探討水工程地質(zhì)勘察中地下水分類及水位觀測(cè)方法

呂旭慧

摘要：在水工程地質(zhì)勘察中，對(duì)地下水進(jìn)行分類及對(duì)地下水位進(jìn)行合理觀測(cè)，其在水工程建設(shè)中發(fā)揮著重要作用，不僅能夠確保工程地質(zhì)、水文地質(zhì)相關(guān)參數(shù)的準(zhǔn)確性，有利于地下水危害應(yīng)急及預(yù)防方案的有效制定，同時(shí)能夠使地下水所造成的工程影響最大程度的降低。本文就水工程地質(zhì)勘察中地下水分類及水位觀測(cè)方法進(jìn)行分析和研究。

Abstract： In the geological survey of water engineering， the classification of groundwater and the reasonable observation of groundwater level play an important role in the construction of water engineering. It can not only ensure the accuracy of engineering geology and hydrogeology related parameters， but also help the effective formulation of emergency and preventive plans of groundwater hazards， and ?can also minimize the engineering impact caused by groundwater. This article analyzes and studies groundwater classification and water level observation methods in water engineering geological survey.

關(guān)鍵詞：水工程地質(zhì)勘察;地下水分類;水位觀測(cè)方法

Key words： water engineering geological survey;groundwater classification;water level observation method

中圖分類號(hào)：[TV221.2] ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1006-4311（2020）25-0172-02

0 ?引言

通過對(duì)地下水分析及地質(zhì)勘察并觀測(cè)地下水位，確保水工程建設(shè)中相關(guān)工程地質(zhì)、水文地質(zhì)參數(shù)的準(zhǔn)確性，對(duì)地下水應(yīng)急方案和危害預(yù)防方案進(jìn)行制定，使地下水對(duì)工程造成負(fù)面影響最大程度減少。所以在水工程地質(zhì)勘察中需要對(duì)地下水分類及水位觀測(cè)方法加大研究力度。在實(shí)際勘察工作中，應(yīng)對(duì)工程地質(zhì)勘察中常見的水文地質(zhì)問題加強(qiáng)分析，并對(duì)工程勘測(cè)過程測(cè)定水文地質(zhì)參數(shù)的有效方法進(jìn)行合理選擇，與地下水分類和特征相結(jié)合，對(duì)地下水位的正確觀測(cè)方案進(jìn)行制定。

1 ?地下水位相關(guān)要求及應(yīng)用規(guī)范

根據(jù)相關(guān)的地質(zhì)勘查規(guī)范中的規(guī)定，對(duì)水利水電工程的地下水位勘察提出了明確要求，需要勘察和明確掌握工程每一階段施工現(xiàn)場(chǎng)的地下水位，并對(duì)此提出了以下要求：對(duì)灌區(qū)水文地質(zhì)、滲漏問題進(jìn)行勘察;繪制地下水水位線圖;施工區(qū)域降排水;對(duì)水庫浸沒基本要求進(jìn)行判斷;對(duì)庫岸滲漏基礎(chǔ)參數(shù)進(jìn)行判別;均衡計(jì)算灌區(qū)水資源地下水;在出險(xiǎn)加固環(huán)節(jié)，利用各部位的地下水位，判定混凝土壩體浸潤線形態(tài)、壩基基底的揚(yáng)壓力、土壩壩后壩基位勢(shì);明確作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的地質(zhì)的復(fù)雜程度及級(jí)別;判別地震液化等。

2 ?工程地質(zhì)勘察中常見的水文地質(zhì)問題

2.1 地下水位上升

地下水位會(huì)因人工灌溉、連續(xù)降雨、含水層構(gòu)造、生活污水及工業(yè)廢水滲透等因素的影響而出現(xiàn)上升的情況，從而導(dǎo)致潛水位上升，其所引發(fā)的危害主要體現(xiàn)在：工程區(qū)域沼澤化或鹽漬化、土壤鹽堿化、土壤水分過分飽和，通氣性降低;巖土和地下水不斷侵蝕工程建筑，導(dǎo)致巖土出現(xiàn)位移、滑坡、崩塌等現(xiàn)象;對(duì)部分巖土體結(jié)構(gòu)造成破壞，軟化和降低巖土強(qiáng)度，導(dǎo)致粉土及粉細(xì)砂呈現(xiàn)飽和狀態(tài)，嚴(yán)重威脅工程安全。

