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关键词:水利水电;工程地质问题;环境问题;勘测问题
一、水利水电工程建设与环境问题
1.1水利水电工程与地震问题水库等水利水电工程建筑物蓄水后,由于地应力的调整或水体下渗等原因,触发了地质断层的复活而诱发地震。研究表明,要触发一个比较大的地震需具备以下三个条件:①水库岩石比较破碎,且处理效果不十分理想;②存在有利于应力集中的地质环境条件;③水库水荷载所产生的超孔隙水压力足够大。关于水库诱发地震的事件国内外均有报道,一般而言,水库的坝址没有较大的断裂带存在,仅仅是水荷载引起的地应力,诱发地震的可能性是很小的。但如果诱发大的地震,那将是灾难性的。从1987年的资料至今,我国已建设的坝高在15米以上的水库共18000多座,已发现水库诱发地震的有13座。
1.2水利水电工程与水文问题水利水电工程建成后改变了下游河道的流量过程或周围环境水域的分布,从而对周围环境造成影响。例如:①大坝水库不仅存蓄了汛期洪水,而且还截流了非汛期的基流,往往会使下游河道水位大幅度下降甚至断流,并引起周围地下水位下降,从而带来一系列的环境生态问题;②下游天然湖泊或池塘因断绝水的来源而干涸;③下游地区的地下水位下降;④入海口因河水流量减少引起河口淤积,造成海水倒灌;⑤因河流流量减少,使得河流自净能力降低;⑥以发电为主的水库,多在电力系统中担任峰荷,下泄流量的日变化幅度较大,致使下游河道水位变化较大,对航运、灌溉引水和养鱼等均有较大影响;⑦当水库下游河道水位大幅度下降以至断流时,势必造成水质的恶化。由此可见,水利水电工程对水文的影响是不容忽视的一个重要问题。
1.3水利水电工程与气候问题一般情况下,区域性气候状况受大气环流和水体分布所控制。如果修建大、中型水库及灌溉工程后,当地水体的分布会发生较大的变化。如原先的陆地变成了水体或湿地。局部地表空气变得较以前更加湿润,形成新的小气候,对当地气候会产生一定的影响。主要表现在对降雨、气温、风和雾等气象因子的影响方面。
1.4水利水电工程与鱼类、生物物种问题①对鱼类的影响:切断了洄游性鱼类的洄游通道;水库深孔下泄的水温较低,影响下游鱼类的生长和繁殖;下泄清水,影响了下游鱼类的饵料,从而影响鱼类的产量;高坝溢流泄洪时,高速水流造成水中氮氧含量过于饱和,致使鱼类产生气泡病。②对植物和动物的影响:库区淹没和永久性的工程建筑物对植物和动物都会造成直接破坏;同时局部气候变化、土壤沼泽化、盐碱化等都会对动植物的种类、结构及生活环境等造成影响。
二、工程地质工作中存在的问题
2.1工程地质勘察的质量问题在工程地质勘察过程中,主要问题有以下几种:①工程概念不清,勘探侧重点不明确,针对性不强,方法不当,手段落后;②工程地质分析工作中所选择的理论、方法、计算公式等与实际情况有较大出入,其适应条件的物理意义混淆不清;③地质报告中基本地质条件不清楚。我们遇到的主要工程地质问题有:①界定不准确或论证不充分,有问题遗漏甚至结论性错误;②有些地质报告没有地质结论,也有些工程没有做多少地质工作就先下结论,极不严肃。此类问题产生往往造成阶段性工程审查不能一次性通过,可能延误开发时机;或者尽管通过了审查,但却给工程留下了隐患,这种情况的危险性极大。
2.2勘测周期不合理的问题从工程地质勘察到地质报告的提交需要一定的工作周期,这是再简单不过的道理,然而有些工程却没有进行基础性的前期投入。主要存在问题有以下几个方面:①一旦需要申报项目,立即就要求提交地质报告;②今天刚刚提交可研报告,明天就要求提交初设报告。此类情况多为地方性工程,一般国家投资的大型工程出现这种局面的不多。没有足够的勘测周期所造成的后果是严重的,由于地质条件不清楚,直接导致投资控制不住,施工后修改设计等情况。更可怕的是留下了工程隐患,可能造成重大的工程事故。:
三、结语
工程地质学是20世纪才建立和发展起来的一门地球科学。水利水电工程地质勘察是所有行业中涉及面最广、问题最复杂、任务最艰巨、声望最高、最具权威性的龙头行业,它具有自身的特殊性与复杂性。水利水电工程建设与环境保护是一项长远的任务,是水利水电工程顺利进行的重要保证之一。保护和改善工程环境是保证人们身体健康的需要,是现代化大生产和保证工程质量的客观要求,是保证工程永久利益的必须条件。工程地质工作的质量,对工程方案的决策和工程建设的顺利进行至关重要。由于地质问题引起的工程事故时有发生,轻则修改设计延误工期,严重时造成工程失事,给人民生命财产带来重大损失。近年来。工程地质勘察质量有下滑趋势,工程地质分析不够深入,有时甚至出现工程地质评价结论性错误这样严重的问题。笔者认为,总结分析水利水电工程地质勘察过程中存在的问题,具有重要的现实意义。
参考文献:
[1]林妙月.区域构造稳定性及地震性危险评价问题[M].北京:地震出版社,2008:99-100.
[2]王连生.水利水电工程地质[M].武汉:武汉大学出版社,2008:13-15.
