巖土工程勘察中水文地質(zhì)問題探討

鄭林強(qiáng)

（湖南省有色地質(zhì)勘查局二四五隊(duì) 湖南吉首 416000）

巖土工程勘察中水文地質(zhì)問題探討

鄭林強(qiáng)

（湖南省有色地質(zhì)勘查局二四五隊(duì) 湖南吉首 416000）

引言

在現(xiàn)代工程領(lǐng)域中，巖土工程是重要的類型之一，對(duì)于我國(guó)整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展具有十分重大的意義。在整個(gè)巖土勘察工作中，水文地質(zhì)問題是地質(zhì)勘察的重要內(nèi)容，對(duì)整個(gè)巖土工程的設(shè)計(jì)和施工具有十分重要的關(guān)系。本文主要闡述了巖土工程勘察中的水文地質(zhì)研究的內(nèi)容以及勘察中的幾個(gè)重要的水文地質(zhì)問題。

巖土工程；水文地質(zhì)；問題；潛水；滯水；含水層

在巖土工程勘察作業(yè)中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)水文地質(zhì)條件比較復(fù)雜的情況。如果忽視了水文地質(zhì)問題，那么在地下水的作用下，就會(huì)導(dǎo)致巖土工程危害現(xiàn)象的產(chǎn)生。因而在巖土工程勘察中，必須要了解工程中的水文地質(zhì)問題，對(duì)建筑物和巖體所受到的地下水的影響進(jìn)行分析和評(píng)價(jià)，提高工程建設(shè)質(zhì)量。

1 巖土工程勘察水文地質(zhì)問題分析研究?jī)?nèi)容

巖土工程地質(zhì)勘察作業(yè)，其重要前提之一就是水文地質(zhì)問題的研究。水文地質(zhì)問題的研究主要包含以下幾個(gè)方面的內(nèi)容：①應(yīng)該將水文地質(zhì)問題對(duì)工程所在區(qū)域的巖土以及建筑物的影響作為研究的重點(diǎn)，對(duì)巖土工程施工建設(shè)可能產(chǎn)生的各種影響進(jìn)行詳細(xì)的分析，對(duì)可能造成的各種危害進(jìn)行全面的預(yù)測(cè)，從而提出全面有效的預(yù)防和治理措施。②與巖土工程基礎(chǔ)地基的特點(diǎn)以及巖土工程建設(shè)的需要進(jìn)行結(jié)合，詳細(xì)具體的研究巖土工程勘察中的水文地質(zhì)問題，為巖土工程的建設(shè)提供準(zhǔn)確、全面的水文地質(zhì)資料。③如果巖土工程的地基基礎(chǔ)比地下水位低，那么需要全面的對(duì)地下水對(duì)地基的腐蝕性進(jìn)行考慮，同時(shí)提出有效的解決措施來(lái)保證地基的堅(jiān)固和耐久性。如果巖土工程所在區(qū)域的基礎(chǔ)地層是軟質(zhì)巖層、強(qiáng)風(fēng)化巖層、殘積土層以及膨脹地質(zhì)等地質(zhì)情況，那么就需要對(duì)地區(qū)的地下水的活動(dòng)進(jìn)行研究，對(duì)有可能產(chǎn)生的持力層崩潰、膨脹或縮小軟化等情況進(jìn)行提前地分析和評(píng)價(jià)，從而提出有效的解決措施。

2 巖土工程勘察中的幾個(gè)水文地質(zhì)問題

2.1 巖土工程勘察中上層滯水與潛水的區(qū)別

巖土工程勘察中上層滯水與潛水主要有以下幾個(gè)方面的差別：①兩者所處的地層不同，上層滯水處于包氣帶中，而潛水所在位置是飽水帶；②兩者具有不同的形成條件。包氣帶中的局部隔水層形成了上層滯水，而潛水是形成在飽和帶的穩(wěn)定隔水層之上。兩者還有一個(gè)共同點(diǎn)就是都存在自由水面的重力水。以上層滯水與潛水的主要差別為依據(jù)，可以對(duì)巖土工程所在區(qū)域的地層的性質(zhì)是飽氣帶還是飽水帶進(jìn)行確定。如果只存在飽氣帶的條件，那么可以確定是上層滯水。但是假如整個(gè)地層都是飽水帶，局部的隔水層以下也是飽水的，那么就不可能使上層滯水。這就是上層滯水和潛水的最為本質(zhì)的區(qū)別。但是對(duì)于巖土工程來(lái)說，就算是上層滯水，對(duì)巖土工程建設(shè)的安全性也是非常重要的，必須要重視。很多基坑事故的產(chǎn)生都是因?yàn)榛娱_挖導(dǎo)致鄰近的下水道破裂造成的，可以說地下水是導(dǎo)致基坑不穩(wěn)定的非常重要的因素。

