水工环地质灾害治理施工要点分析

水工环地质灾害治理施工要点分析

胡甲方

山东省地质测绘院   山东  济南   250000

摘要：随着当前我国经济的快速发展，水利工程项目建设规模越来越大，在实际建设过程中对质量的要求也越来越高。以水文地质和工程地质为基础的相关要素，直接决定了实体工程质量特点，拥有不可替代的作用。本文主要对水工环地质灾害治理施工要点进行分析。

关键词：水工环；地质灾害；治理施工

引言

水文地质勘察是地质工程勘察中一项非常关键的内容，直接影响到地质工程的质量和安全。为更好地提高岩土工程的安全性能，做好水文地质的研究和分析工作，具有重要的现实意义。我国幅员辽阔，部分地区水文地质条件复杂，这些方面工作若不能加强质量管理，很容易对工程项目的可靠性和安全性造成危害，甚至造成安全生产事故。在地质工程勘察中，必须高度重视水文地质的必要性，对其进行客观评价和分析，为建设工程设计和工程建设提供准确的信息内容依据，防止地下水问题危害工程项目，从源头上保证工程建设质量总体目标的完成。

1水工环地质勘察内容

首先，在勘察工作中，工作人员需要拟定科学且完善的勘察方案，要准确记录勘察过程中的各项数据，以统一的表格对数据加以收录，加强勘察结果的直观性、全面性。并且在勘察中，需重点勘察地下水位深度及顶板深度。其次，勘察工作中，技术人员可通过电法技术合理判断地下水的流速以及流向，并将所测的数据精准合理地记录在表格中，为后续的勘察工作提供宝贵的数据保障。最后，在勘察工作中，技术人员应选用先进的技术及设备，以保证工作效率以及勘察质量。

2水工环地质灾害治理施工要点分析

2.1地下水位升降变化危害

工程勘察的领域涵盖多项工作，水文地质是关键的勘测内容，地下水作为重要的核心要素，地下水位发生波动是工程地质勘察中水文地质危害中不能忽视的一项内容，因为地下水位发生波动，对建筑工程项目造成的危害类型不同，程度也各有差异，均会对建筑工程的质量、安全性能造成干扰。通常情况下，地下水位发生小的动态变化、稳定性较差的现象，是无法完全避免的，这是客观存在的地下水位特点，但是动态变化一旦超出了一定的正常范围，将会严重的破坏土质安全，导致建筑物无法达到一定的稳定性能强度指标，破坏了建筑物的安全性和稳定性，影响土质安全性能。地下水的异常变化会受到客观因素、人为因素的影响而出现，例如，周边环境的变化，会导致地下水位出现异常的动态变化，人为操作也会使地下水位出现波动。地下水位升高的幅度较大时，容易出现土壤盐渍化的变化，因为在地下水位升高过高的情况下，附近的土质不可避免的会出现被浸润的问题，因此产生了土壤的盐渍化现象，破坏了土壤的承载力，造成了对建筑工程项目安全的负面干扰。一旦出现侵蚀达到一定程度的情况，将会引起该区域的塌方风险，建筑物的稳定性被破坏，增加了安全事故问题的发生几率。地下水位在异常下降的状况下产生了土壤内部的波动问题，土质结构严重被破坏，容易出现建筑物的稳固性变差的现象，发生沉降和开裂的风险，这导致了建筑物的使用寿命缩短，耐久性不足，安全性能发生了变化。对照正常的范围，地下水位的变化幅度应保持在一定的范围内，才能够免受地下水的侵蚀和负面影响。地下水位之所以会下降，在一定程度上是由于人为因素导致的，因此在具体的地下水位问题治理过程中，结合其危害，要从有效的人为防治措施着手，加强对地下水位升降变化带来危害的防范和治理。另外，在掌握数据和信息记录状态的前提下，根据建设项目的具体情况，对建设项目全过程中可能出现的难点问题和可能出现的必要环节进行考察，准确计量，分析并根据试验方法进行计算，在得出结果后对区域的地质结构做出准确的评价，从中可以明确区域地下水变化的发展趋势、地质环境的转变状况和特征，并详细记录结果。

