水文地質(zhì)條件研究在巖土工程地質(zhì)勘察中的應(yīng)用

張茜茜

（安徽省地勘局第一水文工程地質(zhì)勘查院，安徽蚌埠 233000）

巖土工程地質(zhì)勘察是城市、道路、橋梁等工程安全建設(shè)的重要保障，也是確定擬建區(qū)域地基適宜性的主要評價指標(biāo)，對現(xiàn)代化擬建工程的影響極為明顯。同時，加強(qiáng)巖土工程地質(zhì)勘察是確保工程順利推進(jìn)和安全施工的基礎(chǔ)[1]。水文地質(zhì)調(diào)查是巖土工程地質(zhì)勘察中的重要組成部分，這是由于水文地質(zhì)條件的變化可以引起巖土體結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的變化，進(jìn)而引起巖土體物理力學(xué)性能的改變，對擬建工程影響較明顯。因此，研究擬建區(qū)域水文地質(zhì)條件對提高巖土工程地質(zhì)勘察的準(zhǔn)確性和合理性意義重大。鑒于此，本文結(jié)合某擬建工程的水文地質(zhì)條件調(diào)查為例，分析水文地質(zhì)條件在巖土工程地質(zhì)勘察中的應(yīng)用。

1 水文地質(zhì)調(diào)查概況

水文地質(zhì)調(diào)查是巖土工程地質(zhì)勘察中的重要組成部分，水文地質(zhì)條件研究是水文地質(zhì)調(diào)查的核心內(nèi)容。水文地質(zhì)條件一般指的是地下水形成、分布和變化規(guī)律等條件的總成。一般來說，一個地區(qū)的水文地質(zhì)條件是隨著研究區(qū)內(nèi)的地質(zhì)條件、自然地理環(huán)境以及人類活動等影響而改變，因此在工程建設(shè)前必須查明擬建區(qū)域的水文地質(zhì)條件。水文地質(zhì)條件一般包括：①研究擬建區(qū)域地下水類型，如擬建區(qū)域是否存在上層滯水、潛水等，擬建工程地基是否破壞了原有的承壓水層等[2]；②研究擬建區(qū)域含水層與隔水層的埋藏深度、厚度、組合關(guān)系和空間分布規(guī)律等，是巖土工程實(shí)施方案中選擇持力層的重要評價指標(biāo)之一；③調(diào)查地下水的運(yùn)動特征，如地下水的流向、流速和流量等；④研究地下水的動態(tài)變化特征，如水質(zhì)、水溫以及水位的變化規(guī)律，其中水溫、水質(zhì)的變化可以引起地下水腐蝕性能的改變，而水位變化對擬建區(qū)域巖土體的物理性質(zhì)等影響較明顯；⑤研究地下水的水質(zhì)特征，包括化學(xué)性質(zhì)、物理性質(zhì)和水質(zhì)等內(nèi)容，是評價擬建工程區(qū)域地下水腐蝕性能等的重要依據(jù)；⑥研究巖土體的水理性質(zhì)，主要研究內(nèi)容包括巖土體的容水性、給水性和透水性等，這是由于不同的巖土體在飽水條件和缺水條件下的水理性質(zhì)存在較大差異，進(jìn)而影響巖土體的物理力學(xué)性能。

2 水文地質(zhì)條件研究在巖土工程地質(zhì)勘察中的應(yīng)用

2.1 在地下水動態(tài)變化特征研究中的應(yīng)用

地下水水位是處于動態(tài)變化狀態(tài)中的，其水位隨著季節(jié)、雨量等變化而變化。地下水水位的變化對巖土體的水理性質(zhì)影響較大。因此，查明擬建區(qū)域地下水位變化和最大地下水水位是提高巖土工程勘察質(zhì)量的基礎(chǔ)[3]。巖土工程地質(zhì)勘察中地下水位變化對擬建工程的影響主要體現(xiàn)在以下幾個方面：①對擬建區(qū)域上層滯水、潛水等影響較大，隨著地表水體的變化，對淺表的上層滯水和潛水的影響較明顯，如上層滯水和潛水水位突然升高，則容易改變上覆巖土體的物理力學(xué)性能，若上層滯水和潛水水位明顯下降，則可引起上覆巖土體的收縮而導(dǎo)致不均勻的地面沉降問題等（圖1）；②地下水水位的突變?nèi)菀自诨娱_挖過程中引起基坑突水、涌水等事故，主要原因在于地下水位的突然增高使得上覆巖土層的靜壓力降低；③對巖土層結(jié)構(gòu)的影響，若巖土層一直處于飽水狀態(tài)，當(dāng)?shù)叵滤幌陆得黠@時，則容易造成原來飽水狀態(tài)的巖土層逐漸失水，進(jìn)而降低了巖土層的物理力學(xué)性能，極易引起擬建區(qū)域的不穩(wěn)定沉降。

