工程地質調查管理系統
① 地質調查項目管理信息系統的設計
系統設計是新系統的物理設計。其主要任務是：確定系統的總體結構，選擇計算機系統，設計模塊，建立資料庫和輸入輸出等。這里我們主要談總體結構和模塊設計。
一、項目管理信息系統的總體結構
1.設計原則
項目管理信息系統包含了計算機技術、網路技術、通信技術、資料庫技術等幾乎所有的尖端IT技術，它是非常龐大的綜合應用系統。一步到位的開發設想與方程式計劃往往是不現實的。只有在設計開發過程中採用模塊化設計，才能有條不紊地完成整個系統的開發與研製，才有可能逐步實現地質調查項目信息化管理的功能。
項目管理信息系統的設計遵循先進性、實用性、開放性、穩定性、安全性和符合國際標准等原則。
2.技術路線
（1）採用Web Application Server。
（2）採用三層的體系結構，尤其是採用先進的國際標准。
（3）採用先進的互動式網上應用技術。
（4）採用互聯網自動發布信息流。
（5）拒絕任何封閉的專用開發工具，避免由此引起的系統不兼容。
（6）跟隨國際IT領先公司的技術發展路線。
3.系統結構
（1）終端/主機結構。一般適用於需要高度集中控制、安全可靠、業務確定性大、使用者自由度小的場合。
（2）客戶/服務結構。是在微電腦使用十分普及、網路技術較成熟的背景下產生發展的，成本低，自由度大，適用於一般中小項目管理，已經得到廣泛的應用。
（3）瀏覽/服務結構。是在Internet高度發展的基礎上產生的。它實際上是客戶/服務結構進一步發展，但它克服了客戶/服務結構的弊病，適用於遠距離連接，是目前最為先進、最為開放、最為靈活、使用最廣和發展前途最大的系統結構。
二、資料庫設計
資料庫是項目管理信息系統的核心。資料庫的設計包括兩部分：一是邏輯資料庫的設計，即根據資料庫系統應用環境的特點和用戶的應用要求，確定整個資料庫的數據邏輯結構；二是物理資料庫的設計，即確定其物理實現方法、數據存取方法及其他物理實現細節。對於選用商用關系型資料庫管理系統的項目管理信息系統開發人員來說，資料庫系統設計的主要任務就是進行邏輯資料庫的設計。
三、功能模塊設計
項目管理信息系統一般包含5個模塊。
（1）預算管理模塊。主要功能包括：
1）編制概預算表：根據項目性質分別建立甲類和乙類概預算表台賬，項目按地形測量、地質測量、地質工程、工地建築費和管理費等，乙類項目按勞務費、業務費、公務費、測試費和管理費等列支。同時，可以根據定額自動生成二次預算，對各項費用和取費基數進行統計匯總，進而形成概預算總表和分表。
2）定額維護與管理：根據地質調查單位自身特點和實際工作需要，通過建立定額台賬，對不同的定額標准進行管理與維護。內容包括：以地質調查預算價格為基礎，對定額主體、設備及材料等進行查閱和修改，對定額台賬中各項費用編制價格表，並對定額編碼進行維護。
3）預算分析：對各單項工程或手段費用進行匯總，進而生成預算總表、預算表和單項工程預算表，並對各項匯總數據進行技術經濟分析。
（2）進度管理模塊。主要功能有：
1）創建工作流程圖。針對目前開展的地質調查工作，自動創建各專業工作流程圖，並能夠根據項目的具體特點，做適當修改和調整。同時，要確定設計審查、野外驗收、成果審查和成果匯交的時間，以規范各類項目工作程序和關鍵過程。對於一個單位或一個地區地調中心來說常常有多個項目，為便於管理，要同時生成具有惟一標識性的編碼，並且要求概預算管理生成對應的代碼。
2）建立時間安排表。創建流程圖只是一個概略性的計劃，要落實工作部署，必須有嚴格的時間安排，輸入必要的參數，系統會自動完成其餘一切操作。根據項目組提供的每個階段需要的時間和完成任務規定的時間，計算出每個階段的最早開始時間、最早結束時間、最遲開始時間、最遲結束時間以及總工期，以便項目組實施和管理者控制。
3）生成甘特圖。這種橫道圖是傳統的網路圖，系統會根據時間安排表自動生成。
4）實物工作量設計與跟蹤。根據項目任務大小、工作周期、專業特點和經費額度，我們將採用不同的工作手段和方法，設計適應的實物工作量，以滿足任務的要求。軟體應該能夠由技術人員設計工作量後自動生成實物工作量表格，並與經費概預算表關聯起來，保證項目二者的一致性。同時，該項功能要便於平時的跟蹤管理，以便及時發現存在的問題，指導下一步工作。跟蹤管理的資料來源有兩條途徑：一是項目的月季報表，每月都要匯報完成的實物工作量；二是送樣前都要進行登記，二者應分為不同的菜單，並能比較二者與設計書差距，如果沒能按設計中工作安排完成相應工作量，系統能提醒管理人員和項目組引起注意並及時補充工作。
5）統計匯總。上述工作完成後，系統可以按設計、野外施工、野外驗收、成果審查、資料歸檔、成果匯交和實物工作量完成情況逐項統計匯總，生成統一報表，完成統計工作。
（3）財務管理模塊。主要功能包括：
1）建賬。進行賬目的初始化設置。包括設置科目、設置賬簿、憑證分類、二次預算數和設置部門等。
2）制單。根據日常業務填制記賬憑證，並對記賬憑證進行審核。為簡化操作，可以設置數據字典，自定義常用憑證。
3）記賬。根據填制、審核後的憑證，自動登記錄入賬簿。對於賬簿的數據，可以按總賬和明細兩種方式隨時進行對賬，特別是與二次預算經費逐項對比，如果某項費用超過二次預算數，系統將自動報警，不經過規定程序的調整，不能將超支費用記入該科目，以保證項目專款專用。
4）查詢。針對會計工作當中大量的數據操作，採用多種查詢方式。可以對記賬憑證、賬簿、科目余額進行查詢，對於各項目和部門，還可以按部門查詢部門明細賬和部門匯總表。
