工程地質(zhì)勘察中水文地質(zhì)問(wèn)題的必要性分析

陳 金

（河北省區(qū)域地質(zhì)調(diào)查院，河北 廊坊 065000）

一般來(lái)說(shuō)，在工程設(shè)計(jì)工作實(shí)施前，會(huì)安排專業(yè)人員對(duì)工程所在區(qū)域進(jìn)行勘察，使設(shè)計(jì)工作結(jié)合各方面的實(shí)際情況實(shí)施，從根本上保證工程的施工質(zhì)量。然而，在地質(zhì)勘探過(guò)程中，水文地質(zhì)問(wèn)題長(zhǎng)期以來(lái)一直是人們關(guān)注的焦點(diǎn)，特別是地下水的流動(dòng)，往往對(duì)工程建設(shè)產(chǎn)生巨大的影響。如果不能有效保證勘察工作的準(zhǔn)確性和完整性，就必須對(duì)水文地質(zhì)問(wèn)題給予更多的重視，避免對(duì)后續(xù)工作造成諸多不利影響。

1 工程地質(zhì)勘察中水文地質(zhì)問(wèn)題的重要性

1.1 工程的基礎(chǔ)埋深

地質(zhì)工程的埋深與水文地質(zhì)的實(shí)際情況有著密切的關(guān)系?；A(chǔ)結(jié)構(gòu)的深度設(shè)計(jì)通常需要綜合分析水文地質(zhì)情況，并結(jié)合各種信息數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算。掌握水文地質(zhì)資料，綜合判斷周圍環(huán)境。在巖土工程基礎(chǔ)設(shè)計(jì)工作的實(shí)施中，也有必要對(duì)地下水位進(jìn)行靜態(tài)研究。一般來(lái)說(shuō)，工程的埋深應(yīng)高于地下水位。然而，如果該地質(zhì)工程對(duì)結(jié)構(gòu)有特殊要求，或地下水位相對(duì)較高，則埋深也低于地下水位。但在正式施工前，必須用專業(yè)方法全面掌握地下水位，判斷埋置位置的穩(wěn)定性是否會(huì)受到地下水位的影響。如果地基的穩(wěn)定性由于地下水的影響而減小，最終會(huì)導(dǎo)致地基下沉的問(wèn)題發(fā)生。

1.2 工程的施工質(zhì)量

由于地下水位會(huì)受到許多外界因素的影響，水位也會(huì)隨之發(fā)生變化，因此很難從根本上保證施工的質(zhì)量。地質(zhì)結(jié)構(gòu)層往往處于酸堿平衡狀態(tài)，是為了更好地保證其穩(wěn)定性。但是，如果水位明顯上升，將會(huì)對(duì)地質(zhì)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性造成很大的破壞。而且，地下水中含有大量的熔鹽，對(duì)工程材料會(huì)造成嚴(yán)重的腐蝕，破壞工程結(jié)構(gòu)的整體承載能力。其次，地下水位上升會(huì)導(dǎo)致大量積水的出現(xiàn)，這也會(huì)對(duì)施工質(zhì)量造成一定的威脅。如果地下水位下降，地下水所攜帶的壓力和水壓也會(huì)下降，從而導(dǎo)致地基結(jié)構(gòu)的沉降。而且，地質(zhì)層中含有大量的粉土，會(huì)對(duì)地質(zhì)工程結(jié)構(gòu)的性能造成很大的破壞，甚至誘發(fā)危險(xiǎn)事故的發(fā)生。

1.3 工程的支護(hù)效果

就其性質(zhì)而言，地下水動(dòng)態(tài)循環(huán)屬于良性循環(huán)過(guò)程。如果工程所在地的地質(zhì)構(gòu)造和自然梯度函數(shù)較為復(fù)雜，地下水動(dòng)力循環(huán)將處于平衡水動(dòng)力循環(huán)狀態(tài)。但由于受到諸多外部因素的影響，也會(huì)對(duì)這種平衡狀態(tài)產(chǎn)生一定的影響，從而威脅到工程整體穩(wěn)定性和安全性。例如：隨著地質(zhì)工程建設(shè)的全面實(shí)施，這勢(shì)必對(duì)土地資源利用提出更高的要求。為了滿足社會(huì)發(fā)展和人民生活的需要，大量工程地質(zhì)隨著時(shí)代的要求而出現(xiàn)。因此有必要增加基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的深度，對(duì)深基坑支護(hù)的要求也隨之提高和更加嚴(yán)格。在實(shí)際工程施工組織實(shí)施中，從根本上保證基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，經(jīng)常采用垂直開挖和泵送方式來(lái)控制地下水位的高度。這種人工操作往往對(duì)地下水環(huán)境和土壤結(jié)構(gòu)造成一定的破壞，無(wú)法保證工程質(zhì)量。

