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地质环境条件研究3篇

摘要:本文在充分收集贵安新区以往地质工作成果的基础上,结合区内浅层地温能赋存条件,基于运用层次分析法,对贵安新区直管区470 km2的区域进行土壤源热泵系统适宜性评价。
地质环境条件研究3篇

地质环境条件研究1

浅层地温能属于一种地热资源,不同于中深层水热型地热资源,浅层地温能埋藏浅(一般为200m深度以内)、储量大,具有可再生且开发利用对环境影响小等优点,它是一种新型清洁能源。根据所利用热源的不同,浅层地温能系统主要分为地下水源热泵系统和土壤源热泵系统两种形式。开发利用浅层地温能,有助于调整我国现有能源结构、促进国家“双碳”战略目标的实现。贵安新区是国务院于2014年同意设立的部级新区,地处贵州省贵阳市和安顺市结合部。贵安新区位于黔中经济区核心地带,区位优势突出,随着近年来贵州省委、省政府部署的贵阳贵安融合发展,实施“强省会”战略,加快推进新型城镇化建设,使得贵安新区具备极大的发展潜力,开发浅层地温能将为贵安新区的生态文明发展道路助力起航。本文以贵安新区直管区浅层地温能调查评价项目为基础,对贵安新区直管区土壤源浅层地温能的赋存特征进行分析,并进行适宜性分区。

1研究区地质环境背景

1.1自然地理概况本次研究范围为贵安新区直管区,面积约470km2。直管区距离贵阳市约25km,距离安顺市约60km。目前区内已形成了“四横三纵”的交通网络,其中沪昆高速、沪昆高铁从区内经过,区位优势十分明显(图1)。1研究区交通位置图研究区属于北亚热带温暖湿润季风气候,降水充沛,冬无严寒,夏无酷暑。多年平均气温14.1℃,多年平均降水量1271.95mm。多年平均水面蒸发量,介于1042.8~812.9mm之间。区内主要流域有红枫湖、松泊山水库及其他小流域。研究区溶蚀地貌分布最广,遍及全区,主要分布于区内碳酸盐岩类地层大面积出露区,形态各异,组合复杂,区内地貌组合类型主要以溶蚀成因类型为主。

1.2地质环境条件研究区地处于扬子陆块江南复合造山带黔南坳陷区都匀南北向隔槽式褶皱变形区和扬子陆块上扬子地块黔北隆起区织金穹盆构造变形区交界处,区内地质构造主要为发育北北东向的高峰断裂、马场断裂及下洞断层,区内发育的断裂多为走滑断层。在区的中部为川心堡向斜,向斜两侧的岩层产状较缓。区内出露地层为第四系、三叠系、二叠系、石炭系。

2研究区浅层地温能赋存条件

2.1地层结构研究区碳酸盐岩及夹碎屑岩的碳酸盐岩岩层分布广泛。第四系主要分布于调查区红枫湖、麻线河、马场河沿线,分布面积小,且厚度小。受南北向构造力的挤压,区内地层基本上均呈近东西向展布。区内三叠系分布最为广泛,分布于调查区的大部分区域,面积463.2km2,占调查区总面积的90%,岩性以白云岩、白云质灰岩及灰岩为主。碎屑岩主要存在于三叠系中统边阳组,分布面积较小,面积6.6km2,占调查区总面积的1%,岩性为钙质页岩、泥岩及粉砂岩。

2.2水文地质条件根据研究区地下水赋存状态、岩石类型及其水理性质及地下水动力特征等因素,将区内地下水划分为松散岩类孔隙水、碳酸盐岩岩溶水、基岩(碎屑岩)裂隙水三大类型。