5）出納。完成出納日常業務。包括登記現金日記賬、銀行存款日記賬，定期匯給協作單位的經費和匯給各項目野外工作經費等。
6）系統管理。進行操作員管理，分配財務人員許可權，設置財務人員工作口令，為系統使用的安全性保密性提供保障。
（4）質量管理模塊。主要功能包括：
1）項目概況。快速了解項目名稱、工作地區、起止時間、項目性質和經費情況。
2）質量記錄。按立項、設計、施工、野外驗收、成果審查、資料歸檔和成果匯交等7個環節，按不同專業的不同項目層次檢索調用，查閱評審意見、修改意見、年度檢查和質量評定等級。
3）執行的技術標准與規范。不同專業的項目在實施過程中都要嚴格執行相關技術標准、規范和操作規程，該模塊要詳細列出該類項目應執行的技術標准與規范，既方便項目實施人員執行，又便於管理者檢查和竣工驗收。
4）質量體系。記錄、查看、管理質量管理體系，質量檢查活動的時間、人員和存在問題。
（5）檔案管理模塊。主要功能包括：
1）選擇項目：檔案管理中，以某一工程為管理實體，在案卷編號時我們對案卷進行分項目、分專業實行統一的編碼。案卷編碼作為一條紐帶，把所有的建設項目文檔有機地串聯起來。案卷編號可以參考地質資料歸檔辦法。
2）文件證書：管理任務書、設計評審意見書、野外驗收意見書、報告驗收意見書和成果資料匯交證明等。對資源補償費項目還應注意保存礦產勘查許可證，所有項目都應按要求保存電子文檔，各類附圖附表。
3）設計變更：本功能主要目的是處理項目實施過程中發生的變更檔案信息，包括設計變更、經費變更和合同變更等施工記錄。
4）施工記錄：包括野外地質記錄、實驗測試記錄和各種探礦工程記錄等。
5）文檔檢索：主要為實現本系統形成的所有文檔、圖件和表格的智能化檢索。
② 水文地質、工程地質和環境地質調查的發展趨勢
一、水工環調查新領域的拓展和商業化
國際水工環新領域的調查工作，潛在的領域十分廣闊，內容極其豐富，正逐步開拓。當前，除繼續進行已開展的工作外，為專門利用目的提供服務的水工環新領域的調查工作越來越多，由於這些服務大多為小的地域或企業，在發達國家商業化水工環調查將得到進一步發展，既提高了水工環新領域的調查工作的服務范圍又使地質調查單位得到發展。
二、加強調查與研究的緊密結合
世界各國都非常重視資源環境地質調查工作，在查明地質環境的質量及其與工程-經濟活動之間的相互作用的基礎上，研究這種作用的發展趨勢與作用程度，並從環境地質學的角度，評價地區開發、工程建設和環境改善的可行性與最優方案，提出意見與建議。加強基礎水工環調查和研究工作的結合，會大大增強水工環地質調查在建設中的作用。
三、水資源管理與地下水污染專門調查
水文地質工作有向水資源管理與地下水污染專門調查發展的趨勢，在發達國家，地下水作為最大的資源環境因素，既要考慮資源的充分利用問題，也要考慮開發後可能產生的環境後果，這對於水資源緊張、環境脆弱的那些地區尤其重要。專門調查的目的是為了在一個地質環境單元內，最大限度地開發利用水資源，取得最優的社會經濟效益，對生態環境的影響保持在允許限度。
四、水工環地質調查與土地資源利用調查的協調發展
土地的開發利用有時未很好地考慮對生態環境的影響，致使環境質量下降，土地資源緊張。在土地的利用調查中水工環地質工作可以發揮重要的作用。幾乎所有國家在國土整治、流域或區域的綜合開發，都要涉及土地的合理利用和環境保護問題，水工環地質調查與土地資源利用調查的協調發展具有極其廣闊的發展前景。
五、地質災害調查與災害監測相結合
地質災害調查是了解過去發生過的靜態災情，掌握地質災害的環境信息；災害監測是記錄現在地質災害的發生-發展的動態變化，兩者結合會大大提高地質災害預測、預報精度，更有利於災害的防治和地質環境的保護。這在經濟開發區、城市區和大型工程建設地區、以及動力地質作用強烈發育的其它建設地區尤為重要。這是國內外發展的趨勢。
六、多種先進技術的綜合運用
隨著科學技術的不斷發展，水工環地質調查工作普遍運用「3S」技術即地理信息系統（GIS）、全球定位系統（GPS）、遙感系統（RS）和先進的物探及測試等高新技術，從野外調查電子手簿到成果使用全程計算機化，向調查成果成圖的數字化、調查信息傳輸的網路化及地質體空間分析三維分析可視化等先進技術綜合運用方面發展。
③ 在工程地質調查中的應用
一、在水利工程中的應用
水利工程有堤壩、堤岸、渠道、輸水洞等。地球物理方法在水利工程中的應用，一方面用於工程場地的選址勘查，查明被選區域的岩溶發育情況、覆蓋層厚度、風化層厚度以及地質構造等情況，對擬建工程場址的穩定性和建築適宜性作出評價；另一方面用於水利工程的質量隱患檢測，查明壩體是否存在有裂縫、空洞、動物巢穴、管涌等工程質量隱患，為水利工程的消險加固提供依據。目前，常用於水利工程隱患檢測的物探方法有地質雷達、自然電位法、高密度電阻率法、人工地震勘探以及聲波測試等方法。
1.探測堤壩蟻巢與洞穴
土體堤壩中因碾壓不實、庫水浸透或動物危害等因素，在壩體中常出現土洞、動物巢穴等危害壩體安全的隱患。在我國南方各省（區）水利工程中白蟻巢穴是一種常見的隱患，白蟻主巢直徑一般在40～60 cm，大者可達數米，主巢周圍分布著幾十個甚至數百個衛星菌圃，其間由四通八達的蟻道溝通，且有的貫穿堤壩的內處坡。因此，深藏於堤壩中的白蟻危害造成的堤壩險情和潰堤率遠高於其他原因，找出堤壩白蟻巢是消除堤壩白蟻隱患的關鍵。地質雷達和高密度電法是對壩體中的土洞、動物巢穴探測的有效方法。圖5-1-1是埋深約3m的白蟻主巢的地質雷達圖像，白蟻巢在圖像上的反射波形態特徵為多重強弱交錯的凸形條紋區，與周圍土壤有明顯的分界。
圖5-1-1 某堤壩白蟻巢穴的地質雷達圖像
