1、浅析工程地质勘察中水文地质研究摘要：在人类发展的历史长河中，经历了太多、由于地质作用而造成的灾难，其中大部分地质灾害的发生都离不开地下水的参与。因此，水文地质勘查也就成了工程地质勘察中的重中之重，据大量事实统计，地下水与岩土相互作用所造成的地质灾害具有：类型的多样性、机理的复杂性、分布的广泛性、灾害的严重性和可控性等特征。因此，做好这方面的勘察工作可以客观地评价地下水对建筑工程的作用及其影响，并根据资料提出预防及治理措施的建议，保证建筑工程基础的耐久性和稳定性，进而切实提高工程的安全性。 关键词：工程地质；岩土工程危害；地下水；水文地质勘查；岩土的水理性质。 中图分类号：E271 文献标识码：
2、 A 一、工程地质概述 工程地质指的是调查、研究并解决各类建筑工程以及人类活动中涉及到的各种地质问题的科学。工程地质的目的是为了查明各种工程地区的地质条件，客观评价工程地区内的各种地质问题，预测建筑工程过程中可能出现的地质条件的变化以及对建筑工程的影响，选择最优的施工地点，并对针对施工地区的不良地质问题提供解决方案，确保建筑工程的顺利施工以及正常使用。工程地质研究的主要内容有确定岩土组分、物理化学与力学性质、组织结构以及对建筑工程稳定性等方面可能造成的影响，对岩土进行工程地质分类，在此基础上改善岩土的建筑性能。1 水文地质勘察是工程地质中一个非常重要的方面。在岩土工程勘察规范 GB50021-
3、 2008中，明确了地下水的勘察要求、水文地质参数的测定、地下水作用的评价；但在实际勘察工作中，水文地质问题又是常被忽视的问题，勘察人员一般都注重工程条件、地基条件和场地条件的勘察，而忽视对水文地质条件的勘察，水文地质问题被认为是象征性的工作，只简单对水文地质条件做一般性评价。事实上，水文地质工作在岩土工程勘察、基础设计、工程地质防治等方面都有着极其重要的影响。二、水文地质勘查 2.1 水文地质勘查的内容与性质 2.1.1 由于地质、气候、水文、人类的生产活动等因素的作用，特别是随着高层建筑与深挖工程，地下水位的变化对已有建筑物可能引起各种不良的后果日趋严重，分析了解工程场地的水文地质条件是保
4、证建设工程安全的前提和基础。在调查区特别是地质条件复杂的地区，应根据工程的具体要求，查阅该区的以往的水文地质资料，通过钻孔和测试等水文地质勘查工作，查明调查区的水文地质条件，除满足规范要求外，还应包括：自然地理及地形地貌，地质环境及构造特征，揭露地下水水位（包括近几年的各层地下水位、水位变化趋势；地下水的补给、排泄、径流情况，人为影响地下水的情况等） ，鉴定水质与水温，通过现场试验确定水文参数，各含水层和隔水层的埋藏条件，场地地质条件对地下水的赋存和影响等。 2.1.2 在过去的工程勘察工作当中，工程地质中的水文地质勘察内容往往比较单调和孤立，而没有结合施工需要以及基础设计综合评价地下水对岩土
5、工程的具体影响甚至危害。因此因地下水问题造成的建筑基础下沉以及建筑物开裂的质量事故屡见不鲜。针对过去的经验和教训，在今后在水文地质勘查工作当中应当主要考虑岩土的水理性质对建筑工程施工地区的水文地质问题作出客观评价。2 2.2 水文地质勘查中地下水问题及措施分析 2.2.1 地下水测量的传统方法： 钻孔 提取岩芯后 0.5h,测量孔内水位。 有条件时，测量终孔后 24h 水位，作为稳定地下水位。 2.2.2 解决地下水问题的措施 为测取岩体中的真实地下水位，进而找出透水带，可采取如下方法在钻孔中进行水位测量。为操作方便，可以采取分段钻进方法，设计好每天的钻进工作量，开钻后可以先以一天的钻进量为一
6、段。每天钻进结束后，将孔中水抽干，第二天开钻前测量水位，即可查明该段是否含水。若上部地层均不含水则可一直这样进行下去。若上部已有含水层(如第四系含水层)，则需将测量段密封起来，抽干其中的水，第二天测量该段是否有水及水压大小以确定其含水性及水位情况。岩体完整段一般不含水，节理、裂隙密集段可能有水，也可能无水，总体来说，由于岩体中渗透的裂隙性，钻孔中肯定只有小部分区段有水。这样，通过测量可以把地层分为含水段与不含水段，再结合地球物理勘探测量确定出地层的含水部位(裂隙带) 与不含水部位(与水文地质中的找水勘探类似)以此资料作为岩体稳定性分析的依据要准确可靠得多。含水带确定之后，可以根据含水带的分布特
