前,使用PLSR.EXE建立平切圖總體參數文件,請先調出包含有水工建筑物的底圖,進入平面圖子系統(tǒng)。選擇“地質結構面”-“讀取某一高程的數據繪制平切圖”,可以繪制出平切圖,程序運行后顯示的提示信息如下:
根據切制出的某一平切圖數據文件繪制結構面
并出現提示用戶輸入地質結構面文件名的界面與圖4相同。
輸入正確的文件名后,計算機自動讀取數據文件,在圖面上繪制地質結構面,繪制出的高程為230米的平切面圖。
以上介紹的方法,實際上是一種給定實際坐標點和地質結構面數據,繪制平切圖的方法,用戶也可按4.5節(jié)所介紹的數據格式,建立任意高程的地質結構面數據,然后按照本節(jié)介紹的方法,繪制地質結構面。
地質災害治理初步設計階段的設計特點:①以避讓優(yōu)先,避大治小,避重治輕;②不能僅治理地質災害,而要重點關注危害管道的因素;③從對管道危害最輕的部位通過;④盡量減少對災害體的擾動;⑤對已知地質災害進行永久根治,不留后患。各種地質災害治理工程初步設計特點各有不同。(1)滑坡。線路優(yōu)化、進行避讓,無法避讓時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過。管道上、下山坡段遇滑坡而不能完全規(guī)避時,管道應縱向正穿滑坡體,盡量避免斜穿,減少對滑坡體的擾動。此外,明確地災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過,當不能完全避開泥石流溝時,則從泥石流堆積區(qū)通過,并且適當加大管道埋深。當管道穿越小型泥石流溝(或活動性沖溝)時,選擇基巖埋深淺的位置且使管道埋于基巖內。(3)崩塌。管道線路應避開危巖、危石發(fā)育的陡崖、厚大的松散堆積體。當不能完全避開時,則從地形相對較緩且易攔擋落石、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)。對于地表巖溶現象不發(fā)育而勘察發(fā)現的巖溶,管道以垂直巖溶帶通過。對于淺層干溶洞,以碎石回填。對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。對于該類溶洞,當跨度較小、兩壁較完整時,以樓板形式覆蓋;當兩壁完整性較差且跨度較大時,則以梁跨形式穿過。
2地質災害治理工程施工圖審點
地質災害防治工程設計文件及圖紙審查工作首先以貫徹初步設計的理念為基礎,以現行標準規(guī)范、法律法規(guī)為依據,以避讓方式優(yōu)先進行管道優(yōu)化,以管道與地質災害體的空間關系為根基,對施工圖階段的設計文件和圖紙進行全面審查。各類地質災害設計的審點不同?;轮卫砉こ痰膶忺c:①滑坡范圍、規(guī)模是否己查清,滑動面(帶)判別是否合理,力學參數取值是否準確;②影響滑坡穩(wěn)定的主要因素是否清楚;③滑坡的力學類型及地質模型、宏觀穩(wěn)定性評價是否正確,穩(wěn)定性系數計算和剩余下滑力(推力)計算是否正確;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支擋參數的取值是否合理,設計選擇工況是否合理,設計計算方法是否正確,計算結果是否準確;⑦支擋工程量是否恰當,支擋工程與管道施工的先后順序及結合方法是否合理。崩塌治理工程的審點:①危巖、危石分布范圍;②崩塌落石范圍,危險區(qū)域是否己查清;③危巖(危石)崩落路徑分析是否合理,落石滾落速度計算及沖擊破壞的沖擊力計算方法是否合理、計算結果是否正確;④攔擋防護方案是否可行,攔擋設置工程位置是否有效,工程量是否合理恰當;⑤攔擋工程是否與自然地形有效結合,是否與管道施工、管道運營有效結合;⑥崩塌堆積體會否產生滑動及其對管道的危害。泥石流治理工程的審點:①泥石流的形成區(qū)、流通區(qū)、堆積區(qū)是否已經查清;②管道經過斷面的地質結構和巖土特征;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對管道形成破壞力的各種因素分析是否透徹,防護措施是否得當;⑤泥石流溝與大溝的關系,尤其是泥石流堆積擠占大溝時使得大溝變窄,大溝流速加大,沖刷深度加大,沖切側蝕能力增強,該情況下管道防護設計是否加強。巖溶治理工程的審點: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系等;②溶洞壁、洞頂巖性及其完整程度,溶洞的穩(wěn)定性評價是否正確;③治理設計方案是否合理可行,以及治理后對周圍環(huán)境的影響;④設計計算是否正確,治理工程量是否合理。
3結論
