復(fù)雜水文地質(zhì)條件對工程地質(zhì)勘探的影響研究

摘要：自然條件和人為因素都會導(dǎo)致水文地質(zhì)條件復(fù)雜，例如[ 5]"：地下水動態(tài)復(fù)雜、含水層分布不均、水質(zhì)多變等特點一般與地質(zhì)構(gòu)造、氣候條件、人類活動等因素相關(guān)。在工程地質(zhì)勘探中，復(fù)雜的水文地質(zhì)條件可能影響勘探作業(yè)的效率和安全，還會引起勘探結(jié)果偏差，影響后續(xù)工程的設(shè)計施工。為此，[ 6]"介紹了復(fù)雜水文地質(zhì)條件的特點和成因，以及工程地質(zhì)勘探的主要方法，進而詳細分析了復(fù)雜水文地質(zhì)條件對工程地質(zhì)勘探的影響及其應(yīng)對策略，以確?？碧焦ぷ鳒蚀_、安全。

關(guān)鍵詞：復(fù)雜水文地質(zhì) 地質(zhì)環(huán)境條件 工程 地質(zhì)勘探[A7]" [88]"[ 9]

Study on the Influence of Complex Hydrogeological Conditions on Engineering Geological Exploration

LIU Yuan¹ ZHAO Kang¹ LI Zhan¹ NIE Xikun²

1.Shandong Lukan Geological Engineering Co.， Ltd.， Weifang， Shandong Province， 261021 China;2. The Fourth Geological and Mineral Exploration Institute of Shandong Province， Weifang， Shandong Province， 261021 China

Abstract： Both natural conditions and human factors can lead to complex hydrogeological conditions， such as complex groundwater dynamics， uneven aquifer distribution， and variable water quality， which are generally related to geological structure， climatic conditions， human activities and other factors. In engineering geological exploration， the complex hydrogeological conditions may affect the efficiency and safety of exploration operations， cause the deviation of exploration results， and affect the design and construction of subsequent projects. To this end， this paper introduces the characteristics and causes of complex hydrogeological conditions and the main methods of engineering geological exploration， and then analyzes the influence of complex hydrogeological conditions on engineering geological exploration and its response strategies in detail to ensure the accurate and safe exploration work.

Key Words： Complex hydrogeology; Geological environment conditions; Engineering; Geological exploration

復(fù)雜水文地質(zhì)條件是工程地質(zhì)勘探中不可忽視的一個重要問題。隨著工程建設(shè)的不斷深入發(fā)展，越來越多的工程項目需要在復(fù)雜水文地質(zhì)條件的區(qū)域開展，因而大大增加了勘探工作的難度，也對勘探結(jié)果的準確性和可靠性提出了更高要求。為此，需要深入分析復(fù)雜水文地質(zhì)條件的特點，明確其對工程地質(zhì)勘探的影響，進而探索出有效的應(yīng)對策略，以保障工程安全、提高勘探效率。因此，探究復(fù)雜水文地質(zhì)條件地工程地質(zhì)勘探的影響及其對策具有重要的意義和價值。

1復(fù)雜水文地質(zhì)條件的特點和成因

1.1"復(fù)雜水文地質(zhì)條件的主要特點

復(fù)雜水文地質(zhì)條件的特點主要體現(xiàn)在其多變與交織的特性上。在這類地質(zhì)環(huán)境中，含水巖土層的厚度與傾斜角度展現(xiàn)出極大的差異性，這種不均勻分布給地下水位的預(yù)測與管理帶來了挑戰(zhàn)。巖土體的形態(tài)各異，從松散碎屑到堅硬巖石，多樣的構(gòu)成進一步加劇了水文地質(zhì)條件的復(fù)雜性。地下水類型繁多，包括淺層潛水、深層承壓水等，其動態(tài)變化往往不具備明顯的規(guī)律性，使監(jiān)測與調(diào)控工作更為棘手。更為復(fù)雜的是，這些含水層通常不是孤立存在，而是相互交錯形成了錯綜復(fù)雜的水力聯(lián)系網(wǎng)絡(luò)，某一層位的微小變動都可能對其他層位產(chǎn)生連鎖反應(yīng)。此外，復(fù)雜水文地質(zhì)條件下的水分循環(huán)過程包括降水入滲、地下水的補給、側(cè)向流動、最終排泄至地表水體或海洋等，均呈現(xiàn)出高度的動態(tài)性和不確定性。這些因素相互交織，形成了既脆弱又難以判斷的地下水系統(tǒng)，對專業(yè)人員的專業(yè)判斷與應(yīng)對能力均有很高的要求。

