淺談水文地質(zhì)與工程地質(zhì)勘察

【摘 要】為提高工程勘察質(zhì)量，在工程勘察中不僅要求查明與巖土工程有關(guān)的水文地質(zhì)問題，評價(jià)地下水對巖土體和建筑物的作用及其影響，更要提出預(yù)防及治理措施的建議，為設(shè)計(jì)和施工提供必要的水文地質(zhì)資料，以消除或減少地下水對巖土工程的危害。本文分別從工程地質(zhì)勘察中水文地質(zhì)評價(jià)內(nèi)容、巖土水理性質(zhì)以及地下水引起的巖土工程危害三個(gè)方面闡述了水文地質(zhì)問題在工程勘察中的重要性。

【關(guān)鍵詞】工程勘察；水文地質(zhì)；地質(zhì)勘察；影響

On the hydrogeological and engineering geological investigation

Ding Ming

(Five drainage Sixth Agricultural Division Investigation Design and Research Co.， Ltd Wujiaqu Xinjiang 831300)

【Abstract】In order to improve the quality of the engineering survey， engineering survey not only requires the identification of the hydrogeological and geotechnical engineering， evaluation of groundwater and its impact on rock and soil and buildings， prevention and control measures to make recommendations for thethe design and construction to provide the necessary hydrogeological data， in order to eliminate or reduce the groundwater on the geotechnical hazards. Three aspects of the importance of hydrogeological problems in engineering exploration from the hydrogeological evaluation of the content in engineering geological exploration， ground water， physical properties， and groundwater caused by the geotechnical hazards.

【Key words】Engineering investigations;Hydrogeology;Geological survey;Impact

在工程勘察中設(shè)計(jì)和施工過程中，水文地質(zhì)問題始終是一個(gè)極為重要但也是一個(gè)易于被忽視的問題。由于沒有足夠的重視。導(dǎo)致地下水引起的各種巖土工程危害時(shí)有發(fā)生。為此，在巖土工程勘察中要求查明與巖土工程有關(guān)的水文地質(zhì)問題評估地下水對巖土工程有關(guān)的水文地質(zhì)問題。評估地下水對巖土工程和建筑物的作用及影響。為設(shè)計(jì)和施工提供必要的水文地質(zhì)資料以消除或減少地下水對巖土工程的危害。

1.水文地質(zhì)評價(jià)內(nèi)容

工程地質(zhì)勘察中水文地質(zhì)評估內(nèi)容在以往的工程勘察報(bào)告中，由于缺少結(jié)合基礎(chǔ)設(shè)計(jì)和施工需要評價(jià)地下水對巖土工程的作用和危害在很多地區(qū)已發(fā)生多起因地下水造成基礎(chǔ)下沉和建筑物開裂的質(zhì)量事故，總結(jié)以往的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，我認(rèn)為在今后在工程勘察中，對水文地質(zhì)問題的評價(jià)主要考慮以下內(nèi)容:

(1)應(yīng)重點(diǎn)評價(jià)地下水對巖土體和建筑物的作用和影響，預(yù)測可能產(chǎn)生的巖土工程危害，提出防治措施。

(2)工程勘查密切結(jié)合建筑物地基基礎(chǔ)類型的需要，查明有關(guān)水文質(zhì)問題，提供選型所需的水文地質(zhì)資料。

(3)應(yīng)從工程角度，按地下水對工程的作用與影響，提出不同條件下應(yīng)當(dāng)著重評價(jià)的地質(zhì)問題，如:對埋藏在地下水位以下的建筑物基礎(chǔ)中水對砼及砼內(nèi)鋼筋的腐蝕性；對選用軟質(zhì)巖石、強(qiáng)風(fēng)化巖、殘積土、膨脹土等巖土體作為基礎(chǔ)持力層的的建筑場地，應(yīng)著重評價(jià)地下水活動(dòng)對上述巖土體可能產(chǎn)生的軟化、崩解、脹縮等作用；在地基基礎(chǔ)壓縮層范圍內(nèi)存在松散、飽和的粉細(xì)砂、粉土?xí)r，應(yīng)預(yù)測產(chǎn)生潛蝕、流砂、管涌的可能性；當(dāng)基礎(chǔ)下部存在承壓含水層，應(yīng)對基坑開挖后承壓水沖毀基坑底板的可能性進(jìn)行計(jì)算和評價(jià)；在地下水位以下開挖基坑，應(yīng)進(jìn)行滲透和富水性試驗(yàn)。并評價(jià)由于人工降水引起土凍沉降，邊坡失穩(wěn)進(jìn)而影響物穩(wěn)定性的可能。

2. 巖土水理性質(zhì)

