水文地質勘查技術在巖土工程中的應用分析

孫瑞

安徽省交通勘察設計院有限公司 安徽 合肥 230000

引言

巖土工程是現代工程施工的重要組成部分，核心研究目標為巖土體，在基坑建設、邊坡建設、建筑施工、礦場施工和地下水相關施工中，常見巖土工程環節。巖土工程施工過程受到水文地質情況的直接影響。巖土工程中涉及多種先進科技，其中水文地質勘查是其常用技術內容。

1 巖土工程中實施水文地質勘查的必要性

巖土工程為現代新型技術體制，其涉及內容主要為土體和巖體工程性問題，在建筑工程、礦產開發等領域具有重要性，地下工程、邊坡建設、地基等基礎建設工程同樣需要巖土工程技術應用。深入研究該技術應用原理，明確技術應用要點，對于提高勘查質量、提高勘查結果可靠性有積極意義，可促進巖土工程安全開展。在國內淡水資源構成中，地下水是重要構成部分。地下水與其他水體相比通常具有良好穩定性，氣候因素對其通常無顯著影響。巖土工程勘查中，地下水分布情況以及水體運動規律是重要勘查內容。地下水情況將直接影響項目施工、使用過程。同時，地下水存在復雜變化，在執行勘查操作時，勘查數據較易出現誤差，影響勘查結果科學性，降低數據應用價值。必須縮小誤差，提高信息準確性，促進精準勘查，從而為巖土工程施工提供可靠參考依據。巖土工程中，水文地質勘查信息具有重要應用價值，可指導工程科學施工，降低施工風險[1]。

2 地下水勘查核心項目

2.1 水位勘查

在水文地質勘查中，需要重點勘查的信息之一是地下水水位信息。水位異常變化直接影響巖土工程安全性，其中水位異常主要表現為水位升高、水位降低以及水位波動。水位降低也是水位常見變化。水位異常降低后導致原地層結構變化，影響地層結構質量，還會引起地層沉降。當水文降低較嚴重時，例如發生水資源枯竭，會對附近巖土環境產生消極影響，導致生態環境失衡，區域建筑較易受到腐蝕。人為因素影響是水位降低的主要誘因。例如，在經濟發展過程中采礦破壞地下巖土結構引起水位下降，以及地下水資源過度開發利用、上游水資源攔截使用造成下游水位降低等，均為引起水位降低的常見因素。

水位上升超過極值時，會導致工程區域地表發生鹽漬化，在此種地質環境中進行工程建設，會導致地基更易受到腐蝕影響，以及降低區域土層穩定性。地下水水位異常升高會侵蝕破壞原有巖土結構穩定性，區域土體受到地下水侵入而發生軟化。此外，此種變化增加巖土體豎向滑移風險，影響工程建設安全。水位上升的消極影響在不同巖土環境中具有不同表現，對于粉狀細沙含量較高的土層，其危害性高耗能高，較易引起流沙，致使地基發生上浮，直接影響工程質量和安全性。地下水水位上升誘因分為自然因素和人為因素，人為因素包括灌溉施工等，自然因素主要為水層結構變化或者自然過度降水等[2]。

部分地下水水體具有水位不穩定表現，常見反復升降。頻繁升降過程導致巖土異常膨脹，在此過程中巖土不均勻變形，頻繁持續變化導致巖土膨脹加劇，最終產生地裂等巖土體問題。水體重復交替運動過程中將導致巖土體鐵類膠結物流失，造成巖土體膠結作用減弱，巖土體孔隙增多、含水量提升，質地疏松軟塌，導致其在工程中無法產生良好負荷作用，增加地基沉降風險。

2.2 水理性質勘查

水文地質勘測時主要針對水位、水理性質進行勘查。所謂巖土體水理性質，即水體接觸巖土體并對其產生相應影響而導致巖土體表現出的特性，通常涉及水分運移和貯存容納問題。在此種勘查中，需要分析巖土體透水性質、持水性質、給水性質以及溶水性質。巖土結構因為水理性質差異具有不同表現，受到地下水的影響作用也存在顯著差異，進而影響工程項目。通過勘查研究，可知其通常存在三種水理作用，分別為重力水、毛細水和結合水。

