工程地質(zhì)勘察中水文地質(zhì)問題重要性

夏春華

摘要：隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和城市化進(jìn)程的加快，工程地質(zhì)勘察中的水文地質(zhì)問題越來越得到工程師們的重視。工程地質(zhì)勘察中的水文地質(zhì)問題同樣會(huì)嚴(yán)重影響建筑物的穩(wěn)定性和耐久性，地下水與巖土工程事故有著不可分割的聯(lián)系，在巖土勘察工作中要查明與巖土工程有關(guān)的水文地質(zhì)問題，評(píng)估水文地質(zhì)情況對(duì)巖土體或建筑物的作用與影響，提出預(yù)防與治理措施的建議，為以后的設(shè)計(jì)、施工及養(yǎng)護(hù)工作提供必要的水文地質(zhì)資料，達(dá)到減少或消除因水文地質(zhì)問題而帶來的危害。

關(guān)鍵詞：工程地質(zhì)勘察；水文地質(zhì)；危害性

0引言

近年來，建設(shè)工程領(lǐng)域頻繁發(fā)生的地質(zhì)災(zāi)害事故嚴(yán)肅地告訴人們，水文地質(zhì)問題是工程地質(zhì)勘察中及其重要的而又易被忽視的組成部分。水文地質(zhì)與巖土工程存在著相互聯(lián)系、相互作用的關(guān)系。地下水既是巖土體的組成部分，同時(shí)也是水文地質(zhì)的主要元素，直接影響巖土體的特性，從而影響建筑物的穩(wěn)定性和耐久性。水文地質(zhì)問題研究意義重大，工程地質(zhì)勘察者必須對(duì)水文地質(zhì)引起重視，加強(qiáng)對(duì)水文地質(zhì)危害的判斷能力，保障工程地質(zhì)勘察工作的有效性，為建筑的設(shè)計(jì)、施工及養(yǎng)護(hù)提供有效的數(shù)據(jù)依據(jù)，達(dá)到減少或消除因水文地質(zhì)問題而帶來的危害。

1工程地質(zhì)勘察中水文地質(zhì)勘察內(nèi)容

在以前的工程勘察報(bào)告中，地質(zhì)勘察工作者往往把水文地質(zhì)勘察當(dāng)作象征性的工作，勘察工作者也只是能夠?qū)μ烊粻顟B(tài)下的水文地質(zhì)條件做一般的評(píng)價(jià)。而對(duì)于水文地質(zhì)條件較復(fù)雜的區(qū)域，由于國(guó)內(nèi)對(duì)水文地質(zhì)勘察研究工作剛剛起步還不成熟，設(shè)計(jì)中也不考慮水文地質(zhì)問題對(duì)建筑場(chǎng)地、基礎(chǔ)設(shè)計(jì)和施工作用和危害。總結(jié)以往的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，因此，在今后的勘察工作中，對(duì)水文地質(zhì)問題，主要應(yīng)考慮以下內(nèi)容： 1依據(jù)建筑場(chǎng)地所處的水文地質(zhì)情況和巖土工程性質(zhì)，綜合評(píng)價(jià)地下水與地表水對(duì)巖土體和建筑物的作用和影響，預(yù)測(cè)可能產(chǎn)生的巖土工程質(zhì)量危害，從而提出防治措施。2根據(jù)建筑物地基基礎(chǔ)類型的需要，查明有關(guān)水文地質(zhì)問題，提供基礎(chǔ)選型所需的水文地質(zhì)資料。 3應(yīng)從工程角度按地下水對(duì)工程的作用與影響，提出不同條件下應(yīng)當(dāng)著重評(píng)價(jià)的地質(zhì)問題如：對(duì)埋藏在地下水位以下的建筑物基礎(chǔ)中水對(duì)砼及砼內(nèi)鋼筋的腐蝕性；對(duì)所選用軟質(zhì)巖石、強(qiáng)風(fēng)化巖、殘積土、膨脹土等巖土體作為基礎(chǔ)持力層的建筑場(chǎng)地應(yīng)著重評(píng)價(jià)地下水活動(dòng)對(duì)上述巖土體可能產(chǎn)生的軟化、崩解、脹縮等作用；在地基基礎(chǔ)壓縮層范圍內(nèi)存在松散、飽和的粉細(xì)砂、粉土?xí)r，應(yīng)科學(xué)評(píng)估潛蝕、流砂、管涌發(fā)生的可能性。4建筑物基礎(chǔ)下部存在承壓水層時(shí)，基坑開挖時(shí)可能發(fā)生管涌現(xiàn)象。因此，在工程地質(zhì)勘察中水文地質(zhì)勘察評(píng)價(jià)必須對(duì)承壓水進(jìn)行計(jì)算與評(píng)估工作，防止發(fā)生管涌現(xiàn)象，影響施工與周圍建筑物的安全。5地下水位以下開挖基坑時(shí)，應(yīng)進(jìn)行滲透性和富水性試驗(yàn)，此時(shí)由于地下水位下降可能引起地面沉降、邊坡失穩(wěn)從而影響周圍建筑的穩(wěn)定性。

