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风电场地质勘察内容与深度之探讨

更新时间:2009-03-28

随着我国风电装机容量的高速度发展,对风电场的工程地质勘察质量要求也不断提高,特别是风机地基要考虑承受360°方向的重复动荷载的特殊性,对地基基础的稳定性要求较高,个别已建风电场风电机组基础曾在极端工况下,出现基础倾倒破坏的情况,造成较大的经济损失。

下面通过对风电场的工程地质评价、稳定性分析和评价、勘察阶段的划分、勘察深度、工作方法和工作重点提出一些探讨性意见,供大家讨论。

对于N个载频分别为[f0,f1,f2,…,fN-1]的回波脉冲串,都可以得到与式(8)类似的方位向重构模型,将N组方位向重构模型写成矩阵形式为

1 风电场工程地质评价

风电场的工程地质评价的是根据已获的地质数据,结合进场公路、输出线路、升压站、风机地基的工程特点进行工程地质条件分析,经过定性评估和定量计算对工程区的稳定性和适宜性、对建筑物的有利条件和不利条件做出判断,对不良的工程地质条件提出防治措施。评价的难点是工程地质条件分析,重点是稳定性评价。

对于风电场岩土工程的勘察,就是既要了解工程地质条件的特点,又要了解建筑物的特点。所以工程地质分析首先应查明工程地质条件,结合建筑物的特征,具体分析评价工程地质条件在建筑中的实际意义。

2 风电场勘察的主要目的

为了加快安置进程,M煤矿还根据煤矿本身的特点和员工的实际情况,制定了给予解除(终止)劳动合同职工一次性现金奖励的措施,针对截至2017年3月31日在册,并在分流安置时解除(终止)劳动合同的员工,依据接受安置时间给予不同等级的一次性现金奖励。

2.1 区域稳定性评价

区域稳定性是由内力作用引起的构造活动,特点是断裂活动、地震活动、在地壳的不同部位活动强度不同,对建筑物危害程度也是不同的。把断裂活动比较弱,地震小而烈度低,地壳稳定性较好,对建筑物危害较小,从区域稳定性来评价应属于稳定地区,否则属于非稳定地区。

区域稳定性评价研究内容中,地震活动与新构造运动活动有着密切的关系,地震与地质构造分不开。物体的破坏是力做功消能的结果,地震就是地壳块体相对运动消能一种显现方式。地壳是由块体嵌合而成的,块体的边界也是介质体的界面。不同块体物质组成不同,其界面自然即是应力集中带,也是能量释放带。

而断裂活动又和地应力的强弱及现今构造应力场的特征分不开。同时断裂活动及地应力本身对工程建筑的稳定性有着直接影响。因此应当首先考虑地应力,进而讨论断层活动,然后论述地震。根据地震基本烈度确定区域稳定性。

2.2 场区稳定性评价

对于场区稳定性评价是在区域稳定性评价的基础上进行的,地层岩性、地形地貌、地质构造、水文地质条件、物理地质现象是进行场区稳定性评价的基本工程地质条件;建筑物场地的地质构造特征及抗滑稳定、场区的抗震类别和地震效应、不良地质作用及地质灾害是场区稳定性评价的主要内容。评价场区稳定性,就要说明基本工程地质条件和稳定性。

记录手术时间、术中出血量,术后并发症。于术前,术后2周、术后6个月时进行ODI功能障碍指数评估,共有9个项目组成,每个项目0~5分,总分45分,计算得分占总分的百分比即为ODI指数。采用视觉模拟评分法(VAS)进行腰背疼痛评分,总分为0~10分,分数越高表示疼痛越剧烈。术前及术后6个月采用美国简明健康测量量表SF-36评估生活质量改善情况,包括生理功能、生理职能、总体健康、躯体疼痛、情感职能、生命活力、社会功能7个小项,分数越高则生活质量越高。

2.2.1 工程地质条件

(1)地层岩性。地层岩性对建筑物的稳定来说往往起着决定性的作用,风电场的工程地质勘察也是首先从查明土石类型和性质着手工作的。通常就包括四种类型的地层:沉积岩、岩浆岩、变质岩、第四纪地层。

(2)地形地貌。地形地貌包括地形形态的等级;地貌单元的划分;地形起伏变化,山脉水系分布;高程和相对高差;地面切割情况,沟谷发育的密度、方向、形态深度及宽度;山坡形状、高度、陡度;山脊山顶的形态、宽度、平整程度等。

⑨Hansen B E.,“Threshold Effects in Non-dynamic Panels:Estimation”, Testing and Inference, Journal of Econometrics,1999,93,pp.345 ~368.

