水利工程中地质勘察与岩土治理问题分析

李文碧

(山西省运城市水利勘察院,山西 晋城 044000)



水利工程中地质勘察与岩土治理问题分析

李文碧

(山西省运城市水利勘察院,山西 晋城 044000)

水利工程是人类利用大自然，改造大自然的一种方式，是造福民生的好事，人类社会的可持续发展和和与社会进步和水利工程建设的质量息息相关，对水利工程中的地质进行勘测需要对工程施工位置和位置附近的地理环境进行仔细的研究和分析。水利地质勘测人员要对得到的具体数据进行进一步的分析整理，拿出一套最优的设计方案和施工方案，对施工地的岩土体进行有效评估处理，有利于提高施工质量，加快施工进度，避免安全事故的发生。文章对水利工程中地质勘察的重要性进行了分析与研究，并针对地质勘察存在问题的基础上提出岩土治理的具体措施。

水利工程；地质勘察；岩土治理；水文地质

0 前 言

我国虽然近年来经济发展较快，工业与服务业比例不断提高，农业比例相对下降，但我国毕竟是一个农业大国，农业的发展仍然会成为制约我国经济发展的一个方面，农业的巨大的地位依然不容忽视。我国农业水利设施不断完善，各种水利工程建设为农业抗洪抗旱做出了巨大贡献，使我国的粮食产量不断增加，温饱问题已经不再是困扰我国经济发展的一个大问题。南水北调工程、三峡水利工程的建设为我国经济和社会的发展带来了有目共睹的成效。

为了保障水利工程安全有效的建设，需要在建设前对地质进行严格的勘察，分析建设地地质类型和施工的可能性，对岩土构造进行准确的分析与治理，尽可能的保证地基的稳固性以及整个水利工程的整体质量。

地质勘察中水文地质是一个不容忽视的问题，岩土层还包含着丰富的地下水资源，这些地下水会对岩土层的稳定性造成很大的影响，会对整个工程施工环境有着巨大的影响，决定水利工程建成后使用的稳定性、安全性和长久性。因此，在水利工程的地质勘察中，对地下水特征的研究和分析是重点，预计可能存在的岩土问题，提出解决方案，保障施工安全高效的进行[1-3]。

1 我国水利工程建设的现状

水利工程的发展具有悠久的历史，早在春秋战国时期就有了李冰采用无坝引水修建的都江堰水利工程，这一水利工程是我国科技史上的一座丰碑，被誉为世界奇观。我国水利工程发展至今，不再是单一的解决农田灌溉或者水路运输问题，而是灌溉、运输、发电、蓄水等防洪抗旱多种功能相结合的发展模式，这种模式即解决了水资源分布不均的问题，还能产生一定的经济效益，带动工业企业向清洁健康的方向发展。

水资源的分布在我国具有明显的地区差异及季节性差异。南水北调工程，将南方的水资源引用至北方，缓解北方水资源不足的问题；我国大部分地区是季风气候类型，降雨具有明显的季节特征，季风气候的显著特点是雨季集中在夏季，暴雨还会导致洪涝、泥石流、滑坡等自然灾害，而冬季干燥少雨，有时会出现水资源短缺的问题，为了缓解这一矛盾，可将雨季充沛的水资源储存起来，缓解冬季水资源的匮乏。

水利工程的建设是将人的力量作用于大自然，改变大自然原始状态的不足，要以尊重自然为前提，切不可盲目建设，破坏自然生态环境，不仅没有达到预期建设的目的，还造成资源浪费[4-6]。现代社会，随着科技的进步，对水利工程建设的要求也越来越高，特别是工程建设的地质勘察阶段，要谨慎分析建设地岩土、水文等各种外在条件，才能制定出一条完善的工程建设计划方针。

2 加强地质勘察中对岩土的认识

岩土是工程建设的基础，对岩土性质进行深刻的了解，能确定施工的可行性。岩土有比较一致的分类，但是对岩土的工程地质还不能进行准确的分类，地质分类细节应该和地质勘察阶段适应，一般在水里工程的计划阶段要与的构成原因来划分，而在水利工程的初设和技施阶段就需要根据土层的物理力学来区分。如图1所示。

比较松软的土层，软硬相间的土层和破碎的岩土都会影响地基的稳固，在这类岩土体上进行工程建设，会出现滑坡、坍塌等问题。因此，地质勘察中要特别注意岩土的特性，了解它们的分布情况、厚度变化，才能获得精准的物理力学性质指标。松散岩土的力学指标表见表1。

图1 水利工程细粒土划分

力学指标冲积砂砾卵石洪积砾卵石土坡残积碎石土冰水堆积砂卵砾石粉砂土、碎石角砾土冰碳淤泥质亚黏土、黏土潮湿或饱水干燥饱水干燥饱水干燥饱水允许承载力/kg·cm-32～253～42～254～53～352～2510内摩擦角ϕ28°～33°20°～25°28°20°～23°20°～22°5°～10°抗剪强度c02～0401～1019705～1035～04602～04

