巖土工程勘察中巖溶水文地質(zhì)問題探析

任亞飛

（重慶市勘測(cè)院，重慶 400000）

1 引言

巖土工程是用以求解巖體與土木工程間的問題，并妥善解決地基、基礎(chǔ)、邊坡和地下水存在的不足之處，確保相關(guān)問題得到有效治理。而巖土工程勘察是巖土工程有效開展的重要前提，通過全面收集與分析巖土的組成、構(gòu)造等信息，確保及時(shí)發(fā)現(xiàn)可能出現(xiàn)的工程問題，便于施工人員采取科學(xué)、合理的解決對(duì)策。

2 巖土工程勘察分析

巖土工程勘察的目的是運(yùn)用專業(yè)的測(cè)試方法與計(jì)量手段，對(duì)建筑場(chǎng)地進(jìn)行全面調(diào)查和判斷，為后續(xù)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)和工程施工提供數(shù)據(jù)支持。在勘察過程中不僅要查明建筑區(qū)周邊的地形、地貌、天氣、水文等自然條件，研究可能出現(xiàn)的崩塌、滑坡、巖溶等不良地質(zhì)現(xiàn)象對(duì)建筑場(chǎng)地造成的危害程度，還要分析地下水的類型、水質(zhì)、分布情況，并對(duì)不利于巖土層結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的因素提出切實(shí)可行的處理對(duì)策。其中地下水狀況監(jiān)測(cè)是最重要的勘察環(huán)節(jié)，如果未能及時(shí)有效管理與把控，會(huì)對(duì)巖石的強(qiáng)度與耐腐蝕性造成嚴(yán)重影響，從而損害工程基礎(chǔ)建設(shè)。因此，相關(guān)管理人員必須提高對(duì)地下水管理的重視程度，有效管理巖溶水文地質(zhì)。勘察時(shí)要全面掌握含水層的厚度、掩埋條件、貯存狀態(tài)和動(dòng)態(tài)變化規(guī)律等信息，查明巖土層中地下水的巖溶水文地質(zhì)參數(shù)，同時(shí)還要調(diào)查工程現(xiàn)場(chǎng)附近是否存在地下水污染源，并進(jìn)行成分檢測(cè)，判斷其對(duì)混凝土和鋼筋的腐蝕性，以此做好針對(duì)性治理措施。

3 巖土工程勘察中巖溶水文地質(zhì)存在的問題與影響

3.1 巖溶水文地質(zhì)問題類型

3.1.1 地下水位下降

地下水位下降的主要原因有以下兩個(gè)方面：

①人為因素。大多是施工隊(duì)伍為了快速獲取經(jīng)濟(jì)利潤，過度開采利用地下水資源，導(dǎo)致出現(xiàn)嚴(yán)重的水土流失現(xiàn)象?；蚴腔庸こ虨榱耸韪煽觾?nèi)土體、改善土方施工條件，人工降低地下水位，但如果在工程開展過程中沒有進(jìn)行基坑底土體的固結(jié)，會(huì)使地下水位失去控制，造成嚴(yán)重的基坑破壞。

②自然因素。比如地震、干旱等，會(huì)使巖土地勢(shì)抬高、地下河道干涸下沉，導(dǎo)致地下水位下降。一旦出現(xiàn)此類問題，土體下的水資源會(huì)嚴(yán)重匱乏，水流分布不均勻，造成部分區(qū)域地面干裂、土壤條件惡化，甚至出現(xiàn)地面沉降和坍塌的現(xiàn)象，阻礙工程有序開展。例如，2019年，我國某直轄市的區(qū)域農(nóng)業(yè)為了加大種植地灌溉面積，在工程現(xiàn)場(chǎng)過度采取地下水資源，導(dǎo)致地下水位大幅度下降，加劇了石灰?guī)r地面的沉降現(xiàn)象，致使工程區(qū)域出現(xiàn)大面積地面坍塌，不僅嚴(yán)重?fù)p壞了工程現(xiàn)場(chǎng)的開采器械，還使許多施工人員遭受嚴(yán)重的身體創(chuàng)傷。

