巖土工程中水文地質(zhì)問題的危害性探討

■王 雷 ■中國瑞林工程技術有限公司，江西 南昌 330013

經(jīng)濟和社會的快速發(fā)展帶動了建筑行業(yè)的飛速進步，巖土工程也隨之大量出現(xiàn)，巖土工程的勘察工作取得了較大突破。巖土工程在建設施工過程中，易受到當?shù)厮牡刭|(zhì)狀況的影響，兩者是緊密相聯(lián)，相互作用的。然而，在對巖土工程進行勘察設計及施工的過程中，現(xiàn)場的水文地質(zhì)狀況卻沒有得到應有的重視，這無疑為以后的施工留下了巨大的隱患。因此，在進行相關勘察工作時，應當注意對當?shù)氐乃牡刭|(zhì)狀況及可能存在的問題進行一個深入的分析，制定周密的預防解決措施以減少水文地質(zhì)問題所造成的負面影響。其中，地下水問題在巖土工程中是最常見的，會影響到基礎的特性及建筑物的穩(wěn)定性和持久性。

1 巖土水理性質(zhì)簡析

巖土水理性質(zhì)指巖土與地下水相互作用時顯現(xiàn)的特性，它與巖土的物理性質(zhì)一樣，都屬于巖土重要的工程地質(zhì)性質(zhì)。巖土的這種性質(zhì)會直接影響巖土的形狀與強度，嚴重時會使巖土產(chǎn)生變形，間接影響到建筑物的穩(wěn)定。傳統(tǒng)的地質(zhì)勘測中，工作人員重視對巖土物理力學性質(zhì)的檢測，對巖土水理性質(zhì)重要性認識不足，導致得出的巖土工程地質(zhì)性質(zhì)的勘測結果不全面。巖土水理性質(zhì)主要從地下水的賦存形式和水理性質(zhì)及研究方法幾個方面來進行思考。地下水的賦存形式主要有三種:重力水、結合水和毛細管水，其中結合水又有強結合水和弱結合水之分。

巖土的水理性質(zhì)及測試方法有軟化性、崩解性、給水性、透水性及脹縮性五種。透水性，水在重力作用下能夠透過巖土，透水性就是巖土允許水透過的特性。巖石堅硬，其中有裂隙或巖溶，發(fā)育越好，透水性就越強;反之，巖石松散，顆粒細小且不均勻，透水行便差。透水性通過滲透系數(shù)來表示，可通過抽水試驗來獲得具體的滲透系數(shù)。崩解性，指巖土由于浸水濕化，土粒連接能力變差，土體易解體崩散。軟化性，一般通過軟化系數(shù)進行表示，它是巖土由于浸水濕化，力學強度下降的一種特性，是巖石耐水浸能力和耐風化的重要判斷標準。若巖石層中有易軟化巖層的存在，在地下水的作用下會形成軟弱夾層。這種軟化特性在泥巖、泥質(zhì)砂巖、頁巖及粘性土層中比較常見。此外，巖土所存在的基坑隆起、地裂縫等現(xiàn)象，與巖土的脹縮性有關，該性能通過膨脹率、體縮率收縮系數(shù)及自由膨脹率來判定，影響土坡表層穩(wěn)定性和地基變形的程度。除了上述幾種主要性能外，巖土的水理性質(zhì)還有毛細管性、溶水性及可塑性等。

2 水文地質(zhì)評價分析

首先，重點評價對象為地下水與巖土結構及建筑物的關系，預測可能產(chǎn)生的危害并提出解決措施。該項目的評價內(nèi)容主要包括工程項目概況、地質(zhì)條件、現(xiàn)場自然條件及穩(wěn)定性、相關技術標準、勘察目的、工作進度、巖土性質(zhì)、巖土強度和變形參數(shù)、地下水水位及埋藏情況、地基承載力、地下水對建筑的腐蝕程度等內(nèi)容。

其次，水文地質(zhì)勘察評價的內(nèi)容主要有地下水概況、地基基礎方案、工程地質(zhì)條件、水土腐蝕狀況、工程地質(zhì)層的埋藏與分布狀況、場地的穩(wěn)定性及抗震性等。進行評價時，應注意結合巖土工程的實際情況，結合不同條件下下的地下水情況。具體的問題有地下水對鋼筋混凝土的腐蝕狀況評價、地下水對建筑材料的軟化狀況評價、巖土漲縮問題評價等。

