巖土工程中水文地質(zhì)的勘察測量探討

劉凱賢

福建巖土工程勘察研究院有限公司 福建 廈門 361026

引言

巖土工程中水文地質(zhì)的勘查測量是一項重要的工作，其目的在于對地質(zhì)和水文條件進行深入了解和評估，以便在設計和施工過程中能夠更好地控制風險和確保項目成功。同時，這項研究還能夠提供有關區(qū)域內(nèi)各種子層次結(jié)構(gòu)及其水資源分布規(guī)律的信息，為環(huán)境治理和資源管理提供依據(jù)。所以在開展巖土工程建設過程中應該關注水文地質(zhì)勘查測量的價值，通過多種方法的運用提高測量數(shù)據(jù)的精準性，立足勘查測量工作的開展給后續(xù)的施工建設提供保障。

1 巖土工程水文地質(zhì)勘查測量的基本內(nèi)容

1.1 地質(zhì)調(diào)查

具體包括以下幾個方面的調(diào)查：流域地質(zhì)環(huán)境的調(diào)查，包括地質(zhì)構(gòu)造、地質(zhì)地貌、地下水、河流和湖泊等；地層地質(zhì)調(diào)查，涉及巖層類型、巖層厚度、巖性、巖石結(jié)構(gòu)、普查等；地下水調(diào)查，涉及的內(nèi)容包括地下水補給量、涌水量、滲流量、水質(zhì)等。

1.2 水文地質(zhì)勘測

包括河流水文勘測，主要包括河道的河床高程、河岸寬度和河床地貌等；地下水水文勘測，涉及水位高程、水位變化特征、地下水流速等內(nèi)容；湖泊水文勘測，主要包括湖泊面積、水深、湖泊水位變化特征等。

1.3 地質(zhì)測量

包括地形測量，涉及的內(nèi)容主要包括流域地貌、河床及河岸等的高程測量；地層測量，包括巖層厚度、巖性、巖石結(jié)構(gòu)、普查等的測量；水位測量，涉及的內(nèi)容包括河流水位、地下水位、湖泊水位等的測量[1]。

總之，巖土工程水文地質(zhì)勘查測量的基本內(nèi)容包括地質(zhì)調(diào)查、水文地質(zhì)勘測和地質(zhì)測量3個方面。其中，地質(zhì)調(diào)查主要是調(diào)查流域地質(zhì)環(huán)境、地層地質(zhì)和地下水等；水文地質(zhì)勘測主要是調(diào)查河流、地下水和湖泊等；地質(zhì)測量主要是測量地形、地層、水位等。

2 開展巖土工程水文地質(zhì)勘查測量的重要價值

2.1 有助于掌握地區(qū)地質(zhì)地貌條件，提高巖土工程設計水平

水文地質(zhì)勘查測量是基礎性的巖土工程設計活動。在開展水文地質(zhì)勘查測量時，首先要把握地區(qū)地質(zhì)地貌條件。需要深入了解當?shù)氐刭|(zhì)地貌特征，全面識別區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造、等級地層、識別地質(zhì)災害等情況，并進行定量測定[2]。只有全面了解地區(qū)地質(zhì)地貌條件，才能更好地控制地質(zhì)環(huán)境，確保工程安全可靠。

2.2 利于識別地基地面的滲漏性和抗水性，為巖土工程的抗侵蝕設計提供依據(jù)

水文地質(zhì)勘查測量是指通過對水文地質(zhì)資源的調(diào)查、研究和測量，來獲取水文地質(zhì)資源的相關信息，從而為水工工程建設和環(huán)境保護提供技術支持。開展水文地質(zhì)勘查測量，對于識別地基地面的滲漏性和抗水性具有重要的意義。首先，調(diào)查地基地面的滲漏性和抗水性，能夠準確分析地基地面的滲透性，從而為水文地質(zhì)工程建設提供可靠的參考數(shù)據(jù)。其次，測量地基地面的抗水性，可以準確了解地基地面的抗水性，為水文地質(zhì)工程建設提供科學的決策依據(jù)[3]。最后，測量地基地面的地下水位，可以獲取有關地下水的分布特征，為巖土工程的抗侵蝕設計提供可靠的技術參考。

2.3 利于評價區(qū)域的水文地質(zhì)條件，及時調(diào)整水文地質(zhì)設計

開展水文地質(zhì)勘查測量是巖土工程建設過程中不可缺少的一個環(huán)節(jié)，它有利于評價巖土工程區(qū)域的水文地質(zhì)條件，及時調(diào)整水文地質(zhì)設計，為巖土工程建設保駕護航。水文地質(zhì)勘查測量是對巖土工程區(qū)域地表地貌、地下水位、巖性、巖石化學性質(zhì)以及深層土體結(jié)構(gòu)、滲流條件、地下水化學性質(zhì)等主要特征進行勘查測量的過程。通過水文地質(zhì)勘查測量，可以獲得巖土工程區(qū)域的完整的水文地質(zhì)資料，如巖土工程區(qū)域地下水深度、地下水位變化趨勢、地下水流向、巖性、深層土體結(jié)構(gòu)、滲流速率等，為巖土工程建設提供重要參考依據(jù)。

