水文地質(zhì)問題在工程地質(zhì)勘察中的重要性

【摘 要】在工程勘察的一系列活動中，水文地質(zhì)問題是一個極為重要但也易被忽視的問題。水文地質(zhì)和工程地質(zhì)二者關(guān)系極為密切，互相聯(lián)系和互相作用，地下水既是巖土體的組成部分，直接影響巖土體工程特性，又是基礎(chǔ)工程的環(huán)境，影響建筑物的穩(wěn)定性和耐久性。在一些水文地質(zhì)條件較復(fù)雜的地區(qū)，由于工程勘察中對水文地質(zhì)問題研究不斷深入，設(shè)計中又忽視了水文地質(zhì)問題，經(jīng)常發(fā)生由地下水引發(fā)的各種巖土工程危害問題，令勘察和設(shè)計處于難堪的境地。本文根據(jù)工程實例，通過對其施工過程以及施工中存在的問題進(jìn)行分析，探討了加強(qiáng)水文地質(zhì)勘察的重要性及主要技術(shù)手段。

【關(guān)鍵詞】水文地質(zhì)；工程地質(zhì)勘察；病險水庫

水文地質(zhì)勘察是研究水文地質(zhì)條件的主要手段，其目的是為了查明地下水的形成和分布規(guī)律，并在此基礎(chǔ)上對地下水資源作出水量與水質(zhì)評價，從而為國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)提供水文地質(zhì)依據(jù)。但往往在工程勘察設(shè)計和施工過程中，水文地質(zhì)問題常常被忽視。

一、水文地質(zhì)問題在工程地質(zhì)勘查中的重要性

在對巖土工程進(jìn)行勘查以及施工過程中需要對巖土工程周邊的水文地質(zhì)進(jìn)行仔細(xì)的勘察，而有些工程施工單位在工程施工過程中最容易忽視對工程周邊進(jìn)行水文地質(zhì)勘察。工程地質(zhì)情況在很大程度上是受水文地質(zhì)情況所決定的，因為巖土體中含有地下水，地下水可以對巖土體產(chǎn)生直接的影響，而且水文地質(zhì)條件對于巖土工程的穩(wěn)固性有非常大的影響。一些工程施工單位在進(jìn)行工程勘察的過程中僅僅是對工程周邊表面的水文地質(zhì)進(jìn)行勘查，而沒有對地下的水文地質(zhì)條件進(jìn)行勘查，這樣便使得工程勘察工作沒有達(dá)到很好的質(zhì)量，在工程建設(shè)過程中，或者建設(shè)完成之后，可能發(fā)生由地下水而導(dǎo)致的。

二、水理性質(zhì)

1.水透性。

該性質(zhì)指流水在重力影響下對巖石的穿透能力。巖土層滲透能力的強(qiáng)弱主要和巖土層大大小小的縫隙相關(guān)。越松散的巖土層縫隙越多越大，所以水透性比較強(qiáng)。堅硬的巖土層通常縫隙很少，所以水透性通常很差。

2.持水性。

該性質(zhì)強(qiáng)調(diào)在分子層面上，巖土層的顆粒和分子依靠分子力和萬有引力能夠在重力影響下保持水分子能力的強(qiáng)弱。

3.給水性。

該性質(zhì)同樣受重力影響，指在重力影響下水含量很大的巖土層能夠從縫隙中釋放的水量大小，稱為給水度。給水度是水文地質(zhì)中非常重要的參數(shù)和性質(zhì)，該性質(zhì)不單單對土地的疏干時間長短有較大影響，還很大程度上決定了基坑的涌水量。

4.崩解性。

該性質(zhì)指巖土在被水侵蝕以后，巖土顆粒的分子之間作用力遭到破壞，連接性變差，巖土主體崩壞階梯，使巖土層的強(qiáng)度變差。

三、實例分析

1.工程概況。

某水庫地處交通較為便利地方，壩址以上集雨面積8.8km。最枯流量0.032m3/s，多年平均流量0.16m3/s。水庫大壩為均質(zhì)土壩，最大壩高12m，壩頂高程為1257.0m，總庫容380萬m3，是以灌溉為主的水利樞紐工程。水庫除險加固工程施工的主要工作內(nèi)容包括：右岸防滲帷幕灌漿工程、溢洪道工程、放水設(shè)施改造工程等。

