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1.1工程現(xiàn)狀及存在的問題
(1)中洲圩興建于1949年，經(jīng)過1954年在昌江中心3個小洲的基礎上圍墾重建，不斷加固、培修而成的，至1989年基本達到現(xiàn)有規(guī)模。其水利設施較差，特別是防洪工程，不能保證區(qū)內居民生活、農業(yè)生產的需要。
(2)中洲圩保護區(qū)地勢低洼，受昌江洪水的影響，頻繁的洪、澇、旱等災害的侵擾，造成該地區(qū)的相對貧窮與落后。
(3)圩堤現(xiàn)狀堤身斷面低矮，邊坡陡，達不到設計要求;局部堤段堤身土質差，汛期出現(xiàn)滲漏滑坡險情;堤基未進行防滲處理，基礎出現(xiàn)滲漏、管涌險情;風浪水流對堤坡、岸坡沖刷嚴重;影響大堤防洪安全。
(4)現(xiàn)狀堤頂大部分均已設混凝土路面，均為當?shù)剞r民逐年集資建設和施工;路面寬度不一，厚度薄，設計施工不規(guī)范;由于年久失修破損嚴重。
(5)堤防坡面無硬化護坡處理，雜草叢生，給釘螺的生存提供了條件，為當?shù)匮腊踩蜏缏莨ぷ鲙聿焕绊憽?/p>
(6)穿堤建筑物老化失修，涵管管身短，裂縫漏水，不能正常運行，影響大堤防洪安全;且在設計布置時均未考慮血防要求。
1.2工程目標
為了維護人民身體健康，減少洪澇損失，防治血吸蟲病，合理利用水資源，改善河道水環(huán)境，加快鄱陽縣中洲圩堤防整治(血防)工程建設是十分必要和迫切的。根據(jù)圩堤存在的問題，結合考慮防螺滅螺，進行血吸蟲的防治，中洲圩堤防整治水利血防工程建設內容主要包括:按設計標準加高加固河堤及堤坡硬化護坡處理，并對存在防洪隱患的建筑物進行除險加固處理。
2工程設計
按《江西省鄱陽湖區(qū)水利建設規(guī)劃》及批復和《江西省1～5萬畝圩堤除險加固規(guī)劃報告》，江西省1～5萬畝一般圩堤為5級堤防，確定該工程為5級堤防。防洪標準為防御昌江10年一遇洪水。穿堤建筑物的級別根據(jù)其規(guī)模按相應建筑物設計標準和SL265-2001《水閘設計規(guī)范》確定，但不應低于5級，建筑物的設計洪水位比所在堤段設計洪水位提高0.5m。
2.1圩堤加高培厚設計
該設計堤段土堤采用土堤標準斷面為:設計堤頂超高為1.30m，臨水坡為1∶2.5、背水坡為1∶3.0;設計堤頂寬4.0m，堤頂混凝土防汛公路路面寬3.5m。根據(jù)實測資料，圩堤斷面都達不到設計要求，該次設計按設計斷面進行加高培厚。對堤身土料的要求如下。從外側加寬加高的，要求選取防滲性能好的土料，至少與原堤身土質相當?shù)耐?，新老土結合面必須先疏松土層，并清除表面雜物和不合格土料。從背水側加寬加高的，選防滲性能稍差或與原堤身相同的土，亦須逐層夯壓密實，新老土結合面處理方法與上述方法相同，以利于圩堤防滲及降低堤身浸潤線，增加堤身抗滑穩(wěn)定和滲透穩(wěn)定。堤身填土填筑含水量按最優(yōu)含水量控制，壓實度要求不小于0.90。
2.2護坡固岸
為防止圩堤迎水坡遭受波浪和水流沖刷和侵蝕，結合考慮防螺滅螺，進行血吸蟲的防治，對該次設計的堤段迎水坡進行硬化護坡，背水坡均采用草皮護坡。區(qū)內塊石運距較遠，干砌塊石護坡不滿足血防要求，相比漿砌石預制混凝土護坡，造價較為經(jīng)濟，且防風浪及防螺效果好，施工簡單，進度快，較為美觀，施工質量容易控制，因此該次設計推薦采用混凝土預制塊護坡?；炷磷o坡厚度經(jīng)計算，采用厚10cm，下鋪10cm的砂卵石墊層。混凝土預制塊護坡規(guī)格型式:厚10cm，邊長30cm的正六邊形預制塊，采用M10水泥砂漿勾縫，護坡下鋪設10cm厚砂卵石墊層?；炷磷o坡范圍:下至堤腳，上至最高無螺高程線(該工程為設計洪水位)以上0.5m。護坡下設現(xiàn)澆混凝土齒槽，上設現(xiàn)澆混凝土壓頂。根據(jù)《江西省鄱陽湖區(qū)水利建設規(guī)劃》及批復、《江西省1～5萬畝圩堤除險加固規(guī)劃報告》及江西省類似工程經(jīng)驗，對迎流頂沖、急流傍岸、堤外無灘，直接危及圩堤安全的河段，采用平順式拋石護岸形式進行處理。平順護岸主要采用水下拋石固腳處理穩(wěn)定河勢。根據(jù)實測地形資料，設計枯水位以下部分拋石固腳，拋石體頂高程為設計枯水位以上0.5m。岸坡陡于1∶2的拋石體頂寬1～2m，邊坡1∶2，再外拋厚0.6m，寬2～6m的水平護腳，具體寬度視河道寬度、流速的大小和沖刷程度及拋石體高度而定。坡度緩于1∶2的陡岸，按原坡拋護，斜坡上拋石厚度按0.6m控制，拋到緩于1∶3平緩處或河深泓。
2.3穿堤建筑物設計
根據(jù)堤防現(xiàn)狀和險情情況，按先除險后加固和輕重緩急的原則，對存在安全隱患大的自排閘拆除重建，并在原設計規(guī)模的基礎上增設沉螺池及攔螺網(wǎng)，以便及時排出堤內低洼地域的積水或降低其水位的同時減少有螺面積，達到血防目的。
3結論
關鍵詞：水利水電；工程地質問題；環(huán)境問題；勘測問題
一、水利水電工程建設與環(huán)境問題
1.1水利水電工程與地震問題水庫等水利水電工程建筑物蓄水后，由于地應力的調整或水體下滲等原因，觸發(fā)了地質斷層的復活而誘發(fā)地震。研究表明，要觸發(fā)一個比較大的地震需具備以下三個條件：①水庫巖石比較破碎，且處理效果不十分理想；②存在有利于應力集中的地質環(huán)境條件；③水庫水荷載所產生的超孔隙水壓力足夠大。關于水庫誘發(fā)地震的事件國內外均有報道，一般而言，水庫的壩址沒有較大的斷裂帶存在，僅僅是水荷載引起的地應力，誘發(fā)地震的可能性是很小的。但如果誘發(fā)大的地震，那將是災難性的。從1987年的資料至今，我國已建設的壩高在15米以上的水庫共18000多座，已發(fā)現(xiàn)水庫誘發(fā)地震的有13座。
1.2水利水電工程與水文問題水利水電工程建成后改變了下游河道的流量過程或周圍環(huán)境水域的分布，從而對周圍環(huán)境造成影響。例如：①大壩水庫不僅存蓄了汛期洪水，而且還截流了非汛期的基流，往往會使下游河道水位大幅度下降甚至斷流，并引起周圍地下水位下降，從而帶來一系列的環(huán)境生態(tài)問題；②下游天然湖泊或池塘因斷絕水的來源而干涸；③下游地區(qū)的地下水位下降；④入?？谝蚝铀髁繙p少引起河口淤積，造成海水倒灌；⑤因河流流量減少，使得河流自凈能力降低；⑥以發(fā)電為主的水庫，多在電力系統(tǒng)中擔任峰荷，下泄流量的日變化幅度較大，致使下游河道水位變化較大，對航運、灌溉引水和養(yǎng)魚等均有較大影響；⑦當水庫下游河道水位大幅度下降以至斷流時，勢必造成水質的惡化。由此可見，水利水電工程對水文的影響是不容忽視的一個重要問題。
