巖土工程勘察中的水文地質(zhì)問題分析

郝杰

（山東省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局八〇一水文地質(zhì)工程地質(zhì)大隊(duì),山東 濟(jì)南 250014）

巖土工程勘察是運(yùn)用巖土工程的觀點(diǎn)、技術(shù)和方法，查明、分析和評價工程建設(shè)現(xiàn)場的地質(zhì)環(huán)境特征和巖土工程條件。巖土工程勘察結(jié)果的好壞，不僅直接影響到建筑基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的正確性，而且關(guān)系到整個建筑工程的安全與造價。因此，在工程建設(shè)過程中，巖土工程勘察方法是非常重要的。

一、巖土工程中水文地質(zhì)的勘察目的及要求

（一）勘察目的

隨著我國社會主義工程建設(shè)的發(fā)展。越來越多的施工要求和復(fù)雜的施工現(xiàn)場對工程勘察提出了更高的要求。巖土工程勘察是工程建設(shè)的前提和基礎(chǔ)，是工程建設(shè)的靈魂。巖土工程勘察的質(zhì)量直接影響到建筑物的使用功能和使用壽命、環(huán)境保護(hù)、服務(wù)安全和工程造價。

（二）勘察要求

1.項(xiàng)目場地的地質(zhì)環(huán)境。地質(zhì)環(huán)境是指整個地質(zhì)構(gòu)造、基底構(gòu)造、厚度控制、地層巖性、新構(gòu)造運(yùn)動等特征。

2.項(xiàng)目場地的自然地理環(huán)境。這包括區(qū)域地貌和水文氣象學(xué)的特點(diǎn)。地形是工程測量區(qū)周圍的地形和環(huán)境，水文氣象特征是工程區(qū)域內(nèi)的氣候、溫度和濕度的變化。

3.工程場地地下水位。地下水位狀況是整個巖土工程研究中一個非常重要的內(nèi)容。內(nèi)容包括分析近年來地下水位的變化和發(fā)展趨勢;地下水回灌和排水對整個地下水位的影響。

4.各含水層及含水層地下水類型，水位變化程度及流向變化程度，主要含水層分布位置及含水層厚度?，F(xiàn)場測量地層滲透系數(shù)，判斷地下水滲流對巖土工程的影響，判斷各建筑材料的腐蝕性。

二、巖土工程所在地的自然地理概況

（一）地形地貌

1#罐位于場地北側(cè)的荒地上，地勢較高，地形較開闊、平坦。罐的西側(cè)邊緣處位于沖溝1 的東側(cè)岸坡處，呈緩坡狀，坡度約為20 度，地形稍有起伏，相對高差約3.0m；2#罐緊靠場地西北側(cè)沖溝1 的溝頭處，地勢較低，地形起伏較大；5#罐、6#罐分別位于原場站的后院內(nèi)，勘察期間場地內(nèi)的建筑物已拆除，場地已基本整平地形較為平坦；3#罐、4#罐、7#罐、8#罐位于場地東側(cè)的荒地或耕地內(nèi)，地形較平坦、開闊。

（二）地質(zhì)構(gòu)造

勘察場地處鄂爾多斯臺地西緣，北鄰毛烏素沙漠，南接黃土高原，在祁（連山）-呂（梁山）-賀（蘭山）山字形構(gòu)造的脊柱部位，是天池-環(huán)縣大向斜與賀蘭山-青龍山的褶皺帶的兩個互帶，天池-環(huán)縣大向斜，軸向自北而南，過雙井子、青山等地，巖層傾角小于20°，西冀陡，東冀緩，平均約7°-8°。

（三）水文

鹽池縣境內(nèi)有山水河、苦水河，均屬黃河流域。

1.山水河

發(fā)源于甘肅省環(huán)縣，流經(jīng)境內(nèi)西南邊緣萌城鄉(xiāng)、惠安堡鎮(zhèn)，轉(zhuǎn)入境外同心縣、靈武市、吳忠市，從吳忠市利通區(qū)新華橋處流入黃河，境內(nèi)長45km，最寬水面處50m 左右，屬環(huán)江水系，山洪爆發(fā)時流量較大，平時水小或干涸。山洪傾瀉時，流速3m/s-4m/s，水深3.0m-4.0m，洪水中含沙量較大。

2.苦水河

發(fā)源于大水坑鎮(zhèn)賀坊溝，至鹽池、同心縣交界的小泉村與山水河匯入黃河，苦水河的礦化度高，一般在4g/L 左右，最高可達(dá)7g/L，不宜灌溉與飲用。

