水库区的勘探工作

作者&投稿:攸家 (若有异议请与网页底部的电邮联系)
水库区的综合性水文地质工程地质测绘工作~

早在1954年地质部黄河中下游队,已经在三门峡水库区内进行了比例尺为1:50000的地质测绘,并做出了1:50000的水库综合性水文地质工程地质图、地貌图、地下水盐类分布图及其他许多图件,并编制了水库综合性水文地质工程地质报告。这些地质资料给水库初步设计阶段的工程地质、水文地质勘察工作,打下了良好的基础。但是1954年的水库地质工作,由于是在精度差以及不合规范要求的1:10000的地形图上进行的,因此,地形底图本身以及所有用它做出来的地质图件,就不能适应它自己的比例尺。为此,1955年黄河水利委员会,按照苏联的地形测量规范,将水库区的1:10000的地形图做了全部重测。但重新测的1:10000水库地形图,一般只测到高程为360m,没有考虑到水库建成后坍岸与浸没问题。后来所用的360m高程以上的地形图是在1957年才完成的。
根据水库正常高水位达到350m和360m高程,考虑到水库蓄水后,将产生浸没、坍岸、沉陷等的影响范围,因此,在以浸没为主的地区(渭河、洛河一带)的地质测绘范围应达到385m高程;在以坍岸为主的地区(黄河两岸)则应达到360m高程以外1km的范围,其地质测绘的总面积为5856km2。
因此,水库综合性地质测绘工作,落后于勘探工作,于1958年4月才开始工作。
1.本期工作根据不同的工程地质条件,将水库划分为下列三个地区:
(1)潼关以北黄河两岸,按1:50000的精度,进行综合性的工程地质测绘;
(2)潼关以西渭河(包括洛河、泾河)两岸,按1:50000的精度,进行综合性的水文地质测绘;
(3)潼关以东黄河两岸及坝址外围地区进行综合性的工程地质测绘。在陕县到岳家河口黄河两岸,约150km2的范围内按1:10000的精度,其他地区仍按1:50000的精度进行。
2.根据水库区的自然地理地质情况,并考虑到便于工作起见,将地质测绘工作分为5个地区进行,即:
(1)渭南区。东起潼关花寨子,西至西安,北达渭河河谷,南到385m高程,地质测绘组组长樊廷平;
(2)泾河区。东起官道镇,南以渭河为界,西、北各至泾河两岸385m高程,地质测绘组组长刘百云;
(3)洛河区。西与泾河区相连,南以渭河为界,东至黄河,北达385m高程,地质测绘组组长龚有奎;
(4)潼北区。新盛镇以北,韩城以南的黄河两岸,地质测绘组组长朱钧;
(5)坝址外围地区。东起硖石,西至潼关的黄河两岸,南迄陇海铁路,北达庙后村,地质测绘组组长陈梦。
各区的人员编制与地质要求,均已在任务书中有详细的规定和说明,其全部工作已于同年9月底完成外业,11月底提交库区的总报告及相应的图件。