1.3水利水電工程與氣候問題一般情況下，區(qū)域性氣候狀況受大氣環(huán)流和水體分布所控制。如果修建大、中型水庫及灌溉工程后，當?shù)厮w的分布會發(fā)生較大的變化。如原先的陸地變成了水體或濕地。局部地表空氣變得較以前更加濕潤，形成新的小氣候，對當?shù)貧夂驎a生一定的影響。主要表現(xiàn)在對降雨、氣溫、風和霧等氣象因子的影響方面。
1.4水利水電工程與魚類、生物物種問題①對魚類的影響：切斷了洄游性魚類的洄游通道；水庫深孔下泄的水溫較低，影響下游魚類的生長和繁殖；下泄清水，影響了下游魚類的餌料，從而影響魚類的產量；高壩溢流泄洪時，高速水流造成水中氮氧含量過于飽和，致使魚類產生氣泡病。②對植物和動物的影響：庫區(qū)淹沒和永久性的工程建筑物對植物和動物都會造成直接破壞；同時局部氣候變化、土壤沼澤化、鹽堿化等都會對動植物的種類、結構及生活環(huán)境等造成影響。
二、工程地質工作中存在的問題
2.1工程地質勘察的質量問題在工程地質勘察過程中，主要問題有以下幾種：①工程概念不清，勘探側重點不明確，針對性不強，方法不當，手段落后；②工程地質分析工作中所選擇的理論、方法、計算公式等與實際情況有較大出入，其適應條件的物理意義混淆不清；③地質報告中基本地質條件不清楚。我們遇到的主要工程地質問題有：①界定不準確或論證不充分，有問題遺漏甚至結論性錯誤；②有些地質報告沒有地質結論，也有些工程沒有做多少地質工作就先下結論，極不嚴肅。此類問題產生往往造成階段性工程審查不能一次性通過，可能延誤開發(fā)時機；或者盡管通過了審查，但卻給工程留下了隱患，這種情況的危險性極大。
2.2勘測周期不合理的問題從工程地質勘察到地質報告的提交需要一定的工作周期，這是再簡單不過的道理，然而有些工程卻沒有進行基礎性的前期投入。主要存在問題有以下幾個方面：①一旦需要申報項目，立即就要求提交地質報告；②今天剛剛提交可研報告，明天就要求提交初設報告。此類情況多為地方性工程，一般國家投資的大型工程出現(xiàn)這種局面的不多。沒有足夠的勘測周期所造成的后果是嚴重的，由于地質條件不清楚，直接導致投資控制不住，施工后修改設計等情況。更可怕的是留下了工程隱患，可能造成重大的工程事故。:
三、結語
工程地質學是20世紀才建立和發(fā)展起來的一門地球科學。水利水電工程地質勘察是所有行業(yè)中涉及面最廣、問題最復雜、任務最艱巨、聲望最高、最具權威性的龍頭行業(yè)，它具有自身的特殊性與復雜性。水利水電工程建設與環(huán)境保護是一項長遠的任務，是水利水電工程順利進行的重要保證之一。保護和改善工程環(huán)境是保證人們身體健康的需要，是現(xiàn)代化大生產和保證工程質量的客觀要求，是保證工程永久利益的必須條件。工程地質工作的質量，對工程方案的決策和工程建設的順利進行至關重要。由于地質問題引起的工程事故時有發(fā)生，輕則修改設計延誤工期，嚴重時造成工程失事，給人民生命財產帶來重大損失。近年來。工程地質勘察質量有下滑趨勢，工程地質分析不夠深入，有時甚至出現(xiàn)工程地質評價結論性錯誤這樣嚴重的問題。筆者認為，總結分析水利水電工程地質勘察過程中存在的問題，具有重要的現(xiàn)實意義。
參考文獻：
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[2]王連生．水利水電工程地質[M]．武漢：武漢大學出版社，2008：13-15.
1.1《制藥工程原理》課程現(xiàn)狀
有些采用“制藥工程原理與設備”，“制藥工程原理與設備”存在同名，主題內容不同，各科交叉重復的現(xiàn)象。目前針對制藥工程專業(yè)的教材有劉落憲主編的《中藥制藥工程原理與設備》，王志祥主編的《制藥工程原理與設備》，袁其朋主編的《制藥工程原理與設備》，姚日升主編的《制藥工程原理與設備》。這些具有“藥”味，但劉落憲主編的《中藥制藥工程原理與設備》的重點是中藥制藥，對于制藥工程專業(yè)缺乏通用性，王志祥主編的《制藥工程原理與設備》在化工單元操作的基礎上增加了制藥化工領域的新技術和新設備。姚日升主編的《制藥工程原理與設備》以《化工原理》為基礎，內容涵蓋“三藥合一”的知識點，涉及到制藥工程類課程化工原理，藥物制劑，化學制藥工藝學，藥廠車間設施規(guī)劃及藥事管理和GMP規(guī)范。王志祥主編的《制藥工程原理與設備》以化工原理為基礎，但袁其朋主編的《制藥工程原理與設備》，介紹的是制藥工程的原理與制藥設備。內容涉及制藥工業(yè)的各個環(huán)節(jié)，包括化學制藥、生物制藥、中藥和天然藥、制藥分離、制劑工程、藥品包裝、藥品質量控制等。同為《制藥工程原理與設備》內容卻大相徑庭，出現(xiàn)在短學時《化工原理》后又開設王志祥主編以化工單元操作為主要內容的《制藥工程原理與設備》的現(xiàn)象。教學實踐還發(fā)現(xiàn)《制藥工程原理與設備》的一些章節(jié)內容如制劑、質量控制等都與制藥工程專業(yè)其他課程有重復現(xiàn)象。
1.2整體設置教學內容，加強教師之間的協(xié)作
課程之間內容重復影響學生學習的效率和積極性，CDIO工程教育注重整個專業(yè)的系統(tǒng)改革。CDIO的標準3:集成化課程設置，強調突出課程之間的關聯(lián)性，圍繞專業(yè)目標進行系統(tǒng)設計，從而避免不必要的重復，使關聯(lián)的課程共同支持專業(yè)目標，使學生掌握各門課程知識之間的聯(lián)系，并用于解決綜合的問題。不同性質高校制藥工程專業(yè)課程設置側重點不同，培養(yǎng)從事藥品制造，新工藝、新設備、新品種的開發(fā)、放大和設計人才為目標時相同的。所以制藥工程原理不能獨立，需要教師之間的協(xié)作，在制定培養(yǎng)方案時整體考慮設置本專業(yè)課程及課程內容、課時。對于制藥工程不同專業(yè)方向(化學制藥、生物制藥、中藥制藥)的側重點不同，但基本包括制藥反應工程、制藥分離工程和制劑工程技術，在理論教學中采取寬口徑的方式，通過項目實踐來體現(xiàn)側重點的不同。制藥工程原理與設備包括制藥反應(發(fā)酵、提取工程)、制藥分離、制劑三部分，制藥分離包含制藥過程涉及的典型單元操作，貫穿其中的流體流動、傳質、傳熱是固體制劑單元操作如粉碎、混合、制粒、壓片等的理論基礎。負責不同課程的教師應相互協(xié)作，探討，整體考慮各部分的內容，明晰知識之間的銜接與延伸，避免內容重復，在缺乏合適的教材情況下宜結合教材《化工原理》、《制藥分離工程》、《制藥化工原理》和《藥物制劑及設備》等合理安排內容及課時。
2知識與能力的關聯(lián)