2.2 關(guān)于分層量測(cè)各含水層水位的問題

地下水的類型主要有以下三種：潛水、上層滯水以及裂隙水。在巖土工程勘察作業(yè)中，通常量測(cè)的終孔穩(wěn)定水位都是混合水位，根據(jù)勘察規(guī)范可以知道，如果多層含水層的水位量測(cè)對(duì)巖土工程有影響，那么需要采用相關(guān)止水措施，將被測(cè)的含水層與其他含水層間隔。但是并不是只要遇到多層地下水的鉆孔都要進(jìn)行分層滯水量測(cè)各個(gè)含水層的水位，主要還是要看是不是對(duì)巖土工程建設(shè)產(chǎn)生影響。在巖土工程勘察作業(yè)中，沒有進(jìn)行各個(gè)含水層水位的分層量測(cè)是非常常見的問題，在巖土工程地質(zhì)勘察中必須要多加注意。

2.3 關(guān)于巖土工程勘察中水文地質(zhì)評(píng)析的問題

在巖土工程地質(zhì)勘察中，保證勘察質(zhì)量的關(guān)鍵問題就是對(duì)工程所在地區(qū)的水文地質(zhì)條件進(jìn)行全面準(zhǔn)確的分析和評(píng)價(jià)。如果不對(duì)水文地質(zhì)條件進(jìn)行全面的分析和評(píng)價(jià)，那么對(duì)地下水對(duì)巖土工程的危害就會(huì)沒有足夠的認(rèn)識(shí)，導(dǎo)致巖土工程存在安全和質(zhì)量方面的隱患。因而必須要從以下幾個(gè)方面對(duì)水文地質(zhì)條件進(jìn)行全面的分析：①要以巖土工程的實(shí)際情況為依據(jù)，對(duì)水文地質(zhì)評(píng)價(jià)的問題進(jìn)行研究。②要對(duì)地下水對(duì)巖土工程的危害性進(jìn)行重點(diǎn)分析，對(duì)可能產(chǎn)生的各種安全和質(zhì)量隱患做出預(yù)防和治理方案。③加強(qiáng)研究和調(diào)查，全面掌握準(zhǔn)確的水文地質(zhì)參數(shù)，對(duì)巖土工程中可能遇到的問題進(jìn)行預(yù)測(cè)。④地下水對(duì)巖土工程的地下建筑存在一定的腐蝕性，因而必須做好相關(guān)防腐措施。⑤在進(jìn)行地基的選擇時(shí)，必須要對(duì)巖土的水理性質(zhì)進(jìn)行綜合考慮。⑥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)預(yù)測(cè)產(chǎn)生地震液化、潛蝕、流砂、管涌的可能性，如果有地下室的設(shè)計(jì)，必須考慮到地下水對(duì)基礎(chǔ)的浮力，驗(yàn)算邊坡穩(wěn)定性，驗(yàn)算基坑支護(hù)支擋結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，評(píng)價(jià)基坑底板抗突涌穩(wěn)定性，估算基坑涌水量等。

3 案例分析

3.1 工程概況

某巖土工程全程長(zhǎng)度為800m，寬度為40m，采用的是U型槽或盲溝連續(xù)壁結(jié)構(gòu)，擬采用鋼筋混凝土基礎(chǔ)，基底埋深標(biāo)高為-6.50m，水文地質(zhì)勘察等級(jí)為乙級(jí)。本次勘察主要是要查明各含水層和隔水層層位，埋深和分布規(guī)律；查明各含水層（包括上層滯水、潛水、承壓水）的補(bǔ)給條件和水力聯(lián)系；查明場(chǎng)地范圍內(nèi)各含水層的滲透系數(shù)及影響半徑；分析結(jié)構(gòu)實(shí)施后，水位變化對(duì)周邊環(huán)境及周邊建筑物結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的影響。

3.2 場(chǎng)地水文地質(zhì)條件

該巖土工程所在地區(qū)屬于近海沉積平原地貌。本工程根據(jù)地下水的動(dòng)力性質(zhì)，可以將含水層分成上下兩個(gè)含水層組。工程地質(zhì)鉆探發(fā)現(xiàn)，上部潛水含水層透水性差，含水微弱，對(duì)工程降水意義不大，故抽水試驗(yàn)均布置在承壓水層中，按穩(wěn)定流完整井（3＃井按非完整井）計(jì)算。根據(jù)抽水試驗(yàn)，該地區(qū)地下水已明顯受到海水入侵的影響。

