巖土工程勘察中的水文地質(zhì)危害及預(yù)防措施

張強(qiáng)

摘要：水文地質(zhì)研究是巖土工程勘察的重要組成部分。巖土工程水文地質(zhì)研究在基礎(chǔ)設(shè)計(jì)和地質(zhì)災(zāi)害防治中發(fā)揮著越來越重要的作用，水土地質(zhì)的危害導(dǎo)致巖土工程面臨一系列威脅。因此，在巖土工程研究中，加強(qiáng)水文地質(zhì)研究具有重要的實(shí)踐意義。本文首先簡述水文地質(zhì)研究的必要性，然后分析地下水對地下水設(shè)計(jì)和巖土工程的破壞，著重對其機(jī)理做出評價(jià)，并對地下水腐蝕的危害與防治措施展開詳細(xì)探討。

關(guān)鍵詞：巖土工程勘察；水文地質(zhì)；危害；防御措施

水文地質(zhì)是地質(zhì)工程研究的重要方面，工程設(shè)計(jì)的進(jìn)度和工程的最終質(zhì)量與水文地質(zhì)有著千絲萬縷的聯(lián)系。過去由于地質(zhì)問題引起的各種工程事故，不僅損害了人們的利益，還暴露了許多巖土工程問題。因此，在進(jìn)行地質(zhì)研究時(shí)，要及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題并從根本上做好預(yù)防措施。本文從以下幾個(gè)方面論述了與地質(zhì)工程研究有關(guān)的水文地質(zhì)問題：

1.巖土工程勘察中水文地質(zhì)勘察的目的及必要性

1.1工程地質(zhì)勘察目的

勘察地質(zhì)與工程研究的目的是通過對建筑環(huán)境的研究和分析，結(jié)合周圍的實(shí)際情況，預(yù)測建筑場地的地質(zhì)條件和今后施工過程中會(huì)遇到的問題。通過已有的工程項(xiàng)目發(fā)現(xiàn)在未來的施工過程中可能出現(xiàn)的問題，提出了適當(dāng)?shù)慕鉀Q方案和預(yù)防措施，從而選擇適當(dāng)?shù)氖┕し椒ǎ煌瑫r(shí)，地質(zhì)調(diào)查勘察通過分析土壤的成分，提出改善土地狀況的措施，以實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目施工的安全進(jìn)行。

1.2工程地質(zhì)勘察必要性

巖土工程、水文地質(zhì)與工程地質(zhì)密切相關(guān)。在當(dāng)前的工程設(shè)計(jì)和施工中，如果對水文地質(zhì)的影響重視不夠，就會(huì)給地質(zhì)工程帶來諸多危險(xiǎn)。巖土的組成決定著巖土的設(shè)計(jì)性質(zhì)，直接影響著地基工程環(huán)境和建筑物的穩(wěn)定性和可持續(xù)性，而地下水是巖土工程科學(xué)的一部分，巖土工程中的水文地質(zhì)問題需要加強(qiáng)研究，在巖土工程研究中，經(jīng)過認(rèn)真評估地下水對巖石的影響，能夠在詳細(xì)研究和認(rèn)真評價(jià)的基礎(chǔ)上，提出合理有效的防治措施，從而能夠在實(shí)際應(yīng)用巖土工程技術(shù)時(shí)消除或減少地下水對巖土工程的破壞。詳細(xì)勘察流程見圖1。

2.巖土工程勘察中的水文地質(zhì)危害

2.1地下水對工程造成危害的分析

2.1.1導(dǎo)致軟土地基出現(xiàn)沉降

一般來說，軟土施工的第一步是人工降水位，如果選擇的施工方式不科學(xué)、不合理，就會(huì)導(dǎo)致土基廢棄，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)?dǎo)致周圍建筑物或地下水管不同程度的沉降，嚴(yán)重的情況下，這將導(dǎo)致建筑物地基的喪失，造成建筑物出現(xiàn)裂縫。而且在埋好井管后，可以通過抽水來保持井內(nèi)水位不斷下降，地下水流向過濾管，很長一段時(shí)間會(huì)有一個(gè)降雨漏斗，此外，由于落差不對稱，附近建筑物或地下管線有不同程度的沉降，可能發(fā)生嚴(yán)重的斷裂。

2.1.2地下水動(dòng)水壓力作用引起巖土工程危害

地下水在自然狀態(tài)下的動(dòng)水壓力相對較弱，通常不會(huì)造成任何破壞，但在人類活動(dòng)和工程中，由于動(dòng)態(tài)地下水的自然平衡條件發(fā)生變化，在動(dòng)水壓力運(yùn)動(dòng)的影響下，經(jīng)常引起嚴(yán)重的巖土工程危害，如流沙、管涌、爆破地基等。