1.2""復(fù)雜水文地質(zhì)條件的形成原因

復(fù)雜水文地質(zhì)條件的形成原因是多方面的，主要與自然和人為因素的交織影響有關(guān)。（1）地質(zhì)構(gòu)造的多樣性與巖性的差異性為地下水的儲存與流動提供了復(fù)雜多變的空間結(jié)構(gòu)。斷裂帶、褶皺等地質(zhì)構(gòu)造不僅影響著含水層的分布與連通性，還決定了地下水位的動態(tài)變化。（2）氣候條件與降水分布對此種地質(zhì)條件的形成也有很大的影響。例如[A13]"：在不同區(qū)域的降水量、降水季節(jié)分配與蒸發(fā)強度作用下，直接決定了地下水的補給量與排泄條件。在濕潤地區(qū)，豐富的降水使地下水系統(tǒng)更為活躍^[1]；在干旱地區(qū)，地下水補給的不穩(wěn)定性也更強。（3）人類活動也會對水文地質(zhì)條件造成較大的影響，尤其是隨著城市化進程的加速與農(nóng)業(yè)灌溉的普及，地下水資源的開采強度日益增大，導(dǎo)致了地下水位下降、水質(zhì)惡化等問題。

2工程地質(zhì)勘探的主要方法

2.1鉆探開挖作業(yè)

在工程地質(zhì)勘探領(lǐng)域，鉆探開挖作業(yè)是一項重要手段。鉆探的技術(shù)與方法多樣，依據(jù)不同應(yīng)用場景展現(xiàn)出獨特優(yōu)勢。鉆探技術(shù)主要依賴鉆機與鉆具的精確配合，以及一系列工藝措施的實施。在鉆探過程中，鉆桿與鉆頭的選擇至關(guān)重要。高強度低合金鋼管與含人造金剛石、聚晶等材質(zhì)的鉆頭已被廣泛用于提高鉆探效率與取心質(zhì)量。此外，繩索取心鉆進技術(shù)與金剛石鉆進技術(shù)具有高效與精確性的特點，成為了地表及坑內(nèi)地質(zhì)勘查的首選。開挖作業(yè)類型多樣，各具特點。手工開挖利用鐵鍬、鐵锨等簡單工具，適用于小規(guī)模作業(yè)。機械開挖借助挖掘機、推土機等大型設(shè)備，可以提升作業(yè)效率，在大面積土方開挖中較為適用。對于硬質(zhì)土體或大塊石方的開挖，可以選擇爆破開挖方法，利用強大的沖擊力打破地質(zhì)結(jié)構(gòu)。在鉆探開挖作業(yè)中，更多采用機械與鉆探技術(shù)的結(jié)合，精確控制鉆孔軌跡，實現(xiàn)地質(zhì)樣品的高效采集。

2.2工程地球物理勘探

在工程地質(zhì)勘探領(lǐng)域，工程地球物理勘探以其非侵入性和高效性成為了解地下結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的重要手段。（1）地震勘探是利用人工激發(fā)的地震波在地下傳播，遇到不同彈性介質(zhì)界面產(chǎn)生反射或折射現(xiàn)象。通過分析這些波的傳播時間、波形特征等，可以推斷地下巖層的分布、厚度和性質(zhì)。地震勘探被廣泛應(yīng)用于石油、天然氣、煤炭等礦產(chǎn)資源的勘探，以及地質(zhì)災(zāi)害的預(yù)測。（2）電法勘探是基于地下介質(zhì)電阻率的差異，向地下注入電流或利用自然電場，測量地上電位或電流的分布情況，進而推斷地下結(jié)構(gòu)。電法勘探方法多樣，包括直流電法、交流電法和自然電場法，主要應(yīng)用于礦產(chǎn)勘探、水資源調(diào)查與地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測。（3）磁法勘探利用地下磁性體的磁場變化，適用磁力儀測量地表磁場強度，分析磁異常特征，推斷磁性體的位置、形態(tài)和性質(zhì)^[2]。