2.3岩土体热物性特征研究区内不同时代的岩性地层具有不同的的热物性特征。因区域内地质构造、地层结构的复杂性,岩土体热物性在平面上没有明显的渐变化规律,体现在同一地层因区域位置不同热物性存在一定差异,如调查区内大面积分布的安顺组地层,不同位置热物性测试值结果均存在一定差异,产生差异的原因分析主要为所处位置的地质结构及地下水等综合因素影响。通过取样测试得出区内岩土体的热物性参数,试验仪器为欧洲斯洛伐克国生产的isomet2114热物性参数测试仪,测试方法采用平板瞬态法,测量范围为0.04~6W/m·K,测量精度为0.5%。统计得出研究区的碳酸盐岩(灰岩、白云岩)综合导热系数为2.37~3.05W/m·℃;碎屑岩(砂岩、泥岩)综合导热系数为2.13~2.62W/m·℃。区内碳酸盐岩(灰岩、白云岩)比热容为0.601~0.850KJ/kg·℃;碎屑岩(砂岩、泥岩)比热容为0.563~0.733KJ/kg·℃。综合分析区内岩土体导热系数实验成果,可得出以下规律:(1)导热系数自小至大的岩性依次为:粘土、泥岩、灰岩,白云岩;(2)白云岩、灰岩中含泥质样品的导热性均偏低于不含泥质样品的导热性;(3)岩石晶粒越大导热系数值越大;(4)同种岩性的岩样越致密,即密度越大,导热系数越大。

2.4浅层地温场特征研究区内共布设了地温监测孔9个,每10-20天观测一次,根据测量的地温值统计,可以判断研究区内恒温带深度为20~30m之间。通过对地温监测数据成果分析,研究区内地热增温率在平面上呈现由南东向北西的递增态势,地热增温率介于1.7~2.3℃/100m。2.5地层热响应特征研究区内共布设热响应测试孔16处,钻孔直径为150mm,且全部采用双U型竖直地埋管。回填料选择了导热系数较高的石英砂、膨润土混合物(含有10%膨润土、90%SiO2砂子的混合物)。试验仪器采用华清地热GH-12FT05型岩土热物性测试仪。试验模拟夏季制冷工况。试验功率为3kw和6kw。通过16组热响应试验数据结果统计,研究区主要地层平均初始温为17.74℃,综合热导率为2.26~4.52W/m·℃,夏季每延米换热量为65.40~92.12w/m,冬季每延米换热量为42.80~75.35w/m。

3土壤源热泵系统适宜性分析数学模型建立

3.1评价方法的确定通过对比常用的几种评价方法,认为层次分析法诸多评价因子能较好地表达研究区特殊的环境地质条件和工程经济特点,是较为适当的评价方法。层次分析法(AnalyticalHierar-chyProcess,简称AHP方法)是指将与评价目标总是有关的多个元素分解成目标、准则、方案等层次,通过定性指标模糊量化方法算出层次单排序(权数)和总排序,在此基础之上进行定性和定量综合分析的决策方法。

3.2评价指标体系建立为了全面、合理的对研究区进行土壤源热泵适宜性分区,需要结合贵安新区的地质环境特点来确立一套综合的评价模型体系。评价模型结构共分为两级,一级评价体系属性层为地质、水文地质条件、地层热物理性质参数、施工条件三大类,下设7项要素指标层做出综合分析。在此基础上,叠加研究区4项对土壤源热泵开发利用有限制性因素,进行二级评价确定评价分区结果(图2)。

3.3评价因子权重确定及一致性检验一致性指标C.I.的值越大,表明判断矩阵偏离完全一致性的程度越大,C.I.的值越小,表明判断矩阵越接近于完全一致性。为确认层次单排序,需要检验比较矩阵的一致性,必要时对比较矩阵进行修改,以达到可以接受的一致性,最后确定出要素指标层中各个要素在目标层中所占的权重(表1)。对该判断矩阵进行求解,经归一化后得到矩阵的特征向量为:W=(0.338,0.237,0.161,0.108,0.073,0.049,830.035)T判断比较矩阵的最大特征根λmax(A)=7.27。其C.I.=0.045,C.R.=0.029<0.1,该矩阵通过一致性检验。

3.4评价因子赋值针对研究区的水文地质、工程地质、环境地质条件,对研究区土壤源热泵系统适宜性评价的地下水水位、岩土体温度、综合热传导系数、平均比热容、钻进条件、地形坡度、城市覆盖率7个因子采取评判的方式进行分级和赋值(表2)。