2.2地下水腐蝕問題對巖土工程的危害

2.2.1腐蝕機(jī)理

建議在評價(jià)地下水腐蝕性時(shí)，除測定地下水中的主要離子和顆粒外，還應(yīng)測定總鹽度和pH值，總鹽度是指地下水的總含鹽量，pH值為酸堿性。pH值<5，屬強(qiáng)酸性水；pH=5～ 7，屬弱酸性水；pH=7為中性水或清水；pH=7～9為弱堿性水；pH>9為強(qiáng)堿性水。

水位高低變化同樣影響水文條件，并因不同的降水量而有季節(jié)性變化，地下水與地表水一樣具有腐蝕性，主要是由于地下水中某些礦物質(zhì)含量較高，當(dāng)?shù)叵滤艿轿廴?，某些化學(xué)成分過高時(shí)，在巖土工程研究和施工設(shè)計(jì)中，應(yīng)考慮地下水的腐蝕性，通過對地下水的測量和分析，發(fā)現(xiàn)較低的地下水比較高的地下水更具礦化和腐蝕性。深度小于15m的地下水水質(zhì)正?；蛭⑾?，腐蝕性差，而深度大于15m的地下水水質(zhì)較淺或極咸，具有較強(qiáng)的腐蝕性。

2.2.2地下水腐蝕性對建筑物的危害性

首先，地下水的化學(xué)成分會(huì)腐蝕建筑物，如果化學(xué)成分含量過高，地下水會(huì)腐蝕混凝土、管道、可溶性石頭、鋼構(gòu)件等。地下水或土壤中的鹽會(huì)腐蝕建筑物，加速混凝土在腐蝕介質(zhì)中的腐蝕程度，縮短建筑物的壽命；其次，地下水中的二氧化硫腐蝕建筑物，如果地下水中的二氧化硫含量過高，將對建筑物造成巨大的破壞，如果地下水位高，地下水中二氧化硫含量高，建筑物長期處于腐蝕性環(huán)境中，勢必影響建筑物的穩(wěn)定性和可持續(xù)性。

2.3地下水位的變化對巖土工程的危害

2.3.1地下水位變化對土地的影響

不同土值的變化應(yīng)符合一定的規(guī)律。合理運(yùn)用這些原則，有助于滿足工程的具體要求。地下水位的升高增加土壤含水量和孔隙率，增加承載力和壓縮變形模量，因此，施工人員必須更加重視地下水對土壤的影響，建立科學(xué)合理的方法。

2.3.2地下水位變化對建筑物穩(wěn)定性產(chǎn)生的影響

地下水位的持續(xù)變化直接影響到巖石的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，特別是地下水位下降時(shí)，會(huì)對環(huán)境產(chǎn)生一定的影響。如果地下水位上升，改變巖體結(jié)構(gòu)面的張力，容易引起土體的坍塌或滑動(dòng)，同時(shí)，如果建筑物建在高鹽土層上，巖層的不斷溶蝕，建筑物發(fā)生移動(dòng)，土壤因此產(chǎn)生裂縫，從地基直接破壞了建筑物的結(jié)構(gòu)，隨之而來產(chǎn)生一系列危險(xiǎn)，具體檢測系統(tǒng)參考圖2。

由于地下水位不斷變化，導(dǎo)致巖土的膨脹率和收縮率不斷增加，直接影響巖土結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，改變建設(shè)工程地基下地下水壓縮層的內(nèi)部結(jié)構(gòu)后，對建筑物的穩(wěn)定性產(chǎn)生不良的危害。

3.巖土工程水文地質(zhì)勘察優(yōu)化措施

3.1不斷地完善地質(zhì)勘察制度和工作流程

對于每一部分的工作任務(wù)、目標(biāo)和評價(jià)等方面的內(nèi)容，都要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)統(tǒng)一的流程，能夠有效地提高地質(zhì)勘察工作的績效。要高度重視評價(jià)關(guān)系。對于地質(zhì)研究，主要是根據(jù)對建筑物本身的影響進(jìn)行的。因此，需要詳細(xì)收集工程的基礎(chǔ)地質(zhì)資料，以保證高質(zhì)量的水文地質(zhì)評價(jià)，如果工程設(shè)計(jì)和水文地質(zhì)調(diào)查發(fā)現(xiàn)這種現(xiàn)象不統(tǒng)一，就應(yīng)該重新評價(jià)和分析，最后，根據(jù)實(shí)際情況制訂相應(yīng)的措施以解決相應(yīng)的問題。地質(zhì)勘探現(xiàn)場參考圖3。

3.2保證水文地質(zhì)勘察的準(zhǔn)確性

有關(guān)部門必須加強(qiáng)監(jiān)測，保證水文地質(zhì)資料的準(zhǔn)確性。應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：在水文地質(zhì)調(diào)查中，地下水的位置是非常重要的，所以有關(guān)部門一定要注意地下水的位置。在決策過程中，監(jiān)管機(jī)構(gòu)可派人對現(xiàn)場進(jìn)行監(jiān)督，含水層的數(shù)據(jù)包括地下水位的靜態(tài)或流動(dòng)，以及含水層是否為一個(gè)含水層及地下水流向。在水文地質(zhì)研究中，要確定的主要參數(shù)是滲透率，而確定滲透率的主要方法是測試水壓，在進(jìn)行透水性實(shí)驗(yàn)時(shí)，操作人員應(yīng)注意動(dòng)作的準(zhǔn)確性，以避免數(shù)據(jù)誤差對后續(xù)測試的影響。