國外三維地質建模和可視化研究發(fā)展較快。加拿大阿波羅科技集團公司推出的三維建模與分析軟件MicroLYNX,通過對離散點采樣、鉆探采樣和探槽采樣等空間數據的處理,產生剖面、塊和面等模型,確定礦藏分布和等級變化并計算礦藏儲量。加拿大GemcomSoftwareInternationalInc.公司開發(fā)的Gemcom軟件通過鉆孔、點、多邊形等數據,利用實用的圖形編輯和生成工具,顯示鉆孔孔位分布,運用不規(guī)則三角網建立表面和實體模型,運用多義線圈閉巖層和礦體邊界進行儲量和品位分析,提供了交互操作功能并允許用戶根據自己的經驗和專家知識勾畫地質模型,實現任意剖面切割任意角度觀察和實體與實體或實體與表面的交切與布爾運算等。國外軟件主要是瞄準采礦工程,能夠較好地滿足采礦工程活動中的礦產資源勘探和評價、地下礦井和露天礦坑設計和規(guī)劃、礦產資源管理和采礦生產管理等需求。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,在構建工業(yè)和建筑模型與動畫制作方面有其獨到之處,但交互查詢的功能較弱,與工程勘測數據庫結合并應用于工程地質三維建模方面還有較大距離。
張菊明等對風化帶分布、多層地層等地質信息的可視化和斷層錯斷巖層的表達和顯示的算法[1,2]進行了較為深入的研究,為工程地質三維可視化軟件的開發(fā)準備了數學基礎,并借助AutoCAD平臺實現了復雜三維地質圖形的顯示。國內的靈圖VRMap地理信息系統(tǒng)軟件有較強的地形模擬和地表地物的查詢功能,但不是真三維的地質建模工具。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據,建立起三維空間復雜形狀物體的真三維實體模型,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,需要添加或擴充專業(yè)模塊,比如工程地質專業(yè)模塊等。
縱觀國內外幾種軟件的研究與開發(fā)現狀,它們?yōu)楣こ痰刭|三維建模與可視化打下了很好的技術基礎,提供了很寶貴的開發(fā)經驗。但是,對于工程地質專業(yè)的地質體建模與可視化分析的針對性不強,不能夠很好地滿足工程地質生產與研究的專業(yè)功能需要。因此本文將從分析工程地質的三維建模和可視化的關鍵技術問題入手,簡單描述作者在工程地質三維建模和可視化方面的初步開發(fā)研究成果。
2關鍵技術問題分析2.1離散數據的插值與擬合
工程地質復雜地質體中的各種地質信息,包括地表地形、地下水位、地層界面、斷層、節(jié)理、風化帶分布、侵入體及各種地球物理、地球化學、巖土體的物理力學參數或數據的等值面(線)等,都可以看作是三維空間中的函數,它們的擬合函數要根據實際勘測數據建立,實測數據越豐富,越能夠真實描繪出這些信息的空間分布規(guī)律。地表地形測量數據、地下水位埋深測量信息等的單值曲面圖形生成可歸結為雙自變量離散數據的插值和擬合,多值曲面如倒轉褶皺和空間等值面等,則應采用多參變量插值等其他一些較復雜的方法??臻g曲面插值函數有以下構造方法,如與距離成反比的加權方法(Shepard方法),徑向基函數插值法(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連續(xù)地層界面、地球物理勘探數據、地球化學勘探數據以及巖土體物理力學參數在地質體空間的分布。
2.2三維數據結構
工程地質體一般是不規(guī)則形體,在計算機圖形學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。地質體三維空間數據結構是工程地質三維建模和可視化的基礎,這就要求必須具備有效的分層的三維數據結構,能夠確保人機交互和查詢的實現。
2.3曲面求交
地質體中存在大量各種層面,當出現地層不整合、斷層錯斷巖層、地層尖滅和地下水出露于河谷地表等情形時,就自然會遇到曲面間求交的問題;地質體三維模型的上部邊界是地表曲面,通過數學方法擬合出的巖層面或地下水位面不應超出地表曲面,即超出部分不應顯示。同樣的,當顯示多層地層時,下面的每一巖層應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,地質界線的繪制是通過顯示剖面(平面)與各種地質界面(曲面)求交所得出的交線。因此曲面求交包括地質界面(層面)之間的相交,和地質界面與剖面的相交兩類問題。
2.4三維拓撲結構分析
從地質學角度看,拓撲是地質對象間關系的表格,拓撲表存儲層位間上覆、下伏和交切(被斷層切割后地層的拓撲表達)等的地層學關系及地質空間位置關系。拓撲也可視為允許這些地質關系合理儲存的數據結構。例如,考慮多層地層,上一個巖層的底面和與其相鄰的下一個巖層的頂面是上下巖層這兩個實體的公共部分或共享邊界,它們之間的拓撲關系就是相鄰和同一的關系,在存儲數據時只存儲上一個巖層的底面或其相鄰的下一個巖層的頂面,即相鄰巖層的邊界曲面可以存為一個地層曲面,大大減少數據存儲量。評價地質模型系統(tǒng)的優(yōu)缺點往往決定于描述地質對象所用的拓撲結構[4]。
2.5可視化技術
工程地質復雜地質體可視化,是利用計算機技術將工程勘測獲得的數據,轉換為形象直觀的便于進行交互分析的地下地質結構空間形態(tài)的立體圖和剖面圖形,其基礎是工程數據和測量數據的可視化〔5〕。利用可視化技術可以從龐大的地質勘測數據中構造出地質工程中對于邊破穩(wěn)定性和地下硐室變形破壞等起關鍵作用的巖層和結構面,并顯示其范圍、走向和相互交切關系,幫助工程地質人員對原始數據做出正確解釋,繼而為工程地質分析具體問題提供決策支持。
3工程地質三維可視化技術的初步開發(fā)與應用3.1研究框圖
