基于巖土工程勘察中的地下水問題分析

梁　慧

(山西省勘察設(shè)計研究院，山西太原　030013)

基于巖土工程勘察中的地下水問題分析

梁慧

(山西省勘察設(shè)計研究院，山西太原030013)

摘要:分析了地下水水位問題對巖土工程的危害，并探討了地下水的腐蝕性問題，從靜水位測量、水理性質(zhì)分析、污染治理、腐蝕防治等方面，提出了巖土工程勘察中地下水問題的防治方法，從而增強建筑物的耐久性及穩(wěn)定性。

關(guān)鍵詞:巖土工程，地下水，腐蝕性

眾所周知，巖土工程在施工過程中需要考慮多方面的影響因素，其中包括地下水文情況對巖土工程穩(wěn)定性的影響。地下水對巖石及建筑物的作用極易造成嚴(yán)重的后果，因此，在巖土工程的設(shè)計中，相關(guān)人員要將水文情況作為優(yōu)先考慮的因素，針對其中存在的諸多問題制定預(yù)防措施，以便為巖土工程質(zhì)量提供可靠保障。

1　地下水水位問題對巖土工程的危害

1.1地下水上升對巖土工程的危害

地下水文情況的變動受到多種因素的影響，諸如人為影響、氣候影響以及地質(zhì)影響。其中，生活污水的排放、農(nóng)業(yè)抽水灌溉等均屬于人為影響因素;暴雨或者干旱則屬于氣候影響因素;地震災(zāi)害等導(dǎo)致的地層變化則屬于地質(zhì)影響因素。上述幾種因素均極易致使地下水位的上升，而水位上升對巖土工程產(chǎn)生的危害主要有以下幾方面: 1)地下水浸泡后的土壤發(fā)生鹽堿化，此時由于水中帶有大量的離子，其對巖土工程的腐蝕作用要遠(yuǎn)大于純凈水，由此會縮短建筑物的使用壽命; 2)地下水位上升會使土壤中的含水量增加，這便會間接增加土壤的重量，進(jìn)而增大發(fā)生山體滑坡或者泥石流的可能性，同樣會為山體上的建筑帶來隱患; 3)粉細(xì)砂和粉土與水混合會變成液態(tài)，使巖土工程周邊出現(xiàn)管涌和流砂等情況，直接影響建筑物的穩(wěn)定。可見，地下水水位的增加會改變巖土工程地基的性質(zhì)，增加地基的不穩(wěn)定性，給施工工程和施工人員帶來安全隱患，同時也會造成建筑物的質(zhì)量水平下降。

1.2地下水水位下降對巖土工程的危害

一般來說，地下水水位的下降主要是由于人為因素所導(dǎo)致的，在西北等干旱地區(qū)會大量抽取地下水用作灌溉用水或者工業(yè)用水，而隨著生態(tài)環(huán)境的破壞，環(huán)境的蓄水量減少，地下水長期得不到降雨的補充，這就使得地下水水位呈現(xiàn)下降的趨勢。沒有地下水水位作為上部巖體的支撐，上部的巖體工程也會變得不穩(wěn)定，引發(fā)沉降、裂縫等問題。可見，生態(tài)環(huán)境的逐漸失衡使近些年自然災(zāi)害頻發(fā)，由地下水位下降對巖土工程帶來的沉降等危害情況也愈發(fā)明顯，恢復(fù)水循環(huán)系統(tǒng)已成為當(dāng)務(wù)之急［1］。

