土石坝安全鉴定工程地质勘察

摘要:土石坝安全鉴定工程地质勘察与新建水库工程地质勘察内容和要求有所不同,对土石坝安全鉴定工程地质勘察的工作内容、勘察方法及勘察工作量布置等问题进行了探讨,并结合工程实例加以说明。

关键词:土石坝 安全鉴定 工程地质勘察 防治

一、土石坝存在的主要病害

国内有关统计资料表明,土石坝病害的主要类型有渗流破坏、滑坡、裂缝、地震灾害与液化以及其他(包括波浪对护坡的破坏,掘穴动物破坏等方面)。土石坝主要类型有均质坝、心墙坝、斜墙坝等,大多建在第四系松散堆积层上。坝体防渗措施主要为心墙或斜墙,坝基防渗措施主要为截水槽加水平防渗铺盖或心墙,且坝基防渗体大多未截断第四系松散层。

土石坝工程病害主要表现为渗流破坏、滑坡、裂缝不均匀沉降及白蚁活动等,以渗流破坏为主且危害最大。其中由于工程建设期间地质缺陷处理不当而导致的病害主要为坝基渗透变形、绕坝渗漏及坝体与坝基、岸坡接触面的接触冲刷和破坏问题,而坝体本身的渗透破坏及变形、白蚁活动等病害主要与坝体的设计、施工质量有关。

二、安全鉴定工程地质勘察的工作内容及方法

相对于新建水库工程地质勘察而言,水库安全鉴定工程地质勘察的任务很明确,就是通过适当的勘察、检测手段,如钻探、物探、现场及室内试验等,分析、评价潜在的险情,并提出工程处理建议。这就决定了安全鉴定工程地质勘察与新建水库工程地质勘察的内容和要求不一致,前者具有更强的针对性。

具体对于土石坝工程,勘察的目的就是要查明坝址区尤其是与地质条件有关的险段、险情部位的工程、水文地质条件,同时又要对不属于地质体范畴的人工填筑的坝体进行质量评价。具体来说,针对坝基、岸坡等地质体,主要查明坝基、岸坡土(岩)层的工程、水文地质条件,判别坝基土的渗透变形类型,评价坝基、岸坡渗透稳定性并提出相应的工程处理措施。对于坝体,主要查明坝体的填筑质量及填筑体本身质量指标,分析评价时要充分考虑到人工填筑体与天然地质体的差异性,不能完全照搬土体工程地质勘察的评价方法。

土石坝安全鉴定工程地质勘察工作量的布置目前尚无成熟的规范可循,应该在充分收集原有工程勘察、设计、施工及运行管理中的监测资料,尤其是险情资料的基础上,对大坝的隐患问题作出初步的工程地质分析,同时参考已有的相关水利水电工程勘察、设计、施工规范,有针对性地合理布置勘察工作量,有条件的工程可运用多种勘察手段互相验证勘察成果。具体勘察方法如下:

1.对于坝基及岸坡,待查明的主要是坝基渗透稳定及绕坝渗漏问题。主要勘察手段建议在现场地质测绘的基础上,布置适当的钻探工作量,利用钻孔进行现场水文地质试验。对于防渗体与坝基或岸坡土(岩)层的接触带位置可通过现场注水试验了解接触面的抗渗性能。条件允许时,可从钻孔中取原状土(岩)样进行室内试验。

2.对于坝体,主要任务是评价坝体的填筑质量及防渗体的防渗性能。建议采用坑探、钻探结合物探(如电法)等手段。坑探可直接了解坝体土层性状,便于取样及现场试验,成本低廉,但仅局限于浅部土体。钻探可直接取得深部填筑土体样品,通过土工试验资料定量评价坝体填筑质量,成果直观可靠。钻探的局限性在于只能了解坝体一点资料,且对坝体具有一定的破坏性,故应严格重视封孔质量。物探手段是一种无损检测手段,不需要破坏坝体,可取得坝体平面甚至三维的情况,但物探成果解析可能存在多解性,最好采用多工种物探方法,如电法、地震、地质雷达探测等,互相补充、验证,提高勘测成果的可靠性。

通过上述勘察方法,可取得坝体、坝基及岸坡岩土体的物理力学指标。分析评价时,对于坝基及岸坡,通过取得的坝基、岸坡岩土体及防渗体与坝基、岸坡接触面渗透系数,又可提供具体的渗透参数供设计用于渗透稳定定量分析;对于坝体,可通过土工试验资料成果直观评价坝体是否满足现行相关规范规定的坝体填筑要求及防渗体防渗要求。

三、地质勘察对病害防治的重要性

是否有病有险,工程安全鉴定报告最具有法律上的权威性(是否具有符合工程实际的权威性?本文回避)。因此笔者基本同意按照工程安全鉴定报告中的评价意见去考虑工程地质勘察工作,这是开展工程地质工作的基本依据和原则。这里存在的问题是某些安全鉴定报告中对某些问题的界定有些含糊,造成了理解误差。

当工程安全鉴定报告中没有提及到某些建筑物地基存在病险问题,工程地质工作还需要考虑吗?回答应该是中性的,需视具体情况而定。例如坝基不存在病险问题,可以分两种情况区别对待。一种情况是大坝没有加高任务,或即是需要加高大坝但坝基工程地质条件能够通过分析前人留下的地质资料作出肯定性结论,这时不必进行坝基地质勘探;第二种情况是需要加高大坝且前人留下的地质资料不足以作出满足大坝加高的工程地质评价,则需要补充进行坝基地质勘探。

对于早期地质资料与现行评价标准有出入的,有可能需要考虑一些复核性地质勘探,以便有利于对前人留下的地质资料加深分析与理解。

需要讨论的还有一个值得思考的问题:必须用勘探资料说话,或先有勘探后才有地质分析,在某些情况下这可能是地质工作的一个误区。笔者比较强调先有地质分析判断,再行勘探验证,或进一步通过勘探资料修正先期的分析认识。这相当于我们在开展一个新工程的地质工作时,要尽可能地收集和分析已有的工程区地质资料,再根据分析结果结合工程需要布置勘探工作。反过来,在没有任何分析认识的基础上一开始就布置地质勘探,就可能会走弯路。传统的以勘探工作量来衡量勘测设计深度的原则,不是工程地质工作的正确选择,也不能体现出极具创新潜力的工程地质工作的水平!

(作者单位:1.广东省核工业地质调查院;2.核工业赣州工程勘察院)

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