巖土工程勘察地下水問題分析

摘要：巖土工程勘察施工中，地下水的勘測、試驗與評估是關(guān)鍵。因為巖土工程面臨著復(fù)雜的地下水問題，地下水的水位、腐蝕性等都可能對巖土、巖石構(gòu)成威脅，從整體上影響到巖土工程勘察，也可能對工程地基帶來破壞性影響。文章分析了巖土工程勘察常見地下水問題以及科學(xué)的處理方法和對策。

關(guān)鍵詞：巖土工程；工程勘察；地下水；水位；腐蝕性；工程地基 文獻標(biāo)識碼：A

中圖分類號：TU42 文章編號：1009-2374（2016）28-0146-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.28.073

地下水的檢定與勘測是巖土工程勘察工作的重要組成部分，因為地下水本身是一個不斷變化的水體，其內(nèi)部成分也相對復(fù)雜，多種因素必然會對巖土工程構(gòu)成威脅，甚至?xí)绊懝こ袒A(chǔ)施工，巖土工程勘察中必須積極重視地下水問題，將一切可能的影響因素納入考慮范圍，重點進行分析、排查，從而確保巖土工程勘察工作質(zhì)量。

1 地下水水位問題

巖土工程勘察是向地下深入勘察的過程，其中必然涉及到地下水問題，地下水水位的升降與動態(tài)變化問題等必然會對巖土工程勘察帶來一定影響。

1.1 地下水位上升的影響

由于受地理環(huán)境因素、水文條件因素、氣候條件、人為因素等的影響，巖土工程附近的地下水位可能上升，例如降水量較大的年份、雨量充沛的季節(jié)河流將迎來汛期，工業(yè)污水、生活廢水等大量排放時都可能導(dǎo)致地下水位上升，地下水位夯實將對巖土工程勘察帶來不良危害和影響：

第一，地下水滲透于巖土中，會對土體形成腐蝕、滲透，從而出現(xiàn)沼澤式淤泥式土體，影響巖土工程地基的牢固度，也對巖土工程勘察自身造成影響。

第二，地下水位上升，土體內(nèi)部水分含量則將增加，這樣一些地勢相對陡峭、起伏不平的地段則將可能出現(xiàn)滑坡、泥石流等危險，這勢必會對巖土工程勘察帶來安全威脅。

第三，特殊的巖土土體，例如細(xì)砂土、粉土等，易于吸收水分，當(dāng)?shù)叵滤簧仙龝r，土體將液化，當(dāng)液化土體形成顆粒狀后，則可能出現(xiàn)管涌、流砂等問題，給巖土工程勘察、勘測等帶來不便。

此外，地下水位極度上升可能侵蝕、浸泡巖土工程地基本身，從根源上給建筑物地基帶來負(fù)面破壞作用。

1.2 地下水位下降的危害作用

地下水位下降同樣會給巖土工程帶來不良威脅，導(dǎo)致地下水位下降的主要原因為人們無節(jié)制、無計劃地利用地表水、地下水，例如：工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)與工程施工等對河流水的利用，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)無節(jié)制地抽取地下水等，各種問題交織在一起勢必要破壞水體平衡，導(dǎo)致地下水位下降，地下水位下降也將對地表、地面等帶來不良影響，最直接的結(jié)果就是地表下沉、地面塌陷等，地表所受浮力也將下降，使得巖土工程無法處于穩(wěn)定的地基環(huán)境中，而且水資源系統(tǒng)受到?jīng)_擊，自然環(huán)境與生態(tài)環(huán)境等都將面臨威脅。正是因為受到人為因素、自然因素等的威脅和干擾，地下水資源系統(tǒng)失去了平衡性、穩(wěn)定性，從而可能出現(xiàn)地下水涌突、流砂上泛等現(xiàn)象，不僅影響巖土工程勘察工作的正常開展，甚至?xí)砩踩珕栴}。

2 地下水水動壓力問題

常規(guī)情況下，地下水由于所處環(huán)境，其水動力不會形成較大壓力，然而隨著巖土工程勘察工作的開展，地下水的水動力則將逐漸發(fā)生變化，進而帶來水動壓力的變化，引發(fā)巖石或土體的松動、變形，導(dǎo)致巖土地基失去穩(wěn)定性，巖土的構(gòu)造、工程結(jié)構(gòu)等都可能受到影響，巖土工程結(jié)構(gòu)失穩(wěn)，下一步將影響建筑工程安全。

