翟世斌

（湖南中核建設(shè)工程公司，湖南 長(zhǎng)沙 410000）

水工環(huán)地質(zhì)勘查工作是一項(xiàng)基礎(chǔ)調(diào)查工作，在考慮工程的外部影響環(huán)境下，主要針對(duì)工程所在地的地質(zhì)條件、地下水的基本信息以及地層的滲水率情況進(jìn)行調(diào)查，根據(jù)調(diào)查得到的基本信息綜合分析工程所在地的環(huán)境，并將該結(jié)果作為工程的前期準(zhǔn)備，以該過(guò)程作為下階段工程的開展的理論數(shù)據(jù)基礎(chǔ)[1]。以環(huán)境保護(hù)意識(shí)作為水工環(huán)地質(zhì)勘查工作的理論基礎(chǔ)，能夠保證后續(xù)工程的環(huán)保性，促進(jìn)環(huán)境向健康、和諧的方向發(fā)展。實(shí)際進(jìn)行水工環(huán)地質(zhì)勘查時(shí)，應(yīng)結(jié)合勘查對(duì)象的地理環(huán)境，選擇合理的方法展開勘查過(guò)程，以勘查地下水的水層條件作為勘查指標(biāo)，調(diào)整地下水的水位變化過(guò)程，結(jié)合原有的歷史資料，對(duì)后續(xù)展開的工程提供一定的技術(shù)數(shù)值參考。國(guó)外在研究水工環(huán)地質(zhì)勘查起步較早，在現(xiàn)代精密機(jī)械的支持下，水工環(huán)地質(zhì)勘查工作已經(jīng)初步實(shí)現(xiàn)了安全環(huán)保的目標(biāo)[2]。國(guó)內(nèi)在研究水工環(huán)地質(zhì)勘查工作起步較晚，在我國(guó)機(jī)械制造業(yè)不斷地發(fā)展下，水工環(huán)地質(zhì)勘查水平正處于高速發(fā)展的階段。綜合國(guó)內(nèi)外的研究成果來(lái)看，研究環(huán)境保護(hù)意識(shí)下水工環(huán)地質(zhì)勘查中新方法的應(yīng)用是很有必要的。

1 環(huán)境保護(hù)意識(shí)下水工環(huán)地質(zhì)勘察中新方法的應(yīng)用研究

1.1 分析地下水流流向

在分析地下水流速及流向時(shí)，在滑坡處設(shè)定一個(gè)定位基準(zhǔn)，在水流較為緩慢的位置，以坡處產(chǎn)生的裂痕作為勘探點(diǎn)，以裂痕小的位置作為起點(diǎn)，沿著大裂痕的裂縫作為勘查方向，不斷取樣裂縫中的土體后，計(jì)算裂縫處的內(nèi)間隙數(shù)值，計(jì)算公式就可表示為。

其中，D1表示取土器的外徑，D2表示取土器的內(nèi)徑數(shù)值，慮裂縫處巖體的電阻數(shù)值，將計(jì)算得到的內(nèi)間隙數(shù)值與巖體的電阻數(shù)值相互對(duì)應(yīng)，對(duì)應(yīng)處理完畢后，根據(jù)巖體的物理特征將上述整理得到的數(shù)值作為巖性特征。根據(jù)實(shí)地的勘查結(jié)果，使用上述得到的數(shù)值繪制一個(gè)地質(zhì)圖像，將數(shù)值相同的位置相互連接De表示土體的裂隙暴露長(zhǎng)度。在內(nèi)間隙數(shù)值的控制下，綜合考后，得到不同層級(jí)地質(zhì)層[3]。當(dāng)實(shí)際的地質(zhì)層出現(xiàn)斷離帶時(shí)，使用電測(cè)探法判定斷離帶中碎石的厚度和范圍，并將該區(qū)域作為特殊水流區(qū)，采用地震勘測(cè)法測(cè)量該水流區(qū)的獲取精準(zhǔn)的電阻數(shù)據(jù)，當(dāng)電阻數(shù)值在5Ω 左右時(shí)，那么此時(shí)該水流區(qū)的大致水流方向?yàn)闁|。在確定水層的水流流向后，確定含水層的地理位置。

1.2 確定地層含水位置

以上述分析得到的特殊水流區(qū)作為處理對(duì)象，在該區(qū)域內(nèi)下設(shè)一個(gè)套管，計(jì)算該套管柱自重在管子危險(xiǎn)斷面處產(chǎn)生最大拉應(yīng)力數(shù)值，計(jì)算公式可表示為：

其中，q表示套管的質(zhì)量，L表示區(qū)域內(nèi)的管道長(zhǎng)度，ρ表示管道的密度，表示區(qū)域內(nèi)巖體的密度。以該應(yīng)力數(shù)值作為鉆探設(shè)備的荷載力數(shù)值，選用如下表所示的鉆探設(shè)備進(jìn)行處理，參數(shù)如下表所示：

表1 使用的鉆探設(shè)備參數(shù)

使用上表所示參數(shù)的鉆探設(shè)備，在使用鉆探設(shè)備增加荷載力的過(guò)程中，采用耐磨性較強(qiáng)的鉆頭進(jìn)行工作，實(shí)際鉆進(jìn)時(shí)應(yīng)保持鉆壓數(shù)值的平穩(wěn)，控制鉆機(jī)的速度為穩(wěn)定增加狀態(tài)[4]。在碎石厚度小的區(qū)域內(nèi)，采用低轉(zhuǎn)速小泵量處理。根據(jù)鉆探管道內(nèi)接觸到地下水從而形成的水位作為標(biāo)準(zhǔn)，測(cè)量得到的數(shù)值即為含水層上水層的位置。確定得到含水層上水層的位置后，分析含水層的滲透過(guò)程，最終完成水工環(huán)工作中新方法的應(yīng)用過(guò)程。

