薛建新
（中国电建集团中南勘测设计研究院有限公司，湖南，长沙，410014）
【摘要】水利水电工程地质勘测方法及技术取得了较大的进步，很多方面都已经相当成熟，方法也多种多样，为缩短水利水电工程的勘察阶段时间、提高劳动生产率、提高勘察成果质量等都作出了较大的贡献。本文分别从工程钻探与山地勘探技术、遥感技术、工程物探技术、GPS技术GIS技术等方面入手，探讨水利水电工程地质勘测方法及技术，对水电工程地质勘察工作具有一定的参考价值。
【关键词】水利水电工程；工程地质；勘测方法；技术
1．前言
近些年,，我国的水电站建设发展迅猛，水利水电工程中的各项新型技术层出不穷。而水利水电工程项目运行质量及工程建设的可靠性、稳定性都离不开工程地质勘测。从目前来看，水利水电工程地质勘测方法及技术都也取得了较大的进步，都已经相当成熟，方法也多种多样，为缩短水利水电工程的勘察阶段时间、提高劳动生产率、提高勘察成果质量等都作出了较大的贡献。本文就水利水电工程地质勘测方法及技术进行探讨。
2．工程地质测绘与编录
对于水利水电工程地质勘测工作而言，工程地质测绘与编录既是其中最为重要的方法之一，也是最为基本的方法之一。通过工程地质测绘与编录，能够获取水利水电工程项目范围内地质的详细资料，然后再利用工程实践经验、工程地质学、地质学等方法来对该区域地质体在时间和空间上的演变过程；最后，再综合考虑多种因素做出评价，以便及时发现潜在的地质问题。由此可见，要做好水利水电工程地质勘测工作，那么就必须要率先做好工程地质测绘与编录工作。基于实现方式的角度来看，工程地质测绘与编录可分为三种方法，分别是实测剖面法、路线测绘法、地质点测法。对于大型水利水电工程，务必要先研究该建设区域内地震事故活动状态及地壳稳定性程度，然后再开展工程地质测绘与编录工作，以此来确保水利水电工程项目运行质量的可靠性和稳定性。
3．工程钻探与山地勘探技术在水利水电工程地质勘测中的应用
从目前来看，获得工程地质勘测成果，最有效、最直接的信息，主要方法仍然还是钻探，虽然水利水电工程钻探工作量已经较之前有较大程度的下降，但平均值仍然保持在较大工作量。在山地勘探工作中，竖井勘探和平硐勘探占据了较大的比例，且其比值正在逐步减少，主要原因是火工爆破材料国家控制十分严格及安全管理的需要。从目前来看，在水利水电工程地质勘测中所应用到的工程钻探与山地勘探主要包括了砂卵石层钻进技术、金刚石钻进技术、软弱夹层的钻进技术、套钻技术、大口径钻探技术。
（1）砂卵石层钻进技术
在“六五”科技攻关前，水利水电工程钻探时，往往很难实现砂卵石取样和钻进，而“六五”科技攻关研究成功的两种SM、MY-1A植物胶冲洗液，则较好地解决了砂卵石钻进取样难题。此后，砂卵石层钻进技术有进一步得以革新，并且迅速推广，取得了良好的经济效益。
（2）金刚石钻进技术
从上个世纪70年代开始，金刚石钻进技术正式应用于水利水电工程地质勘测工作中，在随后的几年里，该技术得到了迅速推广。金刚石钻进技术的使用有效解决了当时水利水电工程地质勘探工作中所存在的“硬质合金钻进困难”、“钢粒钻进困难”两大技术问题，让钻进技术得到了极大的提高，钻探的效率也跟着增加，并且还是成倍的增加。金刚石钻进技术的发展，带动着整个钻探过程所需要的设备仪器都全部得以发展，这样带来的效果就是使整个工程钻探与山地勘探的效率和质量都得到了革命性的改变。
（3）金刚石绳索取芯钻进技术
金刚石绳索取芯钻进技术是利用绳索将钻杆内装有岩芯的内管提到地面，然后采取岩心。金刚石绳索取芯钻进技术的使用范围很广，在深孔和浅孔中都可以使用。因此，金刚石绳索取芯钻进技术一经推出，就得到了较为迅速地推广。实践证明，金刚石绳索取芯钻进技术具有防止孔壁掉块、坍塌，缩短回次进尺等一系列显著的优点。
