工程地質(zhì)勘察中巖土水文地質(zhì)研究

馮燕

摘要 在各項(xiàng)人類社會工程項(xiàng)目的地質(zhì)勘察過程中，巖土水文地質(zhì)勘察具有重要的研究價(jià)值，它不僅直接決定了工程安全性和質(zhì)量水平，同時(shí)也決定了工程的施工難度和造價(jià)成本，是工程建設(shè)前期規(guī)劃的重要參考對象。但鑒于現(xiàn)代工程項(xiàng)目地址勘察的局限性，對于巖土水文地質(zhì)評價(jià)的關(guān)注度并不高，在國內(nèi)存在的研究歷史也不長，隨著我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會建設(shè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，如何加強(qiáng)地質(zhì)勘察中巖土水文的認(rèn)識成為人們關(guān)注的問題。本文主要結(jié)合巖土水文地質(zhì)所造成的危害進(jìn)行研究，并提出合理化建議。

關(guān)鍵詞 地質(zhì)勘察；巖土水文；地質(zhì)研究；危害

中圖分類號 P61 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 2095—6363（2016）17—0044—01

地質(zhì)勘察中的“巖土水文”地質(zhì)研究主要是指巖土、地下水相互作用的過程中表現(xiàn)的各種性質(zhì)、形態(tài)，主要涉及的是物理性質(zhì)，如巖土在水分子作用下產(chǎn)生的強(qiáng)度變化、形態(tài)變化以及性質(zhì)變化之后對地面工程設(shè)施的穩(wěn)定性影響等。在以往的地質(zhì)勘察過程中，巖土水文地質(zhì)之所以被忽視，主要是由于它的結(jié)論形成需要較長的周期，因此，研究者側(cè)重對巖土的物理性質(zhì)展開測試，這是一個(gè)認(rèn)識不全面的誤區(qū)。事實(shí)上，向中國建筑史追溯可以發(fā)現(xiàn)，中國古代已經(jīng)在開始利用巖土水文地質(zhì)處理的方法進(jìn)行工程處理，這對于建筑空間的進(jìn)一步擴(kuò)大具有重要的現(xiàn)實(shí)借鑒意義。

1工程地質(zhì)勘察中巖土水文地質(zhì)的內(nèi)容構(gòu)成

現(xiàn)代工程地質(zhì)勘察中，基于管理的系統(tǒng)化需求對于巖土水文地質(zhì)的研究形成一定的理解誤區(qū)，一般來說研究對象只鎖定在巖土水文地質(zhì)存在的問題、潛在的危害等方面。相應(yīng)的，對于如何有效地利用和優(yōu)化巖土水文地質(zhì)資源研究較少，大部分資源被集中在工程地質(zhì)勘察規(guī)定的落實(shí)上。盡管這種管理模式下可以更好地實(shí)現(xiàn)管理的科學(xué)化、系統(tǒng)化，但未必能夠得到最佳工程質(zhì)量，難以保障工程經(jīng)濟(jì)效益和社會效益的平衡。因此，完善工程地質(zhì)勘察工作就要全方位、全面性落實(shí)各方面影響因素的觀測，這也是強(qiáng)調(diào)巖土水文地質(zhì)勘察重要性的邏輯起點(diǎn)；通過不斷總結(jié)地質(zhì)勘察中巖土水文地質(zhì)研究成果，可以在更大范圍內(nèi)找到巖土水文的應(yīng)用方式。在進(jìn)行巖土水文地質(zhì)勘察工作中，主要包括以下幾個(gè)方面的內(nèi)容。

第一，科學(xué)分析地下水造成的影響。如果在進(jìn)行工程地質(zhì)勘察的過程中存在水文地質(zhì)方面的影響，那么就要展開全面調(diào)查，分析地下水可能對巖土體造成什么樣的影響，對地面建筑工程造成什么樣的影響，在進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)之前提供一些合理的、可預(yù)測的分析數(shù)據(jù)，為提供有效地解決方案奠定基礎(chǔ)。

第二，科學(xué)分析地下水問題的原因。確認(rèn)地質(zhì)勘察中存在巖土水文地質(zhì)影響因素，則應(yīng)該深入探索地下水問題的成因，如地理環(huán)境、地質(zhì)特征、氣候原因等，并結(jié)合具體的建筑物地基屬性展開科學(xué)、系統(tǒng)的分析，明確兩者之間的直接影響、間接影響，也只有這樣才能得到更全面的巖土水文地質(zhì)資料。

第三，科學(xué)分析地下水的長期影響。一些工程項(xiàng)目為實(shí)現(xiàn)特殊功能，需要長期與地下水接觸，如堤壩、水利工程等，這些建筑的地基本身也位于地表水之下，這時(shí)候要考慮的不僅僅是地下水對巖土體的影響，還應(yīng)該考慮水對建筑本身的腐蝕性作用，只有這樣才能確保建筑的質(zhì)量和安全。

除此之外，巖土水文地質(zhì)的一個(gè)特征是巖土層與地下水的相互作用下，不同構(gòu)成主體的基礎(chǔ)持力層存在很大物理性差異，如軟質(zhì)巖層、風(fēng)化巖層、膨脹土層等，它們在地下水的影響下產(chǎn)生的軟化、崩解、脹縮程度不同，單純地依賴經(jīng)驗(yàn)或人工觀察是不能確保其安全性的，還應(yīng)該對其挖開之后進(jìn)行承壓、浸透等測試，并通過計(jì)算、分析和評價(jià)來確定是否適合當(dāng)前的工程需求。

