水文地質(zhì)問題對巖土工程的危害及防治措施研究

湖北省地質(zhì)局第四地質(zhì)大隊 437100

摘要：近年，由于人們在施工和利用地下水的過程中不注重保護(hù)地下水，水文地質(zhì)對巖土工程施工的影響沒有全面認(rèn)識，致使水文地質(zhì)問題在巖土工程施工過程中頻繁出現(xiàn)，影響了工程質(zhì)量，也對人類自己的生存環(huán)境構(gòu)成威脅。本文就其中的危害及防治措施做了重要研究。

關(guān)鍵詞：水文地質(zhì)；巖土工程；防治措施

水文地質(zhì)和巖土程地質(zhì)二者關(guān)系極為密切互相聯(lián)系和互相作用。地下水是巖土體的組成部分，直接影巖土體的工程特性，影響建筑物的穩(wěn)定性和耐久性。

1、巖土工程中水文地質(zhì)勘察要求

巖土工程勘察過程中，要與工程的具體要求相結(jié)合進(jìn)行資料收集與水文地質(zhì)的勘察工作，具體而言，主要包括以下幾個部分的內(nèi)容：首先，自然地理條件，主要指氣象水文特征及地形地貌等。其中氣象水文特征主要是評價工程地域?qū)儆趤啛釒Щ驘釒?、濕潤程度、熱量等；地形地貌則主要了解工程所在地的水系、平原或主原特征、地貌侵蝕情況、地形情況等等。其次，地質(zhì)環(huán)境，主要了解工程所在地的地質(zhì)構(gòu)造特生、基底構(gòu)造、地質(zhì)巖性以及新構(gòu)造運(yùn)動等。再次，地下水位情況，主要了解近兩年至五年內(nèi)最高地下水位與水位變化的趨勢；地下水補(bǔ)給排泄條件、地表水與地下水的關(guān)系等。由于地下水位情況會對工程質(zhì)量產(chǎn)生決定性影響，因此是工程勘察的核心內(nèi)容，最后，其它地質(zhì)條件，包括含水層與隔水層的埋藏條件、地下水的具體類型、地下水流向與水位、變化幅度等等，此外，還要經(jīng)過現(xiàn)場試驗(yàn)進(jìn)行地層滲透系數(shù)等水文地質(zhì)參數(shù)的確定；進(jìn)一步了解地下水水質(zhì)對建筑材料的腐蝕性等情況。

2、地下水引起的巖土工程危害

2.1地下水位升降變化引起的巖土工程危容

在工程勘察中，我們要注意調(diào)查了解地下水位條件及其升降變化。在天然條件下地下水位一般是季節(jié)性的變化，雨季水位上升，早季水位下降，最高水位與最低水位之間稱為水位變動帶。地下水位的天然變化是區(qū)域性、漸變的，而且變化幅度較小。但是，人為因素引起的局部性地下水位升降變化的幅度和速度往往大干天然變化，它所引起的巖土工程危害更為嚴(yán)重。

2.2地下水位對巖土物理力學(xué)性質(zhì)的影響

在地下水位以上、地下水位變動帶和地下水位以下，具有明顯的變化規(guī)律土體從上到下，有天然含水量、孔隙比由小一大一小，壓縮模盆、承載力由大一小一大的變化規(guī)律。這是由于地下水位以上部位，經(jīng)長期淋濾作用，鐵鋁富集，并對土顆粒起膠結(jié)和充填作用，增大了土拉間連接力，往往形成 “ 硬殼層”，因而含水、孔隙比小而壓縮模和承載力增高而位于地下水位變動帶的土層，由于地下水積極文替，土中的鐵鋁成分淋失，土質(zhì)變松，因而含水量、孔隙比增大，壓縮模量、承載力降低位于地下水位以下的土層，由于地下水交替緩慢，氧化、水解作用減弱，加之上扭土層的自重壓力作用，土質(zhì)比較密實(shí)，因而含水貧、孔隙比減小，壓縮模、承載力增高。

2.3地下水動水壓力作用引起的巖土工程危害

地下水在天然狀態(tài)下動水壓力作用比較微弱，但是在人為工程活動中由于改變了地下水天然動力平衡條件，在一定的動水壓力作用下，往往會引起一些嚴(yán)重的巖土工程危害。如流砂、管涌、基坑突涌等。

3、水文地質(zhì)問題的防治策略

3.1選擇正確的水文地質(zhì)參數(shù)測量方法

測量不同的水文地質(zhì)參數(shù)，必須選擇適用的測量方法：測水位采用鉆孔觀測、探井觀測或測壓管觀測等方法；滲透系數(shù)及導(dǎo)水系數(shù)則采用抽水試驗(yàn)法、注水試驗(yàn)法、壓水試驗(yàn)法及室內(nèi)滲透試驗(yàn)法等；給水度及釋水系數(shù)則采用單孔抽水試驗(yàn)法、非穩(wěn)定流抽水試驗(yàn)法，并對地下水位進(jìn)行長期觀測等；采用多孔抽水試驗(yàn)法測量越流系數(shù)與越流因數(shù)；采用注水試驗(yàn)法或壓水試驗(yàn)法測量單位吸水率；采用試坑觀測法及室內(nèi)試驗(yàn)法測量毛細(xì)水上升高度等。

3.2地下水的量測要點(diǎn)

