淺談工程基礎(chǔ)建筑設(shè)計(jì)施工中水文地質(zhì)勘察的重要性

【摘 要】水文地質(zhì)是工程地質(zhì)勘察的重要組成部分，工程基礎(chǔ)建筑的質(zhì)量是建立在完整的地質(zhì)勘察基礎(chǔ)之上的，文章通過(guò)對(duì)水文地質(zhì)勘察的內(nèi)容介紹和分析，總結(jié)了水文地質(zhì)勘察在工程基礎(chǔ)建筑設(shè)計(jì)施工中的重要性。

【關(guān)鍵詞】水文地質(zhì)；工程勘察；基礎(chǔ)建筑；地下水；作用

【Abstract】Hydrogeology is an important part of engineering geological survey， the quality of the construction project is built on the basis of a complete survey on the basis of geological， hydrogeological survey article by content description and analysis， summed up the basis of hydrogeological investigation in the engineering building design construction importance.

【Key words】Hydrogeology；Engineering survey；Foundation construction；Groundwater；Role

1. 前言

（1）水文地質(zhì)勘察是運(yùn)用地質(zhì)學(xué)、巖土力學(xué)、工程地質(zhì)學(xué)、測(cè)量學(xué)的理論，按照科學(xué)的勘察程序與方法，利用有效的測(cè)試儀器和鉆探技術(shù)，調(diào)查和工程建設(shè)有關(guān)的工程地質(zhì)條件和水文地質(zhì)條件，評(píng)價(jià)存在的與工程有關(guān)的工程地質(zhì)和水文地質(zhì)問(wèn)題，為工程建設(shè)的設(shè)計(jì)、施工等提供詳實(shí)、科學(xué)、準(zhǔn)確的地質(zhì)資料。

（2）水文地質(zhì)工作在工程勘察、基礎(chǔ)設(shè)計(jì)、工程地質(zhì)災(zāi)害與防治等方面都起著重要的作用。對(duì)工程基礎(chǔ)施工尤為重要，但是在實(shí)際的工程地質(zhì)勘察工作中，人們通常更加注重對(duì)勘察揭露出來(lái)的巖土類(lèi)型及其工程地質(zhì)性質(zhì)、地質(zhì)結(jié)構(gòu)的研究，很少直接涉及水文地質(zhì)參數(shù)的利用，在勘察報(bào)告中大多只是簡(jiǎn)單地對(duì)天然狀態(tài)下的水文地質(zhì)條件作一般性的評(píng)價(jià)，導(dǎo)致經(jīng)常發(fā)生由地下水引發(fā)的各種地基工程危害問(wèn)題，令勘察和設(shè)計(jì)處于困難的境地。由此可見(jiàn)，重視水文地質(zhì)勘察對(duì)地基處理的重要作用，對(duì)提高基礎(chǔ)工程的設(shè)計(jì)、施工、質(zhì)量都有很大的作用。

2. 基礎(chǔ)建筑工程地質(zhì)勘察中水文地質(zhì)評(píng)價(jià)內(nèi)容

在過(guò)去的基礎(chǔ)建筑工程勘察報(bào)告中，由于忽視了結(jié)合基礎(chǔ)設(shè)計(jì)和施工需要評(píng)價(jià)地下水對(duì)巖土工程的作用和危害，在某些地區(qū)已發(fā)生多起因地下水造成基礎(chǔ)下沉和建筑物開(kāi)裂的質(zhì)量事故，通過(guò)對(duì)眾多因水文地質(zhì)問(wèn)題引起的工程危害分析，總結(jié)出在工程勘察中，對(duì)水文地質(zhì)問(wèn)題的評(píng)價(jià)，主要應(yīng)考慮以下內(nèi)容：

2.1 應(yīng)重點(diǎn)評(píng)價(jià)地下水對(duì)巖土體和建筑物基礎(chǔ)部分的作用和影響，預(yù)測(cè)可能產(chǎn)生的巖土工程危害，提出防治措施。

2.2 工程勘察中應(yīng)密切結(jié)合建筑物地基基礎(chǔ)類(lèi)型的需要，查明有關(guān)水文地質(zhì)問(wèn)題，提供選型所需的水文地質(zhì)資料。

2.3 不僅要查明地下水的天然狀態(tài)和天然條件下的影響，更重要的是分析預(yù)測(cè)在人為工程活動(dòng)中地下水的變化情況，及對(duì)巖土體和建筑物的反作用，以及對(duì)基礎(chǔ)部分的侵蝕作用。

2.4 應(yīng)從工程角度，按地下水對(duì)工程的作用與影響，提出不同條件下應(yīng)當(dāng)著重評(píng)價(jià)的地質(zhì)問(wèn)題，如：

（1）對(duì)埋藏在地下水位以下的建筑物基礎(chǔ)中水對(duì)混凝土及混凝土內(nèi)鋼筋的腐蝕性。

（2）對(duì)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(chǎng)地，應(yīng)著重評(píng)價(jià)地下水活動(dòng)對(duì)上述巖土體可能產(chǎn)生的軟化、崩解、脹縮等作用。