2.水文地質(zhì)勘察。

流域內(nèi)海拔高程1254-1360m，地勢較平坦，地貌以巖溶地貌為主，碳酸鹽廣泛分布，巖石裸露，植被覆蓋一般，河床多年平均侵蝕模數(shù)為200-500t/km2，多年平均含沙量0.606kg/m3，森林覆蓋率為12.1%。工程區(qū)構(gòu)造簡單，穩(wěn)定性好，無晚近期斷裂活動.

3.工程施工中存在的問題及處理

（1）對右岸帷幕灌漿施工中孔號126，171，172遇溶洞，在設(shè)計對溶洞進(jìn)場進(jìn)行物探，重新對溶洞處理進(jìn)行設(shè)計，停工5個月；設(shè)計批復(fù)以后對溶洞進(jìn)行灌漿處理，組織隊伍進(jìn)場，對溶洞進(jìn)行灌漿，同時進(jìn)行溶洞段外帷幕灌漿施工質(zhì)量檢查。總共導(dǎo)致工期延誤8個月的時間。

（2）項目在具體施工中，由于工程所處環(huán)境及地質(zhì)條件發(fā)生變化，導(dǎo)致實際施工工程量大于合同工程量；溢洪道工程基礎(chǔ)開挖時，遇軟（土基），設(shè)計增加基礎(chǔ)斷面，增加碎石墊層，實際開挖工程量比設(shè)計大。

（3）大壩右岸灌漿先道孔施工時，過別孔終孔段壓水實驗未滿足設(shè)計要求，增加孔深，工程量增大；右岸帷幕灌漿孔號126，171，172段遇溶洞，增加對溶洞處理工程量，工作量增大；壩頂及下游面增設(shè)漿砌石擋墻，增加工程量。

（4）工程事故分析。

從工程施工中遇到的以上主要事件中可以看出，造成這些事故發(fā)生、工期延誤，主要是由于在進(jìn)行水文地質(zhì)勘查時，勘察不仔細(xì)造成的?？梢娫谒畮旖ㄔO(shè)以及水庫滲漏施工中，進(jìn)行水文地質(zhì)勘察的重要性。

4.水庫滲漏水文地質(zhì)勘察內(nèi)容

（1）地質(zhì)條件。

第一，地形地貌的特點，通過勘察水庫周圍的地形地貌，正確分析其對于水庫區(qū)地下水的影響。河水位低于庫水位，以及水庫間的分水嶺比較單薄時，容易引起庫水滲漏。

第二，地質(zhì)構(gòu)造，褶皺、斷層、裂隙等發(fā)育的地帶，斷層破碎現(xiàn)象明顯，是形成水庫嚴(yán)重滲漏的通道；巖層中寬大密集裂隙地帶容易形成滲漏；在巖溶地區(qū)，斷層帶上容易形成滲漏的通道。

第三，地層巖性以及結(jié)構(gòu)，水庫發(fā)生滲漏和巖土體有很大的關(guān)系，如果水庫是松散巖類壩基，容易形成河道堆積物，由于其滲透性比較強(qiáng)，造成庫水的滲漏和流失；如果水庫建在巖溶地區(qū)，由于碳酸鹽底部的隔水層的隔水效果一般來說很差，不利于阻擋和保存庫水，也會造成庫水流失。

（2）水文地質(zhì)條件。

除了地形地貌以及地質(zhì)結(jié)構(gòu)以外，水文地質(zhì)條件也是影響水庫滲漏的重要因素。首先要確定地下水類型，含水層層次、分布以及埋藏深度等信息以及地下水的補(bǔ)給、徑流以及排泄的條件，分析地下水水位及其變化幅度。在勘查中尤其要注意隊水庫附近地下分水嶺的勘察，因為如果當(dāng)?shù)叵路炙畮X比水庫正常高水位低的時候，容易引發(fā)滲漏。

