戴巖柯

[摘要]在巖土勘察過(guò)程中，往往對(duì)水文地質(zhì)的勘察較為忽略，其實(shí)這樣做法是不正確的。水文地質(zhì)一定程度上對(duì)巖土勘察整體工作來(lái)講有著非常重要的作用。如果不能及時(shí)地進(jìn)行相應(yīng)的監(jiān)管審查，將會(huì)引發(fā)不必要的地下水等問(wèn)題，嚴(yán)重影響巖土勘察工作的效率，造成不同程度的危害。通過(guò)相應(yīng)的技術(shù)手段，對(duì)水文地質(zhì)嚴(yán)格按照工程指標(biāo)進(jìn)行相應(yīng)的勘察，及時(shí)發(fā)現(xiàn)其中的問(wèn)題，從而降低水文地質(zhì)中不良因素帶來(lái)的危害。

[關(guān)鍵詞]水文地質(zhì)問(wèn)題 工程勘察 影響

[中圖分類號(hào)] P345 [文獻(xiàn)碼] B [文章編號(hào)] 1000-405X（2014）-7-187-2

1前言

水文地質(zhì)工作是工程勘察中的重要內(nèi)容，是工程建筑基礎(chǔ)設(shè)計(jì)、持力層合理選擇以及工程地質(zhì)災(zāi)害防治等工作內(nèi)容的基礎(chǔ)。隨著工程勘察的不斷發(fā)展，筆者相信，水文地質(zhì)工作必將會(huì)受到廣泛的關(guān)注和重視。

2巖土的重要水理特性指標(biāo)

①軟化性，它是指巖土體受到水浸泡作用后，其力學(xué)強(qiáng)度降低的特性，一般采用軟化系數(shù)來(lái)表示。由于粘性土層、泥巖、頁(yè)巖、泥質(zhì)砂巖等由于組成成分為均松散的土體，其在干燥狀態(tài)下的力學(xué)強(qiáng)度很高，但受到水浸泡時(shí)，其力學(xué)強(qiáng)度會(huì)急劇下降。因此，在地層中夾雜著上述巖層時(shí)易形成軟弱夾層，在巖土物理性質(zhì)及力學(xué)強(qiáng)度評(píng)價(jià)中，應(yīng)對(duì)此進(jìn)行著重分析。

②透水性，它是指水在自身的重力作用下，巖土體允許水透過(guò)的性能，一般用滲透系數(shù)來(lái)表示。當(dāng)巖土體的結(jié)構(gòu)較為松散，或其內(nèi)部由于構(gòu)造形成了很多裂隙后，水較易透過(guò)巖土體，其滲透系數(shù)較高；而當(dāng)巖土體顆粒細(xì)膩、結(jié)合緊密時(shí)，水不易透過(guò)巖土體，其滲透性數(shù)就較小。巖土體的滲透系數(shù)一般通過(guò)打井進(jìn)行抽水試驗(yàn)來(lái)測(cè)得。

③崩解性，它是指巖土體被水浸泡后，土體顆粒之間的結(jié)合力被削弱、土體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生破壞和崩解的特性，它一般用崩解量來(lái)表示。巖土體的崩解時(shí)間與其顆粒成份、礦物成分和組成結(jié)構(gòu)具有較大的關(guān)系，在相同的崩解時(shí)間內(nèi)，蒙脫石、云母石等多以散開(kāi)方式崩解，而石英多以散開(kāi)方式崩解。

④給水性，它是指巖土體在水的浸泡飽和狀態(tài)下，水在重力的作用下通從巖土體的孔隙、裂隙中自由流出的一種特性，一般以給水度表示。給水度是一項(xiàng)很重要的水文地質(zhì)參數(shù)，反映了含水層的給水特性，影響場(chǎng)地的疏干性能，給水度多在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行測(cè)定。

⑤脹縮性，它是指巖土體在吸水后體積增大，失水后體積縮水的特性。由于巖土體的顆粒受水作用時(shí)吸水變厚，而失水后變薄，往往引起基坑的隆起和開(kāi)裂，對(duì)地基的變形和邊坡穩(wěn)定會(huì)產(chǎn)生重要的影響。表征巖土脹縮性的指標(biāo)有膨脹率、膨脹系數(shù)、收縮率、收縮系數(shù)等。