2.水壩滲漏的地球物理探測
滲漏是水壩常見的隱患，是造成水壩發生事故的主要原因。水壩滲漏可分為壩基滲漏和壩體及附屬結構滲漏，壩基滲漏較為常見。造成水壩滲漏的原因與水壩基礎處理的好壞、壩體施工質量、壩基下方地質構造等因素有關。
自然電位法探測水壩滲漏點和滲漏通道是一程常用的方法。由於庫水具有天然吸附帶電離子的能力，當水庫發生滲漏時，帶電離子也一起運動，形成電流場，在滲漏位置上自然電位出現負異常，其負異常的大小與滲漏水量有關。圖5-1-2是利用自然電場法確定地下水和地表水補給關系的實例。當地下水補給地表水時，在地面上觀測到自然電位正異常。圖5-1-2（a）為灰岩和花崗岩接觸帶上的上升泉的自電正異常；圖5-1-2（b）為水庫滲漏地點上出現的自然電位負異常。
圖5-1-2 用自然電位法確定地下水與地表水的補給關系
地質雷達方法用於探測水壩滲漏點和滲漏通道也具有較好的效果。滲漏部位土體的含水量變大，與未發生滲漏的土體形成明顯的介電常數上的差異，為採用地質雷達方法探測水壩滲漏位置提供了地球物理條件。黑龍江省某水壩為均質土壩，1998年遭受百年不遇的洪水後，在水壩後坡出現多處面積不等的漏水點。為了查明漏水點在壩體內的分布情況，採用地質雷達在壩頂、壩前坡和後坡進行了探測。圖5-1-3為壩頂測線K0+240—K0+400的地質雷達剖面。圖中強振幅異常推斷為壩體內受到水浸較重的部位，異常埋深為10～12 m。鑽探結果表明地質雷達推斷的異常區域是發生滲漏的嚴重區段。
圖5-1-3 黑龍江省某水壩地質雷達探測剖
3.壩基帷幕灌漿效果檢測
對病險水庫的維護處理一般採用帷幕灌漿等方法，灌漿效果的好壞需要採用物探方法檢查。某電站大壩岩基帷幕灌漿前後進行超聲波探測，圖5-1-4是質量檢查孔在灌漿前、後的超聲波檢測曲線，圖中可見，在檢查孔中上部，灌漿前和灌漿後的波速值差異非常明顯，灌漿前岩體的裂隙率高，波速較低；灌漿後岩體裂隙被水泥漿填充，且粘結牢固，波速明顯升高。在檢查孔的下部，灌漿前和灌漿後波速差異微小，波速較高，這說明岩體本身比較完整，滲透性小。
圖5-1-4 質量檢查孔灌漿前後聲波檢測結果
地質雷達對水壩帷幕灌漿質量檢測也有較好的探測效果，根據地質雷達圖像上灌漿物的影像可計算出有效灌漿深度和水泥漿擴散半徑。根據壩體土體和基岩處的強反射弧形影像，可判別已被灌漿物充填的溶洞的大小、形態和深度以及未被灌漿物充填的溶洞、土洞等隱患。
4.古河道的地球物理勘查
古河道常引起大量滲漏，在水庫建壩時需對壩基下古河道的地質情況進行詳細勘查，了解古河道的分布范圍，埋深以及砂礫石厚度等。探測古河道常用的物探方法是電測深法、自然電位法、地震勘探和地質雷達等方法。
圖5-1-5 用對稱四極剖面法追索古河道的ρs剖面平面圖
圖5-1-6 橫穿古河道的對稱四極剖面ρs曲線
圖5-1-5和圖5-1-6為對稱四極剖面法探測和追索古河道的實例。由圖5-1-5中各對稱四極剖面特徵可以看出，在低阻背景上有一高阻異常帶。該高阻異常帶推斷為古河道的反映，該河道由一條主流和一條支流組成。此外，利用ρs曲線特徵可大致確定出古河道的形態、中心位置和寬度。若ρs曲線具有對稱性，ρs曲線極大值對應於古河床最深的中心位置。若ρs曲線不對稱，可根據曲線兩翼陡緩推斷古河道兩岸坡度的大小（圖5-1-6），其視寬度可由ρs曲線的拐點位置大致確定。通過等ρs斷面圖上的等值線形狀可反映出古河道的斷面形態。由圖5-1-7可見，在371號點附近ρs等值線呈高阻閉合圈。結合當地的水文地質條件，推斷該異常為一淺層古河道引起。經ZK8、ZK10、ZK11孔驗證，證實了古河道的存在，ZK11打到了富含地下水的砂礫石層。
圖5-1-7 雲南某地尋找淺層砂礫石富水地段（古河道）成果圖
圖5-1-8為地震橫波法探測古河道的實例剖面圖。根據鑽探資料推測該區域一帶有一條古河道，河道埋深為20～30 m，為了查明古河道的位置，採用橫波地震勘探。圖中可見，40 ms左右的同相軸為第四系地層內部的反射，同相軸連續性好、起伏小；140～220 ms為古河道及兩岸附近地層的反射，同相軸連續性好、起伏較大，其形態特徵反映了古河道的形態，河道埋深為28 m左右，視寬度約為130 m。
圖5-1-8 橫波t0時間剖面
二、在交通建設和維護中的應用
1.公路質量檢測
公路質量檢測的原始方法是採用鑽探取心法，該方法不僅效率低、代表性差，而且對公路有破壞。為了快速、准確和科學地評價公路質量，必須採用無損檢測方法。目前，常用於公路檢測的物探方法有地質雷達、瞬態面波法、高密度電阻率法和人工地震等方法。在這些物探方法中，由於地質雷達方法具有快速、連續、無損檢測的特點。因此，在公路質量檢測中得到更加廣泛的應用。
圖5-1-9 電磁波在公路剖面中的傳播
高速公路是由土基礎、二灰土、二灰碎石、面層等構成，由於空氣、瀝青面層、二灰碎石、土壤等介質的介電常數不同，電磁波將在其介質發生變化的界面產生反射波。圖5-1-9為電磁波在公路剖面中各界面的傳播、反射途經示意圖。圖5-1-10為電磁波在公路剖面中各界面的掃描示意圖。
圖5-1-10 電磁波在公路剖面中各界面的掃描
長春至四平高速公路採用瀝青路面，路面下為碎石墊層。路面分三次鋪設完成，設計路面厚度為25 cm。在工程竣工前採用地質雷達進行了路面厚度檢測。
