论文部分内容阅读
摘要: 随着工程勘察新技术的引进和应用，加之面对的工程地质问题越来越复杂，地质勘察人员在勘察技术水平得到了提高的同时也面临极高的挑战,本文简要概括了地质勘查新技术，并对其的应用与发展进行了探讨。
关键词:地质勘察；工程技术；应用发展
1 勘察新技术应用
1.1 工程地质
随着建设项目规模的增大, 面对的工程地质问题越来越复杂且极具挑战性。经过不断探索、实践和提高, 在诸多领域具备了很强的技术实力,如: 工程岩质高边坡的工程地质勘察研究、高坝大库场地的工程地质勘察研究、大型地下洞室群的工程地质勘察研究、喀斯特地区水文地质勘察研究、高地震烈度地区高坝大库水库诱发地震监测预警系统研究等领域。尤其是在水电站294m 高双曲拱坝和近700 m 高边坡工程、该水电站近30 m 大跨度地下洞室、水电站高心墙堆石坝和天生桥水电站高面板堆石坝等地质勘察研究技术上处于国际先进水平。地质分析的手段和方法也得到不断发展。
( 1) 引进和开发实用软件。引进边坡稳定计算程序( 包括理正软件和EMU 程序等) 用于滑坡、塌岸稳定分析, 提高勘察成果的定量化判识水平; 引进开发了勘探图件、地质剖面制作程序及三维成像技术, 开发并进一步完善“工程地质软件包程序( EGS2000)”, 较好地解决了钻孔成图中的很多难题, 也为地质平面及剖面图的绘制起到了较好的辅助设计作用, 取得了较好的效果。
( 2) 结合工程实践研究和开发新技术。与相关单位合作,开发边坡斜面摄影成像技术用于工程实践, 提高了地质编录工作效率, 获得了大量的工程地质数字信息; 采用院校合作方式开发水电站枢纽区工程地质三维可视化建模与分析研究系统, 已应用于生产之中。
( 3) 引进并应用新的地质勘察和分析手段。在水电站勘察过程中, 根据地质分析的需要, 在右岸构造软弱岩带勘察中, 使用了地震波CT 测试技术; 采用模型洞原位变形观测分析地下洞室稳定性; 在右岸构造软弱岩带稳定性分均采用了目前比较先进的三维弹塑性有限法分析和三维流形元( FLAC) 分析方法, 为稳定性评价和工程施工设计提供了可靠的基础资料和参考依据。
( 4) 其他新方法新技术的引进和应用。地下洞室围岩分类、坝基岩体质量分类、边坡岩体质量分类、边坡稳定分析、岩体弹塑性理论、地质力学模型、岩( 土) 体物理力学性试验方法的发展应用; 电脑与工程地质软件包的开发应用; 勘测手段及钻进取芯技术的提高、物探各种测试手段的广泛应用强有力地促进了工程地质勘察中获取工程地质资料周期的缩短和工程地质条件快速分析评价; 充分利用网络技术, 进一步提高了地质专业劳动生产率。
1.2 工程勘探
在已有的设备(各型钻机、夯管机、锚杆机、拉拨试验机等)、使用新材料( 新型地质钻杆、高压钢扁管) 、引进新技术新工艺( 大口径钻孔测斜技术、500m 深钻孔地温测量技术、勘探竖井开挖技术), 并进行了研發技改( 套管脚止水器、钻具防磨装置、金刚石钻具双管接头的改造、自卡式丝锥、稳压罐、旋转式孔口封闭器、大口径金刚石钻头等) 。近几年, 又从生产需要出发, 推广应用以下新技术新工艺: ①选取适合各类地层( 覆盖层、松软地层、严重坍塌漏失层) 的金刚石钻头, 提高钻进效率, 降低生产成本; ②研制出适合复杂地层钻进的薄金刚石钻头, 解决了软硬相间岩石钻进取芯困难的问题; ③继续完善大坝灌浆变形观测和抬动观测技术, 确保坝体安全和工程质量满足要求; ④在河床冲积层勘探中, 采用了SM胶取芯技术, 保证了试验样品的原始状态, 为冲积层特性研究提供了真实可靠的材料。
1.3 工程测绘