2.2水工环地质灾害危险性评估问题

①思想重视程度不高，只有深刻认识到水工环地质灾害危险性评估工作开展的重要性以后，才能够在具体行动中体现出来，但是操作中将更多注意力放在了矿山综合环境勘察上面，对水工环地质灾害危险性评估较为忽略，即便是开展也只是停留在表层上，对隐藏地质灾害危险性深入分析鲜少涉及，严重降低了该项工作开展质量；②勘察管理体系不健全，在健全完善勘察管理体系引导下，水工环地质灾害危险性评估工作才能够科学规范展开，但是从实际来看，水工环地质灾害危险性评估管理体系还有待进一步完善，特别是在工作责任制度建立和实施细则完善方面，还要紧密结合实际进行优化健全；③水文地质环境分析不够，水文地质环境深入分析是科学评估水工环地质灾害危险性的重要内容，所得地质环境数据资料完整性，也会对最终工作质量带来极大影响，然而联系实际发现，分析水文地质环境时，没有深入到实际进行全面系统研究与分析，涉及到的信息资料与相关标准进行对比研究也比较少，这在一定程度上对确定水工环地质灾害危险性等级也带来极大影响；④采用技术设备较为落后，在水工环地质灾害危险性评估中，积极引进现代先进技术和设备仪器，可以起到事半功倍的效果，但是具体操作中依然沿用传统手段，涉及到的PTK、GPS等技术融合应用和现代化仪器设备使用比较少，不仅降低了实际工作效率，还无法保证地质灾害危险性评估效果；⑤人员素质水平有待提升，水工环地质灾害危险性评估工作开展，还需要众多专业人员从旁提供支持，并且人员素质水平高低也会对实际工作成效带来极大影响，而现有评估工作人员无论是专业素质，还是业务能力，都还存在诸多不足，不利于水工环地质灾害危险性评估水平与质量的提升。

2.3动力压力的危害

动水压力是指岩土体中存在的渗透力，基于以往经验可以得知，岩土体中的水体主要以结合水、毛细水为主，这些水体自身存在较大的自由性，但是相比自由水，其流动过程会受到较大的土壤阻力。在此作用下也会对地质构造进行拉拽，并且改变岩土层的地质应力，若该数值处于较大的波动范围，也会对工程稳定性与安全性带来较大的影响。在排除客观原因后，导致动力压力波动的主要原因在于，人类的各项活动加大了此类情况的出现，并且在此情况下，岩土层的构造也会出现不同情况的损坏，甚至会出现结构瓦解的情况，这样也会让原有的动水平衡受到破坏，导致岩土工程施工过程中出现基坑坍塌、严重形变等情况，影响到岩土工程开展过程的有序性。另外，在动力压力的持续作用下，也会带来安全隐患问题，从而影响到工程的施工质量。

2.4调查地下水状态

做好地下水状态的调研工作，加强调查的全面性、有效性，是对地下水位进行监测的关键环节，提高对地下水位监测工作质量的把控，要求工程地质勘察人员从监督管控环节着手，加强对地下水状况的调研、分析，对地下水位的实际情况形成全面、立体化的了解。对工程实况加强掌握，选择符合实际的工程情况的方法，进行对地下水位的调研，明确勘察标准，地下水的类型不同、特点不同，在勘察水文地质情况的作业环节，工作人员需要对地下水的类型进行分析，明确地下水所属的类别，对区域内地下水的情况加强勘察，掌握了解地下水位的规律，对具体的地下水位变化加强分析，为后续的工作奠定基础。做好地下水的调研工作，了解地下水的状态，明确工程建设的施工方向，调整施工方案、施工计划。对工程地质勘查中可能存在的水文地质危害进行防范和治理，选择具有较强性能优势的施工材料，对常见的地下水问题进行防范和治理，制定科学合理的方案，消除漏洞风险，采取有效的防治措施，及时的做好弥补工作。对地下水突涌和管涌等问题，要进行及时的防治，对突涌和管涌等突出问题的出现率进行预测和分析，提前加强准确预测，对地下水水位情况形成一定了解，对管涌和突涌出现的几率原因进行综合化的分析，治理此类现象。出现率较高的情况下，工程地质的勘查人员需要结合现实情况做好防护选择，适合的基坑深度，在合适的位置设置隔水层，根据国家的相关标准对厚度进行有效的防控，提高对地下水突涌现象的防治效果，降低地下水问题风险。

