水文地質(zhì)在巖土工程勘查中的應(yīng)用研究

宋絢臻

（河北九華勘查測繪有限責(zé)任公司，河北 保定 071000）

地下水是巖土工程建筑施工中最關(guān)鍵的外部作用要素，水文地質(zhì)勘查工作與巖土工程施工密切相關(guān)，水文條件的變化會使巖土層的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性產(chǎn)生較大改變，出現(xiàn)地表開裂、地面沉降等問題，因此國家不斷加大資金投入力度，重視水文地質(zhì)勘查工作，使得巖土工程等地質(zhì)勘查工作取得了一定成效。在巖土工程施工前合理選擇勘查技術(shù)來對施工現(xiàn)場的水文地質(zhì)情況進(jìn)行勘查，并結(jié)合有關(guān)水文地質(zhì)問題提出相關(guān)對策，能夠有效保障巖土工程施工的質(zhì)量和安全，可以在一定程度上延長巖土工程建筑的使用壽命。因此，全面了解水文地質(zhì)在巖土工程勘查中的應(yīng)用，對巖土工程后續(xù)施工過程具有重要的保障作用。

1 水文地質(zhì)和巖土工程勘查

水文地質(zhì)是研究自然界中地下水的形成、分布和運動變化規(guī)律的一門科學(xué)，主要包括地下水的物理性質(zhì)、化學(xué)成分以及對工程建設(shè)的不利影響和防治等。巖土工程勘查是指根據(jù)建筑工程的施工要求，對選定施工區(qū)域的地質(zhì)、環(huán)境和巖土工程條件等進(jìn)行詳細(xì)勘查，明確水文地質(zhì)特性、水文規(guī)律、應(yīng)力變化特征、物理參數(shù)等因素，并以勘查反饋得到的數(shù)據(jù)信息資料為依據(jù)做好后期工程設(shè)計工作，保證地基的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，確保巖土工程施工可以順利進(jìn)行。

2 水文地質(zhì)在巖土工程勘查中的重要作用

2.1 實現(xiàn)工程合理設(shè)計

水文地質(zhì)勘查工作能夠幫助巖土工程施工人員明確巖土層的水文地質(zhì)現(xiàn)狀、地下水構(gòu)成和水域水層情況等，通過實時更新和完善地下河流走向和地下水的構(gòu)成情況，正確反應(yīng)施工現(xiàn)場的工程地質(zhì)條件和巖土體性態(tài)，能夠為巖土工程施工設(shè)計人員提供精準(zhǔn)的參數(shù)，實現(xiàn)巖土工程的合理設(shè)計，保證區(qū)域規(guī)劃的合理性，確保水文地質(zhì)與區(qū)域地質(zhì)之間的特征完全符合，避免因地下水構(gòu)造導(dǎo)致巖土工程出現(xiàn)地基下沉、腐蝕、坍塌等情況，使巖土工程項目質(zhì)量達(dá)到安全保證要求，還能為后期地質(zhì)災(zāi)害的防災(zāi)減災(zāi)提供重要的水文地質(zhì)信息提示，從而將災(zāi)害產(chǎn)生的風(fēng)險降到最低，以提高巖土工程的經(jīng)濟(jì)效益。

2.2 對施工埋深的作用

基礎(chǔ)埋深工作需要多次工程測量才能確保工程質(zhì)量的提升，而水文勘查具有很強(qiáng)的時效性，每時每刻都在發(fā)生變化。如果在基礎(chǔ)埋深過程中不能第一時間提供最新的區(qū)域水文地質(zhì)情況，施工人員只能預(yù)估地下水位的走向和深度，勢必會影響基礎(chǔ)埋深工作的準(zhǔn)確和合理性，不僅會增加后期返工的可能性，還會給巖土工程建設(shè)帶來安全隱患。因此，水文勘查對施工埋深具有一定的指導(dǎo)作用，通過水文地質(zhì)勘查明確地下水的整體分布和涉及區(qū)域之后，能夠更好地完成地下水的引導(dǎo)作業(yè)，實現(xiàn)地下水合理疏導(dǎo)降水，從而為巖土工程施工的基礎(chǔ)埋深工作提供較好的施工區(qū)域，不斷提高基礎(chǔ)埋深的工作效率[1]。