地形地貌对风电场建筑场地的选择意义十分重大,比如进场公路是否可行、输出线路方案选择,在地形复杂多变的山区,如何利用有利的地形条件使线路避免大量的挖方和填方,风机场地的选择,如何避开孤立的山包,选择平坦的施工场地,减少地震效应的影响;地形地貌条件直接影响着工程建筑技术是否可行、经济是否合理和施工是否方便。所以地形地貌条件是风电场勘察各阶段首要注意的问题。

问题分析 该题试图根据条件直接准确地画出AP、BP、CP满足等式BP2=AP2+CP2的点难度较大,必须另辟蹊径.由等边△ABC的条件以及等式BP2=AP2+CP2独特的结构特征,能否尝试通过图形变换,将AP、BP、CP三条线段集中到一个三角形中去?如图7,将△BPC绕着点C顺时针旋转60°到△AQC位置.连接PQ,显然,由等边△PCQ有∠QPC=60°,由AP2+PQ2=AQ2有∠APQ=90°,所以有∠APC=150°一定值,而点P是动点,故点P在以AC为弦、圆心角为60°的上运动(如图8).

(5)物理地质现象。这里指的是对建筑物有影响的自然地质作用及地质现象。地壳表层常处于内动力作用和外动力作用的共同影响之下,有时会对建筑物造成巨大威胁,所造成的破坏往往是大规模的,甚至是区域性的。

土体结构主要是指土层的组合关系,亦即由层面所分割的各层土的类型、厚度及其空间变化。相变剧烈是土体结构的主要特征,层的厚度在不大的范围内就有显著的改变,并易于尖灭形成透镜体、扁豆体,层面出现波状起伏,对工程地质评价意义较大的是地基土强度高低、土层的厚薄、含水量的多少、透水性的大小以及土层的上下接触关系和角度,抗剪强度等,这些对建筑物的地基承载力、和建筑物的沉降变形和抗滑稳定起着决定性的作用。

① 岩土类型的影响。地基岩性对地震效应影响最为敏感,一般坚硬岩体和密实度土体震害较轻,而松软土体震害则重。研究表明,在相同的地震烈度区不同的岩性地震烈度可以相差1~2度。造成地震效应不同的主要原因是地基岩性或类型差异,与岩土的卓越周期关系密切。卓越周期是随着土的密实程度增加而降低。地震波的最大位移值也随土的松软程度和厚度的增加而增大。地震加速度在一定条件下也有随土层变软而增大的规律。

(3)地质结构。地质结构比地质构造含义更广而与工程地质关系更为密切,工程地质描述中常用的岩体结构、土体结构,并不限于地质构造的含义,地质构造形成的结构面称为构造结构面,包括断层面、层间错动面、节理面、劈理面等这些结构面只限于岩体中,土体中则很少或基本不存在,岩体的结构面工程意义较大的是原生结构面,特别是层里面,其连续性强,延伸远,如果有软弱夹层、岩体具有滑动面、切割面、临空面的存在,对场区稳定性评价常具控制性意义。不整合和假整合面是原生沉积结构面,其分布较广,常具有区域性意义。

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风电场的建设,应在选址勘察阶段,通过踏勘就应该能够回避对风电场影响较大的滑坡和地质条件有利于滑坡形成的地段,或因施工可能引发地质灾害的不利地段。

2.2.2 稳定性分析

(1)构造影响。活动断层控制着震害的程度和分布,震害在发震断裂附近一带较其它地区显著加重,发震断裂及其与发震断裂有联系的断层对场地地震效应的影响主要是在地震发生时,沿断裂带形成烈度异常区。影响场地烈度的断层主要是与发震断层属同一构造体系相互配套的断层,或发震断裂带内的相邻的断层。或不是同一构造体系但与发震断裂带相交复合的断层也参与孕震,或被触动牵引而引起重新活动,往往沿断层走向形成高烈度异常带。尤其这些断裂的规模较大,或属于高烈度区则影响更为显著,所幸影响范围仅限于断层所在部位及其两侧不宽的部位。

抗震设防裂度大于或等于7度的风电场地应阐述活动断裂的位置和类型,分析其活动性,评价断裂对风电场的影响,明确场区是否有活动断裂通过,与工程区的相对位置或距离,建筑物地基开挖后,如遇到活动性断层,避开(100~200)m的距离也就可以了。

② 地下水的影响。一般情况下,岩土饱水后,物理力学性质会发生很大的变化,同时也影响地震波的传播速度,使场地的地震烈度增高,即以砂卵砾石来说饱水比不饱水地震烈度增加0.4~0.6度较其它类型土就更为明显,影响程度随地下水位而定。地下水位愈高(埋深小),烈度增加愈大。随着地下水位降低,震害逐渐减轻,当埋深大于10m时,则影响就不显著了。当然不包括砂土液化的问题。

