水利工程地质勘测技术与方法探讨

谌军

【摘 要】随着我国水利工程的不断发展，地质勘测技术也受到高度重视，水利工程建设项目对地质勘测提出了更高要求，如加大勘探深度、提高勘探精度等，传统的水利工程地质勘测方法与技术已不能满足工程的需要。因此，在山地勘探、工程物探等传统地质勘测技术的基础上，寻求先进的新勘测方法，是目前我国水利工程地质勘测部门的重要任务。将计算机技术等先进科技应用于我国水利工程的勘测工作中，不但能提高水利工程勘测的精准度，而且能解决地质勘测中出现的难题，提高水利工程地质勘测的工作效率。

【关键词】水利工程；地质勘测；方法

一、水利工程地质勘测方法

（一）山地勘测

山地勘测是运用机械或人力对地皮实施削土，或者通过挖坑、挖探井、探槽等手段，探测地表浅层的地质状况的一种勘探方法。山地勘测主要用于试验、观察地质状况、取样等地质勘探中，应用性极强。山地勘测由竖井勘测和平硐勘测两大类组成，由于山地勘测具备使用工具简单、技术要求低、勘测深度较浅等特点，所以经常被用于地表浅层的地质勘探。

（二）钻探

钻探是目前工程勘察中的主要手段之一，并在部分大型的水利勘探工作中得到广泛应用。在水利工程地质勘察中，常用的钻探技术有：

①金刚石钻进技术：利用金刚石钻进技术，可提高我国钻探的效率，将岩心采取率提升到90%。金刚石钻进技术的发展，同时也带动与之有关的设备和仪器的发展，为我国的水利工程地质勘探事业的发展奠定了基础。

②砂卵石层钻进技术：在水利工程的钻探工作中，砂卵石钻进技术是一项技术较高、掌握难度大的技术。我国水利地质勘测的专家采取技术攻关策略，深入研究砂卵石钻进及其取样技术，最终取得显著成就。将研制出的SM植物胶和MY-1A植物胶应用于砂卵石层钻进中，可使砂卵石层钻进技术升级，取得较大的社会效益。

③金刚石绳索取芯钻进技术：目前先进的钻探技术之一，其技术原理为勘测时实现不提钻也能采取岩芯，被广泛用于深孔和浅孔钻探中。

④软弱夹层钻进技术：软弱夹层处理一直是钻探中的难题，可在金刚石钻进技术的基础上增加悬挂装置、扶正装置和岩芯堵塞报警装置等新技术，形成软弱夹层钻进技术。

（三）工程物探

地球物理勘探是目前较为常用的勘探手段之一，具体操作为：运用地质观测仪对被勘探地区的的物理磁场进行勘测，对物理磁场测量数据进行处理，并对地质状况进行解析后，可推断地下局部的地质体的属性、地理位置、具体结构、埋藏深度和含有量等。另外，工程物探主要包括两大类，即基于位场理论的重力场勘探、磁场勘探、直流电场等勘测方法和基于波动理论的地震波勘测、电滋波勘测等方法。

①重、磁位场勘探：重、磁位场勘探是目前最古老的物探方法，其缺陷是精度不足、可靠度较差。目前出现的精度较高的磁力仪和重力仪，能提高重力、磁力位场的勘测准确度。而微伽级重力仪是把微重力测量方法，直接用于洞库和边坡地质体变动状态的勘测中，可对其稳定性进行监测。②地震勘测：地震CT常用于山体探测、钻孔、开挖隧道等工程中，地震勘测中的地震CT可用在二维和三维的地质成像中，使地质勘测从定向勘测向广泛化发展。③电磁勘探：主要包括两种，人工场源连续的电磁波勘探和天然场源电磁测探。可将电磁勘探用来推测深埋长的隧洞围岩的结构特征、隐伏断层和异常区等，可为水利工程的安全施工提供保障。④电法勘探：主要包括自然电场法、电阻率法和充电法等。新发展的高密度电法勘探主要借鉴了地震勘探中的数据采集法，实现对数据的自动采集，对其测量结果能实时处理，同时显示出剖面图。现阶段，电法勘探已经由单源和单点测量逐渐发展为多源和多点测量。

二、地质勘测新方法及其在水利工程中的应用

（一）GPS技术

GPS即全球定位系统，其作为一种测量技术可以为人们提供详细且精准的包含点、线、面内容的三维坐标及相关信息，快速、高效、精准、自动化、全天候等是该测量技术的主要优势。此外，GPS技术在结合了现代通信技术之后，其功能性更为强大，能够满足实时定位与导航，因而GPS技术被广泛应用于众多领域。水利工程的地质勘测工作属于大地测量领域范畴，常常需要对山区、林区等区域进行地质勘测，但由于地下形势复杂多变，为水利工程地质勘测带来一定的难度与挑战。将GPS技术应用在水利工程地质勘测中，水利工程师们可以利用GPS测量技术对目标地质进行勘测，采集与储存精准的观测点三维坐标、几何图形、观测数据等相关信息，并允许将相关信息导入计算机。如此，方便水利工程师对地质勘测的信息进行科学分析与处理。

