水文地質(zhì)勘察在巖土工程中的技術應用

常 成

（中國建材集團-中國建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心江西總隊，江西 上饒 334000）

近年來,隨著我國工程勘察技能的快速發(fā)展,人們開始逐漸認識到水文地質(zhì)在勘察工作中的重要性。通過科學合理的方法精確計算出與水文地質(zhì)相關的參數(shù),并全面發(fā)揮水文地質(zhì)應有的效用已成為各工程項目最為關注的問題。本文按照工程實際情況對水文地質(zhì)進行全面勘察,可以在很大程度上降低水文地質(zhì)對工程項目造成的損害,保障工程投入使用后的穩(wěn)定性、安全性和耐久性。因此非常有必要對工程地質(zhì)勘察過程中的水文地質(zhì)分析進行研究。

1 概況分析

本次勘察對象范圍為上饒市三清山機場場區(qū)，場區(qū)位于區(qū)域上的羊石－周塢－周石－毛埂向斜的南翼，向斜軸向NE31°，長度約7km，受其影響，地層呈單斜狀分布，產(chǎn)狀為301°～20°∠5～20°，區(qū)內(nèi)小柔皺、小柔曲較為發(fā)育，翼部一般呈舒緩狀。場區(qū)內(nèi)白堊系上統(tǒng)河口組基巖與下伏的茅店組基巖呈不整合接觸。擬建工程場區(qū)屬剝蝕丘陵地貌單元，地勢低矮，地形平緩，最大高程114.609m，最小高程85.134m，最大高差為29.475m，溝谷切割微弱，山坡較緩，坡角一般為5°～30°。工程施工現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)工程位于巖溶溝道中，且經(jīng)過測量后發(fā)現(xiàn)溝道的大小不同，場區(qū)中部有2條沖溝橫穿場區(qū)，見圖1。在原有沖溝底部設置排水暗涵，暗涵采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，長911m。場地地形地貌較復雜，為二級場地（一般場地）。

圖1 南北沖溝

2 巖土工程中水文地質(zhì)的分析

地下水既是巖土體的組成部分，直接影響巖土體工程特性，又屬于基礎工程的環(huán)境，影響建筑物的穩(wěn)定性和耐久性在巖土工程勘察中查明水文地質(zhì)問題，能為設計和施工提供必要的水文地質(zhì)資料，以消除或減少地下水對巖土工程的危害。

擬建工程的北西約7km有信江河，上饒市降雨高峰普遍在5-6月，場區(qū)最低標高88.65m，遠高于信江百年一遇水位，故信江河對場區(qū)無淹沒可能。場區(qū)地下水局部賦存于低洼地的含礫粘土的孔隙中和強風化基巖的裂隙中，是為上層滯水和基巖裂隙水，以上各層富水性及透水性均弱，為弱含水層。根據(jù)本次鉆探及調(diào)查，絕大多數(shù)鉆孔未見地下水，地下水僅見于場區(qū)低洼處的少量鉆孔中，實測24小時穩(wěn)定水位埋深平均約為0.2m，其補給來源為大氣降水及農(nóng)田灌溉水,大部分降水通過地表水系排走，殘留的上層滯水主要通過地面蒸發(fā)，地下水下滲緩慢，徑流途徑長。水位隨季節(jié)氣候變化而升降，其年變化中幅度一般在0.20m～0.50m之間。場區(qū)環(huán)境類型為Ⅲ類。地下水、地表水質(zhì)類型屬均屬HCO3--Ca2+型，對混凝土結(jié)構(gòu)具中等腐蝕性，對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋具微腐蝕性。

3 勘察方法

3.1 勘探點的測量定孔

平面位置允許偏差±0.25m，高程允許偏差±5cm；因障礙改變鉆探點位時，應將實際鉆探位置及時標明在平面圖上，注明與原樁位的偏差距離、方位和地面高程，必要時應重新測定點位。