场地的地震效应分析,对建筑物的选址是很重要的,在选择建筑场地时,场址稳定问题是方案比选的内容之一,因此在查明场地工程地质条件的基础上做出场地地震效应的分析是一项必要的工作。影响地震效应的因素主要有:

风电场勘察的主要目的说到底就是对区域稳定性、场区稳定性、建筑物地基稳定性的评价。对于工程建筑而言,就是充分利用有利地质条件,回避或改造不利地质条件,满足工程稳定需求。

(4)水文地质。一般情况下,风电场的建筑物,在场地的选择和分区时,有必要充分考虑地下水对基础的影响,查明场地的水文地质条件,就可以避开或有效地减少地下水的危害。必须查明地下水的高程、埋藏深度和季节变化幅度;承压水的埋深、水头高度,以及地下水的化学成分。如果按照水文地质情况对场地进行分类一般可以分为三种类型:一种是干燥的场地,在整个场地或大部分场地内,地下水的埋深大于基础的砌置深度,一般情况下,地下水的埋深大于5m就可以满足这一要求,但要考虑季节水位的变化;另一种是过湿场地,在整个场地或大部分场地内,地下水的埋深小于基础的砌置深度,这种场地不利于施工,勘察时就要对地下水对建筑材料的腐蚀性进行评价,设计时要验算是否考虑地下水的抗浮水位,和水、土对建筑材料有腐蚀性要采取防腐措施。施工时要采取排水措施并对基坑开挖边坡稳定予以关注。还有一种水文地质较复杂的场地,场地内地下水埋藏深度不一,有的高于、有的低于基础的砌置深度,有时出现季节性上层滞水,这种场地内应进一步按地下水的埋藏条件分区,以便有针对性地进行设计和施工。

砾石层在结构上有较高的摩阻力,对抵抗剪切波的剪切破坏作用有很高的能力。仅次于基岩,对震动有消能的作用。致密粘土当含水量很低时,抗震性能亦较好,但当饱水变软时,则相对就差。淤泥软土抗震性能最差,这与孔隙度较高有关系。

双层结构地基土是由两类不同性质的土组合,软土层在表层,地基抗震性能就差,但如果软土层在下部,其上有较密实的粘土层覆盖则地基抗震性能就改善很多,而且软土在下面还具有减震作用。在基岩上有覆盖层的抗震性能取决于覆盖层的厚度,土层越薄,抗震性能越好,在Ⅷ度以上地区,这种影响尤为明显,活动(5~6)m 的覆盖层比(1~2)m 地震烈度提高约0.5~1度。而同样情况下在Ⅶ度区则不像Ⅷ度区那样明显,烈度仅提高0.5度。

在抗震设防烈度等于或大于6度地区应划分场地抗震类别和建筑物对抗震有利、不利和危险地段。场地的地震效应主要考虑下列因素:

(2)场地类别及地震效应。一个工程场地的地震效应除了区域地震基本烈度外,还受诸多因素影响,主要是地质因素,场地的工程地质条件不同,在相同的地震烈度下,对建筑物的影响和破坏程度是不同的。

地下水位在(1~5)m的范围内的变化影响最为明显,中密以上的粘性土,地下水埋深由5m变成1m时,烈度增加1~1.5度。

③ 地形的影响。地形上的孤山突出梁、孤立山包、高差较大的黄土台地、山嘴和陡坎边缘,烈度增高,震害加大。影响的程度与这些孤突地形的形态和高度有关,山梁在(30~80)m 之间者,烈度一般增高 0.5~1度,相对高差大于80m者烈度增高1度以上。这也要看山梁的岩土类型,坚硬岩石增加较少,而松软土梁增加较多。破坏性地震发生时,黄土梁上的村庄比沟谷内的明显加重。

山坡高度和坡度对地震震害效应的影响也很大,当山坡高差大于100m时,烈度可增高0.5~1度,坡度小于 15°时,影响尚不明显,15°~35°,烈度增加 0.5~1度,在切割强烈的基岩山区边坡极为陡峻,震害的影响特别显著。

所谓的解释,就是说明某种现象何以如此。语用学的研究目的之一就是解释语言形式何以如此。在Givón(1979:3-4)认为语言学的解释需要涉及下面一个或多个“自然解释性参数”:命题内容、话语语用学、语言处理器、认知结构、世界观语用学、个体发生学的发展、历时演变和种系发生学的进化。这些参数就是我们称之为外部解释的参数。语体与命题内容、话语语用学、认知结构等参数密切相关,那么语体研究能为语言学提供什么样的解释?这是本文试图回答的问题。

因此风电场场址的稳定性评价是根据风电场的工程地质条件,按《建筑抗震规范》确定拟建风机场地类别、地震效应和相应地震基本烈度下发生地质灾害的可能性,评价场地稳定性和工程建设的适宜性。