2工程勘察中巖土水文地質(zhì)的主要危害研究

簡單地說，巖土水文地質(zhì)危害主要是指地下水的動水壓力造成的工程危害，但在不同形態(tài)下存在一定的差異，又各自表現(xiàn)出獨(dú)特性。實(shí)踐證明，如果在工程勘察中只針對巖土工程展開，而不去人為地對地下水環(huán)境進(jìn)行改造，那么地下水的動水壓力對于地面工程的穩(wěn)定性影響很小，反之，一旦基于自然地理、地質(zhì)、環(huán)境的地下水動水壓力遭到了破壞，平衡性被打破，那么就會對勘探工程產(chǎn)生嚴(yán)重的影響，如管涌、流砂等現(xiàn)象。為了便于闡述，筆者結(jié)合地下水位的變化不同對所產(chǎn)生的危害進(jìn)行分析研究。

第一，地下水位下降造成的危害。地下水與地表水不同的是，它基本不會受到空氣流動帶來的損失，因此在自然條件下地下水儲量是相對穩(wěn)定的，但隨著城市化進(jìn)程的加快、工業(yè)化發(fā)展，水資源短缺在國內(nèi)大多數(shù)地區(qū)均有表現(xiàn)。水資源短缺直接刺激了地下水的開采加劇，如基于農(nóng)業(yè)灌溉需求、工況生產(chǎn)需求、水利工程建設(shè)需求等，即人為影響因素下造成地下水位下降，它導(dǎo)致的直接危害是工程地面沉陷以及地質(zhì)結(jié)構(gòu)破壞，甚至造成地執(zhí)行塌方、塌陷。

第二，地下水位上升造成的危害。地下水位上升的因素主要來源于自然環(huán)境，如一段時(shí)期內(nèi)連續(xù)暴雨會造成城市所在區(qū)域內(nèi)的地下水位快速上升，甚至達(dá)到地表水臨界狀態(tài)。尤其在城市“海綿效應(yīng)”交叉的情況下，很多因素都可能造成地下水水位的上升，但總體制約因素主要是水源分配、巖層結(jié)構(gòu)、總體巖性等；因此，在工程建設(shè)開始之前，有必要對水文和氣象進(jìn)行綜合研究，如某一地區(qū)的年降雨量、溫度、地質(zhì)結(jié)構(gòu)等，這樣才能夠更好地掌控最低限度的地下水位。地下水位上升之后造成的影響比較直接，原本暴露在空氣中的工程部分會被水淹沒，從而對建筑體形成腐蝕效應(yīng)，長期浸泡之后會改變建筑材料的化學(xué)、物理特性，如軟化、分解等，導(dǎo)致建筑的安全性和穩(wěn)定性受損。這一類情況在河岸土體中十分常見，例如汛期來臨之后軟土結(jié)構(gòu)的承載力會被破壞，土壤之間被水分子充滿，甚至形成流砂、孔洞等現(xiàn)象，那么建立在這一空間位置的各種設(shè)施就會到來極大的破壞。

第三，地下水位頻繁變化造成的危害。對于河壩、水庫等一類特殊工程而言，地下水與地表水之間存在密切的關(guān)系，地表水會直接促使地表水發(fā)生頻繁的變化，例如在枯水期地下水水位下降，而豐水期地表水水位上升，這種根據(jù)季節(jié)性、需求型的頻繁變化會更大程度上的造成結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的破壞。例如，針對一些膨脹性巖土層來說，如果地下水頻繁變化并且達(dá)到一定程度，那么巖土層就會在收縮和膨化之間反復(fù)進(jìn)行，從而整個(gè)工程及空間所在的地質(zhì)環(huán)境都呈現(xiàn)出一定的動態(tài)性變化，在缺乏外力穩(wěn)定性補(bǔ)償?shù)那闆r下，就容易引發(fā)坍塌事故。因此在展開地質(zhì)勘察的過程中，如果發(fā)現(xiàn)地面裂縫或巖土層反復(fù)性的加強(qiáng)、減弱，那么久必須考慮建筑體在后期的安全性。此外，地下水水位的頻繁變化也會加劇巖土層中各類元素的流失或沉積，如鐵元素、氯元素、鎂元素等，這樣一來巖土層自身的承載性也會發(fā)生相應(yīng)的變化。

基于以上分析，巖土水文地質(zhì)的勘察重要性不言而喻，不斷地提高重視并進(jìn)行研究，是促使地質(zhì)勘探工程完善的重要策略。

3結(jié)論

總體而言，隨著我國城鎮(zhèn)化建設(shè)的速度越來越快，地面工程項(xiàng)目的數(shù)量和規(guī)模也在不斷提升，例如城市空間中不斷增加的高層建筑，由于自身存在較大的自重，那么在工程地質(zhì)勘察中需要考慮的問題也就不斷增加，除了巖土層自身的穩(wěn)定性之外，水文因素的影響也不可或缺。所以，巖土水文地質(zhì)的勘察工作必須進(jìn)行轉(zhuǎn)變和完善，從原有的粗放型模式轉(zhuǎn)變?yōu)榭茖W(xué)精細(xì)化模式，不斷提高地質(zhì)工程勘察人員的關(guān)注，并形成一定的規(guī)范性、標(biāo)準(zhǔn)型，以便于開展相關(guān)勘察成果的量化判斷。