淺析地下水升降引起的巖土工程問題

李豫馨

摘?要：巖土工程是現(xiàn)代工程領(lǐng)域重要的工程類型，對國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的提高有著密切的影響，而地下水位的升降可以引起多種巖土工程問題。本文論述了《巖土工程勘察規(guī)范》中水文地質(zhì)勘察評價內(nèi)容，并探討了地下水位變化對巖土工程的影響。

關(guān)鍵詞：巖土工程;水文地質(zhì)勘察;地下水位

1 概述

隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和城市化進(jìn)程的不斷推進(jìn)，越來越多的工民建項目投入到了建設(shè)和使用，巖土工程勘察是工程建設(shè)的先導(dǎo)，其地位及其重要性日益凸顯。地下水賦存于巖土體中，對巖土體工程地質(zhì)特性具有直接影響，必須引起重視?，F(xiàn)階段巖土工程勘察工作，基本只探討勘察工作時的場區(qū)水文地質(zhì)條件，對場區(qū)地下水類型、腐蝕性等進(jìn)行一般性評價，極易被巖土工程師忽視。在水文地質(zhì)、工程地質(zhì)條件較為復(fù)雜場區(qū)，由于巖土工程師未對水文地質(zhì)條件足夠重視，對場區(qū)水文地質(zhì)調(diào)查浮于表面，未進(jìn)行深入調(diào)查，引起各種巖土工程危害的情況屢見不鮮。[1]

本文梳理了《巖土工程勘察規(guī)范》（GB50021-2001）對水文地質(zhì)的勘察要求，基于地下水對巖土工程的作用和危害，論述了今后巖土工程勘察中需重點關(guān)注并深入調(diào)查評價的水文地質(zhì)問題。

2 水文地質(zhì)評價內(nèi)容

《巖土工程勘察規(guī)范》（GB50021-2001）2009年版中規(guī)定巖土工程勘察應(yīng)根據(jù)工程要求，主要查明以下幾點：[2]

（1）查明地下水的類型及其賦存狀態(tài)。地下水按埋藏條件可分為上層滯水、潛水及承壓水，按含水層類型可分為孔隙水、裂隙水、溶洞水。

（2）收集區(qū)域性的氣候資料以及地下水補(bǔ)徑排條件，查明工程場區(qū)地表水流分布情況，明確其對地下水的影響。

（3）掌握勘察期間地下水位，收集歷史最高水位及地下水位變化趨勢，分析影響地下水位變化的因素。

（4）查明場區(qū)附近是否存在對地表水及地下水可能造成污染的污染源，若存在，分析其可能引起的污染程度。

（5）應(yīng)取場地地下水水樣進(jìn)行試驗進(jìn)行腐蝕性評價，評價地下水對建筑材料的腐蝕性。

3 地下水位對巖土工程的影響

地下水賦存于巖土介質(zhì)中，兩者之間不斷進(jìn)行著物理化學(xué)作用，兩者互相影響。巖土體性質(zhì)影響場區(qū)地下水性質(zhì)，礦物質(zhì)還會影響地下水的化學(xué)組成;同時，地下水也有可能會腐蝕巖土體，影響巖土介質(zhì)的狀態(tài)。[3]

3.1 場區(qū)地下水位上升對場區(qū)巖土工程性質(zhì)影響評價

地下水位上升一般是指潛水位的上升。其變化受多種因素綜合作用，主要為地質(zhì)因素和水文氣象因素。地質(zhì)因素決定含水層性質(zhì)及結(jié)構(gòu)，為場區(qū)巖性、地質(zhì)構(gòu)造條件，;水文氣象因素主要指氣溫、降雨以及人為造成的施工灌溉等外界因素，因潛水位一般直接受地表水補(bǔ)給，水文氣象因素對其影響較為明顯。地下水位上升對巖土工程的影響主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

（1）地下水位上升時，其與巖土體之間的相互作用加強(qiáng)，巖土體在地下水的浸潤作用下，地基巖土體承載力降低。若場區(qū)為粉土及細(xì)砂，在孔隙水壓力持續(xù)上升作用下，砂土顆粒喪失粒間接觸壓力及相互之間摩擦力，不能抵抗剪應(yīng)力，會發(fā)生砂土液化的現(xiàn)象。另外，還有可能造成建筑物震陷加劇、土壤沼澤化等不良巖土工程危害。[4]