2.5水工环地质灾害危险性评估方法及应用分析

开展矿山水工环地质灾害危险性评估工作，对先进技术设备进行运用，不仅可以提高实际工作效率，还能确保评估结果精准性。不过从实际情况来看，水工环地质灾害危险性评估工作开展所采用技术设备还有待更新，特别是在先进技术采用方面，除了要积极引进GPS技术、PTK技术以外，还要紧跟时代发展步伐，对这些技术进行融合应用，促使其优势作用得到充分发挥，甚至还可以将现代大数据、云计算等技术渗透其中，使水工环地质环境勘察数据信息分析处理更加高效准确，并加快水工环地质灾害危险性评估工作开展进程与质量。另外，开展水工环地质勘察工作，还需要对各种先进仪器设备进行运用，所使用仪器设备精细化水平，也会对勘察数据结果完整性、准确性和有效性产生极大影响，进而威胁到地质灾害危险性等级评估确定，这时候就要坚持与时俱进，结合勘察实际情况对现代化仪器设备进行科学选用，以确保最终得到数据资料质量。

2.6水工环地质勘查技术应用

2.6.1  RTK技术及应用

如今，水工环地质勘察技术的应用价值逐渐提升。其既能够增强工程质量以及工程安全性，同时也能够降低工程对于环境及能源造成的不良影响，切实缓解能源紧缺的问题。因此，相关行业从业者需要重点关注这一技术种类，应用技术，切实发挥其整体的价值。现如今，行业中比较常见的水工环地质勘察技术具备一定的多样性。技术人员需要综合掌握，合理应用，促使工程及行业稳定发展。RTK技术全称为Real  Time Kinematic意为实时动态载波相位差分技术。该技术应用的过程中主要包含三大部分，分别为接收机、数据链以及流动接收机。其中接收机与流动接收机之间的区别在于前者是基准站中的接收机，并且所处理的工作内容有一定的区别。在具体工作中，利用该技术以及相关设备，技术人员能够及时接收数据，并处理在波观测值数据方面存在的差异。而在水工环地质勘察工作中，利用RTK技术，技术人员可及时接收载波信号，并利用技术的自动分析功能，求差解算所测区域，进而转化判断相关坐标。相较于以往工程中技术人员常用的静态测量技术、快速静态测量技术以及动态测量技术来说，RTK技术的优势会更加的明显，具有较高的自动性、实时性及精准性，无需事后在进行大量的简算。甚至在野外范围内利用RTK技术，技术人员也能够实时精准定位坐标并获得较为详细的高层数据。除此之外，利用RTK技术技术人员可以有效增强工程方向工作的整体质量，为后续工程任务的稳定开展，提供有效支撑。在勘察地形点时，RTK技术也具有较高的应用价值，技术人员需要先利用该技术测量并设定所测区域的地形情况，并对测得的数据加以合理的记录。完成数据采集工作后，技术人员需要发挥RTK技术的转换数据优势，利用这一方式自动化的处理所测得的数据并对其加以编辑，使之能够转化成聚焦性的地形图。由于RTK技术具有较高的采点速度，所以技术人员的整体工作效率会得到有效地增强，而对于测量点高度定位的要求，也能够达到及时的处理。水工环地质勘察工作环境相对较为恶劣，并且极容易受到环境的影响而产生一些问题，但利用RTK技术可有效处理这些局限，辅助技术人员及时并精准的定位，明确测量同根的控制点，突破外部条件形成的不良影响，降低设备转移形成的误差。并且RTK技术可以辅助技术人员精准判断所测区域内是否存在水源污染问题，使之有充足的时间拟定处理方案，提高作业效率。

2.6.2 GPS技术的应用

就GPS技术的应用原理分析来看，此种技术的运用，还需要结合遥感技术、计算机技术等来开展作业，方可确保水工环地质勘察数据的准确度，这样可以为实现勘察作业的目标和要求提供科学的保障。而在水工环地质勘察作业开展期间，对于信息处理、环境分析工作的开展上，运用此项技术，有利于保证数据的准确性。比如，在具体勘察作业期间，勘察操作人员可以先使用遥感技术来获取被勘察区域的全体情况，对于图像数据分析的时候，运用此种技术，可以提升光谱分辨率的质量。目前，该种技术在水工环地质勘察方面有着良好的应用前景，尤其是在地震问题的处理上，有着良好的应用效果。对于此种技术的实际应用上，勘察工作人员能够获取相应的地质勘察数据，了解勘察区域内部资源，并对这些数据进行准确的收集，实现对其科学的开发和利用，从而有效的提升对此种技术的应用效果。