工程地質復雜地質體三維建模與可視化的研究框圖如圖1所示。
基于離散采樣數據的插值與擬合的思想,即將離散數據轉化為連續(xù)曲線曲面,工程地質復雜地質體三維建模與可視化的過程是,從勘探數據庫中提取各種地質信息的坐標位置及巖土體的物理力學參數,通過不同的擬合與插值函數得到地質層面(曲面)和地質實體的三維計算機圖形顯示,表達地質信息在研究區(qū)域內的分布規(guī)律。生成地質巖層面和地質實體后,實現從任意角度觀察建立的模型,實現根據指定的剖面走向、傾向和傾角生成垂直剖面。
3.2初步開發(fā)與應用3.2.1工程勘測空間數據庫管理
在收集整理現場勘測數據后錄入金沙江某水電工程勘測空間數據庫各分項數據表,這些數據表不僅包括地質信息的位置數據,更重要的是提供屬性數據。
以地層巖性數據表為例,要求錄入鉆孔編號、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、接觸關系、地質描述等數據。隨著工程勘測的進展,能夠方便地修改補充和管理勘測數據。圖2是工程勘測數據庫中鉆孔地層系統(tǒng)數據表的管理界面。
3.2.2三維瀏覽
通過孔口坐標和測量數據等的離散數據的擬合和插值法繪制壩址區(qū)的右岸地表曲面網格(圖3),進而可在三維圖形環(huán)境中進行虛擬現實瀏覽觀察(圖4)。
3.2.3三維地質立體圖
利用工程勘測數據,建立了壩址區(qū)右岸三維立體地質圖。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、粉砂質泥巖、泥質粉砂巖,三疊系上統(tǒng)厚至巨厚層狀細至中粒砂巖,三疊系上統(tǒng)薄至中厚層狀粉細紗巖、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據得出的立體圖,能夠較好地滿足工程地質的精度。圖5表達了該壩址區(qū)右岸三維地質圖。
3.2.4三維可視化查詢
通過圖形與工程勘測數據庫中的屬性數據的鏈接,實現可視化查詢地層巖性和其他工程地質信息,最終完成向三維地質信息系統(tǒng)的轉變。圖6是一簡單的被斷層錯斷的水平多層地層模型,通過模型的每個地層實體名稱與數據表中的巖石名稱字段對應鏈接,能夠查詢地層的巖性,地質年代,起止深度和地質描述等工程地質人員關心的地質信息。
4結論
(1)運用先進的可視化技術與交互圖形技術建立數據庫,存儲和管理現場勘探實測和試驗數據,建立工程地質體的三維模型,工程地質工作者可隨著勘察或研究工作的不斷深入細致,對研究(工作)區(qū)域隨時補充信息來自動顯示地質信息在研究(工作)區(qū)域內的分布,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發(fā)現已有勘察工作中的不足,從而及時修改勘察或研究工作方案,指導下一步勘探或研究工作的實施。
(2)工程地質三維建模與可視化的深入研究,可以充分利用已有現場勘探實測或試驗數據,達到節(jié)約投資減少勘察或研究成本的目的。當現場勘探和試驗數據資料不足情況下,通過對已有數據的插值與擬合到建立三維模型,可以推斷和預測未知區(qū)域或研究較少區(qū)域的地質信息或巖土體物理力學參數的分布趨勢,從而為減少勘探工作量提供科學的可靠的依據,達到節(jié)約花費,為生產或研究部門產生直接經濟效益的目的。
(3)工程地質巖土體是復雜的不規(guī)則形體,存在各種地質巖性層面、結構面以及各種空間分布的地質與力學信息,完全表達地質信息的空間分布及巖層和結構面間的位置關系,工程地質三維建模與可視化研究是大有作為的。
參考文獻:
[1]張菊明.三維地質模型的設計和顯示,中國數學地質進展.北京:地質出版社,1995,158-167
ZhangJuming.DesignandDisplayofthree-dimensionalgeologicalmodel,AdvancementofChinesemathematicalgeology.Beijing:PressofGeology,1995,158-167
[2]張菊明孫惠文劉承祚.局部間斷擬合函數在地質曲面分析和顯示中的應用,中國數學地質進展.北京:地質出版社,1995,14-23
ZhangJuming,SunHuiwen,LiuChengzuo.Applicationofpartiallydiscontinuousfittingfunctioninanalysisanddisplayofgeologicalcurvesurface,AdvancementofChinesemathematicalgeology.Beijing:PressofGeology,1995,14-23
[3]唐澤圣等.三維數據場的可視化.北京:清華大學出版社,1999,130-135
TangZesheng,etc.Visualizationofthree-dimensionaldatasets.Beijing:PressofTsinghuaUniversity,1999.130-135
[4]孟小紅王衛(wèi)民姚長利等.地質模型計算機輔助設計原理與應用.北京:地質出版社,2001,4-8.