重力影響在重力水中表現最顯著，此種水自由流動于土層結構內部，具有活躍的運動表現，最易影響巖土工程結構。強壓環境導致結合水形成，此種水體密度顯著超過常規水體，具有顯著黏稠性，因為結合力作用不同而成為弱結合水與強結合水。結合水流動作用較小，巖土工程較少受到此種水體顯著影響。黏性土體結構中較易出現結合水，受到分子吸附作用影響，附近土體外側因此出現薄水膜，此種水膜密度顯著高于正常水體，正常水體密度僅為其1/3左右。毛細水通常可見于巖土體狹窄縫隙中，常規水體主要受到重力作用影響，但是此種水體在重力影響外同時受到毛細作用影響。當毛細力數據顯著時，水位可見增長，力作用降低時水位也隨之降低。毛細水將顯著影響巖土工程，形成毛細水流后將軟化巖土層結構，侵蝕地下建筑材料。

2.3 地下水分布勘查

巖土工程所在區域環境不同，地下水分布也具有顯著不同。常見地下水分布包括潛水層、滯水層、承壓水層等，其劃分依據主要為地下水賦存位置。大氣降水過程中，因為透水層具有顯著孔隙，地表水從此結構滲入，受到重力影響，地表水穿越潛水層，在潛水含水層貯容，部分水體被透水層結構攔截，成為上層滯水。部分水體順利進入潛水含水層，該部分屬于潛水。隔水層、潛水含水層較易影響巖土工程，在巖土工程中應避免挖斷含水層，以防發生地下水大量滲透，影響地層穩定和施工安全。在此類水文地質環境中施工時，首先應監控地層穩定性，然后應采取有效降水措施，并且科學計算隔水層承載作用，基于實際情況予以加固防護處理，預防巖土體沉降，避免在巖土工程中發生坍塌事故。

3 水文地質勘查關鍵技術

3.1 鉆探作業技術要點

在地質勘查中首先應進行鉆孔定位，為確保獲取科學的勘查數據，應合理選擇鉆探地點，從而保證鉆探勘查數據符合巖土工程需要，獲取可靠數據。影響鉆探定位質量的主要因素包括未規范放樣以及地理條件適應性問題，受此影響導致鉆孔標高不準確，影響分析地下水埋深和地下水水體流向勘查結果。想要獲得準確的勘查結果，應有效控制上述因素影響。為此，在鉆孔過程中應進行精準定位，以設計圖紙為依據，定位勘查坐標與高程。在設置勘查控制點時，需要使用全站儀設備進行定位放樣，并且開展閉合檢查。在上述操作過程中，皆需要使用極坐標。在此過程中，水平方向偏差要求控制在2m以內，高程偏差應不超過12cm?？碧近c位需要調整時，應重新開展高程測量操作與平面位置測量操作[3]。

在鉆探階段，操作人員應具有專業資質，并且具有相關工作經驗，當進行深基坑施工，同時基坑深度在地下水位之下時，應進行干鉆法勘查。應科學選擇鉆進管，促進準確檢測土層含水量，同時加水或者循環液，選用可隔離沖洗液的工具類型。工程所在區域可見坍塌風險較高地層時，應通過鉆孔施工有效保護側壁，并且動態監控超地下水水位基坑情況，當填土松散度較高時，應進行防護，防護方法可選擇套管護壁法。提取土樣為Ⅰ級或者Ⅱ級時，需要重點注意的問題是下設管套深度，兩者間距應不低于300%管徑參數。當水位下層可見特殊土質結構，例如粉土層等結構時，應實施泥漿護壁處理，重復測試孔內水頭壓力情況，確保選取合適取值，然后實施后續操作，通過此種處理預防負壓情況或者管涌現象發生。碎石土層側壁防護適宜采用植物膠漿液。