1954年2月冯景兰、姜达权、钱学溥等随中苏专家查勘团,查勘了三门峡河段。
同年5~12月,由地质部工程地质管理处邓林、姜达权、阎锡屿等组成的黄河中下游队和电力工业部水电总局张鉴新等(包括水电丰满钻探机组)组成的钻探队共同对三门峡坝址进行了初步设计阶段的工程地质勘察和初步钻探工作,这一次的勘探任务是在黄河水利规划委员会所组成的黄河查勘团到三门峡查勘后,初步决定了三门峡可能选为黄河中下游第一期开发工程。之后,由苏联地质专家奥加林布置了不同比例尺的地质测绘以及钻孔、试坑、探槽、土钻等勘探工作。其主要内容如下:
(1)水库区进行了比例尺1:50000(精度为1:100000)的综合性工程地质测绘,工作面积为7800km2(包括涑水盆地);
(2)在黄河及渭河两岸测绘了20个黄土坍岸剖面;
(3)在坝址区分别进行了比例尺1:10000,与1:2000的地质测绘工作;
(4)同时对坝址进行了勘探工作,计钻孔30个、探槽4个、试坑3个(详见图4);(5)对建筑材料产地亦进行了地质调查工作,并对5个产地进行了少量的勘探与试验工作;
(6)工作完成后提交了文字报告及各种平面图、剖面图与柱状图。
通过上述勘探工作,对三门峡坝址区的工程地质、水文地质做了进一步的阐述,给1954年以后的勘探工作打下了良好的基础,所搜集的资料成为三门峡初步设计的重要依据。但是由于勘探时的技术经济调查报告还没有编出,勘探和设计未能衔接。此外,当时工作中还没有统一的规程和规范,所提供的资料,还不能完全满足初步设计的要求。
同年,铁道部第三设计院在库区陇海铁路的大营至零口间,作了水库坍岸和黄土湿陷预测等工程地质工作。
在这期间,地质部水文地质工程地质局961队在库区的渭河南北两岸进行了1:20万比例尺的综合性水文地质测绘。
在1954年到1957年间,中国科学院地质研究所刘东生等及北京地质勘探学院普地教研室杜恒俭等,对潼关到三门峡地区第四纪地质与地貌进行了研究,并提交了部分地区的文字报告与全区比例尺1:200000的第四纪地质图与地貌图。
1955年3月,地质部水文地质工程地质局岑嘉法、董志良、蓝朝玉等,对会兴镇到三门峡地区铁路专用线进行了路线的草测与初测工作,并提交相应的文字报告与线路地质图。
1955~1956年为配合三门峡工程建设,地质部同黄河水利委员会共同组建的“941队”对伊、洛、沁三河进行了技术经济报告阶段的工程地质勘察,在选定的第一期坝址(洛河的故县、伊河的东湾)进行了初步设计阶段的工程地质勘察,并提交了成果资料。
1955年6月,地质部从“941队”抽调了陈祺江等6位同志,在水文地质工程地质局对前人在三门峡工作期间所取得的成果资料进行了清理和核实,为新一轮工作做了认真的准备。

图4 三门峡计划坝址初步勘探工程示意图

1.工作情况与工作量

虽然地质总队在1956年冬天进行了浸没与坍岸的预测工作,但并未进行勘探,仅依据实测的地质剖面,或水井剖面资料来进行计算,因此其结果是一个粗略的近似值。此外,当时的水位仅按正常高水位360m计,未考虑到340m与350m水位时的浸没与坍岸范围,所以还不能提出比较正确的预测范围。因此,在1957年地质总队接受了黄河三门峡工程局所提出的水库勘探任务和库水位运行方案要求后,才进行水库区的勘探工作。

在同年的6月1~30日,地质科派出了由夏其发、刘百云、王信三人组成的踏勘小组,绕库区一周,对可能产生坍岸或浸没的地区,布置勘探剖面的选线工作,初步选定26条勘探剖面的位置。

勘探工作从同年9月开始至1958年8月结束。内业工作自从外业工作结束后开始,直到1959年4月完成全部报告与图件(包括计算工作)的编制工作(Ⅱ-4)。

在勘探过程中考虑到计算和编制预测图的需要,在原先布置的26条剖面线的基础上,又增加了4条主要剖面线和31条辅助剖面线,共61条勘探剖面线;另外在浸没预测区,又增加了水井调查剖面14条(主要在渭河两岸);在坍岸预测区,增加了地质测绘剖面22条(主要在黄河两岸)。其工作量详见表6。

表6 1957~1958年三门峡水库区地质测绘与勘探工作量总表

续表

2.勘探布置与工作方法

勘探工作依据其水文地质、工程地质条件,划分为两个区:

第一区:黄河两岸,以坍岸与沉陷为主,个别地段可能产生浸没。

第二区:渭河、泾河与洛河两岸,以浸没与沉陷为主,个别地段可能产生坍岸。

上述工作由两个勘探分队来完成,其地质人员由地质科配备。

第一区的勘探工作由建筑材料队承担,主要地质负责人为刘百云与孙培善;

第二区的勘探工作由供水分队承担,主要地质负责人为邹小安与耿鹤年。

由于三门峡水库水位是按三个水位分期运营,所以在勘探工作的布置,也就必须考虑到三个不同水位,同时由于340m水位运转不到10年,而360m水位何时能到达尚未确定,而350m水位的运营年限至少在50年,因此,这次勘探布置主要是依据350m水位,适当考虑到其余两个水位。

