摘要:水文地質條件在工程勘察中的作用越來越重要,本文結合多年工程地質勘察工作經驗,著重闡述了如何做好水文地質勘察工作。
關鍵詞:水文地質 工程勘察探討
中圖分類號:[P345] 文獻標識碼: A
前言:
在研究分析既有區域地質資料的基礎上,充分利用航片、衛片進行地質解譯,結合現場重點調查,為方案選擇及編制預可行性研究報告提供工程地質資料。對控制線路方案的越嶺、河谷、不良地質、特殊巖土、長大隧道、大河橋渡等重大工程地段,應充分發揮遙感和物探作用,采用以遙感和綜合物探為主,輔以必要鉆探、測試的綜合勘探技術,查明重大地質問題,在建筑工程的地基內,當地下水位在基礎底面以下壓縮層范圍內發生變化時,就能直接影響建筑物的穩定性。若水位在壓縮層范圍內上升時,軟化地基土,使其強度降低、壓縮性增大,建筑物可能產生較大的沉降變形,若水位在壓縮層范圍內下降時,巖土的自重應力增加,可能引起地基基礎的附加沉降,如果土質不均勻或地下水位的突然下降也可能使建筑物發生變形破壞;我院是云南省勘察設計單位50強之一,主要從事地質災害評估、勘查、設計與施工、巖土工程勘察與設計,水文地質勘查、環境地質勘察、礦產勘查及鉆探、水土保持方案編制、工程物探勘探、巖土工程測試、工程測量、地理信息系統、土地規劃及開發整理等業務。持有工程勘察甲級資質、地基基礎一級施工資質;地質災害勘查甲級、設計甲級、施工甲級、地質災害危險性評估甲級資質;地熱水資源開采施工、評價甲級資質;固體礦產勘查乙級證書;工程測繪甲級資質;水土保持方案編制乙級。
一、工程地質勘察和水文地質的概述
水文地質和工程地質二者的關系十分密切:相互聯系又相互作用。地下水既是巖土體的組成部分,直接影響著巖土體的工程特性,同時又是基礎工程的環境,影響著建筑物的穩定性和耐久性。
1、工程地質勘察中水文地質評價的內容
1)評價地下水對巖土體和建筑物的作用和影響,并預測可能產生的危害;
2)結合建筑物地基基礎類型的需要,查明水文地質問題,提供選型所需的水文地質資料;
3)查明地下水的天然狀態和天然條件下的影響,分析并預測人為活動中地下水的變化情況及對巖土體和建筑物的反作用;
4)按照地下水對工程的作用與影響,從工程的角度提出不同條件下應當著重評價的地質問題,如:埋藏在地下水位以下的建筑物基礎中水對混凝土及混凝土內鋼筋的腐蝕性;對選用軟質巖石、強風化巖等巖土體作為基礎持力層的建筑場地,應著重評價地下水活動對上述巖土體可能產生的軟化、崩解、脹縮等作用;當地基基礎壓縮層范圍內存在松散、飽和的粉細砂、粉土時,應預測產生液化潛蝕、流砂、管涌的可能性;當基礎下部存在承壓含水層時,應對基坑開挖后承壓水沖毀基坑底板的可能性進行計算和評價等。
2、巖土水理性質及其測試辦法
在以往的勘察中對巖土的物理力學性質的測試較為重視,而對巖土的水理性質卻有所忽視,因而對巖土工程地質的勘察是不夠全面的。巖土的水理性質是巖土與地下水相互作用顯示出來的性質,而地下水在巖土中有不同的賦存方式,不同形式的地下水對巖土水理性質的影響不同,而且影響程度與巖土類型有關。巖土主要的水理性質及其測試辦法如下:
1)軟化性:指巖土體浸水后力學強度降低的特性,一般用軟化系數表示,即巖石在浸水飽和狀態下與風干狀態下極限抗壓強度之比;
2)透水性:指水在重力作用下,巖土容許水透過自身的性能,一般用滲透系數表示,而滲透系數可通過抽水、注水和壓水試驗求??;
3)崩解性:指巖土浸水濕化后,由于土粒連接被削弱、破壞,使土體崩散、解體的特性。巖土體的崩解性包括崩解所需時間、崩解量、崩解方式等;
4)給水性:指在重力作用下飽水巖土能從孔隙、裂隙中自由流出一定水量的性能,以給水度表示,一般采用實驗室方法測定;
5)脹縮性:指巖土吸水后體積增大,失水后體積減小的特性。標定巖土脹縮性的指標有:膨脹率、自由膨脹率、體縮率、收縮系數等。巖土的脹縮性往往是產生地裂縫、基坑隆起的重要原因之一,對地基變形和土坡表層穩定性有重要影響。
二 水文地質的工程勘查