工作中使用的地質雷達為SIR-2型，工作天線頻率為900 MHz。圖5-1-11為長春至四平高速公路上某段路面的地質雷達檢測剖面圖，圖中5.8 ns附近的強反射為瀝青面層與碎石墊層界面的反射，根據反射界面的雙程走時和電磁波在瀝青路面中的傳播速度計算出路面厚度。瀝青路面的電磁波速度採用實驗標定並進行統計後得到。檢測結果表明，由於二灰石墊層凸凹不平，導致瀝青路面厚度有較大變化，最薄為26 cm，最厚為43 cm。達到了設計的要求。路面厚度評價按國家公路路面結構層厚度評價標准進行。在經數據處理後的地質雷達剖面中讀取電磁波在面層中的反射波雙程走時，計算出面層厚度並作出厚度評價結果。
地質雷達方法在公路質量檢測中除可進行路面厚度檢測外，還可進行路基隱患（脫空、裂縫等）的檢測以及橋涵的質量檢測。有些學者開展了地質雷達對公路壓實度、強度及含水量的檢測研究，也取得了較好的檢測效果。
圖5-1-11 長春至四平高速公路某段路面的地質雷達檢測剖面
2.鐵路路基病害勘查
鐵路路基病害一般指鐵路路基平台頂部結構不堅實而且滲水，以及原填充物的不均勻性，經長期雨水沖刷和滲透，行車振動等所形成的一定規模的充坑，洞穴或渣石填充物。路基病害比較隱蔽，一旦受到外界因素影響造成塌陷，將直接威脅行車安全，因此，鐵路病害的勘查十分重要。
路基勘查中，由於受到電磁干擾、鐵軌干擾及行車震動干擾的影響，限制了一些地球物理方法的應用。因此，目前常用於對鐵路病害檢測的物探方法是微重力測量。
由於路基的病害地段和完整地段有一定的密度差異，為微重力測量提供了前提。圖5-1-12是法國波爾多至塞特鐵路線上路堤下喀斯特溶洞的微重力異常等值線圖，測量位置位於鐵路線巴爾薩克處，勘查對象是5 m高的路堤和路基部。圖中可見，在該帶中部有一處密度較大的地段（異常達3×10-1g.u.），這是一處過去曾進行過灌漿處理的地段。在過去處理時，由於突然塌陷，未能進行專門研究。在地段兩端出現-2×10-1～-6×10-1g.u.兩處異常，位於邊坡基部並向路基底下延伸。經對異常的解釋和鑽探驗證，證實在路基下3～6 m深處的灰岩中存在喀斯特溶洞。
圖5-1-12 波爾多至塞特鐵路線上路堤下喀斯特溶洞的測定和處理
鐵路路基多是用耕土堆墊壓實而成，如果出現路基病害，必將引起電性差異。路基位於地面以上（或潛水面以上），所以無論是洞穴或渣石充填物都可使勘探體積所涉及范圍內的視電阻率增大，由此對稱四極剖面會出現高阻異常。路基病害越嚴重，規模越大，高阻異常越明顯。例如，圖5-1-13是隴海路某段採用對稱四極剖面法實測曲線，採用AB=7 m，MN=1 m裝置，由圖可見，全線有三種病害形式：①較大洞穴或渣石填充物的嚴重病害段，視電阻率曲線值很高；②病害較重段，視電阻率曲線呈高低交錯；③輕度病害段，視電阻率較高，視電阻率曲線呈高低交錯。病害嚴重段的影響可至路基外側鋼軌下，是亟需處理部位。輕度病害段，短期內不會形成大的病害，可作為今後雨季的防範對象。
根據物探測量和鑽孔所提供的資料，可以確定出需要灌漿地帶，得出最佳的工程計劃。灌漿處理後，除打鑽檢查外，還可以進行微重力測量，以圈出灌漿不足或灌漿過量的地層。圖5-1-14是在一已知灌漿地帶，對灌漿後地層的重力異常變化，與計算機根據模型（用灌漿前的鑽孔資料製作的地質模型）計算出來的理論異常曲線對比圖5-1-14（a），可以看出，該地帶的右半部灌注未超出預計范圍，也未出現重力異常。在模型左半部出現剩餘異常，表明灌漿不足。圖5-1-14（b）是灌漿容量對比圖，圖5-1-14（c）是地質模型（沿Ⅰ號測線的剖面）。
圖5-1-13 路基勘查剖面圖（選段）
圖5-1-14 巴黎—斯特拉斯堡鐵路線上瓦朗吉維爾處
近年來，使用瞬態面波進行鐵路路基承載力的檢測也取得了較好的結果，為路基病害的確定和治理提供了可靠數據。
利用瞬態瑞雷面波法測試線路路基承載力時，由於受到行車影響，在測線布置時只能在枕軌外側或路肩上進行。由於瑞雷面波是一個體波，具有體積勘探的特點，因此可代表路基道心的實際情況。瞬態面波數據採集時使用面波儀和低頻檢波器測量。震源採用18磅大錘和鐵板。道間距隨著勘探深度的增大而相應增大。數據處理主要是求取頻率—速度頻散曲線，對頻散曲線經過反演擬合並結合路基的實際情況進行分層，計算出各層厚度及瑞雷波的層速度。通過頻散曲線上vR數值的大小可以定性地判斷測點處瑞雷波速度隨深度的變化情況和路基的相對強度特徵，vR較高區域反映路基強度較高，vR較低區域反映路基強度較低。
在部分瑞雷波測點上作輕型動力觸探（N10）值，根據鐵道部輕型動力觸探技術規定（TBJ18—87）將N10值換算為乘承載力σ0（σ0=8N10-20），然後將瑞雷面波速度vR與相對應測點的輕型動力觸探（N10）擊數進行數學統計分析，得到vR與N10的相關關系式：
環境地球物理教程
式中A、B為常數。當相關系數r＞0.7時，說明vR與N10是相關的，可用vR代替N10來計算承載力σ0的大小，即：
環境地球物理教程
根據此式可用vR定量計算路基的承載力。
圖5-1-15 承載力等值線圖
圖5-1-15為京廣線部分區段K2011+170—K2100+270段路基瑞雷波測試，並按上述換算關系（取A=91.07913，B=2.940517）換算得到的承載力等值線圖。圖中在K2011+230附近路基的承載力偏低，約為80 kPa。而在其兩側的路基的承載力相對偏高，約為180 kPa。此結果與現場實際的情況非常吻合。
3.隧道掌子面前方地質情況預報
在隧道挖掘過程中常因掌子面前地質情況不詳，在不良地質地段經常出現塌方、涌水等現象，嚴重時會造成人身傷亡和設備損壞等重大事故，造成巨大的經濟損失。因此，在隧道掘進過程中及時了解掌子面前方地質情況，特別是斷層、破碎帶等不良地質構造的規模和特徵，這對確保施工安全、合理安排掘進方案、掘進速度和支護措施至關重要。