最后，水文地質(zhì)勘察中，要注意建筑物地基類型的需求，選擇地基類型時，要對該地的水文地質(zhì)的歷史狀況、巖土性質(zhì)、巖層巖性及物理學性質(zhì)等有一個基本的掌握，將巖層、水文地質(zhì)和建筑三者聯(lián)系在一起?？辈闀r，要注意觀察現(xiàn)場是否存在斷裂狀況和地質(zhì)不良狀況，從而決定設計施工活動。

3 水文地質(zhì)勘察

水文地質(zhì)問題的出現(xiàn)與地質(zhì)勘查工作中的忽視態(tài)度有很大關系，在勘察報告中很少涉及水文參數(shù)問題。對于巖土工程來說，它的工程地質(zhì)災害與基礎設計都不能缺少水文地質(zhì)勘測這一環(huán)節(jié)。

3．1 水文地質(zhì)勘察的基本要求

巖土工程的水文地質(zhì)勘察必須遵循最基本的施工要求，基本的勘察要求應從資料搜集和實踐勘察兩個角度出發(fā)，主要內(nèi)容包括四個方面:

首先，從自然地理條件方面進行水文地質(zhì)勘察。該方面主要是指對該區(qū)域內(nèi)的地形地貌特征和水文特征等展開勘察工作，判斷是否屬于季風氣候區(qū)，氣候特征有哪些，從而判斷氣候的濕潤度。至于地形地貌方面，主要是根據(jù)地形地貌狀況來判斷流水方向及水系特征，從而進一步了解地貌侵蝕狀況及土壤堆積狀況。其次，是對地質(zhì)環(huán)境的勘察工作。該環(huán)境主要是指施工位置的地質(zhì)構造狀況。要細致勘察地層巖性、構造控制及基地構造等方面。第三，勘察地下水位狀況。盡量做到準確掌握該地區(qū)幾年來的地下水位變化狀況，并預測今后的發(fā)展趨勢，了解地表水補排狀況和地下水補給狀況，以促進地下水勘察工作的有效展開。最后，是對含水層以及隔水層的勘察方面。要想確定地下隔水層的埋深和厚度狀況，需要從含水層分布、地下水類型及水流變化等方面進行分析，勘測時要做好勘察參數(shù)的記錄，從而根據(jù)地下水質(zhì)狀況選擇建材。

3．2 巖土工程中水文地質(zhì)問題的重要性探究

水文地質(zhì)問題在一定程度上會對工程施工中的地質(zhì)變化產(chǎn)生影響，地質(zhì)變化又會影響到建筑的施工工程。在水文地質(zhì)問題的探究方面存在著一定的局限性，許多巖土工程在設計時僅靠分析相關的數(shù)據(jù)和記錄，很少到實際施工現(xiàn)場進行勘察，思想上重視程度不夠，這樣就導致水文問題得不到有效解決，影響工程施工質(zhì)量。建設完成后，因地下水問題而導致的巖土工程問題時有發(fā)生，從而影響到建筑的穩(wěn)定性和安全性。上述方面確定了水文地質(zhì)問題的重要地位。

4 地下水引發(fā)的巖土工程問題及注意事項

4．1 問題思考

4．1．1 地下水位影響巖土物理學性質(zhì)

地下水位變化會使膨脹性巖土產(chǎn)生不均勻的脹縮變形，嚴重時會形成斷裂，從而破壞低層或者輕型的建筑物。若地下水位變化幅度大，次數(shù)多，會導致巖土不斷的發(fā)生膨脹收縮的現(xiàn)象，同時，巖土的膨脹收縮幅度也會不斷增加。因此，在膨脹性巖土區(qū)域內(nèi)進行勘察工作時，要特別注意觀察現(xiàn)場的水文地質(zhì)條件，地下水位的升降變化規(guī)律可作為地基基礎深度選擇的參考值，基礎深度應盡量避開地下水位變動帶，盡量在地下水位的上方或者是下方的位置。在基礎底面下壓縮層范圍內(nèi)，若地下水位發(fā)生變化，會影響到建筑物的穩(wěn)固性。水位上升，會使地基土發(fā)生軟化，降低強度和壓縮性，這樣會導致建筑物發(fā)生沉降。相反的，若水位下降，巖土的自重壓力會相應的增加，這時，地基基礎會附加沉降，地下水位突降或者是土質(zhì)不勻，建筑物會遭到巨大破壞。

