库区主要的工程地质问题有哪些
❶ 长江三峡工程库区白衣庵滑坡工程地质勘察研究报告 四川省地质局南江水文地质大队,1988
1994年12月14日,当今世界第一大的水电工程--三峡大坝工程正式动工,它位于西陵峡中段的湖北省宜昌市境内的三斗坪,距下游葛洲坝水利枢纽工程38公里。三峡大坝工程包括主体建筑物工程及导流工程两部分,工程总投资为954.6亿元人民币(按1993年5月末价格计算),其中枢纽工程500.9亿元;113万移民的安置费300.7亿元;输变电工程153亿元。工程施工总工期自1993年到2009年共17年,分三期进行,到2009年工程全部完工。大坝为混凝土重力坝,坝顶总长3035米,坝顶高程185米,正常蓄水位175米,总库容393亿立方米,其中防洪库容221.5亿立方米,能够抵御百年一遇的特大洪水。配有26台发电机的两个电站年均发电量849亿度。航运能力将从现有的1000万吨提高到5000万吨,万吨级船队可直达重庆,同时运输成本也将降低35%。
三峡大坝建成后,将会形成长达600公里的巨型水库,成为世界罕见的新景观。三峡大坝采取分期蓄水。1997年11月8日大江截流后,水位提高到10-75米,三峡一切景观不受影响;2003年6月,第二期工程结束后,水位提高到135米,三峡旅游景区除张飞庙被淹将搬迁外,其余景区基本保存;2006年,长江水位提高到156米,仅屈原祠的山门被淹而将重建;2009年整个三峡工程竣工后,水位提高到175米,届时将有少数石刻将搬迁,石宝寨的山门将被淹1.5米,目前正计划修筑堤坝围护,那时石宝寨所在的玉印山将成为一座四面环水的孤峰,更别致传奇。而其它各景点的雄姿依然不变。随着沿江山脉间人造湖泊的形成和通航条件的改善,原本分散在三峡周围的许多景点将更容易到达,如小三峡、神农溪等千姿百态的仙境画廊。
另外,三峡大坝和葛洲坝这两座现代奇观也将成为长江三峡的新景点,为其添姿增色。集自然美景、古代遗址和现代奇迹于一身的未来长江三峡将一如既往地吸引和陶醉来自全世界各地的游客。
新华网武汉10月11日电(记者高欣、施唐戴)“不惧一时丑,化解千年
忧。”组织三峡工程建设的中国长江三峡工程开发总公司常年坚持举办“质量警
示展”,将历次主要缺陷和改进措施动态公布,极大地触动了两万多名建设者,
使“创一流无止境”的质量意识深深扎根第一线。
如今,三峡工程17年工期已经过半,举世瞩目的三峡大坝初现雄姿。尤为
可喜的是,三峡建设者不仅创造了水电建设史上的多项世界记录,而且把住了质
量关,已竣工的单元项目质量评定全部合格。
三峡工程最大坝高175米,水库总库容达393亿立方米,按照设计,三
峡大坝必须抵挡万年一遇的洪水。因此,工程质量的优劣不仅关系到防洪、发电
、航运作用的发挥,而且关系到下游千百万人民的生命财产安全。在工程施工中
,各参建单位本着对国家、对人民、对子孙万代高度负责的态度,把质量当成工
程的生命。他们采取一系列措施,强化质量管理,创新制定高于当今国内行业规
范的《三峡工程质量标准》,并对建设者进行多层次技术培训,有效地防止了工
程质量中的“常见病”。记者在三峡工地采访,处处感受到“视精品为合格”的
强烈氛围,“如临深渊、如履薄冰”的负责精神深入人心,工程质量和管理水平
不断提高。据今年元至8月的质量评定,已完成的11387个单元工程全部合
格,其中优良率达85.8%,比过去提高5个百分点。
三峡工程强调工期进度的计划性,但一旦与质量发生矛盾,施工组织者毫不
犹豫地宁慢一步而不抢一秒,确保工程质量。去年7月,葛洲坝集团原定混凝土
月浇筑21万立方米,后经调查发现“施工面狭窄使质量保证难度加大”,立即
将浇筑量调低到19万立方米,最终通过优质评定。8年多来,近千名监理人员
始终跟踪施工项目,进入攻坚阶段更是24小时盯守,随时捕捉质量问题。总公
司还严格质量考核,今年拿出两亿元设立“质量特别奖”,硬指标即一次合格率
,截至6月底已兑现6000万元。
从今年起,总公司又自我加压,提出“零质量事故、零安全事故”的管理目
标,激发了建设者争创一流工程的自觉性。一家转战南北的大施工单位,在永久
船闸浇筑中一度跑模1至2公分,这在其它工地往往被忽略不计的问题,在三峡
却被定为质量事故,必须“小题大作”,及时补救。总公司还下设安全总监办公
室,聘请外国专家把关,建立由点及面的连锁督查制度,实现全员安全持证上岗
,有力地促进了工程质量管理。
为根除质量隐患,国务院三峡工程建设委员会派出质量检查专家组,对工程
质量进行严格检查。钱正英、张光斗等水利水电专家不顾年迈,每年两次现场考
察,有时甚至爬上100多米高的大坝“挑毛病”,使参建单位如临大考。他们
对提高施工监理人员素质、完善质量管理体系和明确质量缺陷划分标准等提出了
多项有针对性的意见和建议。一位施工单位负责人感慨:“在质量意识上,老专
家的身体力行给我们上了生动的一课。”目前,三峡工程基本攻克重大技术质量
难题,顺利向2003年首期蓄水、发电和通航的目标迈进。
❷ 环境污染有哪些
一、空气污染:日常生活释放的污染大气的主要成分:
二氧化碳(CO2)主要来自煤、石油和天然气的燃烧。最大的排放者是火力发电厂、汽车等交通工具。
氯氟烃(CFCS)主要来自使用氟利昂的空调和制冷设备、含氯氟烃的喷雾剂(如摩丝)、甲基氯仿或四氯化碳干洗剂等。
一氧化碳(CO)主要来自汽车尾气、烧煤和露天烧垃圾等。
氮氧化物(NOX,包括NO、NO2、NO3)主要来自汽车尾气和燃煤发电厂。
二氧化硫(SO2)主要来自燃煤发电厂和民用烧煤等。煤灰、煤烟和油烟主要来自在马路旁架煤炉子的餐饮摊点、烤羊肉串摊、呛锅炒菜等。
粉尘主要来自清扫路面和机动车辆的行驶从地上扬起的尘土。
铅粒主要来自使用含铅汽油的汽车尾气。
臭氧(O3 ,又称作光化学氧化剂)主要来自汽车释放出的氮氧化物在太阳光照射下与氧气反应生成。
碳氢化合物主要来自汽车尾气、油箱泄漏和汽油挥发。
二、水污染:日常生活造成水污染的主要物质的来源:
病原体(病菌和病毒)来源粪便、宰杀鸡、鱼、鸭、肉的污水等。
死亡有机体来源生活污水和生活垃圾等。
有机和无机化学品来源浴室和厕所化学清洁剂、室内装修溶剂、杀虫剂、地板窗户和家具清洗上光剂以及其它药物等。
磷来源含磷洗衣粉和洗涤剂等。
石油化工洗涤剂来源家庭和餐饮业大量使用的石油化工合成的餐具洗涤灵等。
重金属(汞、铅、镉、铬、砷等)来源生活垃圾中的装修废弃物、电池、油漆、颜料、鼠药、电子产品和化妆品等。
三、生活垃圾污染:现代生活垃圾中主要的污染物有:
1、塑料来源于商场、市场上大量使用的塑料袋,商品的塑料包装,一次性聚苯乙烯快餐饭盒,塑料餐具和杯盘,电器包装发泡填塞物,塑料瓶,冷饮皮,餐馆用的一次性塑料桌布等等。塑料垃圾难以分解,它的降解时间需要一至两百年。
它的长期堆放给鼠类、蚊蝇提供了繁殖的场所,既威胁人类的健康,又影响市容面貌;焚烧处理塑料垃圾会释放出多种有害的化学物质。其中二恶英(Dioxin)对动物毒性极大,即便在很小量的情况下,二恶英也能使鸟和鱼类出现畸型和死亡,二恶英对人体的伤害表现为:使人消瘦、肝功紊乱、神经损伤、发生癌症等。
2、电池
电池含钮扣电池、普通锌锰电池、充电电池、普通碱性电池和汽车铅电池等。钮扣电池、普通锌锰干电池和碱性电池含有汞。当其废弃在自然界里,汞就会慢慢从电池中溢出来,进入土壤或水源,再通过农作物进入人体,损伤人的肾脏。另外,汽车废电池中的酸和重金属铅泄漏到自然界可引起土壤和水源污染。
3、剩餐
剩餐主要来源于餐饮业,吃盒饭的流动人口和上班族。剩餐提供的营养还促使垃圾中的细菌大量繁殖,产生对人畜有毒的氨气和硫化氢气体,也可促进垃圾中沼气的产生,埋下发生垃圾爆炸的隐患。
4、油漆、粘合剂、颜料
来源于建筑、家庭装修后的废弃物。含有有机溶剂的油漆和粘合剂类垃圾具有危险的毒性。它因挥发性高,易被人体吸入。可引起头痛、过敏甚至昏迷,或致癌。较为常见的会使人的神经、消化、血液循环和泌尿系统受伤害。
5、废纸张、易拉罐和玻璃瓶来源于办公室、学校、写字楼、商场、冷饮处、家庭等。
6、医疗垃圾
医院产生的医疗垃圾除无机垃圾外,还有一次性输液器、注射器、手术器具、人体组织等,以及治疗用的纱布、脱脂棉等。这些垃圾含有大量的病原微生物、寄生虫等有害物质,容易腐烂发霉,孳生蚊蝇,造成疾病的传播,还可能存在传染性的病菌、病毒、化学污染物及放射性物质等,具有极大的危险性,被视为“顶级危险”和“致命杀手”。
(2)库区主要的工程地质问题有哪些扩展阅读
按环境要素分
大气污染、水体污染、土壤污染、噪(音)声污染、农药污染、辐射污染、热污染。
按属性分
显性污染,隐性
污染。
按人类活动分
工业环境污染、城市环境污染、农业环境污染。
按造成环境污染的性质来源分
化学污染、生物污染、物理污染(噪声污染、放射性污染、电磁波污染等)固体废物污染、液体废物污染、能源污染。
陆地污染:垃圾的清理成了各大城市的重要问题,每天千万吨的垃圾中,很多是不能焚化或腐化的,如塑料、橡胶、玻璃等人类的第一号敌人。
海洋污染:主要是从油船与油井漏出来的原油,农田用的杀虫剂和化肥,工厂排出的污水,矿场流出的酸性溶液;它们使得大部分的海洋湖泊都受到污染,结果不但海洋生物受害,就是鸟类和人类也可能因吃了这些生物而中毒。
空气污染::是指空气中污染物的浓度达到或超过了有害程度,导致破坏生态系统和人类的正常生存和发展,对人和生物造成危害。这是最为直接与严重的了,主要来自工厂、汽车、发电厂等放出的一氧化碳和硫化氢等,每天都有人因接触了这些污浊空气而染上呼吸器官或视觉器官的疾病。
水污染:是指水体因某种物质的介入,而导致其化学、物理、生物或者放射性污染等方面特性的改变,从而影响水的有效利用,危害人体健康或者破坏生态环境,造成水质恶化的现象。
噪音污染是指所产生的环境噪声超过国家规定的环境噪声排放标准,并干扰他人正常工作、学习、生活的现象。
放射线污染是指由于人类活动造成物料、人体、场所、环境介质表面或者内部出现超过国家标准的放射性物质或者射线。
❸ 基于GIS的滑坡灾害危险性评价
一、达曲库区地质背景
