工程地質(zhì)勘察中水文地質(zhì)問題的危害分析

陳瑩瑩

（河南省地礦信息中心，河南 鄭州 450000）

經(jīng)濟快速發(fā)展，建筑業(yè)乘勢而上，各種工程鱗次櫛比，呈現(xiàn)出興旺之勢。與此同時，建筑質(zhì)量問題也日益突出，其中地基工程質(zhì)量問題最為顯著。其導致的沉降、裂縫等，無不影響著建筑體的安全。深層追求不難發(fā)現(xiàn)，這是因為在工程前的水文地質(zhì)勘察工作不夠嚴密科學，導致對地下情況不明，不能保證建筑體重量在地面負載之內(nèi)。

1 現(xiàn)階段工程水文地質(zhì)勘察存在的問題

從現(xiàn)有的工程水文地質(zhì)勘察現(xiàn)狀來看，主要存在兩個問題，第一水分地質(zhì)割裂問題，并非將二者統(tǒng)一看待研究其內(nèi)在影響機制。第二，勘察報告不全面，不能夠為工程施工設(shè)計提供更多的參考。

1.1 水文地質(zhì)割裂問題

在以往的建筑工程當中，對地質(zhì)水文的勘察往往人為割裂，對于地質(zhì)的勘察比重較大，而于于地下水對地下巖層土質(zhì)影響缺乏進一步的論證。這就是一些工程在地質(zhì)勘測中，發(fā)現(xiàn)地下巖層滿足建設(shè)要求，但工程完成后若干年沉降超標的原因。比如在網(wǎng)絡(luò)新聞平臺中《部分新房發(fā)生沉降，八達嶺孔雀城業(yè)務(wù)如何維權(quán)》，其中所講述的民居工程就是因為前置的水文地質(zhì)勘察不科學不詳盡，將地質(zhì)和水文二者割裂開來，著重于地質(zhì)勘察，沒有研究二者作用機制，使得設(shè)計方案存在缺陷，最終導致了C級沉降的現(xiàn)實結(jié)果[1]。

1.2 勘察報告水文地質(zhì)影響機制內(nèi)容缺乏

勘察報告是為設(shè)計方案提供參考的，因此必須要明確水文地質(zhì)二者間的作用機理，并對這種機理對建筑影響予以評價，這樣能夠積極地推出預防措施，確保工程總重量處在工程區(qū)域地面負載范圍之內(nèi)，使得工程順利進行。但實際工作中，勘察報告這方面的內(nèi)容是不足甚至缺失的。

導致以上問題的根本原因在于制度不完善、人員素質(zhì)低。避免這兩類問題，第一就是出臺具體的規(guī)范，提高水分地質(zhì)勘察人員的綜合素養(yǎng)，確保其將水分和地質(zhì)統(tǒng)一辯證來看，其實這就是所謂的巖土水理性質(zhì)的研究工作。該種工作是通過權(quán)威的水文、地質(zhì)數(shù)據(jù)采集，結(jié)合具體的工程信息，來充分地實現(xiàn)辯證考量，尋找工程于巖土水理性質(zhì)之間影響機制，為設(shè)計環(huán)節(jié)施工方案的形成提供參考。

2 巖土水理性質(zhì)和工程間的影響機制

2.1 研究巖土水理性質(zhì)的重要性

地下巖石土壤往往和地下水共同存在形成了復雜的地下環(huán)境，因為水是最為強大的溶劑，其對于各種巖石、土壤都有不同的溶解稀釋能力。巖石土壤中的含水量不同，所體現(xiàn)出的物理特性也存在差異，最直接的體現(xiàn)就是巖石土壤的重量、體積、硬度、形狀上的變化，其直接影響到上部工程的穩(wěn)定性，特別是地基工程的質(zhì)量。

2.2 巖土水理性質(zhì)影響機制

影響到工程區(qū)地下環(huán)境巖土水理性質(zhì)的因素主要是地下水。因為土質(zhì)變化是緩慢的，而地下水流可以因為自然環(huán)境而發(fā)生調(diào)整。具體來說地下水有幾種存在狀態(tài)，即：結(jié)合水（強結(jié)合水、弱結(jié)合水）、毛細管水、重力水。所謂結(jié)合水，就是存在于非水組分之間與溶質(zhì)以化學鍵形式鏈接那一部分水。按其流動性強弱可分為強結(jié)合水，和弱結(jié)合水。強結(jié)合水流動性差，冰點低，不能在土顆粒間形成轉(zhuǎn)移。弱結(jié)合水則于此相反，具有土顆粒之間轉(zhuǎn)移性。結(jié)合水主要存在于黏土當中。毛細管水這是存在于巖石土層間隙之間，可以傳遞靜水壓力，存在于砂土和粉土層中。毛細管水可以導致土壤翻漿和凍脹，更可以引起土壤沼澤化，故此在工程建筑中擁有重要意義。重力水顧名思義就是地下流動水，傳遞靜壓力同時具有溶解能力，其對于地下巖石土壤影響非常明確。毛細管水和重力水是工程水文地質(zhì)勘察的主要對象。而毛細管水、重力水和當?shù)貧夂蚵?lián)系緊密。這就是想對比而言，廣東一帶工程對地基質(zhì)量要求嚴格的原因。因為廣東地下水豐富，對地下巖石土壤影響明確，容易出現(xiàn)地下沼澤，影響地基質(zhì)量和施工工藝[2]。