3.2 鉆探

勘探點的布置及鉆孔的深度按具體要求執(zhí)行，鉆探過程中巖土工程師跟班編錄，未達目的或不合格的鉆孔堅決返工，嚴格按有關規(guī)程驗收鉆孔，保證了原始資料的真實、可靠和準確性。具體的要求如下：根據(jù)現(xiàn)場地形、地質(zhì)情況，勘探點間距可適當加大或縮小，對構(gòu)造異常和地形復雜地區(qū)應適當加密；鉆孔分一般鉆孔和控制鉆孔兩種。控制鉆孔占勘探孔總數(shù)的1/3，分深控制孔、淺控制孔，相間布置，各占勘探孔總數(shù)的1/6，并且每個地貌單元均應布置；巖石取樣孔在平面上均勻布置，土取樣孔主要布置在沖溝處，其數(shù)量占勘探孔總數(shù)的1/3；原位測試孔包括靜探孔和標貫孔，數(shù)量占勘探孔總數(shù)的1/6，且與取樣孔相間布置。全風化層或強風化層應布置動探測試；深控制性鉆孔深度最低不小于15m，并進入中分化以上巖層3m，淺控制性孔深度最低不小于10m；一般鉆孔遇到基巖層即可。挖方區(qū)控制孔深度應從道面設計高程起算；采取原狀土樣的鉆孔，口徑不得小于91mm，僅需鑒別地層的鉆孔，口徑不得小于36mm；對要求鑒別地層和取樣的鉆孔，均應采用回轉(zhuǎn)方式鉆進，取得巖土樣品；對非取樣和標貫的一般孔，可采用沖擊鉆或小口徑螺旋鉆；在巖層中鉆進時，回次進尺不得超過巖芯管長度，在軟質(zhì)巖層中不得超過2.0m。巖芯采取率完整巖層不得小于80%；破碎巖層不小于65%；鉆進深度和巖土分層深度的量測精度，不應低于±5cm；在鉆進中如遇地下水，應停鉆量測初見水位，為測得單個含水層的靜止水位，對粘性土層停鉆時間不應少于24h，并應在全部鉆孔結(jié)束后，同一天內(nèi)量測各孔靜止水位，量測水位采用測水鐘。水位允許誤差為±1.0cm；野外記錄應真實及時，按鉆進回次逐段填寫；拍攝巖芯、土芯彩照納入勘察成果資料。

3.3 取樣

鉆探取樣孔的取樣間距，孔深0m～10m時為1m，孔深10m以下時為2m；必須保證每層巖土均采取土樣。重型擊實試驗取樣布置在挖方區(qū)含礫粘土地段。粘性土取樣應用薄壁取土器，取樣長度為30cm；試樣應妥善密封，防止?jié)穸茸兓瑖澜貢窈捅鶅觯槐４鏁r間不宜超過三周。重型擊實試驗取天然含水率的代表性擾動土樣，取樣數(shù)量不少于50kg；巖石試樣利用鉆探巖芯制作，樣長10cm，取樣完成后應立即現(xiàn)場封樣，填寫標簽，分清上下順序，及時送樣；選3個具有代表性鉆孔，各取1件地下水水樣進行室內(nèi)水質(zhì)分析實驗，水樣數(shù)量不少于1.50L。水試樣應及時試驗，清潔水放置時間不超過72小時，稍受污染的水不超過48小時，受污染的水不超過12小時。

3.4 原位測試

靜力觸探試驗采用雙橋及孔壓探頭、自動記錄；深度記錄的誤差不應大于觸探深度的±1%。

標準貫入試驗：標貫間距為1.0m，標準貫入試驗采用自動脫鉤的自由落錘法進行錘擊，錘擊速率應小于30擊/min。

動力觸探試驗采用重型自動落錘裝置；觸探桿最大偏斜度不超過2%，錘擊速率每分鐘為15～30擊。貫入10cm讀數(shù)一次，當連續(xù)三次N63.5＞50時，可停止試驗。

