环境保护意识下水工环地质勘察中新方法的应用研究

翟世斌

（湖南中核建设工程公司，湖南 长沙 410000）

水工环地质勘查工作是一项基础调查工作，在考虑工程的外部影响环境下，主要针对工程所在地的地质条件、地下水的基本信息以及地层的渗水率情况进行调查，根据调查得到的基本信息综合分析工程所在地的环境，并将该结果作为工程的前期准备，以该过程作为下阶段工程的开展的理论数据基础[1]。以环境保护意识作为水工环地质勘查工作的理论基础，能够保证后续工程的环保性，促进环境向健康、和谐的方向发展。实际进行水工环地质勘查时，应结合勘查对象的地理环境，选择合理的方法展开勘查过程，以勘查地下水的水层条件作为勘查指标，调整地下水的水位变化过程，结合原有的历史资料，对后续展开的工程提供一定的技术数值参考。国外在研究水工环地质勘查起步较早，在现代精密机械的支持下，水工环地质勘查工作已经初步实现了安全环保的目标[2]。国内在研究水工环地质勘查工作起步较晚，在我国机械制造业不断地发展下，水工环地质勘查水平正处于高速发展的阶段。综合国内外的研究成果来看，研究环境保护意识下水工环地质勘查中新方法的应用是很有必要的。

1 环境保护意识下水工环地质勘察中新方法的应用研究

1.1 分析地下水流流向

在分析地下水流速及流向时，在滑坡处设定一个定位基准，在水流较为缓慢的位置，以坡处产生的裂痕作为勘探点，以裂痕小的位置作为起点，沿着大裂痕的裂缝作为勘查方向，不断取样裂缝中的土体后，计算裂缝处的内间隙数值，计算公式就可表示为。

其中，D1表示取土器的外径，D2表示取土器的内径数值，虑裂缝处岩体的电阻数值，将计算得到的内间隙数值与岩体的电阻数值相互对应，对应处理完毕后，根据岩体的物理特征将上述整理得到的数值作为岩性特征。根据实地的勘查结果，使用上述得到的数值绘制一个地质图像，将数值相同的位置相互连接De表示土体的裂隙暴露长度。在内间隙数值的控制下，综合考后，得到不同层级地质层[3]。当实际的地质层出现断离带时，使用电测探法判定断离带中碎石的厚度和范围，并将该区域作为特殊水流区，采用地震勘测法测量该水流区的获取精准的电阻数据，当电阻数值在5Ω 左右时，那么此时该水流区的大致水流方向为东。在确定水层的水流流向后，确定含水层的地理位置。

1.2 确定地层含水位置

以上述分析得到的特殊水流区作为处理对象，在该区域内下设一个套管，计算该套管柱自重在管子危险断面处产生最大拉应力数值，计算公式可表示为：

其中，q表示套管的质量，L表示区域内的管道长度，ρ表示管道的密度，表示区域内岩体的密度。以该应力数值作为钻探设备的荷载力数值，选用如下表所示的钻探设备进行处理，参数如下表所示：

表1 使用的钻探设备参数

使用上表所示参数的钻探设备，在使用钻探设备增加荷载力的过程中，采用耐磨性较强的钻头进行工作，实际钻进时应保持钻压数值的平稳，控制钻机的速度为稳定增加状态[4]。在碎石厚度小的区域内，采用低转速小泵量处理。根据钻探管道内接触到地下水从而形成的水位作为标准，测量得到的数值即为含水层上水层的位置。确定得到含水层上水层的位置后，分析含水层的渗透过程，最终完成水工环工作中新方法的应用过程。

1.3 完成应用过程

以上述处理分析作为基础，在上述使用的钻探设备处放置一个传感器，将该传感器放置在上水层位置的2cm 处，以传感器得到的数值作为处理对象，将传感器连接上位机后，设定传感器的数据采集周期为6h 后，不断采集含水层的信号数据后，采用遥感技术模拟自然水在地层的渗透过程，联合地层内的物理参数，分析控制区域的分表率数值，以数值大小在0.3 区间内的为合理变化范围，探析区间对应区域内的反射波，并将该反射波作为新方法的标准焦距，确定实际的应用勘查点[5]。以GPS 技术提供的观测数值作为校正数据，分解校正数据与实际数据间的基线向量，搭建一个内含数据的三维坐标系，切换含水层内水分动态和静态的变化，分析得到自然水在含水层中的变化过程，综合考虑外部环境自然水的运动过程，最终完成水工环地质勘查中新方法的应用。综合上述处理，最终完成环境保护意识下水工环地质勘查中新方法的应用研究。

2 应用验证

2.1 准备阶段

随机选定一处位置作为勘查对象，以该区域内的临近工点的勘查资料作为理论支撑，设定勘查点，设定的勘查点位置如下图所示：

图1 设定的勘查点位置

在如上图所示的勘查点位置下，首先分析该勘查点的岩石性质，根据该位置的岩石构成，采用岩样取芯的方法测量该地已有物探的参数，参数结果如下表所示：

表2 获取岩样的电性参数

在上表所示的电性参数的控制下，根据地层内的岩石构成，划分为不同的地质层后，准备WDJD-多功能数字直流激电仪作为实验器材，使用的激电以如下图所示：

图2 准备的WDJD-多功能数字直流激电仪

在上图所示的直流激电仪下，以直流激电仪的测量的水位数值作为标准对比数值，使用文献[4]中的应用方法、传统应用方法以及文中设计的应用方法进行实验，对比三种应用方法得到的地下水位置数值的误差大小。

2.2 结果及分析

基于上述准备阶段，以上图1 对应得到的测试点位置作为处理对象，使用上图2 中的直流激电仪测量对应的测试点，以激电仪的移动时间和光的传播速度作为计算对象，根据三种应用方法计算得到的位移数值作为地下水的位置数值，以测量得到的数值作为标准数值，计算三种应用方法产生的数值误差，最终三种应用方法得到的位移误差数值结果如下表所示：

表3 三种应用方法得到的地下水位置数值误差

根据上表中的各项数值可知，在三种应用方法的控制下，不同的测试点产生了不同的数值误差，由上表中的数值，文献[4]中得到的测试点的地下水位置误差在0.4%～0.5%之间，误差数值最大。传统应用方法得到的地下水位置误差在0.2%～0.3%之间，误差数值较小，而文中设计的应用方法的误差数值在0.05%～0.09%之间，与两种现有的应用方法相比，文中设计的应用方法精确度更强，适合在实际水工环的勘查中应用。

3 结束语

在环境保护意识不断加深的当下，水工环地质勘查工作成为了环保意识的践行工具，研究水工地质勘查中新方法的应用，能够改善传统应用方法中的不足，为今后的研究工作提供一定的理论支持。