3.5土壤源热泵系统适宜性分区标准采用综合评价指数法,对评价体系中要素指标层的各因子进行加权叠加,最终计算出土壤源热泵适宜性综合评价指数:Rx=∑ni=1AiXi(1)式中:Rx为综合评价指数;Ai为指标要素的权值;Xi为指标要素属性赋值;n为指标要素个数。根据式(1)综合评价指数计算结果,结合贵安新区直管区的实际情况,对土壤源热泵适宜性进行一级评价,在此基础上,叠加二级评价限制条件,得出贵安新区直管区土壤源热泵开发利用的适宜性评价标准结果。
4贵安新区直管区土壤源热泵系统适宜性分区

在野外调查、试验测试成果资料综合分析基础上,利用“ArcGIS”软件将研究区进行正方形剖分,剖分精度为“1km×1km”,共剖分成502个网格。采用实测、内插及类比法对每个正方形网格进行相关评价因子赋值,使研究区资源评价满足精度要求。依据本文评价模型,得到研究区土壤源热泵系统适宜性分区结果(图3)。研究区土壤源热泵系统适宜区面积为246.47km2,占总面积的52.0%;较适宜区面积为123.38km2,占总面积的26.0%。土壤源热泵系统适宜区、较适宜区面积共有369.85km2,占研究区总面积的78%。5结语在系统分析贵安新区浅层地温能赋存条件的基础上,本文运用层次分析法,对区内土壤源热泵系统进行适宜性评价,得出以下结论:(1)研究区土壤源热泵适宜性评价模型属性层主要因素有4类:地质和水文地质条件、地层热物理性质参数、施工条件、环境地质条件,选择地下水水位埋深、岩土体温度、综合热传导系数、平均比热容、钻进条件、地形条件、城市覆盖率等11个指标组成要素指标层作为评判因子。(2)通过层次分析法权重计算,发现影响区内土壤源热泵系统适宜性的要素以综合热传导系数和平均比热容所占权重最大。评价结果显示,贵安新区直管区土壤源热泵系统适宜区、较适宜区面积为369.85km2,占研究区总面积的78%。(3)土壤源热泵系统开发利用的成本较高,在开发利用过程中要充分考虑经济效益及社会效益,按照实际需求合理开发。

作者:姚哈达 单位:贵州有色地质工程勘察公司

地质环境条件研究2

德江县地处云贵高原,位于贵州省东北部、铜仁市西部,境内的地质环境脆弱,地质灾害发育。研究德江县地质灾害的形成条件,可以为德江县地质灾害的评估与防治工作提供一定的参考[1]。

1地形地貌影响

德江县内的坡形大致可分为四种类型:凹陷形、凸起形、直线形、阶梯形。德江县内滑坡主要发生在凸起形和阶梯形坡形中,县境内55处滑坡有51处滑坡发生于凸起形和阶梯形斜坡,占滑坡总数的92.73%。德江县境内主要存在三类地貌:溶蚀地貌、侵蚀地貌、河谷地貌。

1.1溶蚀地貌德江县境内主要地貌类型为溶蚀地貌,出露面积为994km2,占全县总面积的47.9%。溶蚀地貌大多被切割得较破碎,斜坡以陡坡和陡崖为主。大部分的地质灾害发生在陡坡和陡崖部位,其为地质灾害的形成提供了有利的地形地貌条件,易产生滑坡、崩塌及地面塌陷等地质灾害[2],如苦竹园地面塌陷(见图1)。

1.2侵蚀地貌侵蚀地貌出露面积为173km2,占总面积的9.7%,发育于碳酸盐岩与碎屑岩相间分布区,呈北西向展布。这一地带地形较为陡峭,斜坡以陡坡和陡崖为主,大部分的地质灾害发生在陡坡位置,因其陡峭的地形地貌,有利于地质灾害的空间展布,易产生滑坡地质灾害[3],如吊把湾滑坡(见图2)。