为综合评价工程区滑坡的危险性,选取达曲流域为研究对象,采用GIS技术对该区域的滑坡进行危险性评价。主要思路是通过对已查明的滑坡的统计分析建立研究区的危险性分析指标体系和信息量模型,然后运用GIS技术实现研究区的危险性分区。达曲为雅砻江的一级支流鲜水河的支流,是一期工程输水线路的起始调水河流,研究范围如图10-1所示。达曲曲折多弯,在然充乡上游的亚隆塘自西北流入库区,流至然充寺附近向南偏转为SSE向,在夺多村流出库区。库区河谷海拔一般为3580~3700m,相对高差为400~900m,属于轻微—中等切割的高山区。两岸山脊多呈浑圆状,两岸岸坡基本对称,坡度一般在20°~40°之间。区内植被发育,两岸山坡多被灌木、树木及草皮覆盖,基岩露头少。
区内出露地层有三叠系和第四系。其中以三叠系分布面积最大,为一套非稳定型复理石碎屑岩建造,遭受区域低级变质作用,形成区域变质岩,其变质程度很低,原岩结构、构造等特征保留完好。主要出露上三叠统的杂谷脑组(T3z)、侏倭组(T3zw)、两河口组(T3lh)。第四系沉积物的成因类型主要有冲积、洪积、残坡积等,其中以冲积为主,主要沿达曲沟谷及其支流呈带状分布。
达曲库区处于巴颜喀拉褶皱带的中巴颜喀拉断褶带,区内褶皱构造比较发育,主要沿NWW向展布,一般形成复式背斜或向斜。褶皱构造与断裂构造相伴产出,褶皱的完整性多被破坏,形成断层—褶皱的构造组合样式。根据库区内地下水的赋存条件、含水介质特征,可划分为第四系松散岩类孔隙水和基岩裂隙水两大类型。第四系主要分布于河谷中,是库区第四系孔隙水主要分布区。基岩裂隙水分布于断层、裂隙及风化带内,主要受大气降水补给,排泄于沟谷及河流内。库区地表水和地下水多为无色、无臭、无味、清澈透明的淡水。水质类型以HCO3-Ca型为主,局部为HCO3-Ca·Mg及HCO3-K+Na·Ca型;pH值在7.08~7.65之间,属弱碱性水;多属软水或极软水,少数属微硬水。按照环境水对混凝土腐蚀性的判别标准,
南水北调西线工程地质灾害研究
含量小于250mg/L,对混凝土无结晶性侵蚀;侵蚀性CO2含量均小于15mg/L,对混凝土无分解性侵蚀。综上所述,库区水质较好,对混凝土均无腐蚀性。二、滑坡灾害危险性分析基本思路
在收集大量的基础地质环境资料前提下,通过建立合适的分析指标体系,运用恰当的数学分析模型,对工程区进行滑坡灾害危险性等级划分,即危险性分区。基于GIS的滑坡灾害危险性分析,将运用的数学模型渗透于各个操作方法中,后面的章节将详细介绍危险性分析的步骤。
图10-1 达曲流域工程地质示意图
1.影响因素选取
工程区影响因素的选取按照以下步骤进行。通过资料、现场调查后大概确定滑坡灾害的影响因素。滑坡灾害影响因素的选取没有一个统一的标准,主要是针对工程区的实际情况确定。本书选取滑坡灾害危险性的主要影响因素为地貌条件(坡度、相对高程)、地质构造(距断层距离)、地层组合、水的影响(距水系距离),主要是基于以下考虑:(1)影响滑坡的基本因素为地貌条件、地质构造、地层组合;(2)诱发因素为水的影响。由于工程区的降雨资料以及人类工程活动资料无法获取,所以就不在分析范围之内,这两种因素对工程区的滑坡灾害危险性没有大的影响,是因为工程区的范围内降雨量基本上是一致的,同时工程区处于高山峡谷段,目前人类工程活动影响较小。
2.工程区影响因素分级
影响因素分级的目的是确立影响因素的主次关系,体现层次性。一般分为3级:一级指标是分类指标;二级指标为结构指标;三级指标为判别指标。这里选取的影响因素只有5个,所以对影响因素的分级进行简化,考虑两个分级指标,即一级指标为结构指标,分别为地形坡度、相对高程、地层组合、距断层距离、距水系距离;二级指标为判别指标,是对一级指标的进一步细化。地形坡度分为≤25°,25°~30°,30°~45°,≥45°四类;相对高程分为≤3700m,3700~3900m,≥3900m三类;地层组合分为T3zw1,T3zw2,其他三类;距断层距离分为≤50m,50~200m,200~500m,≥500m四类;距水系距离分为≤50m,50~150m,150~300m,≥300m四类。
通过以上分析,建立了工程区滑坡灾害危险性分析的指标体系,如表10-3所示。
表10-3 滑坡灾害危险性分析指标体系
三、基于GIS的危险性分析模型
1.危险性分析模型的建立
一般情况下,由于作用于滑坡灾害的因素很多,相应的因素组合状态也特别多,样本统计数量往往受到限制,所以采取信息量方法来评价滑坡危险性。采用的信息量模型为
南水北调西线工程地质灾害研究
式中:I为预测区某单元信息量预测值;Ii为因素Xi对地质灾害所提供的信息量;Si为因素Xi所占单元总面积;
南水北调西线工程地质灾害研究
为因素Xi单元中发生地质灾害的单元面积之和;A为区域内单元总面积;A0为已经发生地质灾害的单元面积之和。基于GIS的危险性分析对工程区的划分采用大小相同的单元栅格,所以上式中的单元面积就可能转化成以单元个数计算。
2.信息量表达式的计算
在影响因素图层栅格化和滑坡灾害点样本的分析过程中,应用GIS统计功能,获取每个影响因素判别指标的单元个数,代入信息量模型式10-5,计算得到单元j的信息量表达式为
南水北调西线工程地质灾害研究
当j中含有变量i时,Xji=1,否则Xji=0。(i=1,2,…,18)
表10-4为信息量计算表。可以看出,变量X1,X4,X7,X10,X18对滑坡灾害的危险性没有贡献,属于不相关因素,所以参与计算的变量为13个。
表10-4 信息量计算表
四、危险性分区及结果分析
1.单因素危险性分析
利用建立的各个影响因素栅格化数据图层和信息量的数学模型,对工程区滑坡灾害的单因素危险性分析如下:
(1)地形坡度
工程区地形坡度影响因素分为≤25°,25°~30°,30°~45°,≥45°四个范围。地形坡度≤25°的栅格单元个数为30350个,占工程区面积的43%;地形坡度25°~30°的栅格单元个数为15521个,占工程区面积的22%;地形坡度30°~45°的栅格单元个数为22868个,占工程区面积的33%;地形坡度≥45°的栅格单元个数为1321个,占工程区面积的2%(图10-2)。根据信息量模型的计算结果,地形坡度因素对滑坡灾害危险性的贡献大小依次为30°~45°,25°~30°。≤25°,≥45°的坡度范围无贡献。
(2)相对高程
工程区相对高程影响因素分为≤3700m,3700~3900m,≥3900m三个范围。相对高程≤3700m的栅格单元个数为2494个,占工程区面积的4%;相对高程3700~3900m的栅格单元个数为13033个,占工程区面积的19%;相对高程≥3900m的栅格单元个数为54053个,占工程区面积的77%(图10-3)。根据信息量模型的计算结果,相对高程因素对滑坡灾害危险性的贡献大小依次为≤3700m,3700~3900m。≥3900m的相对高程范围无贡献。
图10-2 坡度分区栅格统计图
图10-3 相对高程栅格统计图
(3)地层组合
工程区地层组合影响因素分为T3zw1,T3zw2,其他三类。地层为T3zw1的栅格单元个数为24793个,占工程区面积的35%;地层为T3zw2的栅格单元个数为33179个,占工程区面积的48%;地层为其他的栅格单元个数为12250个,占工程区面积的17%。根据信息量模型的计算结果,地层组合因素对滑坡灾害危险性的贡献大小依次为T3zw1,T3zw2。其他类型的地层无贡献。结果见图10-4。
(4)距断层距离
工程区距断层距离影响因素分为≤100m,100~200m,200~500m,≥500m四个范围。距断层距离≤100m的栅格单元个数为1887个,占工程区面积的3%;距断层距离100~200m的栅格单元个数为5979个,占工程区面积的9%;距断层距离200~500m的栅格单元个数为8290个,占工程区面积的12%;距断层距离≥500m的栅格单元个数为54066个,占工程区面积的76%(图10-5)。根据信息量模型的计算结果,距断层距离因素对滑坡灾害危险性的贡献大小依次为≤100m,100~200m,200~500m,≥500m。
图10-4 地层组合栅格统计图
图10-5 距断层距离栅格统计图
图10-6 距水系距离栅格统计图
(5)距水系距离工程区距水系距离影响因素分为≤50m,50~150m,150~300m,≥300m四个范围。距水系距离≤50m的栅格单元个数为2131个,占工程区面积的3%;距水系距离50~150m的栅格单元个数为3549个,占工程区面积的5%;距水系距离150~300m的栅格单元个数为5851个,占工程区面积的8%;距水系距离≥300m的栅格单元个数为58691个,占工程区面积的84%。根据信息量模型的计算结果,距水系距离因素对滑坡灾害危险性的贡献大小依次为≤50m,50~150m,150~300m。≥300m的距水系距离范围无贡献,结果见图10-6。
2.多因素叠加危险性分析
(1)危险性区划范围界定
多因素叠加危险性分析的信息量值范围为-1.17~3.64,为了确定危险性分析的区划范围,统计了以0.5为步长的信息量值与栅格单元个数、累计栅格单元个数的分布曲线如图10-7,图10-8,对比可以发现在-0.16,0.34,0.84左右曲线出现较明显的拐点,结合库区的工程地质情况,以及ArcGIS Desktop重分类的几种方法对比分析,将工程区危险性划分为稳定区、低危险区、中危险区、高危险区4个级别,信息量值的大小范围为-1.17~-0.16,-0.16~0.34,0.34~1.34,1.34~3.64。
(2)危险性区划图生成
通过对滑坡灾害的多因素叠加栅格图层的重分类,生成了危险性区划图。重分类就是将栅格图层按照区划范围分为-1.17~-0.16(稳定区),-0.16~0.34(低危险区),0.34~1.34(中危险区),1.34~3.64(高危险区)4类,分别赋予值1,2,3,4代表。即在GIS中,属性值为1的栅格代表的是稳定区的所有栅格;属性值为2的栅格代表的是低危险区的所有栅格;属性值为3的栅格代表的是中危险区的所有栅格;属性值为4的栅格代表的是高危险区的所有栅格。据此生成滑坡灾害危险性区划图(图10-9)。