（2）可能誘發(fā)不良地質(zhì)現(xiàn)象。河谷階地、斜坡及岸邊地帶，地下潛水位上升時，巖土體浸潤范圍增大而趨飽和發(fā)生軟化，抗剪強(qiáng)度降低，巖土體有可能出現(xiàn)變形、坍塌、滑移等不良地質(zhì)現(xiàn)象。當(dāng)?shù)叵滤诮ㄖA(chǔ)底面以下壓縮層范圍內(nèi)上升，地基土強(qiáng)度降低，壓縮性增大，建筑物易發(fā)生沉降變形，在粉、細(xì)砂及粉土為主場地，還可能發(fā)生流沙、管涌、底鼓、側(cè)壁變形、坍塌等不良地質(zhì)現(xiàn)象。

（3）膨脹性巖土發(fā)生膨脹變形。膨脹性巖土地區(qū)淺層地下水多為上層滯水或裂隙水，無統(tǒng)一地下水位，季節(jié)對其影響大，地下水位變化直接影響膨脹性巖土體中水分的增減。因此，一旦地下水位出現(xiàn)季節(jié)性升降或人為因素引起巖土體水分變化均會導(dǎo)致膨脹性巖土體發(fā)生膨脹變形。

3.2 場區(qū)地下水位下降對場區(qū)巖土工程性質(zhì)影響評價

地下水位降低一般是由降雨量減少或人為因素造成，其中人為因素為主要原因。對地下水的大量開采抽取，以及水庫對下游地下水補(bǔ)給來源的截流等，都會造成地下水位下降，可能造成的地質(zhì)災(zāi)害主要為地面塌陷、地面沉降、地裂縫等，威脅建筑物、巖土體的穩(wěn)定，另外還可能造成地下水水質(zhì)惡化，水量減少等資源環(huán)境問題。

4 水文地質(zhì)評價重點評價內(nèi)容

巖土工程師今后在進(jìn)行巖土工程勘察工作中，應(yīng)重點評價以下水文地質(zhì)問題：

（1）詳細(xì)分析場區(qū)水文地質(zhì)條件，預(yù)測可能造成的巖土工程危害并提出預(yù)防措施。

（2）針對建筑物荷載以及基礎(chǔ)選型情況，勘察時應(yīng)有針對性的調(diào)查場區(qū)水文地質(zhì)條件。

（3）在不同工程地質(zhì)條件下，水文地質(zhì)條件評價應(yīng)各有側(cè)重。①若建筑物基礎(chǔ)埋藏在地下水位以下，應(yīng)評價地下水對基礎(chǔ)中砼及砼內(nèi)鋼筋的腐蝕性;若建筑物基礎(chǔ)持力層選擇為軟巖、強(qiáng)風(fēng)化巖石、殘積土或膨脹土特殊性巖土，評價時，應(yīng)特別關(guān)注地下水位變化造成持力層巖土軟化、崩解、脹縮的情況。②若建筑物基礎(chǔ)壓縮層內(nèi)分布飽和、松散狀態(tài)的粉細(xì)砂、粉土，且其中富含承壓水，應(yīng)重點評價是否會發(fā)生潛蝕、流砂、管涌等現(xiàn)象。③若建筑物基礎(chǔ)下部為承壓含水層，應(yīng)評價在基坑開挖后承壓水突涌將基坑底板沖毀的可能性。④若基坑開挖在地下水位以下，應(yīng)進(jìn)行滲透試驗和富水性試驗，評價在人工降水后土體發(fā)生沉降、邊坡發(fā)生失穩(wěn)的可能性，避免因此造成的建筑物失穩(wěn)。

5 結(jié)論

工程地質(zhì)與水文地質(zhì)兩者密不可分，地下水與巖土體互相作用互相影響，水文地質(zhì)條件對巖土體工程地質(zhì)特性有直接影響，從而影響基礎(chǔ)工程。在過往的巖土工程勘察、設(shè)計及施工過程中，水文地質(zhì)問題并沒有得到足夠的重視，復(fù)雜場區(qū)極有可能造成較為重大的危害。本次對地下水可能造成巖土工程危害的研究，在選擇建筑持力層、基礎(chǔ)設(shè)計、工程地質(zhì)災(zāi)害防治等方面都起一定的指導(dǎo)作用。

參考文獻(xiàn)：

[1]蘇明偉，董青.水文地質(zhì)研究對勘察工作的重要性[J].城市建設(shè)理論研究（電子版），2011（36）.

[2]GB50021-2001（2012）巖土工程勘察規(guī)范（2009版）.北京：中國建筑工業(yè)出版社.

[3]唐順.淺析地下水對巖土工程的影響及水文地質(zhì)的條件評價[J].大科技科技天地，2011（3）.

[4]皮德金，張廣森.巖土工程中地下水作用問題的探討[J].中國高新技術(shù)企業(yè)，2008，（12）.