水文地质勘察技巧分享

2023-09-18 理论教育版权反馈

【摘要】：根据SL 55—2005《中小型水利水电工程地质勘察规范》的规定,水工隧洞或地下洞室的水文地质勘察是分阶段进行的。结合地质勘察进行。

根据SL 55—2005《中小型水利水电工程地质勘察规范》的规定,水工隧洞或地下洞室的水文地质勘察是分阶段进行的。

10.4.2.1 规划阶段

(1)勘察内容包括[7]:①了解拟建隧洞或地下洞室所在区域的地形地貌、区域地质(地层岩性、地质构造)条件,特别是断裂的分布及其胶结情况;②了解隧洞或地下洞室所在区域的水文地质条件,特别是可溶岩区喀斯特发育情况和其他强透水岩土层的分布情况。

(2)勘察方法包括[7]:①收集区域地质资料,沿线进行调查;②在水文地质条件复杂的地段,可进行剖面水文地质工程地质综合测绘。

10.4.2.2 可行性研究阶段

1.勘察内容[7]

(1)初步查明隧洞或地下洞室沿线地形地貌特征、物理地质现象和岩溶发育特征,初步评价其对地下工程建筑物的布置和对施工的影响[4]。

(2)初步查明隧洞及地下洞室区的地层岩性,重点是软化、崩解、膨胀、可溶岩等地层的分布。

(3)初步查明隧洞及地下洞室沿线的主要含水层、汇水构造和地下水溢出点的位置和高程,地下水补排关系,喀斯特通道、地表溪流、库塘或其他地下富水带(层)的分布及其对洞室的影响,预测施工中可能突水、突泥的部位。

2.勘察方法[7]

(1)收集资料。分析已有的地形、地质和航(卫)片资料,分析工程区地形地貌、地层岩性和地质构造的特点,特别是断裂构造、软弱岩和富水带构造、喀斯特(洞穴)等和洞线的关系。

(2)水文地质测绘。比例尺可选用1∶5000～1∶1000,范围包括隧道或地下洞室各比较方案及附属建筑物布置地段。

(3)钻探。结合地质勘察进行。沿地下洞室中心线应布置勘探剖面,对过沟浅埋段、地质条件复杂的隧洞进出口和地下厂房区,应布置平硐和钻孔,钻孔深度应进入设计洞底板高程以下不小于1倍洞径。

(4)水文地质试验。在钻探工程中,应收集钻进过程中的水文地质资料,进行压水试验,并根据需要进行地下水位长期观测。

10.4.2.3 初步设计阶段的勘察

1.勘察内容[7]

(1)查明地下洞室及隧洞沿线地形地貌条件和物理地质现象。

(2)查明洞室地段地层岩性、产状、风化深度和分布情况,主要断层、破碎带、软弱夹层和其他软弱结构面的产状、延伸情况、形状及其组合关系。

(3)查明地下洞室区的地下水类型、水位、富集条件和地表水的关系及连通条件,水温和水化学成分,洞室外水压力形成条件,岩体高压渗透特征。

(4)查明喀斯特地区地表溶洞、洼地、漏斗充填情况和地下暗河分布规律,分析其深部延伸情况及对洞室围岩稳定的影响,预测施工开挖突水的可能性,对处理措施提出建议。

2.勘察方法[7]

(1)水文地质测绘。对于水文地质条件复杂和重要的隧洞段宜进行水文地质工程地质综合测绘,比例尺可选1∶2000～1∶500。

(2)物探。对于工作条件恶劣、难以进行勘探的地区,应充分利用航(卫)片解译成果,加强地质—水文地质测绘,结合区域地质资料,预测大断层破碎带、接触带、喀斯特地下暗河等的分布及其对地下工程的影响。

(3)勘探。结合地质勘探进行。地下厂房、隧洞进出口应布置平硐。隧洞进出口、地下厂房、洞室的交叉部位、调压井、闸门井应布置纵、横勘探剖面线;对于引水隧洞在过沟的鞍部,宜布置勘探工作;勘探剖面线上的钻孔数量可根据具体地质条件复杂程度和洞室规模确定,钻孔深度应进入洞室(井)底板以下至少1倍洞径。

(4)水文地质试验。在洞室顶板上下5～15m范围内的孔段,以及闸门、调压井部位,应作压(注)水试验。

10.4.2.4 深埋长隧洞的水文地质勘察

随着国民经济的发展需要,水利水电工程中的长洞越来越多,这对深埋超长隧洞的勘察提出了新的课题。由于长隧洞埋深往往很大,一般300～400m,深者达3000余m[37]。线路所经地段又是山区,交通极为不便,勘察工作难以开展。特别是当深埋隧洞长度特大(如长须水库—恰给弄自流线路深埋长隧洞全长131km[38],高桥电站隧洞长8.86km[39]),又距地表很深时,常规的地质勘察方法几乎都失效。为了适应新形势发展的需要,中国迫切需要总结出一套适合深埋长隧洞水文地质勘察的技术。

李光亮等(2005)通过对云南省昭通市高桥电站长隧洞的地质勘察实践,提出了对埋深长隧洞的勘察建议:在选线阶段要重视长隧洞线路方案的比选,勘察时应辅以遥感技术进行地质测绘;长隧洞以地表地质测绘为主,布置少量钻探;隧洞的进出口应采用平硐勘探方法;在定线阶段,对可能涌水段应测地下水位;在施工阶段,应分析有无大的破碎带及岩溶洞穴段、较大的涌水地段,并使用施工支洞等水平超前勘探,利用支洞的地质情况对主洞进行提前预报[40]。

陈奇等(2002)认为,对于深埋长隧洞的勘察技术,除了高精度解析遥感技术、物探方法、超前钻探外,还应采用超前探测装置,包括现代的计算机技术、数理分析方法、决策理论方法等[37]。

底青云等(2005)在南水北调西线工程玛柯河—贾曲深埋长隧洞勘察中,利用以可控源音频大地电磁法(CSAMT法)为主,以甚低频法(VLF法)、部分地段激发极化法(IP)和瞬变电磁法(TEM法)为辅,对该长为20km的深埋长隧洞段进行了探测。具体做法是:利用VLF法对断层、破碎带等反应敏感、工作效率高的特点,先采用VLF法进行全测线的勘探,分析浅部异常反应后,再结合工程地质勘探的结果,在构造复杂地段使用CSAMT法加密测点并增加旁测。调查中虽CSAMT法是勘探的主要方法,但由于单一方法确定的电性参数不严谨,因此,在地形平缓的地段还采用TEM法对电性参数进行复核,以增加解释结果的可靠性。此外,由于IP法对水的反应较为敏感,因此在主要构造段还增加了IP法勘探。勘察结果是:东剖面发现断层5条、破碎带5个、异常区1个,其中4条断层被地表勘察所证实;西剖面发现了3条断层、2个破碎带和4个异常区,其中2条断层被地表勘察所证实[41]。

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