巖土水理性質(zhì)是指巖土與地下水相互作用時(shí)顯示出來的各種性質(zhì)。巖土水理性質(zhì)與巖土的物理性質(zhì)都是巖土重要的工程地質(zhì)性質(zhì)。巖土的水理性質(zhì)不僅影響巖土的強(qiáng)度和變形，而且有些性質(zhì)還直接影響到建筑物的穩(wěn)定性。以往在勘察中對巖土的物理力學(xué)性質(zhì)的測試比較重視，對巖土的水理性質(zhì)卻有所忽視，因而對巖土工程地質(zhì)性質(zhì)的評價(jià)是不夠全面的。

既然巖土的水理性質(zhì)是巖土與地下水相互作用顯示出來的性質(zhì)，首先介紹一下地下水的賦存形式及對巖土水理性質(zhì)的影響，然后再對巖土的幾個(gè)重要的水理性質(zhì)及研究測試方法進(jìn)行簡單的介紹。

地下水的賦存形式:地下水按其在巖土中的賦存形式可分為結(jié)合水、毛細(xì)管水和重力水三種，其中結(jié)合水又可分為強(qiáng)結(jié)合水和弱結(jié)合水兩種。

巖土的主要的水理性質(zhì)及其測試辦法有五種:軟化性、透水性、崩解性、給水性、脹縮性。軟化性是指巖土體浸水后，力學(xué)強(qiáng)度降低的特性，一般用軟化系數(shù)表示，它是判斷巖石耐風(fēng)化、耐水浸能力的指標(biāo)。在巖石層中存在易軟化巖層時(shí)，在地下水的作用下往往會(huì)形成軟弱夾層。各類成因的粘性土層、泥巖、頁巖、泥質(zhì)砂巖等均普遍存在軟化特性；透水性是指水在重力作用下，巖土容許水透過自身的性能。松散巖土的顆粒愈細(xì)、愈不均勻，其透水性便愈弱。堅(jiān)硬巖石的裂隙或巖溶愈發(fā)育，其透水性就愈強(qiáng)。透水性一般可用滲透系數(shù)表示，巖土體的滲透系數(shù)可通過抽水試驗(yàn)求??；崩解性是指巖土浸水濕化后，由于土粒連接被削弱、破壞，使土體崩散、解體的特性。巖土的崩解性與土的顆粒成分、礦物成分、結(jié)構(gòu)等關(guān)系極大，以廣東地區(qū)的殘積土為例，一般崩解時(shí)間5～24h，崩解量1.79～34，以蒙脫石、水云母、高嶺土為主的殘積土以散開方式崩解，而以石英為主的殘積土多以裂開狀崩解為主。給水性是指在重力作用下飽水巖土能從孔隙、裂隙中自由流出一定水量的性能，以給水度表示。給水度是含水層的一個(gè)重要水文地質(zhì)參數(shù)，也影響場地疏干時(shí)間。給水度一般采用實(shí)驗(yàn)室方法測定。脹縮性是指巖土吸水后體積增大，失水后體積減小的特性，巖土的脹縮性是由于顆粒表面結(jié)合水膜吸水變厚，失水變薄造成的。巖土的脹縮性往往是產(chǎn)生地裂縫、基坑隆起的重要原因之一，對地基變形和土坡表層穩(wěn)定性有重要影響。標(biāo)定巖土脹縮性的指標(biāo)有:膨脹率、自由膨脹率、體縮率、收縮系數(shù)等。巖土的水理性質(zhì)尚有持水性，溶水性，毛細(xì)管性，可塑性等。

3. 地下水引起的巖土工程危害

地下水引起的巖土工程危害，主要是由于地下水位升降變化和地下水動(dòng)水壓力作用兩個(gè)方面的原因造成的。

3.1 地下水升降變化引起的巖土工程危害。在工程勘察中要注意調(diào)查了解地下水位條件及其升降變化。在天然條件下地下水位一般是季節(jié)性變化雨季水位水位上升旱季水位下降。地下水位的天然變化是區(qū)域性。漸變的。而且變幅較小但是，人為因素引起的局部性地下水為升降變化的幅度往往大于天然變化所引起的巖土工程危害更為嚴(yán)重。(1)水位上升引起的巖土工程危害。潛水位上升的原因是多種多樣的，其主要受地質(zhì)因素如含水層結(jié)構(gòu)、總體巖性產(chǎn)狀；水文氣象因素如降雨量、氣溫等及人為因素如灌溉、施工等的影響，有時(shí)往往是幾種因素的綜合結(jié)果。由于潛水面上升對巖土工程可能造成如下影響；土壤沼澤化、鹽漬化，巖土及地下水對建筑物腐蝕性增強(qiáng)；斜坡、河岸等巖土體巖產(chǎn)生滑移、崩塌等不良地質(zhì)現(xiàn)象；一些具特殊性的巖土體結(jié)構(gòu)破壞、強(qiáng)度降低、軟化；引起粉細(xì)砂及粉土飽和液化、出現(xiàn)流砂、管涌等現(xiàn)象；地下洞室充水淹沒，基礎(chǔ)上浮、建筑物失穩(wěn)。(2)地下水位下降引起的巖土工程危害。地下水位的降低多是由于人為因素造成的，如集中大量抽取地下水、采礦活動(dòng)中的礦床疏干以及上游筑壩、修建水庫截奪下游地下水的補(bǔ)給等。地下水的過大下降，常常誘發(fā)地裂、地面沉降、地面塌陷等地質(zhì)災(zāi)害以及地下水源枯竭、水質(zhì)惡化等環(huán)境問題，對巖土體、建筑物的穩(wěn)定性和人類自身的居住環(huán)境造成很大威脅。