1.3 完成應(yīng)用過(guò)程

以上述處理分析作為基礎(chǔ)，在上述使用的鉆探設(shè)備處放置一個(gè)傳感器，將該傳感器放置在上水層位置的2cm 處，以傳感器得到的數(shù)值作為處理對(duì)象，將傳感器連接上位機(jī)后，設(shè)定傳感器的數(shù)據(jù)采集周期為6h 后，不斷采集含水層的信號(hào)數(shù)據(jù)后，采用遙感技術(shù)模擬自然水在地層的滲透過(guò)程，聯(lián)合地層內(nèi)的物理參數(shù)，分析控制區(qū)域的分表率數(shù)值，以數(shù)值大小在0.3 區(qū)間內(nèi)的為合理變化范圍，探析區(qū)間對(duì)應(yīng)區(qū)域內(nèi)的反射波，并將該反射波作為新方法的標(biāo)準(zhǔn)焦距，確定實(shí)際的應(yīng)用勘查點(diǎn)[5]。以GPS 技術(shù)提供的觀測(cè)數(shù)值作為校正數(shù)據(jù)，分解校正數(shù)據(jù)與實(shí)際數(shù)據(jù)間的基線向量，搭建一個(gè)內(nèi)含數(shù)據(jù)的三維坐標(biāo)系，切換含水層內(nèi)水分動(dòng)態(tài)和靜態(tài)的變化，分析得到自然水在含水層中的變化過(guò)程，綜合考慮外部環(huán)境自然水的運(yùn)動(dòng)過(guò)程，最終完成水工環(huán)地質(zhì)勘查中新方法的應(yīng)用。綜合上述處理，最終完成環(huán)境保護(hù)意識(shí)下水工環(huán)地質(zhì)勘查中新方法的應(yīng)用研究。

2 應(yīng)用驗(yàn)證

2.1 準(zhǔn)備階段

隨機(jī)選定一處位置作為勘查對(duì)象，以該區(qū)域內(nèi)的臨近工點(diǎn)的勘查資料作為理論支撐，設(shè)定勘查點(diǎn)，設(shè)定的勘查點(diǎn)位置如下圖所示：

圖1 設(shè)定的勘查點(diǎn)位置

在如上圖所示的勘查點(diǎn)位置下，首先分析該勘查點(diǎn)的巖石性質(zhì)，根據(jù)該位置的巖石構(gòu)成，采用巖樣取芯的方法測(cè)量該地已有物探的參數(shù)，參數(shù)結(jié)果如下表所示：

表2 獲取巖樣的電性參數(shù)

在上表所示的電性參數(shù)的控制下，根據(jù)地層內(nèi)的巖石構(gòu)成，劃分為不同的地質(zhì)層后，準(zhǔn)備WDJD-多功能數(shù)字直流激電儀作為實(shí)驗(yàn)器材，使用的激電以如下圖所示：

圖2 準(zhǔn)備的WDJD-多功能數(shù)字直流激電儀

在上圖所示的直流激電儀下，以直流激電儀的測(cè)量的水位數(shù)值作為標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比數(shù)值，使用文獻(xiàn)[4]中的應(yīng)用方法、傳統(tǒng)應(yīng)用方法以及文中設(shè)計(jì)的應(yīng)用方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，對(duì)比三種應(yīng)用方法得到的地下水位置數(shù)值的誤差大小。

2.2 結(jié)果及分析

基于上述準(zhǔn)備階段，以上圖1 對(duì)應(yīng)得到的測(cè)試點(diǎn)位置作為處理對(duì)象，使用上圖2 中的直流激電儀測(cè)量對(duì)應(yīng)的測(cè)試點(diǎn)，以激電儀的移動(dòng)時(shí)間和光的傳播速度作為計(jì)算對(duì)象，根據(jù)三種應(yīng)用方法計(jì)算得到的位移數(shù)值作為地下水的位置數(shù)值，以測(cè)量得到的數(shù)值作為標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值，計(jì)算三種應(yīng)用方法產(chǎn)生的數(shù)值誤差，最終三種應(yīng)用方法得到的位移誤差數(shù)值結(jié)果如下表所示：

表3 三種應(yīng)用方法得到的地下水位置數(shù)值誤差

根據(jù)上表中的各項(xiàng)數(shù)值可知，在三種應(yīng)用方法的控制下，不同的測(cè)試點(diǎn)產(chǎn)生了不同的數(shù)值誤差，由上表中的數(shù)值，文獻(xiàn)[4]中得到的測(cè)試點(diǎn)的地下水位置誤差在0.4%～0.5%之間，誤差數(shù)值最大。傳統(tǒng)應(yīng)用方法得到的地下水位置誤差在0.2%～0.3%之間，誤差數(shù)值較小，而文中設(shè)計(jì)的應(yīng)用方法的誤差數(shù)值在0.05%～0.09%之間，與兩種現(xiàn)有的應(yīng)用方法相比，文中設(shè)計(jì)的應(yīng)用方法精確度更強(qiáng)，適合在實(shí)際水工環(huán)的勘查中應(yīng)用。

3 結(jié)束語(yǔ)

在環(huán)境保護(hù)意識(shí)不斷加深的當(dāng)下，水工環(huán)地質(zhì)勘查工作成為了環(huán)保意識(shí)的踐行工具，研究水工地質(zhì)勘查中新方法的應(yīng)用，能夠改善傳統(tǒng)應(yīng)用方法中的不足，為今后的研究工作提供一定的理論支持。