隧道掌子面前方地質情況預報可分為中長距離預報和短距離預報，中長距離預報採用的物探方法一般是人工地震，短距離預報可採用地質雷達或聲波探測。
吉林省某公路隧道岩石以花崗岩為主，其中穿插有角閃岩及綠泥角閃岩破碎帶，岩石節理裂隙發育。在掘進方向上有兩組斷裂（走向為NNE及NNW）交替出現，與EW向小斷層及破碎帶相切割，形成屋頂形，易產生大塊脫落體。為了施工安全及合理設計掘進方案，採用人工地震和地質雷達相結合進行掌子面前方地質情況預報。人工地震方法的實施是在掌子面不同高程上水平布置幾條地震測線，用石膏在掌子面上等距離粘接檢波器，使用大錘在測線兩側激發和接收地震波。地質雷達方法的實施是在掌子面兩側洞壁及掌子面上水平布置雷達測線，使用100MHz天線等距離點測採集。
圖5-1-16為在樁號K241+138掌子面上人工地震中長距離預報的解釋結果，在K241+138—K241+063段有斷層3處，岩性異常帶一處。推斷位置為K241+115、K241+120、K241+136和K241+068。挖掘證明，有斷層2條（F115、F136），出露位置與推測位置相差1 m左右，走向近EW，斷距0.3 m。樁號K241+068處為破碎帶，寬度約10 m，系由偉晶岩及角閃岩多次侵入造成。
圖5-1-16 樁號K241+138地震中期預報結果示意圖
圖5-1-17 樁號K241+247雷達短期預報結果示意圖
圖5-1-17為K241+247掌子面上地質雷達短距離預報的解釋結果。洞兩壁檢測到斷層3條（F1、F2、F3），走向為NNE和NNW。按幾何關系推測，F1與F3在掌子面前方10 m附近相互交會，F2與F3在掌子面前方約35 m附近相互交會。掌子面上測量到前方斷裂5條，分別為F242、F239、F235、F230、F225，走向近EW，與F1和F3斷層相切割，洞頂極易形成塌落的塊體，對施工安全有嚴重危害。挖掘證明，掌子面上地震與地雷達探測所預報的結果與地質構造出露位置接近。根據預報的結果，施工單位及時調整掘進方案和掘進速度，採取了更合理的安全防範措施。
4.隧道襯砌質量檢測
隧道襯砌後，受諸多因素影響，襯砌混凝土可能出現厚度未達到設計要求或有脫空等質量問題。為及時發現襯砌質量問題，需對隧道襯砌質量進行快速和高解析度的檢測，為隧道工程的科學管理提供依據。在隧道質量檢測中最常用的地球物理方法是地質雷達方法。
地質雷達法進行隧道襯砌質量檢測的主要內容是混凝土密實性、脫空和襯砌厚度。檢測中一般採用500 MHz 或900 MHz高頻天線，檢測厚度可達幾十厘米。測線一般布置在隧道的拱頂、拱腰及邊牆三個部位（圖5-1-18），拱頂為隧道的正頂部附近，拱腰為隧道的起拱線以上1 m左右，邊牆為排水蓋板以上1.5 m左右。測量方式採用剖面法，測點間隔一般為幾厘米～幾十厘米，由測量輪跟蹤測量里程。
圖5-1-18 測線分布圖
隧道襯砌厚度檢測中，相關介質的物理參數如表5-1-1所示。
襯砌厚度評價，首先在地質雷達剖面上確認出混凝土與岩石界面間的反射波同相軸，讀取反射波雙程旅行時間，按公式h=v×計算出混凝土襯砌厚度，速度V可通過明洞地段或鑽孔資料標定。密實度的評價可根據探地雷達剖面反射波振幅、相位和頻率特徵劃分為密實和不密實兩種類型。不密實的混凝土體在雷達剖面上波形雜亂，同相軸錯斷；脫空體在雷達剖面上在混凝土與圍岩交接面處反射波同相軸呈弧形，與相鄰道之間發生錯位，依此特徵可計算出空洞的范圍。由於爆破使圍岩表面凹凸不平，因此，在確定脫空時應對剖面上的異常加以細致的分析和確認。
表5-1-1 隧道襯砌厚度檢測中相關介質的物理參數表
某公路隧道全長約1.6 km，為全面了解襯砌質量，在隧道即將貫通前開展了地質雷達檢測。該隧道襯砌類型有：Sm3、Sm4、Sm5，設計襯砌厚度分別為40 cm、35 cm、30 cm。圖5-1-19為里程號K21+390—K21+430區段邊牆測線的地質雷達剖面。該區段襯砌類型為Sm5。圖中10 ns附近起伏變化的同相軸為圍岩界面反射波同相軸，圖5-1-20為計算出的混凝土襯砌厚度曲線。
圖5-1-19 K21+390K21+430區段邊牆測線的地質雷達剖面
圖5-1-20 K21+390K21+430區段邊牆測線混凝土襯砌厚度解釋曲線
④ 地質調查項目管理
一、地質調查項目管理
簡單地講，項目管理就是對項目進行管理，如果讓項目經理回答這個問題，他會簡答為：「按項目設計的工期、按預算、按要求完成任務。」美國項目管理學會（PMI）給項目管理下的定義是：項目管理就是把各種知識、技能、手段和技術應用於項目中，以達到人們的需要和期望。
項目管理與傳統的按部門或專業分工管理相比，其最大的特點是注重於全面綜合管理，注重項目的目標、整體效益、領導和團隊建設，其特點有：
（1）項目管理是以項目為對象的系統集成管理方法，通過組建專門的、柔性的、高效的團隊組織，對項目進行高效率的計劃、組織、指導和控制，以實現項目全過程的動態管理和項目目標的綜合協調與優化。比如項目管理中使用的三維管理即是一例：時間維管理——把整個項目的生命周期劃分為若干個階段管理；知識維管理——針對項目生命周期的各個不同階段，採用和研究不同的管理技術方法；保障維管理——對項目人、財、物、技術、信息等的後勤保障管理。
（2）項目管理貫穿於項目的整個生命周期，對項目的整個過程進行管理。它是一種運用既有規律又經濟的方法，對項目進行高效率地計劃、組織、指導和控制的手段，以便進行精確的時間、費用和人力的預算控制，並對技術、風險進行管理。