在地下水位以上、地下水位變動帶及地下水位以下之間有一定的變化規(guī)律:土體從上到下，它的壓縮模盆、承載力的變化規(guī)律為大小大，而空隙、天然含水量的變化規(guī)律為小大小。這是因為地下水位以上部位由于經(jīng)常遭到淋濾，鐵鋁富含量大，起到膠結和充填土顆粒的作用，從而增大了土拉間連接力，構成硬殼層，這樣使得含水量和孔隙比小，壓縮模和承載力會增高。處于地下水位變動帶位置的土層，地下水流動大，土層中的鐵鋁等成分流失，土層松散，這樣的話，含水量和孔隙比大，承載力和壓縮模量會有所降低。土層若是處在地下水位以下，水交替過程緩慢，水解和氧化作用較弱，再加上土層的壓力作用，土質(zhì)密而實，導致含水量、孔隙比較小，承載力、壓縮模高。

4．1．2 地下水升降引發(fā)巖土工程問題

地下水位狀況及升降變化是巖土工程勘測中需要調(diào)查的問題之一。在自然條件下，地下水位的變化受季節(jié)性的影響，雨季時水位相應的上升，旱季時水位則下降。天然狀態(tài)下的水位變化具有區(qū)域性和漸變性，變化幅度不明顯，若是添加人為因素，則局部性的地下水位變化幅度要大得多，會造成更加嚴重的巖土工程問題。首先，水位上升狀況。潛水位的上升是多種因素綜合的結果，地質(zhì)因素的影響，比如總體巖性產(chǎn)狀、含水層結構等;其它的還有水文氣象因素如氣溫、降水量等方面的影響，人為因素包括管道施工、灌溉等方面。地下水位的上升對巖土工程的影響主要表現(xiàn)在以下幾個方面:河岸等位置的巖土體發(fā)生崩塌、滑移等地質(zhì)問題;地下室充水，基礎上浮;土壤鹽漬化與沼澤化對建筑物的腐蝕;巖土體軟化、結構破壞引起的流砂、管涌等現(xiàn)象。其次是潛水位的下降狀況。潛水位的下降多與人為因素有關，比如上游筑壩、水庫進行儲水時會大量攔截下游的地下水補給、生產(chǎn)生活用水來源于大量抽取地下水、采礦過程中礦床疏干情況等。地下水位若下降過大，地下水源枯竭，會引發(fā)較為嚴重的地面沉降、地裂及地面塌陷等災害，還會引發(fā)水質(zhì)惡化等環(huán)境問題，不僅會影響到建筑物的穩(wěn)定，還會影響到人類的生產(chǎn)生活。

4．1．3 動水壓力作用造成的危害

在自然狀態(tài)下，地下水的動水壓力比較小，人為活動會造成地下水天然動力失去平衡，這樣會引發(fā)一些較為嚴重的巖土工程問題，比如管涌、流砂、基坑突涌等。

4．2 注意事項

在巖土工程施工中，應注意從水文地質(zhì)角度出發(fā)，強調(diào)地質(zhì)勘查工作的有效性。在勘察過程中，除了水文地質(zhì)問題外，還要關注水文問題與巖土的關系。在正式施工之前，應綜合考察現(xiàn)場的地下水位問題、自然環(huán)境及隔水層狀況，除此之外，含水層分布及其深度也是地質(zhì)勘查的重要環(huán)節(jié)。

巖土工程施工的水文地質(zhì)參數(shù)應當有一個精確的把握，主要包括地下水壓、起始壓力參數(shù)分析、地下水流測速、P－Q曲線繪制及地下水位的測定等內(nèi)容。

5 結束語

綜上所述，水文地質(zhì)危機會導致巖土工程出現(xiàn)不同程度的問題，其中，地下水問題最為突出。當前巖土施工過程中容易忽視水文地質(zhì)問題，這樣就會很難保證建筑的質(zhì)量，因此，展開嚴格的水文地質(zhì)勘測工作顯得尤為重要，要從審查與監(jiān)管層面保證該項工作的展開。獲得精確合理的數(shù)據(jù)，不僅能增強資料的可信度，還能夠合理利用水文及地質(zhì)條件，提高施工質(zhì)量。查明并消除水文地質(zhì)問題必將受到廣泛的重視。

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