1.1《制药工程原理》课程现状
有些采用“制药工程原理与设备”,“制药工程原理与设备”存在同名,主题内容不同,各科交叉重复的现象。目前针对制药工程专业的教材有刘落宪主编的《中药制药工程原理与设备》,王志祥主编的《制药工程原理与设备》,袁其朋主编的《制药工程原理与设备》,姚日升主编的《制药工程原理与设备》。这些具有“药”味,但刘落宪主编的《中药制药工程原理与设备》的重点是中药制药,对于制药工程专业缺乏通用性,王志祥主编的《制药工程原理与设备》在化工单元操作的基础上增加了制药化工领域的新技术和新设备。姚日升主编的《制药工程原理与设备》以《化工原理》为基础,内容涵盖“三药合一”的知识点,涉及到制药工程类课程化工原理,药物制剂,化学制药工艺学,药厂车间设施规划及药事管理和GMP规范。王志祥主编的《制药工程原理与设备》以化工原理为基础,但袁其朋主编的《制药工程原理与设备》,介绍的是制药工程的原理与制药设备。内容涉及制药工业的各个环节,包括化学制药、生物制药、中药和天然药、制药分离、制剂工程、药品包装、药品质量控制等。同为《制药工程原理与设备》内容却大相径庭,出现在短学时《化工原理》后又开设王志祥主编以化工单元操作为主要内容的《制药工程原理与设备》的现象。教学实践还发现《制药工程原理与设备》的一些章节内容如制剂、质量控制等都与制药工程专业其他课程有重复现象。
1.2整体设置教学内容,加强教师之间的协作
课程之间内容重复影响学生学习的效率和积极性,CDIO工程教育注重整个专业的系统改革。CDIO的标准3:集成化课程设置,强调突出课程之间的关联性,围绕专业目标进行系统设计,从而避免不必要的重复,使关联的课程共同支持专业目标,使学生掌握各门课程知识之间的联系,并用于解决综合的问题。不同性质高校制药工程专业课程设置侧重点不同,培养从事药品制造,新工艺、新设备、新品种的开发、放大和设计人才为目标时相同的。所以制药工程原理不能独立,需要教师之间的协作,在制定培养方案时整体考虑设置本专业课程及课程内容、课时。对于制药工程不同专业方向(化学制药、生物制药、中药制药)的侧重点不同,但基本包括制药反应工程、制药分离工程和制剂工程技术,在理论教学中采取宽口径的方式,通过项目实践来体现侧重点的不同。制药工程原理与设备包括制药反应(发酵、提取工程)、制药分离、制剂三部分,制药分离包含制药过程涉及的典型单元操作,贯穿其中的流体流动、传质、传热是固体制剂单元操作如粉碎、混合、制粒、压片等的理论基础。负责不同课程的教师应相互协作,探讨,整体考虑各部分的内容,明晰知识之间的衔接与延伸,避免内容重复,在缺乏合适的教材情况下宜结合教材《化工原理》、《制药分离工程》、《制药化工原理》和《药物制剂及设备》等合理安排内容及课时。
2知识与能力的关联
CDIO工程教育标准1强调理论与实践、知识与能力的结合。CDIO工程教育要求获得专业知识的同时培养个人自身的能力、团队协作能力。知识必须与工程项目挂钩,制药工程原理的基本理论必须和实际制药过程结合起来。知识与能力的关联要求项目具有实践性,考核方式多样性。
2.1项目的选择
传统的化工原理课程设计主要是针对精馏和换热器的设计,毕业设计题目相似程度高,缺乏创新性。制药工程原理作为二级项目,项目的选择要以教学内容与企业实际为依据,适合制药工程专业特点。项目来源可以是企业合作项目,教师科研项目,学生参加的创新、竞赛项目,如制药工程设计大赛,创新创业等。学生主动提出或参与的项目更能激发学生的积极性和创造性。有助于实现让学生以主动的、实践的的方式学习工程。项目采取嵌套法,大项目包含小项目,二级项目和三级项目具有延续性。有助于实现让学生以课程之间有机联系的方式学习工程。大小项目体现不同要求,包括关键设备的设计,其他设备的选型。
2.2以提高能力为目标的评价
CDIO强调的不是内容而是能力,CDIO能力本位的教学观贯穿课程设置和教学实践的全过程,如何确保能力评价过程的合理性和有效性?CDIO培养大纲将工程毕业生的能力分为工程基础知识、个人能力、人际团队能力和工程系统能力四个层面,大纲要求以综合的培养方式使学生在这四个层面达到预定目标。这四个层面的能力不是相互独立的。工程基础知识重在应用,体现在构思、设计、实现和运作每个过程,工程系统能力作为一种工程素养贯穿于构思、设计、实现和运作整个过程,个人能力和人际团队能力体现在个人和团队的表达和表现,包括完成项目的材料(包括设计说明书、图纸和产品等)呈现和口头、肢体表达。合理而有效的评价方式应是综合的、多样性的、有针对性的。评价应该贯穿项目的全过程,而不是最终的答辩。具体考核中包含的环节有阶段性的汇报,小组间互评,改进后专家审核,申请答辩。答辩环节包含团队展示,整体展示和负责项目中不同内容部分的个人展示,指导老师提问,旁观的学生提问,项目组学生向答辩专家提出自己在完成项目过程中的问题。一个宽松的环境有利于学生表达自己的思想和意见,实现提高能力的目标,而不是任务式的完成项目。
3师生关联,环境关联,加强教师的CDIO能力
改变项目组织形式,重视团队建设,一般的课程设计按学号分组,或学生自由组合,一个好的团队要使团队中每个成员发挥个性特长,使团队最优化。改变原来课程设计一成不变教师出题的套路,有利于教学相长,增强教师CDIO能力。高校青年教师普遍存在工程经验缺乏的问题,因此参与企业项目,邀请企业工程师参与指导有利于提高师生的工程素养。宣传CDIO工程教育模式,使作为主体的学生了解CDIO教育理念,通过明确学生学习目标营造学习环境。同时提供教学实践环境,即方便实施项目的教师和学生们查阅资料,讨论,制作等的场所和方便使用设备的的机制。
4结语
工程测量对施工质量控制管理的重要性
工程测量广泛应用于工程施工的各个阶段,它为工程施工提供可靠的测量数据,降低了工程施工的失误率,对工程施工质量的提高具有重要的作用。因此,工程施工人员必须提高对工程测量的重视,充分认识工程测量对施工质量控制管理的重要性,进而提出有效的管理策略,以促进工程施工质量的提高。
(1)工程前期准备阶段的工程测量对工程质量控制管理的重要作用。工程施工前期准备工作中,最为重要的是对工程进行总体的规划,并结合实际情况设计出科学、合理的工程施工图纸。
在工程施工图纸的设计过程中,需要工作人员对工程施工现场进行实地勘测,分析影响工程施工质量的各种客观因素,同时对工程的大小、方位等进行测量,尽量做到与周围环境相融合,在设计中尽量避免出现质量通病,杜绝安全隐患。工程测量作为工程施工图纸设计所应用的基础技术之一,对工程施工质量具有重要的作用。
