水利工程勘察中的水文地質(zhì)問題

□楊序烈(貴州省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院)

水利工程勘察的任務(wù)是運(yùn)用地質(zhì)學(xué)和力學(xué)的相關(guān)知識(shí)解決水利工程上的地質(zhì)問題，勘察的目的是通過對(duì)工程地質(zhì)條件、存在的地質(zhì)問題、工程地質(zhì)評(píng)價(jià)等，從地質(zhì)方面保證水利工程建筑和地質(zhì)環(huán)境的和諧發(fā)展，促進(jìn)工程建設(shè)的順利完成。但在實(shí)際的勘察工作中，人們往往把注意力集中在地質(zhì)性質(zhì)和結(jié)構(gòu)的研究中，很少關(guān)注水文地質(zhì)問題，給水利工程的順利開展帶來了隱患。

1.水利工程勘察中對(duì)水文地質(zhì)的評(píng)價(jià)內(nèi)容

很多水利工程企業(yè)在進(jìn)行水文地質(zhì)勘察時(shí)沒有在基礎(chǔ)設(shè)計(jì)和施工需要的基礎(chǔ)上評(píng)價(jià)水文地質(zhì)對(duì)巖土工程的影響，導(dǎo)致很多工程的質(zhì)量受到下沉和開裂的威脅，因此，水利工程的勘察一定要做好水文地質(zhì)的評(píng)價(jià)：首先，水利工程企業(yè)在進(jìn)行勘察時(shí)要結(jié)合建筑物的實(shí)際情況，結(jié)合地基基礎(chǔ)類型，勘察水文地質(zhì)問題，為水利工程的開展提供有用的水文地質(zhì)資料。其次，要重視地下水對(duì)建筑物和巖土體的影響，預(yù)測(cè)地下水的危害，并針對(duì)危害提出預(yù)案措施。第三，根據(jù)地下水對(duì)建筑物和巖土體的影響，提出在不同的條件下，應(yīng)該重點(diǎn)評(píng)價(jià)的水文問題。

2.勘察時(shí)重視巖土的水理性質(zhì)

巖土的水理性質(zhì)指巖土在與地下水相互作用時(shí)表現(xiàn)出來的性質(zhì)，與巖土的物理性質(zhì)都屬于巖土的工程地質(zhì)性質(zhì)，巖土的水理性質(zhì)對(duì)建筑物的穩(wěn)定性和巖土的強(qiáng)度都有著重要直接的影響。很多水利工程企業(yè)在進(jìn)行地質(zhì)勘察時(shí)，都會(huì)把注意力集中在揭露出來的巖土的類型和工程所在的地質(zhì)性質(zhì)、結(jié)構(gòu)的研究，對(duì)水文地質(zhì)的關(guān)注卻很少，或者只是象征性的涉及水文地質(zhì)參數(shù)，對(duì)天然狀態(tài)的水文地質(zhì)只做一般性評(píng)價(jià)，使評(píng)價(jià)不夠全面和深刻。地下水與巖土的相互作用才能顯示出巖土的水理性質(zhì)，地下水在巖土中的賦存方式是不同的，由于地下水的形式不同，對(duì)巖土水理性質(zhì)的影響就不同，影響的程度受到巖土類型的制約。

2.1 地下水對(duì)巖土水理性質(zhì)的影響

2.1.1 結(jié)合水。地下水在粘性土中的賦存形式主要就是結(jié)合水，結(jié)合水在砂土中的含量很少。結(jié)合水分為強(qiáng)結(jié)合水和弱結(jié)合水，強(qiáng)結(jié)合水又被稱為吸濕水，它容易受到分子力的吸附，在巖土顆粒的周圍形成水膜，這層水膜是非常薄的，也是緊賦予顆粒周圍的、最牢固的水膜，吸附力極強(qiáng)，并且在強(qiáng)大的壓力下，它的密度是普通水密度的兩倍，彈性和粘滯性都非常大，能夠抗剪切，但不能傳遞靜水的壓力，也不能受到重力的作用。弱結(jié)合水又被稱為弱薄膜水，它依附在強(qiáng)結(jié)合水的外圍，比強(qiáng)結(jié)合水厚，但是吸附力比強(qiáng)結(jié)合水要小，可以在水膜間緩慢的移動(dòng)，和強(qiáng)結(jié)合水一樣，弱結(jié)合水不能傳遞靜水壓力，也不能受到重力的影響。弱結(jié)合水在與粘性土作用時(shí)顯示出來的性質(zhì)就是粘性土的物理學(xué)性質(zhì)，包括膨脹性、可塑性、收縮性等。由于結(jié)合水不能受到重力的影響，導(dǎo)致活動(dòng)范圍較小，對(duì)巖土的水理性質(zhì)影響也較小。

2.1.2 重力水。重力水是在重力作用下還能在巖土的縫隙中自由移動(dòng)的水，俗稱地下水。地下水和結(jié)合水正好相反，它不受分子力的影響，也不抗剪切，但是可以傳遞靜水壓力。重力水受天然因素和人為因素的影響比較大，在巖土層中又十分活躍，所以對(duì)巖土水理性質(zhì)的影響也大，我們應(yīng)該重點(diǎn)關(guān)注。