1.3地下水的動力作用對巖土工程的危害

在地下水的水壓處于平衡狀態(tài)時，地下水上面的巖體及巖體以上的巖土工程都處于穩(wěn)定狀態(tài)，不會出現(xiàn)不良問題，而如果地下水的平衡狀態(tài)被打破，地下水的動力作用就可能對巖土工程帶來危害。當(dāng)?shù)叵滤膭恿ψ饔幂^強時，地下水的應(yīng)力可能超過上層巖土體的強度，導(dǎo)致上層巖土體不穩(wěn)定，一旦上層巖土體的土質(zhì)為疏松土質(zhì)，則會造成管涌、基坑突涌、流砂等災(zāi)害。而這些情況必然會導(dǎo)致巨大的經(jīng)濟損失，甚至?xí)r土工程帶來毀滅性的影響，因此勘察過程中務(wù)必要重視地下水的動力作用對巖土工程可能造成的危害，盡快制定應(yīng)對方案，最大限度的減小損失。常見管涌示意圖見圖1。

圖1　管涌及應(yīng)對措施示意圖

2　地下水的腐蝕性問題

2.1地下水中腐蝕劑的腐蝕作用

地下水中含有多種離子，這些離子的存在使其對巖土工程混凝土結(jié)構(gòu)的腐蝕性增強，特別是混凝土中的鋼筋。水中的離子可以與混凝土中的鋼筋發(fā)生電子交換，直觀上則體現(xiàn)為鋼筋腐蝕，引起體積膨脹，對周邊的混凝土形成擠壓作用，使混凝土產(chǎn)生裂縫，而裂縫的出現(xiàn)又會加大地下水與鋼筋的接觸面積，進(jìn)一步加劇腐蝕的程度，鋼筋的截面面積越來越小，能夠承載的負(fù)載也就越來越小。長此以往，整個巖土工程的地基都會處于不穩(wěn)定狀態(tài)，達(dá)不到承載上部建筑物的要求，建筑物的使用壽命也會由此縮短。圖2為鋼筋腐蝕導(dǎo)致外部混凝土剝落的實物圖。

圖2　鋼筋腐蝕導(dǎo)致混凝土剝落

2.2氣候變化導(dǎo)致地下水腐蝕加速

氣候變化同樣會導(dǎo)致地下水對巖土工程的腐蝕速度加快，作用原理如下:地下水和濕土中的鹽溶液隨毛隙水上升滲透進(jìn)入混凝土的毛細(xì)孔中，經(jīng)環(huán)境不斷的干濕交替，毛細(xì)孔中的鹽溶液被濃縮直至飽和，降溫時飽和的鹽溶液析出結(jié)晶并膨脹腐蝕破壞混凝土。在潮濕的條件下，結(jié)晶鹽又會溶解在水中，從而對建筑物形成周而復(fù)始的侵蝕，最終會削弱建筑物的穩(wěn)定性和耐久性［2］。

3　巖土工程勘察中地下水問題防治方法

巖土工程勘察中地下水問題的防治需對癥下藥，除了要加強測量工作之外，還要積極治理水資源的污染，以提高水資源的利用率，維持地下水環(huán)境的平衡。

3.1加強靜水位的測量

靜水位的測量是了解地下水實際情況的重要方式，這一步在巖土工程的勘察工作中是不能被忽視的。在進(jìn)行靜水位測量時，要嚴(yán)格按照分層測定原則，制定測定時間表。工程施工之前應(yīng)反復(fù)對靜水位進(jìn)行測量，避免測量的數(shù)據(jù)出現(xiàn)誤差。同時在測量過程中，要保證將測水管下放至含水層20 cm，以獲取有效的數(shù)據(jù)，還要嚴(yán)格根據(jù)勘測順序，切實做到科學(xué)、系統(tǒng)勘測。

3.2加強水理性質(zhì)分析

在沒有外界干擾的情況下，地下水變動是有一定的規(guī)律可循的，這意味著地下水對于上層巖體的作用規(guī)律是可以探究的。所以，在巖土工程的勘察過程中，要加強對水理性質(zhì)的分析，了解當(dāng)?shù)氐牡匦蔚孛驳鹊刭|(zhì)環(huán)境特征，明確巖土的脹縮性、崩解性、軟化性、給水性及透水性等性質(zhì)，把握好地下水位的變動規(guī)律。有條件的還可以直接查詢地下水位變動的記錄資料，沒有相應(yīng)條件則可以采用抽樣檢測的方法來了解地下水位的變動情況，從而根據(jù)實際情況進(jìn)行巖土工程施工設(shè)計工作，將地下水對巖土工程造成的影響降到最低。