CDIO工程教育標準1強調理論與實踐、知識與能力的結合。CDIO工程教育要求獲得專業(yè)知識的同時培養(yǎng)個人自身的能力、團隊協(xié)作能力。知識必須與工程項目掛鉤，制藥工程原理的基本理論必須和實際制藥過程結合起來。知識與能力的關聯(lián)要求項目具有實踐性，考核方式多樣性。
2.1項目的選擇
傳統(tǒng)的化工原理課程設計主要是針對精餾和換熱器的設計，畢業(yè)設計題目相似程度高，缺乏創(chuàng)新性。制藥工程原理作為二級項目，項目的選擇要以教學內容與企業(yè)實際為依據(jù)，適合制藥工程專業(yè)特點。項目來源可以是企業(yè)合作項目，教師科研項目，學生參加的創(chuàng)新、競賽項目，如制藥工程設計大賽，創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)等。學生主動提出或參與的項目更能激發(fā)學生的積極性和創(chuàng)造性。有助于實現(xiàn)讓學生以主動的、實踐的的方式學習工程。項目采取嵌套法，大項目包含小項目，二級項目和三級項目具有延續(xù)性。有助于實現(xiàn)讓學生以課程之間有機聯(lián)系的方式學習工程。大小項目體現(xiàn)不同要求，包括關鍵設備的設計，其他設備的選型。
2.2以提高能力為目標的評價
CDIO強調的不是內容而是能力，CDIO能力本位的教學觀貫穿課程設置和教學實踐的全過程，如何確保能力評價過程的合理性和有效性?CDIO培養(yǎng)大綱將工程畢業(yè)生的能力分為工程基礎知識、個人能力、人際團隊能力和工程系統(tǒng)能力四個層面，大綱要求以綜合的培養(yǎng)方式使學生在這四個層面達到預定目標。這四個層面的能力不是相互獨立的。工程基礎知識重在應用，體現(xiàn)在構思、設計、實現(xiàn)和運作每個過程，工程系統(tǒng)能力作為一種工程素養(yǎng)貫穿于構思、設計、實現(xiàn)和運作整個過程，個人能力和人際團隊能力體現(xiàn)在個人和團隊的表達和表現(xiàn)，包括完成項目的材料(包括設計說明書、圖紙和產品等)呈現(xiàn)和口頭、肢體表達。合理而有效的評價方式應是綜合的、多樣性的、有針對性的。評價應該貫穿項目的全過程，而不是最終的答辯。具體考核中包含的環(huán)節(jié)有階段性的匯報，小組間互評，改進后專家審核，申請答辯。答辯環(huán)節(jié)包含團隊展示，整體展示和負責項目中不同內容部分的個人展示，指導老師提問，旁觀的學生提問，項目組學生向答辯專家提出自己在完成項目過程中的問題。一個寬松的環(huán)境有利于學生表達自己的思想和意見，實現(xiàn)提高能力的目標，而不是任務式的完成項目。
3師生關聯(lián)，環(huán)境關聯(lián)，加強教師的CDIO能力
改變項目組織形式，重視團隊建設，一般的課程設計按學號分組，或學生自由組合，一個好的團隊要使團隊中每個成員發(fā)揮個性特長，使團隊最優(yōu)化。改變原來課程設計一成不變教師出題的套路，有利于教學相長，增強教師CDIO能力。高校青年教師普遍存在工程經(jīng)驗缺乏的問題，因此參與企業(yè)項目，邀請企業(yè)工程師參與指導有利于提高師生的工程素養(yǎng)。宣傳CDIO工程教育模式，使作為主體的學生了解CDIO教育理念，通過明確學生學習目標營造學習環(huán)境。同時提供教學實踐環(huán)境，即方便實施項目的教師和學生們查閱資料，討論，制作等的場所和方便使用設備的的機制。
4結語
關鍵詞：水文地質；工程地質勘察；意義
隨著我國城市化進程的快速發(fā)展，為了保障項目工程從規(guī)劃設計到施工以及使用全過程都能都達到安全、經(jīng)濟以及合用的標準，使項目工程的場地、結構、規(guī)模以及場地工程地質條件等能夠相互的適應，就需要進行工程地質勘察工作。在工程地質勘察過程中，加強水文地質的勘察是非常重要的，評價地下水對項目工程基礎的影響，并且提出科學合理的防治措施，為項目工程的設計和施工提供參考，保障項目工程施工的質量。
一、工程地質勘察概況
工程地質勘察是一項復雜的系統(tǒng)化技術，通常情況下工程地質勘察工作的時間也比較緊，任務量也比較重，相應的困難度也比較大。同時，工程地質勘察工作的有效的開展對于工程建設有著非常重要的作用，有效的開展工程地質勘察工作是一項重要的任務。隨著我國經(jīng)濟迅速的發(fā)展，對于工程建設投入力度的不斷增強，應該加強工程地質勘察的研究力度，提出先進的科學理論和使用技術，使工程地質勘察能夠取得更快的發(fā)展，保障項目工程能夠安全施工。
二、水文地質的重要性
當前在工程勘察、設計以及施工的過程當中，水文地質問題始終是一個重要的問題，但也是比較容易被忽略的問題。地下水是巖土體重要的組成部分，其會直接的影響到建筑場地地基巖土體的工程特性，同時作為建筑物的環(huán)境條件對于項目工程的穩(wěn)定性以及耐久性會產生嚴重的影響。在實際的建設過程中，很少會直接應用到水文地質參數(shù)，從而會被認為這項工作不重要。在勘察的過程中只是簡單的對其水文地質條件作一般性的評價，這是非常不合理的。為了提升項目工程施工的安全性就必須要加強水文地質問題的研究，不僅應該查明和巖土工程有關的水質的問題，評價地下水的埋藏條件及對建筑材料的腐蝕性，并且還應該提出相應的預防和治理的措施，為項目工程的設計和施工提供必要的水文地質的資料，以此來減少地下水對于項目工程建設的危害。
三、工程地質勘察中水文地質評價的內容
1、水文地質條件
首先應該查明項目工程施工區(qū)域內的氣象資料，比如：年降水量、蒸發(fā)量以及河流的歷史最高水位和常水位、地表水以及地下水的補給排泄關系等問題。其次要了解相應的含水層儲水構造資料，比如：含水層的分布、厚度和水量，地下水的類型、水位變化幅度以及流向，測定各含水層的滲透系數(shù)等。此外還應該了解到巖土體的構造對于地下水儲水的影響以及地下滲流等。
2、水文地質評價的內容
首先需要根據(jù)測定的水文地質條件以及實際工程的特點，評價地下水對于項目工程的基礎以及巖土體可能會造成的影響，并且提出相應的預防措施。其次根據(jù)查明的水文地質條件，選擇恰當?shù)姆绞絹韺崿F(xiàn)項目的工程勘察。此外除了要明確天然狀態(tài)下的地下水對于項目工程建設的影響，還應該著重對工程建設活動中，人們日?；顒訉τ诘叵滤斐傻挠绊?，以及地下水情況的變化而引起的地質情況變化和對建筑物造成的影響。第三應該根據(jù)項目工程實際的特點，提出在特定的水文地質條件下，需要對工程地質進行著重評價的方面。
四、地下水引起的工程的危害
根據(jù)相關統(tǒng)計表明，在地質災害中因地下水的變化所引起的災害占有很大的部分，同時其造成的災害具有復雜性，所以在工程地質勘察過程中，應該注重地下水的變化引發(fā)的危害，加強地下水所引起的工程危害的預防和防治。