7、点，用裂隙渗透的原理，来确定地下水对岩体稳定性的影响。 三、水文地质勘查的重要性与必要性 做好水文地质勘查工作的重要性和必要性不言而喻，它可以分析地下水对建筑工程地区岩土工程地质性质的影响，进而作出客观的评价和预测。这不仅关系到建筑工程的顺利施工和正常使用，而且关系到人民群众的生命财产安全。在建筑工程施工过程当中，水文地质勘查的必要性主要体现在以下几个方面。 （一）预防因地下水升降而引起的岩土工程危害7 地下水位的升降超过一定程度有可能造成粉土以及粉细砂饱和液化而出现流砂、管涌等问题，也可能导致土壤盐渍化、沼泽化而腐蚀建筑物。 （二）预防因地下水动水压力作用而引起的岩土工程危害9 在自然状态下
8、，地下水动水压力的作用十分微弱。但是在建筑工程活动当中，由于地下水天然动力平衡的条件被改变，在动水压力作用下也会导致一些后果严重的岩土工程危害。如管涌、流砂以及基坑突涌等，需要做好这方面的水文地质勘查工作。 （三）预防地下水位对岩土物理力学性质的影响 3. 地下水引起的岩土工程危害 2 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。 3.1 地下水升降变化引起的岩土工程危害。地下水位变化可由天然因素或人为因素引起，但不管什么原因，当地下水位的变化达到一定程度时，都会对岩土工程造成危害，地下水位变化引起危害又可分为三种方式：1 3.1.1 水位上升
9、引起的岩土工程危害。潜水位上升的原因是多种多样的，其主要受地质因素如含水层结构、总体岩性产状；水文气象因素如降雨量、气温等及人为因素如灌溉、施工等的影响，有时往往是几种因素的综合结果。由于潜水面上升对岩土工程可能造成：2 (1)土壤沼泽化、盐渍化，岩土及地下水对建筑物腐蚀性增强。 (2)斜坡、河岸等岩土体岩产生滑移、崩塌等不良地质现象。 (3)一些具特殊性的岩土体结构破坏、强度降低、软化。 (4)引起粉细砂及粉土饱和液化、出现流砂，管涌等现象。 (5)地下洞室充水淹没，基础上浮，建筑物失稳。 3.1.2 地下水位下降引起的岩土工程危害。地下水位的降低多是由于人为因素造成的，如集中大量抽取地下水
10、，采矿活动中的矿床疏干以及上游筑坝，修建水库截夺下游地下水的补给等。 3 3.1.3 地下水频繁升降对岩土工程造成的危害。地下水的升降变化能引起膨胀性岩土产生不均匀的胀缩变形，当地下水升降频繁时，不仅使岩上的膨胀收缩变形往复，而且会导致岩土的膨胀收缩幅度不断加大，进而形成地裂引起建筑物特别是轻型建筑物的破坏。 4 3.2 地下水动压力作用引起岩土工程危害。地下水在天然状态下动水压力作用比较微弱，一般不会造成什么危害，但在人为工程活动中由于改变地下水天然动力平衡条件，在移动的动水压力作用下，往往会引起一些严重的岩土工程危害，如流砂、管涌、基坑突涌等。 4 （四）地下水对基础的影响 （1）地下水对
11、基础埋深的影响。选择基础埋深时应注意地下水的埋藏条件和动态以及地表水的情况。当有地下水存在时，基础底面应尽量埋置在地下水位以上，若基础底面必须埋置在地下水位以下，则应考虑排水降水措施、对钢筋混凝土等的腐蚀性和可能出现的危害及防治措施。（2）地下水对桩基工程的影响。天然地基造价低，施工简便，所以在工程建设中应优先考虑使用。当基础沉降量过大或地基的稳定性不能满足设计要求时，就必须进行地基加固处理或改变上部结构。当地基上部软土层很厚变化相对复杂时往往采用桩基础加固地基，提高承载力。此外，地下水对桩的腐蚀性也不容小觑，地下水腐蚀性强时对桩的破坏作用非常大。 （3）地下水对基础开挖的影响。地下水位上升可