3 復(fù)雜水文地質(zhì)條件對工程地質(zhì)勘探的影響

3.1 地下水對勘探工作的影響

地下水對工程地質(zhì)勘探工作具有很大的影響，尤其在鉆探與開挖作業(yè)中更為明顯。對于鉆探作業(yè)，地下水的影響主要體現(xiàn)在鉆孔穩(wěn)定性與出水問題方面。（1）地下水位較高時，孔壁易受到水壓作用，鉆孔穩(wěn)定性下降，容易發(fā)生塌孔現(xiàn)象。此時，需要采用泥漿護壁技術(shù)，注入高密度泥漿形成穩(wěn)定孔壁，防止塌孔。（2）鉆孔出水與涌水問題也不容忽視，一旦遇到含水層，需要立即調(diào)整鉆探工藝，采用潛水鉆探或安裝止水裝置，以控制出水。

開挖作業(yè)中，地下水會對基坑穩(wěn)定性與開挖面沖刷構(gòu)成威脅?；娱_挖后，地下水位的變化易引起基坑側(cè)壁失穩(wěn)，需要要采取井點降水、電滲降水等降水措施降低地下水位，增強基坑穩(wěn)定性。地下水對開挖面可能形成沖刷與侵蝕，在開挖過程中，應(yīng)密切關(guān)注開挖面狀況，及時采取支護措施。

3.2 復(fù)雜水文地質(zhì)條件對勘探的影響

復(fù)雜水文地質(zhì)條件對勘探具有深遠的影響，因此，勘探團隊在設(shè)計與實施階段需要做出精細考量與調(diào)整。針對多變的水文地質(zhì)條件，應(yīng)[A14]"制訂更為靈活和周密的勘探方案，依據(jù)前期的水文地質(zhì)調(diào)查，細致分析地下水的分布、流動規(guī)律及其對巖土體的潛在影響，[A15]"制訂出既符合勘探目標又適應(yīng)復(fù)雜環(huán)境的勘探方案。在實際操作中，一旦發(fā)現(xiàn)實際情況與預(yù)期存在偏差，需要及時做出調(diào)整，確保勘探工作的順利進行。由于地下水位的不可預(yù)測性，勘探作業(yè)可能面臨頻繁的停工與復(fù)工，延長了整體勘探周期^[3]。同時，為了應(yīng)對復(fù)雜的水文地質(zhì)條件，勘探團隊可能需要采用更為先進的技術(shù)與設(shè)備。

4復(fù)雜水文地質(zhì)工程中地質(zhì)勘探策略

4.1勘探前，做好水文地質(zhì)調(diào)查評估

在復(fù)雜水文地質(zhì)條件下進行工程地質(zhì)勘探，必須實施詳盡的勘探前水文地質(zhì)調(diào)查評估，保證勘探工作的順利與結(jié)果的準確性。廣泛收集區(qū)域性的水文地質(zhì)資料，包括歷史水位記錄、地下水流向與流速數(shù)據(jù)、含水層分布圖、地下水化學(xué)成分分析等，為初步了解勘探區(qū)域的水文地質(zhì)特征提供重要依據(jù)。開展現(xiàn)場調(diào)查與測試，通過地質(zhì)鉆探、水位觀測井的設(shè)置、水文地質(zhì)試驗等手段，直接獲取勘探區(qū)域的水文地質(zhì)參數(shù)，精確反映地下水的動態(tài)變化、以及巖土體與地下水之間的相互作用^[4]?；谑占馁Y料與現(xiàn)場測試數(shù)據(jù)，運用水文地質(zhì)模型展開模擬分析，預(yù)測不同工況下地下水位的可能變化。