MengXiaohong,WangWeimin,YaoChangli,etc.PrincipleofComputer-aideddesignofgeologicalmodelanditsApplication.Beijing:PressofGeology,2001,4-8
環(huán)境工程地質屬于一項綜合的研究領域,主要研究地質結構與環(huán)境之間的關系,同時涵蓋地質結構的相關影響因素等,隨著城市建設越來越多,對地質結構的影響也越來越嚴重,從而使得環(huán)境工程地質研究的范圍日益廣泛。
1、水資源相關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,從而導致地下水含量明顯降低,對地質結構也帶來了很多的不利影響,所以,環(huán)境工程地質注重研究水資源問題,包括城市建設中地下水源的分布和走向研究,以及在施工過程中對地下水的選擇和利用研究,還包括對地下水源的保護研究等,從而綜合評價城市水資源,使之得到合理的開發(fā)和使用,同時又要起到相關的保護作用,進而實現在城市建設中,水資源的問題得到很好的解決,實現水資源的綜合利用。
2、地基結構相關問題研究城市建設中,地基結構作為整個建設的核心設施,其作用尤為重要。而環(huán)境工程地質對于地基結構問題的研究更為細致化,涉及地貌結構研究、巖土結構研究、水文地質研究和相關力學結構研究等,從而全面細致的研究地基結構,使得城市建設更加穩(wěn)固。在城市建設實施前,對地基結構做到詳細周全的研究,會全面的提高建筑的質量安全,確保地基穩(wěn)固,降低意外風險的發(fā)生概率,從而全面的保證城市建設順利實施。
二、城市建設環(huán)境引發(fā)的地質問題
城市建設對環(huán)境造成了較大的損害,尤其引發(fā)了較多的地質問題,從而對整個城市的建設帶來不利的影響,甚至阻礙了城市的發(fā)展。
1、水質污染加重環(huán)境地質壓力我國由于水資源嚴重短缺,使得很多地區(qū)的城市建設發(fā)展速度逐步減慢,再加上近些年由于各項建設的實施,對水資源造成較大的污染,從而加重了整個城市環(huán)境地質壓力,使之面臨較為嚴峻的考驗。有些地區(qū)對水資源過渡浪費,造成水資源短缺現象加劇,使得當地的城市發(fā)展腳步緩慢,發(fā)展水平無法得到提升,人們的生活質量也相對降低;而有些地區(qū),對水資源的保護力度較差,工業(yè)垃圾導致水質污染情況嚴重,使得當地的水文條件首要嚴重威脅,致使城市環(huán)境地質問題日益加重。
2、環(huán)境工程建設影響地質結構城市要實現快速發(fā)展,要實現人民生活水平的提升,就必須要增加施工項目,而這些建設工程對地質結構的破壞程度卻在逐步加劇,有的地區(qū)由于施工時前期勘測不規(guī)范,使得建筑施工時大量的挖掘泥沙,從而對地低下巖土結構帶來變化,使得地基穩(wěn)定器降低,巖土松軟,建筑物容易塌陷;同時,城市建設中的廢棄物也影響了地質結構,一些化工生產和生活垃圾的堆砌,造成環(huán)境污染加劇,有些高污染的液體流入地下水,從而對整個地質結構帶來不利影響,使得環(huán)境遭到破壞。
三、改善城市環(huán)境地質問題的措施
只有重視環(huán)境工程地質問題,制定相應的解決措施,才能真正的保證城市建設發(fā)展有條不紊,使之與環(huán)境協同并存。
1、城市發(fā)展與環(huán)境地質和諧統(tǒng)一城市發(fā)展的過程中,要正確對待發(fā)展與環(huán)境之間的關系,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。城市建設時,既要保證建設的質量合格,也要兼顧建設施工對周遭環(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,要做好工程前期勘測工作,保證巖土結構的穩(wěn)定性,從而確保建筑物更加穩(wěn)固,進而實現城市與環(huán)境和諧的發(fā)展。
2、合理控制城市發(fā)展與地質容量城市發(fā)展固然可以帶動經濟提升,但是,每個城市的發(fā)展要兼顧地質的容量,也就是要考慮地質結構的承受力度,不能過去開發(fā),忽略環(huán)境保護。在城市建設時,要考慮城市地質結構的承受水平,制定合理的規(guī)劃方案,以保護環(huán)境為首要條件,在地質容量正常的情況之下,穩(wěn)健的發(fā)展城市建設,有效的控制城市污染,降低城市廢棄物帶來的環(huán)境破壞,從而保證地質容量得到有效利用和監(jiān)控,城市發(fā)展又可以實現穩(wěn)步前進,使得城市建設與環(huán)境工程地質之間的關系更加和諧統(tǒng)一,實現可持續(xù)的發(fā)展戰(zhàn)略。
四、總結
關鍵詞:巖體結構控制論工程地質模型分析方法
一、巖體結構的工程地質模型
巖體形成和發(fā)展過程伴隨著各種內、外地質營力的作用,從成巖的類型分為沉積巖、巖漿巖和變質巖三大類,由于結構面的存在使巖體具有一定的結構,其結構特性控制著巖體的性質和變形破壞,因此,我們在解決巖體工程問題時,應該從巖體的地質模型出發(fā)。孫廣忠教授建立了8個基本的地質模型: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,這些模型廣泛的應用在巖體工程中,從地質模型建立的角度考慮,首先應該調查巖體中結構面的發(fā)育特征以及與結構體的組合特征,查明巖體的賦存地質條件,如地下水、地應力條件等,再與上述的基本類型進行對比,選擇適合巖體工程的模型。為了便于后面的力學分析,在建立地質模型時從各基本模型的共性特征入手,并根據工程自身的特點充分體現其個性的一面。因此,建立巖體的工程地質模型是一項系統(tǒng)的工作。