地基是工程的基礎(chǔ)，從根源上決定著建筑工程的安全度、牢固度，特別是地基坑中有承壓水層時，受到來自于上方建筑工程巨大的作用力、壓力，則可能導(dǎo)致基坑中的承壓水體壓力升高，不斷升高的水動壓力也將給基坑結(jié)構(gòu)、根部等帶來一定的壓力和作用力，從而可能導(dǎo)致地基中的地下水上泛、外涌等問題，這樣基坑中的混凝土則將逐步流失，影響地基牢固度，也使得巖土工程無法按照預(yù)定工期和期限施工。

3 地下水腐蝕問題

因為深受內(nèi)外因素、自然與社會因素等的干擾，多種復(fù)雜因素交織在一起使得地下水體中可能出現(xiàn)多種成分，這些復(fù)雜的成分很可能對巖土工程地基帶來不良威脅和影響。

3.1 氣候因素引發(fā)的混凝土腐蝕問題

當(dāng)?shù)叵滤w內(nèi)含有腐蝕性成分時，巖土地基混凝土中則可能融入腐蝕性物質(zhì)，會加劇對混凝土的腐蝕與破壞，特別是鹽分、堿性等物質(zhì)滲透到砼細(xì)密紋理中時，混凝土?xí)艿綐O大破壞。當(dāng)外界環(huán)境中水分不均、干濕不均時，會導(dǎo)致鹽分聚集、集中，鹽溶液逐漸走向飽和，遇到低溫條件，飽和的鹽溶液甚至出現(xiàn)固態(tài)鹽分、晶狀成分，具有膨脹作用，可能破壞混凝土內(nèi)部構(gòu)造。相反，溫度上升后，鹽分溶解于水體后則可能出現(xiàn)潮解問題，混凝土反復(fù)性的潮解、膨脹則必將影響其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，可能更快腐蝕、變質(zhì)，無疑將對巖土工程地基的穩(wěn)定性、牢固度帶來破壞性影響。

3.2 地下水中腐蝕劑的不良影響

眾所周知，地下水因為處于相對特殊的地理環(huán)境中，其內(nèi)部自然融入了多種化學(xué)物質(zhì)成分，各類化學(xué)成分之間容易發(fā)生反應(yīng)以及化學(xué)物質(zhì)本身等都可能對巖土工程地基帶來腐蝕性影響，具體的影響包括化學(xué)物質(zhì)作用于混凝土、石料、石材、鋼材等，對巖土建材表面形成腐蝕作用，特別是地下水體內(nèi)部的Cl-、NO3-、SO42-等同水體中的氫離子結(jié)合，可能生成HCl，酸性成分很容易對砼外部的氧化膜帶來腐蝕作用，氧化膜本身是一層保護膜，一旦受損，其內(nèi)部鋼筋將會遭到破壞，鋼筋受腐蝕后會出現(xiàn)變形、膨脹、銹蝕等現(xiàn)象，鋼筋作為巖土工程地基支撐性框架結(jié)構(gòu)，遭到腐蝕后，地基混凝土也將受到威脅和破壞，從而導(dǎo)致巖土地基無法長期、永久地發(fā)揮支撐功效，進而影響建筑工程的使用周期。

4 巖土工程勘察地下水問題的防范與處理

通過以上分析可以看出，地下水問題會對巖土工程帶來不良影響，特別是地質(zhì)條件復(fù)雜的環(huán)境，要想確保巖土工程施工質(zhì)量，就要結(jié)合常見的地下水問題來進行針對性勘察，從整體上保護巖土工程安全，實際勘察過程中要重點做好以下工作：

4.1 重點測量地下水位情況

根據(jù)地下水位變化規(guī)律，水體有枯水期、豐水期兩大關(guān)鍵時期，在實際的巖土工程勘察工作過程中，應(yīng)該根據(jù)季節(jié)時段、水期特征等有目的、有針對性地開展勘察工作，要盡量確?？茖W(xué)、精準(zhǔn)、動態(tài)地掌握地下水位情況，通過數(shù)據(jù)測量、計算、統(tǒng)計、分析等來掌握地下水位變化幅度，再對巖土工程施工采取對策和措施，控制其對巖土勘察帶來負(fù)面影響。