（4）套钻技术
套钻技术可以应用于将原状岩心从软弱层带中采取。首先在要取芯的位置的中心，钻一个直径36～46mm的钻孔，钻孔的深度约为1～1.5米左右。然后对这个孔插筋并灌入粘结剂，等到凝固后，就可以钻进取芯。粘结剂可以使岩芯和插入的钢管凝结在一起，成为一个整体，这样就可以在在软弱层带中取芯并且还能够保证它的原状。如果采用定向取芯钻具，可以获得软弱层带的构造形迹以及产状要素。该技术在相应的地区勘探中取得了显著的成绩。
（5）软弱夹层的钻进技术
软弱夹层由于它的固有特性，使得普通的金刚石钻进采取岩芯的成功率很低，甚至连一半都达不到。成功率低的原因主要在于在钻进过程中，岩芯对磨严重。为了解决这种软弱夹层钻进困难的难题，相关技术人员尝试采用了很多的措施，比如：钻头直径采用在75mm以上、长度不超过2m的绳索取芯钻具，绳索取芯钻具还安装有扶正装置、岩芯堵塞报警装置、上层度鉻半合管、悬挂装置及相关配套系统装置。配套系统在软弱夹层中不受挤压、冲刷，可以减少振动。这项技术的革新，解决了相关的技术难题，技术内容也纳入了相关的行业规范中，在行业中广泛的推广。
4．遥感技术在水利水电工程地质勘测中的应用
遥感技术可以分为地面遥感，航空遥感，航天遥感三大类，分类的依据是根据遥感平台的高度来判断的。遥感可以提供相关的卫星照片，航片，陆地摄像照片等，这些照片都是按照一定比例缩放的立体影像图。它们能够真实、集中地反映出范围比较大的地貌形态、地质结构、地岩性质以及坍塌、泥石流、滑坡、岩溶等外力引起的地质现象。遥感技术包含的信息丰富，范围广阔，立体感强，卫星影像可以周期性的出现，获取资料快速。遥感技术在大型的工程中运用比较多。遥感技术可以运用在下列的水利水电工程地质勘测中。
（1）研究区域构造的稳定性
遥感技术可以提供大量的信息，这些信息比较宏观。可以反映出被研究区域的地貌形态、水系分布特性以及地质特性。这些信息对于研究区域断裂体系及活动性的评价有重要的意义。由此可以知道，遥感技术在这方面运用是很有必要的。
（2）中小比例尺地质测绘填图。
在野外工作中，通常都会需要现场成图，遥感技术成图完全能够取代常规的地质测绘，并且准确性很高，早在十多年前就开始为水利水电工程地质勘测提供相关的技术支持。
（3）调查水库区域滑坡、泥石流、坍塌问题
在大型水利水电工程滑坡、泥石流、坍塌等问题的调查中，遥感技术可以提供相关的航片或者彩色红外片，这些都可以为调查提供相关的依据，可以更好的判断、评价这一些区域的坍塌、滑坡、泥石流、松散堆积体的分布及其稳定性问题。
（4）岩土工程开挖面地质编录
在大型的水利水电工程中，需要在人工开挖高边坡、大型地下建筑物和大坝基坑的开挖过程中采用地面遥感技术来开展地质编录，以便于日后的存档备查、安全预报、反馈设计。遥感技术早在“七五”、“八五”、“九五”科技攻关中就已经得以应用，还被应用到清江水布垭工程项目、澜沧江小湾工程项目、长江三峡工程项目等特大型水利水电工程的地质编录中。
（5）岩溶调查
岩溶调查可以利用遥感技术提供的遥感影像，尤其是彩色红外线影像对岩溶进行分析。遥感提供的影像不仅能判断出岩溶地貌现象，而且还能够根据遥感提供的红外线影像与其他介质红外普的不同，分析出地下水的分布的情况。这种技术已经在很多岩溶的调查中得到了广泛的运用，例如在黄河万家寨，清江招来河等一些工程中就曾经采用了该项技术。
（6）水土保持、防洪与移民安置容量研究。
长江勘测技术研究所早在1994年就已经通过遥感技术对需要保护治理的地方进行研究，并且取得了良好的效果。
5．工程物探技术在水利水电工程地质勘测中的应用
工程物探技术在我国起步实践比较晚，在1986年开始才开始被应用到水利水电工程地质勘测中，但是随着工程物探技术应用的普及，较大程度地促进了物探的进步，也大幅度地提高了野外工作效率和数据采集精度。