2.2 地下水位下降引

隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展以及人們生活水平的提高，水資源需求量不斷提高，造成水資源的日益匱乏，其中地下水的大量集中抽取，導(dǎo)致地下水消耗越來越大，從而造成地下水位的下降，尤其不少地區(qū)在進(jìn)行水庫修建過程中，對(duì)地下水進(jìn)行過度抽取，對(duì)地下水補(bǔ)給問題缺乏重視，造成地下水位大幅度下降，引發(fā)地面沉降、地表開裂、地面塌陷等地質(zhì)災(zāi)害的出現(xiàn)，同時(shí)加劇了水質(zhì)惡化、地下水源枯竭等環(huán)境問題，嚴(yán)重影響水工程建設(shè)質(zhì)量及安全的同時(shí)，還對(duì)人類的可持續(xù)生存和發(fā)展造成嚴(yán)重威脅。

2.3 地下水不斷升降

地下水如出現(xiàn)頻繁升降變化的情況，將導(dǎo)致巖土出現(xiàn)反復(fù)膨脹收縮，極可能導(dǎo)致地裂現(xiàn)象的發(fā)生，不同程度破壞地建筑工程。地下水頻繁升降還會(huì)對(duì)土層中鐵、鋁、膠結(jié)物等有機(jī)成分的富集或流失造成影響，使土質(zhì)構(gòu)造發(fā)生改變，導(dǎo)致巖土土質(zhì)變松、含水量孔隙變大、巖土承載力下降等問題出現(xiàn)，使土層承載力降低，地表出現(xiàn)塌陷，使工程建設(shè)的安全隱患增加。

2.4 地下水動(dòng)壓力變化

目前人類活動(dòng)日益頻繁，對(duì)地下水動(dòng)壓力變化帶來極大影響，使處于自然狀態(tài)下穩(wěn)定和平衡的狀態(tài)因受外部干擾引而出現(xiàn)動(dòng)力失衡的情況，使巖土自重應(yīng)力增大，對(duì)工程建設(shè)造成嚴(yán)重威脅。

3 ?水文地質(zhì)參數(shù)的測(cè)定

在水工程地質(zhì)水文勘察中，地下水位測(cè)定參數(shù)需要進(jìn)行全面測(cè)定，其主要包括以下內(nèi)容：吸水率、倒水系數(shù)、滲水系數(shù)、釋水系數(shù)等。另外針對(duì)不同的參數(shù)，所采用的測(cè)定方法也有所差異，所以在測(cè)定之前，需要對(duì)各參數(shù)之間的不同之處進(jìn)行準(zhǔn)確了解和掌握，如在進(jìn)行地下水位測(cè)量時(shí)，通常利用地基鉆孔及測(cè)驗(yàn)管觀測(cè)方法，對(duì)所需數(shù)據(jù)進(jìn)行獲取;如在測(cè)量深水溪處地下水位時(shí)，則通常采用注水壓水實(shí)驗(yàn)方法等，對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行獲取。因此需要首先深入了解測(cè)量對(duì)象，對(duì)合理的測(cè)量方法進(jìn)行選擇，才能確保地下水測(cè)定相關(guān)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性及可靠性。

在測(cè)定地下水位時(shí)，通常都是針對(duì)靜止的地下水位進(jìn)行測(cè)量，所以在測(cè)定前，需要對(duì)工程地質(zhì)情況進(jìn)行全面的勘察，能夠使人為因素影響盡可能的減少，同時(shí)如測(cè)量時(shí)地質(zhì)環(huán)境呈現(xiàn)出多層含水的狀況，可通過隔水或止水措施的運(yùn)用，使數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性得以有效保證。

4 ?水工作地質(zhì)勘察中地下水位分類

4.1 按含水介質(zhì)空隙

根據(jù)含水介質(zhì)空隙，可將地下水劃分為以下三類：裂隙水、孔隙水和巖溶水，其中根據(jù)基巖裂隙的差異性，可將裂隙水再細(xì)分為成巖裂隙水、風(fēng)化裂隙水、構(gòu)造裂隙水，同時(shí)裂隙成因與裂隙類型、富集、發(fā)育程度、裂隙運(yùn)動(dòng)等有著密切的聯(lián)系。為了更好地掌握裂隙發(fā)生、發(fā)展、變化等規(guī)律，需要對(duì)裂隙水有更深入的了解。

