工程地質(zhì)勘察中水文地質(zhì)問(wèn)題的危害分析

陳瑩瑩

（河南省地礦信息中心，河南 鄭州 450000）

經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，建筑業(yè)乘勢(shì)而上，各種工程鱗次櫛比，呈現(xiàn)出興旺之勢(shì)。與此同時(shí)，建筑質(zhì)量問(wèn)題也日益突出，其中地基工程質(zhì)量問(wèn)題最為顯著。其導(dǎo)致的沉降、裂縫等，無(wú)不影響著建筑體的安全。深層追求不難發(fā)現(xiàn)，這是因?yàn)樵诠こ糖暗乃牡刭|(zhì)勘察工作不夠嚴(yán)密科學(xué)，導(dǎo)致對(duì)地下情況不明，不能保證建筑體重量在地面負(fù)載之內(nèi)。

1 現(xiàn)階段工程水文地質(zhì)勘察存在的問(wèn)題

從現(xiàn)有的工程水文地質(zhì)勘察現(xiàn)狀來(lái)看，主要存在兩個(gè)問(wèn)題，第一水分地質(zhì)割裂問(wèn)題，并非將二者統(tǒng)一看待研究其內(nèi)在影響機(jī)制。第二，勘察報(bào)告不全面，不能夠?yàn)楣こ淌┕ぴO(shè)計(jì)提供更多的參考。

1.1 水文地質(zhì)割裂問(wèn)題

在以往的建筑工程當(dāng)中，對(duì)地質(zhì)水文的勘察往往人為割裂，對(duì)于地質(zhì)的勘察比重較大，而于于地下水對(duì)地下巖層土質(zhì)影響缺乏進(jìn)一步的論證。這就是一些工程在地質(zhì)勘測(cè)中，發(fā)現(xiàn)地下巖層滿足建設(shè)要求，但工程完成后若干年沉降超標(biāo)的原因。比如在網(wǎng)絡(luò)新聞平臺(tái)中《部分新房發(fā)生沉降，八達(dá)嶺孔雀城業(yè)務(wù)如何維權(quán)》，其中所講述的民居工程就是因?yàn)榍爸玫乃牡刭|(zhì)勘察不科學(xué)不詳盡，將地質(zhì)和水文二者割裂開(kāi)來(lái)，著重于地質(zhì)勘察，沒(méi)有研究二者作用機(jī)制，使得設(shè)計(jì)方案存在缺陷，最終導(dǎo)致了C級(jí)沉降的現(xiàn)實(shí)結(jié)果[1]。

1.2 勘察報(bào)告水文地質(zhì)影響機(jī)制內(nèi)容缺乏

勘察報(bào)告是為設(shè)計(jì)方案提供參考的，因此必須要明確水文地質(zhì)二者間的作用機(jī)理，并對(duì)這種機(jī)理對(duì)建筑影響予以評(píng)價(jià)，這樣能夠積極地推出預(yù)防措施，確保工程總重量處在工程區(qū)域地面負(fù)載范圍之內(nèi)，使得工程順利進(jìn)行。但實(shí)際工作中，勘察報(bào)告這方面的內(nèi)容是不足甚至缺失的。

導(dǎo)致以上問(wèn)題的根本原因在于制度不完善、人員素質(zhì)低。避免這兩類問(wèn)題，第一就是出臺(tái)具體的規(guī)范，提高水分地質(zhì)勘察人員的綜合素養(yǎng)，確保其將水分和地質(zhì)統(tǒng)一辯證來(lái)看，其實(shí)這就是所謂的巖土水理性質(zhì)的研究工作。該種工作是通過(guò)權(quán)威的水文、地質(zhì)數(shù)據(jù)采集，結(jié)合具體的工程信息，來(lái)充分地實(shí)現(xiàn)辯證考量，尋找工程于巖土水理性質(zhì)之間影響機(jī)制，為設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)施工方案的形成提供參考。

2 巖土水理性質(zhì)和工程間的影響機(jī)制

2.1 研究巖土水理性質(zhì)的重要性

地下巖石土壤往往和地下水共同存在形成了復(fù)雜的地下環(huán)境，因?yàn)樗亲顬閺?qiáng)大的溶劑，其對(duì)于各種巖石、土壤都有不同的溶解稀釋能力。巖石土壤中的含水量不同，所體現(xiàn)出的物理特性也存在差異，最直接的體現(xiàn)就是巖石土壤的重量、體積、硬度、形狀上的變化，其直接影響到上部工程的穩(wěn)定性，特別是地基工程的質(zhì)量。