2.1.3 毛細(xì)管水。毛細(xì)管水是地下水的一種，由懸掛毛細(xì)管水、孤立毛細(xì)管水、真正毛細(xì)管水組成，它不僅受到毛細(xì)管力的作用，同時(shí)還受到重力的作用，如果毛細(xì)管力比重力大，那么毛細(xì)管水就會(huì)上升。毛細(xì)管水不但能夠傳遞靜水的壓力，還能在縫隙中運(yùn)動(dòng)，軟化巖土體，甚至?xí)鹜恋氐柠}堿化和沼澤化，對(duì)建筑物具有腐蝕性，毛細(xì)管水主要含于砂土和粉土中。

2.2 巖土水理性質(zhì)的測(cè)試方法

2.2.1 透水性。透水性指在重力作用下的水能夠透過巖土的性能。巖土滲透性的強(qiáng)弱受到巖土空隙的大小影響，其次是巖土的連通性和空隙度。堅(jiān)硬的巖土透水性強(qiáng)，松散的巖土透水性弱，巖土的透水性可以通過抽水試驗(yàn)得到的滲透系數(shù)求取。

2.2.2 軟化性。軟化性指巖土在浸水后，導(dǎo)致力學(xué)強(qiáng)度降低的特性，巖石在浸水直至飽和的狀態(tài)下或者在風(fēng)干的狀態(tài)下的極限抗壓強(qiáng)度是判斷巖石耐水浸還是耐風(fēng)化的依據(jù)。

2.2.3 給水性。給水性指飽水巖土在重力的作用下，從縫隙中自由留出的水的特性，通過給水度來表示，給水度影響著場(chǎng)地疏干的時(shí)間和基坑涌水量的大小。

2.2.4 脹縮性。脹縮性指巖土的體積受吸收水的程度影響，吸收水后就膨脹，失去水后就縮小，這是由于附屬在顆粒表面的結(jié)合水膜在吸水后就變厚，失水后就變薄。巖土的脹縮性對(duì)地基變形與否和土坡表層的穩(wěn)定產(chǎn)生重要的影響，是使基坑隆起、地面裂縫的主要因素之一。

2.2.5 崩解性。崩解性是在巖土被濕化后，巖土的土粒被破壞，導(dǎo)致巖土解體。

3.水文地質(zhì)問題對(duì)水利工程的影響

3.1 地下水位上升對(duì)水利工程造成的影響

地下水位上升可能會(huì)使土壤鹽堿化、沼澤化，增強(qiáng)地下水對(duì)建筑物的腐蝕性；使一些特殊性巖土結(jié)構(gòu)破壞、強(qiáng)度和硬度降低；河岸、斜坡等發(fā)生滑坡、崩塌等現(xiàn)象；地下室充水，使地基上浮，建筑物失去穩(wěn)定性；使粉砂粉土飽和液化，產(chǎn)生流砂管涌現(xiàn)象。

3.2 地下水位下降對(duì)水利工程造成的影響

由于人們?nèi)狈φ_的觀念，進(jìn)行不合理的采礦、抽取地下水、上游筑壩、修建水庫(kù)使下游的地下水沒有補(bǔ)給等活動(dòng)，容易導(dǎo)致地下水位的下降。地下水位的下降會(huì)導(dǎo)致地面下沉、塌陷、地裂等地質(zhì)災(zāi)害，影響地下水資源的質(zhì)量，還可能會(huì)導(dǎo)致地下水資源的枯竭，對(duì)建筑物的穩(wěn)定性也帶來很大威脅。

3.3 地下水位頻繁升降對(duì)水利工程造成的影響

地下水位頻繁的升降不僅會(huì)給巖土質(zhì)量帶來很大的損害，還可能直接造成建筑物的毀壞。地下水升降能使膨脹性的巖土變得不均勻，導(dǎo)致脹縮變形，如果巖土的膨脹收縮變形過于頻繁，會(huì)導(dǎo)致巖土膨脹收縮的幅度增大，造成巖體破裂，導(dǎo)致建筑物的破壞。地下水上升下降的頻繁交替，會(huì)使土層中形成一種膠結(jié)物，造成巖土中鐵、鋁等營(yíng)養(yǎng)成分的流失，失去膠結(jié)物的土層變得疏松，土質(zhì)之間的縫隙也增大，降低了巖土的承載力，增加了工程基礎(chǔ)選擇的難度。

4.總結(jié)

加強(qiáng)對(duì)工程建設(shè)區(qū)域的水文地質(zhì)勘察對(duì)水利工程的順利進(jìn)行有重要作用，施工單位要提高認(rèn)識(shí)，不僅要查明工程項(xiàng)目區(qū)域的水文地質(zhì)問題、評(píng)價(jià)和分析地下水對(duì)巖土體和建筑的影響，最重要的是提出解決方案，為工程施工提供詳細(xì)準(zhǔn)確的水文地質(zhì)資料，消除或降低水文地質(zhì)問題對(duì)水利工程的不利影響，保證水利工程的順利施工。

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