二、巖體結構力學模型
孫廣忠提出了四種巖體介質,并根據介質的特性提出了四種巖體力學的分析方法,表1中是四種力學介質巖體特性。
表1各種力學介質巖體特征
連續(xù)介質
碎裂介質
板裂介質
塊裂介質
巖體結構
1、完整結構
2、高地應力下散體結構及碎裂結構
低地應力下條件下碎裂結構及粗碎屑散體結構
板裂結構
部分碎裂結構
塊裂結構
巖體變形機制
結構體壓縮及剪切為主
結構體(壓縮、剪切),結構面(閉合、滑移)
結構體橫向彎曲及縱向縮短
沿結構面滑移
巖體破壞機制
材料的張及剪破壞
沿結構面滑動、結構體滾動、結構體張及剪破壞
彎折、潰屈、傾倒滑動
沿軟弱結構面滑動
巖體力學性質控制因素
材料及環(huán)境因素
材料、結構效應及環(huán)境因素
軟弱結構面及結構體
軟弱結構面
巖體力學性質研究方法
典型地質單元三軸力學試驗及尺寸效應
巖塊三軸試驗、尺寸和圍壓效應
軟弱結構面力學性質及彈性模量
軟弱結構面力學性質及爬坡角理論
巖體力學分析方法
連續(xù)介質巖體力學
碎裂介質巖體力學
板裂介質巖體力學
塊裂介質巖體力學
對于基巖斜坡失穩(wěn)破壞主要表現為軟弱巖體的蠕滑變形、巖體沿著已存在的地質結構面發(fā)生剪切破壞、巖石塊體的塌落和板狀結構巖體的傾倒、上部巖體沿巖層層面或較軟弱夾層發(fā)生剪切滑動等。李鐵峰將基巖斜坡的變形模式進行了總結,根據結構面傾向、傾角與斜坡產狀之間的關系,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、順層滑動破壞、裂隙滑動、侵入接觸滑動、拉裂-脫離母巖-崩塌、壓縮流變。
三、巖體結構力學的分析方法
早期多數把巖體看成連續(xù)的介質,用一些連續(xù)的線性分析方法來解決巖體力學問題。根據巖體不連續(xù)、方向異性等特點,目前出現了許多的不連續(xù)分析方法,如:離散元算法、塊體理論、DDA方法等,其理論基礎更符合巖體的性狀。
離散元法(DiscreteElementMethod)考慮結構體受力后的運動狀態(tài),以及由此導致受力狀態(tài)及系統(tǒng)的變形(塊體運動)隨時間的變化,該法由Cundll于1971年首次提出,用來計算結構面和結構體組成巖體的非連續(xù)變形,以后又進一步發(fā)展了考慮塊體本身的彈性變形,并推廣至三維和動力問題。目前,離散元應用的文章較多,而研究基礎計算方法的文章很少,因此,加強離散元法基礎理論、基礎算法及誤差分析方面的研究,汲取有限元法等數值方法的優(yōu)點,使之既能保持在描述散體的整體力學行為和力學演化全過程方面的優(yōu)勢,又能有效描述介質局部連續(xù)處應力狀態(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)仿真,受力仿真和過程仿真的原則,是離散元法研究領域的首要工作。
塊體理論由石根華(1977)提出并在美與Goodman合作完善起來的,應用幾何學、拓撲學碎裂結構巖體。近些年,塊體理論在巖體工程中應用十分廣泛,E.Hoek等(1998)應用塊體理論開發(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,該軟件可以用來計算邊墻塊體的體積及穩(wěn)定系數。汪衛(wèi)明、陳勝宏(1998)在矢體概念的基礎上開發(fā)出三維巖石塊體系統(tǒng)的自動識別方法,該方法能夠有效解決包含不規(guī)則地形面和非貫通結構面等情況下的復雜塊體的識別問題;盧波、陳劍平等通過應用隨機不連續(xù)面三維網絡模擬技術對復雜有限塊體的自動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,并把隨機概率模型引入分形塊體理論,研究了三峽高邊坡關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,并應用該法分析了某礦卷揚機硐室的穩(wěn)定性;趙文把概率理論引入節(jié)理跡長分布的研究之中,推導了多組節(jié)理切割巖體形成關鍵塊體概率的計算公式,從而使原來的一些關鍵塊體轉化為穩(wěn)定塊體,減少了關鍵塊的數量。
近年來,石根華又將塊體理論進一步發(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接觸。國內已研制了二維DDA程序軟件,并與日本九州大學環(huán)境地盤工學研究中心合作將三維塊體分析方法應用于三峽船閘高邊坡的巖體穩(wěn)定分析,并對船閘開挖施工過程及其支護效果的數值模擬,繪制了各開挖步序的巖體變形等值線圖。
四、巖體結構控制論的工程應用
隨著國民經濟的發(fā)展和大型建設項目的實施,涉及到大量的地下工程建設項目,如采礦巷道、道路隧道、水電工程的地下洞室等。地下工程的一項主要研究工作就是分析圍巖應力重分布特點以及變形破壞規(guī)律,這些都要受到巖體結構的控制。例如:康立勛通過研究塊狀結構巖體中自重應力傳播的法則,得到了巖體的應力大小受巖塊數量以及巖塊幾何參數控制的結論,并將研究結果用于計算煤炭地下采場頂結構載荷。隧道工程中巖爆和巖體結構關系密切,完整性好的巖體易發(fā)生巖爆,當節(jié)理裂隙發(fā)育到一定程度一般不會發(fā)生巖爆;巖層的層厚狀態(tài)及層面與洞室的空間組合關系與巖爆有重要的關系;優(yōu)勢節(jié)
理組與最大主應力的夾角大小也與巖爆緊密相關。