目前,已拥有相当数量的红外测距仪, 还先后购置了先进的GPS全球定位系统仪, 打破了以往只会作航测外业, 不会作航测内业的历史缺陷。采用全数字摄影测量系统进行地形测绘; 采用GPS、RTK 技术进行水下地形和线路测量; 采用测量机器人( TCA2003全站仪) 对水电站高边坡、水电站变形监测控制网及其他电站施工测量控制网进行自动化观测。在测绘监测新技术的应用中, 采用了“GPS 一机多天线监测系统新技术”对水电站的边坡安全进行了监测。到目前为止, 系统运行良好, 该方法在提高工效的同时, 还有效节约了成本。在水电站枢纽及库区地形图测绘中还采用了全数字摄影测量系统成图;新开发的横剖面调制及记录程序, 也在测量横剖面制作工作中得到广泛应用。
1.4 工程物探
水电站开展了大范围的河床冲积层地震波探测; 在水电站应用声波垂直反射波法、声波CT 法及红外线热成像三种相结合的方法, 准确地探测到了坝体面板脱空等工程质量问题; 在多项水利工程和多个水电站勘察中, 应用高密度电法勘探方法, 解决了水库漏水问题和断层构造发育范围及深厚覆盖层地质问题, 且成效显著。在两家虎跳峡工地进行深厚堆积体厚度探测时, 采用了“EH4 深厚堆积体厚度探测技术”, 对规模巨大的“两家入堆积体”进行探测, 在研究的同时进行应用, 取得了很好的效果,为这一方法的进一步使用起到了积极的推动作用。
电站还采用了“钻孔弹性模量测试新技术”, 并与弹性波速测试成果结合进行动静对比, 给出了坝基的三维变模分区,效果显著。另外, 研究并应用“隧洞施工监控量测一体化”, “坝基岩体质量测试的空间分析”, “数字式全景钻孔摄像系统”,“堆积体的综合物理探测技术”, “大坝面板脱空综合物理探测技术”,在水电工程地球物理中的应用等新方法新技术, 拓展了物探的应用领域, 提高了物探的探测精度。
2 勘察科技进步与新技术发展
3.1 科技进步与勘察成果
近几年来, 网络技术、数据库技术、数字可视化技术在工程勘察领域得到应用。在计算机建设上已实现局域网共享资源; 大部分电子版产品直接在计算机上进行传阅和校审, 大大提高了工作效率; 基本实现计算机辅助工程勘察, 达到信息化初始阶段目标; 由于工程勘察专业具有多样性、复杂性、随机性和数据海量性等特点, 信息化水平还有待进一步提高。
3.2 新技术创新与发展思路
地质、勘察系统人才培养与科技发展战略规划, 明确了“培养建设一支结构合理、技术一流的工程勘察专业人才队伍, 保持国内工程勘察行业的领先水平, 力争国际一流水平”的科技发展目标, 主要任务是密切关注、跟踪、研究国内一流的工程勘察企业的技术水平和发展动态, 通过加强行业协作及与国内高校、科研院所的密切合作, 在引进、消化、吸收国内外先进技术的基础上, 进行技术创新。技术发展总体思路如下:
( 1) 注重研究复杂坝基、高边坡及大型地下洞室群岩体( 围岩) 稳定性量化分析及三维地质数字模型软件与三维成像技术, 并对复杂岩体( 包括软弱蚀变岩体、大型松散堆积体、卸荷松动岩体、高地应力区岩体) 成因机制、工程地质性状、工程适应性进行科学试验研究; 同时开展 “三江干流”区域构造地质科学研究及对水电工程开发、建设的影响。
( 2) 重点研究水电水利工程地质综合勘察技术, 开展岩土工程和环境工程地质方面的研究并向深度拓展; 开展地质灾害勘察、防治与治理, 地质灾害险性评估方面的实践与研究。
( 3) 完善和提高目前使用的常规物探方法, 使其应用技术水平达到或超过本行业平均水平, 积极开展新技术、新方法的引进应用工作, 结合目前物探应用技术的发展情况, 对新技术、新方法进行重点研究。
(4) 广泛应用全站型自动速测仪、全球卫星定位系统(GPS) 、遥感技术(RS) 、地理信息系统(GIS) 于水利水电工程建设; 在野外数据采集、处理、存储、提供等方面逐步完善计算机技术在测绘领域的应用, 以提高全数字摄影测量及全野外数字成图的精度和速度, 增加测绘产品的多样化, 满足市场需求。
( 5) 积极配合新的钻探规程、抽水试验规程、压水试验规程的贯彻实施。对勘探设备和试验工器具进行重新整合, 尽快开展“自由震荡法”抽水试验的研究工作, 研制小口径双管钻具轴承储油密封系统, 并研究特殊岩体( 硬、脆、碎地层及
软弱松动岩体) 取芯技术。