4.2 按埋藏條件

地下水根據(jù)含水層介質(zhì)空隙進(jìn)行分類，同時(shí)能夠?qū)畬铀诳臻g環(huán)境予以充分反映，另外無法形象反映地下水在含水層內(nèi)的運(yùn)動(dòng)力學(xué)特征，所以通常地下水還可根據(jù)含水層埋藏條件進(jìn)行分類，或根據(jù)地下水所處邊界介質(zhì)環(huán)境進(jìn)行分類，主要可劃分為：包氣帶水、潛水及承壓水[1]。

地表以下、地下水面以上以及巖石孔隙中含有空氣，且未充滿水的地帶即為包氣帶。包氣帶中包含了上層滯水，以及局部隔水層之上的土壤水，同時(shí)上層滯水的形成直接受到包氣帶巖性組合情況的影響。通常包氣帶中存在一定范圍的隔水層，地質(zhì)構(gòu)造有利于地下水匯集的區(qū)域、地形低凹平坦，并且地表巖石透氣性良好，如滲入補(bǔ)給水，上層滯水現(xiàn)象極容易形成。

處于地表周邊土壤層中的水，如毛細(xì)水與結(jié)合水都屬于土壤水，其形成主要來自于凝結(jié)的水汽、潛水及降水入滲。大氣降水通常土壤層往下進(jìn)行滲透，會(huì)導(dǎo)致土壤層內(nèi)留存有部分滲透水，進(jìn)一步形成田間持水量。其余部分會(huì)以重力水的方式向下進(jìn)行滲透，并成為潛水的補(bǔ)給方式，其主要特征體現(xiàn)在以下幾方面：具有自由水面，并作為無壓水，定位不具有連續(xù)隔水層，其表面無靜水壓力作用，同時(shí)其動(dòng)態(tài)變化具有季節(jié)性和區(qū)域性，地形、水文、氣象等因素都會(huì)對(duì)其水質(zhì)、水量以及水位等造成影響，并使其發(fā)生變化，另外也極容易受人為因素的影響。

兩個(gè)隔水層或穩(wěn)定弱透水層之間充滿含水層中的水即承壓水，其與地質(zhì)構(gòu)造有著密切的聯(lián)系。如在地質(zhì)構(gòu)造條件合適的情況下，承壓水極可能存在于巖溶水、孔隙水或裂隙水中。使此類含水層中水并未完全充滿，則其與潛水具有相似的性質(zhì)。

4.3 按巖石學(xué)

依照巖石類型作為地下水劃分的依據(jù)，并進(jìn)行分類，此分類方式具有更為直觀，更易于掌握的優(yōu)點(diǎn)，但由于巖石種類繁多，此分類方式缺少相應(yīng)的系統(tǒng)性和科學(xué)性，無法充分反映地下水貯、導(dǎo)水性質(zhì)等重要特征，對(duì)工程建設(shè)缺乏指導(dǎo)作用。由于地下水含水層的介質(zhì)環(huán)境直接影響著地下水的力學(xué)特征、含水量，以及地下水化學(xué)類型和時(shí)空布局。所以通過地下水含水介質(zhì)類型與含水層介質(zhì)環(huán)境有效結(jié)合，能夠?yàn)楣こ探ㄔO(shè)提供更有效的數(shù)據(jù)支持，更好地為工程建設(shè)提供可靠服務(wù)。

5 ?地下水位正確觀測(cè)方法探討

5.1 潛水和包氣帶水

由于潛水具有自由水面，主要存在于地表以下和第一個(gè)穩(wěn)定隔水層以上的含水層中的重力水。對(duì)潛水和包氣帶水進(jìn)行觀測(cè)時(shí)，利用電測(cè)水位計(jì)、測(cè)鐘等觀測(cè)設(shè)備，在鉆孔中對(duì)初見水位及穩(wěn)定水位進(jìn)行觀測(cè)[2]。通常在伴隨鉆探巖心性狀的觀測(cè)時(shí)，需要對(duì)巖土層透水性進(jìn)行充分考慮，可對(duì)穩(wěn)定水位的間隔時(shí)間進(jìn)行參照，同時(shí)對(duì)碎石土、砂土的時(shí)間間隔加強(qiáng)重視，應(yīng)保持在不少于0.5h，另外控制粘性土、粉土的時(shí)間間隔時(shí)，應(yīng)保持在不少于8h。在完成勘探后，對(duì)其進(jìn)行統(tǒng)一測(cè)量，對(duì)對(duì)測(cè)量精度進(jìn)行嚴(yán)格控制。

