□ 文占國(guó)

水文地質(zhì)與工程地質(zhì)的關(guān)系非常密切,兩者是相互聯(lián)系，相互作用的，地下水是巖土體的重要組成部分，巖土體的工程特性受其直接影響，是基礎(chǔ)工程項(xiàng)目的環(huán)境，影響建設(shè)物的穩(wěn)定性和耐用性，本文介紹了常見(jiàn)的水利工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件，分析了常見(jiàn)的水利工程地質(zhì)問(wèn)題，將工程地質(zhì)和水文地質(zhì)問(wèn)題作為案例來(lái)說(shuō)明地質(zhì)勘測(cè)在水利建設(shè)中的重要性。

水利工程中地下水是巖土體的一部分，地下水主要會(huì)影響建筑工程地基的工程特性，同時(shí)也會(huì)對(duì)建筑物和水利工程地基的穩(wěn)定性和耐用性產(chǎn)生一定的影響。任何項(xiàng)目建設(shè)的設(shè)計(jì)，一般都需要通過(guò)一系列的觀察、探索、實(shí)驗(yàn)，確定調(diào)查地區(qū)的水文地質(zhì)條件、面積，掌握調(diào)查區(qū)的地下水形成、運(yùn)動(dòng)特性以及水的質(zhì)量和數(shù)量的變化，在制定利用或排除地下水措施時(shí)提供水文依據(jù)。

然而，在實(shí)際的工程地質(zhì)勘探工作中，人們通常更注重巖土勘探所揭露出來(lái)的巖土類型和工程地質(zhì)性質(zhì)、地質(zhì)結(jié)構(gòu)研究，很少直接涉及水文地質(zhì)參數(shù)的利用，水文地質(zhì)問(wèn)題僅是象征性的工作，在調(diào)查報(bào)告中只是簡(jiǎn)單的對(duì)自然狀態(tài)的水文地質(zhì)條件做出簡(jiǎn)單的評(píng)價(jià)。在一些地區(qū)的水文地質(zhì)條件復(fù)雜，由于工程勘察沒(méi)有深入地研究，設(shè)計(jì)中也忽視了水文地質(zhì)，往往造成地下水引發(fā)的各種巖土工程危害問(wèn)題，使調(diào)查和設(shè)計(jì)出現(xiàn)尷尬的局面。為了提高工程調(diào)查質(zhì)量，加強(qiáng)水文地質(zhì)研究是必要的，在工程勘察中不僅需要確定與巖土工程相關(guān)的巖土體地下水的水文地質(zhì)問(wèn)題，更要提出預(yù)防和治理的建議，為設(shè)計(jì)和施工提供必要的水文地質(zhì)資料，以消除或減少地下水對(duì)巖土工程的危害。

一、工程地質(zhì)和水文地質(zhì)的評(píng)價(jià)內(nèi)容

在過(guò)去的工程勘察報(bào)告中，由于缺乏結(jié)合基礎(chǔ)設(shè)計(jì)和施工需要的地下水對(duì)巖土工程的作用和傷害的評(píng)估，在許多地區(qū)已經(jīng)發(fā)生多起因水文地質(zhì)基礎(chǔ)下沉和開(kāi)裂等建筑質(zhì)量的事故。在山區(qū)，強(qiáng)降雨容易造成山體滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害?？偨Y(jié)過(guò)去的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，我們認(rèn)為，工程勘察中對(duì)于水文地質(zhì)問(wèn)題的評(píng)價(jià)應(yīng)該考慮以下幾點(diǎn)：

——把重點(diǎn)放在地下水對(duì)巖石和土壤以及建筑物的作用和影響的評(píng)估上，預(yù)測(cè)潛在的巖土工程危害，提出防范措施。

——結(jié)合建筑物地基的基礎(chǔ)類型，查明有關(guān)的水文地質(zhì)問(wèn)題，并提供所需的水文地質(zhì)資料。

——查明地下水天然狀態(tài)和自然狀態(tài)時(shí)的影響，調(diào)查人類工程活動(dòng)對(duì)地下水的影響，以及地下水對(duì)于巖石和土壤以及建筑物的反作用。

