潘宏堅(jiān)

（廣西壯族自治區(qū)地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站 廣西桂林 541000）

巖土工程中水文地質(zhì)勘察的內(nèi)容及技術(shù)探討

潘宏堅(jiān)

（廣西壯族自治區(qū)地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站 廣西桂林 541000）

在施工過程中，注重水文地質(zhì)問題是其安全與穩(wěn)定的保障，本文結(jié)合巖土工程勘察內(nèi)容，分析了水文地質(zhì)勘察中的重要性并對(duì)水文地質(zhì)勘察內(nèi)容做了一些介紹，同時(shí)，以上述內(nèi)容為基礎(chǔ)，簡單探討了在水文地質(zhì)勘察中的一些工作方法與技術(shù)應(yīng)用。

水文地質(zhì)；方法；鉆探；勘察技術(shù)

1 前言

現(xiàn)實(shí)生活中，水文地質(zhì)勘察這一工作在巖土工程勘察的這個(gè)過程中有著至關(guān)重要的地位，但在實(shí)際工作中，水文地質(zhì)勘察往往被人們所忽視。文章以巖土工程勘察為例，水文地質(zhì)勘察與工程建設(shè)關(guān)系十分密切，要想使得巖土工程勘察的質(zhì)量得到保障，重視水文地質(zhì)的勘察工作便是十分必要的。為了提升勘察的經(jīng)濟(jì)效益和準(zhǔn)確度，除了加強(qiáng)對(duì)勘察細(xì)節(jié)的掌控，將要求我們選擇更為有效的工作方法及先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用，從而才能提高巖土工程的勘察水平和施工水平。

2 水文地質(zhì)勘察的重要性

水文地質(zhì)的勘察工作是許多工程勘察工作的重要構(gòu)成部分，在實(shí)際的勘察工作中，對(duì)于水文地質(zhì)的勘察工作尤為重要，在這里以巖土工程為例進(jìn)行分類說明。

2.1 地下水埋深對(duì)建筑物基礎(chǔ)埋深的影響

在巖土工程設(shè)計(jì)和施工時(shí)，基礎(chǔ)埋深選擇與地下水水位埋深有一定的關(guān)系，地基承載力允許的情況下，有地下水時(shí)，基礎(chǔ)往往盡量埋置在地下水位以上，以避免地下水對(duì)基坑開挖、基礎(chǔ)施工和使用期間的影響。地下水埋深較淺時(shí)，基礎(chǔ)底面低于地下水位的基礎(chǔ)，應(yīng)考慮施工期間的基坑降水、坑壁圍護(hù)、是否可能產(chǎn)生流砂或管涌等問題，同時(shí)還有考慮基坑降水可能引起的周邊地質(zhì)環(huán)境的變化，應(yīng)對(duì)可能引起的地面塌陷、地基不均勻沉降等地質(zhì)災(zāi)害問題，并采取保護(hù)地基土不受擾動(dòng)的措施。對(duì)于具有腐蝕性的地下水，應(yīng)采用抗侵蝕的水泥品種和相應(yīng)的措施。此外，還應(yīng)該考慮由于地下水的浮托力而引起的基礎(chǔ)底版內(nèi)力的變化、地下室或地下貯罐上浮的可能性及地下室的防滲問題。

2.2 地下水位變化對(duì)巖土工程的影響

一般情況下，地下水水位呈周期性的變化過程，但隨著城鎮(zhèn)的不段發(fā)展，在城鎮(zhèn)地區(qū)建設(shè)區(qū)工程建設(shè)擾動(dòng)到地下水，地下水水位變化更加頻繁，更加明顯，主要是表現(xiàn)在地下水位的上升和下降這兩個(gè)方面。地下水位的上升會(huì)影響建筑工程原基礎(chǔ)承載土層的物理力學(xué)性質(zhì)，有可能出現(xiàn)土層軟化承載力降低的現(xiàn)象，對(duì)工程基礎(chǔ)穩(wěn)定性產(chǎn)生影響，從而威脅到建筑物的穩(wěn)定性。地下水的上升有可能導(dǎo)致土體酸堿不平衡，當(dāng)?shù)叵滤心撤N化學(xué)成分達(dá)到一定含量時(shí)，對(duì)混凝土等建筑材料就會(huì)產(chǎn)生腐蝕作用，對(duì)建筑物的耐久性影響很大。另一方面，地下水水位的下降，可能會(huì)引起周圍地基土層產(chǎn)生固結(jié)沉降，遭受臨近建筑物或地下管線的不均勻沉降。在覆蓋性巖溶區(qū)，地下水位的突然下降往往會(huì)導(dǎo)致地面塌陷地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生。地下水頻繁升降變化，使建筑物基礎(chǔ)的土體顆粒不斷流失，甚至掏空，導(dǎo)致建筑物開裂和危及安全使用，對(duì)人們的居住環(huán)境也會(huì)產(chǎn)生不利的影響。