5.2 承壓水

對(duì)承壓水進(jìn)行觀測(cè)時(shí)，按照水頭、分層止水、水位進(jìn)行觀測(cè)，并根據(jù)賦存介質(zhì)邊界環(huán)境隔水層的巖性，將其按以下兩種情況劃分：針對(duì)松散層隔水頂板觀測(cè)，勘察預(yù)測(cè)水利工程浸沒區(qū)時(shí)，如地層為雙層結(jié)構(gòu)，上部粘性土厚度比下部圖層厚度大，下部承壓含水層水位對(duì)其水位造成一定影響時(shí)，應(yīng)對(duì)承壓水頭予以重視，并通過鉆頭對(duì)含水層深度之間的關(guān)系予準(zhǔn)確以反映;針對(duì)完整基巖隔水頂板觀測(cè)，通常會(huì)選擇忽略完整基巖隔水頂板巖體中出現(xiàn)的地下水滲流問題，在進(jìn)行地下水位觀測(cè)時(shí)，需要在完整頂板附近進(jìn)行分層止水后，對(duì)其進(jìn)行觀測(cè)，如遇到多裂隙性頂板，則可按照松散層隔水頂板觀測(cè)方法，進(jìn)行逐層觀測(cè)，并對(duì)歷時(shí)水頭與頂板之間的相關(guān)曲線進(jìn)行繪制。另外在進(jìn)行觀測(cè)時(shí)需要根據(jù)實(shí)際情況選擇，對(duì)正確的觀測(cè)方法進(jìn)行科學(xué)選擇[3]。

5.3 土石壩體及滑坡體的地下水位

由于土石壩體結(jié)構(gòu)在不同部位，其含水系統(tǒng)有著較大的差異，特別是壩基揚(yáng)壓力流線、流網(wǎng)和壩體浸潤線差異性較大，在進(jìn)行實(shí)際觀測(cè)時(shí)，需要以其加以區(qū)分，防止出現(xiàn)誤用或混淆。通常滑床和滑體地下水位是存在差異的， 因此觀測(cè)地下水時(shí)應(yīng)采取分層觀測(cè)的方法;另外滑坡體在形成過程中，出現(xiàn)多次滑動(dòng)或堆積存在多序次，會(huì)在其體內(nèi)形成兩個(gè)或兩個(gè)以上的含水層系統(tǒng)，針對(duì)此情況需要采用分層觀測(cè)的方式對(duì)地下水位進(jìn)行觀測(cè)。

6 ?結(jié)束語

目前通過水工程的建設(shè)，使主要針對(duì)環(huán)境水包括地下水和地表水，使其得到高效、合理的控制，水工程的建設(shè)與運(yùn)用同時(shí)極大地受到地下水的影響。在水工程設(shè)計(jì)、施工以及實(shí)際決策中，地下水分類以及地下水位的準(zhǔn)確觀測(cè)發(fā)揮著重要的影響作用，因此需要對(duì)地下水進(jìn)行科學(xué)分類，并在地下水位觀測(cè)過程中，與地下水的綜合分類和實(shí)際情況有效結(jié)合，使觀測(cè)方法更加合理、科學(xué)。

參考文獻(xiàn)：

[1]曲國娜，崔艷鵬，王國樑.水工程地質(zhì)勘察中地下水分類及水位觀測(cè)方法研究[J].中國錳業(yè)，2019，37（02）：102-105.

[2]任孝剛，豆敬峰.地下水危害及工程地質(zhì)勘察水文地質(zhì)評(píng)價(jià)與分析[J].中華建設(shè)，2018（07）：128-129.

[3]蘇章歆.淺析工程地質(zhì)勘察中水文地質(zhì)的影響及應(yīng)對(duì)策略[J].中國房地產(chǎn)業(yè)，2018（013）：247.