3.3 水文地質(zhì)條件對(duì)工程的影響分析

在該巖土工程中，無(wú)論采用的是哪一種結(jié)構(gòu)形式，該地區(qū)的水文地質(zhì)條件都決定了該地區(qū)不適宜長(zhǎng)期抽取地下水的結(jié)構(gòu)方案，其理由分析如下：

3.3.1 上下含水層的水力聯(lián)系所帶來(lái)的問題

根據(jù)勘察資料可以知道，亞粘土隔水層被分成上下兩個(gè)含水層，它的厚度以及地板所埋的深度，都在平面分布上存在比較大的變化。本場(chǎng)地內(nèi)為隔水層，而在較大范圍內(nèi)已變薄甚至消失，上下含水層相互連通，變?yōu)闈撍畬?，這在建國(guó)木器廠（中房星苑一、二期）的勘察中已得到證明。此外潛水含水層水位在平水期和豐水期比承壓含水層的水位高，屬于潛水含水層補(bǔ)給承壓水。新開河槽基本切穿了潛水含水層，海水倒灌，首先侵入上部潛水，而后逐步侵入下部承壓水。道路兩側(cè)由于長(zhǎng)期的工程建設(shè)勘察，大量鉆孔（含本次勘察鉆孔，鉆井）已在一定程度上破壞了隔水層的完整性，上部潛水也可通過這些垂直通道滲入補(bǔ)給下部承壓水。此外，路塹基底設(shè)計(jì)標(biāo)高最低處接近-6.5m，鉆探剖面顯示中部地段將揭穿隔水層底板進(jìn)入承壓含水層，另有部分地段隔水層保留厚度也不足1.0m，這就增加了上下含水層的連通性。因此本工程單純考慮降低上部潛水水位而進(jìn)行施工顯然已不可能。必須同時(shí)考慮采取兩層地下水同時(shí)降低的方案。

3.3.2 新開河對(duì)地下水補(bǔ)給量估算

該巖土工程所在區(qū)域的地下水補(bǔ)給量主要有地下徑流、降水滲入、新開河測(cè)向滲流三個(gè)部分組成。很難準(zhǔn)確的計(jì)算式每一部分所占據(jù)的比例。但是根據(jù)地下水含鹽量多少對(duì)比分析可知，本場(chǎng)地取自2#抽水井承壓含水層的水樣分析，其中Cl-+SO42-的含量是新開河水同成分的84%，可見河水滲入的嚴(yán)重程度。估計(jì)新開河補(bǔ)給量約為總涌水量的30～50%。考慮到路塹在長(zhǎng)期降水的條件下含水層的滲透性還會(huì)提高，其滲透量還可能增大。

3.4 建議

根據(jù)上述勘察資料可得知，本工程的水文地質(zhì)條件比較復(fù)雜，不僅存在潛水，還存在承壓水，尤其是場(chǎng)地緊鄰直接受海潮影響的新開河入?？诙?，工程場(chǎng)地中段已明顯受河水滲入補(bǔ)給影響，水質(zhì)變差。北段雖較輕微，但今后隨工程建設(shè)力度加大，基坑降水施工在所難免。如不采取相應(yīng)的保護(hù)地下水的措施，海水入侵范圍必將進(jìn)一步擴(kuò)大，加劇地下水水質(zhì)的惡化，對(duì)環(huán)境的破壞將逐步加劇。鑒于本工程處于水文地質(zhì)條件不良地段，建議采取有利保護(hù)地下水質(zhì)，有利于保護(hù)環(huán)境的結(jié)構(gòu)形式U型結(jié)構(gòu)，避免采取在正常使用期間長(zhǎng)期降低地下水位的盲溝連續(xù)壁結(jié)構(gòu)形式。為保證結(jié)構(gòu)在使用期間的穩(wěn)定安全，應(yīng)在線路的東側(cè)設(shè)3～5個(gè)水文地質(zhì)長(zhǎng)期觀測(cè)孔，對(duì)水位及水質(zhì)的變化實(shí)施監(jiān)測(cè)。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在巖土工程勘察作用中，水文地質(zhì)問題不可避免的會(huì)遇到，地下水的賦存和滲流形態(tài)對(duì)基礎(chǔ)工程的影響日漸突出，對(duì)工程建設(shè)的安全產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。因而在巖土工程中，必須加強(qiáng)對(duì)水文地質(zhì)情況的勘察，提高地質(zhì)勘察的質(zhì)量。

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TU195

A

1004-7344（2016）03-0137-02

2015-12-22

鄭林強(qiáng)（1989-），男，助理工程師，本科，主要從事巖土工程勘察工作。