2巖土水理性質(zhì)

巖土水理性質(zhì)是指巖土與地下水相互作用時(shí)所具有的特征。巖土水理性質(zhì)與巖土的物理性質(zhì)都是巖土重要的工程地質(zhì)。巖土的水理性質(zhì)不僅影響巖土的強(qiáng)度和變形，而且有些性質(zhì)還直接影響到建筑物的穩(wěn)定性。以往在勘察中對(duì)巖土的物理力學(xué)性質(zhì)的測(cè)試比較重視，而對(duì)巖土的水理性質(zhì)卻有所忽視，因而對(duì)巖土工程地質(zhì)性質(zhì)的評(píng)價(jià)是不夠全面的。

首先闡述一下地下水在巖土中的存在形態(tài)及其對(duì)巖土水理性質(zhì)的作用，然后再對(duì)幾個(gè)重要的水理性質(zhì)及研究測(cè)試方法進(jìn)行簡(jiǎn)單的介紹。

液態(tài)水在土中的存在形態(tài)分為結(jié)合水、毛細(xì)管水和重力水三種，其中結(jié)合水按照距離土粒表面距離遠(yuǎn)近和吸附力的強(qiáng)弱又分為強(qiáng)結(jié)合水和弱結(jié)合水。強(qiáng)結(jié)合水沒有傳遞靜水壓力和溶解鹽類的作用，不受重力作用，具有極大的粘滯性、彈性和抗剪強(qiáng)度。弱結(jié)合水具有較高的粘滯性和抗剪強(qiáng)度，不過與強(qiáng)結(jié)合水不同弱結(jié)合水能傳遞靜水壓力。重力水在孔隙中能流動(dòng)，產(chǎn)生動(dòng)水壓力，溶解土中的鹽類，使土孔隙增大、壓縮性提高和抗剪強(qiáng)度降低。毛細(xì)水上升到地表會(huì)引起沼澤化、鹽漬化，并且使地基強(qiáng)度降低，變形量增大。

軟化性，透水性，崩解性，給水性，脹縮性是巖土的主要的水里性質(zhì)。巖土的主要的水理性質(zhì)及其測(cè)試辦法包括：軟化性，透水性，崩解性，給水性，脹縮性。軟化性是指巖土體浸水后，力學(xué)強(qiáng)度降低的特性，一般用軟化系數(shù)表示，它是判斷巖石耐風(fēng)化、耐水浸能力的指標(biāo)。在巖石層中存在易軟化巖層時(shí)，在地下水的作用下往往會(huì)形成軟弱夾層。各類成因的黏性土層、泥巖、頁巖、泥質(zhì)砂巖等均普遍存在軟化特性。透水性是指水在重力作用下，巖土容許水透過自身的性能。松散巖土的顆粒愈細(xì)、愈不均勻，其透水性便愈弱。堅(jiān)硬巖石的裂隙或巖溶愈發(fā)育，其透水性就愈強(qiáng)。透水性一般可用滲透系數(shù)表示，巖土體的滲透系數(shù)可通過抽水試驗(yàn)求取。崩解性是指巖土浸水濕化后，由于土粒連接被削弱、破壞，使土體崩散、解體的特性。巖土的崩解性與土的顆粒成分、礦物成分、結(jié)構(gòu)等關(guān)系極大。

