地下水岩土工程危害及水文勘察

     关键词:地下水;岩土工程;水文地质勘察

 

     地下水是指地表面下埋藏的水，主要以气态、固态以及液态形式储存在岩层以及基岩裂隙等中。相关研究发现，地下水与岩土体是相互作用的关系，二者作用所产生的地质灾害类型是多样化的，且作用机理较为复杂，分布也十分广泛，作用下的灾害具有可控性。根据岩石的类型以及空隙特征，将地下水进行分类无法较好地描述地下水的实际情况，在对地下水存在状态的概括上也存在一定的欠缺。要弥补这些不足，基于地下水的特点，将地下水分为以下几类:①留滞在上层的地下水:部分短暂停留在透水层内不透水或者透水性较差的透镜体上的土中所含的水;②承压水:在2个稳固的隔水层之间的重力水同于第一个稳固隔水层上的水层中的重力水，同时有承压水头;③裂缝水:在各个岩层中的裂缝中有一种重力水，分为节理性、断裂性、风化性及成岩性裂缝水;④溶洞水:分布于各个岩层中溶洞中的地下水。

 

     1.1地下水对岩土工程的危害

     1.1.1地下水位升降产生的危害

     地下水上升对岩土工程也会产生危害。因为人类活动的影响，导致潜水位上升，主要原因有:工业废水的排放，工程建筑中施工用水渗透、生活污水的渗透以及农作物用水的渗透等。从人为影响来看，这几种因素会导致地下水位上升。降水量增加、气温上升导致河流汛期增加，这两种是对地下水动态影响的主要因素;从地质方面看，因为含水层中的土壤具有渗透性，导致水渗透，地震灾害等也会导致潜水位上升。因此，地下水水位上升是多种因素影响下的结果。在一些平原低洼处易发生土壤盐碱化或沼泽现象。在分化作用的影响下，山区或者丘陵地带也会出现岩土体滑移和坍塌现象。尤其是在严重风化的情况下，山岩地区会有岩土软化和崩解问题，岩体的结构也会受到破坏，压缩性也会增大。因为，地下水位于第一个稳定隔水层上，水位过度上升就会致使建筑物地下洞室被淹没，致使建筑物重心不稳，影响建筑物的稳定性。具体来说，地下水位上升对岩土工程产生以下危害:①水位上升导致土壤受地下水浸泡，长久下去就会形成沼泽或者被盐渍化，另外，因为地下水一腐蚀建筑，使得建筑物的耐久性受到影响;②随着地下水位的上升，土壤中的含水量就会增加，因此其重量也会增加，一些斜坡和河岸地区就容易发生不良地质问题，比如滑坡、崩塌等，由此导致地质灾害发生率也会增加;③地下水水位上升会致使粉细砂中的含水量增加，当粉土中的含水量高于饱和状态就会被液化，容易致使土壤中的颗粒被带走，出现管涌和流砂等现象;④地下水位上升会致使岩土受水侵蚀、浸泡，进而被软化，建筑物的抗剪力也会因此降低。

 

     1.1.2地下水位下降对岩土工程产生危害

     导致地下水位下降的人为因素有:大量地抽取地下水，河流上游筑坝，导致下游水位下降。而地下水水位下降对岩土工程产生的危害有:①地下水位下降改变了地表受地下水浮力的影响，进而引发出各种地质灾害，如地面塌陷、地面裂缝等，这些都会使得建筑物的稳定性受到影响，甚至使得人类的生命和财产安全受威胁;②因为水资源的严重浪费以及过度抽取地下水，致使水资源枯竭，水质严重恶化，对生态环境和人类的居住环境都造成了严重的影响。

 

     1.1.3地下水水力作用对岩土工程产生的危害

     天然条件下，地下水力作用较小。但是，人工施工的影响会导致地下水的天然动力平衡性被改变。在动水压力的作用下，会导致流砂、管涌等严重工程危害。基坑突涌一般同承压水含水层的性质有关。若承压含水层为裂缝水、孔隙水或者溶洞水，在基底顶破裂之后，地下水就会从裂缝中流出来，导致基坑积水。承压含水层为细小颗粒沙层的时候，基底就易出现喷水冒砂的现象。

