山區風電場的勘察要點與難點——以泰國某工程為例

摘 要：山區特定的地質條件對風電場建筑的危害是巨大的。通過勘察，很難對宏觀地質條件進行定性評價，分析微觀地質條件時，又很難獲取定量分析所需基礎資料。只有克服困難，把這些地質條件分別查清楚，設計時才能夠確定所采取的方案對于風電機組是安全的，工程措施是合理的，工程造價是經濟的。
關鍵詞：勘察；受力；地質條件；基礎穩定性

　　0 引言
　　現有建筑中，水利大壩壩體和民用（交通等）建筑物具有不同的特點，前者就像一個龐然的巨獸，若不幸轟然倒下時，將對下游造成巨大破壞；后者則多成片建設，失事時給其他建筑造成的損失較小。兩類建筑設計時各有特點，而風電場設計則介于兩者之間，除有升壓站、道路和輸電線路外，一座座高聳的風電機組接受360°風力吹拂，其基礎著力點的受力情況有別與其他建筑物，這是勘察時所面對的要點。
　　除風電機組受力獨特之外，風電場所處位置也是各種各樣，有山區、平原、灘涂和海洋，地層條件千差萬別，除一般巖土外，還有濕陷性、膨脹性、鹽漬土、軟土等特殊巖土。受力獨特、地質條件復雜，是本類工程勘察規范制定時的難點。
　　在諸多地質條件中，山區勘察另有難點，勘察者需對宏觀的大地構造等災害進行判斷來確定總體安全級別，更需靠對細節的把握來確定具體方案，這種由宏觀到微觀的勘察順序，是客觀評價風電機組機位環境及其基礎安全與否所必須的。
　　1 風電機組基礎受力與地層支持
　　風向受地形影響，會有所偏轉，外力作用在機組及其葉片上，除有效荷載使葉片繞輪轂轉動產生電能外，
還產生有害荷載（圖1），主要為：
　　● 軸向彎矩（Mz）：使風電機組轉軸旋轉
　　● 水平向彎矩（Mxy）：使風電機組向一側傾倒
　　● 水平推力（F）：使風電機組滑動
　　● 垂直力(G) ：向下壓力上述彎矩、推力，最終由基礎下地層承受，基礎地層為抵抗基礎傳遞的作用力，要分別提供：
　　● 承載力：承載上部數千噸的重物，參數為地基承載力特征值[1]
　　● 抗滑力：抵抗基礎滑動，參數為粘聚力及摩擦角
　　● 抗變形能力：地層整體的壓縮值及不均勻變形的差值都不要超過規定的范圍，參數為壓縮（變形）模量風電機組所受的力必須由地層提供足夠的反力來支撐住，這就需要勘察得出地層的諸多參數值，通過計算來一一核實各個工況是否安全。人們普遍的印象中山地是堅硬的，不經過勘察和計算，風電機組也應該是安全的。其實這是錯覺，自然界中完整的硬質巖體少之又少，大多數基礎地層存在缺陷，加之地震、水的作用，又使受力條件變得復雜。只有經過勘察，對敏感的工程地質問題逐一查明并排除后，才能使設計有的放矢。
　　2 山區勘察內容
　　與平原區勘察相比，山區風電機組受力、地質條件更為復雜。尤其山區的地震效應會加劇，并常常有滑坡、泥石流等地質災害，諸多地質條件按規模可分為宏觀、微觀兩個方面。
　　2.1 宏觀地質條件
　　此類地質現象規模或影響范圍一般大于1km2，影響風電場安全的主要地質條件如下：
　　大地構造：外力作用下使地層發生錯動、斷裂，錯動帶可達數十米甚至數百米，影響帶則更寬，層序更零亂。近期仍活動的斷裂尤其使人擔心。
　　外力作用在機組及其葉片上，除有效荷載使葉片繞輪轂轉動產生電能外，還產生有害荷載（圖1），主要為：
　　● 軸向彎矩（Mz）：使風電機組轉軸旋轉