三、巖土工程水文地質(zhì)勘察

（一）勘探點(diǎn)測放

該工程的場地寬闊，勘察面積約140500 平米，為確保鉆探點(diǎn)位的準(zhǔn)確，采用萊卡702 全站儀放點(diǎn)，坐標(biāo)采用北京1954 坐標(biāo)系，高程采用1956 年黃海高程系，共放點(diǎn)255 個，布點(diǎn)情況為：

1.儲罐區(qū)：本次勘察在儲罐中心、以儲罐中心為基點(diǎn)的同心圓上及儲罐周邊呈環(huán)型布置勘探點(diǎn)，勘探點(diǎn)間距16.00m-22.00m，每個儲罐布置勘探點(diǎn)21 個，在局部地形起伏較大、地層變化較大地段適當(dāng)加密勘探點(diǎn)，總計(jì)布置勘探點(diǎn)188 個，其中zk76 為利用初步勘察的勘探點(diǎn)，深度為16.80m。

2.輔助區(qū)：本次勘察按擬建建筑物周邊線和角點(diǎn)呈方格網(wǎng)布置勘探點(diǎn)，勘探點(diǎn)間距20.0m-30.0m，勘探深度在8.0m-15.0m，總計(jì)布置勘探點(diǎn)67，其中zk209 為利用初步勘察的勘探點(diǎn)，因泡沫泵房、泡沫液間在原站內(nèi)，不具備鉆探條件，故該處的zk232、zk233 為利用原來油站的巖土工程勘察報(bào)告中的鉆孔資料。

（二）巖土及水取樣

為測得地下巖土和水的各項(xiàng)指標(biāo)，在鉆探的過程中，對巖土和水進(jìn)行取樣，用以在室內(nèi)試驗(yàn)中各種試驗(yàn)的標(biāo)本，本次鉆探共取四類樣品：

1.擾動樣:在標(biāo)貫器中取擾動砂樣，或直接從鉆頭提取的土樣中采取。

2.原狀樣:鉆孔原狀樣采用薄壁取土器采取或在探井井壁刻槽取樣，試樣規(guī)格為120×150mm 的圓柱狀，置于相應(yīng)規(guī)格的鐵皮樣筒中，并封存。

3.巖石樣：巖石樣自鉆孔巖芯中選取，各種風(fēng)化程度的每類巖石都取代表性巖樣，泥巖易干裂，巖芯取出后，立即用膠帶封包。

4.水樣：水樣自探井中提取，待終孔24小時后，提取水樣并測穩(wěn)定水位；每組水樣取兩瓶，每瓶不少于1 升，其中1 瓶加大理石粉作穩(wěn)定劑。

（三）地層綜合描述

根據(jù)現(xiàn)場鉆探揭露，擬建場地地層巖性自上而下可分為以下6 層3 個亞層，地層示意如圖4.3 所示，分層描述如下：

1.雜填土（Q4ml）：雜色，由粉土、粉砂組成，稍濕，松散，含較多磚塊及混凝土塊，屬建筑垃圾，局部含卵礫石，該層主要分布2#罐、5#罐、6#罐處，在場地整平時部分已經(jīng)清除。

2.粉土（Q4eol）：褐黃色，稍密，稍濕，系風(fēng)積形成，搖震反應(yīng)迅速，無光澤反應(yīng)，干強(qiáng)度低，韌性低，表層含較多植物根系，含少量礫石，局部地段為粉砂。

3.殘積土（K）：粘土，棕紅色或灰綠色，稍濕，可塑，為泥巖的風(fēng)化產(chǎn)物，呈碎屑狀，無搖震反應(yīng)，有光澤反應(yīng)，干強(qiáng)度中等，韌性高，局部夾米黃色氧化鐵團(tuán)塊。

4.含礫砂巖(K)：雜色，泥質(zhì)膠結(jié)，局部為硅質(zhì)膠結(jié)或鈣質(zhì)膠結(jié)，膠結(jié)物為石灰?guī)r、石英巖等，呈亞圓狀，級配良好，一般粒徑2.0mm-20.0mm，最大粒徑可達(dá)50mm，全-強(qiáng)風(fēng)化，鉆探時巖芯不易成形，取芯率較低，現(xiàn)場測定RQD<25%，巖石質(zhì)量指標(biāo)極差，鉆進(jìn)較困難。