（3）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(cè)產(chǎn)生液化潛蝕、流砂、管涌的可能性。

（4）當(dāng)基礎(chǔ)下部存在承壓含水層，應(yīng)對(duì)基坑開(kāi)挖后承壓水沖毀基坑底板的可能性進(jìn)行計(jì)算和評(píng)價(jià)。

（5）在地下水位以下開(kāi)挖基坑，應(yīng)進(jìn)行滲透性和富水性試驗(yàn)，并評(píng)價(jià)由于人工降水引起土體沉降、邊坡失穩(wěn)進(jìn)而影響周?chē)ㄖ锓€(wěn)定性的可能性。

3. 地下水對(duì)基礎(chǔ)建筑的危害

3.1 地下水位的變化，對(duì)工程建筑的危害影響極大，如地下水位上升，可引起淺基礎(chǔ)地基承載力的降低，在有地震砂土液化的地區(qū)會(huì)引起液化的加劇，巖土體產(chǎn)生變形、滑移、崩塌失穩(wěn)等不良的地質(zhì)作用。再有，在寒冷地區(qū)產(chǎn)生地下水的凍脹影響。其實(shí)就建筑物本身而言，若是地下水位在基礎(chǔ)底面以下壓縮層內(nèi)發(fā)生上升變化，水浸濕和軟化巖土，因而使地基土的強(qiáng)度降低，壓縮性增大，建筑物則會(huì)產(chǎn)生過(guò)大的沉降，導(dǎo)致地基嚴(yán)重變形。尤其是對(duì)于結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定的土（例如濕陷性黃土，膨脹土等）這種現(xiàn)象更為嚴(yán)重，對(duì)設(shè)有地下室的建筑的防潮和防濕也很不利。

3.2 地下水侵蝕性的影響主要體現(xiàn)在水對(duì)混凝土、可溶性石材、管道以及金屬材料的侵蝕和危害。突出表現(xiàn)在地下水的侵蝕性和地下水中的化學(xué)性質(zhì)的積極作用，在工程上帶來(lái)很大的危害，侵蝕性在或快或慢的進(jìn)行著，改變了各種建筑材料的使用預(yù)期。

3.3 在飽和的砂性土層中施工，由于地下水的水力狀態(tài)的改變，使土顆粒之間的有效應(yīng)力等于零，土顆粒懸浮于水中，隨著水一起流出的現(xiàn)象被稱(chēng)為流砂。這種不良地質(zhì)作用的影響主要表現(xiàn)為在工程施工過(guò)程中會(huì)造成大量的土體流動(dòng)，致使地表塌陷或建筑物的地基破壞，會(huì)給工程施工帶來(lái)極大的困難，或者直接影響建筑工程及附近建筑物的穩(wěn)定。

3.4 如果地下水滲流，水力坡度小于臨界水力坡度，那么雖然不會(huì)產(chǎn)生流砂現(xiàn)象，但是土中細(xì)小顆粒仍有可能穿過(guò)粗顆粒之間的孔隙被滲流帶走。其結(jié)果是使地基土的強(qiáng)度受到破壞，土下形成空洞，從而導(dǎo)致地表塌陷，破壞建筑場(chǎng)地的穩(wěn)定，此種現(xiàn)象就是常說(shuō)的潛蝕。

3.5 地下水的不良地質(zhì)作用中，還有一個(gè)應(yīng)尤為注意的是基坑涌水現(xiàn)象。這種現(xiàn)象發(fā)生在建筑物基坑下有承壓水時(shí)，開(kāi)挖基坑會(huì)減小基坑底下承壓水上部的隔水層厚度，減小過(guò)多會(huì)使承壓水的水頭壓力沖破基坑底板形成涌水現(xiàn)象。涌水會(huì)沖毀基坑，破壞地基，給工程帶來(lái)一定程度的經(jīng)濟(jì)損失。endprint

3.6 過(guò)度開(kāi)采地下水，經(jīng)常造成地面沉陷，塌陷的地面給工程造成極大的危害，經(jīng)濟(jì)損失很大。此類(lèi)的工程實(shí)例很多，例如某一工廠為了賺取更大的利潤(rùn)，工業(yè)用水采用地下水，由于開(kāi)采量超大，過(guò)度抽取地下水而造成了地面塌陷，形成很大的漏斗狀，因此而造成周邊的建筑開(kāi)裂，地基很多失穩(wěn)，給人們帶來(lái)了極大的安全隱患。

4. 基礎(chǔ)建筑中水文地質(zhì)勘察的重點(diǎn)和方法

4.1 重視巖土水理性質(zhì)的測(cè)試和研究。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(lái)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(duì)巖土的物理力學(xué)性質(zhì)的測(cè)試比較重視，對(duì)巖土的水理性質(zhì)卻有所忽視，因而對(duì)巖土工程地質(zhì)性質(zhì)的評(píng)價(jià)是不夠全面的。