(3)危险性结果分析
工程区危险性区划分为稳定区、低危险区、中危险区、高危险区4个级别。稳定区的栅格单元个数为21846个,占工程区面积的31%;低危险区的栅格单元个数为28864个,占工程区面积的42%;中危险区的栅格单元个数为14135个,占工程区面积的20%;高危险区的栅格单元个数为4650个,占工程区面积的7%(图10-10)。
图10-7 信息量值与栅格单元个数分布图
图10-8 信息量值与累计栅格单元个数分布图
工程区稳定区、低危险区在3种类型的地层中均存在,距水系、断层的距离较远,基本没有滑坡灾害的孕育发生或偶有小规模的滑坡灾害,是稳定性相对较好的地段;中危险区发育在距水系、断层距离较近的斜坡地段,稳定性较差,在这些地段进行工程建设,要考虑对滑坡灾害进行有效防治;高危险区主要分布在河流库岸两侧的斜坡地段,工程区已查明的滑坡大多数都发育在这些区域,主要是松散堆积、崩积物质组成的滑坡体。这些区域有可能发生比较大的滑坡灾害或滑坡灾害发生的频率较高。
图10-9 达曲流域滑坡灾害危险性区划图
图10-10 达曲流域滑坡灾害危险性分区栅格统计图
❹ 建筑工程基本建设程序包括哪些内容求答案
建设程序是指建设项目从设想、选择、评估、决策、设计、施工到竣工验收、投入生产整个过程中应当遵守的内在规律和组织制度。
建设程序主要包括以下几个阶段和内容:
(1)项目建议书阶段
项目建议书是要求建设某一具体项目的建议文件,是建设程中最初阶段的工作,是投资决策前对拟建项目的轮廓设想。
(2)可行性研究阶段
项目建议书批准后,应紧接着进行可行性研究。可行性研究是对项目在技术上是否可行和经济上是否合理进行科学的分析和论证。在可行性研究的基础上,编制可行性研究报告,并报告审批。可行性研究报告被批准后,不得随意修改和变更。
(3)建设地点的选择阶段
选择建设地点主要考虑三个问题:一是工程地质、水文地质等自然条件是否可靠;二是建设时所需水、电、运输条件是否落实;三是项目建成投产后原材料、燃料等是否具备,同时对生产人员生活条件、生产环境等也应全面考虑。
(4)设计工作阶段
设计是对拟建工程的实施在技术上和经济上所进行的全面而详细的安排,是项目建设计划的具体化,是组织施工的依据。一般项目进行两阶段设计,即初步设计和施工图设计。技术上复杂而又缺乏设计经验的项目,在初步设计后加技术设计。
(5)建设准备阶段
其主要内容包括:征地、拆迁和场地平整;完成施工用水、电、路等工程:组织设备、材料订货;准备必要的施工图纸;组织施工招标投标、择优选定施工单位,签订承包合同。
(6)编制年度建设投资计划阶段
建设项目要根据经过批准的总概算和工期,合理地安排分年度投资。年度计划投资的安排要与长远规划的要求相适应。保证按期建成。
(7)建设施工阶段
建设项目经批准新开工建设,项目便进人建设施工阶段。这是项目决策的实施、建成投产发挥效益的关键环节。新开工建设的时间,是指项目计划文件中规定的任何一项永久性工程第一次破土开槽开始施工的日期。建设工期从新开工时算起。
(8)生产准备阶段
生产准备的内容很多,不同类型的项目对生产准备的要求也各不相同,但从总的方面看,生产准备的主要内容有:招收和培训人员;生产组织准备;生产技术准备;生产物资准备。
(9)竣工验收阶段
竣工验收是工程建设过程的最后一环,是全面考核建设成本、检验设计和施工质量的重要步骤,也是项目由建设转入生产或使用的标志。通过竣工验收,一是检验设计和工程质量,保证项目按设计要求的技术经济指标正常生产;二是有关部门和单位可以总结经验教训;三是建设单位对经验收合格的项目可以及时移交固定资产,使其由建设系统转入生产系统或投人使用。
(10)后评价阶段
项目后评价就是在项目建成投产或投入使用后一定时刻,对项目的运行进行全面评价,即对投资项目的实际成本——效益进行系统审计,将项目的预期效果与项目实施后的终期实际结果进行全面对比考核。对建设项目投资的财务、经济、社会和环境等方面的效益与影响进行全面科学的评价。
(4)库区主要的工程地质问题有哪些扩展阅读:
建设程序是“基本建设工作程序”的简称。基本建设全过程中各项工作必须遵循的先后顺序。它是对基本建设过程中客观存在和起作用的时序规律的认识和反映,并据以制定出的基本建设管理工作制度。
人们对基本建设时序规律的认识和反映程度不同,制定出来的基本建设工作程序管理制度的科学程度也就不同。建国初期,国家规定的基本建设程序的内容主要是调查研究、提出计划任务书、编制设计、组织施工等。
❺ 水利水电项目的可行性研究报告怎么写
利水电项目可行性研究报告编制大纲
一、总 论
(一)项目背景
1 .项目名称
2 .承办单位概况
3 .可行性研究报告编制依据
4 .项目提出的理由与过程
(二)项目概况
1 .拟建地点
2 .建设规模与目标
3 .主要建设条件
4 .项目投入总资金及效益情况
5 .主要技术经济指标
(三)问题与建议
二、市场预测
(一)水利水电供应现状
(二)水利水电需求现状
(三)水利水电供需预测
(四)水利水电价格现状与预测
三、水利水电资源开发利用条件
(一)流域(河流、河段)及电网现状与开发利用规划
(二)拟开发河段水利水电资源蕴藏量、品质及开发利用的可能性
(三)拟建项目在整个流域内或电网中所处的位置和作用
(四)拟建项目所在地区法律支持条件
四、水文和气象
(一)流域概况
工程所在流域的自然地理状况、河道特征和水土保持状况
(二)气象特征
降水、暴雨、气温与积温、蒸发量、霜雪冻土、风向风速等。
(三)径流
径流系列插补处长及其代表性论证、径流参数计算、径流年内分配。
(四)洪水
暴雨和洪水特性、历史洪水与重现期的确定、设计最大洪水、分期设计洪水、设计洪水地区的组成、排水流量。
(五)水位和流量关系
(六)泥沙
分布特性、输沙量、水库泥沙淤积估算。
(七)冰情
(八)地下水
(九)潮汐
(十)水面蒸发
五、工程地质
(一)区域地质条件
地形地貌、地层岩性、地质构造、水文地质条件与区域构造稳定性。
(二)水库区工程地质条件
水库渗漏、浸没、库岸稳定和水库可能诱发地震。
(三)坝址及本枢纽主要建筑物工程地质条件
各备选坝址及主要建筑物的自然地质条件和工程地质条件,推荐坝址及主要建筑物地段的工程地质情况及基础处理意见。
(四)输(排)水线路工程地质条件
各备选线路及主要建筑物地段的自然地质条件及线路选择意见。推荐线路和主要建筑物地段的工程地质及基础处理措施意见。
(五)堤防和河道整治工程地质条件
(六)灌(排)区水文地质条件
(七)天然建筑材料
六、工程任务与规模
(一)防洪
流域的洪水灾害及防洪现状、防洪保护对象和防洪标准、水库容积、河道与堤防、行洪蓄洪区规模。
(二)灌溉
灌溉范围和面积、灌区土地利用现状,灌区主干渠、引水排水工程布置方案及规模。
(三)治涝
涝水特征及涝灾,治涝范围面积及治涝标准,治涝区排水系统总体布置,治涝主要骨干工程规模。
(四)水力发电
装机容量、保证出力、年利用小时、年发电量、输变电线路等级及规模。
(五)城镇和工业供水
输水管线、泵站、供水能力与工程规模
(六)通航过木
1 .通航标准及过坝客货设计运量
2 .过坝建筑物或设施规模
(七)垦殖
1 .垦殖范围、方式和面积
2 .防洪、防潮、排灌标准及相应的工程规模
七、工程选址及工程总体布置
(一)工程等级和设计标准
工程等级、主要建筑物级别和相应洪水标准及地震设防烈度。
(二)坝址选择
1 .备选坝址描述
2 .方案比选
水位特征、下泄流量及下游水位、电站单机容量、设计水头、灌溉洞设计过水流量。
(三)坝型与枢纽布置
1 .坝型选择
备选坝型方案、坝型比较、推荐坝型
枢纽布置选择
( 1 )枢纽范围
挡水坝(主副坝)、泄洪建筑物(溢洪坝、溢洪道)、水电站厂房及开关站、灌溉引水建筑物。
( 2 )方案比选(工程量和投资比较、技术比较)
八、主要建筑物方案
(一)挡水泄水建筑物
1 .挡水坝
剖面选择及结构、筑坝材料、坝体稳定性计算
2 .泄洪建筑物
泄洪建筑物型式比较、溢洪道。
3 .建筑物的连接
主坝与两端建筑物的连接、副坝与厂房坝段的连接。
• 水与泄洪建筑物主要工程量
(二)水电站厂房及开关站
厂房布置、厂房工程量、进水渠和尾水渠、开关站。
(三)灌溉引水、输水建筑物
布置、结构设计、建筑工程量
(四)船只过坝设施
(五)编制主要建、构筑物工程一览表
九、水利水电设备
(一)发电机组
1 .机组机型选择
2 .机组单机容量选择
3 .水轮机安装高程选择
(二)电力接入系统方式
1 .电压等级及出线回路
2 .电站与系统的连接方式
(三)电气主接线
1 .发电机与变压器的组合方案
2 .接线方案
3 .厂用电源及厂区供电方案
(四)主要电力设备
1 .主要电力设备选择
发电机选型、主变压器选型、电压出线断路器选择。
• 主要辅助设备选择
起重设备、供排水系统设备、空压设备、供油设施、水利监测设备、检修设备。
• 控制保护远动装置及主要设备
自动控制、继电保护、远动装置。
4 .主要通信设备
系统调度通信、厂内通信、对外通信。
(五)水利设备
泄洪、灌溉、输水系统泵站等设备。
(六)主要设备清单
十、库区淹没与移民安置
(一)库区淹没情况
1 .淹没范围
2 .淹没损失
( 1 )淹没土地
如耕地、草场、林木、池塘水面等。
( 2 )淹没单位
如工矿企业、事业、机关、学校、军队等。
( 3 )淹没公共设施
如桥梁、涵洞、渠道、闸、井、通信和运输设施等。
( 4 )淹没文物古迹
(二)移民安置
1 .移民安置人口
2 .移民安置方式及渠道
3 .移民安置补偿费用标准
(三)现有设施搬迁改建
厂矿企业、机关、学校、道路、线路等设施搬迁改建。
(四)库区淹没损失补偿投资计算
十一、环境影响评价
(一)区域环境概况
1 .自然环境
2 .社会环境
3 .生态环境
(二)环境影响评价
1 .工程对水体、水系的影响评价
2 .工程对生物影响评价
3 .水利枢纽对库区土壤盐淡化、沼泽化影响评价。