( 6) 开发先进的水情自动测报软硬件技术, 自主开发改装一些较先进适用的水文测验仪器, 特别是泥沙采样器。加快水文数据库的建设。
关键词:地质勘察；工程技术；应用发展
1 勘察新技术应用
1.1 工程地质
随着建设项目规模的增大, 面对的工程地质问题越来越复杂且极具挑战性。经过不断探索、实践和提高, 在诸多领域具备了很强的技术实力,如: 工程岩质高边坡的工程地质勘察研究、高坝大库场地的工程地质勘察研究、大型地下洞室群的工程地质勘察研究、喀斯特地区水文地质勘察研究、高地震烈度地区高坝大库水库诱发地震监测预警系统研究等领域。尤其是在水电站294m 高双曲拱坝和近700 m 高边坡工程、该水电站近30 m 大跨度地下洞室、水电站高心墙堆石坝和天生桥水电站高面板堆石坝等地质勘察研究技术上处于国际先进水平。地质分析的手段和方法也得到不断发展。
( 1) 引进和开发实用软件。引进边坡稳定计算程序( 包括理正软件和EMU 程序等) 用于滑坡、塌岸稳定分析, 提高勘察成果的定量化判识水平; 引进开发了勘探图件、地质剖面制作程序及三维成像技术, 开发并进一步完善“工程地质软件包程序( EGS2000)”, 较好地解决了钻孔成图中的很多难题, 也为地质平面及剖面图的绘制起到了较好的辅助设计作用, 取得了较好的效果。
( 2) 结合工程实践研究和开发新技术。与相关单位合作,开发边坡斜面摄影成像技术用于工程实践, 提高了地质编录工作效率, 获得了大量的工程地质数字信息; 采用院校合作方式开发水电站枢纽区工程地质三维可视化建模与分析研究系统, 已应用于生产之中。
( 3) 引进并应用新的地质勘察和分析手段。在水电站勘察过程中, 根据地质分析的需要, 在右岸构造软弱岩带勘察中, 使用了地震波CT 测试技术; 采用模型洞原位变形观测分析地下洞室稳定性; 在右岸构造软弱岩带稳定性分均采用了目前比较先进的三维弹塑性有限法分析和三维流形元( FLAC) 分析方法, 为稳定性评价和工程施工设计提供了可靠的基础资料和参考依据。
( 4) 其他新方法新技术的引进和应用。地下洞室围岩分类、坝基岩体质量分类、边坡岩体质量分类、边坡稳定分析、岩体弹塑性理论、地质力学模型、岩( 土) 体物理力学性试验方法的发展应用; 电脑与工程地质软件包的开发应用; 勘测手段及钻进取芯技术的提高、物探各种测试手段的广泛应用强有力地促进了工程地质勘察中获取工程地质资料周期的缩短和工程地质条件快速分析评价; 充分利用网络技术, 进一步提高了地质专业劳动生产率。
1.2 工程勘探
在已有的设备(各型钻机、夯管机、锚杆机、拉拨试验机等)、使用新材料( 新型地质钻杆、高压钢扁管) 、引进新技术新工艺( 大口径钻孔测斜技术、500m 深钻孔地温测量技术、勘探竖井开挖技术), 并进行了研發技改( 套管脚止水器、钻具防磨装置、金刚石钻具双管接头的改造、自卡式丝锥、稳压罐、旋转式孔口封闭器、大口径金刚石钻头等) 。近几年, 又从生产需要出发, 推广应用以下新技术新工艺: ①选取适合各类地层( 覆盖层、松软地层、严重坍塌漏失层) 的金刚石钻头, 提高钻进效率, 降低生产成本; ②研制出适合复杂地层钻进的薄金刚石钻头, 解决了软硬相间岩石钻进取芯困难的问题; ③继续完善大坝灌浆变形观测和抬动观测技术, 确保坝体安全和工程质量满足要求; ④在河床冲积层勘探中, 采用了SM胶取芯技术, 保证了试验样品的原始状态, 为冲积层特性研究提供了真实可靠的材料。
1.3 工程测绘
目前,已拥有相当数量的红外测距仪, 还先后购置了先进的GPS全球定位系统仪, 打破了以往只会作航测外业, 不会作航测内业的历史缺陷。采用全数字摄影测量系统进行地形测绘; 采用GPS、RTK 技术进行水下地形和线路测量; 采用测量机器人( TCA2003全站仪) 对水电站高边坡、水电站变形监测控制网及其他电站施工测量控制网进行自动化观测。在测绘监测新技术的应用中, 采用了“GPS 一机多天线监测系统新技术”对水电站的边坡安全进行了监测。到目前为止, 系统运行良好, 该方法在提高工效的同时, 还有效节约了成本。在水电站枢纽及库区地形图测绘中还采用了全数字摄影测量系统成图;新开发的横剖面调制及记录程序, 也在测量横剖面制作工作中得到广泛应用。