4.2勘探中，做好水文地質(zhì)監(jiān)測控制

實施有效的水文地質(zhì)監(jiān)測控制策略是確?？碧竭^程安全與數(shù)據(jù)準確性的必要手段。

在鉆探過程中，持續(xù)監(jiān)測水文地質(zhì)狀況，利用鉆孔內(nèi)的水位計實時記錄地下水位變化，同時觀察鉆孔出水情況，包括出水速度、水質(zhì)及出水量。如果發(fā)現(xiàn)異常出水，則立即采取措施，調(diào)整鉆探速度，增加泥漿護壁，控制鉆孔出水量，防止地下水對勘探工作造成干擾。

開展鉆孔穩(wěn)定性監(jiān)測，安裝傳感器監(jiān)測鉆孔壁變形情況，結(jié)合地下水位變化分析鉆孔穩(wěn)定性。若發(fā)現(xiàn)鉆孔壁不穩(wěn)定跡象，則及時調(diào)整鉆探參數(shù)或采用加固措施，確保鉆孔安全。

開挖過程中，做好水文地質(zhì)監(jiān)測與控制。在基坑開挖前，制定詳細的基坑降水方案，通過井點降水、帷幕注漿等方法有效控制地下水位，防止基坑內(nèi)積水。根據(jù)開挖進度與地下水位變化，動態(tài)調(diào)整基坑支護方案，保證基坑穩(wěn)定與安全。

4.3勘探后，做好水文地質(zhì)分析評價

完成工程地質(zhì)勘探后，還應(yīng)開展系統(tǒng)的水文地質(zhì)分析評價。

對勘探數(shù)據(jù)進行細致的整理與分析，將鉆探、監(jiān)測與測試所得的水文地質(zhì)數(shù)據(jù)分類匯總，利用專業(yè)軟件完成數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計分析，繪制地下水位等值線圖、含水層分布圖，直觀展示勘探區(qū)域的水文地質(zhì)特征。

開展水文地質(zhì)條件的綜合評價與解釋，基于整理后的數(shù)據(jù)，結(jié)合地質(zhì)構(gòu)造、地形地貌、氣候條件等因素，綜合分析勘探區(qū)域的水文地質(zhì)條件，包括地下水的補給、徑流、排泄條件，以及地下水與巖土體的相互作用關(guān)系^[5]。對勘探中發(fā)現(xiàn)的異常水文地質(zhì)現(xiàn)象做出合理解釋，如地下水位的突然升降、含水層的異常分布等，為后續(xù)的工程設(shè)計與施工提供科學(xué)依據(jù)。

5結(jié)語

在工程地質(zhì)勘探工作中，復(fù)雜水文地質(zhì)條件間帶來很多方面的挑戰(zhàn)，可能會影響勘探工作的效率和效果，進而給工程實施帶來更大的挑戰(zhàn)和壓力。復(fù)雜水文地質(zhì)條件對工程地質(zhì)勘探的影響是多方面的，通過仔細研究加以明確后，在后續(xù)工程地質(zhì)勘探方面采取有效的對策加以應(yīng)對。分別優(yōu)化勘探前、勘探中、勘探后的不同環(huán)節(jié)的策略措施，以更好[ 17]"地應(yīng)對復(fù)雜水文地質(zhì)條件，提高勘探成效。

參考文獻

[1]崔永興，邵長杰，鄭束寧.復(fù)雜水文地質(zhì)條件下隧道涌水量預(yù)測分析[J].中外公路，2020，40（S2）：195-198.[ 19]

[2]裴迅.水工隧洞開挖對地質(zhì)環(huán)境多因子擾動機理及調(diào)控方法研究[D].鄭州： 華北水利水電大學(xué)[A20]"，2024.

[3]江濤，潘金匹.安徽省皖南地區(qū)復(fù)雜地質(zhì)條件下礦山工程勘查中水文地質(zhì)條件研究[J].中國金屬通報，[A21]"2023[ 22]"（8）：37-39.

[4]肖祖未，郭林強，武成周.水文地質(zhì)問題對工程地質(zhì)勘查的影響分析[J].世界有色金屬，2020[ 23]"（11）：213-214.

[5]羅金莉.基于分布式水文模型的長江源區(qū)凍土水文變化及其影響因素研究[D].北京： 中國地質(zhì)大學(xué)（北京）[A24]"，2023.