3地下水參數(shù)的測(cè)定

3.1水文地質(zhì)參數(shù)的測(cè)定方法

①地下水位：采用鉆孔、探井或測(cè)壓管觀測(cè)法測(cè)定；②滲透系數(shù)和導(dǎo)水系數(shù)：通?？梢酝ㄟ^(guò)抽水試驗(yàn)、壓水試驗(yàn)、注水試驗(yàn)以及室內(nèi)滲透試驗(yàn)來(lái)測(cè)定；③給水度、釋水系數(shù)：?jiǎn)慰壮樗囼?yàn)、非穩(wěn)定流抽水試驗(yàn)、地下水位長(zhǎng)期觀測(cè)、室內(nèi)試驗(yàn)；④越流系數(shù)和越流因數(shù)：多孔抽水試驗(yàn)；⑤單位吸水率：注水試驗(yàn)和壓水試驗(yàn)；⑥毛細(xì)水上升高度：試坑觀測(cè)和室內(nèi)試驗(yàn)。

3.2水文地質(zhì)參數(shù)的測(cè)定要求

①地下水位的測(cè)定。在工程地質(zhì)勘察中，凡遇到地下含水層，均應(yīng)對(duì)各含水層的地下水位高度進(jìn)行測(cè)定。由于地下水的水位穩(wěn)定須持續(xù)一段時(shí)間，因此地下水位的測(cè)定應(yīng)在含水層的水位靜止后再進(jìn)行測(cè)定；若采用泥漿鉆進(jìn)時(shí)，須將測(cè)水管打入含水層20cm后再進(jìn)行觀測(cè)；對(duì)多層含水層進(jìn)行測(cè)定時(shí)，應(yīng)采取有效措施，防止各含水層互相串通。②地下水流向的測(cè)定。通常采用幾何法測(cè)定，在測(cè)點(diǎn)四周按一定的距離打若干探孔，分別測(cè)定各孔的水位，來(lái)確定地下水的流向，而通過(guò)指示劑法和充電法可以從各探孔內(nèi)測(cè)得地下水的流速。③抽水試驗(yàn)。由于滲透系數(shù)的不同，所選定的抽水試驗(yàn)方法有所不同，實(shí)際應(yīng)用中，可根據(jù)滲透系數(shù)的不同應(yīng)用范圍具體選用不同的試驗(yàn)方法。抽水試驗(yàn)宜通過(guò)三次降深測(cè)定，最大降深的確定應(yīng)由工程設(shè)計(jì)所需的最大地下水位深度來(lái)確定，在抽水試驗(yàn)中，應(yīng)由同一測(cè)定人和同一臺(tái)測(cè)定儀器進(jìn)行量測(cè)，抽水孔的讀數(shù)精度應(yīng)為厘米級(jí)，觀測(cè)孔的讀數(shù)精度應(yīng)為毫米級(jí)，當(dāng)水位在一定的范圍內(nèi)波動(dòng)，而沒(méi)有出現(xiàn)較大的升、降時(shí)，可視為水位穩(wěn)定，其水位可作為測(cè)定值。④滲水試驗(yàn)和注水試驗(yàn)。上述兩個(gè)試驗(yàn)可在試坑或鉆孔中進(jìn)行測(cè)定，一般砂土和粉土采用試坑單環(huán)法測(cè)定，粘性土可采用試坑雙環(huán)法，當(dāng)試驗(yàn)深度較大時(shí)，可采用鉆孔法測(cè)定。⑤壓水試驗(yàn)。根據(jù)工程的實(shí)際要求，結(jié)合地質(zhì)勘察的鉆探資料，按巖層的滲透性劃分試驗(yàn)段，再確定試驗(yàn)孔位，根據(jù)試驗(yàn)的起始?jí)毫?、最大壓力和壓力?jí)數(shù)繪制出壓力與壓入水量的關(guān)系曲線，最后計(jì)算本試驗(yàn)段的透水率，確定P—Q曲線的類型。