（3）項目管理是以項目經理負責制為基礎的目標管理。通過合理的目標分解，使得組織的戰略目標以從來未有的方式深入人心，落實到組織中每一個成員身上。而合理的授權、分工與合作是確保這些目標能夠實現的根本保障。
（4）項目管理的柔性組織提高了靈活性和效率。項目管理的另一個明顯特徵就是其組織的特性，表現在以下幾個方面：一是項目管理的突出特點就是項目本身作為一個組織單元，圍繞項目需求來組織資源，避免了資源的閑置和浪費；二是項目管理一般採用矩陣型的組織結構，與傳統的直線職能結構相比，有利於組織各部分的協調與控制，提高了靈活性和效率；三是項目管理的組織和管理方式是柔性的，即是可變的。項目組織打破了傳統的固定建制的組織形式，而是根據項目的生命周期在各個階段的具體需要，適時地調整組織的配置，採用非正式的管理模式，以保障工作和組織的高效、經濟運行。
（5）項目管理通過創建高效率的團隊和經常性的團隊建設，創造和保持一種使項目順利進行的環境，使置身於其中的人們能在集體中一起工作，以完成預定的使命和目標。這一特點說明了項目管理是一個管理過程，而不是技術過程，處理各種沖突和意外事件是項目管理的主要工作。
二、地質調查項目管理的基本內容
項目的管理，主要是項目的技術和經濟兩大部分的管理。項目的技術管理，是將項目任務目標轉換成項目的技術路線和技術方案，而經濟方案則是技術方案的經濟表達。在項目管理過程中，項目過程的控制構成了項目管理的基本內容。依據ISO-9000質量管理體系對項目過程的控制進行管理，其地質調查項目由7個主要過程組成：
●立項與初審
●設計編寫與審查
●野外作業與綜合研究
●報告編制與審查
●資料歸檔與匯交
●項目終結
●信息反饋
上述7個過程中，其管理的關鍵點有以下幾個方面：
（1）項目設計 包括項目的技術設計和經費預算，二者是相輔相承的，是項目的兩種表述形式。一般情況下，技術設計在前，根據技術設計的要求編制經費的預算設計。
（2）項目人員組成 確定項目技術、經濟負責人，根據項目需要擇優選擇各類專業技術人員和服務管理人員，項目團隊是保質保量完成項目的關鍵要素。如建築類工程項目部對其人員組成就有明確的規定，除項目經理外，必須配備具有資格證書的技術員、測量員、材料員、安全員、預算員等「五大員」，方允許承攬項目施工。
（3）項目預算控制 項目批準的預算是項目經費控制的主要依據。作為承攬項目的單位，承擔項目是以盈利為目的，因此，根據項目設計質量要求，項目單位往往根據自身的管理水平和定額標准制定項目的執行預算，即確定項目的成本費用，並對其進行控制管理。
（4）項目周期控制 項目周期是項目管理中的一個重要指標，必須在設計的時候將各項工作按照一定的技術進行時間的合理安排，並實施控制管理，即所謂的工期。
（5）項目實施過程的控制 重點保證原始資料的真實性、客觀性、代表性，整個項目實施的規范性，最終目的是保證成果的質量。
（6）成果控制 由於地質調查成果的特殊性，地質調查項目管理的成果控制是管理要素中的關鍵環節。項目成果包括三大部分內容：
●原始資料（包括收集整理的資料）
●成果報告（包括資料庫）
●實物資料（包括應用軟體）
⑤ 地質調查項目信息管理系統的概念與發展
一、概 念
為了達到項目信息管理的目的，需要把握信息管理的各個環節。由於計算機的發展，從事項目管理的工作者把信息的收集、加工整理、存儲、傳遞和應用過程用微機管理，編制相關軟體，建立項目管理信息系統。
大部分項目信息管理系統用來支持傳統組織機構中的決策的職能。項目管理信息系統是以計算機、網路通信、資料庫作為支撐，對項目整個生命周期中所產生的各種數據，及時、正確、高效地進行管理，為項目所涉及的各類人員提供必要的高質量的信息服務。該系統的主要功能是使管理部門和項目組能夠使項目如何逼迫目標，從而有效地利用寶貴資源及時作出決策（圖8-1）。
二、項目管理軟體主要具備的功能
近年來，項目管理軟體不斷出現，並且逐漸商品化，它們可以用於整個項目管理過程的各項活動，幫助項目負責人分配任務、管理資源、進行成本核算、跟蹤項目進度等，功能越來越強，並提供了便於操作的圖形界面。對於地質調查項目管理來講，項目管理軟體一般應具有下列功能：
（1）資源管理 可以對人力資源、資金和物資數據等各種資源進行管理。
（2）制定計劃 開展各項工作及完成不同的任務要制定詳細計劃，項目負責人對每項任務排定起始日期、明確各項任務的先後順序以及需要的裝備和物資後，軟體可以根據任務和資源數據排定項目日程，並隨任務和資源的修改而調整項目進度。
圖8-1 項目壽命周期內信息流程圖
（3）經費預算和控制 在輸入工作內容（包括主要實物工作量）、項目起止時間後，如果把人員工資、業務費、設備的使用成本、所用材料的造價、測試費和管理費等完整地分配到項目，軟體即可計算出該項目的完整成本預算。在項目實施過程中，可隨時分別對單項任務、工程手段和測試費用及整個項目的實際成本與預算成本進行對比分析。
（4）報表與查詢 與人工進行填表和建立台賬相比，項目管理軟體的一個突出的功能是能在許多數據資料的基礎上，快速、簡便地生成多種報表和圖表，如甘特圖、網路圖、資源圖表等。大多數項目管理軟體都提供排序和篩選功能。通過排序項目管理者和項目組成員可按所需順序瀏覽信息，通過篩選，用戶可以指定需要顯示的信息，需將其他信息隱藏起來。
（5）監督和跟蹤項目的執行 在項目的實際執行過程中，輸入項目的進度情況，可以對多種資源、質量和經費使用情況進行跟蹤，並根據需要自動產生多種報表。
