巖土工程勘察中水文地質(zhì)問題探究

馬祥配，彭英慧

（山東省第八地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，山東 日照 276826）

水文地質(zhì)主要研究地下水的物化性質(zhì)，水文地質(zhì)勘察是礦山巖土工程不可缺少的組成部分，全面且細致的水文地質(zhì)勘察工作可推動巖土工程的順利開展。巖土工程的建設(shè)過程會受到諸多因素的影響，礦山施工前的勘察工作可為巖土工程的施工打下堅實的基礎(chǔ)，同時還可借助周邊環(huán)境的優(yōu)勢控制工程成本[1]。通過調(diào)查工程的水文地質(zhì)情況可進一步控制潛在的安全隱患，以提高巖土工程的質(zhì)量，更大化實現(xiàn)巖土工程的效益。

1 礦山巖土工程勘察的基本概述

礦山巖土工程勘察指的是按照巖土工程的實際需求，開展的巖土條件與自然地質(zhì)調(diào)查、分析，并根據(jù)具體情況編訂勘察文件。巖土工程勘察旨在提供巖土工程的周邊自然環(huán)境與地質(zhì)資料，判斷施工區(qū)域的地質(zhì)構(gòu)成與表現(xiàn)是否滿足礦山工程的實際建設(shè)需求，以保障工程項目的順利實施。相關(guān)人員可通過勘察工作了解施工區(qū)域的隱藏風(fēng)險，并結(jié)合多方面因素進行前期預(yù)防，確定出最為恰當(dāng)?shù)氖┕の恢肹2]。在開展巖土工程勘察工作時，部分勘察人員僅注重巖土成分與構(gòu)成，對水文地質(zhì)問題的重視程度有所不足，評判地質(zhì)現(xiàn)象過于表面化，一旦選址在具有水文地質(zhì)問題的位置時將直接影響礦山工程的整體建設(shè)質(zhì)量，甚至可能造成工程施工過程中斷，形成極大的資源浪費。

2 水文地質(zhì)對巖土工程的危害

2.1 地下水的壓力變化

地下水的壓力相對較弱，不會對地質(zhì)結(jié)構(gòu)形成太大的影響，但大部分工程的施工活動會破壞地下水，促使的地下水的壓力產(chǎn)生變化，影響施工過程。當(dāng)產(chǎn)生壓力危害時，可能出形成地基位移，威脅工程施工地基的穩(wěn)定性和安全性，隨著壓力值的提升，其影響程度也在不斷加劇，嚴(yán)重情況下甚至?xí)a(chǎn)生地基上浮情況，破壞原有平衡，使得工程施工地基出現(xiàn)傾斜現(xiàn)象[3，4]。在巖土工程勘察工作中調(diào)查水文地質(zhì)情況，需了解掌握工程周邊的水文情況、地質(zhì)情況、巖土結(jié)構(gòu)等內(nèi)容，相關(guān)人員能夠獲取到更為精準(zhǔn)的工程選址信息，還可根據(jù)實際情況對工程方案進行科學(xué)的調(diào)整及完善。

2.2 地下水位的變化

地下水位是水文地質(zhì)中的重要因素，在工程建設(shè)的過程中，地下水位會出現(xiàn)變化并改變周圍環(huán)境。并且當(dāng)?shù)叵滤膭恿Τ霈F(xiàn)變化時，容易產(chǎn)生基坑突涌、流砂等問題，對工程形成安全及質(zhì)量隱患。為避免發(fā)生上述不良情況，相關(guān)人員應(yīng)加強水文地質(zhì)勘察工作，采取合理措施確保巖土工程施工安全。

3 水文地質(zhì)在巖土工程勘察中的應(yīng)用

3.1 勘察周邊自然環(huán)境

科學(xué)的巖土工程勘察工作可為后續(xù)施工提供精準(zhǔn)、全面的數(shù)據(jù)信息，勘察水文地質(zhì)情況可為工程的施工安全提供水文地質(zhì)依據(jù)。水文地質(zhì)勘察包含著較多的內(nèi)容，勘察周邊的自然條件是其關(guān)鍵的工作內(nèi)容，主要是指調(diào)查礦山周邊地形地貌與水文特征。地形地貌是指施工區(qū)域的地形與水系等具備的特征，例如施工區(qū)域的地貌有無被侵蝕等。水文特征指的是施工區(qū)域的濕度、氣候等自然條件。