2 水文地質(zhì)勘察中巖土的水理性質(zhì)

地質(zhì)層水文地質(zhì)是勘察工作的重要組成部分。其實(shí)質(zhì)是巖土水相互作用后形成的各種性質(zhì)。在地質(zhì)勘察過(guò)程中，工作人員往往更多地關(guān)注巖土的物理性質(zhì)，而忽略了巖土結(jié)構(gòu)的水文地質(zhì)性質(zhì)。通常，要全面了解巖土結(jié)構(gòu)的水文地質(zhì)條件，最重要的是對(duì)地下水的流動(dòng)形態(tài)和巖土結(jié)構(gòu)的性質(zhì)進(jìn)行綜合分析和研究。綜合實(shí)施巖土工程勘察和水文地質(zhì)勘察，可以有效地保證工程的施工質(zhì)量，保證工程的使用效果，保障職工和周圍群眾的人身、財(cái)產(chǎn)安全，為中國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)定發(fā)展打下良好的基礎(chǔ)。

3 水文地質(zhì)問(wèn)題對(duì)巖土工程可能造成的危害

3.1 地下水位下降對(duì)巖土工程的危害

地下水位的變化往往對(duì)巖土工程產(chǎn)生很大的影響，而造成這一問(wèn)題的主要原因是在采礦作業(yè)實(shí)施過(guò)程中，礦床的排水變化或抽取了大量地下水。其次，當(dāng)水庫(kù)工程在河流上游修建時(shí)，大壩的修建往往會(huì)導(dǎo)致地下水供應(yīng)短缺和地下水位下降。如果地下水位下降或在地質(zhì)周圍附近開挖深基坑，會(huì)影響到周圍環(huán)境，造成不均勻沉降、傾斜和裂縫。具體原因是下水道的滲漏，一些地質(zhì)工程不采取水坡和地表排水的措施，大量降水和地表水滲入地基，使承重層軟化，造成工程地質(zhì)結(jié)構(gòu)不均勻沉降。如果不能合理解決，勢(shì)必導(dǎo)致嚴(yán)重的地質(zhì)災(zāi)害。

3.2 地下水位上升帶來(lái)的影響

天氣變化或一些人為因素都會(huì)引起地下水位的上升，而且有很多不可控因素。因此，地下水位對(duì)地質(zhì)工程項(xiàng)目的影響是巨大的。當(dāng)水位開始上升時(shí)，會(huì)有額外的水浮力，對(duì)工程施工中有很大的支撐作用，軟化地基的底部承載力，從而降低地基的承載力。一旦地下水位迅速上升，勢(shì)必對(duì)地質(zhì)工程基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)造成一定的破壞，如：巖土結(jié)構(gòu)的變化很容易對(duì)巖土工程施工質(zhì)量構(gòu)成諸多威脅。

3.3 地下動(dòng)水壓力變化對(duì)巖土工程的危害

一般來(lái)說(shuō)，如果地下水量較大，形成的動(dòng)水壓力相對(duì)較小，造成的危害相對(duì)較小。但是，在諸多人為因素的影響下，地下水的動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)往往會(huì)受到一定的不利影響，因此形成的動(dòng)水壓力也會(huì)有一定的變化，這必然會(huì)對(duì)巖土工程施工質(zhì)量形成諸多不利影響，在工程建設(shè)過(guò)程中會(huì)引起液化或管涌。

3.4 水文受到污染影響

環(huán)境污染對(duì)水文的影響是最致命的。修復(fù)保護(hù)工作不僅耗費(fèi)時(shí)間長(zhǎng)，而且難以恢復(fù)其原有的水文環(huán)境。因此，無(wú)論是地表水還是地下水，都必須防止其受到污染和破壞，避免對(duì)人們生產(chǎn)生活產(chǎn)生威脅，減少對(duì)工程地質(zhì)的深遠(yuǎn)影響。其危害性主要體現(xiàn)在工程施工過(guò)程中的嚴(yán)重腐蝕，工程施工材料質(zhì)量的變化，工程施工材料特性的改變。它不僅會(huì)影響工程材料的整體質(zhì)量，還會(huì)產(chǎn)生裂縫、風(fēng)化、脫落等現(xiàn)象，從而進(jìn)一步影響施工的質(zhì)量和安全。