1.3河谷地貌河谷地貌出露面积为880km2,占总面积的42.4%,这一地带沿河谷两岸地形陡峭,斜坡以陡坡和陡崖为主,两岸切割较大,有利于地质灾害的空间展布。大部分的地质灾害发生在陡坡位置,因而这一区域的地质灾害发育,易产生滑坡、崩塌地质灾害,如桥岩头崩塌(见图3)。2地质构造与地震影响从大地构造位置上讲,德江县属于上杨子台褶带和鄂渝黔侏罗山褶皱带。该区域褶皱构造以复式背斜、向斜为主,特点是具有窄向斜宽背斜组成的典型隔槽式构造组合特征。从调查的情况看,共有46处,44.23%地质灾害就直接发生在构造线上,说明该区的地质构造有利于地质灾害的形成。断裂、褶皱部位的岩体破碎,因为岩层受力挤压、拉张作用,常伴有多数平行于断裂、垂直于褶皱轴部的裂隙,容易形成崩塌、滑坡等地质灾害,局部可能会出现塌陷现象[4]。

3岩土体工程地质条件影响

对德江县55处滑坡所发育的地层进行统计,结果表明滑坡主要发育于以泥岩、页岩为主的韩家店组(S2-3hn)软质岩地层中,共27处,占总数的49.09%;有25处位于软硬相间地层,占总数的45.46%;滑坡地质灾害数量较少的情况一般存在于岩性单一的灰岩、白云岩地层,仅仅为3处,占总数的5.45%。对德江县34处崩塌所发育的地层及其岩体结构进行统计,结果表明(见表1),崩塌多发育于坚硬岩石的块状结构中,其次为软硬相间岩石,软质岩类目前只发现3处崩塌地质灾害发育。就单一地层而言,石牛栏组(S1sh)和宝塔组(O2+3)发育崩塌的数量最多,其次为P2q-m。二叠系栖霞茅口组(P2q-m)地层岩性主要为灰岩,其下伏地层及岩性为志留系中上统韩家店组(S2-3hn)地层泥岩、页岩,奥陶系宝塔组(O2+3)地层岩性主要为灰岩,其下伏地层及岩性为湄潭组(O1m)地层页岩与灰岩互层,从而形成“上硬下软”“上陡下缓”的地质结构。这种结构常常形成陡崖,有利于崩塌地质灾害的形成。在缓坡区残坡积层厚度大,常于地表冲沟发育地段形成滑坡。奥陶系宝塔组(O2+3)地层岩性主要为灰岩,其下伏地层及岩性为湄潭组(O1m)地层页岩与灰岩互层,从而形成“上硬下软”“上陡下缓”的地质结构。这种结构常常形成陡崖,有利于崩塌地质灾害的形成。在缓坡区残坡积层厚度大,常于地表冲沟发育地段形成滑坡。

4气象水文条件影响

2012—2018年德江县气象局雨量站的月平均降水量资料[见表2(见下页)]统计显示,该地年平均降水量为1114.23mm,4—10月的降水量可占全年降水量的85%。雨水下渗,特别是连续阴雨或者大雨之后,岩土体强度指标降低,岩土体自重增加,并可能形成较大的孔隙水压力,从而导致地质灾害的发生。雨季到达,时常发生暴雨和大雨,而且强降水时间集中,由于调查区内地形切割较深,降雨能在短时间内最大量度地汇集于沟谷河流之中,强降雨导致河水形成洪峰,形成具有侵蚀能力极强的水流,导致坡脚被冲蚀掏空,引发失稳滑塌。潜在崩塌体裂隙的充填物在水作用下,强度降低,胶结能力变弱,不利于岩体稳定,地下水若渗入潜在崩塌体的裂隙,将对其稳定产生两种影响较大的外力为静水压力和动水压力,会产生较大的倾覆力矩,容易引发崩塌。基岩裂隙水其对滑坡有着重要作用,赋存于基岩裂隙之中,可分为无压水和承压水两种,有自由出水口的地方一般为无压水,当裂隙连通时,可与滑带水产生水力联系,共同影响坡体的稳定。滑带水一般是埋藏在滑面或滑动带附近的地下水,在滑坡中前部的凹槽之中一般可发现滑带水的踪迹,中、深层滑坡的主要诱因之一就是滑带水,应加以重视。在水库库区及周围,容易形成较大范围的地下水,故需注意库区岸边斜坡的稳定性问题。