例如：枯水期，由于地下水位下降，水體遠離地面，巖土工程勘測難以精準(zhǔn)地測量、測算出地下水位高度、變化幅度等，也就無法對工程施工提供科學(xué)的指導(dǎo)，此時可以重點鎖定關(guān)鍵因素，地下水變化幅度對地基帶來的不良威脅程度，再對應(yīng)采取科學(xué)、合理、針對性解決對策。因此應(yīng)該在豐水期來勘測地下水位、水體變化等，以便為巖土工程勘察提供更為精準(zhǔn)、有效的數(shù)據(jù)，要通過科學(xué)的防范對策、措施等來提升巖土工程結(jié)構(gòu)的牢固度、穩(wěn)定性，盡可能預(yù)防地基開裂。

4.2 地下水體腐蝕性測定

地下水體腐蝕性能是威脅巖土工程安全的一大因素，必須強化地下水體腐蝕性檢測與測量。根據(jù)地質(zhì)科學(xué)規(guī)律，通常下層地下水的腐蝕性更強，將對巖土工程地基帶來腐蝕性危害，對此，實際工程施工中就必須選擇抗腐蝕性強的材料來充當(dāng)工程地基或者通過科學(xué)地把握、掌握水灰比來逐漸提升工程地基的耐腐蝕性能，實際巖土工程勘察中，可以對地下水腐蝕性檢測設(shè)定等級，根據(jù)腐蝕性等級來對巖土地基進行科學(xué)處理，提高地基牢固度、穩(wěn)定性，從而確保建筑工程被長期使用。

4.3 巖土層滲透系數(shù)的檢測

巖土層滲透系數(shù)是巖土工程勘察過程中必須測定的對象，也是用來分析降水法的一項關(guān)鍵標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)該得到勘察工作的重視。整體來看，巖土工程的設(shè)計、結(jié)構(gòu)以及布局等都與巖土層的滲透系數(shù)密切相關(guān)，最典型的地基挖掘施工中，通常要參照巖土層的滲透系數(shù)來對挖掘深度等做出取舍，因此必須對巖土層滲透系數(shù)進行精準(zhǔn)、客觀的測定與求值。

傳統(tǒng)的室內(nèi)試驗、現(xiàn)場注水等檢測方法所得出的數(shù)據(jù)一般與巖土工程實際數(shù)據(jù)存在差異，影響數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度，對此就要改變檢測方法，選擇野外抽水試驗檢測方法，以此來確保所獲得數(shù)據(jù)更加靠近實際數(shù)值，然而這一方法也存在某種弊端，例如耗時、耗費精力且成本較高等，至今尚未得到深入的運用。因此，實際的巖土層滲透系數(shù)檢測就要注重方法的選擇與對比，可以采用室內(nèi)實驗、室外抽水檢測等相結(jié)合的方法，經(jīng)過反復(fù)實驗、檢查與測算，最終得出精準(zhǔn)的檢測結(jié)果，再對應(yīng)獲得一個更為精準(zhǔn)的巖土層滲透系數(shù)，將其作為地基挖掘、巖土工程勘測等的一項科學(xué)依據(jù)。

5 結(jié)語

巖土工程勘察過程中勢必將面臨著復(fù)雜的地下水問題，主要的地下水問題包括地下水位問題、水體腐蝕性問題等，每一類地下水問題都可能給巖土工程勘察、工程地基質(zhì)量帶來不良影響。因此有必要積極重視巖土工程勘察工作，通過科學(xué)的調(diào)查、試驗、數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析等來獲得準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，再利用這些科學(xué)的數(shù)據(jù)來為巖土工程勘察提供科學(xué)的指導(dǎo)，以此來確保巖土土體性能，確保巖土工程安全。

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作者簡介：郝朝峰（1983-），男，河北石家莊人，河北中色華冠巖土工程有限公司工程師，研究方向：巖土工程勘察、地基處理等。

（責(zé)任編輯：秦遜玉）