1、地下水升降引起的工程危害
地下水在自然因素和人為因素的影響下，通常會發(fā)生一定的變化，當此種變化達到一定程度的時候，就會對巖土工程產生比較嚴重的影響，甚至會對項目工程的安全性造成嚴重的影響。首先是地下水位上升引起的危害。造成地下水位上升的因素有很多，水文方面的主要原因有降水量增大以及氣溫的變化等，人為方面的原因有灌溉以及施工破壞等因素的影響。其造成的危害表現(xiàn)在以下幾個方面：土壤鹽堿化現(xiàn)象加劇、地下水對于地下項目工程腐蝕作用加強；河岸以及斜坡容易產生地質災害，比如：滑移以及崩塌等現(xiàn)象，這會對項目工程造成破壞；容易受到水的作用，而導致巖土體出現(xiàn)軟化以及強度下降現(xiàn)象，對工程項目產生影響。其次是地下水下降引起的危害，地下水下降通常情況下是由人為原因產生的，比如：開礦活動、對于河流進行治理和改道等，地下水位下降后，相應的巖土變硬，誘發(fā)地面發(fā)生裂縫和沉降等現(xiàn)象，這樣就會對地質條件產生比較大的破壞，從而影響到項目工程的質量。第三是地下水位反復波動造成的危害，地下水位的反復波動容易造成地上項目工程的基礎產生變形，造成項目工程開裂等問題，最重要的是地下水位的反復波動，會對地層中的膠結物產生淘洗的作用，當土層中失去了相應的膠結物，土體的強度就會變低，給項目工程的處理帶來施工困難。
2、地下水動壓力作用引起的巖土危害
天然的地下水很少會產生動壓力，但是人類日常的活動，比如：地下空間或者是礦產資源的開發(fā)就可能會使正常的地下水壓力的平衡受到破壞，從而會使局部產生比較大的壓力，當遇到粉土層的時候，會產生流砂以及管涌等問題，從而會引發(fā)基坑的變形和隆起，嚴重的會導致邊坡失穩(wěn)現(xiàn)象的發(fā)生，引發(fā)項目工程安全施工事故現(xiàn)象的發(fā)生。
3、地下水對基礎的危害
在項目工程選擇基礎埋深的時候，則需要認真的考慮地下水的動態(tài)變化以及其埋藏的特點。在進行工程項目基礎設計的時候，應該保障項目工程基礎的地面埋置在地下水位之上，否則應該采取相應的排水和降水的措施，同時還應該對于基礎的鋼筋混凝土做必要的防腐蝕措施。當相應的基礎伸入承壓水層內的時候，在項目工程施工之前必須采取相應的降水措施，防止在基坑開挖的時候承壓水噴出，危害到人們生命財產的安全。在沿著河岸建設項目工程的時候，除了要考慮到地下水的影響之外，還應該考慮到地下水和地表水的相互之間的補給關系，以此來避免地表水對于項目工程基礎的沖刷，危害到結構安全，保障項目工程建設的質量。
總結
隨著項目工程數(shù)量的不斷增加，在工程建設中工程地質勘察的應用，能夠有效的提升建筑物的質量和使用的安全性。在進行工程建設的過程中，應該根據(jù)項目工程的特點，對于項目工程的持力層進行關注，方便在設計的過程中滿足項目工程的地質條件的需求。其中水文地質條件在工程地質勘察中占有非常重要的作用，根據(jù)工程實際情況，對于地下水作用可能造成的危害進行評估，并且提出相應的預防措施，才能夠使工程地質勘察真正的服務于工程建設，保障工程建設的質量。
參考文獻：
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地質災害治理初步設計階段的設計特點：①以避讓優(yōu)先，避大治小，避重治輕；②不能僅治理地質災害，而要重點關注危害管道的因素；③從對管道危害最輕的部位通過；④盡量減少對災害體的擾動；⑤對已知地質災害進行永久根治，不留后患。各種地質災害治理工程初步設計特點各有不同。（1）滑坡。線路優(yōu)化、進行避讓，無法避讓時從滑坡后緣滑體厚度較薄處通過，以較少的治理工程量滿足管道的安全要求，杜絕從滑體中前部滑體厚度較大處經(jīng)過。管道上、下山坡段遇滑坡而不能完全規(guī)避時，管道應縱向正穿滑坡體，盡量避免斜穿，減少對滑坡體的擾動。此外，明確地災治理施工與管道施工的先后順序。（2）泥石流。避免管道從泥石流溝中經(jīng)過，當不能完全避開泥石流溝時，則從泥石流堆積區(qū)通過，并且適當加大管道埋深。當管道穿越小型泥石流溝（或活動性沖溝）時，選擇基巖埋深淺的位置且使管道埋于基巖內。（3）崩塌。管道線路應避開危巖、危石發(fā)育的陡崖、厚大的松散堆積體。當不能完全避開時，則從地形相對較緩且易攔擋落石、滾石的堆積區(qū)通過，并避開危石滾落沖擊破壞區(qū)。（4）巖溶。管道線路應該首先避開地表塌陷坑發(fā)育地區(qū)或者地表巖溶漏斗、溶槽、溶坑發(fā)育地區(qū)。對于地表巖溶現(xiàn)象不發(fā)育而勘察發(fā)現(xiàn)的巖溶，管道以垂直巖溶帶通過。對于淺層干溶洞，以碎石回填。對于巖溶向下延伸較大的溶洞，無論是否有水皆不宜填塞溶洞，亦不宜采用灌漿、灌混凝土的方法處理溶洞。對于該類溶洞，當跨度較小、兩壁較完整時，以樓板形式覆蓋；當兩壁完整性較差且跨度較大時，則以梁跨形式穿過。
2地質災害治理工程施工圖審點
地質災害防治工程設計文件及圖紙審查工作首先以貫徹初步設計的理念為基礎，以現(xiàn)行標準規(guī)范、法律法規(guī)為依據(jù)，以避讓方式優(yōu)先進行管道優(yōu)化，以管道與地質災害體的空間關系為根基，對施工圖階段的設計文件和圖紙進行全面審查。各類地質災害設計的審點不同?；轮卫砉こ痰膶忺c：①滑坡范圍、規(guī)模是否己查清，滑動面（帶）判別是否合理，力學參數(shù)取值是否準確；②影響滑坡穩(wěn)定的主要因素是否清楚；③滑坡的力學類型及地質模型、宏觀穩(wěn)定性評價是否正確，穩(wěn)定性系數(shù)計算和剩余下滑力（推力）計算是否正確；④管道線路是否有優(yōu)化和避讓空間；⑤選擇的支擋方式是否合理，支擋位置是否可行；⑥支擋參數(shù)的取值是否合理，設計選擇工況是否合理，設計計算方法是否正確，計算結果是否準確；⑦支擋工程量是否恰當，支擋工程與管道施工的先后順序及結合方法是否合理。崩塌治理工程的審點：①危巖、危石分布范圍；②崩塌落石范圍，危險區(qū)域是否己查清；③危巖（危石）崩落路徑分析是否合理，落石滾落速度計算及沖擊破壞的沖擊力計算方法是否合理、計算結果是否正確；④攔擋防護方案是否可行，攔擋設置工程位置是否有效，工程量是否合理恰當；⑤攔擋工程是否與自然地形有效結合，是否與管道施工、管道運營有效結合；⑥崩塌堆積體會否產生滑動及其對管道的危害。泥石流治理工程的審點：①泥石流的形成區(qū)、流通區(qū)、堆積區(qū)是否已經(jīng)查清；②管道經(jīng)過斷面的地質結構和巖土特征；③泥石流的流速、沖刷深度，尤其是管道通過處的泥石流沖刷深度和建議管道埋深；④對管道形成破壞力的各種因素分析是否透徹，防護措施是否得當；⑤泥石流溝與大溝的關系，尤其是泥石流堆積擠占大溝時使得大溝變窄，大溝流速加大，沖刷深度加大，沖切側蝕能力增強，該情況下管道防護設計是否加強。巖溶治理工程的審點：①巖溶延伸方向、規(guī)模大小是否已查清，巖溶與管道的空間關系等；②溶洞壁、洞頂巖性及其完整程度，溶洞的穩(wěn)定性評價是否正確；③治理設計方案是否合理可行，以及治理后對周圍環(huán)境的影響；④設計計算是否正確，治理工程量是否合理。