——從工程的角度來(lái)看，根據(jù)地下水對(duì)工程的作用和影響，提出在不同條件下的項(xiàng)目應(yīng)重點(diǎn)評(píng)估地質(zhì)的問(wèn)題：第一，埋在水中地下水位以下的建筑物的基礎(chǔ)上，水對(duì)混凝土中鋼筋的腐蝕;第二，選擇軟巖、風(fēng)化巖、殘積土、膨脹土等土體作為一個(gè)基層建筑的工地，地下水評(píng)估活動(dòng)應(yīng)著眼于可能發(fā)生的巖石和土壤軟化、崩解等；第三，在地基基礎(chǔ)壓縮范圍內(nèi)出現(xiàn)的松散、飽和的細(xì)砂，應(yīng)該預(yù)測(cè)產(chǎn)生液化、潛在的侵蝕、流砂的可能性；第四，在地下車庫(kù)的設(shè)計(jì)和施工中，因地下水位變化引起的地基浮動(dòng)問(wèn)題；第五，防滲帷幕改變地下水運(yùn)動(dòng)形式影響到的巖石和土壤的變化，以及對(duì)建筑物和環(huán)境影響。

二、巖土水理性質(zhì)的測(cè)試和研究

土壤的物理性質(zhì)就是土壤中的水分和地下水相互作用而顯示出的各種屬性，主要包括水分含量、持水能力、透氣性，這些特點(diǎn)構(gòu)成了巖土體中地下水與液態(tài)和氣態(tài)水之間的密切關(guān)系。

巖土體中的地下水活動(dòng)貯存在巖層，產(chǎn)生不同形式的滯水、潛水、承壓水。根據(jù)進(jìn)入含水層孔隙的水的性質(zhì)的不同又可以分為：裂隙水和巖溶水。土壤和地下水的交互作用，使得在巖土體中的地下水有不同的存在方式，不同形式的地下水而且還對(duì)巖土體有不同程度的影響。結(jié)合水主要是存在于沙粘土中含量甚微的地下水的一種形式。弱結(jié)合水，尤其是當(dāng)結(jié)合水和粘土的顯示屬性，如可塑性，膨脹、收縮變?yōu)檎惩恋?，它是受?qiáng)勁土壤的物理作用和機(jī)械性能的制約，活動(dòng)范圍極其有限，受巖土動(dòng)態(tài)物理性能影響較小。

三、水利地質(zhì)分析

（一）地下洞室圍巖穩(wěn)定性的工程地質(zhì)分析

理想的建洞山體應(yīng)具備的條件：建洞區(qū)的地質(zhì)構(gòu)造簡(jiǎn)單，巖層厚，間距大，沒(méi)有斷裂帶影響整個(gè)山體的穩(wěn)定性，堅(jiān)硬完整的巖體，地形完整，沒(méi)有山體滑坡、泥石流等早期和近期破壞的地形，無(wú)巖溶或巖溶不發(fā)育，地下水影響不大，沒(méi)有有害氣體和異常地?zé)帷?/p>

巖石變形和破壞的幾種類型：脆性斷裂，斷層和山體滑坡，層狀彎折和拱曲，塑性變形和膨脹。

（二）壩基巖體工程地質(zhì)分析

不同壩型，其工作有不同特點(diǎn)，所以對(duì)地質(zhì)條件的要求是不同的。因此，除了對(duì)各類壩型的工作特點(diǎn)應(yīng)該了解外，特別要了解不同類型的壩對(duì)地質(zhì)條件的適應(yīng)性和工程地質(zhì)條件的要求。由于壩區(qū)巖體存在一定的地質(zhì)缺陷，可能導(dǎo)致重大的工程事故，如壩基穩(wěn)定問(wèn)題和壩區(qū)滲漏問(wèn)題。

（三）邊坡工程地質(zhì)分析

常見(jiàn)的邊坡主要有松弛張裂、蠕動(dòng)變形、山體滑坡和崩塌四種類型。此外，還有泥石流滑坡，傾倒等其他過(guò)渡類型。泥石流是一種常見(jiàn)的邊坡失穩(wěn)類型。影響邊坡穩(wěn)定的因素有：地形條件的影響，巖石類型和性質(zhì)的影響，地質(zhì)構(gòu)造和巖體結(jié)構(gòu)的影響，地下水和地表水及降雨的影響，其他因素如風(fēng)力、日照、溫度因素，人工開(kāi)挖、振動(dòng)和地震等。