3.3地下水污染治理

地下水的污染程度加劇所導(dǎo)致的地下水平衡被打破是地下水文地質(zhì)變動的主要原因，可見，加強對地下水污染的治理工作迫在眉睫。治理地下水的污染，首先要控制工業(yè)生產(chǎn)廢水的排放，所有的工業(yè)生產(chǎn)廢水必須經(jīng)過處理達(dá)標(biāo)后才能排放。在農(nóng)業(yè)種植中嚴(yán)禁使用化學(xué)農(nóng)藥，因為化學(xué)農(nóng)藥會隨著降雨滲透進(jìn)土壤，同樣會對水文地質(zhì)造成改變。另外，還要不斷探索新型污水處理技術(shù)，提高污水處理的效率，盡快恢復(fù)生態(tài)內(nèi)的地下水平衡。

3.4地下水腐蝕防治

地下水對巖土工程的腐蝕是不可避免的，只能通過控制水泥的品質(zhì)和水灰比的用量來提高混凝土的耐腐蝕性。可根據(jù)腐蝕環(huán)境中腐蝕物的類型對混凝土的成分予以改進(jìn)，增強對混凝土外層的保護。一般在腐蝕性較強的地段可以用抗硫酸鹽水泥或者礦渣水泥來建造地基，這些水泥的抗腐蝕性能較好且性質(zhì)穩(wěn)定。對于鹽堿地等腐蝕性較強的環(huán)境，必須在樁基礎(chǔ)表面涂刷瀝青或樹脂涂膜，以隔絕外界環(huán)境對樁基礎(chǔ)的侵蝕作用。如果條件允許，可以考慮采取場地排水或者換土等措施［3］。

4　結(jié)語

巖土工程的勘察結(jié)果對后續(xù)的施工過程起著重要作用，會影響到施工中操作人員的安全，同時還在一定程度上決定著整體建筑的經(jīng)濟性和質(zhì)量水平，因此必須予以足夠的重視。地下水活動對巖土工程造成的影響非常大，如果忽視地下水活動對巖土工程的影響，嚴(yán)重者會引發(fā)毀滅性的后果。所以，在勘察的過程中要準(zhǔn)確查明地下水對巖土工程的影響，在此基礎(chǔ)上制定針對性的預(yù)防方案，從而增強建筑物的耐久性及穩(wěn)定性。

參考文獻(xiàn):

［1］徐小軍，付彩霞.芻議當(dāng)前巖土工程勘察中的地下水問題［J］.中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2012( 15) :74.

［2］劉明淳.淺談巖土工程勘察中的地下水問題［J］.建材與裝飾，2013( 30) :146-147.

［3］黃棟聲.巖土工程勘察中地下水問題的探討［J］.企業(yè)技術(shù)開發(fā)(中旬刊)，2012( 2) :145，147.

·施工技術(shù)·

Analysis on groundwater problems based on geotechnical engineering investigation

Liang Hui
( Shanxi Survey and Design Institute，Taiyuan 030013，China)

Abstract:This paper analyzed the harm of groundwater level problem to geotechnical engineering，and discussed the corrosion problems of groundwater，from the static water level measurement，water property analysis，pollution control，corrosion prevention and other aspects，put forward the prevention method of groundwater problems in geotechnical engineering investigation，to enhance the durability and stability of building.

Key words:geotechnical engineering，groundwater，corrosion resistance

作者簡介:梁慧(1986-)，男，助理工程師

收稿日期:2015-11-25

文章編號:1009-6825( 2016) 04-0092-02

中圖分類號:TU412

文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A