水文地質(zhì)條件研究在巖土工程勘察中的應(yīng)用

鐘航順

（廣東省有色金屬地質(zhì)局水文地質(zhì)隊，廣東 廣州 510800）

巖土工程勘查是編制礦山建設(shè)工程、災(zāi)害治理、工程建設(shè)等方案的基礎(chǔ)，也是查明建設(shè)或治理區(qū)域工程地質(zhì)條件的基礎(chǔ)。水文地質(zhì)條件分析是巖土工程勘察中的重要組成部分，只有在充分掌握研究區(qū)水文地質(zhì)條件的基礎(chǔ)上，才能結(jié)合巖土體物理力學(xué)性質(zhì)編制出合理的方案，為進(jìn)一步展開治理或建設(shè)提供指導(dǎo)[1]。本文以某區(qū)域的水文地質(zhì)條件研究為例，分析其在巖土工程勘察中的重要性。

1 研究區(qū)地質(zhì)概況

研究區(qū)位于華南褶皺系南西段，處于區(qū)域性北東向恩平—新豐深斷裂帶之海陵—蒼城斷裂的北西側(cè)，出露地層主要包括：①震旦系大紺山組，巖性上段以云母石英片巖、石英云母片巖為主，夾多層炭質(zhì)層、鐵錳質(zhì)層、硅質(zhì)巖；下段以云母片巖、石英云母片巖、云母石英片巖、片狀石英巖為主，夾鐵錳礦層及硅質(zhì)巖；②第四系地層較發(fā)育，主要分布于低洼地帶、江河的兩岸及江河口、沿海地帶；從下而上可分為第四系晚更新統(tǒng)石排組、西南鎮(zhèn)組，第四系全新統(tǒng)三角組、橫欄組、杏壇組、萬頃少組、燈籠組；③人工填土，包括雜填土、素填土、沖填土等類型，人類活動的影響，其分布較為廣泛。

研究區(qū)侵入巖發(fā)育，分布于研究區(qū)北東側(cè)，主要為中酸性侵入巖及各種類型的巖脈。其中，以志留紀(jì)和侏羅紀(jì)的中酸性侵入巖分布最廣，志留紀(jì)侵入巖主要為黑云母二長花崗巖；侏羅～白堊紀(jì)侵入巖主要為二長花崗巖類，少量為花崗閃長巖、鉀長花崗巖、花崗斑巖等。研究區(qū)地處華南褶皺系西南部，區(qū)域性北東向恩平～新豐深斷裂帶之海陵—蒼城斷裂通過研究區(qū)南部。構(gòu)造形跡以斷裂為主，褶皺構(gòu)造則由于受后期區(qū)域變質(zhì)、混合巖化斷裂構(gòu)造、巖漿侵入，以及風(fēng)化剝蝕的改造破壞，顯得殘缺不全。

2 水文地質(zhì)條件

2.1 地形地貌及氣象特征

研究區(qū)地處廣東西南沿海，地勢自北向南傾斜，從北部中低山、低山區(qū)到中部的丘陵區(qū)，逐漸過渡為南部開闊的沿海平原區(qū)。中低山、低山區(qū)及巖溶低山峰叢林地貌區(qū)，地質(zhì)災(zāi)害較發(fā)育。研究區(qū)屬南亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，多年平均氣溫為22.8℃；多年均降雨量2473mm，年均蒸發(fā)量1400mm；雨季一般在3月下旬開始至9月下旬結(jié)束，年均雨量2153mm。

2.2 地下水類型及富水性劃分

根據(jù)研究區(qū)地下水的賦存條件、水理性質(zhì)及其水力特征，將地下水劃分為松散巖類孔隙水、基巖裂隙水和地下熱水三種。其中基巖裂隙水分為塊狀基巖裂隙水和層狀基巖裂隙水兩個亞類。

2.2.1 松散巖類孔隙水

研究區(qū)松散巖類孔隙水的富水性受含水層的成因、巖性、厚度的控制，含水層為亞粘土、砂、砂礫、礫石和卵石，粒度一般上細(xì)下粗，含水層厚度變化較大，河谷平原從上游到下游、從階地后緣到前緣厚度增大，大河厚度大，小河厚度小，含水層厚度最大達(dá)15.78m。此外，海河混合堆積相的含水層，其厚度較大，顆粒較粗，地下水賦存條件良好，含水較豐；海相或河流相沉積的含水層，其厚度一般較薄，顆粒較細(xì)，地下水賦存條件較差，含水較貧乏。單井涌水量一般為65m3/d～1000m3/d，水質(zhì)良好，地下水礦化度為小于0.5g/L，常見水化學(xué)類型為：HCO3-Na·Ca、HCO3·Cl-Na·Ca。