(1)剖面的布置(见图10):勘探剖面分为两种:一为主要剖面(即控制性剖面),一为辅助剖面。主要剖面是按照全面与重点的收集与了解整个水库区水文地质、工程地质条件为原则,以便初步划分出浸没、坍岸、沉陷等工程地质现象的概略地段,其间距约20km;辅助剖面是用来补充主要剖面间的不足,所以其数量的多少,是根据主要剖面间对水文地质、工程地质条件的了解程度而定。总的剖面间距为5~10km,个别地段则大于10km。其水库尾端的最后一个剖面分别布置在黄河上游,左岸的宝鼎镇,右岸的芝川镇;渭河上游左岸的贾蔡村,右岸的耿镇。并在布置剖面时,尽可能结合防护地段或较大的城镇。

同时主要剖面与辅助剖面的另一不同点,即主要剖面线的长度,一般均布置到浸没或坍岸的影响范围以外,其钻孔数量亦较多,而辅助剖面线的长度,则布置在影响范围内,钻孔数量亦较少。

(2)钻孔位置:其孔位的布置是根据可能产生不同的工程地质现象来布置的,如:

a.可能浸没地段:在主要剖面的河水边附近布置一个钻孔,在不同的库水边线分别布置钻孔。孔距的布置,在近库边的孔距小,远离库边的孔距大,前者一般为500m,后者为1000~2000m。同时在每一个地貌单元上,不少于2~3个钻孔,最后的一个孔应布置在可能浸没范围以外。

图10 黄河三门峡水库浸没、坍岸勘探剖面示意图

b.可能坍岸地段:在主要剖面的消落水位与不同水位的库水边线均各布置一个孔,最终一个孔布置在360m的最终可能的坍岸范围以外,其距360m库边约800~1000m。其他钻孔一般为400~500m,亦有大于1km的。但每一个地貌单元上不少于1~2个孔。如岸坡为陡岸,三个水位线同在陡坡上时,则以最高的一个水位的库边线点布置一个钻孔,其他水位的库边线就不布置钻孔。

(3)钻孔深度:钻孔深度亦是根据不同地质条件确定的。

a.可能浸没地段:分为深孔与浅孔两种,深孔以打穿河水位以下第一个含水层进入不透水层3~5m为止。当河水位以下含水层很厚或强含水层(砂或砂砾层)埋藏很深,则其孔深为当地一个水头(即库水位抬高值,加上原来的水深)。浅孔则均打至地下水位以下10m。深孔一般布置在库水边线,同时在每一个阶地上不少于2~3个深孔,其余均为浅孔。

b.可能坍岸地段:在消落水位处的钻孔,其深度打到河水位以下3~5m,其他钻孔一般打至地下水位以下3~5m,最后一孔一般打至350m高程。部分剖面的最后一个孔,布置在当地地下水位高程在360m的地段,同时在350m高程以上,应有2~3个孔的深度打至地下水位以下10m,留作地下水长期观测孔。

(4)地下水长期观测孔的布置:一般在浸没地段,凡是打到地下水位以下的钻孔均留作长期观测孔,但坍岸地段仅在潼关以东及峨嵋岭地段,留作长期观测孔;而潼关以北及其他坍岸地段,均未布置地下水长期观测孔。

(5)野外渗透试验以单孔抽水试验为主,主要布置在可能浸没地段,每一个剖面选择一个钻孔进行抽水试验,这些孔都应位于正常高水位350m的范围以外。

(6)试样采取:都是从钻孔中用西蒙诺夫式取土器进行取样,一般是每隔5m取原状土样一个,直取到地下水位为止;但在个别可能沉陷地段,则每隔2m取样一个。取原状土样的工作,并不是在所有钻孔中进行的,而是根据具体情况进行选取;但每一个剖面,在每一个地貌单元上不少于一个孔。除了原状土样外,还应在其他钻孔分层取扰动土样与砂样,进行物理性质试验。

(7)所有钻孔都禁止使用泥浆钻进,并均应采取干钻,遇到隔水层时,亦均应分层止水。

(8)在钻进过程中,一般都使用岩心回旋钻,如匈牙利300型,KA—2M—300型与KAM—500型钻机,仅有个别钻孔采用了冲击钻。



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