論水文地質(zhì)勘查對巖土工程的重要性

張超

摘要：水文地質(zhì)勘查主要是對地下水與巖土體的相互作用關(guān)系進(jìn)行觀測。地下水與巖土體之間的相互作用具有復(fù)雜的多樣性和嚴(yán)重的災(zāi)害性，在巖土工程建設(shè)中，水文地質(zhì)勘查相對較為薄弱，主要是由于重視程度低和勘察投入少等原因所導(dǎo)致。本文首先分析地下水對巖土工程帶來的危害性，提出巖土工程中地質(zhì)勘查的具體要求，探討水文地質(zhì)勘查的內(nèi)容，旨在為提高人們在巖土工程建設(shè)中對水文地質(zhì)勘查的認(rèn)識程度，為巖土工程水文地質(zhì)勘查內(nèi)容提供借鑒參考。

在建筑工程建設(shè)前期，對施工巖土的勘察是保證工程施工的可行性和建筑完成后的質(zhì)量安全性。在地質(zhì)研究中，地表水給人類生活活動(dòng)帶來水源，同時(shí)也給巖土體造成了嚴(yán)重的損害。地下水與巖土體之間的相互作用形式多樣、機(jī)理復(fù)雜、分布廣泛，水文地質(zhì)勘查工作量非常的大。然而，就目前而言，我國諸多巖土工程建設(shè)中，在水文地質(zhì)勘查方面工作，仍存在諸多的問題，包括項(xiàng)目開發(fā)者對水文地質(zhì)勘查的重視程度不高，水文地質(zhì)勘查技術(shù)水平低，缺乏專業(yè)人才等。為提高巖土工程施工質(zhì)量和對土地資源的合理開發(fā)利用，加強(qiáng)巖土工程中地下水文地質(zhì)勘查是非常必要的。本文從地下水對巖土工程的危害、水文地質(zhì)勘查、水文地質(zhì)條件評價(jià)三方面進(jìn)行簡要概述。

1.地下水對巖土工程的危害

地下水是巖土的重要組成部分，水文地質(zhì)勘查是巖土工程中不可缺少的勘察內(nèi)容，其直接關(guān)系到巖土工程的建設(shè)可行性、施工質(zhì)量和工程的耐用性。因此，在土巖工程勘察中，要對該地區(qū)的地下水情況查出準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，依此可對地下水對巖土工程的作用及影響做出科學(xué)的評價(jià)，同時(shí)也是在建設(shè)地表建筑中，為建筑提供合理規(guī)劃和巖土治理及防治的有效依據(jù)。地下水對巖土工程的危害主要包括地下水的上升、地下水的下降和地下水的流動(dòng)。

1.1地下水上升帶來的危害。地下水上升主要是由于降雨量、人為灌溉、施工等因素加劇土壤沼澤化，使巖土地質(zhì)結(jié)構(gòu)軟化，水下部分土壤天然重度變?yōu)楦≈囟?，地基承載能力降低。地下水上升，雖然不會增加自重應(yīng)力，但會增大壓縮原有地下水位和變動(dòng)后地下水位之間的土壤，附加沉降量。如果地下水具有腐蝕性易導(dǎo)致地面建筑物地基預(yù)埋件造成腐蝕，并容易誘發(fā)山體滑坡等地質(zhì)災(zāi)害。

1.2地下水下降帶來的危害。地下水下降主要是由于抽水灌溉、礦產(chǎn)開采、人工修建水庫等因素所導(dǎo)致。地下水下降會引起原有地下水位和變動(dòng)后地下水位之間的土壤有效自重應(yīng)力增大，引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害，嚴(yán)重影響地面建筑物的穩(wěn)定性。

1.3地下水流動(dòng)帶來的危害。地下水頻繁升降主要是由于地下水流動(dòng)性所造成的巖土結(jié)構(gòu)不規(guī)則膨脹或者收縮，地下水的流動(dòng)還會造成巖土層出現(xiàn)流沙、基坑、管涌、膠結(jié)物流失等現(xiàn)象，使地表土層承載力下降、工程建筑地基出現(xiàn)不穩(wěn)定問題。地下水流動(dòng)會對建筑物地基填料進(jìn)行沖刷，長期作用后易導(dǎo)致地基內(nèi)部出現(xiàn)空洞，造成安全隱患。

2.巖土工程中水文地質(zhì)勘查

2.1勘察要求。巖土工程中，水文地質(zhì)勘查要依據(jù)勘察要求，選擇合理的、科學(xué)的方法進(jìn)行勘察，巖土工程勘察中關(guān)于水文地質(zhì)勘查的工作要求包括：