工程地質(zhì)勘察過程中，只要是含水地層均要進(jìn)行地下水水位的測量。測量過程中，量測靜止水位需要一定的穩(wěn)定時間，具體時間根據(jù)含水層滲透性予以確定，如有必要，在完成勘察后要進(jìn)行統(tǒng)一的靜止水位量測。如果采用泥漿鉆進(jìn)法，則要在含水層中打入測水管，深度在20cm左右，然后進(jìn)行水位量測，或者進(jìn)行必要洗孔再進(jìn)行量測。如果工程區(qū)域?yàn)槎鄬雍畬樱瑒t在水位量測時要注意采取適當(dāng)?shù)闹顾胧⑵渌畬痈綦x開來。

可以采用幾何法測量地下水流向，并且要將各孔內(nèi)水位測量出來，以保證地下水流向測定的準(zhǔn)確性；采用批示劑法、充電法等測定地下水流速。在進(jìn)行試驗(yàn)時要注意，首先根據(jù)滲透系數(shù)的應(yīng)用范圍選擇適用的抽水試驗(yàn)方法；一般情況下，抽水試驗(yàn)至少要進(jìn)行三次降深，其中最大降深必須符合工程設(shè)計所需的地下水位降深標(biāo)高；測量水位時選擇統(tǒng)一的測量方法與專業(yè)儀器，抽水孔的讀數(shù)以厘米為單位計，觀測孔測以毫米為單位計；在判定觀測結(jié)果時主要參考涌水量與時間關(guān)系曲線以及動水位與時間關(guān)系曲線，當(dāng)其波動幅度控制在特定范圍而不于持續(xù)上升或下降時，則可判定其為穩(wěn)定；完成抽水后要對恢復(fù)水位進(jìn)行測量。在鉆孔中進(jìn)行滲水試驗(yàn)與注水試驗(yàn)，針對砂土及粉土的滲水試驗(yàn)與注水試驗(yàn)，可通過試坑單環(huán)法來進(jìn)行，而試坑雙環(huán)法適用于粘性土層；鉆孔法適用于試驗(yàn)深度較大的情況。結(jié)合工程的實(shí)際要求進(jìn)行壓水試驗(yàn)，選擇試驗(yàn)孔位時要參考工程地質(zhì)測繪資料與鉆探資料，劃分試驗(yàn)段時要分析巖層的滲透特性，根據(jù)實(shí)際情況確定試驗(yàn)參數(shù)，包括起始壓力、最大壓力以及壓力級數(shù)，并將壓力與壓入水量關(guān)系曲線圖繪制出來，計算透水率，確定P-Q曲線類型。

3.3水文地質(zhì)的評價

巖土工程勘察設(shè)計過程中，水文地質(zhì)評價是一項重要內(nèi)容，其技術(shù)要點(diǎn)包括以下幾個方面：

3.3.1要對地下水對巖土體及建筑的作用、影響進(jìn)行重點(diǎn)判斷，準(zhǔn)確預(yù)測其可能會對巖土工程造成的危害，提了針對性的防治策略；

3.3.2工程地質(zhì)勘察過程中，要與建筑物地基基礎(chǔ)類型的實(shí)際情況相結(jié)合，分析與之相關(guān)的各類水文地質(zhì)問題，并提供相關(guān)的各類水文地質(zhì)資料以供選型所用；

3.3.3在分析地下水天然賦存狀態(tài)及其基于天然條件下的變化規(guī)律的同時，還要對后續(xù)施工過程中人為因素對地下水變化產(chǎn)生的影響進(jìn)行準(zhǔn)確分析與科學(xué)預(yù)測，并及時判斷其對巖土體、建筑物等的不良作用，以提前做好預(yù)防措施；

3.3.4無論何種建筑工程均不得忽視地下水位的問題，并且在進(jìn)行工程地質(zhì)問題分析過程中，要注意將地下水位以上、以下分開評價；

3.3.5要進(jìn)一步明確地下水基于天然狀態(tài)、天然條件下對工程的影響，并對人為因素對地下水變化情況的影響做出準(zhǔn)確分析；

3.3.6根據(jù)分析所得地下水對工程的作用及影響，基于不同條件提出更具針對性的地質(zhì)問題的防治策略，比如建筑物基礎(chǔ)埋藏在地下水位以下，防治重點(diǎn)主要是地下水對混凝土及鋼筋的腐蝕性；如果建筑基礎(chǔ)選擇軟質(zhì)巖石、膨脹土、殘積土以及強(qiáng)風(fēng)化巖等巖土體，則要對地下水活動對巖土體產(chǎn)生的影響作用進(jìn)行重點(diǎn)評價，比如軟化、崩解或者脹縮等；

3.3.7進(jìn)行水文地質(zhì)評價過程中，要與建筑物地基基礎(chǔ)類型緊密結(jié)合，比如基坑工程、邊坡工程、樁基工程等，不同地基類型其所需的水文地質(zhì)參數(shù)也各不相同。

結(jié)束語：

綜上所述，在充分重視對水文地質(zhì)問題進(jìn)行研究的同時，也要把自身對自然界的索取控制在一個合理的限度內(nèi)。如果一味強(qiáng)調(diào)工程進(jìn)度而忽視對地質(zhì)環(huán)境的保護(hù)，將會給工程施工帶來障礙，也不利于人與自然的和諧共存。

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