本站原创摘 要：水文地质和工程地质二者关系极为密切,相互联系又相互作用,地下水既是岩土体的组成部份,直接影响岩土体工程特性,又是基础工程的环境,影响建筑物的稳定性和耐久性,本文主要阐述了常见水利工程的工程地质和水文地质条件,分析了常见水利工程的地质问题,以西北地区的工程地质和水文地质问题为例进行的分析,并说明地质勘测工作在水利工程建设中的重要性,有一定的借鉴意义.
关 键 词：水利工程；工程地质；水文地质；
中图分类号：F407.9文献标识码：A
1引言
我国面积广阔,地形复杂多样,气候条件地区差异明显,与之对应的工程地质和水文地质情况亦是复杂多变,水利工程一般投资较大,稍不注意就将影响工程质量,造成巨大的经济损失.工程地质勘察为工程建设的质量以及运行期的安全提供了重要基础资料,水利工程地质勘察基本上保证了水利工程建设的顺利进行.实践证明,我国目前的病险水库产生的主要原因除了施工质量外,最主要的原因就是前期工程地质和水文地质勘查不到位.可见,做好工程地质和水文地质勘查工作对水利工程的建设和顺利运行至关重要.
2常见水利工程的工程地质和水文地质条件
工程地质和水文地质条件,可理解为与水利工程建筑物有关的各种地质因素的综合,主要包括：①土石类型及其性质；②地质结构；③地形地貌；④水文地质；⑤天然建筑材料等方面.
2．1土石类型及其性质
土和岩石是水利工程建筑物的地基、建筑材料或建筑介质.它们的类型和性质对建筑物的稳定性、安全性、技术上的可行性、经济上的合理性都有着极为重要的影响.
2．2地质结构
地质结构包括地质构造和岩体结构.地质构造按构造形态可分为倾斜构造、褶皱构造和断裂构造三种类型.岩体结构是指未固结成岩的第四级土层的结构,包括各种成因类型土层的成层特征、岩相变化和空间分布规律.
2.3地形地貌
地形一般指地表形态、高程、山势高低、山脉水系、自然景物、森林植被,以及建筑物分布等,常以地形图的形式予以综合反映.地貌主要指地表形态的成因、类型,以及发育程度等.
2．4水文地质
水文地质条件一般包括：①地下水类型,如上层滞水、潜水、承压水等；②含水层与隔水层的埋藏深度、厚度、组合关系、空间分布规律及特征；③岩层的水理性质,包括溶水性、给水性、透水性等；④地下水的运动特征,包括流向、流速、流量、补给关系等；⑤地下水的动态特征,包括水位、水温、水质随时间的变化规律；⑥地下水的水质,包括水的物理性质、化学性质、水质评价标准等.水文地质条件的好坏直接关系到水库是否漏水,坝基是否稳定,地下水资源评价是否可靠等一系列工程建设问题.
2．5天然建筑材料
天然建筑材料勘查应查明工程所需的各类天然建筑材料料场的分布、位置、储量、质量、开采和运输条件等,为工程设计和施工提供依据.
3水利工程地质问题分析
3．1坝基岩体的工程地质分析
不同的坝型,其工作特点不同,所以对地质条件的要求也就不同.因此,除了对各类坝型的工作特点应有所了解外,特别要了解不同坝型对地质条件的适应性和对工程地质条件的要求.由于坝区岩体中存在的某些地质缺陷,可能导致产生的工程地质问题主要有坝基稳定问题和坝区渗漏问题.
3．2边坡的工程地质分析
常见的边坡变形破坏主要有松弛张裂、蠕动变形、崩塌、滑坡四种类型.此外尚有塌滑、错落、倾倒等过渡类型,另外泥石流也是常见的边坡破坏的类型.影响边坡稳定的因素有：地形地貌条件的影响；岩土类型和性质的影响；地质构造和岩体结构的影响；水的影响；其他因素如风化因素、人工挖掘、振动、地震等.
3．3地下洞室围岩稳定性的工程地质分析
理想的建洞山体应具备的条件：建洞区地质构造简单,岩层厚,节理组数少,间距大,无影响整个山体稳定的断裂带；岩体坚硬完整；地形完整,没有滑坡、塌方等早期埋藏和近期破坏的地形；无岩溶或岩溶很不发育；地下水影响小；无有害气体和异常地热.
围岩变形破坏的几种类型：脆性破裂；块体滑动和塌方；层状弯折和拱曲；塑性变形和膨胀.
3．4水库工程地质问题分析
水库有两类：一类是在河流上筑坝拦水所形成的人工湖泊,即地面水库；另一类是利用地下蓄水构造,经人工控制形成的地下水库.水库蓄水后,水文条件、库周的水文地质条件都会发生比较剧烈的变化,以致影响库区及邻近地段的地质环境.例如库水升高浸润库岸,风浪作用冲蚀库岸,地下水位上升浸没洼地等.因此产生了各种工程地质问题,诸如水库渗漏、水库浸没、水库塌岸、水库淤积、水库诱发地震等问题.
