巖土工程施工中水文地質條件評價研究

王石鋒

（九江市水利電力規劃設計院，江西 九江 332000）

水文地質條件評價在巖土工程施工中有著十分重要的意義，在對一項工程進行施工之前，首先需要對礦區進行水文地質勘探，了解其水文地質條件及類型，預測可能的災害形式，并做出貼合實際、預見性的評價，才能為后續的施工和開采工作提供先導性的支持。由于水位的變化會受到很多因素的影響，在一定程度上會改變施工的方法，影響施工的結構。在巖土工程的施工中，水文地質會影響巖土工程施工的安全性和穩定性，會對工程帶來負面的影響。例如在巖土工程施工現場若發現工程位于巖溶溝道中，且經過測量后發現溝道的大小不同，水流及地下水被侵蝕嚴重[1]。對其進行水文條件評價后發現，這種水文地質并不適合進行工程施工，但其富含的可溶性巖與非可溶性巖又具有很好的發展條件。如果沒有在施工前進行水文地質勘查和評價，那么將無法找到地下水對巖土的腐蝕作用，在數據不完全的情況下進行施工一定會使后期的建設造成嚴重的危害，使巖土工程的穩定性喪失，甚至威脅到人員的人身安全。在巖土工程施工中利用各種技術完成對該礦區的水文地質條件評價，從而了解該礦區的地下水特征，采取有效的手段，減少地下水腐蝕，避免由于基礎設施存在的問題影響工程施工的順利進行，由此可以看出水文地質條件評價在巖土工程中的重要性。但是水文地質條件受到多種不確定性因素的影響，導致水文地質條件評價具有一定的難度，目前現有的評價方法主要是以專家經驗為主，這種方法具有一定的主觀性，評價結果具有較大的殘差，為此提出巖土工程施工中水文地質條件評價研究。

1 巖土工程施工中水文地質條件評價方法

此次以評價函數作為理論依據，并結合專家評價法，設計了一個新的水文地質條件評價方法，其評價方法路線如下圖所示。

圖1 巖土工程施工中水文地質條件評價方法路線圖

1.1 建立水文地質條件評價指標體系

圖2 水文地質條件評價指標體系示意圖

考慮到影響巖土工程施工安全性和穩定性的多個水文地質因素，建立水文地質條件評價指標體系。根據評價需求，以水文地質條件作為評價目標，選取巖土工程施工區域的補給條件、地表徑流條件、排泄條件作為評價準則，以平均降雨量、降雨入滲系數、補給系數、灌溉回歸入滲系數、人工補給量、地表水滲漏補給系數、水庫規模、地表平均徑流量、地下水埋深、含水層給水度、平均蒸發量、排水量作為評價指標，由此構建一個完整的水文地質條件評價指標體系，如圖2所示。

1.2 水文地質條件評價指標值及權重值計算

在施工過程中運用相關測量儀器和測量技術，對水文地質條件評價指標體系中各個評價指標的實際數值進行測量和分析[2]。然后以專家評價法作為理論依據，專家對所有評價指標的重要性進行評分，分值在0～100范圍內，根據專家評分計算出水文地質條件評價指標權重值，其計算公式如下所示：

公式（1）中，S為巖土工程施工中水文地質條件評價指標權重值；v為評價指標平均專家評分；k為評價指標的數量；p為待計算的評價指標[3]。利用上述公式計算出評價指標的權重，為水文地質條件等級評價提供數值依據。

1.3 巖土工程施工水文地質條件綜合分析

根據巖土工程施工中水文地質條件評價需求，設計了五個水文地質條件等級，分別為一級、二級、三級、四級、五級。一級代表水文地質條件非常差，施工過程中非常容易引發水文地質災害，必須采取預防措施；二級代表水文地質條件比較差，在施工過程中發生地質災害的概率在60%左右，需要采取預防措施；三級代表水文地質條件一般，在施工過程中發生地質災害的概率在50%左右，可以采取一些簡單的預防措施；四級代表水文地質條件比較好，施工過程中發生水文地質災害的可能性較低；五級代表水文地質條件非常好，在施工過程中不會發生地質災害，無需采取任何防御措施。根據上文計算的指標實際值和權重值，運用評價函數計算出巖土工程施工中水文地質條件等級，計算公式如下：

公式（2）中，LZ表示評價施工區域的水文地質條件等級；z表示評價等級；α為計算得到的施工區域評價指標實際值總合。利用上述公式即可計算出巖土工程施工中水文地質條件等級，進而了解到水文地質條件的好與壞，以此完成巖土工程施工中水文地質條件評價。

2 實驗

2.1 實驗設計

實驗以白打電站水庫巖土工程為實驗對象，白打電站為混合式引水開發，工程樞紐區主要水工建筑物有攔河混凝土重力壩、壓力引水隧洞、壓力管道、地面廠房及升壓站等。施工區域含（透）水層主要為強風化基巖裂隙含（透）水層，局部為第四系松散堆積物含（透）水層，與其相對應的地下水類型為基巖裂隙水及孔隙潛水。白打電站水庫為一峽谷型水庫，回水線長約4000m，相應庫水位295.0m，水庫總庫容709.07萬m3。庫區地形地貌不復雜，地形完整，兩岸沖溝發育，庫區河流總體由西向東流，河谷深切，河流波狀彎曲。利用此次設計方法與傳統方法為該巖土工程施工水文地質條件進行評價，下表為巖土工程水文地質條件評價指標值及權重值。

表1 巖土工程水文地質條件評價指標值及權重值

實驗分別對該巖土工程各個樞紐區域的水文地質條件進行評價，對兩種評價方法的評價數據進行記錄，并且利用GFUG軟件計算出兩種方法評價結果的殘差值，將其作為實驗結果，對兩種方法進行對比。

2.2 實驗結果分析

實驗以兩種方法的殘差值作為實驗結果，殘差值范圍在0～1之間，數值越接近1則評價結果的準確性越低，可信度越低；如果殘差值越接近0則說明評價結果的準確性越高，可信度越高。下表為兩種方法評價結果殘差值對比。

表2 兩種方法評價結果殘差值對比/δ

從上表可以看出，此次設計方法評價結果的殘差值基本在0.019～0.148δ之間，殘差值比較接近零；傳統方法評價結果的殘差值在0.487～0.958δ之間，殘差值比較大，并且遠遠高于設計方法。實驗證明此次設計方法具有較高的精度，可以滿足巖土工程施工中水文地質條件評價需求。

3 結語

本文通過理論分析、層次分析以及實驗分析相結合的方法，對巖土工程施工中水文地質條件評價進行了研究，首次將專家評價方法與層次分析方法相結合，形成一種新的評價方法，有效提高了水文地質條件評價精度和效率，降低了水平地質條件評價結果的殘差值，為巖土工程施工中水文地質條件評價提供了理論依據和參考依據。