(2)工程施工阶段的工程测量对工程质量控制管理的重要作用。工程施工阶段有很多环节是需要工作人员反复测量并校对进行的,这样才能够有效保证施工的有效性。笔者对一些需要严格进行工程测量的环节进行分析,以期从提高工程测量的精确性上,来促进工程质量的提高。
①工程平面、高度控制桩位。任何工程施工都需要有一个符合标准的平面与高度,施工人员必须对工程平面与高度进行严格的控制,不能出现桩位偏差超出规范要求的情况,一旦误差过大,将对工程的安全性造成一定的威胁,如果不能及时进行修正,很可能会出现工程检验不过关、工程返工的情况,这不仅严重影响工程的进度与质量,同时也会造成工程施工单位经济效益与社会效益的损失。因此,在工程施工过程中,工程测量人员必须按照工程设计,对工程平面、高度控制桩位进行严格的放线测量,保证桩位设置的精度与规范性,同时对工程其他基础施工进行测量,以保证工程施工的安全与质量。
②工程垂直控制放线测量。对于建筑工程来说,保证建筑物的垂直度是工程施工中最为重要的工作之一,这项工作离不开工程测量技术的帮助。工程测量不仅要对建筑工程整体的垂直度进行放线测量,同时还要对每一个楼层的垂直度进行放线测量。工程测量人员所测量的垂直度数据是施工人员施工的重要依据,精准的数据信息是保证建筑工程垂直度的关键,它对工程质量的提高也起着积极的促进作用。因此,在工程测量工作中,垂直度的控制是非常重要的。
③工程竣工阶段的工程测量对工程质量控制管理的重要作用。工程竣工之后并不会马上投入使用,相关工作人员还会对工程进行最后的验收,以保证工程的质量,其中工程测量是最为重要的一项工作。工程测量人员将对容易出现质量通病的工程点进行详细的测量,尤其是一些易于变形的地方,更会提高重视,以专业的态度与技术进行测量工作,从而参照国家标准,对工程施工质量打分,同时也为工程后期的修正工作提供数据参考,进一步提高工程施工的质量。
加强工程测量管理,提高工程施工质量
加强工程测量管理,不仅可以有效避免一些工程施工质量通病,同时还可以有效提高工程施工的效率,对工程施工单位工程造价的控制与管理等都具有积极的促进作用。因此,在工程施工过程中,工程施工单位必须将工程测量放在重要的位置上,加强工程测量管理,提高工程施工质量。
(1)提高工程测量人员的综合素质。工程测量人员素质的高低,直接影响到工程测量的精确性,因此,必须做好工程测量人员的培训工作。这不仅需要测量人员的专业技术进一步提高,同时还要对其法律素质与道德品质进行培养,以提高测量人员的综合素质,更好地为工程施工质量提高工作。
(2)加强对施工现场的管理。施工现场的安全管理是工程施工管理的重要工作之一,管理人员不仅要对施工人员、施工工艺等进行管理,同时还应该对工程测量所使用的仪器设备等进行严格的管理,定期进行维修与养护,以保证工程测量仪器使用的有效性,进而为提高工程测量精确性与工程施工质量奠定基础。
(3)提高认识,严格管理工程测量程序。工程施工阶段需要提高对工程测量的认识,并加强对工程测量程序的管理,规范工程测量流程,严格按照国家标准进行放线测量,以保证测量数据的有效性,从而保证工程施工的质量。
关键词:地铁工程;质量安全;监督管理;监督模式
伴随着城市交通的发展,地铁工程逐步在国内部分城市得到了推广和应用。它解决了城市地面交通拥堵问题,有利于城市交通的发展。地铁建设作为一项庞大的系统工程,由于其涉及到的专业和工艺较为复杂,没有形成一整套质量安全监督体系,再加上地铁事故频发使人们对施工质量的监督提出了更高的要求,因此,加强对地铁工程质量安全的监督管理十分有必要。只有不断总结现有问题,加强监督,才能促进地铁工程的发展。
1地铁工程质量安全监督管理现状
1.1没有明确的监督机构
在现有的地铁工程建设过程中,地铁质量安全监督管理的机构不是很明确。以我国某市为例,该城市属于较为发达的二线城市,在对已经建成的地铁线路进行质量安全监督管理时,一般是由省建设厅统一领导,由专业质监站成立的监督办公室对地铁质量安全进行监督。但是,通过对其他拥有地铁交通城市的调查发现,各城市在对地铁工程质量安全监督的管理上都没有一个明确的监督机构。
1.2监督模式较为混乱
就目前来看,地铁工程质量安全监督机构不同,在监督过程中所侧重的方面也不同,监督机构在监督模式上存在混乱的现象。这种现象不仅仅出现在城市中,而且也出现在城市监督站中。例如,部分城市把地铁工程质量安全监督管理工作交给房屋建筑监督站,部分城市则交给市政工程监督站,但由于这些监督站的质量安全要求不同,且其与地铁工程本身所具有的特点极为不符,所以对地铁工程的质量安全监督不能简单地使用这些监督站的管理模式来完成。
1.3质量与安全的监督不统一
我国大部分城市在对地铁工程进行质量安全监督的时候,质量监督部门和安全监督部门分散在不同的监督站,加上两个部门的工作是相互独立的,没有信息交流,导致地铁工程质量与安全监督不统一。就目前来看,地铁工程的质量监督主要侧重于施工现场的永久性结构和实体结构,对临时辅结构的重视度不高;而地铁工程的安全监督主要侧重于施工人员的安全保护工作,忽视了施工结构对地铁工程安全的影响。
1.4缺乏专业的监督人员
由于地铁工程的建造会涉及到很多专业,技术含量较高,且危险程度也比较高,因此,在地铁建造过程中,会使用到许多先进的科学技术和设备材料等。但是,在我国部分城市的地铁质量安全监督中,存在专业人才匮乏的现象,而且现有监督人员的综合素质不高,缺乏监督管理经验,甚至部分地铁工程质量安全管理监督部门仅有不到5个人员,导致该部门的监督工作无法有效进行下去,直接影响了监督管理的效果。
1.5报监手续存在滞后的现象
在地铁工程质量安全监督过程中,监督部门应当把施工单位为了保证地铁工程质量安全的施工方法、出现意外事故时的处理措施、对岩石工程的勘察审核报告和施工图纸设计的审核批准书等作为安全报监的首要前提。同时,由于监督部门的不同,报监条件也不同。一般来说,在地铁工程质量安全报监中,安全报监的手续往往很简单,报监手续也能及时上交给监管部门。然而,在质量报监过程中,由于监督部门对工程勘察和施工图纸的审核文件等有着极其严格的要求,但地铁工程建设会受到征地拆线和地下管道线路迁移等因素的影响,工程勘察和图纸设计单位会根据拆线和迁移的进度更改勘察报告和工程设计图纸。一般来说,我国很难有城市能够做到在地铁工程建设之时就向工程监督部门上交完成的工程勘察文件和施工图纸,甚至有部分城市直到工程建设完成之后,才能把质量报监的手续正式办理完成。因此,在我国的地铁工程建设中,经常存在先把安全监督手续办理完毕,质量监督手续却迟迟未办理的现象,而相关的监督机构也未能及时对出现类似现象的施工单位进行有效监督或勒令停工。这种行为既不符合工程质量安全监督的基本要求,也会对相关政府部门的公信力产生不良影响。