5人类活动影响

在山区,由于人类工程活动常常诱发一些地质灾害问题。德江县区域内引发地质灾害问题的工程活动主要是山区公路建设和村民自建房不当。一是选址不当,主要为村民自建房的建设,由于地形限制选在靠近陡坎或陡崖的地方和不稳定斜坡地段或潜在性滑坡体上。二是工程建设中的技术措施和防治方式不当,边坡开挖过高过陡,未边开挖边支护,或者使用过于简单的边坡防护工程,引起施工中的失稳,如S303省道扩建过程中,破坏了原始公路的排水涵道,暴雨期间导致雨水直接下渗入岩土体,路面坍塌,后期临时排水系统不完善,不能将水完全排至远处,加剧了坡体变形,最终导致滑坡范围增大。三是山区岩石较多,开挖困难,常常使用爆破的方式进行削坡开挖,爆破产生的震动,可引起岩土体失稳[5]。德江县境内发生的滑坡灾害大部分都与人类不合理的削坡有关,虽然对危险路段进行了治理,但是治理手段较简单粗放,多为简易重力式挡墙,不能对坡体稳定性形成长久有效地防护。德江县矿产以煤矿、重晶石为主,除了地面零星的砂石矿开采,其他矿山处于关停状态,采石场一般开采规模不大。虽然目前德江县因采矿工程活动引发的地质灾害较少。目前调查区境内的采矿弃渣已做了环保处理,但是以前采矿留下的“后遗症”可能引起地质灾害,相关部门应当引起重视。

6结束语

综合因素的影响是导致地质灾害产生的主要原因,不论是内在的地形地貌、地质构造、工程地质条件,还是外在的工程活动、水文或气象条件等,都极大地影响着地灾灾害的发生。在各种地质灾害的影响因素之中,应特别关注水的影响和因人类活动诱发的地质灾害。水的作用可以使岩土体强度降低,水压力的产生也不利于坡体的稳定,水的渗流也可以为地灾的发生提供有利条件。德江县高速公路、县道、通村公路极多,四通八达,公路建设往往会削坡形成人工边坡,在开挖的过程中会打破岩土体内部原先稳定的应力状态,增加了斜坡发生滑动的可能性。在当前加快建设社会主义现代化国家的大背景下,各种工程建设势必会越来越多,在工程建设的过程中,因为自然因素及技术、管理上的缺陷,为地质灾害的发生提供了某些有利条件,特别是在暴雨或连续强降雨等外在因素的触发下,极易发生地质灾害,危害人的生命财产安全。地质灾害发育程度高的区域,常常是人类工程活动强度大、人口密集的地区,要加以重视和防范。

作者:朱刚 单位:贵州省有色金属和核工业地质勘查局七总队

地质环境条件研究3

工程地质勘探是工程项目建设准备工作的重要组成部分,近年来,随着我国经济的不断发展,科技水平的不断提升,科技化地质勘探设备得到进一步优化。地质作为承载工程项目的基础地理条件,只有通过地质勘探作业,找出水文地质问题,降低地质问题带来的影响,为项目的建设工作奠定坚实基础。然而在实际水文地质勘察过程中,往往因为缺乏重视导致数据分析不准确,进而产生诸多危害性问题。本文以工程地质勘探中水文地质问题为研究中心,分析了工程项目中水文地质勘探的意义和作用,介绍了工程地质勘探流程与勘探技术,总结了水文地质问题,并提出相应的优化措施,为下一环节工程建设工作的开展起到了一定的推进作用。

