摘要:在工程地質勘察中,水文地質對勘察的影響是一個不可忽視的要素,本文分析了水文地質對工程地質勘察的影響,闡述了如何在勘察過程中應用對水文地質的分析,以保證勘察結果的準確,有一定的參考價值。
關鍵詞:工程地質勘察;水文地質
中圖分類號:F407文獻標識碼: A
1.水文地質在工程勘察中的主要評定內容
工程展開勘察活動時,若忽略了水文地質因素,就會對工程的實用性、安全性以及穩定性造成嚴重影響。 若能深入研究與評價相應的水文地質環境,同時運用科學合理的方法,給工程設計階段和施工階段提供強有力的參考依據,將會減少大量不必要的耗損。一般情況下,水文地質的主要評定內容包括以下幾點。
(1)充分了解與掌握地下水在自然形態下的分布情況,同時要精確的計算出隱蔽工程進行施工時人為因素是否會直接影響到地下水,而地下水又是否會損害到工程基礎部位、建設施工以及完成的建筑物。
(2)按照當地地層結構與巖土成分的實際情況 ,充分考慮其不同的形態是否會對各類工程造成相應影響, 綜合評價具有代表性的問題。結合諸多因素,使工程地質研究人員和設計人員進行全面分析,以便針對可能存在的問題提出合理處理方案。實際評價工作為地下水水位和地下水腐蝕性,主要是按照地下水特點、活動情況和分布情況進行有效分析,研究地下水可能對巖土體的影響程度,以便預測出可能出現的水文地質問題,并提出合理科學的防治方案。
(3)工程項目實施勘察過程中 ,若沒有全面掌握好相應的地質環境資料,必須要組織專業的水文地質研究人員對水文地質情況展開綜合勘察,調查清楚各項水文地質的具體參數,以便給工程設計階段和施工階段提供必不可少的水文地質參數, 進一步明確工程的樁基形式,以提高工程的總體質量。
2.巖土的水理性質研究
地下水和巖土在相互作用下會產生各種不同的性質,這種性質被稱為巖土水理性質。巖土物理性質和巖土水理性質在巖土工程中均屬于極為重要的地質特性。 在一般情況下,巖土水理性質除了會對巖土強度與變形造成嚴重影響外,還會對整個工程的耐久性和穩定性造成直接影響,所以必須高度重視巖土水理性質,根據實際情況綜合評定巖土工程的所有地質性質。巖土水理性質是在地下水和巖土二者的相互作用下形成的性質, 在巖土內的地下水具有各不相同的存儲方法,而地下水因為形式的不同,其作用于巖土水理性質的實際程度也有所不一樣,但是其作用程度又和巖土種類有著直接聯系。 例如粘性土和弱結合水在相互影響下所產生的性質可表現為與粘性土有關的物理力學性質,即收縮性、可塑性與膨脹性,由于受到強力制約,其只能夠在局限區域內活動,因而不會對巖土動態的水理性質造成較大影響。
3.地下水導致的巖土工程損害
地下水位升降變化能引起膨脹性巖土產生不均勻的脹縮變形,嚴重者形成地裂,引起建筑物特別是低層或輕型建筑物的破壞。 當地下水位變化頻繁或變化幅度大時,不僅巖土的膨脹收縮變形往復,而且脹縮幅度也大。因此,在膨脹性巖土地區進行工程勘察時,應特別注意對場地水文地質條件的研究,特別是地下水位的升降變化幅度和變化規律。 這對地基基礎深度的選擇(宜選在地下水位以上或地下水位以下,不宜選在地下水位變動帶內)有重要的參考價值。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。巖土地下水因水位發生變化而致使的工程損害包括以下幾個方面。
3.1 地下水水位高漲導致的巖土工程破壞