3.1.2 地下水位上升

地下水位上升的原因同樣分為人為因素與自然因素。

①人為原因通常是由于不合理的農(nóng)業(yè)灌溉方法。許多人員為了節(jié)省勞動(dòng)時(shí)間，選擇以漫灌的形式進(jìn)行農(nóng)田種植，不僅浪費(fèi)大量水資源，還會(huì)使水資源得不到有效排放，進(jìn)而滲透到巖土下層，引起水位上升，甚至引發(fā)次生鹽漬化現(xiàn)象。此外，部分巖土工程地下水位上升是因?yàn)榈貐^(qū)景觀需要定期補(bǔ)水，保持其較高的觀賞度，因此，不得不抬高地下水位。

②自然因素大多是由于降雨量的劇烈變化、地下河流流向的改變和地震活動(dòng)引起的水資源分布不均，導(dǎo)致地下水位急速上升。如果地下水位在短時(shí)間內(nèi)上升幅度較高，會(huì)降低土層結(jié)構(gòu)的承載力，使地下水浮力上升，進(jìn)而加大后期巖土工程勘察工作的開展難度。

3.1.3 地下水動(dòng)水壓力過大

除了上述地下水位線變化會(huì)對(duì)巖土工程造成危害，動(dòng)水壓力的變化同樣會(huì)影響巖土工程勘察的有序進(jìn)行。動(dòng)水壓力即水資源的滲透力，產(chǎn)生于流動(dòng)過程中土體的阻力，能對(duì)土骨架產(chǎn)生拖拽力，導(dǎo)致巖層應(yīng)力與形狀發(fā)生變化。其壓力大小由排水量大小決定，比如在進(jìn)行大壩建設(shè)的過程中，為了提高支護(hù)結(jié)構(gòu)的安全度，施工人員會(huì)加高地表水位高度，這就導(dǎo)致巖土層的滲水率大大增加，地下水動(dòng)水會(huì)在強(qiáng)烈的重力作用下產(chǎn)生極大壓力，從而破壞巖土結(jié)構(gòu)的平衡，導(dǎo)致地質(zhì)災(zāi)害形成的幾率，甚至出現(xiàn)基坑涌水現(xiàn)象，如圖1所示。

圖1 基坑涌水

3.1.4 地下水性質(zhì)變化

地下水性質(zhì)變化的主要原因在于污染物的排放。部分工業(yè)廢水在未經(jīng)嚴(yán)格檢測(cè)的狀況下便被排入地表中，造成污染水質(zhì)下滲，破壞正常地下水的酸堿平衡，導(dǎo)致水體產(chǎn)生極強(qiáng)的腐蝕性，從而使含水層較淺的混凝土地基結(jié)構(gòu)長時(shí)間浸泡在酸性或堿性環(huán)境中，給建筑物的穩(wěn)定性、安全性帶來巨大隱患。

3.2 巖溶水文地質(zhì)問題對(duì)巖土工程造成的影響

3.2.1 對(duì)土體的影響

巖溶水文地質(zhì)問題對(duì)土體的影響主要體現(xiàn)在滲透變形方面，其中包括：

①流土，即巖土層在地下水上流的作用下產(chǎn)生局部凸起、頂穿或流失的情況，其成型時(shí)間較短，破壞性較強(qiáng)。

②管涌，是指土體顆粒在水流的帶動(dòng)下，沿管道進(jìn)行流動(dòng)，并逐漸匯聚成大型土體通道，導(dǎo)致地基、坡體出現(xiàn)失穩(wěn)現(xiàn)象。管涌不同于流土，其破壞方式是循序漸進(jìn)的，而且需要滿足一定條件才能發(fā)生，因此，該危害的治理難度較低，只需要消除生產(chǎn)條件即可。

③接觸流失，是指地下水滲流方向與相鄰?fù)翆映蚀怪标P(guān)系，且滲透系數(shù)相差較大時(shí)，能將系數(shù)較小的土體顆粒帶入到系數(shù)較大的巖土層中，從而降低巖土層結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，容易出現(xiàn)土方塌陷的情況。

④基坑突涌，即巖體工程在進(jìn)行基坑開挖時(shí)，承壓水頭由于較大的地表壓力頂裂上層基坑底板，從而產(chǎn)生水流突涌的現(xiàn)象。

3.2.2 對(duì)邊坡、基坑的影響

地下水對(duì)邊坡、基坑的影響主要體現(xiàn)在穩(wěn)定性的變化。由于地下水本身具有一定的巖土體軟化作用，在長時(shí)間與地基建筑物接觸的過程中，會(huì)降低其抗剪強(qiáng)度，使錨桿和土釘?shù)目拱瘟_(dá)不到工程安全標(biāo)準(zhǔn)值，從而使基坑隆起、水土流失等問題反復(fù)發(fā)生，造成支護(hù)結(jié)構(gòu)的安全性下降，并威脅到周邊道路、建筑、地下管線等設(shè)施。圖2即是地下水對(duì)施工道路產(chǎn)生的破壞。