上面提到了巖質邊坡變形破壞形式主要受控于巖體的巖性和結構特性。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,應根據巖體的巖性、巖體結構特性等對邊坡進行分區(qū),分析各區(qū)巖體力學機制和變形破壞機制,再結合邊坡開挖各項參數計算邊坡穩(wěn)定性。
一般計算地基沉降變形時,把地基巖體當作各向同性介質,未考慮結構面的影響。其實,當巖體中的節(jié)理裂隙發(fā)育程度及方位滿足某種條件時,則地基的滑移變形將受其中的優(yōu)勢結構面控制。如:章楊松等對潤揚大橋節(jié)理化巖體,運用優(yōu)勢結構面理論,分析確定了影響和控制巖體地基沉降變形的優(yōu)勢結構面組合,提出了“優(yōu)勢結構面模型”與“遍有節(jié)理單元模型”數值分析確定巖體地基沉降變形的聯合算法。遍有節(jié)理單元模型是考慮遍布巖體中的節(jié)理對巖體的受力和變形的影響的數值分析方法計算時輸入了眾多組結構面的參數,而考慮優(yōu)勢面時只輸入兩組左右優(yōu)勢面的參數,次要的結構面則忽略之。在相同力條件下,考慮優(yōu)勢結構面影響時,計算的地基變形大于不考慮優(yōu)勢結構面影響時計算的地基變形,說明優(yōu)勢結構面對地基的變形有明顯的影響,因而也將影響地基的承載力。
五、結論
本文從巖體工程地質模型、結構力學模型、分析方法和工程應用這四個方面總結了巖體結構控制論的研究和應用現狀。根據巖體的巖性特征、結構面發(fā)育情況、巖體的地應力、地下水條件等建立巖體的工程地質模型,并將巖體劃分為四種力學模型,分析巖體結構控制下的變形破壞機制。介紹了目前用于不連續(xù)巖體結構計算的方法。對巖體結構控制論在地下工程、邊坡工程、庫岸工程和地基基礎中的應用作了簡單介紹。
參考文獻
[1]孫廣忠.巖體結構力學.[M].北京.科學出版社.1988.
[2]孫玉科.巖體結構力學—巖體工程地質力學的新發(fā)展.[J].工程地質學報.1997.5.4.
[3]許兵.關于巖體結構力學基本觀點探討—試論孫廣忠教授的巖體力學道路.[J].工程地質學報.1997.5.4.
[4]孫玉科.工程地質學發(fā)展予創(chuàng)新思路探討之六—《工程地質模型》初論.[J].巖土工程界.6.2.
[5]許兵.論地質模型—涵義、意義、建模與應用.[J].工程地質學報.1997.5.3.
關鍵詞:水利水電;工程地質問題;環(huán)境問題;勘測問題
一、水利水電工程建設與環(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,由于地應力的調整或水體下滲等原因,觸發(fā)了地質斷層的復活而誘發(fā)地震。研究表明,要觸發(fā)一個比較大的地震需具備以下三個條件:①水庫巖石比較破碎,且處理效果不十分理想;②存在有利于應力集中的地質環(huán)境條件;③水庫水荷載所產生的超孔隙水壓力足夠大。關于水庫誘發(fā)地震的事件國內外均有報道,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,那將是災難性的。從1987年的資料至今,我國已建設的壩高在15米以上的水庫共18000多座,已發(fā)現水庫誘發(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,對航運、灌溉引水和養(yǎng)魚等均有較大影響;⑦當水庫下游河道水位大幅度下降以至斷流時,勢必造成水質的惡化。由此可見,水利水電工程對水文的影響是不容忽視的一個重要問題。
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,當地水體的分布會發(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,對當地氣候會產生一定的影響。主要表現在對降雨、氣溫、風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,從而影響魚類的產量;高壩溢流泄洪時,高速水流造成水中氮氧含量過于飽和,致使魚類產生氣泡病。②對植物和動物的影響:庫區(qū)淹沒和永久性的工程建筑物對植物和動物都會造成直接破壞;同時局部氣候變化、土壤沼澤化、鹽堿化等都會對動植物的種類、結構及生活環(huán)境等造成影響。
二、工程地質工作中存在的問題
2.1工程地質勘察的質量問題在工程地質勘察過程中,主要問題有以下幾種:①工程概念不清,勘探側重點不明確,針對性不強,方法不當,手段落后;②工程地質分析工作中所選擇的理論、方法、計算公式等與實際情況有較大出入,其適應條件的物理意義混淆不清;③地質報告中基本地質條件不清楚。我們遇到的主要工程地質問題有:①界定不準確或論證不充分,有問題遺漏甚至結論性錯誤;②有些地質報告沒有地質結論,也有些工程沒有做多少地質工作就先下結論,極不嚴肅。此類問題產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)時機;或者盡管通過了審查,但卻給工程留下了隱患,這種情況的危險性極大。
2.2勘測周期不合理的問題從工程地質勘察到地質報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行基礎性的前期投入。主要存在問題有以下幾個方面:①一旦需要申報項目,立即就要求提交地質報告;②今天剛剛提交可研報告,明天就要求提交初設報告。此類情況多為地方性工程,一般國家投資的大型工程出現這種局面的不多。沒有足夠的勘測周期所造成的后果是嚴重的,由于地質條件不清楚,直接導致投資控制不住,施工后修改設計等情況。更可怕的是留下了工程隱患,可能造成重大的工程事故。