2.3 對施工地基的影響

為有效提高巖土工程的施工便利性和效率，在施工基礎(chǔ)階段就需要完成地下水的降位工作，雖然降水工作是獨立的施工工程，但是土壤土質(zhì)的酸堿度和松軟度等都會對降水工作帶來不同的影響，一旦出現(xiàn)不符合降水條件卻強(qiáng)制實施的情況，會在很大程度上造成地基基礎(chǔ)傾斜、坍塌等情況，不僅會影響工程質(zhì)量，延誤工期，還會給施工人員的人身財產(chǎn)安全帶來隱患。因此，在進(jìn)行地基施工過程中需要明確施工現(xiàn)場區(qū)域內(nèi)整體的水文地質(zhì)條件和后續(xù)影響，通過勘查附近井水位置、地下水位變化、河流水位、流量和流速以及地下水的來源、類型和腐蝕性大小等內(nèi)容，才能保證后期整個巖土工程施工的質(zhì)量。

2.4 影響施工整體效率

地下水分布廣泛，會因自然因素和人為因素影響而出現(xiàn)動態(tài)變化規(guī)律。不同季節(jié)都存在各自的豐水期和枯水期，其地下水的儲量和水層都會發(fā)生不同變化，如果巖土工程施工前期不能做好水文地質(zhì)勘查工作，只憑借以往的工作經(jīng)驗進(jìn)行施工，就會失去工程施工的技術(shù)性，影響工程的安全性和穩(wěn)定性。工程施工具有施工周期長的特點，在不同施工階段要結(jié)合實際的水文地質(zhì)情況，參考以往的水文地質(zhì)勘查數(shù)據(jù)信息，準(zhǔn)確做好數(shù)據(jù)的完善和了解工作，以最大限度減少水文地質(zhì)對巖土工程施工基礎(chǔ)的影響，保證施工土壤的黏合度和穩(wěn)固度，進(jìn)而提升巖土工程施工的穩(wěn)定性，確保施工完整性。

3 水文地質(zhì)在巖土工程勘查中的應(yīng)用

3.1 地質(zhì)測繪技術(shù)

地質(zhì)測繪技術(shù)主要包括地質(zhì)點測量、地質(zhì)剖面測量、勘探工程定位測量等，其儀器設(shè)備使用便捷、測量方法簡單，是地質(zhì)勘查技術(shù)中最基礎(chǔ)的一項，新時期地質(zhì)測繪技術(shù)不斷成熟，地質(zhì)測繪技術(shù)已呈現(xiàn)出全方位、數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化的發(fā)展格局。在巖土工程勘查的起始階段就使用地質(zhì)測繪技術(shù)進(jìn)行勘查作業(yè)，可以對整個工程勘查過程中產(chǎn)生的各項數(shù)據(jù)信息進(jìn)行收集和歸納，能夠幫助相關(guān)人員從匯總的數(shù)據(jù)信息中掌握施工現(xiàn)場區(qū)域中水文地質(zhì)的具體情況，然后結(jié)合巖土工程具體構(gòu)成的特點進(jìn)行具體情況具體分析，可以得出精準(zhǔn)的水文數(shù)據(jù)，能夠為后續(xù)巖土工程施工提供有力的數(shù)據(jù)保障。

3.2 物探和鉆探技術(shù)

國家和政府對勘查工作的重視程度不斷加深，外加科學(xué)技術(shù)水平的不斷提高，使得我國在進(jìn)行巖土工程作業(yè)時可選用的勘查技術(shù)較多，其中物探是水文地質(zhì)勘查中比較常見的技術(shù)類型，指用物理的原理、方法和儀器來研究地質(zhì)構(gòu)造的勘查工作，相關(guān)人員通過提取所需信息，結(jié)合地質(zhì)條件能夠做出合理的地質(zhì)解釋，準(zhǔn)確推斷探測對象在地下的位置、大小、形狀和范圍等因素，具有良好的工作效益，可以縮短勘查周期，但是很難對地形過于復(fù)雜的工程進(jìn)行準(zhǔn)確勘查。鉆探技術(shù)能夠有效反映出真實的地質(zhì)條件，在測量上具有更高的準(zhǔn)確度，但是受地質(zhì)條件限制明顯。巖土工程的施工環(huán)境復(fù)雜，只依靠單一的勘查技術(shù)很難滿足特殊地質(zhì)條件的施工建設(shè)需要，如部分施工現(xiàn)場區(qū)域的地下管線分布密集，單一勘查技術(shù)檢測得到的數(shù)據(jù)就存在一定的不準(zhǔn)確性。因此，在開展巖土工程勘查過程中，要根據(jù)特殊環(huán)境條件，合理采用勘查技術(shù)，以高效完成對復(fù)雜地貌施工環(huán)境的勘查工作，并且最大限度保證勘查數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)性和可利用性，避免因勘查技術(shù)人員自身操作失誤造成勘查數(shù)據(jù)信息不準(zhǔn)確，而出現(xiàn)工程延期等情況。