3水文地質(zhì)對(duì)巖土工程造成的危害

地下水是巖土體的重要組成部分，直接影響到巖土體的工程特性，影響建筑物的穩(wěn)定性和耐久性。地下水位升降變化和地下水動(dòng)水壓力作用兩個(gè)方面都會(huì)對(duì)巖土工程造成危害。

3.1地下水位升降對(duì)巖土工程造成的危害

引起地下水位變化的因素包括自然因素和人為因素兩個(gè)方面，一旦地下水位變化幅度一定的限值就會(huì)給建筑物造成一定的影響。

例如降水量的增大、氣溫及施工活動(dòng)、農(nóng)田灌溉等都可以使?jié)撍簧仙?，此外影響潛水位上升的因素還包括總體巖性產(chǎn)狀和地質(zhì)結(jié)構(gòu)這兩方面的因素。并且潛水位的變化通常也是以上多種因素共同作用的結(jié)果。地下水位的降低往往與人工抽取地下水、采礦的疏干礦床、上游修建水壩等活動(dòng)密切相關(guān)。

地下水位上升會(huì)造成風(fēng)化作用強(qiáng)烈的丘陵地區(qū)斜坡巖土體產(chǎn)生滑移、崩塌；風(fēng)化殘積土及強(qiáng)風(fēng)化巖地區(qū)的崩解性巖土軟化、崩解；導(dǎo)致粉細(xì)砂及粉土魚水浸泡呈飽和松散狀態(tài)，產(chǎn)生流砂、砂土液化；造成地下洞室內(nèi)充水淹沒；基礎(chǔ)上浮，使建筑物傾斜、失穩(wěn)。

過大的下水位下降往往引起地面塌陷、沉降、開裂等種種工程地質(zhì)問題，影響到地基巖土體的穩(wěn)定，從而危害到建筑構(gòu)的堅(jiān)固性和耐久性。某些地區(qū)由于違規(guī)大肆抽取地下水，地下水收支平衡遭到破壞，致使集中開采區(qū)的地下水位下降，地下水降落漏斗持續(xù)擴(kuò)大，造成地面的沉降，使建筑物開裂甚至傾斜倒塌。

在建筑工程的地基內(nèi)，壓縮層范圍內(nèi)的地下水位的變化會(huì)嚴(yán)重影響建筑物的穩(wěn)定性。壓縮層范圍內(nèi)的地下水位的變化對(duì)建筑物的影響主要分為兩種情況：在壓縮層內(nèi)上升的地下水位會(huì)使土體軟化，降低壓縮模量，從而產(chǎn)生較大的地基沉降，是建筑物生裂縫或者傾斜；在壓縮層范圍內(nèi)下降的地下水位，根據(jù)有效應(yīng)力原理會(huì)使土體的有效應(yīng)力增大，可能引起地基基礎(chǔ)的附加沉降。

3.2地下水動(dòng)水壓力作用對(duì)巖土工程造成的危害

地下水的動(dòng)水壓力作用在天然狀態(tài)下基本不起作用，但是在工程建設(shè)活動(dòng)中，還是往往產(chǎn)生一些嚴(yán)重的巖土地質(zhì)災(zāi)害，終究原因是由于人類的工程活動(dòng)破壞了地下水的天然動(dòng)力平衡狀態(tài)。從而導(dǎo)致諸如流沙、管涌、基坑突涌等的地質(zhì)災(zāi)害。破壞基礎(chǔ)穩(wěn)定性，整座建筑使用壽命將難以保障。