2质量安全一体化监督管理的优势
2.1科学配置监督资源
质量安全一体化监督管理模式改变了以往质量监督与安全监督分离和信息不通的局面,通过科学、合理地配置地铁工程监督机构,抽调经验丰富的人员组成一个专业的地铁工程质量安全管理监督站。专业监督站的成立不仅能够有效解决当前地铁建设标准滞后的问题,完善相关的建设法规,建立健全系统的地铁工程质量安全监督管理制度,同时,还能够通过已完善的监督模式,实现对地铁建设重要环节、竣工验收和较危险分项工程的监督。
2.2统一了监督模式
在对地铁工程质量安全进行一体化监督管理之时,通过借鉴现今成熟的房屋建筑工程和市政工程监督模式,根据地铁工程项目自身的状况,取其精华,逐步形成一整套与地铁工程质量安全相适应的监督模式,把铁路工程从报监开始一直到竣工验收为止这一系列流程都作统一规范,从而有效解决地铁工程长期存在的监管分散问题。
2.3统一了质量监督与安全监督
2011年,全国城市轨道交通工程质量安全联络员会议明确提出了我国各城市要逐步在轨道建设中加强对质量安全一体化监督的探究。而在地铁工程的建设过程中,要想保证地铁的施工质量和工程安全,就必须有效管理施工中所采取的方法和施工过程。工程质量与工程安全密不可分,在地铁工程建设过程中,地铁基坑的挖掘和钢支撑的架设工作等无法简单地归结到工程质量或工程安全中,而且大多数施工技术的质量和安全是密不可分的,因此,质量和安全这两者关系十分密切。例如,在地铁隧道的挖掘过程中,往往会遇到盾构机始发、掘进和旁通道挖掘等风险较高的环节。如果把控不好安全风险节点,盾构机就很难继续顺利挖掘下去,会对管片的拼装质量和防水性能造成影响,一些城市也存在因隧道推进不平稳而导致地下水倒灌,最后不得不废弃地铁工程隧道的案例。因此,在对地铁工程质量安全进行监督的时候,监督站应当实行“一岗双责”制度,使监督站工作人员既具有一定的质量监督知识,又掌握了有效的安全监督方法,并使两者融会贯通,从而更好地应用到地铁工程质量安全监督工作中去。此外,监督管理人员在施工现场监督时,既要查看地铁工程的质量,也要重视工程的安全。当勘察完施工现场后,要给施工单位签发地铁工程质量和工程安全两份监督文书。
2.4引进了专业人员参与监督工作
由于地铁工程的建设涉及到的专业和技术较为复杂,同时,由于自身性质的限制,监督站很难拥有所有与地铁工程相关的专业人才。因此,在现有人才基础上引进专业人员是十分有必要的。这样不仅能有效解决监督站工作人员数量不足的问题,也能弥补地铁工程质量安全监督中监督人员专业知识和经验上的不足。另外,地铁工程质量安全监督站要建立数据库,记录相关专业人员的特长,然后根据特长分类管理人员。通过引进专业人员,使他们参与到地铁工程质量安全监督工作中去,既能发现地铁施工现场存在的深层问题,又能通过细致的讲解,丰富其他监督人员的见识,逐步壮大质量安全监督队伍。
2.5优化了报监程序
2.5.1实现了质量与安全共同报监
地铁工程质量安全一体化监督管理体系能够实现质量与安全报监要件的有机结合,把地铁项目工程作为一个监督单元,从而实现了地铁工程施工前质量与安全报监的同时办理,最大程度地简化了报监程序,减少了施工单位的报监时间。
2.5.2实现了分段报监
地铁工程质量安全一体化监督管理体系的实施使地铁施工单位能够根据工程勘察和图纸审核阶段性的实际情况,以项目工程为一个报监整体,根据施工阶段的不同,划分成不同的报监阶段,从而实现了分阶段的报监。
2.5.3实现了提前介入
对于工程勘察和施工图纸审核文件齐全的施工单位,由于在其他手续上存在问题不能办理报监的,可以经过建筑单位向项目建设主管部门递交申请,然后监督管理部门会根据主管部门的批示意见提前介入到项目工程实施的质量安全监督中去,从而避免了因报监滞后而埋下的质量安全隐患。
3结束语
综上所述,随着我国城市化进程的不断加快,城市交通越来越拥堵,而地铁的出现减轻了地上人流量的压力。但是,由于地铁工程质量安全监督体系不健全,地铁事故时有发生。地铁工程质量安全一体化监督管理体系的建立实现了质量与安全监督管理的有机结合,优化了报监程序,完善了监督模式,从而提高了地铁工程的安全性,使其质量得到了保障,促进了地铁交通业的发展。
作者:戴锦韬 单位:中铁十六局集团地铁工程有限公司安全质量部
参考文献
[1]任新伟.地铁工程质量安全一体化监督管理[J].城市轨道交通研究,2014(10).
关键词:工程地质三维建模与可视化地质信息
1前言
现有的地理信息系统(GIS)都主要表达二维的地表地物的图形和属性信息,要扩展到真三维包含地下地质结构的地质信息系统还有差距。一个大型地质工程项目从可行性研究阶段、初步设计阶段到详细设计阶段,乃至到工程施工与运行阶段,往往积累了大量的地质资料,用三维模型图形图像来表达和解释如此庞大的资料,比光靠数据库和图表图纸等传统手段来得有效的多。建立工程地质体的三维模型,处理岩层界面与结构面组合关系,逼真反映地下主要地质结构全貌,将为工程地质工作者分析研究工程地质现象和发现掌握岩土体结构规律,提供一种崭新的研究手段和研究方法。
国外三维地质建模和可视化研究发展较快。加拿大阿波罗科技集团公司推出的三维建模与分析软件MicroLYNX,通过对离散点采样、钻探采样和探槽采样等空间数据的处理,产生剖面、块和面等模型,确定矿藏分布和等级变化并计算矿藏储量。加拿大GemcomSoftwareInternationalInc.公司开发的Gemcom软件通过钻孔、点、多边形等数据,利用实用的图形编辑和生成工具,显示钻孔孔位分布,运用不规则三角网建立表面和实体模型,运用多义线圈闭岩层和矿体边界进行储量和品位分析,提供了交互操作功能并允许用户根据自己的经验和专家知识勾画地质模型,实现任意剖面切割任意角度观察和实体与实体或实体与表面的交切与布尔运算等。国外软件主要是瞄准采矿工程,能够较好地满足采矿工程活动中的矿产资源勘探和评价、地下矿井和露天矿坑设计和规划、矿产资源管理和采矿生产管理等需求。美国Kinetix公司开发的3DStudioMAX,Alias/Wavefront公司开发的Maya和微软公司开发的Softimage等大众化的三维建模软件,在构建工业和建筑模型与动画制作方面有其独到之处,但交互查询的功能较弱,与工程勘测数据库结合并应用于工程地质三维建模方面还有较大距离。