圖1 地下水變化示意圖

2.2 在水文特征研究中的應(yīng)用

水文特征是反映地下水特征的重要指標(biāo)，是水文地質(zhì)條件研究中的重要組成部分。研究水文特征的意義在于地下水水位的變化容易引起各類巖土體的水理性質(zhì)發(fā)生變化，進(jìn)而影響巖土體的物理力學(xué)性能，最終影響巖土體的強(qiáng)度，對擬建工程的安全影響較明顯。因此，在巖土工程勘察中應(yīng)加強(qiáng)水文特征的研究工作。水文特征研究包括：①結(jié)合水特征，隨著擬建工程的不斷推進(jìn)，導(dǎo)致擬建區(qū)域內(nèi)的上覆壓力顯著增大，使得擬建區(qū)域地下水長期處于強(qiáng)烈的環(huán)境壓力條件下，容易使得巖土體中的結(jié)合水具有更高的密度，進(jìn)而使得巖土體內(nèi)的粘稠水體明顯增加，由于該部分水的結(jié)合能力極強(qiáng)，可以使得巖土體的水文特征更加穩(wěn)定，對擬建工程的安全性具有明顯的促進(jìn)作用[4]；②毛細(xì)水特征，無論壓實(shí)度多高的巖土體，均含有大量的毛細(xì)水，毛細(xì)水一般是賦存在巖土體內(nèi)部的窄縫之中，一般受重力以及毛細(xì)力的影響較明顯，當(dāng)毛細(xì)力較弱時，容易使得巖土體的賦水性較差，進(jìn)而引起地下水水位下降，反之則容易引起地下水水位上升；若地下水水位上升時，使得原來不含水的巖土體逐漸含水，不僅改變了巖土體的物理力學(xué)性能，而且對建筑材料等造成腐蝕；若地下水水位下降時，使得原來含水的巖土體逐漸不含水，此時因巖土體結(jié)構(gòu)收縮等而極易造成地面不均勻沉降，甚至對擬建工程的墻體等造成較為嚴(yán)重的破壞（圖2）。綜上論述，水文地質(zhì)調(diào)查是巖土工程勘察的重要組成部分，其過程是復(fù)雜的，也是極其重要的。當(dāng)水文地質(zhì)條件識別不精準(zhǔn)時，后續(xù)涉及的施工設(shè)計(jì)就是不合理的，容易出現(xiàn)不均勻地面沉降等問題。

圖2 地下水水位變化引起的墻體裂縫（a）和地面不均勻沉降產(chǎn)生的裂縫（b）

2.3 在水質(zhì)評價中的應(yīng)用

水文地質(zhì)條件研究的最終目的是服務(wù)于巖土工程建設(shè)項(xiàng)目，因此，水質(zhì)評價是巖土工程地質(zhì)勘察的重要內(nèi)容[5]。水質(zhì)評價主要包括：①根據(jù)擬建工程規(guī)模以及工程地理位置等，查明擬建區(qū)域周邊的地下水分布規(guī)律以及對擬建區(qū)域的腐蝕特征等，并根據(jù)調(diào)查結(jié)果提出防治檢疫，并評價地下水變化對建筑物的影響，如腐蝕程度等；②評價擬建區(qū)域的巖土結(jié)構(gòu)，地下水的變化對擬建區(qū)域的巖土結(jié)構(gòu)影響程度是巖土工程勘察的主要內(nèi)容，對可能產(chǎn)生的影響進(jìn)行總結(jié)；③評價復(fù)雜水文地質(zhì)條件對施工材料的影響，主要從酸堿度等方面論述，并對材料進(jìn)行地下水腐蝕試驗(yàn)，進(jìn)而提出治理措施。如某建設(shè)場地為分析地下水的腐蝕特征，對該區(qū)域的地下水進(jìn)行了成分測試，結(jié)果見表1。由表1可知：擬建區(qū)域內(nèi)的地下水對混凝土結(jié)構(gòu)具微腐蝕性，對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋具微腐蝕性。

3 結(jié)束語

綜上所述，水文地質(zhì)條件研究是水文地質(zhì)調(diào)查的核心內(nèi)容，水文地質(zhì)調(diào)查是巖土工程地質(zhì)勘察的主要組成部分，二者是相輔相成的，是密不可分的整體，即水文地質(zhì)條件變化可影響巖土工程的物理力學(xué)性能，而巖土體結(jié)構(gòu)的改變，也可導(dǎo)致水文地質(zhì)條件的變化。因此，在實(shí)際勘察過程中，應(yīng)充分考慮水文地質(zhì)條件與工程地質(zhì)條件之間的影響關(guān)系，才能有效地將各種安全隱患消除，才能制定出更加合理的實(shí)施方案以及巖土體的參數(shù)。此外，應(yīng)加強(qiáng)水文地質(zhì)調(diào)查的監(jiān)管力度，使得水文地質(zhì)調(diào)查不再是一紙空談，為巖土工程勘察提供詳實(shí)的數(shù)據(jù)支撐。