3結論
作為一項系統(tǒng)化工程，公路設計涉及多個專業(yè)，因此，相關企業(yè)必須重視各個環(huán)節(jié)之間的聯(lián)系性，特別是在施工圖紙設計環(huán)節(jié)。在施工設計中作為公路工程施工的基礎環(huán)節(jié)，路基設計的科學性、有效性將對其安全性起到關鍵性的作用，并對整個道路結構起到重要影響作用。在設計路基時，為達到施工相關規(guī)范，必須確保其測繪數(shù)據(jù)信息的準確性，這也離不開精確的地質勘查數(shù)據(jù)。同時，還要按照實際施工現(xiàn)場的地形地貌、地質結構、巖石類型等地質勘查信息進行公路設計。在設計中相關部門必須將地質勘查數(shù)據(jù)作為設計工作開展實施的重要依據(jù)，做一個全面、系統(tǒng)化的分析，才能確保公路設計的合理性、可行性。
二、地質勘查工作在公路工程設計中的概況
地質勘查工作在公路設計中主要通過一些綜合勘察技術與方式勘探公路沿線的地質條件并對其進行分析和探究。其主要技術為工程地質調繪、探坑、螺紋鉆、原位測試、鉆探、室內試驗等，在選擇、應用地質勘查中必須對其有效性和適應性加以重視，確保勘察提交資料的完整性與精確性，能最大限度滿足設計不同環(huán)節(jié)對勘察工作深度的要求。
(一)地質調繪
地質調繪必須結合路線和沿線工程，并通過相應的遙感解譯和勘探技術進行。主要勘察地形地貌的成因、類型及分布情況等，還可以勘察巖層的產狀，地質規(guī)劃勘察設計院有限責任公司從事公路地質勘查和巖土工程設計工作。的構造類型等。
(二)地質勘探
作為公路工程地質勘查的主要手段，勘探是進行深度地質資料獲取的重要技術。目前公路工程設計中最常用的地質勘探方式有以下幾種:第一，挖探，主要包括兩種:坑探、槽探。開挖的探坑、探槽深度必須控制在地下水位以下，并遵循公路工程地質勘探的需求對其長度、斷面進行確定。在資料提取中主要包括巖性描述、斷面圖等。第二，鉆探，作為地質深度資料獲取的另一種技術，鉆探必須對其鉆進的回次長度進行嚴格控制，確保其低于巖芯管長度。并對巖芯采取率進行有效控制，在地層構造較為簡單時，其勘探方式還可以選用一些簡單的手段，如小螺紋鉆、洛陽鏟等。第三，物探，地球物理勘探是以各類巖、土物理性質的差別為前提，為對地下地質情況進行判斷，可以通過對天然或人工物理場變化觀測的方式進行。目前公路工程設計地質勘探中最常見的方式為:電法勘探、地震法勘探、聲波勘探等。物探成果解釋必須相比一些勘探資料，并進行綜合分析。
(三)試驗
作為公路工程地質勘查的重要內容，試驗主要是定量評價巖土的工程性質，從而得出巖土的相應參數(shù)。目前公路工程設計地質勘查中主要分為二種試驗，為原位測試、室內試驗。原位測試主要的試驗項目內容含有補充標準貫入試驗、靜力觸探、動力觸探等。室內試驗通常都包含各個類型巖石物理力學試驗、土工試驗等。確保其各項試驗與國家相關指標相符合。
三、地質勘查工作在公路工程設計中的作用
(一)勘察路線工程地質
主要對路線方案、布設相關的地質情況進行勘察。應根據(jù)施工現(xiàn)場的實際情況進行路線方案的選擇，通常情況下都會選擇良好地質情況的方案，著重對復雜地形地貌路線進行勘察，有效控制其方案及布設的地質情況，并對路線的最終方案與布設進行確定。
(二)勘察路基、路面工程地質
在初期勘察及測量定位環(huán)節(jié)，必須按照相應的路線，認真勘察中線兩邊規(guī)定范圍內的工程地質情況，為設計路基路面及施工提供強有力的保障。
(三)勘察橋涵工程地質
在橋涵基礎工程設計中根據(jù)各個階段勘探深度要求的不同，初期勘探與詳細勘探施工中，必須進行相關的地質勘探作業(yè)。首先調查各個方案的合理性，根據(jù)路線、橋梁設計的實際情況，選擇良好地質情況的橋梁位置;其次對橋梁位置進行選擇后，必須對其地質進行認真勘察，這樣可以為設計橋梁及相關工程進行提供準確地質資料。
(四)勘察隧道工程地質
在公路設計中對路線方案選擇影響最多的就是隧道施工，隧道地質勘查中，如勘察數(shù)據(jù)不準確，將對路線布設控制點造成極大的影響。目前勘察隧道地質中必須做好兩點，選擇隧道方案和位置，主要包含對比隧道和展線、明挖的地質情況;還要詳細勘察隧道洞口和洞身的具體情況。
(五)勘察天然筑路材料工程地質
勘察筑路材料的主要目的就是對沿線所有材料對在沿線分布的天然筑路材料、工業(yè)廢料進行最大限度地開發(fā)、改造及利用。根據(jù)各個階段勘察深度的不同，可以為公路設計各個階段的施工提供可靠的依據(jù)。
四、地質勘查工作在公路工程設計中的要點分析
(一)準備工作
在實施公路工程設計地質勘查工作前期，必須和實際勘察工作相結合，進行實地公路沿線的觀測，并進行勘察方案的詳細制定。制定勘察方案時，必須對項目設計圖紙、地質情況、水文狀況等施條件進行充分考慮，并遵循相關部門提供的勘察技術要求及其他施工要求進行勘察方式、技術的合理選擇，確保布置工作量的合理性。
(二)可行性研究工程地質勘查
在對已有地質資料充分收集的前提下進行可行性研究階段工程地質勘查工作，這個環(huán)節(jié)主要工作內容為地質資料調查，進行有效的工程地質勘查作業(yè)，其勘察重點地質為復雜性地質或不良地質，如特殊性巖石區(qū)等，對其路線控制點、路線走向、選擇工程方案等進行研究和分析，以此降低對施工路段的影響，進而優(yōu)化路線設計方案。
(三)初勘與詳勘
必須遵循現(xiàn)行相應勘察方案進行勘察工作的實施，按照勘察材料對勘察施工中的方案進行及時調整。室內試驗時，應根據(jù)施工要求對土樣、水樣的試驗項目進行選擇，對各個地層構造及其物理力學特性進行統(tǒng)計、分析。
(四)準確評估地質災害
關鍵詞：水文地質；地質勘察；水理特征；影響
1 工程介紹
蘭坪縣扶貧搬遷城鎮(zhèn)化移民建設項目位于怒江州蘭坪白族普米族自治縣縣城北側。場地南面、北面多為林地；場地東面、西面多為耕地。本工程為住宅建設項目，由 17 棟建筑組成，無地下室。擬建項目總規(guī)劃用地面積 37853.28 平方米(56.78 畝) ，總建筑面積約 37121.28 平方米。
