1、1工程勘察中水文地质问题分析研究【摘要】水文地质工作在建筑物持力层选择、基础设计、工程地质灾害防治等方面都起着重要的作用，切实做好水文地质工作将有效地减少或消除地下水对工程建筑和人类生产生活的危害。 【关键词】工程地质 水文地质 地下水 要求 中图分类号： F407.1 文献标识码：A 文章编号： 前言 水文地质和工程地质二者关系极为密切，互相联系且互相作用，地下水既是岩土体的组成部分，直接影响岩土体工程特性，又是基础工程的环境，影响建筑物的稳定性和耐久性。在一些水文地质条件较复杂的地区，由于工程勘察中对水文地质问题研究不深入，设计中又忽视了水文地质问题，经常发生由地下水引发的各种岩土工程危害
2、问题，令勘察和设计处于难堪的境地。因此为提高工程勘察质量不仅应要求查明与岩土工程有关的水文地质问题，评价地下水对岩土体和建筑物的作用及其影响，更要提出预防及治理措施的建议，为设计和施工提供必要的水文地质资料，减少地下水对岩土工程的危害。 一、地下水升降变化可能引起的岩土工程危害 在工程地质勘察中应当注意了解和调查地下水位条件以及升降的变化。在天然条件下,地下水位一般会发生季节性变化,雨季水位上升而旱季水位则下降。地下水位的天然变化具有地区性, 而且是以渐变的形式2出现的。但我们还需要知道一点,人为因素所引起的局部性地下水位升降变化的幅度,常常高于天然变化所引起的幅度,人为因素所引起的变化, 对
3、岩土工程的危害更为严重。潜水位上升的原因具有各种各样的特点, 最主要是受地质因素影响, 例如含水层结构、总体岩性产状等, 水文气象因素包括降雨量和气温等, 而人为因素则经常出现于施工或者灌溉等行为,有些时候经常是几种不同因素相互影响出现的综合结果。 由于潜水面上升对岩土工程可能造成的影响与危害包括: 土壤沼泽化、盐渍化,岩土以及地下水对建筑物腐蚀性增强;斜坡、河岸等岩土体产生位移、崩塌、滑移等不良的地质现象;地下洞室被充水淹没,基础上浮、建筑物失去稳定性; 一 些具有特殊性的岩土体结构被破坏,强度降低甚至软化; 粉细砂及粉土饱和液化, 产生流砂、管涌等现象。地下水位的降低也同样会对岩土工程造成
4、损害, 而且地下水位下降的原因大多是由于人为因素造成的。例如,大量抽取地下水, 且频率集中; 勘探、采矿等活动中的矿床疏干;在上游修筑大坝;修建水库截取下游地下水补给等。 地下水下降程度超过一定范围, 可能会诱发地裂、地面塌陷、地面沉降等严重的地质灾害, 甚至造成地下水源枯竭、水质加速恶化等环境问题,这些问题会对岩土体及建筑物的稳定性和周边人类自身的居住环境造成相当大的威胁。根据资料显示,在地下水位以上、地下水位变动带以及地下水位以下, 具有相对明显的变化规律, 土体从上到下, 有天然含水量、孔隙比由小到大再到小, 压缩模量、承载力由大到小再到大的变化规律, 这是由于地下水位以上的部位, 经过
5、长期淋滤作用,铁铝富集,3并对土颗粒起到了胶结和充填的作用,增强了土粒间连接力,经常会因此形成硬壳层,因而含水量、孔隙比小而压缩模量和承载力增高。而位于地下水位变动带的土层,由于地下水积极交替,土中的铁铝成分流失, 土质变松, 因而含水量、孔隙比增大,压缩模量、承载力降低。位于地下水位以下的土层, 由于地下水交替缓慢, 氧化、水解作用减弱, 加之上扭土层的自重压力作用, 土质比较密实, 因而含水量、孔隙比减小, 压缩模量、承载力增高。岩土特别是各类软质岩石、风化残积土、不同成因的粘性土等,其物理力学性质的变化规律,与地下水位有着密切的联系。因此,我们在分析研究岩土物理力学变化规律的同时, 应当