2.2 巖土水理性質(zhì)影響機(jī)制

影響到工程區(qū)地下環(huán)境巖土水理性質(zhì)的因素主要是地下水。因?yàn)橥临|(zhì)變化是緩慢的，而地下水流可以因?yàn)樽匀画h(huán)境而發(fā)生調(diào)整。具體來(lái)說(shuō)地下水有幾種存在狀態(tài)，即：結(jié)合水（強(qiáng)結(jié)合水、弱結(jié)合水）、毛細(xì)管水、重力水。所謂結(jié)合水，就是存在于非水組分之間與溶質(zhì)以化學(xué)鍵形式鏈接那一部分水。按其流動(dòng)性強(qiáng)弱可分為強(qiáng)結(jié)合水，和弱結(jié)合水。強(qiáng)結(jié)合水流動(dòng)性差，冰點(diǎn)低，不能在土顆粒間形成轉(zhuǎn)移。弱結(jié)合水則于此相反，具有土顆粒之間轉(zhuǎn)移性。結(jié)合水主要存在于黏土當(dāng)中。毛細(xì)管水這是存在于巖石土層間隙之間，可以傳遞靜水壓力，存在于砂土和粉土層中。毛細(xì)管水可以導(dǎo)致土壤翻漿和凍脹，更可以引起土壤沼澤化，故此在工程建筑中擁有重要意義。重力水顧名思義就是地下流動(dòng)水，傳遞靜壓力同時(shí)具有溶解能力，其對(duì)于地下巖石土壤影響非常明確。毛細(xì)管水和重力水是工程水文地質(zhì)勘察的主要對(duì)象。而毛細(xì)管水、重力水和當(dāng)?shù)貧夂蚵?lián)系緊密。這就是想對(duì)比而言，廣東一帶工程對(duì)地基質(zhì)量要求嚴(yán)格的原因。因?yàn)閺V東地下水豐富，對(duì)地下巖石土壤影響明確，容易出現(xiàn)地下沼澤，影響地基質(zhì)量和施工工藝[2]。

2.3 測(cè)試巖土水理性質(zhì)的方法

主要通過(guò)地下水對(duì)巖石土壤的溶解等作用體現(xiàn)出來(lái)的一些物理性能予以測(cè)試。主要有軟化性、透水性、崩解性、給水性、脹縮性。其實(shí)，它們都是地下水文土質(zhì)的五個(gè)具體的指標(biāo)，都有對(duì)應(yīng)的系數(shù)。第一，軟化性：其是衡量巖石浸水后強(qiáng)度改變程度的評(píng)價(jià)指標(biāo)。其為飽水抗壓強(qiáng)度和干抗壓強(qiáng)度之比，用an表示，當(dāng)其≤0.75時(shí)，說(shuō)明工程區(qū)域巖石軟化性弱，抗風(fēng)和抗凍性能強(qiáng)。不同巖石不同軟化性，對(duì)應(yīng)著不同的建筑要求。第二，透水性：其衡量的是土壤和巖石允許水透過(guò)的性能。其和土壤巖石的孔隙、裂隙有關(guān)。一般來(lái)說(shuō)砂石透水性強(qiáng)，而黏土透水性弱。透水性越弱說(shuō)明巖石和土壤內(nèi)部結(jié)構(gòu)越緊密，反之越疏松。我國(guó)地基工程對(duì)透水性都有嚴(yán)格要求，故此其對(duì)于建筑設(shè)計(jì)方案具有明確的指導(dǎo)意義。第三，崩解性：在實(shí)驗(yàn)中將黏土放入靜水中，觀察土壤顆粒間連接強(qiáng)度改變。一般來(lái)說(shuō)，土壤崩解性越高越不適合建設(shè)大型工程，因?yàn)檫@種土壤地質(zhì)結(jié)構(gòu)承載力有限，一旦超過(guò)極限容易發(fā)生大面積沉降以及崩塌事故。第四，給水性：指的是巖石土壤在重力之下流出水分的性能。給水性強(qiáng)說(shuō)明巖石土壤內(nèi)部構(gòu)造存在空隙，對(duì)工程有積極的影響，故此是勘察中重要的水文指標(biāo)。第五，脹縮性：指的是巖石土壤吸水以及失水之后體現(xiàn)出的膨脹和收縮的性能。脹縮越明顯對(duì)地基影響越大。

通過(guò)綜合勘察之后得到具體數(shù)據(jù)，根據(jù)數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)施工方案。比如前文所述的崩解性強(qiáng)的地下環(huán)境就不能建筑高層，或者局部過(guò)重的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