項目所在地地勢落差，由西向東高差達 65m 左右，地貌單元屬構造剝蝕中低山地貌，現(xiàn)多為耕地，局部植被覆蓋。擬建場地整體西高東低，南高北低，場地周邊人工林或原生林覆蓋率比較高，水土保持良好，生態(tài)自然環(huán)境優(yōu)良。項目所在地屬構造剝蝕中低山地貌，地形坡度較大，一般在 15~25°間，局部大于 35°。
2 水文地質特征
2.1 地下水補給
蘭坪氣候屬于低緯山地季風氣候，平均氣溫 13.7℃，7 月份氣溫最高，平均氣溫達 25.5℃，極端最高氣溫為 31.7℃；1 月份氣溫最低，平均氣溫 3.4℃，極端最低氣溫零下 12℃，氣溫年較差14.5℃。年平均降水量為 1002.4 毫米（河谷為 620.1 毫米），全年平均降水量為 438.7 毫米，8 月最高，為 208.9 毫米，10 最低，為 81.8毫米。極端降水量最大降雨量為 1223.5 毫米，最大日降水量為100.2 毫米。
源頭有兩條支流。東支叫后娘河，發(fā)源于清水朗山北面的一個山峰要青巖頭上。西支叫前娘河，發(fā)源于雪盤山脈的白雪山上。兩條支流流入金頂街以南約 1 公里，繼續(xù)向南經(jīng)金雞山，進入大理云龍縣，并從云龍縣公果橋將其注入瀾滄江，
境內流程約 37.2 公里，流域面積 559 平方公里，流量介于 1.9億立方米每秒和 132 立方每秒之間，河床寬約 5~30 米，年平均產水量為 6.72 億立方米。
2.2 場地水文地質特征
場區(qū)地層多以硬塑狀粘性土為主，透水性較弱，為孔隙性潛水。下伏基巖為新生界第三系古新統(tǒng)云龍組淺海陸棚相的泥灰?guī)r，由于受多期地質構造作用，巖層風化破碎明顯，風化程度差異性大，巖層節(jié)理、裂隙發(fā)育一般，具備一定的地下水通道，為裂隙性潛水。上部孔隙潛水主要賦存于卵石層中，圓礫為強透水層，水量較大?？辈炱陂g為枯水季節(jié)（旱季），測到穩(wěn)定的地下水位在現(xiàn)地面下 0.0──5.3 米之間，高程在 2543.10──2584.12 米。
2.2 場地水文地質腐蝕性分析
通過在現(xiàn)場鉆三個孔，每組混合水樣用于水質分析。地下水對鋼筋混凝土結構和混凝土結構中的鋼筋有輕微腐蝕性，對鋼結構有輕微腐蝕性。
3 水文地質對巖土的影響作用
3.1 地下水位降低或上升對巖土工程的危害
地下水水位的上升或者下降將對巖土工程勘察產生重大影響。水位變化有人為因素也有不可避免的自然因素，自然因素就是蘭坪氣候屬于低緯山地季風氣候，高強度降水、地震等自然現(xiàn)象；人為因素主要是蘭坪多為耕地，農田灌溉、施工對地下水集中、大量的汲取，在河流上游修建大壩、水庫、水電站等都會造成地下水水位下降。如果水位嚴重下降，下水將惡化、枯竭，這將導致地裂縫和地面沉降。相反如果地下水水位上升，地基上壓縮層水位就會發(fā)生改變，導致基土軟化并嚴重影響建筑物的穩(wěn)定性。
3.2 地下水位降低或上升對巖土物理學特性的影響
地下水位、年平均氣溫、降水量在不同年份有所不同。 7 月氣溫最高，平均氣溫達到 25.5℃，極端最高氣溫為 31.7℃；年平均降水量為 1002.4 毫米，年平均降雨 158 天。一旦地下水位發(fā)生很大變化，就會造成不均勻的膨脹，壓縮，變形和斷裂，對建筑物造成嚴重破壞。如果地下水頻繁變化，且變化幅度大，巖土將繼續(xù)不斷膨脹收縮，幅度隨之增加。另外，由于場區(qū)地層多以硬塑狀粘性土為主，透水性較弱，為孔隙性潛水，風化差異較大，而且上部孔隙潛水主要賦存于卵石層中，圓礫為強透水層，水量較大。地下水位上升后受到淋慮，重鐵鋁含量增加，進而增加了土壤間的鏈接力，形成硬殼層，從而降低水含量、空隙，增強承載力。如果巖土位于地下水位變動帶的土層，在雨水的沖擊下，土層中的鐵鋁也會大量流失，從而導致土層松散。
3.3 邊坡開挖中地下水對支護的影響
在高層建筑的建造中，很多人使用垂直開挖，通過抽水方式降低水位，這雖然降低了土壤層的壓力，但是局部驟然大量抽水會造成水位突降，周圍建筑、墻體也會變形坍塌，此工程建設場地為坡地，在施工完成后場地內將形成多個分臺邊坡，組成邊坡的卵石層，透水性強，粉質粘土及強風化泥質粉砂巖浸水后結構強度下降，工程性能急劇降低的特點，在大氣降雨的影響下，很容易引起邊坡穩(wěn)定性的潛在問題，如坍塌和滑坡；在邊坡開挖及填筑時，應立即對邊坡進行支護處理，并注意坡面的防護，避免長期裸露，降低邊坡穩(wěn)定性。此外，邊坡開挖時應采取排水措施，邊坡坡頂應設置截水溝，開挖時應由上往下分段開挖，分段支護依次進行。
4 結束語
綜上所述，在對巖土工程項目勘察時，必須重視水文地質問題，根據(jù)水文地質條件，增強對自然地理、地質情況、地下水位以及巖土性質各方面的把控，為巖土工程勘察的工作開展打下基礎，為建筑工程提供有力的支持。
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勘測期間勘測深度內未見地下水及地表水，隧道洞身含少量第四系及第三系孔隙潛水，雨季洞身含少量第三系孔隙潛水。
2劉家梁隧道工程的設計方法
2.1隧道建筑界限及襯砌內輪廓①建筑限界：建筑限界采用“隧限-2B”，曲線地段考慮加寬。②襯砌內輪廓：隧道為單洞雙線隧道，標準線間距為4米，除曲線處按要求加寬外，接觸網(wǎng)關節(jié)根據(jù)要求考慮加寬、加高。
2.2軌下基礎類型隧道采用60千克/米鋼軌（重車方向預留75千克/米鋼軌條件），區(qū)間無縫線路。采用有砟軌道，軌道結構高度1.107米。
2.3洞門及洞口工程①隧道進口采用偏壓式明洞門（W=0），明洞13米；出口采用直切式洞門（W=60），明洞48米。明洞回填高度應大于2米，并施作50厘米厚粘土隔水層。②進口邊仰坡坡率：新黃土1:1.0，老黃土1:0.75，粉質黏土1:1.0，并加強防護及排水措施。③洞頂截水天溝排水與路基天溝順接。
2.4襯砌支護設計①暗挖隧道按新奧法設計與施工，采用復合式襯砌，復合式襯砌由初期支護、防水隔離層與二次襯砌組成，Ⅳ—Ⅴ級圍巖隧道均采用曲墻帶仰拱的襯砌結構形式。②DK29+377~DK29+390、DK29+850~DK29+876、DK32+465~DK32+513段采用整體式明洞襯砌。③隧道DK29+545~DK29+690、DK30+780—DK30+945、DK31+950~DK32+115段，采用錨段關節(jié)襯砌。
2.5結構耐久性設計①隧道結構應具有足夠的耐久性，主體結構按滿足100年正常使用的要求設計。②氯離子滲透能力＜1500庫侖。③嚴格控制混凝土堿骨料反應和水泥中的堿量。④襯砌結構混凝土原材料品質、材料使用量等耐久性指標要求，根據(jù)環(huán)境作用等級，按相關規(guī)范標準執(zhí)行。⑤襯砌結構鋼筋外側混凝土凈保護層最小厚度按相關規(guī)范標準執(zhí)行。⑥襯砌施工控制要求、跟蹤檢測要求以及養(yǎng)護維修按相關規(guī)范標準執(zhí)行。