12、引起粉细砂及粉土饱和液化，出现流砂、管涌等现象，给施工带来很多困难，还可能出现基坑坍塌、滑移，在抗震设防烈度要求时要评价其液化可能。10土体软化后强度降低，基坑会沉降或倾斜，膨胀土的胀缩性会使基础开裂变形。 （五）地下水对建筑物的影响 基础破坏时，波及范围内的建筑物也会受到影响。地下水位高时会对地下室、地下构筑物的防潮、防湿、防水或稳定性产生影响，会引起土壤盐渍化，对建筑物的腐蚀性增强，还可引起地基土附加沉降和变形，从而造成建筑物变形破坏。 （六）地下水对基坑开挖支护的影响 基坑开挖中常采用抽水方法降低地下水位，减少土侧压力的影响，但因局部的抽水或排水，能使基础底面以下的地下水位突然下降，引起
13、挡土墙和邻近建筑物变形，造成地表塌陷或地面沉降。特别在地下工程中，开挖时要设止水帷幕，安装支护体时要采取防水设施，如涂防水涂层等等，以防止地下水进入地下工程建设需要的地段。 四、重视岩土水理性质的测试和研究 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。与岩土的物理性质相类似，岩土的水理性质与也是岩土工程地质性质的重要标志。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。以往的勘察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。 4.1 岩土的主要水理性质及测试办法： 4.1.1 软化性，是指
14、岩土体浸水后，力学强度降低的特性，一般用软化系数表示，它是判断岩石耐风化、耐水浸能力的指标。 4.1.2 渗透性，是指水在重力作用下，岩土容许水透过自身的性能。松散岩上的颗粒愈细、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，岩上体的渗透系数可通过抽水试验、注水试验和压水试验确定。6 4.1.3 崩解性，是指岩浸水湿化后，由于土粒连接被削弱，破坏，使土体崩敞、解体的特性，通常采用耐崩解系数予以表征。 4.1.4 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的性能，以给水度表示。给水度是含水层的几个重要水文地质参数，也影响场地
15、疏时间。给水度一般采用实验室方法测定。6 4.1.5 胀缩性，是指岩土吸水后体积增大，失水后体积减小的特性，岩土的涨缩性是由于颗粒表面结合水膜吸水变厚，失水变薄造成的。量化指标有膨胀率、自由膨胀率、体缩率、收缩系数等。84.1.6 可塑性及稠度状态，是粘性土区别于砂土的重要特征，可用塑性指数与液性指数来判别，由土的状态可推知土的性能。 4.2 地下水的赋存形式：地下水按其在岩土中的赋存形式可分为结合水、毛细管水和重力水三种，其中结合水又可分为强结合水和弱结合水两种。 五、结论 工程地质中的地下水问题是不可忽视的重要问题，切实做好水文地质勘察工作，掌握水文地质的相关理论知识，正确运用各种方法准确
16、地测定各个重要的水文地质参数，提高资料的可靠性，对于建筑工程的基础设计、持力层选择以及防治工程地质灾害等诸多方面都有着举足轻重的意义。因此，工程技术人员应该在工程勘察中做好水文地质工作的调查与分析，根据勘察到的情况制定相应的防护措施和施工计划，为设计和施工提供必要的水文参数，使岩土工程勘察成果更具实用性和预见性，真正保证工程的质量。 参考文献： 1.田学君.浅析水文地质对工程地质勘察的影响J.考试周刊.2010. 2.徐伟军.工程地质勘察与水文地质J.城市建设下旬刊.2010 . 3.韩爱臣.水文地质问题在工程地质勘察中的重要性J.今日科苑.2009. 4.杜兴林,蒋勇.浅谈水文地质问题在工程地质勘察中的危害J.中化建设科技.2010. 5.杜雄进.浅谈工程地质勘察中水文地质问题.大众科技 2009 6郭永海，王驹.高放废物地质处置中的地质、水文地质、地球化学关键科学问题J.岩石力学与工程学报，2007. 7陈雁.水文地质之路J.中煤地质报，2009. 8袁帅. 浅谈工程地质勘察中水文地质勘察的内容.科技论坛. 9潘志军.工程地质勘察中应加强对水文地质问题的分析.科苑论坛. 10李能芬.工程地质勘察中水文地质问题的危害探讨.甘肃科技.2011.