1.4 工程物探
水电站开展了大范围的河床冲积层地震波探测; 在水电站应用声波垂直反射波法、声波CT 法及红外线热成像三种相结合的方法, 准确地探测到了坝体面板脱空等工程质量问题; 在多项水利工程和多个水电站勘察中, 应用高密度电法勘探方法, 解决了水库漏水问题和断层构造发育范围及深厚覆盖层地质问题, 且成效显著。在两家虎跳峡工地进行深厚堆积体厚度探测时, 采用了“EH4 深厚堆积体厚度探测技术”, 对规模巨大的“两家入堆积体”进行探测, 在研究的同时进行应用, 取得了很好的效果,为这一方法的进一步使用起到了积极的推动作用。
电站还采用了“钻孔弹性模量测试新技术”, 并与弹性波速测试成果结合进行动静对比, 给出了坝基的三维变模分区,效果显著。另外, 研究并应用“隧洞施工监控量测一体化”, “坝基岩体质量测试的空间分析”, “数字式全景钻孔摄像系统”,“堆积体的综合物理探测技术”, “大坝面板脱空综合物理探测技术”,在水电工程地球物理中的应用等新方法新技术, 拓展了物探的应用领域, 提高了物探的探测精度。
2 勘察科技进步与新技术发展
3.1 科技进步与勘察成果
近几年来, 网络技术、数据库技术、数字可视化技术在工程勘察领域得到应用。在计算机建设上已实现局域网共享资源; 大部分电子版产品直接在计算机上进行传阅和校审, 大大提高了工作效率; 基本实现计算机辅助工程勘察, 达到信息化初始阶段目标; 由于工程勘察专业具有多样性、复杂性、随机性和数据海量性等特点, 信息化水平还有待进一步提高。
3.2 新技术创新与发展思路
地质、勘察系统人才培养与科技发展战略规划, 明确了“培养建设一支结构合理、技术一流的工程勘察专业人才队伍, 保持国内工程勘察行业的领先水平, 力争国际一流水平”的科技发展目标, 主要任务是密切关注、跟踪、研究国内一流的工程勘察企业的技术水平和发展动态, 通过加强行业协作及与国内高校、科研院所的密切合作, 在引进、消化、吸收国内外先进技术的基础上, 进行技术创新。技术发展总体思路如下:
( 1) 注重研究复杂坝基、高边坡及大型地下洞室群岩体( 围岩) 稳定性量化分析及三维地质数字模型软件与三维成像技术, 并对复杂岩体( 包括软弱蚀变岩体、大型松散堆积体、卸荷松动岩体、高地应力区岩体) 成因机制、工程地质性状、工程适应性进行科学试验研究; 同时开展 “三江干流”区域构造地质科学研究及对水电工程开发、建设的影响。
( 2) 重点研究水电水利工程地质综合勘察技术, 开展岩土工程和环境工程地质方面的研究并向深度拓展; 开展地质灾害勘察、防治与治理, 地质灾害险性评估方面的实践与研究。
( 3) 完善和提高目前使用的常规物探方法, 使其应用技术水平达到或超过本行业平均水平, 积极开展新技术、新方法的引进应用工作, 结合目前物探应用技术的发展情况, 对新技术、新方法进行重点研究。
(4) 广泛应用全站型自动速测仪、全球卫星定位系统(GPS) 、遥感技术(RS) 、地理信息系统(GIS) 于水利水电工程建设; 在野外数据采集、处理、存储、提供等方面逐步完善计算机技术在测绘领域的应用, 以提高全数字摄影测量及全野外数字成图的精度和速度, 增加测绘产品的多样化, 满足市场需求。
( 5) 积极配合新的钻探规程、抽水试验规程、压水试验规程的贯彻实施。对勘探设备和试验工器具进行重新整合, 尽快开展“自由震荡法”抽水试验的研究工作, 研制小口径双管钻具轴承储油密封系统, 并研究特殊岩体( 硬、脆、碎地层及
软弱松动岩体) 取芯技术。
( 6) 开发先进的水情自动测报软硬件技术, 自主开发改装一些较先进适用的水文测验仪器, 特别是泥沙采样器。加快水文数据库的建设。