水利工程地质勘察中，岩土是一项重要内容，对岩土构造进行准确的研究和把握，能有效的处理好水利工程中的对岩土整治问题。不同类型的岩土性质不一样，例如破碎的岩土，就是由土层成分的粗细程度和风蚀程度以及支撑作用、填充体的组成因子、属性、密度这些地方来进行区分，对于砂类土，就需要从色泽和组成因子的外观、矿物成分、湿度、密度等方面进行划分。

必要时可对岩心进行素描，有利于直观的了解水利工程建设地岩土分布及构成情况。进行岩心的描绘，主要对岩心的采取率、获取率和岩石的品质指标有关联。

采取率，主要是要取的岩心的总体长短和这次进尺的百分比，总长短主要包含比较完好的岩心与破裂的物体；通常岩芯采取率要在80%以上，软硬相间的土层就必须在65%以上，都不能算入没有形状破碎体；岩石的品质指标，是获取的岩心里面，>10cm的柱状岩心，长短和这次进尺的百分比，是对岩体进行区分以及评定地下洞室围岩质量的3项指标，能准备反映岩石的坚硬程度和整体性，如果岩石的坚硬度和整体性较高，那么相应的数值就大，反之，就小[7-9]。

3 岩土在水利地质勘察中的重要影响作用

对水利工程进行地质勘测时，岩土对岩土层的地下水位和地质勘测有很大的影响。地下水有可能随着季节变化，其流量、水温、水位也会发生较大改变，这些隐急剧增加，人们对水的需求量也在不断上升，加强水利工程建设，有利于合理分配水资源，使水资源得以高效利用。一些人为的因素，对地下水位造成很大的变化，完全超过了自然界对水位的影响，对水利工程的稳定性和岩土整治带来了难题。由于水资源枯竭，水质恶化等环境问题，不得不过分开采地下水，使得潜水位下降，诱发地陷、地裂等问题，给人们的生产生活带来了极大的困扰[10]。而潜水位升高也不利于建筑物的稳定，降雨、气温、施工都会造成地下水位上升，使得岩土的土壤变得泥泞，盐渍化，从而对土层上的建筑造成较大的破坏。然而地下水位的不断变化会进一步加剧膨胀性化土层的变化，进而使得工程变形，破坏建筑物。

在水利工程建设中，准确的记录地下水的变化情况，有利于岩土变化有进一步的了解和把握，并制定一些解决方案。如图2所示。

图2 地质勘察中水位值参考样本

全面详细的分析水文地质尤为重要，能准确评估水文地质对岩土体的影响程度，若忽略了对水文地质的分析研究，对施工中出现的问题不能及时应对，会导致工程进度缓慢，造成巨大的损失，甚至放弃进行到一半的水利工程建设，一般水利工程建设投入的人力物力和资金都比较大，若工程项目失败，会造成巨大的经济损失。

目前水利工程的勘察文件中，没有从设计要求以及施工需求这两方面来对地下水对水利工程的影响进行评价，因此，在今后对水利工程的地质情况进行勘测时应该改重视水文的影响。一开始就要弄清地下水、岩土体、建筑物三者之间的内在关系，分析3者之间的影响面及影响程度，并结合水利工程建设的需要，合理制定施工方案。

4 水利工程中地质勘察和岩土治理问题

水利工程建设是一项非常困难，有挑战性的复杂工程，因此，水利工程建设前，进行地质勘察和岩土勘察，可以很好的克服在施工中遇到的一些困难，让工程施工与生态环境和平共处。

本文探讨的主要是我国三峡大坝的地质勘查与岩土治理问题，由于其所处地形比较复杂，是土质多样的四川地区，所以，在具体的操作中就要解决面临的多种困难，以通过合理运用新技术、新手段、新材料等的方式，有效地避免混凝土出现开裂、强度不够等问题，最终达到提高三峡大坝工程施工质量的目的。

因此，在进行水利地质勘查中，应注意对岩土问题的治理。

1)合理的评价水文地质，对地下水进行深入的了解，对地下水对水利工程的影响进行分析，制定出比较合理可行的解决办法。

例如：在进行一些地基不够良好的水利工程地质看作问题时，需要注重地基稳定性的不断提高，并增强地基的整体承载力，才能避免各种设计方面的漏洞出现。与此同时，注重相关水文地质资料的完善，加强水利工程周边建筑物的评价，并对各种岩土体可能引起的问题进行预测，才能在正确进行地下水渗透性试验、富水性试验等的基础上，避免水利工程出现沉降问题，最终达到提高水利工程整体稳定性的目的。

2)对岩土的水理性质有比较全面的了解，并掌握其相关物理性质，对于了解地下水对岩土层的影响作用有很大帮助。因为岩土的地下水会导致岩土形状发生变化，并降低其强度，所以要进一步增强对地基构造的了解程度，基于地基类型，查明水文对地质的影响，并结合相关部分提供所需资料进行分析，才能真正确定岩土的水理的膨胀性、软化性、透水性和崩解性等。另外，相关地址勘察人员还要对岩土的耐风化能力、耐水浸能力进行可靠性分析，并掌握水利工程中岩土的可塑性、持水性等，才能更准确的确定它的溶水性，最终大大提高整个水利工程施工质量的目的，如下图，水利工程建设过程中承受的内外动力耦合模型。