（6）便於處理計劃項目、實施項目等多個項目或多級管理 中國地質調查局向財政部申報的項目為計劃項目，地質調查局為開展工作按專業性質和地區設立了不同的實施項目，為便於項目實施，在實施項目下細分為許多工作內容，初步形成了三組項目管理與實施的機制。如果使用統一的項目管理軟體，必然有利於項目的統一管理。當然，更為合理的項目管理軟體設計應是地質調查局-大區地調中心-地調院及行業地質調查單位三級管理，這樣由上而下和由下而上非常有序的模式更便於項目管理。
三、普遍應用的項目管理軟體
根據項目管理軟體的功能和價格水平，大致可以劃分為兩個檔次：一種是供專業項目管理人士使用的企業級項目管理軟體，這類軟體功能強大，價格一般較高，如ABT公司的WorkBench、Primavera公司的P⒊ Gores技術公司的Artemis、Welcom公司的OpenPlan等。另一類PC級的項目管理軟體，應用於一些中小型項目管理，這類軟體雖然功能不很齊全，但價格便宜，如Microsoft公司的Project、TimeLine公司的TimeLine、Scitor公司的Project Scheler、Primavera公司的SureTrak等。目前項目管理者協會及許多項目管理常用的軟體為Microsoft Project 2002。
Microsoft Project 2002是一個功能強大而靈活的項目管理工具，它具有項目管理所需的各種功能，包括項目計劃、資源分配、實時項目跟蹤、多種直觀的報表及圖形、用Web頁面發布項目信息和通過多種資料庫存取文件等。該軟體使用非常方便，它既可用於簡單的項目，也可用於復雜的項目，它可幫助您建立項目計劃、對項目進行管理，並在執行過程中追蹤所有活動，使項目管理者和項目執行人員實時掌握項目進度的完成情況、實際成本與預算的差異、資源的使用情況和測試出版安排等。
⑥ 地質災害調查監測
完成抄全國1∶1萬工程地質調查1127平方千米，1∶5萬工程地質調查6530平方千米，1∶5萬災害地質勘查2200平方千米。各地成功避讓各類地質災害920起，安全轉移37926人，避免財產損失5.5億元。地質災害造成的死亡和失蹤人數同比減少12％，直接經濟損失減少42.7％。
長江三角洲地區全面建成地面沉降監測與控制體系，初步建立地面沉降主動防治和科學管理的決策機制。重慶巫山、奉節建立了具國際先進水平的地質災害實時監測預警示範站，為三峽工程庫區等國家重大工程建設區地質災害的監測預警提供了技術支撐。建立以專業的地質災害監測和群測群防相結合的雅安地質災害監測預警示範區和以區域地質災害監測為基礎的江西省地質災害氣象預警系統。西南山區城市、東南台風暴雨型、西北黃土地質災害監測預警示範工作取得良好進展。「萬村培訓行動」成效明顯，雲南昭通成功預報鹽津滑坡，避免2011人傷亡；四川達州成功預報青寧鄉岩門村滑坡，避免2251人傷亡。
⑦ 關於工程地質勘查專業
工程地質勘查專業培養具有地質學、岩上鑽掘工程學等知識，從事資源勘查與評價、管理及工程勘察、設計、施工、與監理等方面工作的高級技術應用性門人才。
工程地質勘查專業主幹課程：
普通地質學、礦物學、岩石學、構造地質學、土力學與地基基礎、岩體力學、工程地質、岩土工程勘察、岩土工程勘查、土木工程制圖、計算機工程地質應用、環境地質調查與評價、三維虛擬現實等。
工程地質勘查專業專業課程：
礦物岩石學，礦山力學，礦山測量學，煤田地質學，古生物地史學，構造地質學，潔凈煤技術，地質災害防治，水文地質學，地質勘探，岩土工程勘察及施工，地質工程制圖及CAD，礦井地質學，採煤概論，工程地質新技術概論/地質學基礎、構造地質、水文地質概論、工程與環境物探、工程地質與土力、鑽探工程概論、地基基礎、工程測量、地理信息系統等。
工程地質勘查專業主要課程：
工程地質、土力學、構造地質、計算機文化基礎、VB語言、勘察CAD、礦床學、礦物學、岩石學、水文地質、遙感地質、數學地質、古生物地史、礦產資源勘察、礦產資源經濟與管理、煤礦地質、煤田地質勘探、大地構造學、應用地球物理、地球化學、工程地質學、工程力學、岩土工程學、勘察技術工程學、勘察信息採集及處理等。
工程地質勘查專業實踐課程：
地質認識實習、地質測量實習、生產實習、頂崗實習、地質資料庫設計、工程地質條件分析實訓、水文地質條件分析實訓等。
工程地質勘查專業可報考的資格證書：
工程資料員證書、質檢員證書、AutoCAD證書、土建施工員證書等。
⑧ 淺談加強重要建設工程地質勘察、地質災害危險性評估、地震地質調查成果地質資料匯交管理
於順然
（江蘇省國土資源廳，南京210029）
摘要 本文結合江蘇省成果地質資料匯交管理工作的實際，在對「 重要建設項目工程地質勘察、地質災害危險性評估及地震地質調查」類成果地質資料的匯交范圍進行了細化的同時，並對其匯交人、匯交時間、匯交數量及內容、法律責任等方面做了細化，意在引起廣大成果地質資料匯交義務人、地質資料管理者及其同仁們，高度重視該類成果資料的匯交管理，使地質資料在國民經濟建設中，更好地發揮其應有的作用。
關鍵詞 建設項目；成果地質資料；匯交管理
地質成果資料的統一匯交是手段，社會公開利用是目的。不該匯交的而匯交了是浪費，該匯交的而未匯交則是違法。《地質資料管理條例》附件：「地質資料匯交范圍」中對「重要建設項目工程地質勘察、地質災害危險性評估及地震地質調查」形成的成果地質資料的匯交范圍，規定得既籠統又原則，有的甚至只是其條目式的，在具體成果地質資料匯交管理工作的實踐過程中，其可操作性比較差，從而給該類成果資料的匯交管理工作帶來諸多麻煩和問題。