一、水文地质勘察的意义和作用

(一)水文勘察的意义水文勘察最主要的作用是向人们提供关于地质层的水文数据,从而让地质勘察工作人员就观察数据向工程设计人员提供其所需的关联数据,以此达到判断该地区是否是适合施工的目的。通过对整个区域的水文综合情况进行详细的评价和精细的评估,还可以确保在工程项目设计时提供有用信息,实现工程建设准备工作的补充和升级,提高方案实施的有效性。此外,通过对水文地质进行勘察,还能够确保工程建设管理人员在水文勘测数据的帮助下,对建设工作进行有效控制,提高工作的效率和建设的质量,避免因进度延误而造成企业的经济损失。如果在勘察工程中不重视该工作的重要性,并且在勘察工作中频繁出现失误,导致数据的有效性下降,可能会引起非常严重的后果,致使工程设计人员对施工地质层条件判断失误,并按照不规范的施工标准和施工条件进行建设,致使建筑出现倒塌、倾斜、沉降、塌陷等问题,对社会造成严重危害,甚至引发安全事故。所以,必须加强对水文地质数据的勘察,保障数据的精准性。

(二)水文地质勘察的作用通过对水文地质数据勘查调查分析可知,水文地质数据对项目地基构造和建筑物建设工作有非常大的作用——在建设工作开展前进行水文地质勘察并收集、汇总所有水文地质信息,可从中整理出有价值的数据,提供给工程建设人员,用于方案的调整优化。设计人员可根据提供的数据,对方案中一些具体的模块内容进行调整、改进,使整个方案更具精确性,提高项目建设的安全性,保障建筑运行的稳定性,确保为建筑物的使用以及入住人群提供更好的环境,降低安全事故发生的几率,使整个建筑物达到高效、稳定使用的目标。一般来讲,水文勘察数据精确性越高,给工程设计人员提供的信息越多,让设计人员根据信息调整出的设计方案越能实现准确施工、高效施工、质量施工的目标,避免由于地下水对地质层岩石的冲刷侵蚀作用,导致地基下地质层岩石的亏空及陷落,降低建筑物塌陷的可能性。通过对地下水文地质数据的有效勘察,可以了解工程建设区域中地质层岩石的腐蚀情况,从而让建筑施工团队避开可能发生塌陷的区域,进行项目建筑地基构建工作,通过检测地下水对岩石膨胀及风化岩土的侵蚀状况,将这部分数据应用于建筑施工设计中,提高设计的有效性。

二、水文地质勘察流程介绍

为进一步提高水文地质勘察的有效性,确保数据的精准性,必须按照规定的工作程序进行勘察作业,并在勘察过程中应用不同技术,对所需的地质数据和水文数据进行有效地搜集、分析和汇总,并整理成相关报告,提供给工程方案设计人员,以达到提高建筑物建设稳定性和建设质量的目标。通过介绍水文地质勘察工作流程,希望能够加强工作人员认知,提高水文地质勘察的有效性。

(一)接受水文地质勘察任务在水文地质勘察工作过程中,首先要按照任务的标准和内容选择是否接受该调查任务。一般情况下,调查任务可分为纵向任务和横向任务。纵向任务是指企业单位上级下达的调查指令,而横向任务是地方政府和地方单位委托的调查工作。在水文地质勘察工作开展前,相应的勘察部门需要就任务类型选择不同的应对方案。面对上级主管部门下达的指令性任务,需要由上级生产单位主管部门批准后,才能够接受并开展相应的准备工作,而横向任务则需要与任务委托单位签订勘察委托任务合同之后,才能正式确定水文地质勘察任务并开展勘察准备工作。

(二)水文勘察地质准备在部门接受地质勘察调查任务后,需要从人员、技术、物质、后勤等不同方面做好充分的准备,应勘察地区地形条件、调查面积进行勘察设计方案的编写,在设计书编写前,应对该地区进行充分调查,结合已有的自然地区的资料、水文地质资料和图像资料对调查区域的水文地质条件形成初步认知,确定研究程度、研究重点和研究步骤,通过野外现场勘测及采集数据,对调查区域的地质层条件数据进行完整的归纳和详细的分类,使编写的调查设计书的完整性和精确性更符合实际。地质调查工作设计方案主要包括两部分,分别是调查区域自然地理、地质、水文地质条件以及调查工作设计。其中,调查区域自然地质的详细信息包括:调查任务的目标、位置、面积、交通条件、调查起始时间和终止时间、自然地理状况、已有地质水文数据研究文献资料及存在的问题。而调查设计部分主要包括:水文地质勘察工作的人员、布置方案、工作依据、技术规范和工作内容,要求在勘察过程中就设计书内容进行物质、人员、经费的分配和组织分工,制定用于控制施工进度的计划任务表和预期调查的工作成果。