3.2 勘察周邊地質(zhì)條件

周邊的地質(zhì)條件會影響到巖土工程的施工質(zhì)量，并且還關(guān)系著工程地質(zhì)結(jié)構(gòu)安全與耐久性。因此相關(guān)人員在開展巖土工程勘察工作時，需重視檢測并勘察周邊地質(zhì)條件[5]。通過了解施工區(qū)域的基底構(gòu)造、地層巖性等方面的性質(zhì)和特征，可對巖土工程的建設(shè)提供科學(xué)合理的地質(zhì)勘測數(shù)據(jù)。

3.3 勘察隔水層與含水層

在巖土工程勘察工作中調(diào)查水文地質(zhì)情況，不僅要勘察檢測周邊地質(zhì)條件與自然條件，還要勘察隔水層和含水層的情況。相關(guān)人員在勘察水文地質(zhì)時，不僅要了解地下水的類型、水位及流向等內(nèi)容，還應(yīng)勘察區(qū)域中的地下隔水層與含水層，從而評判區(qū)域中具體的水文地質(zhì)環(huán)境，并判斷水文地質(zhì)環(huán)境對于工程材料的腐蝕效果。

4 巖土工程勘察中水文地質(zhì)問題探究

4.1 地下水對邊坡與基坑工程的影響

地下水會在一定程度上影響邊坡與基坑工程的穩(wěn)定性，比如說，對于礦山邊坡或是基坑的巖土體來說地下水可起到軟化作用，能夠降低巖土體中的抗剪強度指標(biāo)，還會降低錨桿或是土釘及土釘?shù)目拱瘟?，會增加施工難度。在設(shè)計邊坡與基坑工程的擋土結(jié)構(gòu)時，相關(guān)人員應(yīng)充分結(jié)合土與地下水的性質(zhì)、擋土結(jié)構(gòu)的高度等因素，考慮水壓力與土壓力的作用，在相關(guān)條件下根據(jù)水土合算或是水土分算的原則實施計算，若是在可能出現(xiàn)滲流的區(qū)域還應(yīng)考慮滲透力的作用。

4.2 地下水對滲透變形的影響

地下水對于土體可起到滲透變形的影響，能夠形成管涌、流土、接觸流失等情況。在巖土層較為單一的地基中，容易出現(xiàn)管涌與流土；在多層巖土體的地基中，容易出現(xiàn)接觸流失與接觸沖刷。流土是指巖土體受到地下水向上滲流的作用，局部土體產(chǎn)生隆起、頂穿、流失現(xiàn)象，此種破壞情況雖然發(fā)生時間很短但是對于工程造成極大的危害。管涌指的是因為地下水滲流作用，土體內(nèi)的細顆粒沿著粗顆粒通道被地下水所帶走，之后漸漸產(chǎn)生大的通道，導(dǎo)致坡體、地基等失穩(wěn)的情況。管涌破壞是一個循序漸進的過程，還需滿足一定的條件，相關(guān)人員可通過破壞形成條件防止管涌破壞。接觸流失指的是在地下水滲流方向垂直在有著較大相差滲透系數(shù)的相鄰?fù)翆恿鲃舆^程中，滲透系數(shù)較小的土顆粒被帶入滲透系數(shù)較大的土層之中的情況。

4.3 地下水對基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的上浮影響

對于基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)而言，地下水可起到浮托作用。相關(guān)人員在進行巖土工程勘察工作時，需按照擬建礦山地質(zhì)結(jié)構(gòu)的水文地質(zhì)背景、滲流規(guī)律、氣象資料等信息資料，以預(yù)測擬建地質(zhì)工程過程中的最高地下水位，當(dāng)作抗浮設(shè)防水位，再按照抗浮水位并結(jié)合相關(guān)規(guī)范要求開展基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性驗算。在存在地下水滲透的區(qū)域，應(yīng)當(dāng)借助滲透計算分析評價地下水的水頭及作用。

