關于巖土工程勘察中的水文地質問題研究

馬磊 溫景銘

山東省地質礦產勘查開發局第五地質大隊 山東泰安 271000

摘要：我國以往在巖土工程勘察中對巖土的物理性質的比較重視，對巖土的水理性質卻有所忽視，所以許多防治地下水的措施見效甚少。在工程勘察時，必須對地下水的勘察給予足夠的重視，并確保勘察數據的準確信。本文介紹了水文地質勘察的重要內容，并探討了巖土工程勘察中的水文地質問題。

關鍵詞：水文；水理；地下水位

一、水文地質勘察的重要內容

（一）自然地理條件。自然地理條件包括一切與自然地理相關的內容，如氣象水文特征和地形地貌等，其中氣象水文特征就是指是屬于亞熱帶還是熱帶、季風氣候與否的地域；地形地貌就是指工程所屬地域的特征，如水系、平高原、地形、地貌等。

（二）地質環境。地質環境就是在地質發展過程中，自然形成的地殼，其包括工程所在區域的地質構造特征、地層巖性、基層構造、新構造、第三系厚度的控制等內容。

（三）地下水位情況。低下水位情況主要包括對近些年地下水位的最高點及相應的變化、地下水補給排泄條件、地表水與地下水的補排關系及對地下水位的影響等。地下水位的變化對巖土工程的影響巨大，是工程勘察的重點內容。

（四）各含水層和隔水層的埋藏條件、地下水類型、流向、水位及其變化幅度；主要含水層的分布、厚度及埋深；通過現場試驗測定地層滲透系數等水文地質參數等；場地地質條件下對地下水賦存和滲流狀態的影響、判定地下水水質對建筑材料的腐蝕性等。

二、巖土工程勘察中的水文地質問題

（一）巖土水理性質

巖土水理性質是指巖士與地下水相互作用時顯示出來的各種性質。巖土水理性質與巖土的物理性質都是巖：巖土的水理性質不僅影響巖土的強度和變形，而且有些性質還直接影響到建筑物的穩定性。以往在勘察中對巖土的物理力學性質的測試比較重視，對巖土的水理性質卻有所忽視，因而對巖土工程地質的評價是不夠全面的。巖土的水理性質是巖土與地下水相互作用顯示出來的性質，下面首對巖土的幾個重要的水理性質及研究測試方法進行簡單的介紹。

1、巖石軟化性

巖石軟化性是巖石浸水后力學強度降低的特性。它主要取決于巖石的礦物成分和孔隙性。其定量指標是軟化系數。軟化系數愈小，軟化性愈強。軟化系數小于0.75的巖石稱軟化巖石。

軟化性的計算：通常用巖石的軟化系數表示水對巖石強度的影響程度，即水飽和和巖石試件的單軸抗壓強度與干燥巖石試件單軸抗壓強度之比η0=Rc.w/Rc≤1

式中，η0為巖石的軟化系數；Rc.w為水飽和巖石試件的單軸抗壓強度，MPa；Rc為干燥巖石試件的單軸抗壓強度。

2、巖石的透水性

巖石的透水性是指巖石允許水透過的能力，用滲透系數（K）表示，滲透系數具有與滲透速度相同的量綱，即（m/d）或（cm/s）。巖石的滲透系數越大，滲透性能越好。巖上體的滲透系數可通過抽水試驗求取。抽水試驗前應獲得自然流場水位，流量變化趨勢和速率的資料，試驗過程中，嚴禁抽出的水就地排放造成回滲或倒灌；注意觀測地面塌陷、沉降現象。

抽水試驗可根據場地條件，選擇穩定流或非穩定流的試驗方法。穩定流試驗宜做三次降深；非穩定流試驗，其出水量應保持常量。當水位較深、水量不大時，可選擇用抽筒提水進行簡易抽水試驗。觀測孔宜垂直和平行地下水流向各布-條觀測線，每條觀測線宜布置1～3個孔。觀測孔與抽水孔的距離應根據含水層的厚度、透水性能等確定。