為了減少此類危害現(xiàn)象的發(fā)生，巖土工程勘察時(shí)需要對(duì)邊坡和基坑進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，加固擋土結(jié)構(gòu)，全方位考慮結(jié)構(gòu)高度、地下水性質(zhì)、土體結(jié)構(gòu)，使作用在結(jié)構(gòu)上的土壓力與水壓力得到有效控制，同時(shí)，按照水土合算的原則計(jì)算滲透力，重點(diǎn)關(guān)注可能發(fā)生滲流的區(qū)域。

3.2.3 對(duì)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的影響

巖溶水文地質(zhì)本身對(duì)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)起到浮托的作用，如果地下水水量較高，會(huì)使這一現(xiàn)象進(jìn)一步加劇。因此，在進(jìn)行巖土工程勘察時(shí)，要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際環(huán)境收集氣象資料、調(diào)查水位地質(zhì)背景、判斷地下水補(bǔ)徑關(guān)系、分析滲流規(guī)律，從而準(zhǔn)確預(yù)測(cè)工程開展時(shí)地下水位能達(dá)到的最高位置，并在此設(shè)置抗浮防水位，按照相關(guān)規(guī)范要求，結(jié)合區(qū)域工程經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)行基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定值的準(zhǔn)確驗(yàn)算，避免地下水上浮作用影響基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。

3.2.4 對(duì)周邊環(huán)境的影響

①為了保證巖土工程有效開展和項(xiàng)目正常實(shí)施，需要進(jìn)行工程降水工作。但由于水文地質(zhì)的勘測(cè)信息難以準(zhǔn)確測(cè)量，且水體分布缺少科學(xué)計(jì)量方法，使得降水方案往往不符合實(shí)際工程需要，導(dǎo)致降水量經(jīng)常超過安全標(biāo)準(zhǔn)，使地質(zhì)缺少足夠的水分供給，產(chǎn)生龜裂、漏縫等現(xiàn)象，甚至引發(fā)地下水位下降，形成更惡劣的環(huán)境破壞。

②因?yàn)榻邓畧?chǎng)地缺少良好的外圍設(shè)備，沒有有效布置隔水帷幕，使水資源大量浪費(fèi)的同時(shí)，造成地表水位線大幅上升，影響正常的巖土工程勘察工作。施工人員需要加強(qiáng)回灌系統(tǒng)的使用，減少降水的影響范圍，并對(duì)水資源進(jìn)行回收再利用，達(dá)到環(huán)保節(jié)能的目的，同時(shí)有效保護(hù)周邊建筑物、道路與地下管線。

4 巖土工程勘察中巖溶水文地質(zhì)問題的解決對(duì)策

4.1 加強(qiáng)勘察質(zhì)量

（1）勘測(cè)人員要做好勘察任務(wù)的設(shè)計(jì)工作。明確具體的勘測(cè)項(xiàng)目與測(cè)量內(nèi)容，保證工程地質(zhì)調(diào)查測(cè)繪、巖土試樣采集、原位測(cè)試、室內(nèi)試驗(yàn)、現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)等勘測(cè)步驟得到完整實(shí)施，并對(duì)地質(zhì)條件和定量分析做出客觀評(píng)價(jià)。

（2）要提高相關(guān)數(shù)據(jù)的精確性。通常來說勘察工作的精度要求為1∶50 000，勘察方可根據(jù)實(shí)際作業(yè)情況和水文環(huán)境進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，并對(duì)地下水的流向情況采用十字交叉法布置多個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，以此提高勘察的全面性和有效性。

（3）要對(duì)制成的地質(zhì)勘察報(bào)告進(jìn)行復(fù)核審查。工程方可聘請(qǐng)專業(yè)的第三方機(jī)構(gòu)人員進(jìn)行水文信息與巖土層信息參數(shù)的校檢，判斷勘察結(jié)論是否合理有效，如果發(fā)現(xiàn)存在數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確或測(cè)量項(xiàng)目有所遺漏的情況，需及時(shí)進(jìn)行勘測(cè)信息的更正與核實(shí)，確保理論的準(zhǔn)確性。

4.2 提高水文地質(zhì)保護(hù)意識(shí)