4 .水利枢纽对水土流失影响评价
(三)环境保护措施与投资
十二、组织机构与人力源源配置
(一)组织机构
1 .项目法人组建方案
2 .管理机构组织方案及体系图
3 .机构适应性分析
(二)人力源源配置
1 .劳动定员数量及技能素质要求
2 .职工工资福利
3 .员工来源与招聘方案
4 .员工培训计划
十三、项目实施进度
(一)建设工期
(二)项目实施进度安排
(三)项目施工组织方案
(四)项目实施进度表(横线图)
十四、投资估算
(一)投资估算依据
(二)建设投资估算
1 .建筑工程费
2 .机电设备及安装工程费
3 .水利设施及安装工程费
4 .临时工程费
5 .库区淹没处理补偿费
6 .工程建设其他费用
7 .基本预备费
8 .涨价预备费
9 .建设期利息
(三)流动资金估算
(四)投资估算表
1 .项目投入总资金估算汇总表
2 .单项工程投资估算表
3 .分年投资计划表
4 .流动资金估算表
十五、融资方案
(一)资本金筹措
1 .新设项目法人项目资本金筹措
2 .既有项目法人项目资本金筹措
(二)债务资金筹措
(三)融资方案分析
十六、财务评价
(一)新设项目法人项目财务评价
1 .财务评价基础数据与参数选取
( 1 )财力价格
( 2 )计算期与生产负荷
( 3 )财务基数收益率设定
( 4 )其他计算参数
1 .销售收入估算(编制销售收入估算表)
2 .成本费用估算(编制总成本费用估算表和分项成本估算表)
3 .财务评价报表
( 1 )财务现金流量表
( 2 )损益和利润分配表
( 3 )资金来源与运用表
( 4 )借款偿还计划表
5 .财务评价指标
( 1 )盈利能力分析
1 )项目财务内部收益率
2 )资本金收益率
3 )投资各方收益率
4 )财务净现值
5 )投资回收期
6 )投资利润率
( 2 )偿债能力分析(借款偿还期或利息备付率和偿债备付率)
(二)既有项目法人项目财务评价
1 .财务评价范围确定
2 .财务评价基础数据与参数选取
( 1 )“有项目”数据
( 2 )“无项目”数据
( 3 )增量数据
3 .销售收入估算(编制销售收入估算表)
4 ,成本费用估算(编制总成本费用估算表和分项成本费用估算表)
( 1 )职工工资及福利基金
( 2 )燃料动力费(房屋取暖费、车船燃油费)
( 3 )材料费
( 4 )工程修理费
( 5 )库区维修费
( 6 )其他
5 .财务评价报表
( 1 )增量财务现金流量表
( 2 )“有项目”损益和利润分配表
( 3 )“有项目”资金来源与运用表
( 4 )借款偿还计划表
6 .财力评价指标
( 1 )盈利能力分析
1 )项目财务内部收益率
2 )资本金收益率
3 )投资各方收益率
4 )财务净现值
5 )投资回收期
6 )投资利润率
( 2 )偿债能力分析(借款偿还期或利息备付率和偿债备付率)
(三)不确定性分析
1 .敏感性分析(编制敏感性分析表,绘制敏感性分析图)
2 .盈亏平衡分析(绘制盈亏平衡分析图)
(四)财务评价结论
十七、国民经济评价
(一)影子价格及主要参数选取
1 .社会折现率及影子价格
2 .其他计算参数
(二)投资费用调整
1 .工程投资调整(枢纽建设投资、库区淹没补偿费、输变电工程投资)
2 .流动资金调整
3 .运行费用调整
(三)国民经济效益估算
1 .防洪效益
2 .灌溉效益
3 .工业供水效益
4 .发电效益
5 .航运效益
6 .环保效益
7 .调水效益
8 .垦殖效益
(四)国民经济效益费用流量表
(五)国民经济评价指标
1 .经济内部收益率
2 .经济净现值
3 .经济效益费用比
(六)国民经济评价结论
十八、社会评价
(一)项目对社会的影响分析
(二)项目与所在地互适性分析
1 .不同利益群体对项目的态度及参与程度
2 .各级组织对项目的态度及支持程度
3 .地区文化状况对项目的适应程度
(三)社会风险分析
(四)社会评价结论
十九、风险分析
(一)项目主要风险因素识别
(二)风险程度分析
(三)防范和降低风险对策
二十、研究结论与建议
(一)推荐方案总体描述
(二)推荐方案优缺点描述
. 1 .优点
2 .存在的问题
3 .主要争论与分歧意见
(三)主要对比方案
1 .方案描述
2 .未被采纳的理由
(四)结论与建议
附图、附表、附件、专题报告
(一)附图
1 .流域(河段)综合利用示意图
2 .流域水系图(标明已建、在建大中型水利水电工程位置)
3 .径流、暴雨洪水、暴雨量、泥沙插补延长的关系图
4 .年径流(汛期、枯期)暴雨频率曲线图
5 .洪峰和各时段洪量(暴雨量)频率曲线图
6 .主要水文站和设计断面的水位与流量关系图
7 .区域地质图(附地层柱状图)
8 .水库库容面积曲线图
9 .水库区综合地质图
10 .坝(闸)、厂(站)址及主要建、构筑物工程地质平面及剖面图
11 .各比较坝(闸)、厂(站)址及主要建、构筑物工程地质平面及剖面图
12 .输(排)水线路工程地质平面图及剖面图
13 .堤防、河道工程地质平面图及剖面图
14 .灌区水文地质图
15 .灌区土壤分布图
16 .典型钻孔柱状图及坑、槽、井、洞展示图
17 .防洪工程位置图
18 .灌区工程布置图
19 .治涝工程布置图
20 .供水工程水源及线路布置图
21 .垦殖工程布置图
22 .工程场址方案比较工程布置图
23 .推荐场址工程总布置方案图
24 .各类工程主要建、构筑物型式方案比较布置图、剖面图
25 .推荐的工程总布置,主要建、构筑物布置及剖面图
26 .供电范围电力系统地理接线图
27 .电力电量平衡图
28 .电力主接线方案比较图
29 .推荐方案电气主接线图
30 .水库淹没示意图
31 .水库水位与面积、主要淹没实物及投资关系曲线图
32 .移民安置规划示意图(含各专业项目搬迁、改建等)
33 .环境状况调查点及环境检测断面布置图
(二)附表
1 .年、月径流量(雨量)系列表
2 .洪峰、洪量(暴雨量)系列表
3 .年、月输沙量系列表
4 .岩、土、水质试验报告及成果汇总表
5 .工程选址方案比较汇总表
6 .工程总布置方案比较汇总表
7 .坝型选择方案比较汇总表
8 .机组方案比较表
9 .主要机电设备表
10 .投资估算表
( 1 )项目投入总资金估算汇总表
( 2 )主要单项工程投资估算表
( 3 )流动资金估算表
11 .财务评价报表
( 1 )营业收入、营业税金及附加估算表
( 2 )总成本费用估算表和分项成本费用估算表
( 3 )财务现金流量表
( 4 )损益和利润分配表
( 5 )资金来源与运用表
( 6 )借款偿还计划表
12 .国民经济评价报表
( 1 )项目国民经济效益费用流量表
( 2 )国内投资国民经济效益费用流量表
(三)附件
1 .项目建议书(初步可行性研究报告)的批复文件
2 .有关部门间各种协议和文件
3 .有关移民安置的协议和文件
4 .环保部门对项目环境影响的批复文件
5 .有关水利资源开发利用的批复文件
6 .项目资本金承诺证明及银行等金融机构对项目贷款的承诺函
7 .土地主管部门对坝址的批复文件
8 .组织股份公司草签的协议
(四)专题报告
1 .基本资料复核报告
2 .历史洪水调查、复核报告
3 .可能最大洪水估算报告
4 .水情自动测报系统
5 .地震烈度监定书或地震危险性分析报告
6 .矿产资源的鉴定意见
7 .专门性工程地质问题研究报告
8 .物探报告
❻ 浅议三峡库区地质灾害预警工程常用监测方法及应用
王爱军1,2薛星桥1,2
(1中国地质大学(武汉),湖北武汉,430074;
2中国地质调查局水文地质工程地质技术方法研究所,河北保定,071051)
【摘要】长江三峡库区地质灾害预警监测是服务于地质灾害防治、保障三峡工程建设安全的主要基础工作。开县、万州区、巫山县的38个滑坡灾害专业监测点,采用大地形变监测、深部位移钻孔倾斜仪监测、地下水动态监测、滑坡推力监测、地表裂缝相对位移监测、GPS全球卫星定位系统监测、TDR时间域反射监测和宏观监测等综合系列监测方法。每个滑坡灾害点,采用2种以上监测方法,分别监测滑坡体地表内部变形或受力变化;重要灾害点采用4~5种方法同时进行监测,以便进行对比和综合分析。对滑坡监测及监测成果统计分析,多种监测数据成果具有明显的一致性和相关性,反映了滑坡体的变形情况和特征,证实监测方法合理有效,监测成果将为地质灾害预警工程和地质灾害防治工程提供可靠依据。
【关键词】三峡库区地质灾害预警工程监测方法应用
1前言
长江三峡库区自然地质条件复杂,是地质灾害的多发区和重灾区。三峡工程的兴建和百万移民工程,在一定程度上改变了原有地质环境的平衡状态,加剧了地质灾害的发生。随着三峡工程建设的不断推进,库区地质灾害对三峡工程和库区人民生命财产安全的影响日益增加,及时有效地防治库区地质灾害已成为三峡工程建设的重要任务之一。地质灾害预警监测工作是实现地质灾害防治的主要基础工作。
三峡库区共有38个滑坡灾害专业监测点在进行专业监测工作,其中重庆市开县14个、万州区14个、巫山县10个。
2监测方法
2.1大地形变监测
采用全站仪监测。在滑坡体外选取地质条件较好、基础相对稳定的点位作为监测基准点,在滑坡体上选择有代表性的点位作为监测点,标志点全部采用混凝土强制对中监测墩。
2.2深部位移监测
采用钻孔倾斜仪进行监测。在滑坡体上选择有代表性的点位布置测斜钻孔,分别在其主滑方向和垂直主滑方向上进行正反两回次自下而上的测读,监测点间距0.5m,使用移动式“CX-01型重力加速度计式钻孔测斜仪”,监测数据稳定后自动记录,每期监测共记录4组数据。
2.3滑坡推力监测
在滑坡体上选择有代表性的点位布置钻孔,在钻孔中选择适当的深度部位,预置一系列滑坡推力传感器,用传导光纤连接至地面,每次监测采用“BHT-Ⅱ型崩塌滑坡推力监测系统”测量记录各点数据。
2.4地表裂缝相对位移监测
在裂缝的两侧适当部位安置数套裂缝计,进行原位裂缝相对位移监测。机械式监测具有干扰少、可信度高、性能稳定特点,监测记录数据可直接做出时间—位移曲线,测量结果直观性强。仪器一般量程范围在25~100mm间,读数器的分辨率为0.01mm,操作温度在-40℃~+105℃之间。