3 地下水危害工程質(zhì)量安全的主要機(jī)理

巖土水理性質(zhì)是通過(guò)地下水和巖石土壤發(fā)生作用體現(xiàn)出來(lái)的，而該作用因?yàn)閹r石土壤相對(duì)穩(wěn)定，則主要取決于地下水位的改變。因此，地下水危害工程質(zhì)量安全的主要機(jī)理就是水位的漲降。當(dāng)然，前提是工程所在地質(zhì)組成巖石和土壤受地下水影響明顯。

3.1 地下水位上漲帶來(lái)的危害

第一，在富含毛細(xì)管水的地區(qū)，容易發(fā)生翻漿和土壤堿化，這對(duì)于工程可以產(chǎn)生一定的腐蝕作用，使得地基功臣變得脆弱，增加了上部建筑沉降的可能性。第二，原本含水較少的巖石土壤因?yàn)榈叵滤蠞q體現(xiàn)出軟化強(qiáng)度降低，這也是導(dǎo)致地基沉降墻體裂縫的主要因素之一；第三，地下巖石砂土透水性強(qiáng)，地下水在強(qiáng)大的壓力下上漲，直接對(duì)建筑墻體發(fā)生沖刷，會(huì)導(dǎo)致建筑體失去穩(wěn)定，有可能產(chǎn)生坍塌；第四，地下深土層含有黏土，導(dǎo)致自然降水不能有效滲透，在地下形成沼澤，無(wú)形中增加了建筑工程地基施工的難度[3]。

3.2 地下水位下降帶來(lái)的危害

第一，地下水位下降，原本發(fā)生膨脹的巖石和土壤失去水分，導(dǎo)致顆粒間間隙減小，會(huì)導(dǎo)致地面下降。如果這種下降是不均勻的，則會(huì)導(dǎo)致建筑物發(fā)生不均勻沉降，給建筑帶來(lái)安全危機(jī)。第二，地下水下降帶來(lái)的一系列自然災(zāi)害，對(duì)于建筑工程功能的發(fā)揮產(chǎn)生負(fù)面影響。比如，某地區(qū)地下水下降導(dǎo)致這里的建筑發(fā)生坍塌的危險(xiǎn)，自然而然會(huì)導(dǎo)致人們遠(yuǎn)離這里，直接會(huì)導(dǎo)致這里的經(jīng)濟(jì)受到影響，也許會(huì)造成一個(gè)真空地區(qū)，那么于這樣的環(huán)境建設(shè)工程，其風(fēng)險(xiǎn)性可見(jiàn)一斑。目前就造成地下水位的原因予以研究，主要是人為破壞，比如農(nóng)業(yè)灌溉將地下水大量抽出導(dǎo)致水位下降。大型城市建設(shè)導(dǎo)致的水位下降，因?yàn)槌鞘薪ㄔO(shè)中破壞了土壤層，失去了上部土壤的覆蓋，地下水大量蒸發(fā)，或者進(jìn)一步向下移動(dòng)[4]。

3.3 地下水位反復(fù)漲落帶來(lái)的危害

前文所述，巖石土壤都會(huì)和地下水發(fā)生一定的反應(yīng)而產(chǎn)生脹縮。如果水位反復(fù)漲落，會(huì)導(dǎo)致巖石和土壤跟著發(fā)生脹縮，頻繁的脹縮對(duì)于工程來(lái)說(shuō)等同于不斷地?fù)u動(dòng)地基，這會(huì)導(dǎo)致建筑不穩(wěn)。再者建筑物對(duì)于地面來(lái)說(shuō)是一種靜壓力，建筑物和地下環(huán)境處在平衡狀態(tài)，但頻繁脹縮給予建筑物向下沉降的慣性，這會(huì)進(jìn)一步破壞地下巖層，如果巖層剛度下降，會(huì)導(dǎo)致突然沉降甚至于崩塌[5]。

4 總結(jié)

通過(guò)對(duì)工程地質(zhì)勘察中水文地質(zhì)問(wèn)題的危害分析，明確了水文地質(zhì)勘察的重要性，特別是二者互相影響形成的巖土水理性質(zhì)體現(xiàn)出的軟化性、透水性、崩解性、給水性、脹縮性于建筑工程的重要意義。對(duì)于地下水位升降對(duì)建筑質(zhì)量影響進(jìn)行了分析，可以通過(guò)對(duì)應(yīng)的建筑問(wèn)題找到對(duì)應(yīng)的根源。其實(shí)，針對(duì)于水文地質(zhì)對(duì)建筑工程影響來(lái)說(shuō)，勘察者、設(shè)計(jì)者要擔(dān)負(fù)的責(zé)任更大，故此建立相關(guān)的規(guī)范出臺(tái)相關(guān)法律，是促進(jìn)科學(xué)勘察和設(shè)計(jì)的根本保證。