（1）水量豐富區(qū)：分布在漠陽江河岸的麻山～洲尾～那西～蔡屋寨一帶，面積約15.7km2，含水層為海河混合沉積，上部為細(xì)—粗砂，下部為砂礫和卵礫石，總厚度9.5m～17.83m；以潛水為主，局部承壓；水位埋深0.56m～3.20m，一般＜3m。該地段補(bǔ)給條件良好，單井涌水量1791.05m3/d～2436.81m3/d，平均為2143.4m3/d，局部達(dá)5164.2m3/d。

（2）水量中等區(qū)：主要分布在城西鎮(zhèn)的大山～西岸～禾蟲墩及測區(qū)外圍海陵島南部海岸，面積約41.lkm2，含水層巖性主要為中—細(xì)砂，次為粗砂，厚度4m～15.78m，水位埋深1.56m～5.5m，單井涌水量191.71m3/d～686.39m3/d。

（3）水量貧乏區(qū)：主要分布于滇陽江東岸的龍濤—那泵—南埠仔，那龍河兩岸及局部山間河谷的低洼地帶，含水層巖性主要為細(xì)砂、粉細(xì)砂和亞砂土f，厚度一般1m～4m，水位埋深隨地形、地貌變化較大，在濱海地帶一般小于2m，河谷及山間低洼地帶多為2m～5m，單井涌水量3.17m3/d～95.72m3/d，一般20m3/d～30m3/d。

2.2.2 基巖裂隙水

基巖裂隙水類型中，碎屑沉積巖（包括混合巖）和花崗巖（包括混合花崗巖）的巖性、結(jié)構(gòu)構(gòu)造有較大差別，并且前者分布面積較廣，可將研究區(qū)基巖裂隙水劃為塊狀巖類裂隙水和層狀巖類裂隙水二種類型。

（1）塊狀基巖裂隙水，主要分布在研究區(qū)北西部、中部和東南部，含水巖石為白堊紀(jì)、侏羅紀(jì)侵入巖，巖性以黑云母花崗巖、二長花崗巖為主。地下水主要為風(fēng)化裂隙潛水，常以下降泉或散流的形式出露于溝谷低洼地段，在局部地段具有微承壓性質(zhì)，或以上升泉的形式出露，水量中等，局部較貧乏。地下徑流模數(shù)3.34L/(s·km2)～13.56L/(s·km2)，地下水化學(xué)類型為HCO3·Cl-Na、HCO3-Na，礦化度0.024g/L～0.558g/L。

①水量中等：主要分布在研究區(qū)北東面的南木坑—隨垌—潭郊一帶，面積約68.3km2，含水層巖性主要為晚三疊統(tǒng)細(xì)粒斑狀含角閃石黑云母二長花崗巖及其風(fēng)化殘積層，風(fēng)化帶厚度多為2m～10m，局部達(dá)27.69m，地下水主要賦存于巖石的風(fēng)化帶裂隙中?？菁镜叵聫搅髂?shù)加權(quán)平均值為8.741L/(s·km2)，單孔涌水量111.9m3/d～200m3/d，水位埋深隨地形變化較大，一般2.2m～5.8m北面南木坑一帶則大于8m。②水量貧乏：主要分布在研究區(qū)南面外圍的海陵—閘坡的馬頭山—飛鵬嶺—大角頂一帶，含水層巖性主要為中奧陶統(tǒng)片麻狀中粒黑云母二長花崗巖及其風(fēng)化殘積層，其泉流量為0.01L/s～0.4L/s，枯季地下徑流模數(shù)為1.805L/(s·km2)～2.888L/(s·km2)，水位埋深一般大于3m。

（2）層狀基巖裂隙，主要分布在研究區(qū)北西、東部和南部，含水層為大紺組的變質(zhì)巖、混合巖及其風(fēng)化殘積層，主要巖性為片巖、石英砂巖、鈣泥質(zhì)粉砂巖、粉砂巖、砂礫巖和礫巖等。地下水主要為風(fēng)化構(gòu)造裂隙潛水，大部分水量中等，少部分貧乏。地下徑流模數(shù)1.85L/(s·km2)～6.38L/(s·km2)，地下水化學(xué)類型為HCO3-Na·Ca、HCO3-Ca-Na·Mg，礦化度0.02g/L～0.17g/L。

①水量中等：主要分布在研究區(qū)北東的東城鎮(zhèn)—連環(huán)水庫—報頭村和埠場鎮(zhèn)廉村一帶，面積約33km2，含水層巖性主要為大紺組變質(zhì)巖、混合巖及其風(fēng)化殘積層，地下水主要賦存于風(fēng)化帶裂隙中，部分沿層面及構(gòu)造裂隙運(yùn)移，其泉水流量為lL/s～9.8L/s。枯季地下徑流模數(shù)加權(quán)平均值為7.951L/(s·km2)，單孔涌水量為105m3/d～294.4m3/d，水位埋深2.0m～6.5m。②水量貧乏：主要分布在研究區(qū)南部的平岡及海陵島東部一帶，含水層巖性為大紺山組變質(zhì)巖、混合巖及其風(fēng)化殘積層，泉流量為0.02L/s～0.1L/s，枯季地下徑流模數(shù)為0.28L/(s·km2)～3.33L/(s·km2)，水位埋深隨地形變化而變化，一般2m～5m，地勢較高的丘陵山區(qū)，則大于8m。