 

     1.2解决方法

     因为岩体中的地下水会沿着裂缝渗出，说明岩体中就有含水裂缝带。在工程勘察的过程中，应先找出裂缝带位置，从含水裂缝带渗出的思路出发进行分析。要准确测量岩体的地下水位，找出透水带。可以通过下文所述钻孔方法来测量地下水位。操作较为简单且方便的是分段钻进法。要提前设计每日钻进进度，开钻后以一天的钻进工作量作为一段，每日钻进工作完成后，抽干孔中的水。第二日在开钻前测量水位，通过这种方法来掌握该段是否含水。如果上部地层检测发现不含水，则可以一直采用分段钻进法。若上部地层检测发现有含水层，应先将测量段的水抽干，第二天再做测量，测量是否含水。若还含水，可通过测量水压判定含水性和水位。以上述方法，地层可分为含水段和不含水段，然后再通过其他测量参数来确定地层裂缝带以及不含水带。基坑突涌的防治:先掌握基坑周围隔水层的厚度，岩土的性质以及岩土重量，承压含水层顶板掩埋的深度和水头高度;然后通过基坑挖掘深度来预测突涌的可能和危害性。需要注意的是，应当把握好基坑挖掘的深度，确保基坑底下的隔水层厚度不会导致突涌发生。此外，还可在基坑的周边通过设置排水孔促使承压水位降低。总而言之，在岩土工程的勘测过程中，地下水位的作用地位十分重要。通过科学地测定地下水的水文条件，不但可以提供准确有效的地质参数，还能加深岩体在建筑设计中的应用效果。所以，在岩土工程勘察工作中应重视并处理好与之相关的水文地质问题，最大限度避免或消除地下水对岩土造成的负面影响。

 

     影响工程的水文地质因素主要有以下几种:地下水类型、地下水位、地下水变动幅度、含水层厚度、隔水层厚度以及含水层和隔水层组合关系、土层渗透性等。提升工程地质勘察的质量，关键在于减少或消除地下水对工程建设的破坏。因此全面了解与岩土相关的水文地质条件就成为了工程地质勘察工作中的重点。了解并评价地下水对岩土体和工程建筑可能产生的影响，并提供相关的水文地质材料是非常必要的。

 

     2.1关于水文地质条件

     ①该区域的气候材料，包括降水量、蒸发量、历史水位及水位变化趋势等;以及该区域的地下水补给排泄条件、地表水与地下水的补排关系对其可能造成的影响等。②主要含水层的分布情况、各含水层和隔水层的埋藏环境及先关条件、地下水的情况;采用实现场试验的方式获得的该区域地层渗透系统等水位地质数据，包括地下水位对工程建筑可能产生的腐蚀及具体位置;重点加强对软基岩土建筑工程的水文地质条件的勘察工作。③该区域的地质条件对地下水可能造成的影响，如赋存状态或渗流状态。④地下水或地表水是否存在污染的情况，其污染的具体程度。

 

     2.2重视水文地质问题的评价内容

     ①了解自然条件对地下水的影响及地下水的自然情况;详细分析并评估人为因素对地下水、岩土体和建筑的影响。②根据地下水对工程产生的影响，列举出在不同条件下可能出现的地质问题并制定出科学、有效的防治措施。③充分综合考虑建筑物地基情况与施工的要求，对相关的水文地质问题进行勘察，并提出详细的相关数据或资料。④在设计到高层建筑或重大工程时，要请专门的水文地质勘察单位进行水文地质的勘察工作，并评估水文地质条件对地基、基础抗浮和工程降水可能产生的影响。⑤如果该地区常年没有相关的水位监测资料，在建设工程(尤其是高层建筑或重大工程)的初期勘察时，可以设置长期观测孔，完成对相关层位的地下水的观测工作。

 