4如何預(yù)防工程地質(zhì)勘察中水文地質(zhì)引起的問題

4.1加強(qiáng)對(duì)工程地質(zhì)勘察規(guī)范學(xué)習(xí)掌握水文地質(zhì)勘察要求和標(biāo)準(zhǔn)

由于工程地質(zhì)勘察是一項(xiàng)既復(fù)雜又系統(tǒng)的工作，專業(yè)性要求高，雖然我國(guó)工程地質(zhì)勘察擁有了一套完備的規(guī)章制度和規(guī)范體系，但經(jīng)過調(diào)查發(fā)現(xiàn)，很多工程地質(zhì)勘察工作人員對(duì)工程地質(zhì)勘察規(guī)范規(guī)章不熟悉理解力不足，工程地質(zhì)勘察工作中多憑經(jīng)驗(yàn)，因此導(dǎo)致了工程地質(zhì)勘察工作中，對(duì)水文地質(zhì)問題處理能力低、有效性差，大大降低了工程地質(zhì)勘察的有效性。工程地質(zhì)勘察工作人員必須加強(qiáng)對(duì)工程地質(zhì)勘察規(guī)范規(guī)章的理解，充實(shí)基礎(chǔ)知識(shí)和提高理論實(shí)踐水平能力，掌握水文地質(zhì)勘察的基本技術(shù)要求和標(biāo)準(zhǔn)提高工程地質(zhì)勘察水準(zhǔn)，達(dá)到減少或防止水文地質(zhì)問題對(duì)建筑物的影響。

4.2加強(qiáng)地下水狀態(tài)調(diào)查

地下水狀態(tài)調(diào)查是工程地質(zhì)勘察中水文地質(zhì)問題的核心內(nèi)容。地質(zhì)勘察工作中要明確地下水類型、確定地下水位、地下水位升降幅度、水位變化規(guī)律、地下水的腐蝕性等。從而考慮建筑材料的選用及基坑施工方案的確定。并預(yù)估發(fā)生基坑突涌或管涌的可能性，制定防治措施。如發(fā)生可能性較高，可以采?。嚎刂苹由疃?，使基底隔水層保留厚度符合一定標(biāo)準(zhǔn)，避免突涌的發(fā)生。另外，還可以采取，降低水壓力或降低承壓水位等方式，使地質(zhì)危害得到大大的減少。綜上所述，引起地質(zhì)災(zāi)害的主要原因是由于潛水位的上升及地下水位的變化。在潛水位上升方面，監(jiān)管養(yǎng)護(hù)單位加強(qiáng)對(duì)地下管道和水渠管道的巡視，對(duì)滲漏問題及時(shí)處理。在地下水水位下降方面，組織相關(guān)部門和人員加強(qiáng)對(duì)廠房和礦場(chǎng)的檢查，避免違規(guī)抽水，因?yàn)檫@些行為降低了地下水水位，就需要進(jìn)行嚴(yán)格處罰，加強(qiáng)教育，讓其充分認(rèn)識(shí)到其中的危害，認(rèn)識(shí)到自己的錯(cuò)誤.從而降低這類情況發(fā)生的概率。

5結(jié)束語

水文地質(zhì)勘察是工程地質(zhì)勘察工作的及其重要的組成部分，是保障建筑物質(zhì)量和穩(wěn)定性的重要基礎(chǔ)。因此開展工程地質(zhì)勘察工作中必須對(duì)其足夠的重視，做好工程地質(zhì)勘察中水文地質(zhì)的勘察和防治，真正做到防患于未然。

參考文獻(xiàn)：

[1]李建生.工程勘察中水文地質(zhì)問題分析研究[J].中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品，2010.

[2]朱志新.淺議工程地質(zhì)勘察中水文地質(zhì)問題的必要性田.科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2011（12）.

[3]王佳玉.近10年我國(guó)建筑工程中水文地質(zhì)對(duì)建筑的影響分析及解決對(duì)策[J].湖北現(xiàn)代職業(yè)技術(shù)學(xué)院，2012，13 （11 ）：119-124.