4地下水引起的巖土工程危害

4.1地下水位變化引起的巖土工程危害

①地下水位上升引起的危害。造成地下水位上升的影響因素有很多，地質(zhì)構(gòu)造方面的原因有含水層結(jié)構(gòu)的變化、巖性產(chǎn)狀的變化等，水文方面的原因有降雨量的增大、氣溫的變化等，人為方面的原因有灌溉、施工破壞等因素的影響。可見(jiàn)，許多方面的因素作用都可能使地下水位上升。地下水位的上升使?jié)撍娴奈恢孟虻乇硪苿?dòng)，易造成以下幾個(gè)方面的危害：土壤鹽堿化加劇、地下水對(duì)地下構(gòu)筑物的腐蝕作用加強(qiáng)；河岸及斜坡易產(chǎn)生地質(zhì)災(zāi)害，如滑移、崩塌等現(xiàn)象，造成地下構(gòu)筑物損壞；易受水作用的巖土體出現(xiàn)軟化、崩解和強(qiáng)度降低等現(xiàn)象；粉細(xì)砂土易出現(xiàn)飽和流砂等現(xiàn)象。②地下水位下降引起的巖土工程危害。地下水位的下降通常由人為原因引起，如人類的開(kāi)礦活動(dòng)、修建水庫(kù)截?cái)嗔说叵滤吹难a(bǔ)給途徑、對(duì)河流進(jìn)行治理和改道等。由于巖土的脹縮性，使得在地下水位下降后，巖土變軟，誘發(fā)地面發(fā)生裂縫、坍塌和沉降等。由此而引發(fā)的一系列生態(tài)問(wèn)題將會(huì)對(duì)地下水資源、地質(zhì)條件產(chǎn)生較大的破壞，而且多數(shù)不可逆轉(zhuǎn)，危害十分嚴(yán)重。③地下水位的反復(fù)波動(dòng)。地下水位的反復(fù)波動(dòng)易使地上建筑的基礎(chǔ)產(chǎn)生變形，造成建筑開(kāi)裂等問(wèn)題，最重要的是，地下水位的反復(fù)波動(dòng)，會(huì)對(duì)地層中的膠結(jié)物產(chǎn)生淘洗作用，當(dāng)土層中失去脫結(jié)物，土體的強(qiáng)度會(huì)變低，給工程基礎(chǔ)的處理帶來(lái)困難。

4.2地下水動(dòng)壓力作用引起的巖土危害

天然的地下水很少會(huì)產(chǎn)生動(dòng)壓力，但人類的活動(dòng)，如地下空間或礦產(chǎn)資源的開(kāi)發(fā)會(huì)使得正常的地下水壓力平衡被打破，使局部產(chǎn)生較大的壓力，當(dāng)遇到粉粘土層時(shí)，會(huì)產(chǎn)生流砂、管涌等問(wèn)題，造成基坑隆起和變形，嚴(yán)重的會(huì)使邊坡失穩(wěn)，發(fā)生工程安全事故。

4.3地下水對(duì)基礎(chǔ)的危害

選擇基礎(chǔ)埋深時(shí)，應(yīng)認(rèn)真考慮地下水的動(dòng)態(tài)變化及其埋藏特點(diǎn)。進(jìn)行建筑基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)保證建筑基礎(chǔ)的底面埋置在地下水位以上，否則應(yīng)采取相應(yīng)的排水和降水措施，同時(shí)還應(yīng)對(duì)基礎(chǔ)的鋼筋混凝土做必要的防地下水腐蝕措施。當(dāng)基礎(chǔ)伸入承壓水層內(nèi)時(shí)，在施工前必須采取降水措施，防止在基坑開(kāi)挖時(shí)承壓水噴出，危害人身財(cái)產(chǎn)安全。沿河岸線建設(shè)的建筑，除了考慮地下水的影響外，還應(yīng)充分考慮地下水與地表水的相互補(bǔ)給關(guān)系，避免地表水對(duì)基礎(chǔ)的沖刷，危害結(jié)構(gòu)安全。

4.4地下水對(duì)巖土力學(xué)性質(zhì)的危害

當(dāng)?shù)叵滤挥缮舷蛳伦兓瘯r(shí)，巖土的天然含水量和孔隙比會(huì)出現(xiàn)由小變大再變小的趨勢(shì)，其壓縮模量和承載力則會(huì)出現(xiàn)由大變小再變大的趨勢(shì)。究其原因，地下水的長(zhǎng)期水位變化，產(chǎn)生了淋濾作用，使巖土中的鐵、鋁等礦物元素發(fā)生富集，加強(qiáng)了土體之間的膠結(jié)和連接能力，形成了硬殼層，造成了巖土的含水量、孔隙比變小，而壓縮模量和承載力變大的情況；而位于地下水位以下的土層，其受地下水位變化作用影響較小，其氧化、水解作用也較弱，主要作用力來(lái)自上層土體的壓力作用，土質(zhì)逐漸變得密實(shí)，因此，含水量變小，壓縮模量和承載力變高。

5結(jié)語(yǔ)

水文地質(zhì)勘察在工程地質(zhì)勘察中占據(jù)著十分重要的作用，廣大地質(zhì)勘察工作者應(yīng)加強(qiáng)對(duì)水文地質(zhì)勘察的重視，根據(jù)工程的實(shí)際情況，對(duì)由地下水作用可能會(huì)引起的巖土危害和工程危害做出評(píng)估，并提出相應(yīng)的預(yù)防措施，才能使地質(zhì)勘察真正地服務(wù)于工程建設(shè)，有效地 指導(dǎo)作用。

參考文獻(xiàn)

[1]GB50021-2002，巖土工程勘察規(guī)范[S].

[2]GB50007-2002，建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].