水文地質問題一直是巖土工程勘查中不可忽視的重要問題,在具體工程中,一定要根據勘察到的工程所處地域的水文地質條件,制定相應的防護措施和施工計劃,真正保證工程的質量。隨著工程勘察的發展,其必將受到越來越廣泛的重視,切實做好水文地質工作將對勘察水平的提高起著極大的推動作用,在一些水文地質條件較復雜的地區,由于工程勘察中對水文地質問題研究不深人,設計中又忽視了水文地質問題,經常發生由地下水引發的各種巖土工程危害問題,令勘察和設計處于難堪的境地。為提高工程勘察質量,在勘察中加強水文地質問題的研究是十分必要的,在工程勘察中不僅要求查明與巖土工程有關的水文地質問題,評價地下水對巖土體和建筑物的作用及其影響,更要提出預防及治理措施的建議,為設計和施工提供必要的水文地質資料,以消除或減少地下水對巖土工程的危害;地質科學研究和技術創新、地質工作領域方面,提出進一步增強地質工作對可持續發展的支撐能力。密切結合經濟建設和社會發展需求,圍繞新型工業化與優化布局、城鎮化與新農村建設、合理開發海洋資源、國土規劃與整治、循環經濟發展和節能減排,生態建設與環境保護等領域,積極拓寬地質工作領域,開展城市地質、農業地質、土壤污染狀況調查、以及非常規能源、低品位礦的利用及尾礦資源的調查評價和開發利用技術研究等專項調查和綜合研究工作;水文地質、工程地質測繪,宜在比例尺大于或等于測繪比例尺地形地質圖基礎上進行,無地質圖時,應同時進行第四紀地質測繪,前四紀地質測繪可采用1﹕20萬區域地質調查的1﹕5萬手圖資料,結合水文地質、工程地質、環境地質的需要,做必要的補充地質測繪,水文地質觀測點應布置在地下水天然露頭、人工露頭、地表水體分布的地點以及對水文地質單元界線有控制意義的地點,不應平均布置,地下水動態監測各項實際資料,必須及時整理,認真審查,最終應編制地下水動態監測年報、實際材料圖,地下水位、水溫、水質動態單項歷時曲線及綜合歷時曲線,必要時,應繪制地下水動態與開采量、氣象、水文等關系曲線圖,地下水補給資源。主要計算天然補給量和人工補給量;天然補給量也可以用地下水排泄量與儲存量的變化量的代數和計算。當地下水排泄量是河水流量的主要組成部分時,地下水補給量可采用水文分割法計算。
三、工程勘察工作要求
在實施地質調繪和開展綜合勘探的基礎上,針對工程地質問題和地質條件變化規律,合理布置鉆孔;提高布孔的針對性和合理性,保證鉆孔間距和鉆孔深度滿足客運專線各勘察設計階段,特別是無碴軌道沉降控制的精度要求;鉆探工藝、鉆探記錄和鉆探取樣必須嚴格執行技術規范,保證鉆探資料及鉆探巖芯鑒定的準確性。要按現行規范、規程,將地質、調繪、遙感、物探、鉆探、原位測試、土工試驗等各種手段取得的數據、圖件資料進行綜合分析、互相補充驗證,綜合編制地質報告和圖件,在文字報告和地質圖件中應充分反映遙感、物探和原位測試資料信息,各勘察設計單位要加強地質、遙感、物探、原位測試等專業技術培訓,提高工程地質人員的綜合分析能力,及時總結客運專線勘察工作經驗,提高鐵路工程地質勘察水平;在地下水位以上、地下水位變動帶和地下水位以下,具有明顯的變化規律:土體從上到下,有天然含水量、孔隙比由小→大→小,壓縮模量、承載力由大→小→大的變化規律。這是由于地下水位以上部位,經長期淋濾作用,鐵鋁富集,并對土顆粒起膠結和充填作用,增大了土粒間連接力,往往形成”硬殼層”,因而含水量、孔隙比小而壓縮模量和承載力增高;而位于地下水位變動帶的土層,由于地下水積極交替,土中的鐵鋁成分淋失,土質變松,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,加之上覆土層的自重壓力作用,土質比較密實,因而含水量、孔隙比減小,壓縮模量、承載力增高。但應當指出,殘積土與強風化巖接觸部位,由于強風化巖中往往含有風化孔隙裂隙水,直接作用于殘積土底部土層,因而往往在殘積土與強風化巖接觸帶形成一個軟塑土層。
小結:水文地質問題是一個具有實際意義的問題。某些地區水文地質情況相當的復雜,若是在工程地質勘察中工作人員沒能夠詳細了解水文地質情況,在對工程進行設計時又忽略了水文地質問題對于工程的影響,極易導致由地下水引發的各種土木工程災害。為了保證工程地質勘察的質量,必需足夠重視水文地質問題。