2.5地下水动态监测
在滑坡体上选择有代表性的点位布置钻孔,对地下水水位,孔隙水压力、土体含水率、温度等参数监测,采用自动水位记录仪、孔隙水压力监测仪等仪器监测。其中孔隙水压力监测仪的孔隙水压力量程为-80kPa~200kPa,分辨率0.1kPa,精度0.5%F·S;土体含水率量程为0至饱和含水率,分辨率1%;温度量程为0~70℃,分辨率0.1℃,精度1%F·S。
2.6GPS全球卫星定位系统监测
在滑坡体外选取地质条件较好,基础相对稳定的点位,作为监测基准点;在滑坡体上选择有代表性的点位作为监测点,标志点全部采用混凝土强制对中监测墩,观测时采取多点联测。GPS监测方法,可进行全天候监测,不受通视条件限制,同时监测 X、Y、Z三维方向位移量,方便灵活,并可监测灾害体所处地带的区域地壳变形情况。采用的美国 Ashtech公司生产的UZ CGRS型GPS,最小采样间隔1s,最少跟踪和接收12颗卫星,使用Ashtech Solution 2.6软件解算,精度可达水平3mm+1ppm,垂直6mm+2ppm。
2.7时间域反射测试技术(TDR)监测
即采用电缆中的“雷达”测试技术,在电缆中发射脉冲信号,同时进行反射信号监测。在滑坡体上选择有代表性的点位布置监测钻孔,将同轴电缆埋入监测孔,地表与 TDR监测仪相连接,把测试信号与反射信号相比较,根据其异常情况判断同轴电缆的断路、短路、变形状态,推断出电缆的变形部位,进而推算滑坡体地层的变形部位和位移量。TDR监测采用了固定式预置同轴电缆,成本低,可进行自上而下的全断面连续监测,量程范围大。
2.8宏观监测
以定期巡查方法为主,对变形较大的滑坡体,据其变形特征布置一定数量的简易观测点进行定期观测,及时掌握其变形动态。
对于每个滑坡灾害点,采用2种以上监测方法,分别监测滑坡体地表变形和滑坡体内部变形或受力变化,重要灾害点采用4~5种方法同时进行监测,以便进行对比和综合分析。监测点的布置应重点突出,控制滑坡的重点部位;照顾全面,力求能反映滑坡体整体变形情况。钻孔孔口周围用混凝土浇筑,布置精确监测点位。
3监测效果分析
根据2003年7月至12月滑坡灾害专业监测数据资料,初步分析三峡库区地质灾害预警工程监测方法及应用效果。
3.1大地形变监测
大地形变监测,开展了开县大丘九社和巨坪九社滑坡、巫山县狗子包滑坡和板壁塘滑坡,共4个滑坡的监测。以下以开县大丘九社滑坡为例简述监测效果。
大丘九社滑坡位于开县镇东镇大丘九社斜坡上,滑坡平面形态近似矩形,剖面上呈凹型;分布高程205~300m,滑体长约250m、宽约300m,面积710万m2,估计厚度20m,体积约140万m3。滑坡发育于侏罗系中统沙溪庙组(J2s)紫红色泥岩及砂岩互层组成的平缓层状斜坡中,滑坡体的物质组成主要为砂岩及砂岩碎块石土,表层为松散土壤,局部出露砂岩碎块石,为崩滑堆积体滑坡。
图1开县大丘九社滑坡累计位移量曲线图
(a)X方向(b)Y方向(c)H方向 D1——监测点编号
大丘九社滑坡体上布置了3排监测点,每排3个共计9个监测点,滑坡体对面斜坡上布置了2个基准点,分别在2个基准点进行监测。监测网布置既控制了整体滑坡体又突出重点,采用前方交汇法施测。
8月5日进行了首次测量,9月21日进行D1第二次测量成果与之对比,表明变形趋势明显,滑体向 NEE向滑移。10月24日监测成果表明各监测点的变形趋于缓和。11月和12月监测成果表明各监测点无明显变化(见图1)。监测数据与宏观调查定性分析相一致。
利用全站仪进行大地形变监测,其特点为监测方便,可随时对一些危险滑坡监测,既可以在滑坡体上设置永久性监测桩,又可以设置临时性监测桩;监测精度高,测点中误差可达到3.5mm;不仅能测定相对位移,而且能监测绝对位移;在满足测量条件下可进行连续监测,监测滑坡滑移的全过程,不存在量程限制。但该仪器监测受天气因素和光线条件制约,难以在雨雾条件和夜间实施监测,且受地形和通视条件制约,施测以人工操作为主,不易实现自动化监测。
3.2深部位移钻孔倾斜仪监测
深部位移钻孔倾斜仪监测点为开县6个滑坡、16个钻孔,巫山县5个滑坡、19个钻孔,万州区8个滑坡、24个钻孔,共计19个滑坡、59个钻孔。以下以开县虎城村滑坡为例简述监测效果。
虎城村滑坡为堆积层滑坡,位于开县长沙镇虎城村斜坡。该滑坡在平面近似矩形,剖面为凹形,分布高程330~400m,纵长约300m,横宽约500m,滑体估计平均厚度12m,面积15万m2,体积180万m3。滑坡发育于侏罗系中统沙溪庙组(J2s)紫红色泥岩及泥质粉砂岩组成的水平层状岩层斜坡上,滑体上部为崩坡积紫红色碎石土层。滑坡威胁居民400余人及其财产安全。该滑坡布置了3个深部位移钻孔倾斜仪监测钻孔。
Kx-162钻孔位于滑体的中部。2004年10月,在9.5~10.5m测试深度处发生明显的位移变形,本月变形量5.56mm,变形方向247°。11月,没有增大趋势,累积形变4.58mm,略小于10月份累积变形量,变形方向253°(见图2)。
Kx-165钻孔位于滑体的下部。2004年10月,在15.0~16.5m测试深度处发生明显的位移变形(见图3),本月变形量5.45mm,变形方向241°。11月,没有明显的增大趋势,累积变形5.39mm,同10月份累积变形量相近,变形方向240°。
地质灾害调查与监测技术方法论文集
图2开县虎城村滑坡 Kx-162钻孔位移随深度变化曲线
(a)EW方向(b)SN方向
图3开县虎城村滑坡Kx-165钻孔位移随深度变化曲线
(a)EW方向(b)SN方向
深部位移钻孔倾斜仪监测方法,可在滑坡体上一定部位布置的钻孔中,监测滑坡体内垂直方向上的浅层、中层、深层、滑动带等滑移方向和相对滑动位移量;但在滑坡发生较大或急剧加速的位移变形时,由于钻孔和孔内测斜管变形、破坏,测斜仪探头不能送入钻孔之内,可能使钻孔失去监测价值。
3.3 滑坡推力监测
滑坡推力监测共设有2个测点、4个钻孔:巫山县淌里滑坡钻孔2个,曹家沱滑坡钻孔2个。以下以淌里滑坡为例简述监测方法与效果。
淌里滑坡位于巫山县曲尺乡长江干流左岸斜坡上,滑坡在平面形态上呈不规则的圈椅状,前缘分布高程90m,后缘高程400m,平均坡度约30°~40°,纵长约800m,横宽150~250m,滑体厚20m,面积24万m2,体积490万m3。滑坡发育于三叠系巴东组(T2b)灰岩、泥灰岩、泥岩中,滑体物质主要为泥灰岩及泥岩碎块石土,表层多为松散土层,下部碎块石土结构密实。
Ws-t-tzk1推力孔位于滑体的下部,Ws-t-tzk2推力孔位于滑体的中部。其滑坡推力监测成果数据见图4、图5。推力监测曲线图表明,各次监测数据规律性强,基本一致,传感器没有发现明显的数值变化。滑坡推力监测结果与宏观监测结果和同时进行的钻孔倾斜仪监测结果相一致,说明此阶段滑坡暂时处于相对稳定的微变形状态。
图4巫山县淌里滑坡 Ws-t-tzk1钻孔滑坡推力监测曲线图
图5巫山县淌里滑坡 Ws-t-tzk2钻孔滑坡推力监测曲线图
滑坡推力监测方法属于固定点式监测,在钻孔中预置传感器,用传感光纤连接,在地面用滑坡推力监测系统采集传感信息,可在滑坡体上一定部位布置的钻孔中,自上至下监测滑坡体内垂直方向上的浅层、中层、深层、滑动带等滑坡推力变化量,可定期进行数据采集监测;在对采集和传输处理系统进行改进的基础上,可实现无值守自动化连续监测。
4结论
(1)通过多手段的综合监测,掌握了被监测滑坡体的表面、内部自上至下滑移带的变形及受力情况,数据综合分析表明其反映了滑坡位移变化及动态特征,取得了进行灾害预警的重要基础数据资料,说明采用的监测方法合理有效。
(2)钻孔倾斜仪深部位移监测方法,当滑坡体发生一定量缓变位移后,部分钻孔不能再进行全孔施测,造成勘察监测资金浪费和滑坡体监测点及监测部位减少。
(3)目前一月一次的监测周期,难以保证在滑坡发生滑移险情时能进行有效监测。为此应在进行专业监测的同时,进行群测群防监测。特殊情况下,对危险滑坡灾害点,调整监测方案,进行加密监测或连续监测,使监测满足预警预报要求。
(4)从长远发展考虑,监测应以免值守、易维护、低成本、固定式、自动化快速连续采集传输和半自动化监测及人工监测相结合为方向,以建立起高效的地质灾害监测网络与地质灾害预警系统。
参考文献
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[5]段永侯,等.中国地质灾害.北京:中国建筑工业出版社,1993
❼ 水库堤坝岩土工程勘察
一、深圳水利工程建设现状
深圳市自建市后,水利事业蓬勃发展,特别自1992年以来,新建扩建了一大批水利工程,引东江上游水入深、全市供水体系形成网络、兴建调蓄水库和战略储备水库、开展雨洪利用、整治河道提高河道防洪和景观功能等等,为深圳市的可持续发展提供了水资源保障。
深圳市常见的水利工程主要有:水库、枢纽建筑物、输水或泄水隧洞、堤防、泵站、水闸、渡槽和输排水管等。水库大坝依其材料不同可分为混凝土坝、砌石坝、堆石坝和土坝等。
截至2007年底,全市共有172座水库,其中在建的公明水库总库容1.5×108m3,为大(二)型水库,坝体总长4.6km,最大坝高54m;正在勘察拟建的清林径水库,总库容为1.8×108m3,总坝长1.8km,最大坝高44.2m;已建的东部供水水源工程,全长56.3km,其中7.2km为隧洞;已建供水网络干线工程,全长472km,其中80%为隧洞。
在建设和使用这些水利工程的过程中,曾遇到了大量的工程地质问题,它们大多与地表水、地下水有很大关系,这是水利工程地质专业的主要特点。由于有了水,岩土体饱和软化,抗剪强度降低,水头压力抬高,渗流作用加强;由于有了水,水工建筑物岩土设计计算变得复杂,运用工况多样化;由于有了水,岩土工程勘察需采用综合勘探方法,各类试验项目繁多,地质参数的取值和地质评价结论需要综合判断确定。对于水利工程,由于勘察水平不高而导致相关工程地质问题未查明,其后果是严重的,要么导致整个工程失败(如溃坝、决堤、水库无法蓄水);要么工程建成后问题很多,影响正常运行;或者由于相关地质参数和评价结论过于保守而导致大量的投资浪费。