4.4 工程降水對周邊環(huán)境的影響

如果礦山工程項目在施工與使用的過程中受到地下水的影響，可對其實施工程降水。開展工程降水要充分考慮到項目周邊環(huán)境的具體情況，選取最為恰當(dāng)?shù)慕邓桨?，科學(xué)布置降水井，保證均勻出水，以免引起不良地質(zhì)問題。若是工程降水有可能導(dǎo)致不良情況，例如周邊出現(xiàn)較大的變形等，應(yīng)當(dāng)于降水場所外圍設(shè)置好隔水帷幕，按照實際情況設(shè)置回灌系統(tǒng)，從而縮小降水的影響范圍。

5 巖土工程勘察中水文地質(zhì)問題的解決策略

5.1 規(guī)范巖土工程勘察工程

當(dāng)前，我國已在巖土工程勘察行業(yè)構(gòu)建了較為完善的法律法規(guī)體系，形成了相對健全的工作制度，在巖土工程勘察目標(biāo)、評價方法等方面都有著較為明確的規(guī)定。相關(guān)人員在開展巖土工程勘察工作時，應(yīng)當(dāng)保持高度的責(zé)任心與健康向上的工作態(tài)度，努力收集勘察區(qū)域的地形地質(zhì)資料，掌握礦山工程的用途及分布特征，充分同設(shè)計人員進行溝通交流，結(jié)合工程具體情況并依照規(guī)范要求實施勘察、取樣與試驗工作，編訂好勘察結(jié)果，從而提升工程的勘察質(zhì)量，確保工程勘察的精準(zhǔn)性與科學(xué)性。

5.2 增強水文地質(zhì)勘察意識

部分相關(guān)人員在開展巖土工程勘察工作時之所以不夠重視水文地質(zhì)的調(diào)查探究，是因為缺少足夠的水文地質(zhì)勘察意識。因此，相關(guān)人員應(yīng)當(dāng)積極增強自身的水文地質(zhì)勘察意識，在勘察開始前收集整理工程場所的水文地質(zhì)資料，在勘察工作中比較分析場所的實際水文地質(zhì)情況，分析探究地下水水位、分布范圍等問題，查看地下水埋藏條件，了解具體的地下水變化幅度與規(guī)律，通過科學(xué)的計算評估地下水對于邊坡、基坑、滲透變形等方面的影響，再結(jié)合實際情況制定科學(xué)合理的防治措施，從而保障設(shè)計方案的科學(xué)性與巖土體的穩(wěn)定性。

5.3 提升工作人員綜合素養(yǎng)

巖土工程勘察工作人員的技術(shù)水平呈現(xiàn)出參差不齊的現(xiàn)象，一些工作人員的綜合素養(yǎng)有所不足，對于水文地質(zhì)勘察的認(rèn)識有待加強，并且缺少足夠的理論支撐。所以，工作人員可積極參與相關(guān)培訓(xùn)工作，提升自身的技術(shù)能力、理論水平與責(zé)任意識。工作人員不僅要積極提高技術(shù)水平，還要具備一定的責(zé)任意識，在勘察工作中嚴(yán)格遵守規(guī)范要求進行操作，從而提高巖土工程的勘察水平。

5.4 加強對工程自然地理環(huán)境與地下水的勘察

礦山巖土工程在進行勘察工作時，所得到的結(jié)果將直接影響到施工方案和施工設(shè)計，相關(guān)人員應(yīng)當(dāng)注重巖土工程勘察工作中水文地質(zhì)、地表情況等自然因素，結(jié)合工作實際情況進行考察與評定工作，以獲取精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)信息。水文地質(zhì)的變化會增加巖土工程的開展難度，相關(guān)人員需全面考察施工區(qū)域，分析具體的水文地質(zhì)情況，盡可能為施工人員提供助力，以便于施工人員更好地分析工程情況，確保工程的可行性。