3.5 地下水對(duì)地質(zhì)物理性質(zhì)的影響

地下水對(duì)地質(zhì)物理性質(zhì)的影響主要表現(xiàn)在對(duì)各層膨脹系數(shù)的影響。地下水位的變化與各巖土層膨脹系數(shù)的變化有關(guān)。當(dāng)?shù)叵滤惶幱诜€(wěn)定狀態(tài)時(shí)，對(duì)各巖土層的膨脹系數(shù)影響不大，有利于保證各巖土層之間的膨脹系數(shù)的平衡。如果地下水發(fā)生變化，其他巖土層的膨脹系數(shù)會(huì)增大，進(jìn)而導(dǎo)致受力的不均勻和易發(fā)生變形，對(duì)地質(zhì)地層造成破壞，不能保證建設(shè)工程的安全。

4 工程地質(zhì)勘察中對(duì)水文地質(zhì)產(chǎn)生危害的解決措施

4.1 規(guī)范工程水文地質(zhì)勘察工作

在分析水文地質(zhì)問(wèn)題的危害時(shí)，要結(jié)合工程所在地區(qū)的實(shí)際情況進(jìn)行綜合分析，確保水文地質(zhì)分析結(jié)果的準(zhǔn)確性，有效防治水文地質(zhì)災(zāi)害。由于水文地質(zhì)涉及多個(gè)層次，具有一定的復(fù)雜性，要從多方面規(guī)范水文地質(zhì)勘察工作，盡量避免各種水文地質(zhì)問(wèn)題的發(fā)生。具體來(lái)說(shuō)，可以從以下幾個(gè)方面入手：首先，在工程水文地質(zhì)勘察工作的實(shí)施中，要制定詳細(xì)的水文地質(zhì)勘察工作目標(biāo)，合理規(guī)劃水文地質(zhì)勘察工作，從而為后續(xù)工作的高效有序發(fā)展打下良好的基礎(chǔ)。在水文地質(zhì)調(diào)查過(guò)程中，要全面了解工作內(nèi)容，標(biāo)出重點(diǎn)內(nèi)容。其次，工程水文地質(zhì)調(diào)查的實(shí)施往往會(huì)因人為因素的影響而引發(fā)水文災(zāi)害。造成上述問(wèn)題的主要原因是一些工作人員單純依靠自己的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)來(lái)開展水文調(diào)查工作。一旦出現(xiàn)任何問(wèn)題，都不可能有效應(yīng)對(duì)突發(fā)事件，最終會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重危害。因此，在工程水文地質(zhì)勘察工作的實(shí)施中，要充分結(jié)合實(shí)際制定管理機(jī)制，對(duì)工作實(shí)施給予規(guī)范的指導(dǎo)，確保工作能夠取得良好效果。

4.2 確保地下水及潛水位的標(biāo)準(zhǔn)化

經(jīng)調(diào)查分析，地下水位波動(dòng)主要與人為因素有關(guān)，有關(guān)部門應(yīng)予以重視，加強(qiáng)對(duì)污水處理的實(shí)施和監(jiān)督。相關(guān)行政機(jī)關(guān)還需要結(jié)合各方面的實(shí)際情況制定法律規(guī)定，促進(jìn)職工隊(duì)伍形成良好的工作意識(shí)。如有違法行為，應(yīng)嚴(yán)格依法懲處責(zé)任人。

4.3 加強(qiáng)對(duì)于水文地質(zhì)勘察的重視

運(yùn)用多種有效途徑，引導(dǎo)地勘工作者形成良好的工作意識(shí)，并定期組織有關(guān)人員進(jìn)行專業(yè)培訓(xùn)提高全體員工的業(yè)務(wù)水平。其次，在調(diào)查工作的實(shí)際實(shí)施中，要全面分析遇到的各種問(wèn)題，制定切實(shí)可行的解決方案。另外，要充分結(jié)合實(shí)際情況和需要，特別是水文地質(zhì)方面，優(yōu)化和完善調(diào)查制度為了避免任何疏漏，必須重視地質(zhì)勘查實(shí)施中的薄弱環(huán)節(jié)。

4.4 做好對(duì)地下污染的防治

如果出現(xiàn)地下水污染，勢(shì)必對(duì)周圍人們的身體健康造成一定的威脅，也對(duì)地質(zhì)工程施工的實(shí)施造成嚴(yán)重的障礙。因此，在實(shí)際組織實(shí)施水文地質(zhì)調(diào)查工作中，如果發(fā)現(xiàn)地下水污染問(wèn)題，需要在第一時(shí)間上報(bào)，并結(jié)合實(shí)際情況制定有針對(duì)性的解決方案。而且，相關(guān)工作人員還需要加大力度，廣泛開展水污染問(wèn)題的宣傳，讓公眾更全面地了解地下水污染造成的不良后果，從而積極參與地下水保護(hù)工作。