因此,水利岩土工程勘察是一项复杂而重要的专业性较强的地质工作,在具体实施过程中,除了严格执行行业规程规范之外,地区性工作经验亦很重要,尤其在项目建议书、可行性研究阶段或者勘探工作量不足的一些中、小型工程显得尤为突出。
二、水利水电工程常见工程地质问题
根据深圳地区所处的地质背景和水文气象条件,修建水利工程后常见的工程地质问题有:
1.区域构造稳定性
深圳地区地震基本烈度为Ⅶ度,区域构造稳定性相对较好,各工程研究对象主要指活动性断裂对水工建筑物长期运行的影响。以深圳断裂带为代表,重点关注水库诱发地震、地应力集中、断裂构造的年位移量等。
2.水库库区渗漏
蓄水水库产生永久性的过量的渗漏,不仅影响水库的效益,同时还会因渗漏引起其他一些不良后果。罗屋田水库的岩溶渗漏是一典型例子,由于水库渗漏严重,水库始终无法正常蓄水。
3.库岸稳定性
水库蓄水后,库岸自然地质环境发生急剧变化,岩土体饱水及强度降低,库水涨落引起地下水位波动变化,波浪冲刷作用加剧变化等,使得原来处于平衡状态的岸坡发生破坏,达到新的平衡,其破坏形式包括:崩塌、滑坡、塌岸等。库岸失稳破坏的后果将直接危及滨岸地带居民及建筑物安全,淤塞库区,高位能的快速崩滑体还可以造成巨大涌浪,危及大坝及坝下游安全。
4.水库浸没
水库蓄水后,引起库岸周围一定范围内地下水水位抬升(壅高),当壅高后的地下水位接近或引出地面时,将可能导致农田沼泽化、土地盐碱化、建筑物地基饱和恶化等不良后果。深圳地区一般多为山区性水库,库容面积有限,水库浸没问题不严重。
5.坝区渗漏
坝区渗漏包括坝基渗漏和绕坝渗漏,分别产生于坝基和坝肩。坝基渗漏是现有水库大坝普遍的地质现象,渗透量过大将影响水库的效益,或者渗透水流作用危及坝体的安全。深圳地区常见的坝区渗漏方式有建基面渗漏(接触面渗漏)、浅层风化岩渗漏、断裂构造带渗漏、冲洪积砂砾层渗漏和岩脉带渗漏等。
6.坝基岩土体的压缩变形与承载力
不同类型的坝对坝基压缩变形与承载力要求不同,其共同点均要求建坝后不致产生过大的沉降变形和不均匀沉降变形,以免引起坝体开裂或剪切滑移而导致的破坏。对中低土石坝而言,深圳地区常见的高压缩地层主要包括人工松散填土、软黏土、淤泥和泥炭等。
7.坝基(肩)岩土体的抗滑稳定
对于土石坝而言,坝基如有抗剪强度低的软弱地层(如软黏土、淤泥、松散填土等),则坝基不仅存在沉降变形问题,亦有沿软弱层滑动问题;对混凝土坝、砌石坝而言,根据滑动破坏面位置的不同,坝基岩体滑动分为表层滑动(通常指混凝土与岩石接触面)、浅层滑动和深层滑动(软弱结构面滑动);对于坝肩抗滑稳定主要体现陡地形状况下的结构面滑动问题。
8.水工隧洞围岩稳定与变形
地下隧洞开挖以后,洞壁围岩由于失去了原有的岩体的支撑而向洞内松张变形,如果变形超过围岩本身所承受的能力,围岩将产生破坏。围岩的变形破坏程度常取决于围岩应力状态、岩体结构及洞室断面形状等。竣工后的水工隧洞往往要承受内外水压力的长期作用。深圳地区隧洞浅埋段较多,断裂构造发育,岩性岩相多变,地下水位高,隧洞施工遇塌方、冒顶现象相对较多,施工后纵向与横向裂缝也时有所见。
9.隧洞涌水
隧洞涌水问题包括隧洞段涌水量预测、掌子面突水、突泥预测和地面沉降预测等,因其影响因素多,各项参数准确取值较难,隧洞涌水预测大多带有经验性质。尽管如此,隧洞涌水仍是一项重要而复杂的水文地质工作内容。以往的工程实例表明,隧洞涌水预测不可靠,施工措施不到位,往往会导致严重的人员伤亡、经济损失甚至一定范围的社会安定问题。
10.天然建筑材料
深圳地区水库一般适合建当地材料坝,以土石坝最多,黏性土料和坝壳料用量也最为庞大。例如公明水库大坝实际用量达1100×104m 3,勘察储量为其2~3倍。既要不破坏当地生态环境并尽量减少征地费用。又要寻找足够储量的、质量好的、开采方便的、运距近的料场,是水库工程建设期突出的工程地质问题,也是一大前期勘察难点。
11.深基坑支护
深圳地区地下式泵站较多,大多涉及深基坑问题,有的基坑深达30~40 m,这些泵站一般建在地势低洼处,软土层和砂砾层较厚,地下水丰富,地下水位普遍较高,工程地质水文地质条件复杂,基坑支护体系需要考虑隔水、浅层支护、深层支护、上下水工建筑物平面布置及基坑内方便输水隧洞施工等要素。
其他的一些工程地质问题,如隧洞施工岩爆问题,放射性污染问题,闸、坝建筑物的抗冲刷问题等等,因一般不常见这里不单独列出。
三、水库库区岩土工程勘察评价工作经验
限于自然条件,深圳地区拟建和已建水库规模有限,绝大部分为中、小型水库,坝高15~50m,水库周边区域以花岗岩类和砂页岩类为主,地形地貌多为低丘陵和台地,植被覆盖良好,岩体风化一般较深厚,断裂构造较发育,物理地质现象不发育,工程地质条件一般属于中等复杂。
水库库区岩土工程勘察与评价工作一般应注意:
1.勘察工作
勘察工作应以水文地质、测绘、调查访问、资料收集为主,勘探工作为辅。注意研究地形地貌特点,河床变迁历史,泉水露头情况,区域性自然边坡和人工边坡失稳现象,周边水库群常见的水库地质问题等。当基岩露头较好时,重点调查断层和裂隙发育特点;当基岩露头不好时,重点调查风化土和覆盖层的工程特性与分布状况。
2.勘察方法
针对水库渗漏问题,首先根据水文地质成果确定可能的渗漏形式,然后根据不同的渗漏形式采用适当的勘察方法。单薄分水岭渗漏一般较为常见,分水岭岸坡一般分布有一定厚度的残坡积土和全风化土,勘察工作以调查上部土层作为天然防渗铺盖的厚度、平面范围和渗透特性为重点,均衡布置浅钻孔或探坑,并进行注水和试坑渗水试验。对于下部基岩的渗透特征,需选择代表性位置布置勘探剖面,各勘探点进行分段压水、注水、抽水(提水)试验。对于断层或裂隙密集带渗漏问题,可先布置物探工作,再布置钻探与现场试验工作。此外有些水库发现也有风化岩中岩脉带渗漏问题,在花岗岩类地区应重视。从目前已建水库的运行情况来看,大多数水库渗漏问题并不严重,未超过水库设计渗漏量,这与深圳地区岩土层的弱透水性有关,也与库水深度较浅、断裂构造的密闭性较好等有关。但应注意的几点是:
1)库外未见有渗水溢出点并不代表水库没有渗漏,从有些水库常年观测资料来看,仍有相当一部分渗流量是通过潜流作用形成的。
2)强风化岩全段、弱风化岩上段部分试验段渗透系数较大,钻孔钻进中常有涌水或失水现象,但大部分试验段渗透系数为弱透水,将这两层视为相对隔水层或相对透水层时应慎重,需根据渗透系数大值的平面位置、埋深、上部地层渗透性、地下水的径流排泄方式以及水库防渗级别等综合确定。
3)峡谷区和台地区水库渗漏评价方法有区别。
4)水库渗漏除了定性评价外,还要尽量进行定量计算评价。
5)在可能渗漏部位布置水文地质长期观测孔,可有效判断水库渗漏情况。
6)龙岗岩溶地区水库渗漏问题很复杂,评价结论需特别慎重。
3.边坡勘察
深圳地区库岸坡度一般较平缓,库岸稳定问题常表现为浅层滑坡或滑塌,主要产生于残坡积层中,方量有限,一般为数十立方米至数百立方米,对水库运行安全不会有太大的影响。但有些供水水库在某些时段可能取水量很大,存在库水位骤降的情况,应注意大面积浅层边坡稳定问题。另外在深圳东部沿海地区所建水库存在高陡岩质边坡问题。边坡勘察工作仍以地质测绘为主,在初步确定有问题的地段才布置勘探工作量。边坡勘察与评价应注意的事项:
1)定性与定量评价互为补充,且有侧重点,对于小规模的对水库安全影响不大的边坡问题应以定性评价为主,反之,则以定量评价为主。
2)砂页岩地区常有浅层滑塌现象,坡积层偏厚,颗粒组成多为粗粒,易降水入渗和导水,也易浸水软化,岸坡较陡时常有边坡稳定问题。
3)计算边坡稳定性,应有正常运行、库水位骤降、地震作用等多个工况的组合计算。
4)对于环库公路的边坡问题,因其位于库水位以上,一般按公路勘察设计规范进行评价,但应注意高位能的不稳定体坍塌,可能产生大的涌浪问题。
5)对于库盆内开采建坝材料的水库,需有合理的开挖断面和坡度。
4.地下水勘察
现有水库正常蓄水位水边线周边大多为斜坡地形,库内无农田,少居民,少建筑物,鉴于广东地区的气候条件,一般不存在浸没现象。对于库外水位雍高引起的浸没问题,主要根据水库防渗条件,可能浸没区的水文地质条件和危害性质进行评估。地质勘察工作应重点置于库水沿单薄分水岭和断裂构造带径流排泄方式和渗流量评价,注意可能浸没区地形地貌特征和地下水位,是否有较低的排水条件差的洼地地形,必要时布置勘探剖面,并进行地下水雍高值和地下水临界深度的试验和计算。
5.判定标志
水库诱发地震的形成机理十分复杂,目前的判定方法往往根据工程实例进行类比,一般采用的判定标志有:
1)坝高大于100m,库容大于10×108m3。
2)库坝区存在构造断裂带,活动断裂呈张(扭)性或张(压)扭性。
3)库坝区为中、新生代断陷盆地或其边缘升降明显。
4)深部存在重力梯度异常或磁异常。
5)岩体深部张裂隙发育,透水性强。
6)库坝区有温泉。
7)库坝区历史上曾有地震发生。
深圳地区没有修建高坝大库的条件,区域地质地震条件表明,一般产生破坏性地震(M s>4.7级)的可能性不大,但不排除产生小震的可能。已有工程实例显示,有些中低坝水库也会产生诱发地震,因此一般对大、中型水库的诱发地震问题亦要进行评价。工作方法以搜集分析区域地质地震资料为主,适当布置一些专门性勘探工作(常采用地球物理勘探和深钻孔),必要时需委托地震研究单位在进行地震危险性评估的同时,对水库诱发地震问题进行专门论证。
四、堤坝勘察方法、经验与工程地质条件评价
深圳地区堤坝类型大多为土石坝,有少量混凝土坝和堆石坝。不论哪种坝型,坝体、坝基均存在稳定、变形、渗流三大问题。其中土石坝出现问题的最多,一般以坝体或坝基渗漏与不均匀沉降最为常见,个别堤坝也曾产生坝后坡严重滑坡,而渗透稳定问题多见于水闸。
因大坝产生破坏性质是灾难性的,因此水库工程勘察的重点在于坝址,前期勘察工作标准要求高,历时长。限于篇幅,这里仅介绍新建坝坝址的一些勘察方法与经验。
