岩土工程勘察水文地质作用

 

        岩土土体构成中，地下水是其中的物质构成之一，地下水可以对岩土土地的物理及化学属性产生影响，制约岩土土体的稳定性及坚固性表现[1]。而岩土工程施工中出现的诸如基坑突涌、管涌及流砂等危害，都从侧面反映出岩土工程勘察中水文地质的重要性。

        岩土工程勘察从方向和目标上看，主要是通过对岩土工程的地质地貌、水文条件、岩土层分布构成、基础型式及基坑桩基等要素加以勘察分析，从而明确岩土工程构成因素的分布及变化规律，以有效预防岩土工程施工建设环节可能出现的质量病害。其中，岩土工程的水文地质勘察，是通过对岩土工程区域的地下水分布、埋藏及运动情况进行实际的勘测，了解地下水的水文变化状况及地下水的动力演变情况，最终为岩土工程的病害预防及治理提供参考。具体地说，岩土工程勘察中水文地质勘察的重要性主要体现在以下两方面：

 

        （1）通过对岩土工程地下水的水位进行勘察，掌握其升降规律，避免出现因地下水水位的升高，导致岩土工程的岩性发生变化，最后引发岩土工程出现滑移、岩土盐渍化、粉化、液化及管涌、流砂等现象。而从人为因素来考量，如因人为原因，比如地下水抽取过度，损坏地下水补给线路等，往往会引起地下水水位升降过于频繁，在此过程中，会增大岩土工程发生地面沉降，崩塌等危害的几率。因此，勘察岩土工程水文地质，可以为用水方案的制定提供指导，以保障用水活动不会引起岩土土层承载力及岩土土质的下降。

 

        （2）岩土工程水文地质勘察能够凭借勘察得出的数据信息，对人为原因而导致的地下水动态变化进行分析研究，从而使岩土工程施工建设过程中最大限度地避免出现地下水危害[2]。从岩土工程水文地质的变化规律看，当其处于自然状态时，地下水的水位及动力作用变化幅度较小，而岩土工程施工会打破地下水的自然存在状态，在此过程中会伴随岩土土质松软，岩土含水量升降及岩土的孔隙变大等现象，这就会对地下水的力学平衡性施加影响，外加动力作用的介入，岩土工程发生基坑突涌、管涌及流砂的可能性就会大增，受此影响，岩土工程地基强度受损，边坡失稳的危害就会暴露。而通过岩土工程水文地质勘察，施工人员可以对岩土工程区域的地质地貌状况、地下水分布及地下水动力变化规律等进行分析判断，在岩土工程施工方案中，对基坑的选型、基础开挖的技术要点及防护措施加以针对性布置，如合理确定岩土工程基坑开挖深度及隔水层的厚度；设置用于降低地下水水位的排水孔等，使岩土工程发生基坑突涌的可能性降至最低。

        2.1岩土工程水文地质勘察案例概述

以广州地质勘察基础工程公司负责实施的珠江新城岩土工程勘察实践为例，该工程处于华穗路及黄埔大道的交汇处，项目建设的规模为高层建筑4层，地下水4层。在负责实施本项目岩土工程勘察工作时，地质勘察人员设置了46个钻孔，其中，25个鉴别孔，21个控制性钻孔，钻孔编号为控1-控21，鉴1-鉴25。在具体的钻孔深度设置上，勘察人员根据项目岩土所属的风化岩特性而定，其控制孔的深度要大于3m，鉴别孔的深度要大于6m，钻孔和地面之间的高程大小为6.54~12.10m。根据钻孔的数据信息显示，该项目的地下水类型主要为基岩裂隙水及孔隙水，在岩土的含水层分布上，以中砂及粉砂层为主，涌水量不大。在地下水的渗透补给上，主要依靠自然降水及地下径流的补给，地下水在赋存及水位变化规律上较为频繁，经勘察得出：该项目岩土工程地下水水位为2.50~4.50m，地下水标高数值为2.42~6.90m，地下水水位的年均升降幅度在2~3m之间。为进一步对项目岩土工程水文地质信息加以明确，勘察人员选取了位于中砂层的控8，进行了抽水试验，对地下水的赋存情况、埋藏状况、富水性及渗透性表现、含水层分布等进行了数据收集。

 