2.6隧道防排水設計隧道防排水采取“防、排、截、堵結合，因地制宜，綜合治理“的原則。在地下水發(fā)育且水文環(huán)境有嚴格要求的隧道，防排水采用“以堵為主，限量排放“的原則。無法滿足過水要求的，應適當加寬、加深水溝。
2.7輔助工程措施①大管棚超前支護。隧道進、出口暗洞進洞地段DK29+390—DK29+420、DK29+820~DK29+850、DK29+876—DK29+906、DK32+435~DK32+465拱部140°范圍內施作覫108毫米大管棚超前支護，環(huán)向間距為3根/米，長度為30米。②超前小導管支護。隧道Ⅳ級、Ⅳ級加強、Ⅴ級、Ⅴ級加強地段，拱部140°范圍施作超前小導管支護，采用外徑覫42毫米熱軋無縫鋼管，t=3.5毫米，環(huán)向間距為30根/米，縱向每兩榀格柵施作一環(huán)。③鎖腳錨管。臺階法開挖時，臺階底部兩側每個的鋼架腳部打設3根鎖腳錨管，鎖腳錨管采用外徑覫42毫米熱軋無縫鋼管，t=3.5毫米，鎖腳錨管應與鋼架焊接牢固。
2.8洞內附屬構筑物
2.8.1電纜槽①隧道內設置雙側電纜槽，電纜槽設蓋板，能開啟維護；電力電纜槽位于線路大里程放線左側，通信、信號電纜槽位于線路大里程方向右側，通信、信號電纜槽合設。②隧道內電力電纜槽尺寸：寬×深為320×300毫米，槽道內用粗砂填實。③通信、信號電纜槽尺寸：寬×深為320×300毫米，槽道內用粗砂填實。
2.8.2避車洞隧道按要求設置避車洞室，小避車洞單側間距為60米，深1.0米，洞室沿隧道兩側交錯布置；大避車洞單側間距300米，深2.5米，洞室沿隧道兩側交錯布置。隧道共設置15個大避車洞，83個小避車洞。
2.8.3綜合接地①隧道信號電纜槽內通常設置貫通地線。②通信機械室內預留出供通信設備接地用的接地端子兩處，接地端子設在高出地面約200毫米，與防靜電地板基本平齊。
2.9施工方法隧道Ⅳ級圍巖、Ⅳ級圍巖（粘土）采用臺階法施工；黃土Ⅳ級及加強采用臺階法施工；深埋Ⅴ級圍巖采用短臺階法，并增設臨時仰拱，每兩榀設置一道；淺埋、斷層破碎帶Ⅴ級圍巖結合超前預加固措施采用短臺階（臨時仰拱）法；黃土Ⅴ級圍巖采用三臺階法施工，并增設臨時仰拱，每兩榀設置一道；隧道開挖采用光面爆破，嚴格控制超欠挖，初期支護噴射混凝土應采用濕噴工藝。
3總結
國外三維地質建模和可視化研究發(fā)展較快。加拿大阿波羅科技集團公司推出的三維建模與分析軟件MicroLYNX，通過對離散點采樣、鉆探采樣和探槽采樣等空間數(shù)據(jù)的處理，產生剖面、塊和面等模型，確定礦藏分布和等級變化并計算礦藏儲量。加拿大GemcomSoftwareInternationalInc.公司開發(fā)的Gemcom軟件通過鉆孔、點、多邊形等數(shù)據(jù)，利用實用的圖形編輯和生成工具，顯示鉆孔孔位分布，運用不規(guī)則三角網(wǎng)建立表面和實體模型，運用多義線圈閉巖層和礦體邊界進行儲量和品位分析，提供了交互操作功能并允許用戶根據(jù)自己的經(jīng)驗和專家知識勾畫地質模型，實現(xiàn)任意剖面切割任意角度觀察和實體與實體或實體與表面的交切與布爾運算等。國外軟件主要是瞄準采礦工程，能夠較好地滿足采礦工程活動中的礦產資源勘探和評價、地下礦井和露天礦坑設計和規(guī)劃、礦產資源管理和采礦生產管理等需求。美國Kinetix公司開發(fā)的3DStudioMAX，Alias/Wavefront公司開發(fā)的Maya和微軟公司開發(fā)的Softimage等大眾化的三維建模軟件，在構建工業(yè)和建筑模型與動畫制作方面有其獨到之處，但交互查詢的功能較弱，與工程勘測數(shù)據(jù)庫結合并應用于工程地質三維建模方面還有較大距離。
張菊明等對風化帶分布、多層地層等地質信息的可視化和斷層錯斷巖層的表達和顯示的算法[1,2]進行了較為深入的研究，為工程地質三維可視化軟件的開發(fā)準備了數(shù)學基礎，并借助AutoCAD平臺實現(xiàn)了復雜三維地質圖形的顯示。國內的靈圖VRMap地理信息系統(tǒng)軟件有較強的地形模擬和地表地物的查詢功能，但不是真三維的地質建模工具。北京東方泰坦科技有限公司開發(fā)TITAN三維建模軟件，基于框架建模的思想，利用平行或基本平行的剖面數(shù)據(jù)，建立起三維空間復雜形狀物體的真三維實體模型，但目前只是初步的三維建模與圖形處理的引擎，在面向具體專業(yè)時，需要添加或擴充專業(yè)模塊，比如工程地質專業(yè)模塊等。
縱觀國內外幾種軟件的研究與開發(fā)現(xiàn)狀，它們?yōu)楣こ痰刭|三維建模與可視化打下了很好的技術基礎，提供了很寶貴的開發(fā)經(jīng)驗。但是，對于工程地質專業(yè)的地質體建模與可視化分析的針對性不強，不能夠很好地滿足工程地質生產與研究的專業(yè)功能需要。因此本文將從分析工程地質的三維建模和可視化的關鍵技術問題入手，簡單描述作者在工程地質三維建模和可視化方面的初步開發(fā)研究成果。
2關鍵技術問題分析2.1離散數(shù)據(jù)的插值與擬合
工程地質復雜地質體中的各種地質信息，包括地表地形、地下水位、地層界面、斷層、節(jié)理、風化帶分布、侵入體及各種地球物理、地球化學、巖土體的物理力學參數(shù)或數(shù)據(jù)的等值面(線)等，都可以看作是三維空間中的函數(shù)，它們的擬合函數(shù)要根據(jù)實際勘測數(shù)據(jù)建立，實測數(shù)據(jù)越豐富，越能夠真實描繪出這些信息的空間分布規(guī)律。地表地形測量數(shù)據(jù)、地下水位埋深測量信息等的單值曲面圖形生成可歸結為雙自變量離散數(shù)據(jù)的插值和擬合，多值曲面如倒轉褶皺和空間等值面等，則應采用多參變量插值等其他一些較復雜的方法?？臻g曲面插值函數(shù)有以下構造方法，如與距離成反比的加權方法(Shepard方法)，徑向基函數(shù)插值法(Multiquadric方法)[3]，平面彈性理論插值法[1,2]等，它們同樣適用于單個連續(xù)地層界面、地球物理勘探數(shù)據(jù)、地球化學勘探數(shù)據(jù)以及巖土體物理力學參數(shù)在地質體空間的分布。
2.2三維數(shù)據(jù)結構
工程地質體一般是不規(guī)則形體，在計算機圖形學中曲線和曲面總是分別通過很多微小直線段和微小三角面逼近來模擬地層巖性界線和巖層曲面，即巖層界面（和地表曲線、地下水位面等地質層面界線）和巖層曲面都分別是許多微小直線段和微小三角面的集合。地質體三維空間數(shù)據(jù)結構是工程地質三維建模和可視化的基礎，這就要求必須具備有效的分層的三維數(shù)據(jù)結構，能夠確保人機交互和查詢的實現(xiàn)。