5.砂巖(K)：極軟巖，褐黃色-棕紅色，內(nèi)陸河湖相沉積形成，礦物成分以長石、石英為主，為全-強(qiáng)風(fēng)化，泥質(zhì)膠結(jié)，水平層理，該層局部地段含有少量卵礫石，鉆探所取巖芯呈短柱狀，鉆進(jìn)較容易，現(xiàn)場測定RQD<50%，巖石質(zhì)量指標(biāo)較差。

6.砂巖(K)：極軟巖，棕紅色，內(nèi)陸河湖相沉積形成，礦物成分以長石、石英為主，屬中等風(fēng)化，泥質(zhì)膠結(jié)，水平層理，鉆探所取巖芯呈柱狀，鉆進(jìn)較容易，在埋深12.0m-15.0m 處鉆進(jìn)更容易，巖芯較為破碎，現(xiàn)場測定75%

四、綜合評價及地基處理方案

（一）場地的適宜性評價

擬建場地的地貌單元為白玉山山前沖積平原。地勢東南高，西北低。場地內(nèi)有兩條溝分布，局部地形相對破碎;第四紀(jì)①雜填土、②粉砂、白堊紀(jì)③殘積土、③1 殘積土、④含礫砂巖、⑤砂巖、⑤1 泥巖、⑥砂巖和⑥1 泥巖分布于遺址地層中。地層分布隨地形和微地貌變化較大;②場地局部地段粉土存在輕微嚴(yán)重的地震液化問題，③殘積土在局部地段存在弱-中等膨脹潛力，地基級配變形的脹縮級為一級，局部地段存在鹽漬土；④含礫砂巖、⑤砂巖、⑤1 泥巖、⑥1 砂巖、⑥1 泥巖為極軟巖，易軟化;據(jù)調(diào)查，場地內(nèi)地下水局部分布，上層為滯水，水量很小，水位埋深隨地形起伏而變化。

（二）不良地質(zhì)狀況的評價

1.沖溝

擬建場地地貌單元屬白于山山前沖積平原，地勢東南高西北低。儲罐區(qū)除2#罐處位于沖溝1 的溝頭，地勢較低，地形較破碎，其它地段地形相對較平坦開闊；廠區(qū)內(nèi)北側(cè)分布有2 條沖溝，使該處地形破碎，地勢較低，廠區(qū)南側(cè)地勢較高，地形相對較平坦，場地東北側(cè)的雨水池區(qū)和位于原站內(nèi)泡沫泵房、液間的地形都較平坦；擬建場地北側(cè)場地邊緣處發(fā)育有一條沖溝，長約25m，溝深約1.0m，寬約2.5m，該沖溝還在發(fā)育中，未來將影響到擬建場地，建議對該沖溝回填夯實(shí)，同時做好排水措施。

2.引黃渠

擬建場地東、南兩側(cè)有引黃渠環(huán)繞，引黃渠渠水位高于擬建站場，且離場地較近，這為地表水下滲提供了條件。經(jīng)分析場地內(nèi)局部鉆孔分布的上層滯水主要是該渠水滲入，若繼續(xù)發(fā)展，對擬建站場的施工、站場建成后的生產(chǎn)運(yùn)營以及建筑物基礎(chǔ)構(gòu)成影響。工程物探自然電位法揭示的自然電位異常區(qū)，是引黃灌溉渠流動水體的長期作用下，使松散層富含地表水，同時該區(qū)的地層有利于地下水下滲，長期的滲流和溶蝕容易引起場地內(nèi)砂巖變軟，強(qiáng)度降低，對擬建工程造成危害，建議設(shè)計(jì)時慎重考慮，采取措施防止地下水繼續(xù)滲入。

3.地震異常點(diǎn)

根據(jù)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50011-2001）4.1.7 條規(guī)定，擬建場地地震烈度小于VIII 度，可忽略發(fā)震斷裂錯動對地面建筑物的影響。場地屬可進(jìn)行建設(shè)的一般場地，場地土層的等效剪切波速在297.00m/s-365.93m/s之間，覆蓋層厚度為9.0m-15.0m，建筑場地類別為II 類，場地的設(shè)計(jì)基本地震動峰值加速度值為0.15g，對應(yīng)地震烈度為VII 度。地震動反應(yīng)譜特征周期為0.45s 但考慮到本工程的重要性，進(jìn)行了淺層反射波地震，擬建場地分布有17 個地震異常點(diǎn)，其分布深度在15m～70m。又經(jīng)鉆探驗(yàn)證因地層巖性不均或非地質(zhì)因素引起的，排除存在小斷層、裂縫等地質(zhì)構(gòu)造的可能。