（1）自然地理?xiàng)l件勘察：對工程施工地區(qū)的水文特征、地形地貌、氣候特征進(jìn)行勘察；

（2）地下水位情況勘察：對工程施工地區(qū)近5年內(nèi)的水位變化進(jìn)行勘察，給出水位變化趨勢、地下水補(bǔ)給徑流水排泄條件等相關(guān)的準(zhǔn)確數(shù)據(jù)；

（3）水層施工條件勘察：對工程施工地區(qū)的含水層分布、厚度、流向、類型、水位等進(jìn)行勘察，記錄水文地質(zhì)參數(shù)，給出地下水質(zhì)對建筑施工預(yù)埋件的腐蝕評估。

2.2勘察內(nèi)容。巖土工程通常是以巖石力學(xué)、土力學(xué)、地質(zhì)學(xué)和基礎(chǔ)工程為研究內(nèi)容，在工程基礎(chǔ)建設(shè)中，巖土工程勘察工作是保證地面工程順利施工，施工后保障工程質(zhì)量和防止地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生。水文地質(zhì)勘查和巖土工程兩者關(guān)系密切，是巖土工程中不可被忽視的內(nèi)容。在勘察中的工作內(nèi)容包括：水文地質(zhì)測繪、地球物理勘探、水文地質(zhì)鉆探、地下水動(dòng)態(tài)觀測等。

（1）水文地質(zhì)測繪。水文地質(zhì)測繪是水文地質(zhì)調(diào)查的基礎(chǔ)，為地區(qū)規(guī)劃提供水文地質(zhì)依據(jù)，以地面調(diào)查為主，對地下水與巖土層結(jié)構(gòu)進(jìn)行勘察，提交水文地質(zhì)圖、測繪報(bào)告等。測繪方法通常采用布置觀測點(diǎn)、觀測線；測定井、泉等。所得測繪數(shù)據(jù)包括地下水形成原因，地下水分布情況，巖土層含水水性等。主要任務(wù)為：

①測繪區(qū)域內(nèi)地下水的分布狀態(tài)、相互聯(lián)系情況以及基本類型；

②測繪區(qū)域內(nèi)隔水層的分布和特征；含水帶、含水層及埋藏條件；

③測繪區(qū)域內(nèi)地下水的補(bǔ)給、徑流及排泄條件；

④評價(jià)測繪區(qū)域內(nèi)地下水含量、特征及變化規(guī)律；

⑤測繪區(qū)域內(nèi)各種構(gòu)造的水文地質(zhì)特征；

⑥論證與地下水有關(guān)的環(huán)境問題。

水文地質(zhì)測繪的優(yōu)點(diǎn)在于覆蓋面廣，缺點(diǎn)為工作量大，針對性較差。

（2）地球物理勘探。地球物理勘探是對地下水的含水層位置進(jìn)行定位，采用遙感技術(shù)、電測探、電剖面、淺層地震、自然電場、a-徑跡等進(jìn)行地面物探，采用電測井、放射性測井等方法進(jìn)行鉆井，確定含水層的水位、水量等，劃分出咸水體和淡水體界線。通過分析、研究所得的物理勘探資料，推斷地質(zhì)構(gòu)造情況。地球物理勘探的優(yōu)點(diǎn)為速度快、效率高、針對性強(qiáng)，缺點(diǎn)為只能作為輔助勘探，須配合其他方法使用。

（3）水文地質(zhì)鉆探。采用地質(zhì)鉆探的方法確定含水層的位置和分布是水文地質(zhì)勘查的主要方法，水文地質(zhì)鉆探能夠查明地下水的賦予條件，通過取樣測試判斷地下水水質(zhì)等，進(jìn)一步了解含水層的水文地質(zhì)條件和特征。水文地質(zhì)鉆探優(yōu)點(diǎn)為直觀、準(zhǔn)確，缺點(diǎn)為成本高、技術(shù)復(fù)雜。

（4）地下水動(dòng)態(tài)觀測。地下水動(dòng)態(tài)觀測采用鉆探試驗(yàn)的方法，定期對地下水的水位、水質(zhì)、水溫、流速等進(jìn)行觀測，科學(xué)做出地下水的動(dòng)態(tài)資料庫，繪制地下水動(dòng)態(tài)曲線圖，并進(jìn)行相關(guān)研究。不僅為地面建筑的建設(shè)方式、建設(shè)內(nèi)容提供憑證，而且能夠?yàn)樵摰貐^(qū)的建設(shè)規(guī)劃提供可靠依據(jù)。

