淺論地下水對巖土工程的危害

文/王樹坡 北京市建平工程勘察有限責(zé)任公司 北京 102200

根據(jù)埋藏條件，地下水分為包氣帶水、潛水、承壓水三大類。包氣帶水處于地表面以下潛水位以上的包氣帶巖土層中，雨季水量多，旱季水量少；潛水是埋藏在地表以下第一層較穩(wěn)定的隔水層以上具有自由水面的重力水，受氣候條件影響，季節(jié)性變化明顯，也受地形、地質(zhì)、氣象、水文等自然因素控制，并常與地形有一定程度的一致性；承壓水是地表以下充滿兩個穩(wěn)定隔水層之間具有一定壓力的重力水，不受氣候的影響，動態(tài)較穩(wěn)定。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、地下水動水壓力作用、地下水的腐蝕性等幾個方面的原因造成的。

1、地下水位升降帶來的危害

1.1 地下水位下降的危害

地下水位下降很多情況下是人為因素導(dǎo)致的，例如：采礦活動中的礦床疏干以及上游筑壩工程、人工灌溉中大量抽取地下水、修建水庫工程中截奪下游地下水的補給等。地下水位下降的危害通常表現(xiàn)在：①常常誘發(fā)地裂、地面塌陷等地質(zhì)災(zāi)害，鄰近建筑物或地下管線的不均勻沉降、建筑物基礎(chǔ)下的土體顆粒流失，甚至掏空，對巖土體、建筑物的穩(wěn)定性產(chǎn)生重大影響并直接威脅人類生命財產(chǎn)安全。②地下水資源枯竭、水質(zhì)惡化、土壤鹽漬化等環(huán)境問題，對人類的生活和生存環(huán)境造成巨大影響。

1.2 地下水位上升的危害

地下水水位上升的原因是多種多樣的，例如含水層結(jié)構(gòu)、總體巖性產(chǎn)狀、水文氣象因素如降雨量、氣溫等及一些人為因素如灌溉、施工等。其危害主要有以下幾點：

① 土壤沼澤化、鹽漬化。

② 斜坡、河岸等巖土產(chǎn)生滑移、崩塌等不良地質(zhì)現(xiàn)象。充滿裂隙的地下水及其流動對潛在的崩塌體產(chǎn)生靜水壓力和動水壓力，也可以產(chǎn)生浮托力。地下水降低了潛在崩塌體與穩(wěn)定巖體之間的抗拉強度，也使裂隙充填物的抗剪強度在水的軟化作用下大大降低。這些都使得邊坡上潛在的崩塌體更易于失穩(wěn)。

③ 一些具特殊性的巖土體結(jié)構(gòu)破壞、強度降低、軟化。

④ 引起飽和砂類土及粉土液化、出現(xiàn)流砂、潛蝕等現(xiàn)象。流砂是在地下滲流動水壓力作用下細小顆粒隨著地下水滲漏穿過縫隙而流失，造成地層塌陷或崩潰的現(xiàn)象。在地下水的滲流作用下單個土顆粒發(fā)生獨立移動的現(xiàn)象，稱潛蝕或管涌。潛蝕較普遍地發(fā)生在不均勻的砂層或砂卵(礫)石層中，細粒物質(zhì)從粗粒骨架孔隙中被滲流攜走，使土層的孔隙增大，強度降低，發(fā)展下去會呈現(xiàn)"架空結(jié)構(gòu)"甚至造成地面塌陷。

⑤ 地下水的浮托作用。當(dāng)建筑物基礎(chǔ)底面位于地下水位以下時，地下水對基礎(chǔ)底面產(chǎn)生靜水壓力，即浮托力。浮托力減少地基對基礎(chǔ)底面的正壓力，即減小對基礎(chǔ)滑動的抗滑力，嚴重影響基礎(chǔ)的抗滑穩(wěn)定性。

地下水位不論過度上升還是下降都會帶來土地鹽堿化，但原理是不一樣的，地下水位上升會使鹽分殘留在土壤內(nèi)，而地下水位下降則是引起了海水倒灌，從而造成土地鹽堿化。相比較而言，地下水位下降帶來的危害要更為嚴重。

2、承壓水對基坑的作用

當(dāng)深基坑下部有承壓含水層存在，開挖基坑會減小含水層上覆隔水層的厚度，在隔水層厚度減小到一定程度時，承壓水的水頭壓力能頂裂或沖毀基坑底板，造成突涌現(xiàn)象。基坑突涌將會破壞地基強度，并給施工帶來很大困難。

3、地下水的腐蝕性

地下水對鋼筋及混凝土的腐蝕。當(dāng)?shù)叵滤械亩趸蓟蚨趸蜻^多、H+濃度較高時，水就具有侵蝕性。含侵蝕性二氧化碳的水能溶解混凝土中的鈣質(zhì)而使混凝土崩解。二氧化硫與混凝土作用時能生成硫鋁酸鈣，這種化合物形成時體積要膨脹而使混凝土脹裂。有時地下水因污染原因會帶有某些礦物質(zhì)，也會對鋼筋及混凝土產(chǎn)生腐蝕影響。巖土工程的地基長時間受地下水腐蝕，將會大大影響建筑物的使用壽命。

結(jié)論：

地下水對場地的土質(zhì)和地基有巨大影響，在巖土工程勘探中十分重要。如何切實做好水文地質(zhì)勘察，是關(guān)系到能否提高工程勘察質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)，這應(yīng)該引起廣大勘察工作者的高度重視和深入研究。地下水的性質(zhì)是多種多樣的，產(chǎn)生的危害也不容小覷。在勘探過程中，需要對地下水進行全面分析，才能夠根據(jù)各方面參數(shù)綜合制定出最為合理的防治措施，保證巖土工程的安全進行和經(jīng)濟效益的最大優(yōu)化。