3.2 原位檢測勘查技術要點

巖土工程施工時，建筑或基坑較易受到土層液化情況與土層密實度影響。在飽和砂土環境檢測中，可進行標貫試驗。進行此種試驗操作時，通?？刂圃囼炆疃葹?0m以內。在實施此種試驗時，應依據相關標準進行。試驗檢測中需要進行鉆孔操作，此種操作會破壞土層，因此進行回轉鉆法鉆孔，監控實際情況，使用泥漿防護側壁?；鶞蕝禐樵囼炆疃葧r，要求套管護壁底端超出不低于70cm。在實施回轉鉆進操作時，較易出現沉渣，應將沉渣總厚度控制為＜10cm。確保標貫器皿入口無缺損，然后開展后續步驟，從而降低數據誤差。碎石土質巖土環境中，應科學分析巖土體密實度，進行重型動探檢測勘查，連續擊入取樣，從而保證有效采集巖心。部分巖土工程中，區域巖土體土質緊湊，以軟土結構或者黏性土結構為主，對于此類巖土體，應實施雙橋靜力觸探試驗，提高參數計算可靠性。

3.3 科學選擇取樣定點和樣本

巖土體勘查過程中科學取樣是減少檢測結果誤差的重要因素。前期實施土層分析后，對勘查區域進行劃分，優先取樣無擾動Ⅰ級土層。當勘查環境比較特殊，無法取樣該類土層時，則應選取輕微擾動Ⅱ級土層。應嚴格執行相關標準，執行規范操作，促進科學取樣，保證樣本具有代表性。應實施圓直型孔洞取樣，加強技術應用和控制，預防縮孔、塌孔情況。應根據孔洞直徑選擇取土器型號，取土器型號應低于孔洞直徑（1～2）級?？锥磧炔咳⊥林?，必須先行清理孔洞，保證殘渣厚度在限定范圍內[4]。

3.4 完善制作地質編錄文書

所謂地質編錄，即通過書面反饋形式呈現勘查結果。地質編錄可客觀顯示巖土物理力學特性，在編錄內容中應包括鉆進過程以及土層濕度變化信息。在編錄地質信息時，應進行跟蹤記錄，實時填寫勘查信息，保證數據具有良好準確性。此外，地質編錄內容應與巖土工程現場土質分析相結合，在碎石土等堅硬地層勘查中，應選擇野外環境記錄作為編制重點信息，在描述屬性描述時，應說明排列模式與顆粒性狀，并且科學分析母巖成分，確定風化度信息，全面提供地質土層信息。針對碎石試驗，應側重于編著顆粒干強度、韌性數據。粉土、黏性土軟弱地層地質信息編錄時，需要側重于室內試驗信息記錄。特殊土層勘查應選擇科學標準，闡述堆積年代等重要特征信息。

3.5 全面采集地下水信息

巖土工程是否具有良好穩定性是影響施工的關鍵因素，而其穩定性主要受到地下水作用影響，分析地質情況后，全方位采集地下水水位信息、區域水利屬性信息，然后綜合分析區域降水情況，得出勘查現場地下水總體情況。除此之外，應有效分析水質信息，了解水質酸堿度。巖土工程中，許多的工程需要使用鋼筋材料，此種材料對于酸堿度比較敏感，當酸堿度指標較高時，建設材料較易受到侵蝕，影響工程質量。在進行采集水樣操作時，應控制科學的水樣暴露時間，應采集2個以上樣本。當勘查區域存在多層地下水時，應選擇分層采樣方法進行采樣操作。通過綜合調查，分析區域抗浮結構要求，科學設計抗浮結構，并且根據實際需要建設隔水防滲設施，促進巖土工程順利施工，以此提高施工安全性。在水文地質勘查中，應以國家標準為依據，開展原位取樣、原位測試，標準制作地質編錄文書，并且全方位分析地下水水力屬性，明確含水層分布信息，動態評估地下水水位，為優質施工和安全施工提供良好保障。

4 結束語

綜上所述，在巖土工程施工中，因為水文地質通常具有復雜規律和特質，所以較易影響巖土工程安全施工。為此，應科學進行水文地質勘查分析，獲取準確水文地質數據，結合勘查結果制定合理施工方案，降低水文地質運動對工程造成的威脅。在此類勘查中，應實施準確定位與鉆探，科學采樣和檢測，全方位分析水文地質信息，促進施工安全。