三、結語
工程地質學是20世紀才建立和發(fā)展起來的一門地球科學。水利水電工程地質勘察是所有行業(yè)中涉及面最廣、問題最復雜、任務最艱巨、聲望最高、最具權威性的龍頭行業(yè),它具有自身的特殊性與復雜性。水利水電工程建設與環(huán)境保護是一項長遠的任務,是水利水電工程順利進行的重要保證之一。保護和改善工程環(huán)境是保證人們身體健康的需要,是現代化大生產和保證工程質量的客觀要求,是保證工程永久利益的必須條件。工程地質工作的質量,對工程方案的決策和工程建設的順利進行至關重要。由于地質問題引起的工程事故時有發(fā)生,輕則修改設計延誤工期,嚴重時造成工程失事,給人民生命財產帶來重大損失。近年來。工程地質勘察質量有下滑趨勢,工程地質分析不夠深入,有時甚至出現工程地質評價結論性錯誤這樣嚴重的問題。筆者認為,總結分析水利水電工程地質勘察過程中存在的問題,具有重要的現實意義。
參考文獻:
[1]林妙月.區(qū)域構造穩(wěn)定性及地震性危險評價問題[M].北京:地震出版社,2008:99-100.
[2]王連生.水利水電工程地質[M].武漢:武漢大學出版社,2008:13-15.
關鍵詞:水利水電;工程地質問題;環(huán)境問題;勘測問題
1水利水電工程建設與環(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,由于地應力的調整或水體下滲等原因,觸發(fā)了地質斷層的復活而誘發(fā)地震。研究表明,要觸發(fā)一個比較大的地震需具備以下三個條件:①水庫巖石比較破碎,且處理效果不十分理想;②存在有利于應力集中的地質環(huán)境條件;③水庫水荷載所產生的超孔隙水壓力足夠大。關于水庫誘發(fā)地震的事件國內外均有報道,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,那將是災難性的。從1987年的資料至今,我國已建設的壩高在15米以上的水庫共18000多座,已發(fā)現水庫誘發(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,對航運、灌溉引水和養(yǎng)魚等均有較大影響;⑦當水庫下游河道水位大幅度下降以至斷流時,勢必造成水質的惡化。由此可見,水利水電工程對水文的影響是不容忽視的一個重要問題。[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,當地水體的分布會發(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,對當地氣候會產生一定的影響。主要表現在對降雨、氣溫、風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,從而影響魚類的產量;高壩溢流泄洪時,高速水流造成水中氮氧含量過于飽和,致使魚類產生氣泡病。②對植物和動物的影響:庫區(qū)淹沒和永久性的工程建筑物對植物和動物都會造成直接破壞;同時局部氣候變化、土壤沼澤化、鹽堿化等都會對動植物的種類、結構及生活環(huán)境等造成影響。
2工程地質工作中存在的問題
2.1工程地質勘察的質量問題在工程地質勘察過程中,主要問題有以下幾種:①工程概念不清,勘探側重點不明確,針對性不強,方法不當,手段落后;②工程地質分析工作中所選擇的理論、方法、計算公式等與實際情況有較大出入,其適應條件的物理意義混淆不清;③地質報告中基本地質條件不清楚。我們遇到的主要工程地質問題有:①界定不準確或論證不充分,有問題遺漏甚至結論性錯誤;②有些地質報告沒有地質結論,也有些工程沒有做多少地質工作就先下結論,極不嚴肅。此類問題產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)時機;或者盡管通過了審查,但卻給工程留下了隱患,這種情況的危險性極大。[4]
2.2勘測周期不合理的問題從工程地質勘察到地質報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行基礎性的前期投入。主要存在問題有以下幾個方面:①一旦需要申報項目,立即就要求提交地質報告;②今天剛剛提交可研報告,明天就要求提交初設報告。此類情況多為地方性工程,一般國家投資的大型工程出現這種局面的不多。沒有足夠的勘測周期所造成的后果是嚴重的,由于地質條件不清楚,直接導致投資控制不住,施工后修改設計等情況。更可怕的是留下了工程隱患,可能造成重大的工程事故。
3結語
工程地質學是20世紀才建立和發(fā)展起來的一門地球科學。水利水電工程地質勘察是所有行業(yè)中涉及面最廣、問題最復雜、任務最艱巨、聲望最高、最具權威性的龍頭行業(yè),它具有自身的特殊性與復雜性。水利水電工程建設與環(huán)境保護是一項長遠的任務,是水利水電工程順利進行的重要保證之一。保護和改善工程環(huán)境是保證人們身體健康的需要,是現代化大生產和保證工程質量的客觀要求,是保證工程永久利益的必須條件。工程地質工作的質量,對工程方案的決策和工程建設的順利進行至關重要。由于地質問題引起的工程事故時有發(fā)生,輕則修改設計延誤工期,嚴重時造成工程失事,給人民生命財產帶來重大損失。近年來。工程地質勘察質量有下滑趨勢,工程地質分析不夠深入,有時甚至出現工程地質評價結論性錯誤這樣嚴重的問題。筆者認為,總結分析水利水電工程地質勘察過程中存在的問題,具有重要的現實意義。
參考文獻:
[1]林妙月.區(qū)域構造穩(wěn)定性及地震性危險評價問題[M].北京:地震出版社,2008:99-100.