3.2 地下水位對巖土物理力學(xué)性質(zhì)的影響。地下水的升降變化能引起膨脹性巖土產(chǎn)生不均勻的脹縮變形，嚴(yán)重若形成地裂，引起建筑物特別是低層或輕型建筑物的破壞。當(dāng)?shù)叵滤殿l繁時(shí)或變化幅度大時(shí)。不僅使巖土的膨脹收縮變形往復(fù)，而且會(huì)導(dǎo)致巖土的膨脹收縮幅度加大。因此，在膨脹性巖土地區(qū)進(jìn)行工程勘察時(shí)應(yīng)特別注意對場地水文地質(zhì)條件的研究，特別地下水往往升降變化中高度和變化規(guī)律這對地基基礎(chǔ)深度的選擇(宜選在第下水位以上或地下水位以下，不宜選在地下水位變動(dòng)帶內(nèi))有主要的參考價(jià)值。

在建筑工程的地基內(nèi)，當(dāng)?shù)叵滤辉诨A(chǔ)底面以下壓縮層范圍內(nèi)發(fā)生變化時(shí)，就能直接影響建筑物的穩(wěn)定性。若水位在壓縮層范圍內(nèi)上升時(shí)，軟化地基土，使其強(qiáng)度降低、壓縮性增大，建筑物可能產(chǎn)生較大的沉降變形若水位在壓縮層范圍下降時(shí)，巖土的自重應(yīng)力增加，可能引起地基基礎(chǔ)的附加沉降，如果土質(zhì)不均勻或地下水位的突然下降也可能使建筑物發(fā)生變形破壞。

在地下水位以上、地下水位變動(dòng)帶和地下水位以下，具有明顯的變化規(guī)律土體從上到下，有天然含水量、孔隙比由小大一小，壓縮模盆、承載力由大一小一大的變化規(guī)律。這是由于地下水位以上部位，經(jīng)長期淋濾作用，鐵鋁富集，并對土顆粒起膠結(jié)和充填作用，增大了土拉間連接力，往往形成“硬殼層”，因而含水、孔隙比小而壓縮模和承載力增高而位于地下水位變動(dòng)帶的土層，由于地下水積極文替，土中的鐵鋁成分淋失，土質(zhì)變松，因而含水量、孔隙比增大，壓縮模量、承載力降低位于地下水位以下的土層，由于地下水交替緩慢，氧化、水解作用減弱，加之上扭土層的自重壓力作用，土質(zhì)比較密實(shí)，因而含水貧、孔隙比減小，壓縮模、承載力增高。

巖土特別是各類軟質(zhì)巖石、風(fēng)化殘積土、不同成因的粘性土等，其物理力學(xué)性質(zhì)的變化規(guī)律，與地下水位有著密切的聯(lián)系。因此，在分析研究巖土物理力學(xué)的變化規(guī)律時(shí)，應(yīng)充分重視地下水位這一重要影響因素。

3.3 地下水動(dòng)水壓力作用引起的巖土工程危害。地下水在天然狀態(tài)下動(dòng)水壓力作用比較微弱，但是在人為工程活動(dòng)中由于改變了地下水天然動(dòng)力平衡條件，在一定的動(dòng)水壓力作用下，往往會(huì)引起一些嚴(yán)重的巖土工程危害。如流砂、管涌、基坑突涌等。

4. 結(jié)語

巖土工程問題中，地下水問題占有相當(dāng)重要的位置，準(zhǔn)確合理地查明地下水位，不僅使資料的可靠程度更高，而且可更好地用巖土體的潛在能力。因此，為提高工程勘察質(zhì)，在工程勘察中不僅要求查明與巖土工程有關(guān)的水文地質(zhì)問題，以消除下水對巖工程的危害隨著工程勘察的發(fā)展，其必將受到越來越廣泛的重視，切實(shí)做好水文地質(zhì)工作將對勘察水平的提高起極大的推動(dòng)用。

參考文獻(xiàn)

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