（1）施工人員要認(rèn)識(shí)到水文地質(zhì)保護(hù)的重要性，提高自身的思想認(rèn)知和責(zé)任意識(shí)，將工程施建與土質(zhì)測(cè)量放在同樣位置上。相關(guān)企業(yè)要定期開展知識(shí)教育培訓(xùn)，提升人員的工作責(zé)任感與使命感，能對(duì)工程中產(chǎn)生的問題負(fù)責(zé)，并保有積極、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鲬B(tài)度，做好防范、整治措施，盡可能地避免產(chǎn)生地下水問題。

（2）施工人員要提高環(huán)保意識(shí)，明確節(jié)能減排的目的與重要性。在勘察過程中產(chǎn)生的污染，如噪音污染、廢水污染、光污染等，需要得到及時(shí)有效的控制，保證污染物達(dá)到排放指標(biāo)后才可進(jìn)行排放，并最大限度地控制污染源的產(chǎn)生，從根本上解決此類問題。

（3）相關(guān)人員還要注意資源的回收再利用。比如降解后的生活污水可用來進(jìn)行建筑物清洗或設(shè)備降溫，以此達(dá)到節(jié)約能源的目的。

4.3 提升人員技術(shù)水平

（1）勘察人員要提升自身綜合素質(zhì)和技術(shù)能力，保證水文地質(zhì)檢測(cè)的全面性和有效性。并能有效應(yīng)對(duì)突發(fā)事件，采取切實(shí)可行的管理措施，防止災(zāi)害事件進(jìn)一步升級(jí)，盡可能減小意外狀況造成的損失。

（2）勘察人員要加強(qiáng)與施工人員、設(shè)計(jì)人員的溝通與交流，及時(shí)進(jìn)行信息互享、消息互通。結(jié)合擬建工程的實(shí)際情況，嚴(yán)格遵循相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范，進(jìn)行勘察、取樣、試驗(yàn)等工作，以此提高巖土工程的勘察質(zhì)量，保障勘察的合理性和全面性。

（3）巖土工程企業(yè)需要建立完善的獎(jiǎng)懲考核機(jī)制，定期對(duì)人員的技術(shù)水平進(jìn)行監(jiān)測(cè)。對(duì)考核中表現(xiàn)突出的人員進(jìn)行一定量的資金獎(jiǎng)勵(lì)，以此帶動(dòng)其他人員的工作熱情與工作積極性，更好地進(jìn)行相關(guān)勘察工作。對(duì)于在測(cè)評(píng)中表現(xiàn)牽強(qiáng)的人員，進(jìn)行警告，督促其盡快端正工作態(tài)度，提高技術(shù)能力，確?？辈鞌?shù)據(jù)的準(zhǔn)確有效。

4.4 健全管理制度

（1）為了進(jìn)一步規(guī)范勘察人員的工作方式，需要制定健全的管理制度，以此確立勘察步驟、目的與方法，確保巖土工程能夠采用最先進(jìn)的監(jiān)測(cè)技術(shù)，提高工作效率。并充分利用信息科學(xué)技術(shù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)、信息的在線比對(duì)，提高其準(zhǔn)確性，為后續(xù)工程開展提供有力支持。

（2）完善的管理制度能對(duì)勘測(cè)任務(wù)進(jìn)行精確分配，確保工程計(jì)劃的全面性與科學(xué)性。即使在勘察過程中出現(xiàn)異常狀況，工作人員也能按照實(shí)際要求采取高效的應(yīng)急措施，保證工程順利開展。

（3）勘察人員要對(duì)巖土工程進(jìn)行細(xì)節(jié)優(yōu)化。加強(qiáng)基本巖土數(shù)據(jù)的物理特性分析，保證巖土工程高質(zhì)量開展。

5 結(jié)語

綜上所述，通過對(duì)巖土工程勘察進(jìn)行分析，研究勘查中巖溶水文地質(zhì)存在的地下水壓力、性質(zhì)、位移變化等產(chǎn)生的相關(guān)問題，討論其對(duì)土體、邊坡、基坑、基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)以及周邊環(huán)境造成的影響，進(jìn)而提出加強(qiáng)勘察質(zhì)量、提高水文地質(zhì)保護(hù)意識(shí)、提升人員技術(shù)水平、健全管理制度等具有針對(duì)性的解決對(duì)策，以此推動(dòng)巖土工程順利開展，做好相關(guān)危害防范措施，增強(qiáng)企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。