3.3 室內(nèi)試驗及原位測試技術(shù)

原位測試技術(shù)是在巖土原來所處位置的原位狀態(tài)、天然結(jié)構(gòu)、天然含水量和應(yīng)力條件下對巖土性質(zhì)和工程力學(xué)指標(biāo)進(jìn)行測試，主要包括載荷試驗、旁壓試驗、十字板剪切試驗、標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗等測試方法，其具有操作方法簡單、周期短、影響范圍大、代表性強(qiáng)等優(yōu)點，并且可以最大限度減少對施工現(xiàn)場生態(tài)環(huán)境的影響，具有綠色環(huán)保效益。在對巖土工程勘察過程中使用原位測試技術(shù)時，要采用多種試驗的方式，并且針對勘查過程中出現(xiàn)的技術(shù)問題開展室內(nèi)試驗操作，通過各種方法交叉配合，合理分析、篩選和舍棄某項試驗數(shù)據(jù)，以保證各種數(shù)據(jù)結(jié)果的相互驗證，經(jīng)過綜合對比分析之后，能夠進(jìn)一步提高水文地質(zhì)勘查數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，可以在減少巖土工程前期勘查的經(jīng)濟(jì)投入成本時，實現(xiàn)對施工現(xiàn)場水文地質(zhì)環(huán)境的準(zhǔn)確判斷，明確其具體特征，從而提升巖土工程設(shè)計的合理性和科學(xué)性，能夠保障后期巖土工程施工的順利進(jìn)行。

3.4 水文地質(zhì)參數(shù)測定

地下水流是水文地質(zhì)中的重要參數(shù)，而水文地質(zhì)對巖土工程后續(xù)施工具有較大影響。因此在巖土工程施工之前需要采用鉆孔、探井、注水試驗、壓水實驗、單孔抽水試驗、多孔抽水試驗、室內(nèi)試驗、試坑觀測等試驗對地下水的水位升降情況、水流情況、滲透參數(shù)、釋水系數(shù)、越流系數(shù)、單位吸水率、毛細(xì)水上升高度等進(jìn)行準(zhǔn)確的測量和登記保存，以便實時掌握地下水的流動情況，明確地下水與地表水之間的聯(lián)系，確保水文地質(zhì)參數(shù)測定準(zhǔn)確，才能保證水文勘查報告編制的準(zhǔn)確性，才能為后期巖土工程的合理設(shè)計和施工打下堅實基礎(chǔ)。

現(xiàn)階段水文地質(zhì)參數(shù)測定過程中，需要根據(jù)施工現(xiàn)場區(qū)域的實際情況，合理選擇測量方法，如地下水位受人類活動影響較小，在對靜止水位進(jìn)行測量之前需要有一定的穩(wěn)定時間，然后要在水位前20厘米測量含水層深度，以保證含水層滲透性檢測的準(zhǔn)確，而在對地下水流向和流量的測試過程中要采用幾何方法，避免單孔測量存在的偶然性；對多層含水層進(jìn)行測量前要采取止水措施，然后對每一層含水層都進(jìn)行準(zhǔn)確測量，并且將影響含水層和隔水層的各個因素做好記錄，才能幫助相關(guān)人員獲得較為精確的數(shù)據(jù)，從而為巖土工程建設(shè)提供依據(jù)。

3.5 電法技術(shù)