3 開展巖土工程水文地質(zhì)勘查測量的方法分析

3.1 野外考察法

野外考察法是巖土工程水文地質(zhì)勘查測量中的重要方法，旨在研究地質(zhì)環(huán)境及其對巖土工程水文地質(zhì)的影響。野外考察法主要包括：野外勘查、野外探測、野外測量及野外調(diào)查等步驟。

野外勘查是野外考察法中最重要的環(huán)節(jié)，主要包括把握地質(zhì)現(xiàn)象、觀測地貌、采集地質(zhì)樣品及測定巖土工程水文地質(zhì)參數(shù)等內(nèi)容。在野外勘查過程中，應詳細觀察地質(zhì)現(xiàn)象，了解地質(zhì)條件，細致記錄地質(zhì)特征，并采集有代表性的地質(zhì)樣品，以有效地把握各地質(zhì)現(xiàn)象及其變化規(guī)律。

野外探測是指野外考察法中通過各種探測儀器探測地下巖土工程水文地質(zhì)參數(shù)，以獲取地下巖土工程水文地質(zhì)信息。野外探測包括電法探測、滲流探測、地震探測、聲波探測、電磁探測等，探測結(jié)果可為深入了解地下巖土工程水文地質(zhì)提供重要的參考數(shù)據(jù)。

野外測量是指野外考察法中的重要環(huán)節(jié)，主要包括測量坡度、測量深度、測量距離等內(nèi)容，以獲取精確的地質(zhì)數(shù)據(jù)。野外測量主要采用望遠鏡、激光等儀器，對地質(zhì)現(xiàn)象及其變化進行測量，以獲取準確的地質(zhì)數(shù)據(jù)。

野外調(diào)查是指野外考察法中的重要環(huán)節(jié)，主要是通過填寫調(diào)查表、口頭訪談等方式調(diào)查地質(zhì)現(xiàn)象，以獲取更多的有關巖土工程水文地質(zhì)的信息。野外調(diào)查可了解地質(zhì)現(xiàn)象及其變化規(guī)律，及時發(fā)現(xiàn)可能的巖土工程水文地質(zhì)隱患，有效地控制巖土工程水文地質(zhì)風險。

3.2 地球物理探測法

地球物理探測法是一種重要的巖土工程水文地質(zhì)勘查測量方法，它包括電法、磁法、重力法、地震勘探等多種方法。這些方法能夠獲取巖土體的物理性質(zhì)和結(jié)構(gòu)特征，從而為工程設計提供準確可靠的數(shù)據(jù)支持。以下將詳細介紹運用地球物理探測法開展巖土工程水文地質(zhì)勘查測量的具體內(nèi)容。

3.2.1 電法。電法是通過在地下注入電流，并通過測量電場分布來推斷巖土體內(nèi)部的電阻率分布情況，從而了解不同巖土層之間的分界面及其水文性質(zhì)。在實際應用中，可以采用直流電法、交流電法、自然場電法等多種方法。直流電法適合于區(qū)分垂直于地表的大型含水層，交流電法對較淺的含水層具有更高的精度，在觀測深部含水層時則需要使用自然場電法。通過對不同方法進行組合使用和數(shù)據(jù)處理，可以形成全面準確的地下巖土結(jié)構(gòu)和水資源分布圖。

3.2.2 磁法。磁法是通過在地下施加交變磁場，并通過測量位于地表及其周圍不同位置處磁場強度與方向變化來獲取巖土結(jié)構(gòu)信息。由于不同巖石材料具有不同的磁導率、剩余磁化強度等特征，因此可以利用這些特征來判斷不同巖土層之間的關系以及含水性質(zhì)。

3.2.3 重力法。重力勘探是利用重力儀器來記錄并測量在不同點上所感受到的引力大小和方向差異，由此推斷出區(qū)域內(nèi)巖土層次結(jié)構(gòu)及其厚度、密度等參數(shù)信息。對于斷裂帶和隆起帶等顛覆變形較大或具有明顯異?，F(xiàn)象的區(qū)域進行測量時，可以顯著提高調(diào)查數(shù)據(jù)精度。

3.2.4 地震勘探。地震勘探是指通過人工或自然引發(fā)震動，并利用接收站記錄震波傳播情況來獲取各種物理參數(shù)信息。根據(jù)接收站數(shù)量和位置選取合適數(shù)量和距離相互匹配合適互補關系需求下再用計算機技術進行反演，最終得出該區(qū)域內(nèi)各種相關參數(shù)信息。

3.3 鉆孔取樣法

鉆孔取樣法是一種常用的巖土工程水文地質(zhì)勘查測量方法，主要通過開挖鉆孔并獲取其中土樣來了解巖土結(jié)構(gòu)、水文性質(zhì)等參數(shù)。以下將詳細介紹在巖土工程水文地質(zhì)勘查測量中如何運用鉆孔取樣法。