2.2.3 地下熱水

根據(jù)已收集地質(zhì)資料及水文地質(zhì)資料，研究區(qū)地下熱水資源較豐富，已發(fā)現(xiàn)的溫泉、熱水、沸泉約十處，主要分布在研究區(qū)東北部高垌和平岡附近。

2.3 地下水的補(bǔ)給、徑流、排泄條件

地下水的補(bǔ)給、徑流、排泄主要受降雨、地形地貌、巖性條件、地質(zhì)構(gòu)造等條件的控制，既有區(qū)域上的普遍規(guī)律，又存在地段上的差異，很難嚴(yán)格區(qū)分地下水的補(bǔ)給區(qū)、徑流區(qū)和排泄區(qū)，同一地段既可以接受降雨的滲入補(bǔ)給形成地下徑流、同時又可能是排泄區(qū)。

2.3.1 補(bǔ)給條件

研究區(qū)地下水主要靠降雨和地表滯水滲入補(bǔ)給，區(qū)內(nèi)雨量充沛，大氣降水入滲是研究區(qū)地下水的主要補(bǔ)給來源，在覆蓋型寬谷地段，地表水（山塘、水庫、水產(chǎn)養(yǎng)殖、水耕地、溪流等）也可為地下水提供補(bǔ)給來源，工作區(qū)山地的地表巖層（石）風(fēng)化強(qiáng)烈，風(fēng)化層厚度較大，受構(gòu)造運(yùn)動影響，巖層（石）破碎，降雨滲入補(bǔ)給條件和儲水條件好，巖石節(jié)理、裂隙的發(fā)育有利于大氣降雨和地表滯水垂直滲入補(bǔ)給；枯水季節(jié)地表水是地下水主要補(bǔ)給來源，因此，區(qū)內(nèi)地下水的補(bǔ)給途徑較多。地下水補(bǔ)給量的大小隨季節(jié)變化而變化，豐水期最大，平水期次之，枯水期甚微。此外，砂堤砂地還接受凝結(jié)水的補(bǔ)給。

2.3.2 徑流和排泄條件

研究區(qū)地下水徑流特征和排泄形式嚴(yán)格受到其滲流場性質(zhì)的制約，同時還受到人類活動的影響。地勢較高的山嶺區(qū)地下水獲得降雨滲入補(bǔ)給后，通常沿坡潛流至盆地邊緣或坡腳部分形成泉水直接排泄或直接排泄于溝谷、河流或溪流中，形成地下水溢出帶，地下水的潛流流程一般較短，補(bǔ)給區(qū)與徑流區(qū)基本一致，主要徑流于覆蓋層與基巖侵蝕的基準(zhǔn)面、節(jié)理、裂隙、層理、構(gòu)造破碎帶中徑流，徑流坡度一般較陡，排泄比較積極迅速，多在階地前緣或低洼地、構(gòu)造風(fēng)化裂隙中溢出排泄，部分直接排泄于河流、河谷中。丘陵地形高差較大，溝谷發(fā)育，地下徑流強(qiáng)烈，為淋濾型。地下水在接受降雨滲入補(bǔ)給后，部分以泉形式排泄于溝谷，一部分通過滲流場，側(cè)向補(bǔ)給松散巖類孔隙水，并把淋濾溶解的Fe、鹽份及一些微量元素集中在松散巖類孔隙水中，使其總Fe含量、鹽分明顯偏高。在臺地，地下水徑流條件不如山區(qū)渲暢，一部分地下水通過滲流場向平原區(qū)徑流，還有部分耗于人工開采，另外小部分則于溝谷地帶以泉形式排泄。在平原區(qū)，地表水體甚為發(fā)育，地下水位較淺，水力坡度很小，地下水在滲流場中徑流速度緩慢，水交替作用幾乎停止，地下水含F(xiàn)e高或多為微咸—咸水。地下水在滲流場中的徑流強(qiáng)度還受到氣候的影響，雨季徑流強(qiáng)度大，旱季徑流強(qiáng)度小，歷史資料統(tǒng)計表明，雨季基巖裂隙水的地下徑流量為旱季的3～4倍。此外，由于地下水在滲流中受到孔隙和裂隙壁的阻礙作用，且流程曲折，大氣降雨入滲后不能立即到達(dá)地下水面，故地下水因受大氣降雨補(bǔ)給引起的波動在時間上往往滯后于地表水。

3 結(jié)語

綜上所述，水文地質(zhì)條件分析是巖土工程勘察中的重要組成部分，只有查明研究區(qū)域地下水類型、不同含水巖組的富水特征、水質(zhì)水量等以及地下水的補(bǔ)徑排條件等，才能合理的制定出排水措施，為提供更加安全穩(wěn)定的巖土工程地質(zhì)條件奠定基礎(chǔ)。