[2]王連生.水利水電工程地質[M].武漢:武漢大學出版社,2008:13-15.
【關鍵詞】水文地質工程;地質環(huán)境;影響分析;策略研究
水文地質工程作為地質勘查中的重要組成部分,直接決定著地質工程的建設與發(fā)展,在水文地質工程勘查中對地質環(huán)境的影響分析是地質勘查的重點對象。水文地質工程涉及到水文指標及地下水位的劃分等具體問題,同時對地質環(huán)境具有宏觀影響作用,因此最大限度合理分析當前水文地質工程對地質環(huán)境的具體影響,在了解影響的基礎上從事地質工程勘查與建設具有現實性與迫切性。
一、水文地質工程中地質環(huán)境的影響分析
水文地質工程一方面涉及到水文地質條件的評價分析,在實際調研的基礎上掌握水文地質工程開展建設區(qū)的實際氣象資料,從而獲得相關區(qū)域降水量及蒸發(fā)量的具體調研數值,為工程建設與開展提供一手資料。另一方面水文地質工程需要做好調研區(qū)域水層儲水結構的分析,重點了解水層分布情況,積極分析特定巖石條件結構下對地下水位的影響,為工程建設提供指導與借鑒。水文地質工程地質環(huán)境的影響分析具有指導性與科學預見性,是開展大型地質工程建設的基礎環(huán)節(jié)。除了上述提到的兩個方面,水文地質工程地質環(huán)境的影響還表現為水文地質受地下水位及水壓變化對地表建筑物引發(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)嚴重侵蝕。而反之地下水位的下降對地質環(huán)境的影響也十分顯著,引發(fā)地面下降及斷層裂縫等嚴重的地質災害,對地下水的質量也造成不小影響。此外開展水文地質工程引發(fā)地質環(huán)境的不穩(wěn)定性,受水壓變化控制使得原有的地質結構出現斷裂,形成易損點,嚴重影響當地的自然環(huán)境與人文環(huán)境。
二、應對水文地質工程地質環(huán)境影響的策略分析
(一)積極做好前期調研,加強地質水文的勘查分析
在進行地質水文建設之前,首先采取實際調研的方式切實了解水文地質工程對地質環(huán)境的潛在影響,在勘察分析的基礎上制定一系列的預備方案,采取對應措施進行有效防范。其次要做好地質工程建設的安全規(guī)劃與部署,積累相應的地質環(huán)境水文地質資料,做好前期的影響與成本預算分析,一方面保證水文地質建設對環(huán)境影響的最小化,另一方面最大限度保證地質工程建設的可行性與安全性。
(二)加強外在監(jiān)督與管理,降低地質環(huán)境的二次傷害
水文地質工程的開展需要一定的工程監(jiān)督與管理約束機制,在此基礎上保證管理到位,建設可靠。目前我國水文地質工程在開展實施的過程中缺乏有效監(jiān)督導致水文地質環(huán)境受損嚴重的現象十分普遍,因此加強外在監(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地質環(huán)境的危害停留在最小范圍內。
(三)創(chuàng)新技術手段,走生態(tài)環(huán)保建設發(fā)展之路
科技的不斷發(fā)展,為我們走生態(tài)建設環(huán)保建設之路提供了可能,采用先進的管理與施工技術可以獲取最科學詳實的研究資料,采用科學便捷的建設施工方式可以將其對地質環(huán)境的影響降低到最小限度。目前我國大部分水文地質建設都積極嘗試采用先進的科技彌補施工過程對地質環(huán)境的影響,常見的有應對地質問題的建筑基本加固技術及建筑底層優(yōu)化技術,有針對地下水質的檢測與過濾技術等等,不一而足。因此通過技術的創(chuàng)新與傳統(tǒng)模式的轉變實現生態(tài)建設環(huán)保之路的構建,降低水文地質工程對地質環(huán)境的影響具有現實可行性與推廣性。
總結
水文地質工程作為當前建筑施工的重要方面,一方面其可以方便我們對自然資源的獲取與利用,方便于我們的生活與生產,另一方面其人為施工對地質環(huán)境造成的影響也成為不容忽視的問題。本文對水文地質工程中地質環(huán)境的常見影響類型進行分析的基礎上針對性地提出了降低水文地質工程地質環(huán)境影響的思路,為當前的水文地質工程建設指明了方向。
參考文獻:
[1] 張人權,梁杏,靳孟貴. 可持續(xù)發(fā)展理念下的水文地質與環(huán)境地質工作[J]. 水文地質工程地質. 2004(01)
[2] 段君奇. 淺談在工程地質勘察中水文地質問題的危害[J]. 科技創(chuàng)新導報. 2008(03)