（1）地球物理层析成像技术（CT）
地球物理层析成像技术（CT）是利用已经存在的平洞或者钻孔，通过处理采集透射波，并且对孔洞间岩体的波速值进行反演处理，进而有效地评价区间岩体。从目前来看，地球物理层析成像技术（CT）就是现阶段的最佳选择了。如果对于CT技术利用的比较好，可以减少勘探工作量，提高岩体物理力学评价的质量。所以在国家相关的科技攻关工作中，对于CT技术的研究一直都在不断的尝试，并且取得了良好的成绩，从而使得CT技术获得了更好的利用和提高。
（2）钻孔彩色电视系统。
在上世纪70年代中期开始，国内外学术界就开始攻克这方面的技术难题，并且在70年代末完成了0.91mm的钻孔彩色电视，在寻找和定软弱夹层的尺寸、位置、和形状都有很重要的意义。以后的钻孔彩色电视系统的研究越来越好，50mm的钻孔彩色电视是为了适应水平风钻孔观察而专门设计研究的系统，还将CCD广电耦合器应用于其中。这样的产品，性能很稳定，集成度高，与原来的电视探头比较有很多的优点，例如寿命长、体积小、重量轻、几何失真小、功耗小、耐冲击、彩色图像呈现性好等。随着目前数字技术的迅猛发展，钻孔彩色电视在图像处理方面也取得了进步，可以把图像数字化实时采集压缩存储，然后可以刻录成光盘，后期还可以对图像处理。
（3）浅层地震反射法
浅层地震反射法是在上世纪70年代到80年代发展起来的一种关于工程地震勘探的方法。而后国家专门组织了多次的科技攻关活动，使浅层地震反射法得到了较快的发展。在浅层反射方法的研究中，研究人员深入研究和实验了一系列的野外工作方法技术，如水平多次加技术、反射最佳窗口、反射震源等，使得整个技术得到了较快的发展。
（4）高密度电法勘探技术
高密度电法勘探技术仍然属于电阻率法的分范围内。结合地震勘探的数据采集办法，在野外测量的时候，可以将全部电极置于测试点上，然后就可以远程控制来完成收集采取数据等工作。并且若高密度电法勘探技术和电子技术，计算机技术相互结合，能够大幅度提高采集量。
6．GPS技术在水利水电工程地质勘测中的应用
CPS技术就是一种全球定位系统，把GPS应用到水利水电工程中，最主要的目的就是判断观测点电位的三维坐标是否准确。CPS与传统的测量的方法相比较，具有更高的操作性与控制性，对各个观测点之间的通视功能要求不高。把GPS技术利用到工程地质勘探中，CPS对于需要勘探的实现高精确性，持续性的观测，在观测完成后，可以包观测到的数据信息输入到计算机里面，对数据进行分析处理。对于跨沟、跨河等等一些对于信息的传递比较困难的水利水电工程地质勘测项目中，采用GPS技术就可以解决这一难题。对于通视比较困难的工程中也可以采用该技术。
7．GIS技术在水利水电工程地质勘测中的应用
GIS技术实质上就是地理信息系统。地质勘探人员可以根据GIS技术，完成对需要勘探的地方的图纸等方面的绘制工作，方便快捷，准确性还很高。同时还可以对相关的勘探数据信息进行科学化的分析处理。该技术的发展空间相当的大，是未来水利水电工程相关地质勘探的主流技术。
8．结语
总之，水利水电工程地质勘测的方法和技术多种多样。对于不同的工程地质条件，其勘测的方法是不同的，要根据具体的选择出合理的勘测方法。当然，也有可能同一工程项目，可以利用几种勘测方法，那么要结合该工程项目的实际情况，选择出更加准确，更方便，经济合理的勘测方法。值得注意的是，水利水电工程地质勘测必须保证工程的准确性，确保工程地质资料的真实性，这也会对工程地质技术人员提出一定的要求，工程地质技术负责人必须具有对其他专业的知识了解，以便准确地安排相关专业工作，使相关专业能更好地利用相关仪器、设备开展工程地质勘察工作。