為進一步加強對「重要建設項目工程地質勘察、地質災害危險性評估及地震地質調查」成果地質資料的匯交管理，根據國務院《地質資料管理條例》（以下簡稱《條例》）、國土資源部《地質資料管理條例實施辦法》、《江蘇省地質資料管理辦法》，筆者結合多年對江蘇省成果地質資料匯交管理工作實際，在此提出如下對策建議，供有關領導及同仁們參考。
1 匯交細目
在國務院《條例》目前尚未修訂之前，可以國土資源部或省廳規范性文件的形式，進一步細化「重要建設項目工程地質勘察、地質災害危險性評估及地震地質調查」成果地質資料的匯交細目。「重要建設項目工程地質勘察、地質災害危險性評估及地震地質調查」成果地質資料，在《條例》附件「地質資料匯交范圍」的十大類中占兩大類，江蘇省的具體規定為：
1.1 重要建設項目工程地質勘察成果地質資料匯交范圍：
農水方面：水利、水庫工程（受益面積大於5萬畝的灌溉工程和容量大於1000萬立方米的水庫工程）。
交通方面：長度超過10千米的鐵路；長度超過500米的隧道；長度超過500米的橋梁年吞吐量大於100萬噸的港口、碼頭；二級以上的公路、火車站及機場。
電力方面：核電站、抽水蓄能電站，容量大於10萬千瓦的水電站、火電站。
工業方面：年產量大於20萬噸的鋼鐵廠、水泥廠，用地大於200畝的工業、企業建築。
其他方面：放射性設施、軍事設施、集中供水水源地、水處理廠等重要小型工程勘察資料。
1.2 地質災害危險性評估成果地質資料的匯交范圍
（1）按建設用地地質災害危險性評估分級，被定為「一級」（需報省廳備案）的項目。
（2）地質災害危險性評估程度為復雜（地質災害發育強烈；地形與地貌類型復雜；地質構造復雜、岩性岩相變化大、岩土體工程地質性質不良；工程水文地質條件不良；破壞地質環境的人類工程活動強烈等）的項目地質災害危險性評估資料。
（3）本文上述1.1所屬「重要建設項目工程地質勘察地質資料匯交范圍」項目中。地質災害危險性評估成果資料。
1.3 地震地質調查成果資料匯交范圍
1.3.1 地震地質資料包括自然地震地質調查（測量、觀測）
①地震地質調查、宏觀地震考察、地震烈度考察（活斷層、地震地質、大地構造、地震研究）。②地震地質前兆觀測、地形變測量、地磁測量、地電測量、地應力測量、重力測量、斷層位移測量。③地下水位（地下流體）觀測、地溫觀測等。④建築工程抗震、地震災害防治、地震安全性評估資料。
1.3.2 重要建設項目工程地質勘察、地質災害危險性評估及地震地質調查成果地質資料的匯交人
國務院《條例》規定，項目出資單位（人）是其項目成果地質資料的匯交人。①由國家出資的項目，其工作項目的承擔單位是該成果地質資料的匯交人（國家出資：江蘇省將其界定為中央財政、省級財政、市級財政、縣鄉級財政均為國家出資）。②非國家出資的項目，項目出資人可以以協議、合同等形式，委託承擔項目單位代為匯交該類成果地質資料。③由中外合作開展的項目，其參與合作項目的中方為成果地質資料的匯交人。
1.3.3 匯交時間、數量及內容
本規定所涉及的成果地質資料的匯交時間為：自工作項目驗收結束之日起180日內匯交（江蘇省將其規定為本勘察、評估項目驗收結束的時間，而非整體項目結束時間）。
上述勘察、評估項目成果地質資料復制後，按國務院《條例》及《地質資料管理條例實施辦法》規定，向省地質資料館匯交紙質資料兩份，電子文檔一份（其電子文檔製作及質量要求同地質礦產類）。
1.3.4 法律責任、行政處罰
（1）未按照本辦法規定時間匯交地質資料的，由省國土資源行政部門向其發出催交通知書，責令在60日內匯交成果地質資料，逾期仍不匯交的，按國務院《條例》第二十條規定給予行政處罰。
（2）匯交成果地質資料經驗收不合格，匯交人逾期拒不按要求修改補充匯交的，視為拒匯交地質資料，由省國土資源行政部門依照國務院《條例》按規定給予行政處罰。
1.3.5 幾點認識及體會
（1）江蘇省省土面積100500平方公里，其中平原面積100000平方千米，是礦產資源小省，每年能夠匯交的地質礦產類成果地質資料只有30種左右。近些年來，江蘇省地質資料館每年接收匯交的成果地質資料數量在100種左右。這其中有近三分之二的成果地質資料是重要建設項目工程地質勘察、地質災害危險性評估及地震地質調查類成果地質資料。由此可見，加強和規范該類成果地質資料的匯交與管理工作，在江蘇省地質資料的匯交與管理工作中佔有重要地位和作用。
（2）近年來，通過我們的積極工作，匯交到省地質資料館的「重要建設項目工程地質勘察、地質災害危險性評估」類成果地質資料有：南京長江大橋、二橋、三橋、江陰長江大橋、潤楊長江大橋、蘇通長江大橋、南京地鐵等。蘇通長江大橋、連雲港核電站的工程地質勘察和地質災害危險性評估成果地質資料的匯交工作正在交涉過程之中。
（3）有關江蘇省地震地質調查成果資料的匯交問題，早在計劃經濟時期，江蘇省地震局曾經向江蘇全省地質資料處匯交過一些地震地質調查方面的成果資料，自20世紀90年代起，江蘇省地震地質調查成果資料的匯交工作則處於停滯狀態。近來此項工作仍在協調過程之中。
向國家匯交合格的成果地質資料是廣大地質資料匯交義務人應盡的法律義務。筆者將近些年來江蘇省「重要建設項目工程地質勘察、地質災害危險性評估及地震地質調查」類成果地質資料匯交管理工作中的有關規定、做法、存在的一些主要問題及認識體會羅列於本文，並提出了一些對策建議，意在引起廣大成果地質資料匯交義務人、地質資料匯交管理者及其同仁們，高度重視該類成果資料的匯交，使地質資料在國民經濟建設中，更好地發揮其應有的作用。
⑨ 工程地質調查怎麼弄
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