3.3.1 鉆孔選址。在進行巖土工程水文地質(zhì)勘查測量時，需要根據(jù)實際情況選擇合適的鉆孔位置和深度。通常，鉆孔應設在距離關鍵地形或建筑物合適距離處，避免對其施加過大的影響。同時也需要考慮潛在的地下障礙物、地表狀況等因素，并確保采集到足夠可靠的數(shù)據(jù)。

3.3.2 鉆探方法。在進行巖土工程水文地質(zhì)勘查測量時，常采用手動鏟掘、人力破碎、直接旋挖等多種方式進行鉆孔。具體選擇何種鉆探方法可以根據(jù)實際情況來確定。手動鏟掘適用于較小直徑、較淺的鉆孔，人力破碎則適用于較大直徑和深度不超過10m的鉆孔，直接旋挖可以快速完成大口徑和深度較大的鉆孔。

3.3.3 取樣方法。在完成鉆探后，需要按照規(guī)范要求進行取樣和標識。具體操作包括用塑料袋收集土壤樣品、用塑料桶收集巖芯樣品等。同時還需對每個取樣點進行詳細記錄并標注編號、深度、時間等信息以便后期處理分析。

3.3.4 實驗室測試。在采集到巖土樣品后，需要進行實驗室測試以確定其物理性質(zhì)、化學成分以及水分含量等參數(shù)信息。測試項目包括粒度分析、密實度測試、承載力試驗等多種方法。通過這些測試可以更加準確地了解該區(qū)域內(nèi)各種子層次結(jié)構(gòu)及其水資源分布規(guī)律。

總之，在巖土工程水文地質(zhì)勘查測量中，鉆孔取樣法是一個非常重要的手段。采用正確的操作技術和規(guī)范流程可以確保獲取準確可靠的數(shù)據(jù)，并為工程設計提供有效支持。

3.4 實驗室實驗法

在巖土工程水文地質(zhì)勘查測量中，實驗室測試是非常重要的步驟。這些測試可以確定土壤和巖石的物理性質(zhì)、力學性質(zhì)、化學成分以及水分含量等參數(shù)，從而更準確地了解該區(qū)域內(nèi)各種子層次結(jié)構(gòu)及其水資源分布規(guī)律。下面將具體介紹如何運用實驗室實驗法開展巖土工程水文地質(zhì)勘查測量。

3.4.1 物理性質(zhì)測試。物理性質(zhì)測試主要涉及土壤的粒度分析、密實度測試以及濕度測量等方面。通過這些測試，可以確定土壤的顆粒大小分布、密度以及孔隙率等信息。常用的測試方法包括沉降法、壓縮試驗法和干密度試驗法等。通過這些方法可以獲得準確的數(shù)據(jù)，為后續(xù)的水文地質(zhì)勘查提供基礎數(shù)據(jù)。

3.4.2 力學性質(zhì)測試。力學性質(zhì)測試主要涉及土壤和巖石的承載力和穩(wěn)定性等方面。通常采用剪切試驗法、固結(jié)試驗法和單軸壓縮試驗法等進行測試。通過這些方法可以獲得土壤和巖石的強度、變形特征、極限承載力以及變形模式等信息。

3.4.3 化學成分測試?；瘜W成分測試主要涉及鈉離子、鉀離子、銨離子等元素含量測定，以便確定巖土物理結(jié)構(gòu)中有關養(yǎng)分信息，了解潛在影響因素并為環(huán)境治理與保護提供支持。

3.4.4 水分含量測量。采用重量比重法或電導率計進行測量，并根據(jù)所獲得數(shù)據(jù)判斷其自然空氣干燥狀態(tài)或飽滿狀態(tài)下水存在情況。

3.4.5 土樣處理。在每次采集到土樣后，需要按照規(guī)范要求進行標識并送至檢測實驗室處理。首先將其干燥至自然干燥狀態(tài)并篩選出露點大于0.063mm的顆粒進行粒徑分析；另外還需建立不同比表面面積樣品組合，并通過氮氣吸附－脫附技術建立比表面－孔徑統(tǒng)計模型，并最終提取相應參數(shù)。

4 結(jié)束語

研究得知開展水文地質(zhì)勘查測量有助于掌握地區(qū)地質(zhì)地貌條件，利于評價區(qū)域的水文地質(zhì)條件，可以給巖土工程設計和施工建設提供水文地質(zhì)勘查支持，減少施工建設中遇到的風險?；谒牡刭|(zhì)勘查測量的重要價值，在勘查實踐中應該關注野外考察等鉆孔取樣等方法的運用，立足多種勘查方法的運用保障巖土工程區(qū)域水文地質(zhì)數(shù)據(jù)獲取的準確度。這樣能保障勘查測量工作的開展效率，進而給后續(xù)的巖土工程施工建設提供風險控制與安全保障。