4.5 做好水文地質(zhì)中的水理性質(zhì)分析

地質(zhì)調(diào)查的工作性質(zhì)具有綜合性和長(zhǎng)期性的特點(diǎn)。因此要根據(jù)各季節(jié)地下水情況進(jìn)行取樣，確定地下水性質(zhì)范圍，為施工提供可靠的參考數(shù)據(jù)，保證工程施工質(zhì)量。同時(shí)還要進(jìn)行水文評(píng)估，及時(shí)了解和查看水文地質(zhì)問(wèn)題對(duì)巖土和建筑帶來(lái)的破壞程度。一是地下水對(duì)巖石和土壤的溶解度。各種地質(zhì)巖土層在地下水的長(zhǎng)期浸泡和影響下會(huì)不斷溶解。再加上地質(zhì)環(huán)境的破壞和污染，溶蝕程度將加快。因此，開展水文地質(zhì)評(píng)價(jià)是十分必要的。二是水文地質(zhì)對(duì)各類巖土地質(zhì)的膨脹效應(yīng)。在熱膨脹和冷縮的作用下，各種巖土都會(huì)發(fā)生強(qiáng)烈的變化，進(jìn)而使巖土出現(xiàn)裂縫，使巖土變得更加脆弱。一旦出現(xiàn)這種現(xiàn)象，該地區(qū)就不適合工程建設(shè)。三是重視地下水壓力的評(píng)價(jià)和觀測(cè)。水壓對(duì)巖土具有支護(hù)作用。在正常情況下，地下水壓力是恒定的，保持了巖土的穩(wěn)定性。但隨著巖土和水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)的破壞，地下水壓力不斷受到影響，產(chǎn)生異常水壓，加速巖土變形，造成地質(zhì)地層開裂、坍塌和移動(dòng)，巖土結(jié)構(gòu)長(zhǎng)期松散。

4.6 積極推廣各項(xiàng)新型勘察技術(shù)

水害是地質(zhì)工程中常見的現(xiàn)象。部分工程地質(zhì)條件復(fù)雜，設(shè)計(jì)施工復(fù)雜，這在很大程度上與工程前期地質(zhì)勘察深度不足有關(guān)。目前，一些工程勘察單位在基坑、邊坡等工程水文地質(zhì)勘察中缺乏實(shí)際效益。只對(duì)其進(jìn)行簡(jiǎn)單的測(cè)量和鉆孔抽水試驗(yàn)。甚至有些工程在勘察期間不進(jìn)行抽水試驗(yàn)，導(dǎo)致工程勘察試驗(yàn)數(shù)據(jù)嚴(yán)重失真，無(wú)法提供數(shù)據(jù)支持。因此工程設(shè)計(jì)只能基于區(qū)域數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)的定性分析，不能滿足地質(zhì)工程設(shè)計(jì)的要求。為了減少工程特別是地質(zhì)工程中的水害問(wèn)題，除了保證工程設(shè)計(jì)的合理性和施工的科學(xué)性，還應(yīng)重視工程地質(zhì)勘探，特別是工程水文地質(zhì)勘探。加強(qiáng)科學(xué)研究和理論研究，廣泛應(yīng)用國(guó)內(nèi)外工程水文地質(zhì)的最新研究成果，為工程設(shè)計(jì)提供準(zhǔn)確的排水設(shè)計(jì)參數(shù)。在新的時(shí)代背景下，勘察部門要進(jìn)一步加大工程地質(zhì)勘察的各項(xiàng)投入，積極建立連接工學(xué)、地理學(xué)等學(xué)科的信息服務(wù)平臺(tái)，促進(jìn)工程地質(zhì)勘察質(zhì)量的不斷提高。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，可以看出水文地質(zhì)作為工程地質(zhì)勘察的重要組成部分，直接關(guān)系著工程建設(shè)的質(zhì)量。因此，工程地質(zhì)勘察人員必須要正確認(rèn)識(shí)到水文地質(zhì)問(wèn)題對(duì)工程地質(zhì)勘察工作的重要影響，保證水文地質(zhì)勘察工作的順利實(shí)施，從而有效地解決水文地質(zhì)問(wèn)題。