水文地質(zhì)勘查注意要點(diǎn)：無論巖土工程的設(shè)計(jì)還是施工環(huán)節(jié)都離不開水文地質(zhì)勘查。加強(qiáng)水文地質(zhì)勘查，并對其進(jìn)行精確分析，制定地下水影響預(yù)防方案，可以有效地降低地下水對巖土工程的危害。為了方便分析地下水對巖土工程的影響，故經(jīng)常采用單獨(dú)測量靜水位。靜水位勘察時(shí)采用分層勘測原則，將測水管插入含水層20cm處，按時(shí)間變化，制定勘察時(shí)間表，勘察結(jié)束后對靜水位重新測量，只有這樣，才能保證所測數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。

3.水文地質(zhì)條件評價(jià)。在巖土工程勘察前期，應(yīng)對工程區(qū)域進(jìn)行水文地質(zhì)資料收集和水文地質(zhì)勘查，要做到全面、準(zhǔn)確，避免造成由此引發(fā)的工程事故。因此，科學(xué)評價(jià)工程水文地質(zhì)條件是非常必要的。巖土工程勘察時(shí)，評價(jià)水文地質(zhì)條件有以下三方面內(nèi)容：

3.1建筑物地基持力層是否為特殊巖土，如膨脹土、殘積土、軟質(zhì)巖或風(fēng)化巖等，地下水的活動(dòng)會給這些巖土造成脹縮或崩解等問題。

3.2工程所在區(qū)域自然條件，如氣象水文、地形地貌等。氣象水文包括所在區(qū)域環(huán)境溫度及濕度，是否受季風(fēng)氣候影響等。地形地貌是指所在區(qū)域水系分布，地形開闊平坦與否，沖溝發(fā)育程度等。之所以要了解自然條件，是為了探明巖土的濕度情況及巖土中含有的熱量等指標(biāo)。

3.3水在巖土中的存在形式?？辈斓叵滤乃涣舸媲闆r以及含水層、潛水層的厚度、位置及分布，地下水的類型和地下水如何流動(dòng)，只有詳細(xì)了解含水層的埋深、分布、厚度及水質(zhì)情況，才能正確評價(jià)地下水對工程地基材料的腐蝕性。

巖土工程中的水文地質(zhì)勘查應(yīng)確保巖土水理狀況與自然地理?xiàng)l件并重。巖土工程中的自然地理勘察重點(diǎn)分析水理性質(zhì)，并將自然地理?xiàng)l件與巖土水理性質(zhì)勘察統(tǒng)一起來。所謂水理性質(zhì)，是指巖土在地下水相互作用下表現(xiàn)出的土層性質(zhì)，包括給水性、透水性、軟化性、崩解性及脹縮性。給水性，是指飽水巖土在重力的作用下，能夠自由排出一定的水量的性質(zhì)。透水性是指巖土允許水透過本身的能力，它的強(qiáng)弱取決于巖土中空隙和裂隙的大小，透水性的強(qiáng)弱以滲透系數(shù)來表示。在透水性強(qiáng)的巖土中鉆進(jìn)，容易發(fā)生滲透、漏失或管涌。軟化性是指巖土浸水后強(qiáng)度降低的特性，取決于巖土自身的成分及空隙，軟化性的強(qiáng)弱以軟化系數(shù)來表示，軟化系數(shù)越小，軟化性越高，其中軟化系數(shù)小于0.75的巖土稱為軟化巖。軟化性是巖石耐水浸和耐風(fēng)化的重要標(biāo)準(zhǔn)。崩解性是指巖土受浸水濕化，土粒連接能力差，易解體崩散。在巖土水理性質(zhì)勘察中使用抽檢進(jìn)行檢測，可細(xì)化巖層水理性質(zhì)的分析，對水文地質(zhì)條件做出準(zhǔn)確評價(jià)，并由此來指導(dǎo)設(shè)計(jì)巖土工程，降低地下水對工程地基的侵蝕。

4.結(jié)語

地下水的升降變化，促使巖土產(chǎn)生不均勻的膨脹或者縮變，進(jìn)而導(dǎo)致地面建筑的沉降和開裂，嚴(yán)重影響地面建筑的工程質(zhì)量。因此，在巖土工程勘察中，水文地質(zhì)勘查內(nèi)容非常關(guān)鍵，尤其是具有脹縮性質(zhì)的巖土層。在實(shí)際工程勘察中，我們在巖土工程勘察中，水文地質(zhì)勘查一定要引以為重，為工程勘察提供精準(zhǔn)水文數(shù)據(jù)，保證工程的順利完成和工程投入使用后的工程耐用性。