（3）巖溶區(qū)的巖溶發(fā)育特征。

如果水庫位于巖溶地區(qū)，還必須重視勘察巖溶發(fā)育強(qiáng)度及其規(guī)律、巖溶形態(tài)及其分布規(guī)律、巖溶水的動力特征、建壩前后水流量動態(tài)變化等。

（4）水庫滲漏的地質(zhì)分析。

第一，滲漏通道的主要表現(xiàn)形式。

對于巖漿巖地區(qū)的水庫，一般來說，可能發(fā)生滲漏通道主要是砂礫石層以及基巖表面的透水層；對于沉積巖地區(qū)的水庫其滲漏一般來說主要表現(xiàn)為透水層漏水，而且斷層的破碎帶也可以形成滲漏的通道；對于第四紀(jì)堆積物地區(qū)的水庫，壩下滲漏的主要通道有河床、古河道以及砂卵礫石層等，見表1：

第二，漏水通道的連通性。

地層的結(jié)構(gòu)特征對于松軟巖層滲漏通道的連通性具有重要的影響。多層結(jié)構(gòu)水文地質(zhì)條件下，相對隔水層的條件會影響到漏水，而對于基巖透水層以及巖溶發(fā)育地帶漏水通道的連通性，其主要影響因素為地質(zhì)構(gòu)造。

5.水庫滲漏的水文地質(zhì)勘察手段

（1）水文地質(zhì)測繪。

在進(jìn)行水文地質(zhì)測繪時，應(yīng)該注意滲漏通道和進(jìn)出口地段；山區(qū)的水庫地質(zhì)測繪還要包括水庫附近的鄰谷和分水嶺；平原地區(qū)的水庫地質(zhì)測繪還要包括正常高水位以上的第一級階地；在巖溶地區(qū)的水庫地質(zhì)測繪應(yīng)該包括所有勘測到的巖溶洞穴。

（2）鉆探和物探。

鉆探和物探是勘察和確定水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)情況、含水層的具體位置，斷裂富水帶的位置等水文地質(zhì)條件以及獲取準(zhǔn)確數(shù)據(jù)信息的重要手段。鉆探和物探結(jié)合使用，有利于提高水文地質(zhì)勘察的質(zhì)量，獲取準(zhǔn)確地數(shù)據(jù)信息?？碧狡拭婢€的布置必須中和考慮水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)以及地下水的分布情況。對于多層含水層結(jié)構(gòu)的區(qū)域，在可能出現(xiàn)滲漏情況的各巖組內(nèi)布置2個以上的鉆孔；在巖溶地區(qū)，鉆孔的布置的深度必須穿過巖溶發(fā)育帶。

（3）水文地質(zhì)試驗。

主要包括鉆孔抽水試驗，抽水試驗的持續(xù)時間比較長，一般來說>1個月，準(zhǔn)確分析水位的變化趨勢，提高計算的精確度。在巖溶地區(qū)，主要應(yīng)用的是示蹤試驗，用于勘察巖溶洞穴的連通性。此外，巖土層的滲透試驗可以測定滲透系數(shù)，是估算水庫的滲漏量的主要數(shù)據(jù)依據(jù)。

（4）地下水動態(tài)觀測。

進(jìn)行地下水動態(tài)觀測需要建立一個長期觀測網(wǎng)，尤其對于可能發(fā)生滲漏的巖組內(nèi)要布置2個以上的觀測孔。主要觀測水文地質(zhì)勘察的常規(guī)項目，以及發(fā)生降雨時洞穴的涌水和流量等具體情況。

水文地質(zhì)工作在建筑物持力層選擇、基礎(chǔ)設(shè)計、工程地質(zhì)災(zāi)害防治等方面都起著重要的作用，隨著工程勘察的發(fā)展，在工程勘察中加強(qiáng)水文地質(zhì)問題的研究是十分必要的。

在工程勘察中不僅要求查明與巖土工程有關(guān)的水文地質(zhì)問題，評價地下水對巖土體和建筑物的作用及其影響，更要提出預(yù)防及治理措施的建議，為設(shè)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。

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