摘要:在巖石的土體之中,地下水是一個十分重要的組成部分。在對建筑工程進行地質勘探的工作中,可以說水文地質與工程質地之間相互影響而又彼此關聯(lián),二者是矛盾統(tǒng)一的密切關系。巖石土體中的地下水含量是工程的一個重要特征,也是建筑施工中巖石土體穩(wěn)定性的重要指標。水文地質對于建筑施工的安全性可以說會造成巨大的影響。隨著現(xiàn)代建筑施工工程的數(shù)量的日益增多,越來越多的建筑工程因為工程地質勘探過程中對水文地質的忽視而造成工程出現(xiàn)裂縫以及不穩(wěn)定,更有甚者,建筑被徹底毀壞。這種現(xiàn)象也在日益增多。因此,勘探人員要充分認識到水文地質勘探在工程地質勘探過程中的重要作用。
關鍵詞:江西?。唤ㄖこ?;水文地質勘察
一、水文地質勘探的背景分析
近些年來,部分生活污水和工業(yè)廢水不經(jīng)處理被直接排放進城區(qū)河流湖泊,導致城區(qū)河流湖泊中積累了高濃度的有毒有機物、重金屬等有害物質。水文地質問題在工程勘察、設計和施工過程等地質工程中始終是一個極為重要的問題,同時,也是一個比較易于被忽視的問題。而這個問題一旦被忽視,其后果又非常嚴重。隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展,人類文明的進步,我們對自然資源的破壞愈加嚴重,自然災害、環(huán)境污染的情況越來越嚴重。近年來,科學迅速發(fā)展,為了適應生產(chǎn)建設的需要,水文地質學與地熱、地震、環(huán)境地質等方面的研究相互滲透,使得水文地質學又出現(xiàn)了很多分支學科,這些學科形成了若干新領域。其中比較典型的有水文地球化學、供水水文地質學、區(qū)域水文地質學、地下水動力學、礦床水文地質學以及土壤改良水文地質學等。
二、江西省水文地質勘探概況
自1997年起,江西省、市由水文部門負責編制水資源公報。所謂水資源公報,指總結取水、用水、排水三個基本環(huán)節(jié)的年度情況,從中全面了解各地的水資源開發(fā)利用、保護以及管理情況。自2003年起,江西省九江市水文局又對本市水資源的數(shù)量、質量、開發(fā)以及利用、管理和保護作了全面調查統(tǒng)計,獲取了有關資料,并和前一年及多年平均情況進行了比較分析。該比較分析除了可以反映水資源演變情勢以及開發(fā)利用現(xiàn)狀之外,還結合經(jīng)濟社會指標對用水指標進行了統(tǒng)計分析,以對水功能區(qū)的水質達標狀況進行了分析,同時也揭示了水資源和經(jīng)濟社會以及生態(tài)環(huán)境之間的關系。近些年來,江西省、市水文部門還對城市水資源規(guī)劃、飲用水水源地保護規(guī)劃等進行了編制。就建設項目的水資源論證而言,對建設項目的三個環(huán)節(jié)即取水、用水以及退水作了全面分析,對建設項目中的取水口、退水口上下游一定范圍內(nèi)的情況也進行了調查和研究。
三、地下水位置異常對建筑工程造成的危害
隨著經(jīng)濟發(fā)展,環(huán)境危機問題也在不斷加劇,對于生活環(huán)境污染問題的關注度也隨之越來越高。環(huán)境污染不僅會嚴重破壞生態(tài)平衡、危害到人類健康,還會嚴重影響地區(qū)或城市的發(fā)展。比如污染場地,就是環(huán)境污染的一種體現(xiàn)方式。評價和勘察污染場地的環(huán)境狀況以及水文地質情況,不但能夠有效避免污染場地對生態(tài)環(huán)境以及人們的身體健康再次產(chǎn)生危害,而且能為地區(qū)或城市的發(fā)展提供可靠的保障。再如地下水的異常,也會對建筑工程產(chǎn)生不同程度的危害。地下水的異常表現(xiàn)有多種,其對建筑工程的危害也體現(xiàn)在不同方面。
(一)地下水異常上升會造成的危害主要為巖石土體的鹽堿化和泥沼化。分析引起地下水潛層水位提高的原因,可以說不一而足,諸如氣溫、降水,含水層結構、和巖石特性以及人工因素等都屬于。潛水層水位升高后所形成的鹽堿化和泥沼化會腐蝕建筑物的材料,也會造成堤岸的土體崩潰和滑坡。
(二)地下水異常下降及其導致的危害。地下水水位下降也常常會造成危害。分析造成地下水潛水層水位下降的原因,人工因素是主要因素。例如過度的采礦以及對地下水的過度抽取都會導致地下水潛水層水位降低。地下水水位下降以后,會導致水源枯竭,乃至出現(xiàn)地面裂縫以及地面下沉。在這種情況下,地面大面積坍塌也不足為奇。可以說,地下水水位的異常下降的危害不僅包括對巖石土體的自身的結構的破壞,還會造成建筑物的損壞以及惡化生存環(huán)境。
(三)由動壓力造成的危害。所謂動壓力,在水的正常狀態(tài)下是十分微小的。但是,當人工破壞水體的自然動力平衡狀態(tài)時,動壓力會變大,形成危害。水體動壓力會導致管涌和流砂等現(xiàn)象的發(fā)生。