4.自然電位異常區(qū)域

根據(jù)工程物探自然勢法資料，該場地存在一個自然勢滲流異常區(qū)，推測該異常區(qū)是由垂直裂隙破碎帶或隱伏凹陷形成的漏斗狀異常滲流通道造成的。該區(qū)域位于黃河引水渠由北向南、由東向西轉(zhuǎn)彎處50 米內(nèi)。在引黃引水渠道流動水體長期作用下，自然勢異常負(fù)區(qū)疏松層地表水豐富。根據(jù)鉆探驗(yàn)證資料，本區(qū)砂巖孔隙裂縫物性良好，地層局部凹陷，形成潛水局部會聚的地層環(huán)境，為地表水和潛水的滲透提供了有利條件。黃河灌溉水的長期滲流和溶蝕，容易使場地內(nèi)的砂巖軟化，降低其強(qiáng)度，對擬建工程產(chǎn)生不利影響。建議采取措施，防止引黃灌溉水連續(xù)入滲。

（三）巖土勘察結(jié)果

綜合上述各類評價及試驗(yàn)資料的分析，本次巖土勘察的結(jié)果為：

1.擬建場地地基土不具有濕陷性，場地的地下水對混凝土結(jié)構(gòu)具有弱腐蝕性，對鋼結(jié)構(gòu)有中等腐蝕性，對混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋具有較強(qiáng)的腐蝕性。

擬建場地4#罐、5#罐、8#罐局部地段存在鹽漬土，為亞氯鹽漬土、亞硫酸鹽漬土，不具溶陷性、巖脹性，對鋼筋混凝土、素混凝土、磚砌體具有強(qiáng)腐蝕性。

2.場地地形起伏較大，場地整平時對填方段應(yīng)分層碾壓，壓實(shí)系數(shù)不小于0.93；地基處理時，應(yīng)先對灰土石的配比進(jìn)行配合比試驗(yàn)，驗(yàn)算其強(qiáng)度后再施工；場地內(nèi)基巖的軟化系數(shù)均小于0.75，屬軟化巖，遇水易軟化，必須做好排水、防水措施。

3.場地內(nèi)分布的①雜填土不宜作為地基土使用，建議清除；②粉土局部為粉砂，②粉土在2#罐和輔助區(qū)的局部地段存在液化，2#罐靠近沖溝1溝頭的局部地段存在輕微液化，液化土層分布深度為0.0m～1.9m，液化土層厚度1.5m～1.9m；輔助區(qū)內(nèi)的沖溝處的局部地段存在嚴(yán)重液化，液化土層分布深度為0.0m～8.0m，液化土層厚度2.0m～8.0m；液化土層存在地段地下水為地表水入滲形成的上層滯水，且②粉土分布厚度較大，建議對該地段先采用復(fù)合樁基處理至現(xiàn)有地面標(biāo)高，然后再采用墊層法；③殘積土為膨脹土，均不宜作為回填土使用。

4.場區(qū)內(nèi)近地表強(qiáng)風(fēng)化面和基巖剝蝕面雖有波動狀起伏，但整體上呈亞平行整合接觸關(guān)系，地表以下至60 余米深度段內(nèi)未發(fā)現(xiàn)具有確鑿證據(jù)的斷層構(gòu)造；場區(qū)內(nèi)基巖構(gòu)造層所表現(xiàn)出的波狀形態(tài)，應(yīng)是基巖構(gòu)造層曾被嚴(yán)重剝蝕的遺跡。

五、結(jié)論

本文以大型儲罐工程巖土勘察為研究對象，認(rèn)為巖土勘察工程是一個綜合性工程。為了在調(diào)查過程中獲得準(zhǔn)確的調(diào)查數(shù)據(jù)，不僅可以通過一種或兩種調(diào)查方法來完成，還需要調(diào)查人員對環(huán)境、氣象、綜合確定了勘探過程中的形成條件和異常問題。通過對勘察過程的跟蹤研究，認(rèn)為該巖土工程勘察項(xiàng)目在質(zhì)量、安全、工期等方面都達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益，為類似大型儲罐工程及其他重要場所的施工提供了寶貴的巖土測量經(jīng)驗(yàn)。