3.5 土工試驗

含水量試驗：試驗方法采用烘干法，取樣數(shù)量不少于300g。密度試驗：采用環(huán)刀法，試樣體積不小于2個環(huán)刀切樣的要求。相對密度（比重）：采用比重瓶法，取樣數(shù)量不小于300g。顆粒分析試驗：對于粒徑小于、等于60mm，大于0.075mm的土采用篩析法；對于粒徑小于0.075mm的土采用密度計法或移液管法。取樣數(shù)量不小于300g。界限含水量試驗：液限采用圓錐儀法，塑限采用滾搓法。液、塑限試驗均采取擾動土樣，試樣數(shù)量不小于500g。土的擊實試驗：試驗方法采用重型擊實試驗，試驗儀器采用重型擊實儀。土的固結(jié)（壓縮）試驗：試樣采用Ⅰ級不擾動土樣，試樣直徑不小于100mm、高度不小于150mm，試驗方法采用標準固結(jié)試驗。壓縮系數(shù)采用壓力由Pi=100kPa增加到Pi+1=200kPa時所得的壓縮系數(shù)a1-2（Mpa）；固結(jié)系數(shù)計算方法采用時間對數(shù)法。繪制e-p曲線以及變形與時間對數(shù)關系曲線。土的抗剪強度試驗：采用固結(jié)快剪試驗方法，試樣采用Ⅰ級不擾動土樣，試樣直徑不小于100mm、高度不小于150mm。

4 地層巖性

根據(jù)鉆探結(jié)果，場區(qū)地基巖土分布較不均勻，變化較大，按其成因、地形地貌及工程性質(zhì)可分為第四系和基巖兩個區(qū)。第四系全新統(tǒng)(Q4)，地貌上屬坡殘積層，可分為耕土、淤泥和含礫粘土等三個亞區(qū)，分布于場區(qū)的山坡坡腳、低洼或溝谷地帶；白堊系河口組二段上亞段（K2h2-1）和三段下亞段(K2h3-1)、茅店組(K1m)地層，根據(jù)巖性不同，本大類工程地質(zhì)巖組可分為三大亞類，即粉砂巖、化砂巖和含礫砂巖等三個亞區(qū)，分布于場區(qū)的山坡、山頂部位。基巖承載力高，均勻性較好，無軟弱下臥層，適宜作為擬建工程的基礎持力層。建筑物基礎型式適宜采用淺基礎或樁基礎，淺基礎入中風化基巖不小于0.5m，樁基礎入中風化粉砂巖不小于1D（D為樁徑）且不小于1.0m。

5 場區(qū)的不良地質(zhì)分析

周邊場區(qū)多為自然斜坡，但由于場區(qū)基巖產(chǎn)狀平緩(傾角5°～20°)，自然邊坡坡度較小一般為5°～30°，坡高一般小于10m，個別地段20多米，自然邊坡的穩(wěn)定性較好。由現(xiàn)場地質(zhì)工程地質(zhì)測繪及鉆探查明，場地內(nèi)未發(fā)現(xiàn)活動性斷裂，周邊無地下開采礦井、無采空區(qū)、無滑坡、崩塌、泥石流、巖溶、土洞、液化地基等不良地質(zhì)現(xiàn)象，場區(qū)范圍內(nèi)的不良工程地質(zhì)問題主要為軟弱土體（耕土及淤泥）對路基產(chǎn)生不均勻沉降即軟土沉降。場地內(nèi)共有27口人工水塘，表層有約0.20m～2.50m淤泥，淤泥，流塑，具高壓縮性，易產(chǎn)生變形。山間低洼地的稻田內(nèi)，表層分布有0.30～1.40厚的耕土，松散，具高壓縮性，易產(chǎn)生沉降。

不良工程問題的處理：人工水塘內(nèi)的淤泥，首先進行挖溝排水、曬干，再進行清除淤泥，或采取地基處理（如拋石擠淤），然后按設計要求分層回填壓實到設計標高。稻田內(nèi)的耕土，該路段可進行放水曬干、清泥，然后按設計要求分層回填壓實到設計標高。

6 結(jié)語

在巖土工程中水文地質(zhì)勘察一定要受到更多的重視，最為工程地質(zhì)勘察中一項重要的數(shù)據(jù)參考，水文地質(zhì)勘察直接影響著工程施工的結(jié)構(gòu)安全問題以及穩(wěn)定性和耐腐蝕性。因此在巖土工程中一定要做好水文地質(zhì)的勘察工作，確保獲得更多的相關信息，為后續(xù)的施工設計提供可靠的依據(jù)。