(三)野外水文地质勘察工作进入正式勘察工作流程,应按照水文地质勘察工作顺序,依次为水文地质数据测绘、物探、勘探、实验、长期观测,逐步深入调查地质层条件和地质层数据,并逐渐加大各工种调查设备以及人员的投入,确保技术上的可行性,保障数据进一步精确。此外,野外水文地质勘察工作,要保质保量地进行观察测量并做好原始资料的记录,绘制野外工作的各种图纸,加强对地质层数据的综合分析,保障高效且质量化的工作配合,并通过对采集回的物质资料进行实验分析及鉴定,提高数据的准确性。

三、水文地质勘察内容

了解水文地质勘察内容,也是保障工程地质勘察中水文地质问题分析精确性的重要条件。

(一)水文地质测绘水文地质测绘作为水文地质勘察工作的重要组成部分,主要是对地下水及有关的各种地质现象进行实地、实时的高精度观测和观察工作,并对观测到的数据进行采集分析及图搜集。此外,应对地质层水文数据资料进行高精确性的调查分析,并对接触外部的水源数据进行分析调查,包括水井、泉水等地下水源头的流量和水质分析、水源形成的条件以及对周围地质层岩土的冲刷和影响,探明地下水的分布流向和具体位置深度,测得岩土的含水性高低,对岩土本身进行详细的实验分析,观察其承载性能和结构强度,结合实验法测得精准数据,为后续工程的建设施工做好相应的数据支持工作。

(二)地质环境的勘察在地质环境的勘察过程中,需要对工程所在周边地区的自然环境条件、地理数据进行详细勘察,并与水文环境相结合,得出正确的勘察结论,提供准确的勘察数据,从而提高方案设计的有效性,保障建设方案的科学性和合理性,为下阶段建设工作的开展奠定坚实的基础,最大限度地保障整个工程的建设,顺利提高建设的质量和水平。在对建设区域周围地质环境的勘察过程中,要勘察的内容非常多且比较复杂,包括地质条件、自然环境、气象条件和地形地貌,其中以地形地貌和气象勘察最为重要。这两项勘察对后续工程建设施工的进度控制有非常大的影响——地形地貌越复杂,天气情况越恶劣,完成工程建设的时间就越长。为此,需要对地形地貌进行高质量勘察,包括对地质结构、土壤渗透等数据的全面分析,找出该地区地质层中存在的地质问题,采集相应的地质数据,用以判断该地区是否适合项目建设,是否能够满足高层建筑物的承载需求,是否能够保障建筑物的整体质量。气象方面的勘察则是通过总结天气变化及变化的规律,提前预测施工过程中可能遇到的天气状况,从而更好地为调节整个工程的施工进度提供数据上的支持,提高施工效率,保障施工进度,实现规定期限内的项目部按时交付,提高施工单位的经济效益。按照一般性规律调查分析可以得知,南北方差异较为明显,北方夏季气象条件较为稳定,而南方的雨季则不适宜施工。所以,要规避北方的冬季及南方的雨季,合理安排施工进度,保障施工效率,提高施工的有效性,为下一阶段建筑施工工作的顺利开展奠定坚实的基础。

(三)对地下水环境的勘察地下水分布位置深度作为水文地质中重要的数据,会对建筑区域的建设造成一定的影响。如果数据精确性不高,可能会因为地下水冲刷地质层岩土导致整个区域的承载性能下降,严重影响后续阶段施工工作的正常开展以及建筑物的整体承载质量。地下水环境勘察主要包括动水压力、地下水流速、地下水位以及地下水分布。从微观上分析,还包括地下水位的升降情况、微量元素含量和地下水水质。不同数据会对建设工作的开展造成非常大的影响。一般来讲,在地下室勘测过程中,需要对勘测区域的含水层大于20cm以上的位置进行勘测作业,均匀且分布多点测试,通过多次复测提高数据的准确性、合理性,并通过测量含水层中的含水性和含水量,预测该地区的水位数据和水流分布数据,并做出合理的规划设计,为后期施工工作的正常开展、施工效率的提升以及施工质量的控制提供重要的信息。