（四）水庫(kù)工程地質(zhì)問(wèn)題

水庫(kù)有兩類：一類是由在河流上筑壩形成的人工湖，即地面水庫(kù)；另一種是利用地下蓄水結(jié)構(gòu)，由人工控制形成的地下水庫(kù)。蓄水后，水文地質(zhì)條件、水庫(kù)周圍的水文條件都會(huì)發(fā)生相對(duì)劇烈的變化，從而影響庫(kù)區(qū)及鄰近地段的地質(zhì)環(huán)境。例如，水庫(kù)水升高浸潤(rùn)庫(kù)岸，風(fēng)浪對(duì)庫(kù)岸的侵蝕，地下水上升浸沒(méi)洼地等。由此產(chǎn)生了各種不同的工程地質(zhì)問(wèn)題，如水庫(kù)滲漏、水庫(kù)浸沒(méi)、庫(kù)岸坍塌、水庫(kù)淤積、水庫(kù)誘發(fā)地震等問(wèn)題。

（五）軟土路基工程地質(zhì)問(wèn)題

軟土基坑工程地質(zhì)問(wèn)題主要包括兩個(gè)方面：邊坡的穩(wěn)定性和基坑的降排水。在軟土基坑的建設(shè)中，要防止邊坡失穩(wěn)，確保施工安全，應(yīng)采取的措施有：設(shè)置一個(gè)合理的坡度、建立邊坡防護(hù)設(shè)施，基坑支護(hù)，降低地下水位等。

軟土基坑降排水的目的是：增加邊坡的穩(wěn)定性；對(duì)于細(xì)砂和粉砂土質(zhì)邊坡，防止發(fā)生流砂和管涌；對(duì)于下臥承壓含水層粘土基坑，防止坑底隆起，保持基坑土壤干燥，方便施工。軟土基坑開(kāi)挖的降排水也有兩種方式：明排法和人工降水。人工降水一般采用輕型井點(diǎn)或管井井點(diǎn)降水方式。

四、結(jié)束語(yǔ)

工程地質(zhì)是在20世紀(jì)才建設(shè)和發(fā)展起來(lái)的地球科學(xué)。水利水電工程地質(zhì)勘察是各行業(yè)中涉及面最廣泛、問(wèn)題最復(fù)雜、任務(wù)最困難、最負(fù)盛名和最具權(quán)威的主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)，它有其自身的特殊性和復(fù)雜性。

工程地質(zhì)中的工程地質(zhì)環(huán)境系統(tǒng)由工程環(huán)境和地質(zhì)環(huán)境組成，巖土體的加載路徑和時(shí)間上的記憶性決定了工程地質(zhì)環(huán)境的變化和內(nèi)部的自我調(diào)整，累積到一定程度必然改變?cè)械南到y(tǒng)關(guān)系，重新組合形成一個(gè)新的系統(tǒng)關(guān)系，這體現(xiàn)了地質(zhì)環(huán)境對(duì)工程環(huán)境的適應(yīng)性，以及工程環(huán)境對(duì)地質(zhì)環(huán)境的適宜性。

對(duì)水利工程地質(zhì)環(huán)境現(xiàn)狀的分析，首先要分析區(qū)域地質(zhì)和水文地質(zhì)條件及其對(duì)水利項(xiàng)目的適宜性，然后分析和預(yù)測(cè)區(qū)域地質(zhì)環(huán)境在水利工程建設(shè)和運(yùn)營(yíng)狀況下可能發(fā)生的變化及規(guī)模，預(yù)測(cè)可能發(fā)生的災(zāi)難性破壞，以及災(zāi)害控制管理可能性或得到控制治理水平程度的大小。

對(duì)水利工程地質(zhì)環(huán)境現(xiàn)狀分析的結(jié)果，是為水利工程的規(guī)劃和設(shè)計(jì)提供前瞻性的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)資料，為水利工程的運(yùn)營(yíng)提供合理化建議。