2.3 測試巖土水理性質(zhì)的方法

主要通過地下水對巖石土壤的溶解等作用體現(xiàn)出來的一些物理性能予以測試。主要有軟化性、透水性、崩解性、給水性、脹縮性。其實，它們都是地下水文土質(zhì)的五個具體的指標，都有對應的系數(shù)。第一，軟化性：其是衡量巖石浸水后強度改變程度的評價指標。其為飽水抗壓強度和干抗壓強度之比，用an表示，當其≤0.75時，說明工程區(qū)域巖石軟化性弱，抗風和抗凍性能強。不同巖石不同軟化性，對應著不同的建筑要求。第二，透水性：其衡量的是土壤和巖石允許水透過的性能。其和土壤巖石的孔隙、裂隙有關(guān)。一般來說砂石透水性強，而黏土透水性弱。透水性越弱說明巖石和土壤內(nèi)部結(jié)構(gòu)越緊密，反之越疏松。我國地基工程對透水性都有嚴格要求，故此其對于建筑設(shè)計方案具有明確的指導意義。第三，崩解性：在實驗中將黏土放入靜水中，觀察土壤顆粒間連接強度改變。一般來說，土壤崩解性越高越不適合建設(shè)大型工程，因為這種土壤地質(zhì)結(jié)構(gòu)承載力有限，一旦超過極限容易發(fā)生大面積沉降以及崩塌事故。第四，給水性：指的是巖石土壤在重力之下流出水分的性能。給水性強說明巖石土壤內(nèi)部構(gòu)造存在空隙，對工程有積極的影響，故此是勘察中重要的水文指標。第五，脹縮性：指的是巖石土壤吸水以及失水之后體現(xiàn)出的膨脹和收縮的性能。脹縮越明顯對地基影響越大。

通過綜合勘察之后得到具體數(shù)據(jù)，根據(jù)數(shù)據(jù)設(shè)計施工方案。比如前文所述的崩解性強的地下環(huán)境就不能建筑高層，或者局部過重的結(jié)構(gòu)設(shè)計。

3 地下水危害工程質(zhì)量安全的主要機理

巖土水理性質(zhì)是通過地下水和巖石土壤發(fā)生作用體現(xiàn)出來的，而該作用因為巖石土壤相對穩(wěn)定，則主要取決于地下水位的改變。因此，地下水危害工程質(zhì)量安全的主要機理就是水位的漲降。當然，前提是工程所在地質(zhì)組成巖石和土壤受地下水影響明顯。

3.1 地下水位上漲帶來的危害

第一，在富含毛細管水的地區(qū)，容易發(fā)生翻漿和土壤堿化，這對于工程可以產(chǎn)生一定的腐蝕作用，使得地基功臣變得脆弱，增加了上部建筑沉降的可能性。第二，原本含水較少的巖石土壤因為地下水上漲體現(xiàn)出軟化強度降低，這也是導致地基沉降墻體裂縫的主要因素之一；第三，地下巖石砂土透水性強，地下水在強大的壓力下上漲，直接對建筑墻體發(fā)生沖刷，會導致建筑體失去穩(wěn)定，有可能產(chǎn)生坍塌；第四，地下深土層含有黏土，導致自然降水不能有效滲透，在地下形成沼澤，無形中增加了建筑工程地基施工的難度[3]。

3.2 地下水位下降帶來的危害

第一，地下水位下降，原本發(fā)生膨脹的巖石和土壤失去水分，導致顆粒間間隙減小，會導致地面下降。如果這種下降是不均勻的，則會導致建筑物發(fā)生不均勻沉降，給建筑帶來安全危機。第二，地下水下降帶來的一系列自然災害，對于建筑工程功能的發(fā)揮產(chǎn)生負面影響。比如，某地區(qū)地下水下降導致這里的建筑發(fā)生坍塌的危險，自然而然會導致人們遠離這里，直接會導致這里的經(jīng)濟受到影響，也許會造成一個真空地區(qū)，那么于這樣的環(huán)境建設(shè)工程，其風險性可見一斑。目前就造成地下水位的原因予以研究，主要是人為破壞，比如農(nóng)業(yè)灌溉將地下水大量抽出導致水位下降。大型城市建設(shè)導致的水位下降，因為城市建設(shè)中破壞了土壤層，失去了上部土壤的覆蓋，地下水大量蒸發(fā)，或者進一步向下移動[4]。

3.3 地下水位反復漲落帶來的危害

前文所述，巖石土壤都會和地下水發(fā)生一定的反應而產(chǎn)生脹縮。如果水位反復漲落，會導致巖石和土壤跟著發(fā)生脹縮，頻繁的脹縮對于工程來說等同于不斷地搖動地基，這會導致建筑不穩(wěn)。再者建筑物對于地面來說是一種靜壓力，建筑物和地下環(huán)境處在平衡狀態(tài)，但頻繁脹縮給予建筑物向下沉降的慣性，這會進一步破壞地下巖層，如果巖層剛度下降，會導致突然沉降甚至于崩塌[5]。

4 總結(jié)

通過對工程地質(zhì)勘察中水文地質(zhì)問題的危害分析，明確了水文地質(zhì)勘察的重要性，特別是二者互相影響形成的巖土水理性質(zhì)體現(xiàn)出的軟化性、透水性、崩解性、給水性、脹縮性于建筑工程的重要意義。對于地下水位升降對建筑質(zhì)量影響進行了分析，可以通過對應的建筑問題找到對應的根源。其實，針對于水文地質(zhì)對建筑工程影響來說，勘察者、設(shè)計者要擔負的責任更大，故此建立相關(guān)的規(guī)范出臺相關(guān)法律，是促進科學勘察和設(shè)計的根本保證。