巖土的水理性質(zhì)是巖土與地下水相互作用顯示出來(lái)的性質(zhì)，而地下水在巖土中有不同的賦存方式，不同形式的地下水對(duì)巖土水理性質(zhì)的影響程度有所不同，而且影響程度又與巖土類(lèi)型有關(guān)。下面首先介紹一下地下水的賦存形式及對(duì)巖土水理性質(zhì)的影響，然后再對(duì)巖土的幾個(gè)重要的水理性質(zhì)及研究測(cè)試方法進(jìn)行簡(jiǎn)單的介紹。

地下水的賦存形式及對(duì)巖土水理性質(zhì)的影響，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。

（1）強(qiáng)結(jié)合水，又稱(chēng)吸濕水，吸濕水被分子力吸附在巖土顆粒周?chē)纬蓸O薄的水膜，是緊附于顆粒表面結(jié)合最牢固的一層水，其吸附力高達(dá)10MPa，在強(qiáng)壓下，其密度接近普通水的兩倍，具有極大粘滯性和彈性，可以抗剪切，但不受重力作用，也不能傳遞靜水壓力。弱結(jié)合水，又稱(chēng)弱薄膜水，它處于吸著水之外，厚度大于吸著水。弱結(jié)合水所受的吸附力小于強(qiáng)結(jié)合水，可以在顆粒水膜之間作緩慢的移動(dòng)，薄膜水在外界壓力下可以變形，但同樣不受重力影響，且不能傳遞靜水壓力。

（2）毛細(xì)管水，是指由毛細(xì)管作用保持在巖土毛細(xì)管空隙中的地下水，可細(xì)分為孤立毛細(xì)管水、懸掛毛細(xì)管水、真正毛細(xì)管水。它同時(shí)受毛細(xì)管力和重力的作用，當(dāng)毛細(xì)管力大于重力時(shí)，毛細(xì)管水就上升，因此地下水潛水面以上的普遍形式是一個(gè)與保水帶有水力聯(lián)系的含水量較高的濕水層。毛細(xì)管水能傳遞靜水壓力，并能在空隙中垂直上下運(yùn)動(dòng)，對(duì)巖土體能起到軟化的作用，有時(shí)會(huì)引起土壤的沼澤化或鹽漬化增強(qiáng)巖土體及地下水對(duì)建筑材料的腐蝕性。毛細(xì)管水在砂土和粉土中含量較高，在砂礫層含量較少，在粘土中含量很少。

（3）重力水，是指在重力作用下能在巖土孔隙、裂隙中自由運(yùn)動(dòng)的水，即我們通常所稱(chēng)的狹義“地下水”。它不受分子力的影響，不能抗剪切，可以傳遞靜水壓力。由于重力水在天然和人為因素的影響下，在巖土中的滲流活動(dòng)非常活躍，對(duì)巖土的水理性質(zhì)有顯著的影響。重力水是我們研究巖土水理性質(zhì)的重點(diǎn)關(guān)注對(duì)象。

4.2 巖土的主要的水理性質(zhì)及其測(cè)試辦法：

（1）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，即巖石在浸水飽和狀態(tài)下與風(fēng)干狀態(tài)下極限抗壓強(qiáng)度之比，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(lèi)成因的粘性土層、泥巖、頁(yè)巖、泥質(zhì)砂巖等均普遍存在軟化特性。

（2）透水性，是指水在重力作用下，巖土容許水透過(guò)自身的性能。巖土的滲透性的強(qiáng)弱首先決定于巖土空隙的大小和連通性，其次是空隙度的多少。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(guò)抽水、注水和壓水試驗(yàn)求取。

（3）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。巖土體的崩解特性包括崩解所需時(shí)間、崩解量、崩解方式等。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，以某地區(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(kāi)方式崩解，而以石英為主的殘積土多以裂開(kāi)狀崩解為主。

（4）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)，它不但影響基坑涌水量大小，同時(shí)也影響場(chǎng)地疏干時(shí)間。給水度一般采用實(shí)驗(yàn)室方法測(cè)定。

（5）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(duì)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、容水性、毛細(xì)管性、可塑性等等。

5. 結(jié)束語(yǔ)

水文地質(zhì)勘察在基礎(chǔ)工程勘察中是極其重要的，在具體工程中，一定要根據(jù)勘察到的工程所處地域的水文地質(zhì)條件，制定相應(yīng)的防護(hù)措施和施工計(jì)劃，真正保證工程的質(zhì)量。在工程地質(zhì)勘察中切實(shí)加強(qiáng)對(duì)水文地質(zhì)問(wèn)題的分析，使工程地質(zhì)勘察成果的實(shí)用性和預(yù)見(jiàn)性更好，為實(shí)際的工程建設(shè)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

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[文章編號(hào)]1619-2737（2014）07-18-612

[作者簡(jiǎn)介] 韋文健，工作單位：江西省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局九0一地質(zhì)大隊(duì)（江西省九0一地質(zhì)工程勘察院）。endprint