1)对于坝址区(含附属建筑物)勘察方法,水利水电工程地质勘察规范(GB50287-1999)和中、小型水利水电工程地质勘察规范(SL55-2005)各章节有明确规定,内容涵盖规划、可行性研究、初步设计和技施设计各个阶段,包括不同坝型、不同坝基以及不同建筑物。总体来讲,水利行业勘察规范比较简明宽泛,具体实施过程中需要地质人员充分发挥主观能动性,根据场地地质条件,灵活掌握规范精神,既要达到“查明”的精度,又不浪费勘探工作量,也不能死搬硬套规范。
2)在工作开展之前,需要编制勘察工作大纲,内容尽量详尽,必要时还可编制单项作业指导书。勘察工作大纲首先应根据前期勘察成果确定该工程可能存在的主要工程地质问题,或应重点查明的地质要素,然后围绕这些工程地质问题或地质要素布置适用的勘探工作,确定勘探工作的重点、要点、难点。
3)工作当中需根据实际地质条件变化,及时调整计划的工作方法和工作布置,这就要求地质人员随工程进度及时跟进分析,以免野外作业结束后才发现问题,导致关键地质问题未查明,需要进行补充勘察。
4)坝址常用的勘探方法有钻探、物探、坑探、现场试验和室内试验,其中关于岩土渗透试验的方法种类较多,精确度不一,如何较准确地确定各地层渗透系数并划分相对隔水层、相对透水层是技术人员的一大难点,这些参数的可靠性关系到工程安全,亦关系到大量的工程投资。例如公明水库坝基防渗工程,设与不设混凝土防渗墙相差工程投资达1.5亿元人民币。弱、微风化岩一般进行压水试验,按压水试验规范操作即可。强风化岩一般难于进行压水试验,深圳地区的经验是:当地下水较高时,选择抽水试验或提水试验;当地下水位较低时选择注水试验,并注意钻进中回水量的变化;当需要初步确定灌浆效果时,应设法进行压水试验,可将栓塞置于先期预设的混凝土孔壁即可,但成本较高。强透水的砂砾石层常用抽水试验。对于中-弱透水的残坡积土层、全风化岩(土),常根据注水、提水、试坑渗水、室内渗透试验成果综合确定渗透系数值,前3种方法的计算公式为近似性质,测值有一定误差,但可反映整个试验段的透水性,室内试验测值虽较准确,但反映某一点的渗透性,代表性具局限性。
5)评价地基的工程地质条件,除了有足够数量的试验数据支持外,尚需根据地区经验,岩心鉴别、地质测绘成果综合给出定性评价结论和定量地质参数。例如,对于花岗岩残积土或全风化岩(土),室内试验往往显示其为高压缩性土,对于土石坝需要进行大面积的坝基处理,而根据工程经验,该类土一般为黏土质砂砾,属中压缩性土,可不进行处理。再如,如何看待总体弱透水性地层中渗透试验渗透系数大值(i×10-4cm/s或i×10-3cm/s)问题,是关系到划分为相对透水层还是相对隔水层的大问题,仅凭试验数据是难以给出准确结论的,需要根据其上、下地层的渗透特征与分布情况,以及蓄水后地下水的渗透形式等因素综合判定。
五、天然建筑材料勘察方法与评价
深圳乃至华南地区土石坝建筑材料大多采用风化岩料,主要利用残积土、全风化岩和强风化岩,其中前二者一般作为黏性土料,后者作为坝壳料使用。工程实践表明,风化料易于压实,具有较高的压实度、抗剪强度和较低的渗透性,非常适合于修建中低坝。但风化料也有其缺点,由于岩性相变、地形起伏和地质构造等原因,风化料往往颗粒组成不均一,含水率等物理力学性质差异较大,压实控制指标选择较难,针对风化料的这些特点,前期勘察阶段应注意:
1)勘察方法宜选择钻孔、探坑(井)、洛阳铲,勘探密度除执行规程规范要求的以外,应切实结合地形地貌特征布置勘探点,坡顶、斜坡、坡脚和台地均应有足够的勘探点控制。选择每个微地貌代表性位置连续取原状样,主要测其含水率和粘粒含量等基本物理指标。选择每个微地貌代表性位置取击实样(结合未来立面开采的深度)进行击实和击实后试验,每个勘探点均应测静止地下水位。
2)室内试验类别应齐全,勿漏项。原状样主要测含水率、天然密度、土粒密度、塑液限、颗粒分析(至小于0.005mm);击实样主要测最大干密度、最优含水率、水溶盐含量、倍半氧化物含量、有机质含量、pH值、自由膨胀率和烧失量等;击实后试验控制压实度为0.96~0.98(与工程等级有关),试验项目有渗透系数(水平和垂直)、剪切试验(饱和与非饱和)、压缩固结试验(饱和与非饱和),剪切试验具体类别应根据设计计算工况具体确定,一般应进行三轴剪切试验,直剪试验可作为参考,新建坝应测不固结不排水剪、固结不排水剪、固结排水剪,同时测孔隙水压力系数。
3)根据风化料原岩变化情况和试验成果进行料场分区,主要依据颗分、塑性指数与压实特征进行划分。不同类型的风化料如果不分区,往往难以确定土坝控制指标,难以选择碾压设备和碾压参数,并使大坝处于不安全状态或渗漏量过大。
4)风化料地质参数应在充分统计分析的基础上慎重选择,对其质量评价根据大坝不同填筑部位的具体要求区别对待,一般分均质坝土料、防渗体土料和坝壳料3种类型。具体分析的项目有:含水率变化规律分析、粘粒含量变化规律分析、击实曲线特征分析(宽或窄级配)、渗透系数特征分析和剪切试验成果分析(不同类型剪切试验成果对比分析)等。针对料源的特征,提出建议开采的季节、开采设备、开采方式和碾压试验与上坝填筑的一些注意事项。根据已建水库的勘察资料,深圳地区上坝风化料原岩大部分为花岗岩和砂页岩,风化料的主要工程特性指标较好,但pH值往往偏低,倍半氧化物含量不能满足规程要求,经分析认为,对于深圳地区中低坝而言,这两个指标对工程影响不大,上坝料质量评价可不作为控制性指标。鉴于水库大坝的重要性,风化料室内击实和击实后试验宜选择两家以上试验单位进行平行试验。
5)料场储量计算应采用平均厚度法、平行断面法和三角形法,选择一种方法计算,取另一种方法校核。
六、水工隧洞勘察方法、经验与工程地质条件评价
1.前期勘察工作布置方法和原则
水工隧洞常用的勘察方法有卫星遥感、地质测绘、物探、钻探、水文地质试验、原位测试和室内试验等方法相互印证的综合勘探方法,勘察工作主要布置于浅埋段、过沟段、断层位置、岩层分界位置及洞口位置,具体做法为:
1)洞口位置布置纵向勘探剖面,重要洞口还布置横向勘探剖面。
2)埋深小于50 m洞段大体等间距布置勘探钻孔,兼顾沟谷负地形位置、正地形丘顶位置、断层位置、岩性界线位置、隧洞拐弯和交叉位置。
3)埋深大于50 m洞段有选择性布置勘探点,主要布置于深切沟谷、断裂构造、岩性分界和其他用途段:埋深大于100 m钻孔,当下部岩心完整段较长时可不要求钻孔打到洞身,这种钻孔常见于花岗岩地区。一般隧洞埋深大于100 m地段重型勘探工作量布置很少。
4)断裂构造位置、沟谷地段、傍山地段宜布置地震法和电法物探,一些重要钻孔进行声波测井,这些工作可大体给出不同深度、不同地貌单元各种波速值和物性参数,利于围岩分类和地质参数的提出。
5)水文地质工作方面,关注水位变化和钻进用水量变化,有选择地在富水孔段进行抽水(提水)试验,大部分钻孔在洞身附近进行压水(注水)试验。
6)重视轻型勘探工作,包括地质测绘、槽探等;重视收集资料和研究已有资料,特别关注区域地貌发展史和第四纪地质。这些工作花钱不多,但往往可得到事半功倍的效果,此外对跨城市区域隧洞,因原始地貌已遭破坏,应特别注意收集旧的地形图和地貌图。
7)其他方面,如地应力水平和放射性测试等,可先初判,根据初判结果确定是否进行野外测试工作。按《水利水电工程地质勘察规范》(GB50287-99)和《中小型水利水电工程地质勘察规范》(SL55-93)灵活运用。
8)对于长距离引调水工程,因其穿越地貌类型多,勘察工期紧,野外施工困难,不同的业主对勘察的工作的重视程度不一,有些业主对前期勘察工作经费投入不足,针对这些特点,在规范中应强调前期勘察工作抓关键地质问题,不要求每个工程段都达到查明精度。现在许多隧洞采用新奥法施工,边掘进施工边设计支护形式,充分利用围岩拱的作用,施工单位也多采用单价合同,但其前期条件是对关键性地质问题要查明,如大断层、地应力总体状态、放射性、膨胀岩、易溶岩、松散体、软弱岩、喀斯特化岩层等,此外施工过程中要有选择地进行超前预报。
2.关于围岩类别划分与评价
对于围岩类别的划分,不同部门不同规范有不同的划分方法,根据深圳地区工程经验,提出如下建议:
1)对于预测可研究勘察阶段或勘探资料不足的隧洞,应主要采用《工程岩体分级标准》(GB50218-1998),因该规范划分的方法既有定量指标,亦有定性指标,易于操作。
2)对于可研究-初设勘察阶段,各种勘察资料比较丰富,可分别采用《水利水电工程勘察规范》(GB50287-1999)、《工程岩体分级标准》(GB50218-1998)、地质力学分类法(RMR法)、Q系统分类法进行分类,综合判定围岩类别;所依据的地质要素不同,所以分类结果有差别。对于涉外工程,岩体分类最好用后两种方法;对于国内工程,采用前两种方法较好,对于土洞,按《土工试验规程》(SL237-1999)分类法。
3)对于施工地质阶段,围岩划分最适宜用《水利水电工程勘察规范》(GB50287-1999),此阶段地下水状态、结构面状态、主要结构面产状均比较清楚,岩体强度和完整性状态可取样试验和波速测试进行确定,工作性质较简便。
4)目前的水利水电工程勘察规范围岩分类采用五级制,这样的分法在围岩状态较差时,不利于支护形式的确定。例如,同为V类围岩,有些自稳时间较长,有些自稳时间很短,有些用普通钢拱架支护,有些要用加强的钢拱架支护,甚至还有其他的加强措施。因此,建议在Ⅲ类、Ⅳ类和V类围岩中增加细分的内容,可定根据工程需要具体确定,初拟各类围岩分两级,分别为Ⅲ-1、Ⅲ-2、Ⅳ-1、Ⅳ-2、V小V -2。深圳地区中小型水工隧洞围岩类别与主要物理力学参数见表2-3-40。
表2-3-40 中小型隧洞(直径<5m)围岩主要物理力学参数
❽ 三峡库区地质体工程加固的动弹力参数测试法试验研究
杨勤海
(中国地质调查局水文地质工程地质技术方法研究所,河北保定,071051)
【摘要】对三峡库区的松散地质体灌浆加固试验进行声波测试,即可获得松散岩体的主要地球物理动力学参数,为库区移民安置区的地基处理与合理开发提供科学依据,又可定量、全面评价三峡库区的松散岩体的稳定性。本文结合以往的声波测试成果,运用声波测试技术和方法,论述声波测试方法在研究库区测试松散工程体灌浆加固的效果。