電法技術(shù)即高密度電法，是將電測探方式與電剖面方式進(jìn)行有效結(jié)合的一種陣列式勘查技術(shù)，該技術(shù)的合理應(yīng)用有效提高了巖土工程勘查工作的效率，并且因其對施工現(xiàn)場的環(huán)境布置要求較低，操作簡單快捷且不容易出現(xiàn)操作故障，能夠保證施工質(zhì)量和安全等優(yōu)點而被廣泛使用。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，巖土工程勘查過程中也不斷優(yōu)化出現(xiàn)了各種自動化施工設(shè)備，其更能適應(yīng)各種地質(zhì)環(huán)境條件，并且通過與電法技術(shù)的高效融合不斷推動了巖土工程勘查技術(shù)的進(jìn)一步優(yōu)化和提升，促使新時期電法技術(shù)朝著數(shù)字化、信息化的方向持續(xù)發(fā)展。

4 水文地質(zhì)在巖土工程勘查中的應(yīng)用要點

4.1 準(zhǔn)確掌握水文地質(zhì)情況

首先，在進(jìn)行巖土工程勘查過程中相關(guān)人員要準(zhǔn)確掌握施工現(xiàn)場區(qū)域的水文地質(zhì)情況和氣候條件變化規(guī)律，保證勘探地的降水量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，避免影響后期巖土工程施工的順利進(jìn)行；其次，科學(xué)開展各項試驗操作，確定其滲透系數(shù)、壓力值等內(nèi)容，詳細(xì)了解和掌握施工現(xiàn)場區(qū)域的水位升降情況，避免因水位上升出現(xiàn)土地鹽堿化而影響工程地下結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性；最后，在巖土工程后續(xù)施工過程中一旦出現(xiàn)對水文地質(zhì)污染和破壞行為，要及時明確污染情況并做好預(yù)防措施，以免因水文地質(zhì)條件變化而對工程施工產(chǎn)生不利影響。

4.2 及時更新水文地質(zhì)信息

地下水位受人為因素影響較小，但是其會受到季節(jié)、氣候、天氣等因素的影響，出現(xiàn)不同時間段水位的升降變化情況，因此在巖土工程勘查過程中要全方位多角度地加大水文地質(zhì)的勘查力度，深入研究水理性質(zhì)，及時更新水文地質(zhì)信息，全面掌握不同時間段水流的流向、流量和流速等情況，確保水文參數(shù)數(shù)據(jù)的選取準(zhǔn)確性和代表性，將存在的誤差控制在合理范圍內(nèi)，并進(jìn)一步優(yōu)化水文地質(zhì)評價工作，針對施工區(qū)域的水位變化情況提前判斷其可能對巖土工程施工帶來的影響，然后做好應(yīng)急預(yù)案和預(yù)防措施，以將危險降到最低。

4.3 做好勘查報告復(fù)核工作

巖土工程勘查工作是確保后期巖土工程施工順利進(jìn)行的重要前提和基礎(chǔ)，為有效保證勘查報告的準(zhǔn)確性，需要邀請專業(yè)人員來做好勘查報告復(fù)核工作，一旦發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確情況要做好數(shù)據(jù)的更新和補(bǔ)充，既要保證后期項目施工人員能夠根據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行科學(xué)合理的分析和判斷，還能督促勘查人員在勘查過程中明確自身的工作目標(biāo)和崗位職責(zé)，使其可以更加嚴(yán)肅、認(rèn)真、仔細(xì)地按照相關(guān)規(guī)定要求開展勘查工作，以在規(guī)定時間和區(qū)域范圍內(nèi)保質(zhì)保量地完成勘查任務(wù)。

5 總結(jié)

綜上所述，在科學(xué)技術(shù)手段快速發(fā)展的背景下，巖土工程勘查技術(shù)也得了迅速發(fā)展，而水文地質(zhì)在巖土工程勘查中具有重要作用。因此，針對不同的巖土工程施工環(huán)境，要因地制宜，合理選擇不同的勘查技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用，及時更新水文地質(zhì)信息，準(zhǔn)確掌握水文地質(zhì)情況，并根據(jù)勘查內(nèi)容做好勘查報告復(fù)核工作，確定評定內(nèi)容，明確巖土工程項目建設(shè)可能存在的安全隱患，包括水文地質(zhì)條件對巖土工程項目產(chǎn)生的影響等，提前制定應(yīng)急方案，以進(jìn)一步提高巖土工程勘查工作的質(zhì)量和效率，保證勘查數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，推動勘查工作順利進(jìn)行。