3、巖石的含水率

巖石的含水率是指巖石試件中含水的質量與固體質量的比值。由于大都巖塊的含水率比較小，因此對巖塊含水率試驗也提出了相對比較高的要求，采集試樣不得采用爆破或鉆孔法。在試件采取、運輸、儲存和制備過程中，其含水率的變化不得大于1%。巖塊的含水率試驗采用烘干法，即將從現場采取的試件加工成不小40g的巖塊，放入烘箱內在105～110℃的恒溫下將試件烘干，后將其放置在干燥器內冷卻至室溫稱其質量，重復上述過程直至將試件烘干至恒重為止。恒重的判斷條件是相鄰24h兩次稱量之差不超過后一次稱量的0.1%，最后可按下式計算巖石的含水率：w=（m0-ms）/msX100

4、巖石的給水性

飽和巖石在重力作用下能夠自由排出若干水量的性能稱為巖石的給水性。在數量上用給水度來衡量。給水度μ是飽和巖石在重力作用下能排出水的體積Vg與巖石總體積（V）之比，μ=Vg/V，用小數或百分數表示。給水性一般采用實驗室方法測定。

5、巖石的持水性

在分子力和表面張力的作用下，巖石空隙中能夠保持一定水量的性能，稱為巖石的持水性。持水性在數量上用持水度來衡量。持水度Wr為飽和巖石經重力排水后所保持水的體積與巖石體積之比，即Wr=Vr/V。所保持的水不受重力支配，多為結合水和懸掛毛細水。巖石的持水量多少主要取決于巖石的顆粒直徑和空隙直徑的大小，即巖石顆粒越細，空隙越小，持水度越大。

（二）地下水的測量

一般情況下，巖土工程勘察中，地下水的測量與計算方法通常為鉆孔。通常是通過鉆孔提取巖芯后0.5 h，測量孔內水位；有條件的，還可測量終孔后24 h的水位，測量穩定的地下水位。然而，這種方法對于只有含水層貫通的地層是合理的；對于含水層不貫通的地層和局部不透層水的地層，則存在很大的漏洞，為以后的工程設計和施工造成很大的弊端。為進一步確定地下水位，從而快速找出透水帶，可以選用多種方法來測定水位。通過分段鉆進的方法，規定好每天的鉆進量，在完成一天的鉆進任務后，必須要將孔中的水抽干，在下一次鉆進前再次測量水位，檢查是否有水存在。如果土體的上層沒有水，那么可以按照原計劃進行下去；如果土體上層含有水，那么必須要密封測量段，抽干水分，第二天測量其水位和水壓，從而進一步確定水位的分布情況。總之，因巖體有滲透裂縫性，在鉆孔過程中，也只是其中一小段有水，因此，可以將地層分為兩段，即含水段和不含水段，再根據水文地質勘察的原理，準確找出地層的含水段和不含水段，并且將此作為分析巖體穩定性的主要依據。在確定含水帶后，結合其特點，借助裂隙滲透原理，預測地下水對建筑物的影響。

（三）地下水的動壓力

工程勘察中為了查明建筑場地天然巖（土）層地下水的流向流速、裂隙性、滲透性和富水性，通過現場測試測定有關水文地質參數，為建筑設計提供水文地質資料。測定水文地質參數的方法有多種，包括現場地下水流向流速的測定、抽水試驗、壓水試驗、注水（滲水）試驗，應根據地層透水性能的大小和工程的重要性以及對參數的要求，選擇測試方法。其中，滲透系數等水文地質參數的測定，有現場試驗和室內試驗兩種方法。一般室內試驗誤差較大，現場試驗比較切合實際，故應重視通過現場試驗測定。同樣，多層地下水分層水位（水頭）的觀測，尤其是承壓水壓力水頭的觀測，雖然對基礎設計和基坑設計都十分重要，但目前不少勘察工程忽視這項工程，造成勘察資料的欠缺。故現場水文測試是十分重要和必要的。

眾所周知，在天然的情況下，地下水動水壓力的作用會相對薄弱，也可以說一般情況下基本不會對巖土工程造成重大的危害。但是，如果是人為的工程活動，那就需要另當別論。它會引起地下水的天然動態平衡發生改變，在一些相對較嚴重的移動的動水壓力作用下，會引起較嚴重的巖土工程危害，類似于流砂、管涌等現象出現。根據流砂、管涌等現象的形成條件，有關的工程地質部門要為防治此類現象做些較為詳細的分析和研究，以此來解決地下水的動壓力給巖土工程帶來的危害。

參考文獻：

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