2.6.3电法技术

就电法技术的应用来看，应用历史比较久，在科技水平提升的同时，该项技术的应用日渐成熟，在水工环地质勘察工作中的应用价值越来越突出。就电法技术的实际应用来看，主要表现为两种形式，即高密电法和激化法。就高密电法来讲，其应用原理是利用形式化的调查方法来达到地区地质勘察的目的，此种方法操作比较简单，比较适用于野外地质勘察工作。在水工环地质勘察工作开展期间，利用高水平的机械自动化技术，可以获得更好的效果。在具体应用的时候，这就需要相应的操作人员，结合实际需求，在不同的位置上设置大量的测量点，这样就可以对地质结构进行全面的勘探，保证地质调查结果的准确性、全面性。就激化法的应用原理分析来看，通过对矿石和岩石进行强化后，结合其变化来分析与判断岩性的一种技术，可以准确掌握地区的相应地质条件信息数据，获取理想的调查结果，此种技术在矿山勘探、水资源调查等工程中会常用到，对于提升勘察工作效率有着积极的促进价值。

2.6.4瞬变电磁法

电磁法在勘察领域应用的范围非常广，主要包括了地下水、地热勘察，矿产勘察、溶洞勘察、高阻覆盖区勘察等，表现出了优异的应用效果，勘察的质效高，结果准确。水利工程通常地质条件较差，处于高山河流区域，现场地质勘察会受到自然条件、地形的限制，工程勘察结果可能存在偏差。电磁法是水利工程地质勘察中常用的一种方法，利用电磁感应原理，借助水利工程勘察现场地下岩(矿)石不同的导电性、导磁性，使用专门的地球探测仪器，比如V8多功能电法仪，通过发射系统发送一次脉冲磁场，接收系统接收二次磁场信号，进行水利工程地下地质勘察。该仪器为电法类勘探仪器，由发射系统、接收系统、定位系统、数据处理系统组成，勘察方法包括了瞬变电磁法、大地电磁法、音频电磁法等，在水利工程勘察中应用效果显著。但是在实际的勘察中，由于水利工程现场地下良导体的不同，电磁法勘察的灵敏度存在差异，呈现出不同的电磁异常场幅度，导致最终的解释成果存在差异。

2.6.5数字孪生技术

水利水电工程地质勘察生产阶段涉及比较复杂的流程，对工程质量要求较高。目前，在勘察工程阶段还采用传统的工作方法，通常采用二维图纸进行生产，采用此种生产模式，不仅会消耗大量的人力物力，同时还会使工作流程混乱，不利于管理，信息化流程较低。数字孪生是一种数字化表示，可以将虚拟与现实融为一体，有利于实现物理空间与虚拟空间的相互连接。数字孪生技术最早出现在美国，应用于健康维护和保障。现在，针对地质勘查所面临的问题，数字孪生技术逐步应用在水利水电工程项目中，使工程朝着信息化与智能化发展，对水利水电行业的更新和变革具有重要意义。在水利水电工程中，三维建模得到了广泛应用，尤其在工程地质方面的应用最为显现。首先可以在测量工程地质中得到广泛应用，利用三维实景数据反映出地物的位置、外观以及高度等内容，其次，可以进行外业地质的编录。在施工过程中，可以识别和提取出地质结构，同时对地质结构进行分析。第三，分析不良地质，如通过利用三维实景可以发现泥石流、危岩体等地质灾害的分布情况，对产生灾害影响的部分进行测量，分析体积大小，观察灾害动向等。第四，使用三维激光等技术可以对洞室断面进行扫描，这对于还原展部特征等具有重要意义。

2.6.6物探方法技术

水工环工程中，岩溶是发育规律最复杂的地质现象之一，也一直是勘察工作的难点，只有采取多种勘察手段相结合的方式，才能取得与实际相符的资料。在岩溶地质条件复杂的大藤峡枢纽区，物探作为重要的地质勘察方法受限于各种因素，其常规方法确难以获得良好的应用效果。而小线框大电流瞬变电磁法克服了覆盖层厚、地表障碍物多等诸多不利因素，达到了缩短勘察工期、提高勘察精度的目的。1）目前，多数国产的矿用瞬变电磁仪具有较大的发射电流，大电流也具有较大的探测深度，但电流并非越大越好。在水利水电工程中，浅表部的岩溶对工程的影响更大，选择合适的电流参数，使盲区深度小于覆盖层厚度。2）小线框瞬变电磁法设备灵活轻便，施工效率高，边缘效应小，横向分辨率高也是其一大优势。较高的横向分辨率尤其适用于地质条件复杂多变的岩溶地区。3）瞬变电磁法对地下水的反应极其明显，含水的溶洞与破碎带在反演图像上均为明显的低阻异常，空溶洞与粘土充填溶洞在反演图像上却无明显异常。故瞬变电磁法只用于含水岩溶探测，空溶洞与粘土溶洞宜选择其他方法。