        2.2岩土工程水文地质勘察的相关内容

        在岩土工程水文地质勘察中，应考虑的内容主要有以下几个方面：①从整体上勘察及检测的岩土工程地下水给建筑物及岩土土体所施加的影响及作用，然后对可能出现的岩土工程危害进行前瞻分析及预测，提出相应的预防及治理措施。②结合勘察得出的水文地质信息及当地区域的水文地质资料，做好岩土工程施工建设的地基基础选型工作。③要站在岩土工程施工建设的立场上，对可能出现的水文地质问题进行详细分析：a.岩土工程施工建设要设置地下埋藏件时，要对埋藏钢筋件及混凝土件的抗腐蚀性进行分析。b.岩土工程的岩基属性为膨胀土及残积土的风化岩等软质岩时，以其为地基基础进行施工建设时，要对岩土土体遭受地下水侵蚀及影响的概率进行分析评价，着重预防其中可以出现的管涌及流砂危害的发生。c.岩土工程的地基基础下方部位有承压含水层分布时，要对承压水层的作用规律进行分析及计算，避免承压水对岩土工程的基坑底板产生水压冲击，增大岩土工程的失稳几率。d.岩土工程基坑开挖如在地下水位下部，为避免人为活动给地下水水位施加过大影响，要及时开展富水性及渗水性试验，从而对岩土工程的地面沉降量，边坡失稳的概率进行分析评价，制定相应的预防方案。

 

        2.3岩土工程水文地质勘察的步骤及主要要点

        以广州某岩土工程勘察项目为例，其在水文地质勘察中主要遵循以下几个步骤：①制定勘察规划。这一阶段的实施要点是对岩土工程区域的地质及地形资料加以收集，结合岩土工程的岩土属性对施工过程中可能出现的地质问题进行评估，然后确定岩土工程施工的设备及材料[3]。②勘察研究水文因素。在这一阶段，主要是对岩土工程周边区域的涉水线路及相关涉水工程进行研究，了解其对岩土工程施工造成的影响。③设计及制定岩土工程的基坑施工及支护施工方案。从广州某岩土工程勘察中的抽水试验数据表中可以看到，在岩土工程分段施工部位，如位于中砂层的控制孔区域，其地下水水位、降深深度、渗透系数数值较大，对后续的岩土基坑施工会产生不利影响，勘察人员在对地下水情况进行全面细致分析后，在岩土工程基坑施工方案中，确定了冲孔灌注桩的桩基施工技术方案，并借助超前钻探的方式，对岩土工程桩基的持力层进行勘察。而在基坑开挖施工方案及边坡支护施工方案中，着重对本岩土工程中存在的砂土、粉土、风化岩等部位进行地下连续墙及预应力墙的支护施工，在基坑的开挖深度上设置为最佳的20m，为避免岩土工程发生土体蠕变及开裂，勘察人员在勘察报告中注明，应在岩土工程桩墙的外围设置止水桩，如高压旋喷桩，使止水桩可以连接及贯通中砂层及粉砂层。在桩墙的设置深度、大小、锚杆支护的直径、斜度、间距等数据的确定上，根据岩土深度大小及地下水水压压力等要素加以确定，从而使岩土工程的基坑施工做到了高效、安全[4]。在广州某岩土工程的基坑开挖施工时，施工技术人员根据水文地质勘察成果，设置了排水沟、集水井、降水井等，以做到对岩土土体含水量的实时控制。在岩土工程项目的4层地下室施工时，考虑到地下水水位较高，浮力较大，设计人员采用了6m这一广州市岩土工程抗浮设计的标准水位值，以保障岩土工程上下结构的稳固性。

 

        岩土工程勘察中的水文地质因素既具备稳定性，又具有较强的动态变化性，在进行岩土工程水文地质勘察时，要从水文地质数据信息的获取、水文地质勘察内容的分析评价及岩土工程施工要点的质量管控等方面予以完善，以此保障岩土工程施工能够最大限度地与水文地质要素变化规律相匹配，提高岩土工程施工的安全性。

 

        [1]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（8）：76.

 

        [2]尚光正.岩土工程勘察中水文地质试验与地下水监测的重要性[J].地球，2015（8）：206~207.

 

        [3]祝凤春，杨晓飞.岩土工程勘察中水文地质的应用[J].中国高新技术企业（中旬刊），2015（2）：166~167.

 

        [4]张福军.岩土工程勘察中水文地质相关问题分析[J].地球，2014（2）：208.收稿日期：2015-12-13