巖土工程施工中水文地質(zhì)條件評價研究

王石鋒

（九江市水利電力規(guī)劃設計院，江西 九江 332000）

水文地質(zhì)條件評價在巖土工程施工中有著十分重要的意義，在對一項工程進行施工之前，首先需要對礦區(qū)進行水文地質(zhì)勘探，了解其水文地質(zhì)條件及類型，預測可能的災害形式，并做出貼合實際、預見性的評價，才能為后續(xù)的施工和開采工作提供先導性的支持。由于水位的變化會受到很多因素的影響，在一定程度上會改變施工的方法，影響施工的結(jié)構(gòu)。在巖土工程的施工中，水文地質(zhì)會影響巖土工程施工的安全性和穩(wěn)定性，會對工程帶來負面的影響。例如在巖土工程施工現(xiàn)場若發(fā)現(xiàn)工程位于巖溶溝道中，且經(jīng)過測量后發(fā)現(xiàn)溝道的大小不同，水流及地下水被侵蝕嚴重[1]。對其進行水文條件評價后發(fā)現(xiàn)，這種水文地質(zhì)并不適合進行工程施工，但其富含的可溶性巖與非可溶性巖又具有很好的發(fā)展條件。如果沒有在施工前進行水文地質(zhì)勘查和評價，那么將無法找到地下水對巖土的腐蝕作用，在數(shù)據(jù)不完全的情況下進行施工一定會使后期的建設造成嚴重的危害，使巖土工程的穩(wěn)定性喪失，甚至威脅到人員的人身安全。在巖土工程施工中利用各種技術完成對該礦區(qū)的水文地質(zhì)條件評價，從而了解該礦區(qū)的地下水特征，采取有效的手段，減少地下水腐蝕，避免由于基礎設施存在的問題影響工程施工的順利進行，由此可以看出水文地質(zhì)條件評價在巖土工程中的重要性。但是水文地質(zhì)條件受到多種不確定性因素的影響，導致水文地質(zhì)條件評價具有一定的難度，目前現(xiàn)有的評價方法主要是以專家經(jīng)驗為主，這種方法具有一定的主觀性，評價結(jié)果具有較大的殘差，為此提出巖土工程施工中水文地質(zhì)條件評價研究。

1 巖土工程施工中水文地質(zhì)條件評價方法

此次以評價函數(shù)作為理論依據(jù)，并結(jié)合專家評價法，設計了一個新的水文地質(zhì)條件評價方法，其評價方法路線如下圖所示。

圖1 巖土工程施工中水文地質(zhì)條件評價方法路線圖

1.1 建立水文地質(zhì)條件評價指標體系

圖2 水文地質(zhì)條件評價指標體系示意圖

考慮到影響巖土工程施工安全性和穩(wěn)定性的多個水文地質(zhì)因素，建立水文地質(zhì)條件評價指標體系。根據(jù)評價需求，以水文地質(zhì)條件作為評價目標，選取巖土工程施工區(qū)域的補給條件、地表徑流條件、排泄條件作為評價準則，以平均降雨量、降雨入滲系數(shù)、補給系數(shù)、灌溉回歸入滲系數(shù)、人工補給量、地表水滲漏補給系數(shù)、水庫規(guī)模、地表平均徑流量、地下水埋深、含水層給水度、平均蒸發(fā)量、排水量作為評價指標，由此構(gòu)建一個完整的水文地質(zhì)條件評價指標體系，如圖2所示。

1.2 水文地質(zhì)條件評價指標值及權重值計算

在施工過程中運用相關測量儀器和測量技術，對水文地質(zhì)條件評價指標體系中各個評價指標的實際數(shù)值進行測量和分析[2]。然后以專家評價法作為理論依據(jù)，專家對所有評價指標的重要性進行評分，分值在0～100范圍內(nèi)，根據(jù)專家評分計算出水文地質(zhì)條件評價指標權重值，其計算公式如下所示：

公式（1）中，S為巖土工程施工中水文地質(zhì)條件評價指標權重值；v為評價指標平均專家評分；k為評價指標的數(shù)量；p為待計算的評價指標[3]。利用上述公式計算出評價指標的權重，為水文地質(zhì)條件等級評價提供數(shù)值依據(jù)。