张菊明等对风化带分布、多层地层等地质信息的可视化和断层错断岩层的表达和显示的算法[1,2]进行了较为深入的研究,为工程地质三维可视化软件的开发准备了数学基础,并借助AutoCAD平台实现了复杂三维地质图形的显示。国内的灵图VRMap地理信息系统软件有较强的地形模拟和地表地物的查询功能,但不是真三维的地质建模工具。北京东方泰坦科技有限公司开发TITAN三维建模软件,基于框架建模的思想,利用平行或基本平行的剖面数据,建立起三维空间复杂形状物体的真三维实体模型,但目前只是初步的三维建模与图形处理的引擎,在面向具体专业时,需要添加或扩充专业模块,比如工程地质专业模块等。
纵观国内外几种软件的研究与开发现状,它们为工程地质三维建模与可视化打下了很好的技术基础,提供了很宝贵的开发经验。但是,对于工程地质专业的地质体建模与可视化分析的针对性不强,不能够很好地满足工程地质生产与研究的专业功能需要。因此本文将从分析工程地质的三维建模和可视化的关键技术问题入手,简单描述作者在工程地质三维建模和可视化方面的初步开发研究成果。
2关键技术问题分析2.1离散数据的插值与拟合
工程地质复杂地质体中的各种地质信息,包括地表地形、地下水位、地层界面、断层、节理、风化带分布、侵入体及各种地球物理、地球化学、岩土体的物理力学参数或数据的等值面(线)等,都可以看作是三维空间中的函数,它们的拟合函数要根据实际勘测数据建立,实测数据越丰富,越能够真实描绘出这些信息的空间分布规律。地表地形测量数据、地下水位埋深测量信息等的单值曲面图形生成可归结为双自变量离散数据的插值和拟合,多值曲面如倒转褶皱和空间等值面等,则应采用多参变量插值等其他一些较复杂的方法。空间曲面插值函数有以下构造方法,如与距离成反比的加权方法(Shepard方法),径向基函数插值法(Multiquadric方法)[3],平面弹性理论插值法[1,2]等,它们同样适用于单个连续地层界面、地球物理勘探数据、地球化学勘探数据以及岩土体物理力学参数在地质体空间的分布。
2.2三维数据结构
工程地质体一般是不规则形体,在计算机图形学中曲线和曲面总是分别通过很多微小直线段和微小三角面逼近来模拟地层岩性界线和岩层曲面,即岩层界面(和地表曲线、地下水位面等地质层面界线)和岩层曲面都分别是许多微小直线段和微小三角面的集合。地质体三维空间数据结构是工程地质三维建模和可视化的基础,这就要求必须具备有效的分层的三维数据结构,能够确保人机交互和查询的实现。
2.3曲面求交
地质体中存在大量各种层面,当出现地层不整合、断层错断岩层、地层尖灭和地下水出露于河谷地表等情形时,就自然会遇到曲面间求交的问题;地质体三维模型的上部边界是地表曲面,通过数学方法拟合出的岩层面或地下水位面不应超出地表曲面,即超出部分不应显示。同样的,当显示多层地层时,下面的每一岩层应以其上一岩层为边界。因此,为了可视化地层界面必须要解决地层面与地表、断层面和其他地层面的求交问题。另一方面,在剖面图成图时,地质界线的绘制是通过显示剖面(平面)与各种地质界面(曲面)求交所得出的交线。因此曲面求交包括地质界面(层面)之间的相交,和地质界面与剖面的相交两类问题。
2.4三维拓扑结构分析
从地质学角度看,拓扑是地质对象间关系的表格,拓扑表存储层位间上覆、下伏和交切(被断层切割后地层的拓扑表达)等的地层学关系及地质空间位置关系。拓扑也可视为允许这些地质关系合理储存的数据结构。例如,考虑多层地层,上一个岩层的底面和与其相邻的下一个岩层的顶面是上下岩层这两个实体的公共部分或共享边界,它们之间的拓扑关系就是相邻和同一的关系,在存储数据时只存储上一个岩层的底面或其相邻的下一个岩层的顶面,即相邻岩层的边界曲面可以存为一个地层曲面,大大减少数据存储量。评价地质模型系统的优缺点往往决定于描述地质对象所用的拓扑结构[4]。
2.5可视化技术
工程地质复杂地质体可视化,是利用计算机技术将工程勘测获得的数据,转换为形象直观的便于进行交互分析的地下地质结构空间形态的立体图和剖面图形,其基础是工程数据和测量数据的可视化〔5〕。利用可视化技术可以从庞大的地质勘测数据中构造出地质工程中对于边破稳定性和地下硐室变形破坏等起关键作用的岩层和结构面,并显示其范围、走向和相互交切关系,帮助工程地质人员对原始数据做出正确解释,继而为工程地质分析具体问题提供决策支持。
3工程地质三维可视化技术的初步开发与应用3.1研究框图
工程地质复杂地质体三维建模与可视化的研究框图如图1所示。
基于离散采样数据的插值与拟合的思想,即将离散数据转化为连续曲线曲面,工程地质复杂地质体三维建模与可视化的过程是,从勘探数据库中提取各种地质信息的坐标位置及岩土体的物理力学参数,通过不同的拟合与插值函数得到地质层面(曲面)和地质实体的三维计算机图形显示,表达地质信息在研究区域内的分布规律。生成地质岩层面和地质实体后,实现从任意角度观察建立的模型,实现根据指定的剖面走向、倾向和倾角生成垂直剖面。
3.2初步开发与应用3.2.1工程勘测空间数据库管理
在收集整理现场勘测数据后录入金沙江某水电工程勘测空间数据库各分项数据表,这些数据表不仅包括地质信息的位置数据,更重要的是提供属性数据。
以地层岩性数据表为例,要求录入钻孔编号、岩层起始深度、岩层终止深度、层厚、岩性(地层名称)、地层代码(地层年代)、岩层走向、岩层倾向、岩层倾角、接触关系、地质描述等数据。随着工程勘测的进展,能够方便地修改补充和管理勘测数据。图2是工程勘测数据库中钻孔地层系统数据表的管理界面。
3.2.2三维浏览
通过孔口坐标和测量数据等的离散数据的拟合和插值法绘制坝址区的右岸地表曲面网格(图3),进而可在三维图形环境中进行虚拟现实浏览观察(图4)。
3.2.3三维地质立体图
利用工程勘测数据,建立了坝址区右岸三维立体地质图。该坝址区自上而下地层岩性组合为:第四系崩坡堆积物,侏罗系泥岩、粉砂质泥岩、泥质粉砂岩,三叠系上统厚至巨厚层状细至中粒砂岩,三叠系上统薄至中厚层状粉细纱岩、粉砂岩,三叠系上统中厚至厚层状中粗砂岩。通过有限的工程勘测数据得出的立体图,能够较好地满足工程地质的精度。图5表达了该坝址区右岸三维地质图。
3.2.4三维可视化查询
通过图形与工程勘测数据库中的属性数据的链接,实现可视化查询地层岩性和其他工程地质信息,最终完成向三维地质信息系统的转变。图6是一简单的被断层错断的水平多层地层模型,通过模型的每个地层实体名称与数据表中的岩石名称字段对应链接,能够查询地层的岩性,地质年代,起止深度和地质描述等工程地质人员关心的地质信息。
4结论