【关键词】三峡库区松散地质体声波测试
1前言
在长江三峡库区移民安置中,奉节、巫山等不少城镇新址都遇到对复杂成因的第四系松散堆积层组成的滑坡、崩塌、岩溶等地质灾害体土地资源的开发利用问题。这些地带基本上是县城新址就地后靠的主要部位,由于其成因复杂,工程地质条件特殊,在县城迁建规划中未能充分加以利用,严重地妨碍了城市的建设和发展。第四系松散堆积体的地质成因虽然复杂、特殊,但是作为建筑地基,其工程地质条件并不很差,只要能进行充分论证,辅以必要的地质体改造工程,就可以为迁建城市所用,可增加迁建城镇的土地资源,产生巨大的经济效益和社会效益。近年来,对于这类复杂成因的第四系堆积体的研究成为工程地质界关注的焦点。本文介绍了声波测试技术及其在三峡库区工程地质体灌浆加固试验研究情况,结合以往在库区开展的一些有关岩土弹性参数与力学性质的关系方面的试验和研究工作,通过声波测试结果给出了工程地质体的力学指标,在一定程度上能够反映试验场地的动力学性质,可以定量、全面评价加固效果。
2试验场地地质条件与地球物理特性
2.1试验场地地质条件
试验场地选择在移民迁建急需且地质条件典型的地方,即奉节宝塔坪规划小区的赵家梁子一带和巫山二道沟四大家一带。因位置不同,试验场地的地质条件差别较大,反映了松散堆积体结构的不同性。各试验场地的岩性特征简述如下:
奉节第一组上部3m左右为第四系坡积含碎块石亚粘土,密实。下部为深灰色薄—中厚层泥灰岩,裂隙发育,岩层破碎,岩芯呈短柱状、饼状及碎块状。
奉节第二组上部为粉土含碎块石角砾,稍密,透水性弱,下部为碎块石,粘土充填,后经开挖验证:2m以上为坡积亚粘土含块石,密实;2m以下为黄褐色—灰色泥灰岩。岩层裂隙发育,强风化,在6m以上段裂隙被泥质充填紧密,6m以下段充填物较少。
巫山第一组上部13m以上段为绿灰色泥灰岩,中强风化,垂向裂隙发育,多被泥质充填,岩芯呈碎块状,钻进过程中3~12m段易垮塌,一般不漏水。13m以下为钙质粉砂质泥岩,暗紫红色,裂隙发育,岩芯仍较破碎。
按设计要求,每组试验均由7个钻孔组成,中间1孔,周边6孔,呈梅花状分布,其中3个为灌浆试验孔,4个为测试观测孔,奉节试验点孔深为20m,巫山试验点为18m。各孔浆液配比、灌浆量均不同。
2.2试验场地地球物理特性
根据以往在巴东黄土坡滑坡、万州关塘口滑坡等地及实测资料,试验场地完整岩体的声波速度一般在3000m/s以上。由于库区大部分地质条件较差,基岩上部的地层破碎、裂隙发育、完整性差。声波速度变化区间较大,多在700~2600m/s之间。声波在岩体中传播时,其参数的变化直接反映岩体的地质构造和物理力学性质。
声波测试岩体(石)的弹性力学参数是在快速瞬间加载情况下完成的,称为动力法。所测得的参数称为动弹性参数,如动弹性模量Ed、动泊松比μd、动剪切模量Gd等。只要测得岩体的纵波速度、横波速度,密度,则可根据下列工程式计算出岩体(石)的动弹性参数。
动弹性模量计算公式:
地质灾害调查与监测技术方法论文集
动剪切模量计算公式:
地质灾害调查与监测技术方法论文集
动泊松比计算公式:
地质灾害调查与监测技术方法论文集
式中:Vp——纵波速度(km/s);
Vs——横波速度(km/s);
ρ——岩石密度(g/cm);
Ed——动弹性模量;
Gd——动剪切模量;
μd——动泊松比。
因此诸如纵波速度、横波速度、振幅、频率等参数,可作为评价工程岩体的定量依据,并可校验工程地质体灌浆加固的效果。声波测试主要是为了评价灌浆质量,而灌浆质量主要依据声波速度进行评价,根据声波测试获得的波速资料,结合地质资料,可准确定量评价灌浆效果,从而为试验场地的稳定性评价提供科学依据。
3测试方法及技术
要了解第四系松散堆积体灌浆加固效果且要求所采用的方法快速、经济,声波测试技术是满足上述条件的首选方法。经过反复比较研究,松散堆积体灌浆加固试验检测方法主要选择岩心测试、单孔声波测试及跨孔声波测试方法。
传播于固体中的声波是机械波。由于其作用力的量级所引起的变形在线性范围,符合虎克定律,也可称其为弹性波。声波测试与浅层地震、面波勘探同属弹性波测试技术范畴。声波测试所使用的波动频率从几十 Hz到50kHz(现场原位测试)和50kHz到500kHz(岩石及混凝土样品测试),覆盖了声频到超声频,在检测声学学科领域中仍称其为“声波测试”。由于采用的信号频率要高于地震波和面波的频率,因此有较高的分辨率,适用于对岩体等地质目标进行较细致的研究。测试动力学参数具有设备轻巧、测试简便、经济迅速等优点,而且许多大型工程都要考虑岩土的动力学特征,因此测量岩体的动弹性参数具有实际意义。
3.1岩心试件测试
先将所选柱状岩心切齐、磨平做好测试准备,后用纵波换能器、凡士林和岩心耦合进行纵波波速测试;用横波换能器、锡铂纸与岩芯耦合进行横波波速测试。
采用的仪器为CYC-4型超声岩石测试仪,BPFT型和WT型纵波探头频率分别为100kHz 25kHz;HT型横波探头频率为460kHz。表1列出了灌浆前钻孔取芯的岩样试件声波速度及相关动力学参数实测资料。
表1岩心测试成果表
3.2单孔声波测试
单孔声波测试是采用长源距一发双收探管,发射—接收间距50cm,接收—接收间距30cm。在钻孔(赋存井液的裸孔)内沿井壁发射、接收声波信息,测井时将探管下至井底,按测井点距(本次测试选用0.5m点距)向上测试,由笔记本计算机完成采集与存储,室内通过回放和资料处理拾取纵波,在采集波形中根据波形干涉点、幅度、频谱分析确定纵波初至走时,计算纵波波速。
测试使用的仪器为SSJ-4D全波列声波测井仪,井下探头:源距0.5m,间距0.3m,直径78mm;电缆长度300m。表2列出了此次试验场地灌浆加固试验中的不同期单孔波速实测资料。
表2奉节、巫山单孔波速表
3.3跨孔声波测试
跨孔声波测试法采用的是同步提升法:在其中一个钻孔(裸孔)内激发,另一个钻孔(裸孔)内接收,由孔底起始同步上升至上部,按测试要求点距向上测试,在一钻孔内由电火花(或剪切锤)发射信号、另一钻孔内由换能器接收声波信息,由仪器完成采集与存储,室内通过回放和资料处理拾取波形,在采集波形中根据波形干涉点、幅度、频谱分析确定纵波或横波初至走时,计算波速。
仪器采用SWS-1型多功能仪(北京水电物探研究所研制),测试激发源一般采用电火花(湘潭市无线电厂生产)或剪切锤两种激振方法。贴壁式三份量检波器接收。表3列出了此次试验场地灌浆加固试验中的不同期跨孔波速实测资料。
表3奉节、巫山跨孔波速表
4 试验场地力学参数及方法分析
4.1 力学参数明显提高
通过采用声波测井方法对灌浆效果的检测,工程地质体改性加固灌浆后力学参数明显提高。
(1)声波参数
①灌浆前:
a.含粘土松散岩土体(巫山),纵波速度1320m/s~1480m/s。
b.裂隙基岩破碎岩体(奉节),纵波速度810m/s~1100m/s。
②灌浆后:
a.含粘土松散岩土体(巫山),单孔波速平均提高11%,跨孔波速平均提高25%。
b.裂隙基岩碎裂岩体(奉节),单孔波速平均提高14.6%,跨孔波速平均提高65%。
(2)场地力学参数
①灌浆前:
a.含粘土松散岩土体(巫山),地基承载力[R]=557(kPa),凝聚力[c]=151(kPa),压缩量[Es]=8.9(MPa),摩擦角[φ]=36(°)。
b.裂隙基岩松动岩体(奉节),地基承载力[R]=388-438(kPa),凝聚力[c]=92~110(kPa),压缩量[Es]=6.9~7.3(MPa),摩擦角[φ]=25.6~29(°)。
②灌浆后:
a.含粘土松散岩土体(巫山),地基承载力[R]=636(kPa),凝聚力[c]=181(kPa),压缩量[Es]=10.3(MPa),摩擦角[φ]=41(°)。
b.裂隙基岩松动岩体(奉节),地基承载力[R]=504~568(kPa),凝聚力[c]=134~157(kPa),压缩量[Es]=8.1~8.9(MPa),摩擦角[φ]=31~37.1(°)。
4.2 测试方法的分析
由上述中可以看出岩心试件、单孔及跨孔的纵波速度存在明显的变化,这是因为岩心试件、单孔声波、跨孔声波3种方法的测试结果之间具有可对比性,每种方法所呈现的波速变化与岩石、岩质之间的关系是互相对应的,趋势是一致的。只是由于测试方法的不同,其结果亦表现出不同的特点。
岩心试件的测试一般是在规定尺寸上进行的。相对而言可以视为岩体一个点上的测试,测试频率范围为超高频率;单孔声波测试的间距是30cm,其所测的只是井壁圆柱体一个波长附近有限范围内的岩体声学特性,相对而言可以视为一段一维杆状岩体的测试,频率范围为高频;跨孔法在小孔距的范围内进行,与上述两种方法比较,测量范围要大的多,在较大的范围中,弹性波传播不但受岩质的制约,而且更重要的是受岩体结构面的控制。也可以视为二维平板状岩体上的测试,频率范围相对为低频。由于上述的差别,表现在波速参数上的关系是岩心试件测得的声速大于单孔声速,而单孔声速又大于跨孔声速(V岩芯>V单孔>V跨孔)。以上是符合客观规律的。岩心测试反映的是岩体点上的声学特性,单孔反映局部岩体的纵向声学特性,而跨孔却代表岩体的横向变化。
5结论与讨论
采用声波测试技术对三峡库区松散堆积体灌浆加固试验进行测试,取得了良好的效果,奉节、巫山两地的灌浆加固试验结果表明上述方法是可行的、有效的;声波测试不仅具有快速、简便、准确的特点之外,还是一种无损的测试方法,能够从整体上、全方位地评价灌浆质量。
应当指出,由于动力法是在瞬间加载情况下进行测试的,且对岩体施加的应力较小,因此,动、静弹性参数间存在一定的差异。为了满足当前工程技术界仍需将动弹性参数换算成荷载条件相近的静弹性参数的要求,有必要进一步研究二者之间的关系。但这个问题比较复杂,一般其对应关系因不同岩性和不同地区而异。实际工作中,往往要进行一定数量的动静弹性参数的对比测试,才能找出其中的对应规律。
参考文献
[1]郭建强等.地质灾害勘查地球物理技术手册.北京:地质出版社,2003
[2]林宗元.岩土工程试验手册.沈阳:辽宁科学技术出版社,1994
[3]陈仲候等.工程与环境物探教程.北京:地质出版社,1999