2.3曲面求交
地質體中存在大量各種層面，當出現(xiàn)地層不整合、斷層錯斷巖層、地層尖滅和地下水出露于河谷地表等情形時，就自然會遇到曲面間求交的問題；地質體三維模型的上部邊界是地表曲面，通過數(shù)學方法擬合出的巖層面或地下水位面不應超出地表曲面，即超出部分不應顯示。同樣的，當顯示多層地層時，下面的每一巖層應以其上一巖層為邊界。因此，為了可視化地層界面必須要解決地層面與地表、斷層面和其他地層面的求交問題。另一方面，在剖面圖成圖時，地質界線的繪制是通過顯示剖面(平面)與各種地質界面(曲面)求交所得出的交線。因此曲面求交包括地質界面（層面）之間的相交，和地質界面與剖面的相交兩類問題。
2.4三維拓撲結構分析
從地質學角度看，拓撲是地質對象間關系的表格，拓撲表存儲層位間上覆、下伏和交切(被斷層切割后地層的拓撲表達)等的地層學關系及地質空間位置關系。拓撲也可視為允許這些地質關系合理儲存的數(shù)據(jù)結構。例如，考慮多層地層，上一個巖層的底面和與其相鄰的下一個巖層的頂面是上下巖層這兩個實體的公共部分或共享邊界，它們之間的拓撲關系就是相鄰和同一的關系，在存儲數(shù)據(jù)時只存儲上一個巖層的底面或其相鄰的下一個巖層的頂面，即相鄰巖層的邊界曲面可以存為一個地層曲面，大大減少數(shù)據(jù)存儲量。評價地質模型系統(tǒng)的優(yōu)缺點往往決定于描述地質對象所用的拓撲結構[4]。
2.5可視化技術
工程地質復雜地質體可視化，是利用計算機技術將工程勘測獲得的數(shù)據(jù)，轉換為形象直觀的便于進行交互分析的地下地質結構空間形態(tài)的立體圖和剖面圖形，其基礎是工程數(shù)據(jù)和測量數(shù)據(jù)的可視化〔5〕。利用可視化技術可以從龐大的地質勘測數(shù)據(jù)中構造出地質工程中對于邊破穩(wěn)定性和地下硐室變形破壞等起關鍵作用的巖層和結構面，并顯示其范圍、走向和相互交切關系，幫助工程地質人員對原始數(shù)據(jù)做出正確解釋，繼而為工程地質分析具體問題提供決策支持。
3工程地質三維可視化技術的初步開發(fā)與應用3.1研究框圖
工程地質復雜地質體三維建模與可視化的研究框圖如圖1所示。
基于離散采樣數(shù)據(jù)的插值與擬合的思想，即將離散數(shù)據(jù)轉化為連續(xù)曲線曲面,工程地質復雜地質體三維建模與可視化的過程是，從勘探數(shù)據(jù)庫中提取各種地質信息的坐標位置及巖土體的物理力學參數(shù)，通過不同的擬合與插值函數(shù)得到地質層面(曲面)和地質實體的三維計算機圖形顯示，表達地質信息在研究區(qū)域內的分布規(guī)律。生成地質巖層面和地質實體后，實現(xiàn)從任意角度觀察建立的模型，實現(xiàn)根據(jù)指定的剖面走向、傾向和傾角生成垂直剖面。
3.2初步開發(fā)與應用3.2.1工程勘測空間數(shù)據(jù)庫管理
在收集整理現(xiàn)場勘測數(shù)據(jù)后錄入金沙江某水電工程勘測空間數(shù)據(jù)庫各分項數(shù)據(jù)表，這些數(shù)據(jù)表不僅包括地質信息的位置數(shù)據(jù)，更重要的是提供屬性數(shù)據(jù)。
以地層巖性數(shù)據(jù)表為例，要求錄入鉆孔編號、巖層起始深度、巖層終止深度、層厚、巖性（地層名稱）、地層代碼（地層年代）、巖層走向、巖層傾向、巖層傾角、接觸關系、地質描述等數(shù)據(jù)。隨著工程勘測的進展，能夠方便地修改補充和管理勘測數(shù)據(jù)。圖2是工程勘測數(shù)據(jù)庫中鉆孔地層系統(tǒng)數(shù)據(jù)表的管理界面。
3.2.2三維瀏覽
通過孔口坐標和測量數(shù)據(jù)等的離散數(shù)據(jù)的擬合和插值法繪制壩址區(qū)的右岸地表曲面網(wǎng)格（圖3），進而可在三維圖形環(huán)境中進行虛擬現(xiàn)實瀏覽觀察（圖4）。
3.2.3三維地質立體圖
利用工程勘測數(shù)據(jù)，建立了壩址區(qū)右岸三維立體地質圖。該壩址區(qū)自上而下地層巖性組合為：第四系崩坡堆積物，侏羅系泥巖、粉砂質泥巖、泥質粉砂巖，三疊系上統(tǒng)厚至巨厚層狀細至中粒砂巖，三疊系上統(tǒng)薄至中厚層狀粉細紗巖、粉砂巖，三疊系上統(tǒng)中厚至厚層狀中粗砂巖。通過有限的工程勘測數(shù)據(jù)得出的立體圖，能夠較好地滿足工程地質的精度。圖5表達了該壩址區(qū)右岸三維地質圖。
3.2.4三維可視化查詢
通過圖形與工程勘測數(shù)據(jù)庫中的屬性數(shù)據(jù)的鏈接，實現(xiàn)可視化查詢地層巖性和其他工程地質信息，最終完成向三維地質信息系統(tǒng)的轉變。圖6是一簡單的被斷層錯斷的水平多層地層模型，通過模型的每個地層實體名稱與數(shù)據(jù)表中的巖石名稱字段對應鏈接，能夠查詢地層的巖性，地質年代，起止深度和地質描述等工程地質人員關心的地質信息。
4結論
(1)運用先進的可視化技術與交互圖形技術建立數(shù)據(jù)庫，存儲和管理現(xiàn)場勘探實測和試驗數(shù)據(jù)，建立工程地質體的三維模型，工程地質工作者可隨著勘察或研究工作的不斷深入細致，對研究(工作)區(qū)域隨時補充信息來自動顯示地質信息在研究(工作)區(qū)域內的分布，從而不斷提高模型精度，并且利用模型反饋回來的信息及時發(fā)現(xiàn)已有勘察工作中的不足，從而及時修改勘察或研究工作方案，指導下一步勘探或研究工作的實施。
(2)工程地質三維建模與可視化的深入研究，可以充分利用已有現(xiàn)場勘探實測或試驗數(shù)據(jù)，達到節(jié)約投資減少勘察或研究成本的目的。當現(xiàn)場勘探和試驗數(shù)據(jù)資料不足情況下，通過對已有數(shù)據(jù)的插值與擬合到建立三維模型，可以推斷和預測未知區(qū)域或研究較少區(qū)域的地質信息或巖土體物理力學參數(shù)的分布趨勢，從而為減少勘探工作量提供科學的可靠的依據(jù)，達到節(jié)約花費，為生產或研究部門產生直接經(jīng)濟效益的目的。
(3)工程地質巖土體是復雜的不規(guī)則形體，存在各種地質巖性層面、結構面以及各種空間分布的地質與力學信息，完全表達地質信息的空間分布及巖層和結構面間的位置關系，工程地質三維建模與可視化研究是大有作為的。
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