（二）RS（遥感）技术

在地质勘测中采用RS技术，可扩宽地质测绘的覆盖范围，提高选址和选线的准确度，有效减少外业的工作负担，提高水利工程地质勘测工作的效率。遥感技术可分为三大类，即地面遥感、航空遥感和航天遥感，由遥感技术提供的图片，可按照相应的比例制成立体的影像图，真实地反映出勘测区域的地形地貌、渠道和隧洞等岩石的性质、滑坡、泥石流等信息。将所得信息交给专业部门处理，就能得到精确性较高的资料。目前遥感技术在地质勘测中的应用较广，成为地质勘测的主要手段之一。遥感技术不但能拓展勘测面，还能为其提供大量的资料信息，同时它生成的卫星影像立体感很强，可提高资料的利用效率，提升地质勘测工作的水平。遥感技术应用的特点主要有以下几点。

（1）对区域构造稳定性分析

由于遥感图像能提供大量宏观的线性构造信息，较好地反映区域地质特征、水系分布特征和地貌形态，所以对研究区域构造格架，确定断裂体系及活动性以及评价工程及其周缘地区的构造稳定性有重大作用。因此遥感技术的应用也成为研究此问题必用的手段。

（2）对水库的坍塌、滑坡等自然灾害的调查

对较大型的水库边坡有可能出现坍塌、滑坡或泥石流等自然灾害的调查中，应用遥感技术利用航卫片或彩红外片进行地质解译，结合野外现场观察、复查和检查查明了许多久拖不决的影响库岸穩定性评价的大型或较大型、塌滑体的数量，分布及其稳定状态。

（3）对岩溶调查

利遥感影像，特别是彩红外影像进行岩溶及岩溶水文地质调查有其特殊的优势，像片解译不仅能很好地判读各种岩溶地貌现象，而且还可以充分利用和其它介质红外光谱的差异，判断地下水的分布和泉水分布等。

（三）GIS（地理信息系统）技术

GIS（地理信息系统）是近些年开发与发展的一种空间信息分析方法与技术，具有处理图形、图像、空间数据、空间分析等的功能，广泛应用在资源与环境领域将GIS方法与计算机技术相结合，从而能够提供相关的工程地质图件（如平面图、剖面图、等值线图等），伴随GIS方法与技术的不断成熟，其在水利工程地质勘测领域得到了广泛的应用，水利工程师可以利用GIS方法来获取一定的工程地质信息，以及相关的制图输出等信息，解决一些空间分析问题，这些对于水利工程师有效把握地形地质条件、提出相应工程建筑决策具有很大的帮助。其能为我国水利工程建设的土地利用与开发规划等提供科学参考依据，利于提高我国水利工程地质勘测的效率与水平。

（四）浅层地震反射波法

由于地理环境受许多不确定因素的影响，在很大程度上加大了水利工程地质勘测的复杂性，其中地震则是水利工程地质勘测工作中的最大不确定性影响因素，需要水利工程师们充分重视。为了有效解决水利工程地质勘测中对地震因素的勘测，我国引进了加拿大研发的浅层地震反射波法，并在此方法上不断进行技术完善与提升，相应攻克了“七五、八五”等技术，在P波，SH波反射方面取得了一定的技术进展。此外，我国技术专业人员在浅层地震反射波法的技术上还进行了更具深度与广度的探究，结合计算机技术进行相关模拟试验，如试验浅层反射震源、横波反射震源、水平多次迭加技术等，这些试验为水利工程地质的地震勘测提供了一定的帮助。对于浅层地震反射波法的突破，开发设计适用不同情况的反射数据处理软件，以此来提高水利工程地质勘测中对地震因素的勘测。

结语

综上所述，水利工程中地质勘察工作是最重要组成部分，它不仅对运行管理和水利工程的建设有深远的意义，还有指导作用，与此同时对于地质勘探工作来说是一个发展的契机，是设计单位走向工程项目的基础，地质勘探工作的开展为施工建设单位提供了发展潜力，它更是运行管理单位实现经济效益和安全质量的前提保障。根据水利建设工程的现阶段来说，注重地质勘查工作十分必要，它是实现工程经济最大化和安全质量第一位的前驱动力，使勘探工作走向合理化，规范化、科学化为了建设更好的水利工程不断努力。

参考文献：

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[2]徐伟伟.水利水电工程地质勘测方法与技术应用[J].科技创新与应用.2012（27）

[3]彭伟，徐磊，徐陵陵.水利水电工程地质勘测新方法的应用与展望[J].企業导报.2012（10）