5.5 評價水文地質(zhì)問題的基本內(nèi)容

評價水文地質(zhì)的內(nèi)容主要可分為以下幾方面：一是相關(guān)人員應(yīng)當(dāng)分析當(dāng)前的實際情況，考慮水文地質(zhì)條件與巖土?xí)纬傻挠绊懀鞔_了解水文地質(zhì)問題可能導(dǎo)致的危害并做好相關(guān)規(guī)劃，通過合理的規(guī)劃和部署降低出現(xiàn)問題的概率。

二是相關(guān)人員不僅要全面調(diào)查研究水文地質(zhì)問題，還要按照區(qū)域情況研究水文地質(zhì)問題，為建筑的地基和基礎(chǔ)建設(shè)打下一定的基礎(chǔ)。三是強化地下水的全面調(diào)查，相關(guān)人員應(yīng)妥善完成把控工作，降低人為因素影響工程質(zhì)量的可能性。

5.6 重視相關(guān)水文地質(zhì)要求

當(dāng)巖土工程項目有效融合區(qū)域內(nèi)的自然條件時，相關(guān)人員在探究區(qū)域內(nèi)的地下水水量及水位變化規(guī)律的過程中需先分析地下水和地表水間的聯(lián)系和相互作用，并分析地下水的流向、類型等內(nèi)容，探究地下水對于區(qū)域地質(zhì)環(huán)境所形成的影響。

在具體的工作過程中，相關(guān)人員只有充分了解掌握周邊的水文地質(zhì)條件，才能有效、科學(xué)的完善工程規(guī)劃及施工方案，保證工程項目正常開展。

5.7 確定周邊水文特性

想要確認(rèn)工程周邊的地質(zhì)性質(zhì)，相關(guān)人員需要先行判斷巖土的水文性質(zhì)。因為地下水有著繁多的形態(tài)類別，相關(guān)人員需要注重地下水形態(tài)的分類，主要為以下幾類：一是結(jié)合水。結(jié)合水沒有很強的流動能力，不會影響到巖土的水文性質(zhì)。二是毛細水。毛細水指的是在窄縫中存在的水，受到重力和毛細力的影響，水位會隨著毛細力的提高而上升，也會引起降低而下降。毛細水會使得巖土層變軟，可對施工材料起到腐蝕效果。三是重力水。重力水指的是地下水可于巖土層內(nèi)自由流動的水，可極大程度影響到巖土層，干擾到工程施工進度，甚至?xí)档凸こ藤|(zhì)量。

5.8 基坑支護設(shè)計、邊坡穩(wěn)定性分析與加固

在巖土工程勘察工作中，工作人員要做好礦山工程基坑支護設(shè)計、邊坡穩(wěn)定性分析與加固，防止工程出現(xiàn)塌方事故，更大程度保障施工的安全性。在進行基坑支護設(shè)計時，工作人員要綜合考慮水文地質(zhì)條件、基坑周邊荷載、基坑開挖深度等多面因素，遵循深基坑結(jié)構(gòu)的受力特點與規(guī)律，做到科學(xué)設(shè)計、進行施工。

6 總結(jié)

水文地質(zhì)對礦山巖土工程具有重要影響，因此相關(guān)人員開展巖土工程勘察工作時應(yīng)重視調(diào)查水文地質(zhì)情況，探索水文地質(zhì)問題并制定相應(yīng)解決策略，進一步保障整體工程結(jié)構(gòu)和地質(zhì)的穩(wěn)定。相關(guān)人員需從多方面了解掌握水文地質(zhì)情況，結(jié)合獲取到的資料信息制定實用可行的工程方案。相關(guān)人員還應(yīng)加強各工作環(huán)節(jié)的管理及控制，提高調(diào)查水文地質(zhì)的工作質(zhì)量，以確保工程勘察工作的質(zhì)量與效率。