(1)运用先进的可视化技术与交互图形技术建立数据库,存储和管理现场勘探实测和试验数据,建立工程地质体的三维模型,工程地质工作者可随着勘察或研究工作的不断深入细致,对研究(工作)区域随时补充信息来自动显示地质信息在研究(工作)区域内的分布,从而不断提高模型精度,并且利用模型反馈回来的信息及时发现已有勘察工作中的不足,从而及时修改勘察或研究工作方案,指导下一步勘探或研究工作的实施。
(2)工程地质三维建模与可视化的深入研究,可以充分利用已有现场勘探实测或试验数据,达到节约投资减少勘察或研究成本的目的。当现场勘探和试验数据资料不足情况下,通过对已有数据的插值与拟合到建立三维模型,可以推断和预测未知区域或研究较少区域的地质信息或岩土体物理力学参数的分布趋势,从而为减少勘探工作量提供科学的可靠的依据,达到节约花费,为生产或研究部门产生直接经济效益的目的。
(3)工程地质岩土体是复杂的不规则形体,存在各种地质岩性层面、结构面以及各种空间分布的地质与力学信息,完全表达地质信息的空间分布及岩层和结构面间的位置关系,工程地质三维建模与可视化研究是大有作为的。
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1.系统功能和特点地质信息管理系统不仅具备传统数据库的数据管理、查询统计、分析和存储等功能,而且具有为地质三维建模和分析输出数据格式,实现了数据一次性输入,多次应用,大大提高日常工作效率。开发过程考虑了地质人员的工作性质实现了离线和在线两种工作模式进行入库和管理,实现了数据库的分布式访问,其中离线操作方式方便野外地质人员在没有网络的情况下对工程现场调查和勘探数据及时入库,可以正常使用数据库查询、统计和成果输出等基本功能,有效的对地质信息数据进行管理;在线模式下管理员通过用户管理和角色管理赋予相应的工程和数据库操作权限来操作,有效的保证了数据的正确性和完整性,满足前方现场新采集数据向后方服务器数据库的更新。
2.系统模块基本操作地质信息管理系统由数据库、录入、成果输出、系统、程序等5个模块组成,每个模块内包含数量不等的图标命令,具体功能设计上既服从实际地质工作流程、也打破了专业分工的制约。数据库:包括连接、在线/离线两个图标命令,前者定义登录方式,即在线登录中心数据库还是离线登录本机数据库;后者定义数据传递方式,即在线上传到服务器端、还是离线从其他离线数据库导入。录入:包括工程、工程阶段、和工程部位三个图标,分别用于创建新的工程、选择工程阶段、和创建新的工程部位,构成数据管理器的目录和骨架。成果输出:该系统可以输出常用图件及表格,钻孔柱状图、节理统计图、钻孔平硐坑井统计表格等。系统:包括参数定义、角色管理、用户管理三个图标,其中的参数定义是对每个工程的相关术语进行统一定义与管理,比如,同一地层的名称必须唯一,由授权用户定义,无权限的用户只能选择定义的结果。角色管理包括创建新角色、选择现有角色编辑和删除角色,根据流程创建或选择一个角色并授权其应具备的权限;用户管理包括创建新用户、选择一个用户进行编辑、删除、锁定或者解锁用户以及修改当前用户密码,在编辑一个用户时,可以分配其角色并赋予相应工程的操作权限,一个用户也可以拥有多个不同的“角色”。程序:窗口管理和退出系统,前者通过进行界面右侧浏览器的显示/隐藏设置,顾名思义,后者是退出数据库系统。其中系统模块所包括的角色管理和用户管理是对不同用户数据库操作权限进行管理,该系统在在线工作模式下可以实现角色管理和用户管理两项权限管理功能,对不同用户的操作权限进行控制。
3.角色管理根据实际工程需要由系统管理员创建角色,也可以对已经存在的角色进行编辑或删除等操作,不同角色具有不同数据库操作权限,管理员通过配置这个权限,控制其访问功能菜单的行为。角色管理采用流程式操作,用户根据需要可以勾选任意一个选项,但允许用户(管理员)进行的操作方式存在差别。在对话框中可以对已有的角色名称和描述进行修改,还可以在表单管理界面对访问权限进行设置。目前该信息管理系统包含基本信息、钻孔数据、平硐数据、地质点数据、测试数据物探数据、地应力、文件管理和系统设置共九个表单文件,鉴于数据库涉及到多个专业方向,如物探、地质、测试等,具有角色管理权限的用户可以通过对用户设置专业需要的表单并赋予相应的只读、读写和拒绝访问的权限实现不同专业的不同用户的数据库操作权限。用户管理系统管理员可以在用户管理中创建一个新用户、选择一个用户编辑、删除和锁定/解锁用户以及修改当前用户密码等操作。在用户管理中选择一个用户赋予相应的角色,给予该用户可操作的工程。此外,用户还有一定的工程访问权限,管理员可以通过配置用户的工程控制其访问工程的行为。当用户需要在线使用中心数据库,需要对用户设置一定的权限,程序通过添加和编辑角色等功能实现。
二、结论
1.1复杂地形基坑支护施工特点
(1)复杂地形中由于施工条件不同,所要求的建筑物功能不同、结构不同,其基坑的形式也不同,因此对基坑的支护施工要求也不同,施工技术也呈现多样化趋势。
(2)基坑支护施工作为一项保证基坑施工安全的措施,以一种临时设施的形式呈现,虽然是临时性的设施,却存在于基坑施工全过程,因此重要性不言而喻。
(3)基坑的施工面积是受建筑工程的形式和结构决定的,作为一项建筑基础,投入的施工费用相对很高,其面积和规模也比较大。
(4)基坑支护一般是在地面以下进行,因此施工条件相对比较差,而且施工范围内的地质条件也难以确认,这就给基坑支护技术提出了更高的要求。
1.2基坑支护的作用
对于复杂地形而言,基坑支护工程不仅能要保证基坑边坡的稳定,确保基坑不会出现坍塌和沉陷问题的一种技术措施,还保护着整个施工过程避免因为周围土质松动导致质量问题的重要防护措施。
2复杂地形的基坑支护施工控制要点
2.1基坑支护施工设计方案审查
对于复杂地形的基坑支护工程而言,保证设计方案的科学性和合理性也是保障工程顺利开展的重要因素。一般地形的基坑支护施工中,如果实际施工阶段和实际方案有部分出入,因为必须保持施工的连续性,因此可以针对实际地形条件对设计方案进行适当的调整、补充。然而对于复杂地形条件的基坑施工,如果设计方案和实际施工出现差异,受众多因素影响,更改施工方式相当困难,一旦整改工程可能会造成整个工程失败,无法保证工期,从而造成不可挽回的损失。因此,对于复杂地形的基坑支护施工,必须在设计阶段进行充分的实地勘察和科学的计算,从源头控制工程质量。
2.2施工周围的建筑和基坑的变形监测