導致地下水水位逐漸高漲的因素有許多,但最主要是因為受到氣候因素(大風、降雨量、溫度、濕度)、人為因素(灌溉、挖鑿、施工)、地質因素(整體巖性產狀、含水層結構)等各方面的影響,而一些通常是由多種因素相結合在一起而產生的結果, 具體表現在以下幾個方面:①因土壤逐步鹽漬化和沼澤化,所以地下水與巖土開始提升對工程的腐蝕度; ②河岸與斜坡等各類巖土出現崩塌和滑移等諸多不良地質情況;③部分不同一般的巖土體結構發生軟化、損毀、強度減少現象;④出現管涌、粉細砂飽和液化、流砂以及粉土飽和液化情況;⑤巖土地下洞室被水分完全淹沒,基礎工程逐漸上浮,失去原有的穩定性。
3.2 地下水水位降低導致的巖土工程破壞
導致地下水水位逐漸降低的原因是人為因素致使的,例如上游建造堤壩、地下水大量抽取以及采礦等,當水位降低到一定程度時會發生地面塌陷、地面裂開、地面沉降等一系列地質災害,同時還會引發水質惡化和地下水源干涸等多種環境問題,直接威脅到工程的穩定性和巖土體,嚴重時甚至會威脅到人們日常生活環境。
3.3 地下水水位反復升降嚴重危害到巖土工程
巖土地下水的水位不斷反復升降極有可能引起巖土體積變化,導致脹縮變形。 如果地下水經常升降,除了會使巖土因膨脹收縮而發生變形外,還有可能會快速增加巖土的收縮程度與膨脹程度,從而引起地裂毀壞工程。在自然形態下,地下水受到動力壓力的影響較小,通常不會致使嚴重性損害,但在人為因素的作用下,因地下水原有動力平衡發生了巨大改變,使得動力壓力在移動過程中,對巖土工程造成嚴重損害,例如基坑突涌、流砂和管涌等。
4.巖土工程勘察中地下水問題分析及對策
為測取巖體中的真實地下水位,進而找出透水帶,可采取如下方法在鉆孔中進行水位測量。 為操作方便,可以采取分段鉆進方法,設計好每天的鉆進工作量,開鉆后可以先以一天的鉆進量為一段。 每天鉆進結束后,將孔中水抽干,第二天開鉆前測量水位,即可查明該段是否含水。 若上部地層均不含水,則可一直這樣進行下去。 若上部已有含水層(如第四系含水層),則需將測量段密封起來,抽干其中的水,第二天測量該段是否有水及水壓大小以確定其含水性及水位情況。 巖體完整段一般不含水,節理、裂隙密集段可能有水,也可能無水,總體來說,由于巖體中滲透的裂隙性,鉆孔中肯定只有小部分區段有水(一般在斷層、密集節理帶產出部位)。 這樣,通過測量可以把地層分為含水段與不含水段,再結合地球物理勘探測量,確定出地層的含水部位(裂隙帶)與不含水部位(與水文地質中的找水勘探類似)。 以此資料作為巖體穩定性分析的依據,要準確可靠得多。 含水帶確定之后,可以根據含水帶的分布特點,用裂隙滲透的原理,來確定地下水對巖體穩定性的影響。
5.結束語
近年來,隨著我國工程勘察技能的快速發展,人們開始逐漸認識到水文地質在勘察工作中的重要性。通過科學合理的方法精確計算出與水文地質相關的參數,并全面發揮水文地質應有的效用已成為各工程項目最為關注的問題。 按照實際情況對水文地質進行全面勘察,在很大程度上可以降低水文地質對工程項目造成的損害,這不僅關系到工程投入使用后的穩定性、安全性和耐久性,還關系到人們的日常生活。 所以在工程勘察階段一定要高度重視因水文地質而產生的問題,并在實際勘察工作中將水文地質的有效性作用充分發揮出來,這對于提升工程勘察水平來說具有極為重要的促進作用。
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作者簡介:毛建喜(1985~),男,助理工程師,巖土工程專業,從事巖土工程工作。