四、水文地质勘察问题、危害及优化

在现阶段勘察到的水文地质问题中,存在许多可能会对地质层产生严重的危害的情况。

(一)地下水腐蚀性问题危害地下水腐蚀性问题主要出现在工程完成之后,具体表现为,由于季节变化,降水量增加导致地下水位上升或地下水流量增大,致使地下水位在变化中引起水中微量元素的变化,从而导致岩土层在水中微量元素的侵蚀下逐渐变得结构松散、支撑性下降,具体表现为土壤沼泽化、盐渍化,这种情况的产生会对建筑物的坑基结构造成侵蚀,不仅会降低坑基的使用寿命,也会影响地基的承载性能,导致整体结构强度和使用安全性进一步下降,不仅会影响施工的质量,也会对人民的生命、财产安全造成严重威胁。

(二)地下水位升高或降低的问题危害在干旱期或雨季,地下水位会因为地下水总量的减少或增加,造成地下水位降低、提升等情况。地下水位变化过快,会对工程造成严重的损害,如果地下水位急剧下降,不仅会使得地下水压力急剧增加,降低施工的质量及安全性,同时也会导致含水层中的水分减少,造成该土层土壤结构逐渐松散,降低承载性能,致使工程建设工作停滞,影响后续施工的正常开展。所以,在施工过程中,需要根据地下水的分布位置及往年的水位变化数据进行合理的预测评价,并提出相应解决措施,确保当地下水位下降时,能够通过事先准备好的应对方案,提高地质层密度,减少因地下水位降低造成的地质层承载性能下降等情况。同样的,当地下水位上升时,也需要通过合理疏导的方式降低地下水水位。为此,需要加强对地下水的控制,在了解地下水位升降以及动水压力变化造成影响的前提下,以工程质量的稳定性为目标,进一步杜绝地下水给工程建设和工程运行带来的影响,并根据不同的问题提出解决方案。以地下水位上升为例,通过应用排水设施对地下水进行合理的疏导,或早期在施工过程中对地下水流流向进行合理的规划及引流,避开施工工程区域。同时,要根据季节性变化幅度掌握合适的规律,尽可能地减小地下水对建筑工程的影响,进一步提高工程的水平和质量。

(三)地下水水质带来的危害一般情况下,地下水的水质理应是纯净的、不受污染的,其化学性质不会对建筑工程造成任何有害影响。但是,随着现阶段城市化建设发展的推进以及科技水平的提高,很多有害物质已经渗透地下水系统,使得地下水系统携带许多污染物质和化学元素物质,这些物质会随着水分之间的融合渗透,会改变地下水的化学性质。当这部分水质接触到地质层,使其中的结构受到侵蚀,就会影响工程建设的稳定性与安全性,甚至造成意外事故。为此,需要重点关注工程地质勘察的规范性和合理性,要就该区域的地下水循环系统进行合理的预测、采集和分析观测,查看水的酸碱度以及微量元素含量,如果微量元素含量过多,且对该地区岩石层的腐蚀情况较为严重,则需要避开该区域进行施工,以此提高工程的建设的稳定性和安全性。五、结束语为进一步减少工程地质勘察中水文地质问题,需要工作人员在明确水文地质勘察作用和意义的前提下,按照规范化的地质勘查流程以及内容进行勘察作业,总结其中存在的问题,并结合相应的优化措施予以解决,提高工程地质勘察的有效性,降低水文地质问题的危害程度,确保下一阶段工程建设的顺利开展,提高建筑物的使用安全性并延长其使用寿命。

作者:安成龙 张瑞鹏 李岩涛 单位:山东省地矿局八〇一水文地质工程地质大队(山东省地矿工程勘察院)

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