四、探勘水文地質的重要意義及其具體內(nèi)容
建筑工程水文地質勘查的主要指對巖石土體的水理特性測試。其主要內(nèi)容包括:
(一)地下水存在形式
地下水存在于巖石中的形式主要有毛細管水、重力稅以及強弱結合水等。毛細管水存在于巖石土層毛細管。當毛細管力變大,濕度較大的濕水層會在地下水潛水面上面形成。強結合水是一種在處在強大壓強下巖石土體中的顆粒物。其存在形式主要為一層超薄的水分子膜,其動力主要為分子引力的作用而產(chǎn)生的強力依附。和一般水相比,這種水沒有彈性和粘性,更難以實現(xiàn)靜水水壓且不被重力影響的傳導。但是,這種水有強大的抗剪切能力。毛細管水可以傳導靜水水壓,依靠重力的推動作為其流動動力。與前兩者相比,弱結合水其所在位置是吸著水的最外層,是一種依附在強結合水外的結合分子水膜。分子運動對重力水影響不大,重力水是巖石土體內(nèi)流動十分活躍的一種水,沒有抗剪能力,可以傳導靜水水壓,對巖石土體的水理特征的分析研究始終重要。
(二)巖石土體的水理特征
水理特征與物理特征都是巖石土體重要的工程地質特征。地下水在巖石土體中存在的時候,會顯露出多種不同的水理特性。其水理特征就是通過和巖石土體的彼此影響而體現(xiàn)出來的。巖石土體中表現(xiàn)出水理特征會影響巖石變形趨勢和強度,同時,對于其所在區(qū)域的建筑物穩(wěn)定性和安全性會有影響。地下水存在著各各不同的形式。通過和不同性質的巖石土體的相互影響,其最終表現(xiàn)出千差萬別的水理特征。在這些水利特征中,透水性是重要的巖石土體水利特征之一。其表示參數(shù)是滲透系數(shù),可以通過抽水實驗得到。滲透系數(shù)對巖石土體內(nèi)的間隙規(guī)模、連續(xù)性和數(shù)量會有反映。除了透水性,崩解性也是重要的巖石土體水利特征之一。
對以上特性的認識和勘查主要通過抽水試驗來進行。進行抽水實驗時,為了保證準確性和可靠性,在實驗時,必須采用多個空洞來開展,以更為全面的分析地層的含水性和失水性。除了抽水實驗,還要對給水度進行測試。測試給水度時,通常使用在原狀土中取樣進行釋水測試的方法。其具體做法為:借助環(huán)刀采集含水層中原狀土,經(jīng)過充分飽和,之后把水排出,以檢測這部分水的體積。這種方法在實際應用中較為成熟。但是,在采集原狀土的過程中比較難保證其水分的完整性。因此,得出的結果還是有一定偏差的。
五、水文地質的勘察要求
在工程地質勘探中,水文地質是重要組成部分,相關水文地質因素的變化,會嚴重影響到建筑工程的整體建設。
在進行水文地質勘察時,要結合工程特點依據(jù)區(qū)域性的氣候狀況、地下水的埋藏條件開展有針對性的勘察。
(一)勘察反作用。具體地說就是在工程勘察中不僅要查明地下水的靜態(tài)埋藏條件,還要注重分析預測在人為工程活動中地下水埋藏條件的變化。尤其對于水文地質對工程活動、對巖土體以及對周邊環(huán)境的反作用,更是水文地質勘察中必然要進行的內(nèi)容。需要查明的內(nèi)容包括含水層的分布、厚度及埋深,還有各含水層以及隔水層的流向、水位、埋藏條件、地下水類型及其變化幅度。一般通過現(xiàn)場試驗對地層滲透系數(shù)等水文地質參數(shù)進行測定。
(二)提出勘察重點。應從工程角度,按地下水對工程的作用與影響,應工程勘察中的水文地質勘察要求,提出不同條件下應當著重勘察的水地質問題。比如區(qū)域性氣候資料,要了解降水量、蒸發(fā)量、歷史最高水位以及該地近 3~5年的最高地下水位以及水位變化趨勢。此外,對于地表水與地下水的補排關系、地下水補給排泄條件以及對水位的影響也要列為勘察重點。
(三)水文地質勘察要與建筑物的基本要求相符合。在水文地質勘察中,在地下水位以下開挖基坑、采取排水措施時,要能夠確保建筑物的安全,應根據(jù)抽水試驗資料,為建筑物的建設提供數(shù)據(jù)的支持。如評價含水地層的滲透性和富水性,還要評價由于工程施工降水在地下水位下降的影響范圍。要分析在此范圍內(nèi)會不會引起土體沉降、地面沉降或邊坡失穩(wěn),乃至于對周圍建筑物的穩(wěn)定性造成影響。
參考文獻:
[1]孔金玲.水文地質空間信息系統(tǒng)研究[D].長安大學.2004年
[2]董慶.工程地質勘察中水文地質問題的影響[J].科技創(chuàng)新導報.2009.10.
[3]呂蘭軍.水文在城鎮(zhèn)化發(fā)展中的作用與思考——以江西省九江市為例[J].水政資源.2015.03期
[4]王茂林等.新型城鎮(zhèn)化發(fā)展對水利的需求分析[J].水利發(fā)展研究.2014.08
作者簡介:李堅,男,高級工程師,主要從事水工環(huán)地質勘察、地質找礦工作。