工程地质勘察中岩土水文地质研究

关键词：工程勘察；水文地质；危害 

　　前言： 

　　在工程地质勘察中工作中，水文地质研究是一个容易被忽视的前提准备工作。实际操作中，岩土工程的勘察报告很少直接涉及水文参数的利用，水文地质问题被认为是象征性的工作，不被纳入具体工作规划之中，只是简单地对水文地质条件进行较为一般性的评价。而实际上，水文地质工作在岩土工程勘察、基础设计、工程地质灾害防治等方面都起着重要的作用。下文对工程地质勘察中岩土水文地质做简单研究分析。 

　　一、工程地质勘察中水文地质评价内容 

　　在工程地质勘察过程中，对于考虑对水文地质问题的评价问题，主要应该考虑以下几个方面的内容： 

　　1.1 应当重点评价地下水对岩土体和建筑物的作用和影响，预测可能产生的岩土工程危害，提出防治措施。当地下水位发生，会对工程建筑产生极大的影响。例如地下水位如果突然上升，必然会降低浅基础地基的承载力。而在有地震、砂土液化的地区则会加剧液化速度，进而岩土体产生变形、失稳等不良的地质作用。另外，在寒冷地区会产生地下水的冻胀方面的不良影响。然而，拿建筑物本身来说，如果地下水位在压缩层内，也就是基础底面以发生了上升变化，水浸湿和软化岩土，进而降低了地基土的强度，增大其压缩性，此时建筑物就会产生过大的沉降问题，最终影响到地基，使其严重变形。 

　　1.2 工程勘察中还应密切结合建筑物地基基础类型的需要，查明有关水文地质问题，提供选型所需的水文地质资料。 在地质工作中，做好资料的收集工作和熟悉工作是对后续工作的前提准备。 

　　1.3 应从工程角度，按地下水对工程的作用与影响，提出不同条件下应当着重评价的地质问题，如： 

　　（1）对埋藏在地下水位以下的建筑物基础中水对砼及砼内钢筋的腐蚀性。 

　　（2）对选用软质岩石、强风化岩、残积土、膨胀土等岩土体作为基础持力层的建筑场地，应着重评价地下水活动对上述岩土体可能产生的软化、崩解、胀缩等作用。在地基基础压缩层范围内存在松散、饱和的粉细砂、粉上时，应预测产生潜蚀、流砂、管涌的可能性。 

　　（3）当基础下部存在承压含水层，应计算和评价基坑开挖后承压水冲毁基坑底板的可能性。 

　　（4）当在地下水位以下开挖基坑的时候，应当进行富水、渗透试验，并对因人工降水而引起土体沉降、边坡失稳进而影响周围建筑物稳定的可能性做出评价。 

　　二、岩土水理性质 

　　岩士与地下水相互作用时呈现出来的各种性质，我们称之为岩土水理性质。岩土水理性质与岩土的物理性质都是岩：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的评价是不够全面的。岩土的水理性质是岩土与地下水相互作用显示出来的性质，下面首先介绍一下地下水的赋存形式及对岩土水理性质的影响，然后再对岩土的几个重要的水理性质及研究测试方法进行简单的介绍。 

　　2.1 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。 

　　2.2 岩土的主要的水理性质及测试办法： 

　　（1）软化性，是指岩土体浸水后，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。在岩石层中存在易软化岩层时，在地下水的作用下往往会形成软弱夹层。各类成因的粘性上层、泥岩、页岩、泥质砂岩等均普遍存在软化特性。 

　　（2）透水性，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的发育情况和其透水性成正比。一般可用渗透系数表示透水性，可通过抽水试验求取岩上体的渗透系数。 

　　（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。 

　　（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，用给水度表示。给水度是含水层的几个重要水文地质参数，也影响场地疏时间。其一般是通过实验室方法测定。 

　　（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。其是由于颗粒表面结合水膜吸水变厚，失水变薄导致的。 

　　三、地下水引起的岩土工程危害 

　　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： 

　　3.1.1 水位上升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： 

　　（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，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。地下水的过大下降，常常诱发地裂、地面沉降、地面塌陷等地质灾害以及地下水源枯竭、水质恶化等环境问题，对岩土体、建筑物的稳定性和人类自身的居住环境造成很大威胁。 

　　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。地下水升降变动带内由于地下水的渗透，会将土层中的铁、铝成分淋失，土层失去胶结物将造成土质变松、含水量孔隙比增大，压缩模量、承载力降低，给岩土工程基础选择、处理带来较大的麻烦。 

　　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。流砂、管涌、基坑突涌的形成条件和防治措施在有关的工程地质文献已有较详细的论述。 

　　结束语：鉴于工程地质勘探的准确与否对房屋的建筑成本有着直接的影响作用，并直接影响着建筑项目的综合效益，而岩土水文地质工作在工程地质勘探中也占据着相当重要的地位。在勘探中，做好水文地质的研究工作，对于后续项目的顺利进行有着重要的意义。 

　　参考文献： 

　　[1] 唐辉明.《工程地质学基础》[M].化学工业出版社，2008. 

　　[2] 中国建筑工业出版社 编著，《建筑工程地质勘探与取样技术规程》[M].中国建筑工业出版社，2012. 

　　[3] 李晓，邹云.《工程地质勘察中的认识论方法》[M].重庆大学出版社，2011. 

　　[4] 崔可锐.《水文地质学基础》[M].合肥工业大学出版社 ，2010. 

　　[5] 唐大雄.《工程岩土学》[M].地质出版社，2005. 

　　[6] 长江航道局主编.《渠化工程地质勘察规范》[M].人民交通出版社，2011.