6、充分重视地下水位这一重要因素的影响, 以及相关的水文地质问题, 这些问题往往都与工程地质勘察紧密相连, 是不容忽视的重要因素。 二、岩土水理性质及其测试方法 岩土水理性质是指岩土与地下水相互作用时显示出来的各种性质。岩土水理性质与岩土的物理性质都是岩土重要的工程地质性质。岩土的水理性质不仅影响岩土的强度和变形, 而且有些性质还直接影响到建筑物的稳定性。以往在勘察中对岩土的物理力学性质的测试比较重视, 对岩土的水理性质却有所忽视, 因而对岩土工程地质性质的评价是不够全面的。下面对岩土的几个重要的水理性质及研究测试方法进行介绍。 （一）软化性 软化性是指岩土体浸水后, 力学强度降低的特性,一般用软
7、化系数表示,即岩石在浸水饱和状态下与风干状态下极限抗压强度之比,它是判断岩石耐风化、耐水浸能力的指标。在岩石层中存在易软化岩层时,在地4下水的作用下往往会形成软弱夹层。各类成因的粘性土层、泥岩、页岩、泥质砂岩等均普遍存在软化特性。 （二）透水性 透水性是指水在重力作用下, 岩土容许水透过自身的性能。岩土的渗透性的强弱首先决定于岩土空隙的大小和连通性,其次是空隙度的多少。松散岩土的颗粒愈细、愈不均匀, 其透水性便愈弱。坚硬岩石的裂隙或岩溶愈发育,其透水性就愈强。透水性一般可用渗透系数表示, 岩土体的渗透系数可通过抽水试验、注水试验和压水试验测定。 1、抽水试验 通过从某一含水层(抽水井中)中抽取
8、一定流量的水, 并观测抽水井和观测孔中水位与时间的变化关系, 来判断水流运动状态,计算含水层的渗透系数、影响半径等参数。 2、注水试验 钻孔注水试验是野外测定岩层渗透性的一种比较简单的方法, 其原理同抽水试验,只是以注水代替抽水,通常用于地下水位埋藏很深且不便进行抽水试验的透水岩土层中。 3、压水试验 压水试验是通过一定的压力强行向钻孔内某一试段注水, 通过观测压人水量(Q)、时间(t)、试验段长度(l)及压力(S)来计算该试段的单位吸水量(),评价岩土层的透水性。压水试验常采用分段压水法, 压水试验成果用单位吸水率()表示,=Q/(ls),其中 Q 为稳定压水流量l/min；l 为试段长度；
9、S 为试段压水时所施加的总压力值。由于坚硬与5半坚硬岩层的发育的裂隙具有不均匀性,通过其间的水流不具有层流特征,可用式 K=0.525lg(1.321/r)近似计算岩层等效渗透系数。 （三）崩解性 崩解性是指岩土浸水湿化后,由于土粒连接被削弱、破坏, 使土体崩散、解体的特性。岩土体的崩解特性包括崩解所需时间、崩解量、崩解方式等。岩土的崩解性与土的颗粒成分、矿物成分、结构等关系极大。 （四）给水性 给水性是指在重力作用下饱水岩土能从孔隙、裂隙中自由流出一定水量的性能,以给水度表示。给水度是含水层的一个重要水文地质参数, 它不但影响基坑涌水量大小,同时也影响场地疏干时间,给水度一般采用实验室方法测
10、定。 （五）胀缩性 胀缩性是指岩土吸水后体积增大, 失水后体积减小的特性, 岩土的胀缩性是由于颗粒表面结合水膜吸水变厚, 失水变薄造成的。岩土的胀缩性往往是产生地裂缝、基坑隆起的重要原因之一, 对地基变形和土坡表层稳定性有重要影响。标定岩土胀缩性的指标有:膨胀率、自由膨胀率、体缩率、收缩系数等。岩土的水理性质尚有持水性、容水性、毛细管性、可塑性等等, 在这里不再一一叙述。地下水引起的岩土工程危害,主要是由于地下水位升降变化和地下水动水压力作用两个方面的原因造成的。 三、结束语 为提高工程勘察质量, 在勘察中加强水文地质问题的研究是十分必要的, 在工程勘察中不仅要求查明与岩土工程有关的水文地质问题, 评6价地下水对岩土体和建筑物的作用及其影响, 更要提出预防及治理措施的建议, 为设计和施工提供必要的水文地质资料,以消除或减少地下水对岩土工程的危害。 【参考文献】 1 李月华. 如何做好水文地质勘察工作J. 中国新技术新产品,2010, 4. 2 隋嘉. 工程勘察中水文地质问题分析研究J. 科技促进发展, 2010, 8. 3 张宝英. 工程地质勘察中的水文地质问题综论J. 科技创新导报, 2011,7. 4 许传荣. 水文地质条件在岩土工程勘察中的重要性J. 民营科技,2010, 9.