1.3 巖土工程施工水文地質(zhì)條件綜合分析

根據(jù)巖土工程施工中水文地質(zhì)條件評價需求，設計了五個水文地質(zhì)條件等級，分別為一級、二級、三級、四級、五級。一級代表水文地質(zhì)條件非常差，施工過程中非常容易引發(fā)水文地質(zhì)災害，必須采取預防措施；二級代表水文地質(zhì)條件比較差，在施工過程中發(fā)生地質(zhì)災害的概率在60%左右，需要采取預防措施；三級代表水文地質(zhì)條件一般，在施工過程中發(fā)生地質(zhì)災害的概率在50%左右，可以采取一些簡單的預防措施；四級代表水文地質(zhì)條件比較好，施工過程中發(fā)生水文地質(zhì)災害的可能性較低；五級代表水文地質(zhì)條件非常好，在施工過程中不會發(fā)生地質(zhì)災害，無需采取任何防御措施。根據(jù)上文計算的指標實際值和權重值，運用評價函數(shù)計算出巖土工程施工中水文地質(zhì)條件等級，計算公式如下：

公式（2）中，LZ表示評價施工區(qū)域的水文地質(zhì)條件等級；z表示評價等級；α為計算得到的施工區(qū)域評價指標實際值總合。利用上述公式即可計算出巖土工程施工中水文地質(zhì)條件等級，進而了解到水文地質(zhì)條件的好與壞，以此完成巖土工程施工中水文地質(zhì)條件評價。

2 實驗

2.1 實驗設計

實驗以白打電站水庫巖土工程為實驗對象，白打電站為混合式引水開發(fā)，工程樞紐區(qū)主要水工建筑物有攔河混凝土重力壩、壓力引水隧洞、壓力管道、地面廠房及升壓站等。施工區(qū)域含（透）水層主要為強風化基巖裂隙含（透）水層，局部為第四系松散堆積物含（透）水層，與其相對應的地下水類型為基巖裂隙水及孔隙潛水。白打電站水庫為一峽谷型水庫，回水線長約4000m，相應庫水位295.0m，水庫總庫容709.07萬m3。庫區(qū)地形地貌不復雜，地形完整，兩岸沖溝發(fā)育，庫區(qū)河流總體由西向東流，河谷深切，河流波狀彎曲。利用此次設計方法與傳統(tǒng)方法為該巖土工程施工水文地質(zhì)條件進行評價，下表為巖土工程水文地質(zhì)條件評價指標值及權重值。

表1 巖土工程水文地質(zhì)條件評價指標值及權重值

實驗分別對該巖土工程各個樞紐區(qū)域的水文地質(zhì)條件進行評價，對兩種評價方法的評價數(shù)據(jù)進行記錄，并且利用GFUG軟件計算出兩種方法評價結(jié)果的殘差值，將其作為實驗結(jié)果，對兩種方法進行對比。

2.2 實驗結(jié)果分析

實驗以兩種方法的殘差值作為實驗結(jié)果，殘差值范圍在0～1之間，數(shù)值越接近1則評價結(jié)果的準確性越低，可信度越低；如果殘差值越接近0則說明評價結(jié)果的準確性越高，可信度越高。下表為兩種方法評價結(jié)果殘差值對比。

表2 兩種方法評價結(jié)果殘差值對比/δ

從上表可以看出，此次設計方法評價結(jié)果的殘差值基本在0.019～0.148δ之間，殘差值比較接近零；傳統(tǒng)方法評價結(jié)果的殘差值在0.487～0.958δ之間，殘差值比較大，并且遠遠高于設計方法。實驗證明此次設計方法具有較高的精度，可以滿足巖土工程施工中水文地質(zhì)條件評價需求。

3 結(jié)語

本文通過理論分析、層次分析以及實驗分析相結(jié)合的方法，對巖土工程施工中水文地質(zhì)條件評價進行了研究，首次將專家評價方法與層次分析方法相結(jié)合，形成一種新的評價方法，有效提高了水文地質(zhì)條件評價精度和效率，降低了水平地質(zhì)條件評價結(jié)果的殘差值，為巖土工程施工中水文地質(zhì)條件評價提供了理論依據(jù)和參考依據(jù)。