2.7不良地质现象勘察

水利工程属于复杂性工程项目，施工周期相对较长，且需投入大量建设资金，并且水利工程建成投入使用后可能会对工程周边地质及水文环境产生影响。为此，水利工程建设之前需要严谨筛选坝址，应重点加强地质条件、水文情况的详细勘察，结合实际勘察结果选择最为适合的水利工程大坝建设位置，并依据工程建设地的实际情况科学合理开展水利工程施工，从而打造出高品质的水利工程，降低对工程周边环境产生的不利影响，从而为我国经济发展产生有效驱动。坝址选择时，滑坡、泥石流、岩石风化以及岩溶等物理地质现象均会对大坝建设质量产生影响。通常河谷地区大坝建设时会选在窄峡河谷区段，以降低工程量，减少建设成本，然而峡谷坡岩存在泥石流发生隐患，会导致大坝受到严重损伤。表面看似完整的岩体，若是其下方存在里晋斯页岩，可能会因页岩这一滑坡体物质的影响而导致河槽向另一侧河岸推移，因此，存在里晋斯页岩的区域不适宜作为坝址。并且部分花岗岩及其他地质条件下，下层为砂砾石层的岩石存在发生滑坡的可能，会对大坝产生不利影响。因而坝址选择中也要展开不良地质现象勘察。经过不良地质勘察发现，本坝区属于峡谷地形，存在冲沟发育现象，裸露地层为砂页岩类，属于三叠系下统夜郎组第三段，走向或是相交于河床或是与大角度斜向交汇。坝址区域内植被长势不旺，有水土流失现象。碎屑岩分布区域地表多被风化与侵蚀，有冲沟发育现象。第四系具有极厚的覆盖层，然而并没有滑坡隐患。受到地形地质影响，本坝区主要是风化形物理地质，但不存在里晋斯页岩或花岗岩等不良地质，滑坡、泥石流等自然灾害的发生风险较低，作为水利工程大坝修建区域较为安全。

2.8加深水文特点研究

加深水文特点研究，能够更加清晰的认知工程地质勘察效果带来的影响性。基于以往应用经验可以得知，在地下水与岩土实际作业过程中，岩土具有许多的性质特征，而这些特征也和工程施工地质之间保持着较高的联系，在开展地质勘察活动时，需注意以下几方面：（1）需要按要求对岩土采样过程进行科学化管理，例如，需要在区域枯水期和丰水期分别采集一定数量的岩土样本，从而更加系统的完成数据分析，了解当地的水文地质变化规律。（2）水文地质勘察作为岩土工程施工前的重要环节，其获取数据的完整性与可靠性都会影响工程建设结果的安全性，这也要求实际勘察活动中需要做好地下水位、地理条件等内容的深入分析，这样也可以更加系统的分析该地区的水文地质情况，也为后续施工方案的拟定提供参考。

2.9岸坡安全

堤岸岸坡的稳定性是地质勘察的重点研究项目之一，岸坡稳定性对防洪功能有重要的影响。根据野外地质调查，堤岸内、外坡均为土质边坡，植被覆盖。现状堤防坐落于长江冲积平原一级阶地上，地形开阔平坦，地层岩性均一，地层厚度稳定，为基本稳定岸坡。现状河堤低矮，迎水坡无砌护，不能达到抗洪的要求，需采取护岸措施。堤防两岸工程地质纵剖面显示堤基土主要由淤泥质粉质粘土组成，为软弱土层，其厚度大，地层结构层面起伏平缓，堤身抗滑稳定性一般。堤身直接置于软弱下卧层若堤顶荷载过大，易引起一系列沉降变形问题。应根据现场钻探和室内土工试验成果，结合该地区同类工程经验综合确定本工程河道堤岸土层的允许坡率指标地质建议值。

结语

现如今，行业中比较常见的水工环地质勘察技术具备一定的多样性。技术人员需要综合掌握，合理应用，促使工程及行业稳定发展。

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