基坑支护施工过程中,还要考虑到周边建筑和基坑的基本变形监测,该将缓解是工程监理中的关键部分。必须对其进行详细的质量控制,依照建筑观测的精确度要求,必须按照规定指标来准确反映工程周边的建筑和基坑变化情况。采用信息化的施工技术,施工的同时就要进行检测,并及时归纳、反馈监测结果,充分掌握施工范围内建筑和基坑的变形情况。对于基坑施工和地下结构施工,必须对周边对象和建筑进行全面系统的检测,通过监测得到的数据,及时了解施工周围的结构实际状态和变化,防患于未然,保证基坑边坡与周边环境的安全稳定,顺利进行各项施工。另外,通过监测数据和设计的参数进行对比,可以合理的分析出其差异,为以后的设计工作提供依据。
2.3加强选择分包队伍的审核
复杂场地的基坑支护工程是一项施工难度极大、要求技术较高的工程。因此,其施工更需要具备相应资质的专业技术队伍来承担,因此许多施工方将其分包给其他建筑公司。所以,在施工前期的队伍选择上,必须遵循择优原则,选择队伍实力强,有相关施工较多经验的分包团队,挑选施工技术水平高、信誉好且经济合理的施工团队,加强对分包公司的审核力度,提供高水准的施工技术。
3复杂地形基坑施工过程的质量控制措施
3.1加强控制工序质量
在基坑施工过程中,如果要控制施工质量就必须对施工工序进行合理的管控。因基坑支护工程的特殊性,施工工序也有自己专门的规定,绝不允许乱序和漏工现象。控制工序质量主要从工序施工的条件质量和效果两个方面进行。其中工序的活动条件质量是指,施工过程中工序活动所需要的条件和要素,主要包括施工人员和设备以及材料的质量控制。合理管控工序活动条件,不仅同时达到了对施工设计和设备、材料等的控制,还能有效地约束施工人员操作规范,从根源控制工程质量。
3.2工序质量控制点的设置
在复杂地形基坑施工中,要保障基坑施工质量和效率,就必须根据相关基坑支护工程的规范标准对工序的质量控制点进行合理设置。监理部门必须严格对其进行监控,可以在施工前就对施工现场可能会出现的问题和隐患进行逐一排查,及时发现隐患所在,并作出处理和预防,这个环节不仅关系着工程的整体质量和效率,更重要的是关系着施工人员的生命安全。
3.3严格管控工序活动条件,检查分项工程质量
监理部门不仅要控制各项施工阶段的质量,更要对工序控制过程中的工序活动条件进行主动控制。严格审查基坑支护工程的各项施工设计方案和工序方案,对工序活动条件进行实时掌控,保证设计的科学性和合理性。此外,还应不定时的对工程中各项分项工程质量进行严密的监测和检查,通过多次检查预先设置的质量控制点得到结果并进行分析,如果发现工序问题,必须及时进行通报,及时设计合理的调整和补救措施,避免隐患扩大影响整体施工。
3.4科学分析工序质量
复杂地形基坑施工中,影响其施工质量的主要因素包括人工操作、材料和施工设备以及施工工序等。基坑施工对施工人员的技能操作要求较高,如果出现操作失误问题,不但会影响工程质量很可能造成安全事故。其次,对于施工的原材料和设备的质量必须进行严格的管控,保证其达到国家标准并符合施工要求。施工中,要定期对设备进行养护,定期检查排除老化设备,检修隐患,避免安全事故发生。最后,施工顺序必须严格按照设计规范进行,加大对施工人员操作的规范和监督,进一步提升工序质量。
4结语
1.1辩证唯物论观点
某坝基夹层双侧的岩体侧向抗滑效应比较大,如果按照既有的规律,不进行考虑的话就不符合坝基的实际。但是,进行绝对地考虑的话,也不一定非常合适。事实上,只要按照正常的办法,将其作为安全储备,而不参与坝基稳定计算就可以了。
1.2整体论观点
每一个工程地质问题都存在一定的系统之中,只有采用系统分析法才能够对其进行客观的分析和判断。系统方法论认为,人们在研究和解决系统问题时,仅仅重视各要素自身的可靠性是不够的,而应当将重点放在如何通过对具有必要可靠性的诸多要素的优化组合,以达到系统的整体效应最佳,而并不追求每个要素自身可靠性都达到最高等级。否则,工程地质决断就必然是偏于保守的。
1.3经验支持论观点
随着工程地质勘察的深入,其经验越来越多,作用也越来越大。工程经验可以帮助人们认识工程地质环境,建立数学模型进行研究[1]。工程地质勘察的经验还能够帮助人们分析地质状况是否适合进行相关的水利水电工程操作,如果能的话,需要在实际的工作中注意哪些问题。
2水利水电工程地质勘察理论现状
随着社会的发展、科学技术的进步,水利水电工程的建设逐渐实现了现代化,水利水电工程地质工作亦是如此。这些先进的技术为水利水电工程地质研究提供了现代化的理论基础与实践水平。实现现代化的操作、运用先进的科学技术也将是水利水电工程地质研究工作的必然途径。近几十年来,水利水电工程的地质研究工作取得了多方面的发展,从勘察技术到测试技术,再到数值分析技术等都获得了迅速的发展。虽然水利水电工程地质在理论、知识上获得了长足的发展,但是由于地质环境的复杂以及地质信息获取难等原因,导致了水利水电地质研究工作无法成为一门精确的学科,在众多方面还存在的缺陷。
3水利水电工程地质勘察主要内容
水利水电工程地质勘察工作是一项复杂的系统工作,应该涵盖到多个方面。但是传统的水利水电工程地质勘察工作由于受到理论以及经验方面的限制,只考虑到地质信息的基本调查工作。在实际工作中,仅对水利水电工程区的地质进行简单的分析,为建设人员提供建设区地形地貌、地层岩性以及地质构造等信息[2]。这样,就使得水利水电工程地质勘察报告不够完善,为工程建设提供的帮助也较为有限。自20世纪70年代,随着技术水平的提高,勘察的工作内容也逐渐丰富起来。当前,水利水电工程地质勘察工作包括多个组成部分。主要包括:基本地质信息的调查;工程地质问题的提出、分析以及判断;对工程地质进行改造的问题分析;对地质信息进行监测以及反馈,并且依据监测反馈内容进行调整。基础信息的调查是勘察工作的基础,然而后3个方面的增加则逐渐完善了勘察工作,将勘察的目标从简单的地质勘察延伸至地质工程方向。这种方向的转变能够有助于水利水电工程的建设,同时也给勘察人员提出了新的要求,他们不仅要是地质专家,也要了解水利水电方面的知识。这样,才能提高地质勘察工作的水平。
4水利水电勘察实物工程量与工程地质问题决断质量的关系
水利工程地质勘察工作中,首先是要进行地质勘察,进而对地质做出决断,这是该项工作的最基本环节,同时也是一项重要的环节,因为决断的质量会直接作为水利水电工程建设时的参考。但是对于这一环节,许多人存在一个误区,主要是关于水利水电勘察实物工程量与工程地质问题决断质量的关系。许多人会认为工程地质问题决断质量完全与勘察实物的工程量成正比,受到勘察实物工程量的直接影响。但是实际上,二者并无如此明显的因果关系。勘察实物工程量会为工程地质问题的决断工作提供基础,但是决断的质量大部分还是取决于勘察人员的专业素养。水利水电工程所面临的地质条件往往较为复杂,这本身就对勘察人员的素质提出了较高的要求。面对这么复杂的地质环境,勘察人员要想进行正确、科学的决断必须要有扎实的专业基础、具有较高的综合决断能力。