3.3做好水文地質(zhì)勘察評價(jià)工作，力求科學(xué)性與可靠性

以巖土工程勘察研究為基礎(chǔ)，以水文地質(zhì)研究為重點(diǎn)，對全區(qū)水文地質(zhì)條件進(jìn)行客觀、全面的評價(jià)和分析，制訂項(xiàng)目綜合影響評價(jià)。特別是要解決潛在的安全威脅，制訂與工程建設(shè)掛鉤的科學(xué)應(yīng)急預(yù)案，支持巖土工程高效發(fā)展。遵循因地制宜的原則，結(jié)合設(shè)計(jì)差異，根據(jù)巖土工程研究成果進(jìn)行科學(xué)評價(jià)。關(guān)注其對巖土工程的影響，制訂預(yù)防和科學(xué)應(yīng)對的策略。

3.4了解勘察水位地質(zhì)條件

在巖土工程勘察中，要充分了解施工過程中水位的地質(zhì)狀態(tài)，如穩(wěn)定水位、地下水類型、歷史變化趨勢等，目前大多數(shù)施工單位根據(jù)鉆探方法進(jìn)行觀測，但如果在野外鉆探中出現(xiàn)多層水層，可以采取隔水措施，逐一檢測地下水位特征的變化，需要注意的是，在施工初期，如果有明確要求，工作人員需要檢查水層的滲透性，注水或抽水試驗(yàn)可通過鉆孔進(jìn)行。第一種方法可以說明水層滲透性的水平和垂直系統(tǒng)，第二種方法可以說明水文地質(zhì)數(shù)據(jù)的信息，如降水漏斗和水流。

3.5提升地質(zhì)勘察人員的技術(shù)水平

在水文探測制度方面，我們需要運(yùn)用綜合的知識體系，對當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)工程資料進(jìn)行科學(xué)分析，并根據(jù)地質(zhì)研究的最終成果進(jìn)行設(shè)計(jì)，在這種情況下，必須對該地區(qū)反映的地質(zhì)情況進(jìn)行全面的調(diào)查和分析，審查和分析該地區(qū)的不同特征，包括地質(zhì)和地貌特征，水文等歷史資料，并在大量資料的基礎(chǔ)上制訂精確詳細(xì)的研究方案。在審查當(dāng)?shù)厮牡刭|(zhì)資料的過程中，要運(yùn)用大量的專業(yè)知識，這就是為什么技術(shù)人員的選擇非常重要，對于建筑團(tuán)隊(duì)來說，定期的培訓(xùn)和技術(shù)評估是必要的，以不斷提高技術(shù)人員的水平和知識。采用先進(jìn)的技術(shù)和設(shè)備，提高地質(zhì)研究工作的效率和質(zhì)量，在施工現(xiàn)場要最大限度地調(diào)動(dòng)研究人員的積極性，通過制訂獎(jiǎng)懲手段加強(qiáng)對地質(zhì)勘察人員的監(jiān)管，為工程的高效施工創(chuàng)造良好的條件。

3.6地下水引排

地下水引排即人工降水，通過工程措施和地質(zhì)技術(shù)方法，降低上層滯水、潛水、承壓水等水位，以有效地降低水位，由于抽取地下水過程會(huì)引起含水層土體的排水壓縮固結(jié)壓縮沉降、位移，容易引起周邊地面沉降、位移。因此，在進(jìn)行地下水引排時(shí)應(yīng)充分考慮降水的密度、幅度，降水完成后對地下水文、水資源的保護(hù)，以及降水過程中對環(huán)境的保護(hù)和降水后的恢復(fù)工程。

3.7地下水阻隔

根據(jù)地下水的分布和滲透性，采取了一定的措施封堵地下水，防止地下水向某一方向流動(dòng)。該方法用于控制地下水加固對建筑物影響，能保證既有建筑物的正常使用，但由于地下水的阻隔作用，基礎(chǔ)側(cè)壁的水壓會(huì)增大，因此支護(hù)系統(tǒng)必須增加資金的投入。

4.結(jié)語

綜上可知，水文地質(zhì)問題對巖土工程勘察設(shè)計(jì)和施工影響較大，工程管理部門要充分認(rèn)識水文地質(zhì)問題的重要性。在巖石工程勘察中，要采用科學(xué)的方法，為后續(xù)工作提供有利的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，從而保證工程結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。要掌握水文地質(zhì)的相關(guān)理論知識，詳細(xì)考察、認(rèn)真評價(jià)，提出合理、有效的預(yù)防與治理措施的建議。

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