多层结构地基上的抗震性能决定于软弱土层的位置和厚度,软弱土层埋藏越浅,厚度越大,震害也越重。如果表层为坚硬土层,则厚度越大,震害越轻。根据地震区统计坚硬土层每增加4m,地震烈度降低1度。

a.地震液化:地震液化的必要条件是地震条件下,有饱和砂土粉土并有地下水,地震设防烈度≥7度时,应进行液化评价,凡判别为液化的土层,应按现行国家标准《建筑抗震设计规范》的规定确定其液化指数和液化等级。报告除应阐明可液化的土层、各孔的液化指数外,尚应根据各孔液化指数综合确定场地液化等级。一般情况下发生液化的充要条件是地震、地下水和粉砂土同时具备。

b.震陷:抗震设防烈度等于或大于7度的厚层软土分布区,宜判别软土震陷的可能性和估算震陷量。

晚上闷热,夜空星月全无,远处传来雷声,是天空云团在碰撞时奏出的交响,他坐着聆听,后面的乐章是婉约?还是激越?是低回?还是电闪电鸣?但所有的音符终将交融成雨水,滋养大地,注入河川。沉浸之中,突然一声巨大的炸雷震得他一惊而起,他不安地望窗外,脑子里跳出尾砂库上的雨景。

(3)由于多种因素引发的地质灾害。场地或场地附近在各种工况下(包括地震),由于地质结构面的不良组合,可能引发滑坡、滑移、卸荷崩塌、塌陷、泥石流等不良地质作用,分析是否因不良地质作用会引发地质灾害以及对风场建筑物的影响。

国内速冻蔬菜的种类有几十种,主要出口的产品是豆类。另外,山芋、菠菜、芦笋等产品的出口量也很大,我国内销产品类型主要包括山芋、玉米、青瓜、辣椒、菜豆和茄子等。

2.3 地基稳定性

对于地基稳定性的评价首先要充分了解工程结构的类型、特点和荷载组合情况,分析强度和变形的风险和储备;掌握场地区域稳定性和场区稳定性地质背景的前提下,考虑地基持力层的非均质性,各向异性和随时间变化的可能性;评估地基土的不确定性,参考类似工程的实践经验,确定其最佳估值;对理论依据不足、实践经验不多的地基持力层,可通过现场模型试验和触探试验成果进行分析评价。分析的主要内容有:岩土的变形性及其极限值;持力层的承载力特征值、抗滑稳定性及其极限值。

在充分进行地基稳定性评价的前提下,进行建筑物地基持力层的选择和基础选型:

“哟西。”鬼子大队长兴奋的放下望远镜,正准备向他的上司汇报情况。突然,他发现刚刚冲上阵地的士兵又潮水般地退了下来,紧接着阵地上响起一阵枪响,后退的士兵纷纷中弹倒下。

(1)持力层选择。综合分析地形地貌、地层岩性、地质构造、不良地质作用、水文地质条件和物理力学性质指标以及特殊性岩土,在基本满足变形、抗滑和承载力要求前提下,选择确定最佳持力层的位置(埋深、层位)并分析评价持力层位置上可能存在的工程地质问题,评价其稳定性,并提出处理措施的建议。

(2)基础选型。按设计地坪标高平基后,风机位基岩直接出露,基岩分布连续、场地稳定,地质条件较好,可采用扩展基础直接以强风化、中风化岩体作为基础持力层,若覆盖层、全风化层较厚时,或软土地基时,可采用桩基础,当基础形式为桩基时应根据地质结构,进行桩基类型对比选择,提供桩端位置和桩端阻力、侧端阻力等设计所需参数。

3 结 语

风电场需要进行勘察的建筑物主要有风机基础、进场公路、升压站和线路塔机基础。它们大都属于浅基础,基础置深一般小于5m,影响深度大多仅十几米,属于分散的点式建筑物,研究的主要内容主要是承载力、变形稳定和抗滑稳定,作用于地基既有静荷载又有动荷载。所处的地形和地貌既有山区也有平原。风电场属于建设周期相对较短的工程,工程相对较小,但是还是要根据风电场场分散建筑物的特点,由浅入深、有定性到定量、循序渐进不断加深对勘察场址工程地质条件的认识,从而对风电场区域稳定、场址稳定和建筑物地基的稳定做出较准确的评价。

参考文献

[1]《工程地质》编委会.工程地质手册(第四版)[M].北京:中国建筑工业出版社,2007.

[2]GB50011-2010.建筑抗震设计规范[S].北京:中国建筑工业出版社.

[3]GB50021-2001.岩土工程勘察规范(2009 版)[S].北京:中国建筑工业出版社.

 
邓鸥,兰艇雁
《湖南水利水电》 2018年第03期
《湖南水利水电》2018年第03期文献

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