5水利水电工程地质决断风险问题
工程地质决断风险(简称地质风险),主要是指因为重要地质信息的遗漏或者工程地质决断失误等原因,为社会、经济以及工程带来危害的事件。所有的工程都想通过建设,在风险降到最低水平的前提下,达到一定的经济、社会效益,水利水电工程也是如此。但是有些人一味地要求工程完全无风险,是不够科学的,是一种理想化的认知,尤其是对于水利水电工程。水利水电工程的选址往往是在河道、山体等地质较为复杂的地区,这些地区所面临的地质风险概率很大。因此,水利水电工程的建设都必备地质勘察流程。通过这一工作来对地质进行分析、决断,指导工程建设,降低地质风险。依据地质风险事件的危害程度,可以将风险事件划分为毁坏型风险事件和损伤型风险事件。从实际而言,损伤性的风险事件是被允许的,但是毁坏型则完全不予允许。虽然地质风险客观存在,但是为了确保水利水电工程能够发挥更大的效果,减少损坏,勘察人员们必须要加强专业知识的学习,利用经验等各种理论,结合实际对地质问题进行正确的决断,确保决断质量,将地质风险控制在最低的状态。
6水利水电岩体工程稳定性地质评价问题
由于水利水电工程必须建立在一定的岩体之上,所以水利水电工程地质勘察工作,还需要对岩体工程进行稳定性分析以及评价。这一工程由坝基工程、地下工程以及边坡工程等构成。实际的分析评价中,要立足工程实际,综合多方面因素来进行。开展岩体工程的稳定性分析首先要为岩体工程确定目标以及预定工程需要达到的可靠度。此外,为整个工程建立一套完善的稳定性评价系统,从整体出发,利用系统将各个单方面因素结合起来进行综合的分析。从而使得稳定性评价工作能够达到应有的效果。这一工作的科学、有效也将为后期的地质决断提供基础。
7结语
关键词:水利水电;工程地质问题;环境问题;勘测问题
1水利水电工程建设与环境问题
1.1水利水电工程与地震问题水库等水利水电工程建筑物蓄水后,由于地应力的调整或水体下渗等原因,触发了地质断层的复活而诱发地震。研究表明,要触发一个比较大的地震需具备以下三个条件:①水库岩石比较破碎,且处理效果不十分理想;②存在有利于应力集中的地质环境条件;③水库水荷载所产生的超孔隙水压力足够大。关于水库诱发地震的事件国内外均有报道,一般而言,水库的坝址没有较大的断裂带存在,仅仅是水荷载引起的地应力,诱发地震的可能性是很小的。但如果诱发大的地震,那将是灾难性的。从1987年的资料至今,我国已建设的坝高在15米以上的水库共18000多座,已发现水库诱发地震的有13座。[1]
1.2水利水电工程与水文问题水利水电工程建成后改变了下游河道的流量过程或周围环境水域的分布,从而对周围环境造成影响。例如:①大坝水库不仅存蓄了汛期洪水,而且还截流了非汛期的基流,往往会使下游河道水位大幅度下降甚至断流,并引起周围地下水位下降,从而带来一系列的环境生态问题;②下游天然湖泊或池塘因断绝水的来源而干涸;③下游地区的地下水位下降;④入海口因河水流量减少引起河口淤积,造成海水倒灌;⑤因河流流量减少,使得河流自净能力降低;⑥以发电为主的水库,多在电力系统中担任峰荷,下泄流量的日变化幅度较大,致使下游河道水位变化较大,对航运、灌溉引水和养鱼等均有较大影响;⑦当水库下游河道水位大幅度下降以至断流时,势必造成水质的恶化。由此可见,水利水电工程对水文的影响是不容忽视的一个重要问题。[2]
1.3水利水电工程与气候问题一般情况下,区域性气候状况受大气环流和水体分布所控制。如果修建大、中型水库及灌溉工程后,当地水体的分布会发生较大的变化。如原先的陆地变成了水体或湿地。局部地表空气变得较以前更加湿润,形成新的小气候,对当地气候会产生一定的影响。主要表现在对降雨、气温、风和雾等气象因子的影响方面。
1.4水利水电工程与鱼类、生物物种问题①对鱼类的影响:切断了洄游性鱼类的洄游通道;水库深孔下泄的水温较低,影响下游鱼类的生长和繁殖;下泄清水,影响了下游鱼类的饵料,从而影响鱼类的产量;高坝溢流泄洪时,高速水流造成水中氮氧含量过于饱和,致使鱼类产生气泡病。②对植物和动物的影响:库区淹没和永久性的工程建筑物对植物和动物都会造成直接破坏;同时局部气候变化、土壤沼泽化、盐碱化等都会对动植物的种类、结构及生活环境等造成影响。
2工程地质工作中存在的问题
2.1工程地质勘察的质量问题在工程地质勘察过程中,主要问题有以下几种:①工程概念不清,勘探侧重点不明确,针对性不强,方法不当,手段落后;②工程地质分析工作中所选择的理论、方法、计算公式等与实际情况有较大出入,其适应条件的物理意义混淆不清;③地质报告中基本地质条件不清楚。我们遇到的主要工程地质问题有:①界定不准确或论证不充分,有问题遗漏甚至结论性错误;②有些地质报告没有地质结论,也有些工程没有做多少地质工作就先下结论,极不严肃。此类问题产生往往造成阶段性工程审查不能一次性通过,可能延误开发时机;或者尽管通过了审查,但却给工程留下了隐患,这种情况的危险性极大。[4]
2.2勘测周期不合理的问题从工程地质勘察到地质报告的提交需要一定的工作周期,这是再简单不过的道理,然而有些工程却没有进行基础性的前期投入。主要存在问题有以下几个方面:①一旦需要申报项目,立即就要求提交地质报告;②今天刚刚提交可研报告,明天就要求提交初设报告。此类情况多为地方性工程,一般国家投资的大型工程出现这种局面的不多。没有足够的勘测周期所造成的后果是严重的,由于地质条件不清楚,直接导致投资控制不住,施工后修改设计等情况。更可怕的是留下了工程隐患,可能造成重大的工程事故。:
3结语
工程地质学是20世纪才建立和发展起来的一门地球科学。水利水电工程地质勘察是所有行业中涉及面最广、问题最复杂、任务最艰巨、声望最高、最具权威性的龙头行业,它具有自身的特殊性与复杂性。水利水电工程建设与环境保护是一项长远的任务,是水利水电工程顺利进行的重要保证之一。保护和改善工程环境是保证人们身体健康的需要,是现代化大生产和保证工程质量的客观要求,是保证工程永久利益的必须条件。工程地质工作的质量,对工程方案的决策和工程建设的顺利进行至关重要。由于地质问题引起的工程事故时有发生,轻则修改设计延误工期,严重时造成工程失事,给人民生命财产带来重大损失。近年来。工程地质勘察质量有下滑趋势,工程地质分析不够深入,有时甚至出现工程地质评价结论性错误这样严重的问题。笔者认为,总结分析水利水电工程地质勘察过程中存在的问题,具有重要的现实意义。
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