3)要想对岩土进行整治首先就要进行仔细的水文勘测，而进行水文勘察的关键是对岩土的测试，对于提高施工人员对岩石和土的认知有着极大作用。

一般情况下，在水利工程中进行岩土测试有以下两种办法，第一种是进行现场原位测试，第二种办法是进行室内测试，对于了解岩土的黏性、饱和度等有着直接作用。

同时，合理运用上述两种方法，还能深入了解到岩土的强度、压缩性、密实度等，如利用圆锥的动力来进行现场测试，可以通过分层研究的方式获得比较准确的测试结果[11]。

由此可见，施工人员和现场的勘察人员必须选择最合适的勘察方式，注重其规范性，才能确保地质勘察工作顺利完成，最终为岩土治理方案的制定提供可靠参考资料。

图3 水利工程建设过程中承受的内外动力耦合模型

总的来说，水利工程中地质勘察的是为了提高不良地基的稳定性和整体承载能力，避免出现设计漏洞和事故。岩土工程性质包括岩土物理性质和岩土水理性质两个方面。

岩土物理性质即岩土的构成类型、成分及分布特点，地下水和岩土间的相互作用下的性质就是岩土的水理性质，这种性质不但会导致岩土层形状发生变化和岩土的硬度，还会对水利工程的稳固和使用年限造成很大的影响。在进行勘测时，要重视水理性质对工程影响，测试地下水的具体的特性，确定岩土的耐水性和耐风化能力。对岩土水理性的测试，可以有效预测未来地下水水位、水温、水量等各方面的变化。

对岩土的测试，有两种测试方法，第一种现场测试，第二种室内测试。如果比较一般的黏土就要选用第二种测试方法，对非黏土就要采用第一种测试方法，以获得更加精准的数据。岩石土与钢筋混凝土有本质的区别，岩石有一些细小的孔洞和缝隙，会对水文地质造成一些不好的影响，未能对岩石和土的这些特性作出分析，会阻碍水利工程建设[12]。若忽略对水文地质的分析，或对水文地质分析不到位，会导致各种岩土危害频发，破话建筑环境，使建筑工作进展受阻。

5 结 语

水是万物发展的根本，是生命的源泉，随着我国经济的快速发展和人口的增加，对水资源的需求量也在不断上涨。水是一种不可再生资源，工业企业的发展和人类不合理的利用，导致大量水资源被污染破坏，无法使用，提高水的利用率是当下社会正在努力解决的问题。

修建水利工程有利于协调水资源的时间、空间分布不均问题，还能改善水资源环境。水利工程建设中，对水文地质条件进行仔细的勘测，针对由于水文地质条件带来的问题制定合理有效的方案，能减少人为原因造成的自然环境破坏，还能使工程施工人员更好的进行设计，为后期施工提供详细的地质及岩土资料，形成强大的理论支撑，同时，还有利于增强工程施工的可行性与安全性，大大的减少工程施工建设时间，降低工了工程建设成本，加快了我国水利工程的发展步伐。

[1]朱仁学.浅谈水利工程中地质勘察与岩土治理问题[J].企业技术开发：学术版,2013,32(10):67-69.

[2]姚会,陈真.浅谈水利工程中地质勘察与岩土治理问题[J].中国水运：下半月,2013,13(4):224-225.

[3]李森.水利工程中地质勘察与岩土治理问题分析探讨[J].建筑工程技术与设计,2015,14(26):1144.

[4]王志龙,李建平.水利工程中地质勘察与岩土治理问题思考[J].建筑工程技术与设计,2014,2(12):539-539.

[5]李青山.水利工程中地址勘察与岩土治理问题[J].建筑工程技术与设计,2015,8(16):1280-1280.

[6]买买提·色买提.水利工程地质勘察与岩土治理问题分析及对策[J].商品与质量,2015,4(05):252.

[7]杨素平.水利工程地质勘察与岩土治理问题分析及对策[J].黑龙江水利科技,2014,14(08):100-102.

[8]王宝菊.谈水利工程中地质勘察与岩土治理问题[J].城市建设理论研究：电子版,2014,17(21):5110-5111.

[9]张连忠.水利工程地质勘察与岩土治理问题分析及对策分析[J].建筑工程技术与设计,2015,10(18):1267-1267.

[10]嵌入式系统联谊会“嵌入式系统的无线互联技术”主题讨论会圆满结束[J].单片机与嵌入式系统应用,2012,12(06):39-39.

[11]李凡罡.水利工程地质勘察与岩土治理问题分析及对策[J].城市建设理论研究：电子版,2014,6(34):3080.

[12]孟娟.浅谈水利工程中地质勘察与岩土治理问题[J].城市建设理论研究：电子版,2012,2(19)：121-124.

2016-08-30

李文碧(1976-)，男，山西晋城人，工程师，从事水文地质、工程地质及岩土工程勘察工作。

1007-7596(2016)09-0045-04

TV221.2

B