     2.3重视水文地质参数的测定

     在进行工程地质勘察的工作中，只要遇见含水层，就应该进行地下水水位测定。对于静止水位的测量需要一定的稳定时间，稳定时间是由含水层的渗透性所确定的，所以在完成勘察工作后应该统一测量静止水位。若工程需要进行泥浆钻进，应先将测水管打入含水层中20cm处再测量水位，或洗孔后再测量水位。若需要对多层含水层的水位进行测量，可以在必要时使用止水措施将所测量的含水层与其他含水层隔开，分别进行测量。一般采用几何法完成对地下水流向的测定，同时测量各个孔内的水位;测量地下水流速的方式一般多用批示剂法或充电法。当该区域的地下水的渗透系统满足抽水试验的要求，可以使用抽水试验。其具体操作如下:①抽水试验最好进行三次降深，降深应尽可能满足工程设计对地下水位降深的要求;②使用同样的方式和仪器完成水位测量，抽水孔的单位为cm，观测孔的单位为mm;③涌水量和时间关系曲线与动水位与时间的关系曲线没有持续出现上升或下降，而是在一定范围内的小幅度波动，便可认为其已经稳定;④抽水工作完成后，需要测量水位恢复的情况。

 

     2.4保证地理条件与岩土水理性质勘察并行

     在岩土工程中，应该注重水文地质勘察工作、地理条件和岩土水理情况勘察工作同时进行，重视将地理环境、气象环境、水文条件、地质条件及岩土水理情况有机地结合在一起进行研究，并需要着重分析水理性质。水理性质是在地下水的作用影响下土层所表现出的性质，包括岩土的透水性、给水性、软化性、崩解性及胀缩性等。在分析岩层水理时，可以使用采样检测的方式完成对其的具体分析。根据分析所得到的数据并结合工程地基的施工要求，对地基设计方案进行合理的改善，提升设计方案的可操作性，最大限度降低地下水对工程地基的破坏。鉴于地下水对工程建筑的不良影响较大，因此，其勘察工作具备高度的必要性和紧迫性。重视详细了解地下水的水位留存和含水层、潜水层分布情况，根据所得到的数据进一步对相关的设计方案进行调整，并制定出有效的预防方案。岩土工程现场勘查工作要遵循该工程的地基和施工环节的要求，才能开展对该区域水文情况的勘察，并根据所勘察的结果制定有效的防治方案及措施。工程地基的设计会影响到其下面的承压含水层的动水压力，因此，在岩土工程设计时应充分考虑到该因素，加强评估强承压力对底板冲击的相关数据，从而进行有效地改善或预防。施工材料应尽可能使用具有防腐性能的混凝土，加强工程底板的整体抗腐蚀的性能，以保证并延长工程的正常使用年限。地下水岩层的性质情况也应作为勘察工作中的重点，针对可能出现的喷涌、流砂等情况进行有效地预防。

     水文地质勘察工作在岩土工程勘察中处于非常重要的地位。若岩土建筑工程的施工区域出现严重的水文地质问题，将会对岩土工程勘察工作造成较大的影响。水文地质勘察虽然十分重要，但在实际中也经常会被忽略。对此，在今后的岩土工程的勘察中，重视并加强对水文地质问题的分析，深刻认识地下水对岩土工程所造成的危害，从而加强对水文地质勘察中的各个注意事项，强化水文地质问题在勘察中的重要作用。

 

［1］曹辉．地下水对岩土工程的危害及工程勘察中水文地质勘察注意事项［J］．民营科技，2013，19(1):42，316．

［2］邓江平．浅析地下水对岩土工程的影响及勘察现场注意要点［J］．科技与企业，2013，22(17):180．

［3］朱志新．浅议工程地质勘察中水文地质问题的必要性［J］．科技创新导报，2011，18(12):101．

［4］李能芬．工程地质勘察中水文地质问题的危害探讨［J］．甘肃科技，2011，25(12):34－35，91．

［5］杨峰．岩土工程勘察中关于水文地质问题的相关研究［J］．城市地理，2014，19(14):39－40．

［6］李坚．岩土工程勘察中的水文地质问题分析［J］．中国新技术新产品，2012，20(8):76．

［7］汪磊．水文地质工作在岩土工程勘察中的作用［J］．建材与装饰，2015，21(46):160－161