3．5软土基坑工程地质问题分析
软土基坑工程地质问题主要包括两个方面：土质边坡稳定和基坑降排水.在软土基坑施工中,为防止边坡失稳,保证施工安全,采取的措施有：设置合理坡度、设置边坡护面、基坑支护、降低地下水位等.
软土基坑降排水的目的主要有：增加边坡的稳定性；对于细砂和粉砂土层的边坡,防止流砂和管涌的发生；对下卧承压含水层的黏性土基坑,防止基坑底部隆起；保持基坑土体干燥,方便施工.软土基坑开挖的降排水一般有两种途径：明排法和人工降水.其中,人工降水经常采用轻型井点或管井井点降水方式.
4西北地区的工程地质及水文地质问题
西北地区面积广阔,含昆仑山和秦岭以北、贺兰山以西的大面积区域,涉及新疆、宁夏、甘肃、青海、陕西以及内蒙古六省区.该区域地形十分复杂,地貌多样,山地、高原、沙漠、盆地均有分布.从水利工程的分布看,该区域集中了我国相当一部分大中型的水利工程.但是该区域地质环境较差,地质灾害频发,水文气象条件变化较大,工程地质和水文地质问题较为复杂,能否对该地区的工程地质及水文地质问题进行透彻的分析研究,已经成为能否保证该区域水利工程顺利运行及兴建的关键.
4．1山区泥石流、滑坡、崩塌灾害
西北地区地处印度板块和西伯利亚板块活动区,该区域发育了大量的断裂带,这对水利工程的实施带来很多不利因素.由于构造活动频繁,西北地区也是我国的五个地震多发区之一,地震引发的活动断裂为山区泥石流、滑坡、崩塌等地质灾害创造了条件.舟曲泥石流灾害、玉树地震灾害,无一不是例证.
4．2地面沉降及地裂缝灾害
地面沉降和地裂缝的成因机理和沿途破坏机制比较复杂,但产生这些灾害的重要原因是过分开采地下水.西部地区社会经济的飞速发展,使得城市膨胀、人口增长,丁矿企业迅速发展,当地表水资源已远远跟不上社会经济的发展脚步时,只能通过过量抽取地下水的方法弥补.过量开采地下水直接导致地下水位快速下降,进而地面沉降、地裂缝灾害不断加剧.如西北地区的古城西安,地面沉降、地裂缝问题已经比较严重,好在近年来已经引起重视,各种如地下水回灌等措施正在实施,情况有所好转.
4．3水土流失问题
水土流失问题是困扰西北地区经济社会发展的一个大问题.西北地区属大陆性季风气候区,降水时间比较集中,雨季多发暴雨,再加上该地区稀薄的植被,这直接导致了水土流失问题的发生.除了该地区的自然气象因素外,由于滥砍滥伐、超载放牧、过渡开垦等历史原因,西北地区水土流失问题相当严峻,自然条件十分恶劣.个别地区为了眼前利益,置大局于不顾,不仅不严格执行治理保护政策,反而大搞开发,破坏了大量的地貌和植被,更加加剧了水土流失问题.另外,近年来西北地区大量煤、油、气资源的开发,过多生产道路的修建,也对环境带来了很多不利的影响,导致了新的人为原因的水土流失.
4．4隧道工程勘测问题
西北地区山区面积较大,各级水利工程、公路、铁路的修建难免需要遇到隧道工程.例如我国的南水北调工程的西线工程位于地质构造上青藏高原东部巴颜喀拉地块内,块体的四周边界以巨型走滑断裂和逆断裂为特征,构造运动非常强烈,是块体运动引发应力集中和释放能量的主要场所,在这一地区南水北调西线工程基本都以隧洞的形式穿越这一台地.水利、铁路和公路各项工程的前期勘测工作主要通过地面勘测的方法进行,勘测仪器设备的优劣、勘测人员素质的高低、勘测方法的 ;选择无疑成为形象工程的重要因素.
4．5高边坡问题
随着我国大规模建设向西部推进,西北地区高山峡谷区的一系列重大的水电建设和交通干线都涉及众多的岩质高陡边坡变形稳定问题,以及黄土高原的高陡黄土边坡稳定问题,露天开矿区也涉及高陡边坡的稳定性问题,还有边坡岩土体的动力稳定性问题.边坡的高度已经远远打破我国的历史记录和世界纪录,边坡规模的增大,边坡工程地质条件更加复杂,使高边坡变形与稳定性成为一个突出的工程地质问题.其中高陡边坡的工程适宜性问题、形成的地质一力学机制、变形与破坏的方式、工程荷载作用下的性状及控制措施与途径是高边坡研究中必须解决的关键问题.
结语
有什么样的区域背景,就决定了什么样的工程地质和水文地质条件.实践证明,作为一个优秀的水利工程勘测人员,不仅要了解工程地质和水文地质方面的专业知识,还要了解工程设计的原理和方法,因为工程地质问题的提出与解决均须与设计、施工单位共同协作才能完成.因此,需要不断总结经验,交流推广、提高水利工程地质勘察的技术水平.