2.3 對(duì)施工支護(hù)的影響

隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的迅速發(fā)展，越來越多的高樓大廈出現(xiàn)在人們眼前，密集的高層建筑群已經(jīng)變成了現(xiàn)代都市的標(biāo)志之一。在進(jìn)行高層建筑的建造時(shí)，地基一般都造得又深又寬，建筑底板往往低于地下水水位數(shù)米甚至數(shù)十米，具體的施工技術(shù)和施工現(xiàn)場的環(huán)境都會(huì)對(duì)其施工質(zhì)量造成影響。在具體的建筑施工過程中，通常都會(huì)采取垂直開挖、基坑抽水等方法，假如采取抽水的方式，不免會(huì)使得地下的水位發(fā)生驟降，對(duì)基坑周邊的土層、水體造成擾動(dòng)，對(duì)周邊建筑的質(zhì)量有著嚴(yán)重的影響。而基坑的深度及地下水水位降深情況對(duì)基坑壁的穩(wěn)定性影響也不一樣，對(duì)施工支護(hù)的要求有所不同。因此，施工單位在施工之前，進(jìn)行巖土工程勘察時(shí)應(yīng)重視水文地質(zhì)勘察工作，避免造成后期施工會(huì)發(fā)生危險(xiǎn)。

3 巖土工程勘察中水文地質(zhì)勘察的主要工作內(nèi)容

水文地質(zhì)勘察是巖土工程的勘察中重要的組成部分，水文地質(zhì)條件與巖土工程的建設(shè)的關(guān)系是密不可分，因此，為了保障巖土工程項(xiàng)目的順利實(shí)施，必須謹(jǐn)慎而全面勘察水文地質(zhì)的各項(xiàng)內(nèi)容。

3.1 地質(zhì)環(huán)境情況

水文地質(zhì)勘察中的地質(zhì)環(huán)境條件的勘察有著很多的內(nèi)容，包含氣象水文特征、地形地貌、地層巖性及地質(zhì)構(gòu)造等因素。該工程所屬的地域的氣候、濕度以及熱量、周邊水系、地形特征、地貌侵蝕以及堆積情況以及工程所屬區(qū)域的地質(zhì)構(gòu)造、地層巖土特性、基底構(gòu)造以及新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)等。

3.2 水質(zhì)分析

地下水含有各種化學(xué)成分，當(dāng)某些成分含量過多時(shí)，會(huì)腐蝕混凝土石料及金屬管道而造成危害。例如：地下水中的硫酸根離子SO2+4和游離子CO2的含量過多，氫離子濃度（負(fù)對(duì)數(shù)值）pH＜7的酸性地下水將對(duì)破壞和腐蝕混凝土的結(jié)構(gòu)，降低其耐久性。由此可見，對(duì)地下水進(jìn)行認(rèn)真的水質(zhì)分析必不可少，極其重要。對(duì)于一般水質(zhì)評(píng)價(jià)，主要分析項(xiàng)目為K++ Na+、Ca2+、Mg2+、SO2-4、Cl-、CO2-、HCO-3、PH值，堿度，游離CO2、侵蝕性CO2等。

3.3 含水層、隔水層分布情況

地下水依照含水介質(zhì)的特征可分為松散巖層中的孔隙水、堅(jiān)硬巖石中的裂隙水、巖溶中的巖溶水。不同巖土層含水差異較大出現(xiàn)含水和相對(duì)隔水的情況，水文地質(zhì)勘察中對(duì)隔水層和含水層的狀況勘察也是至關(guān)重要的一部分，勘察的主要內(nèi)容包括隔水層和含水層的分布情況、埋藏條件、含水層厚度及埋藏深度、地下水流向、地下水位的變化幅度、地下水的類型，在進(jìn)行勘察的時(shí)候，需要通過野外試驗(yàn)確定含水層滲透系數(shù)等相關(guān)的參數(shù)。

3.4 地下水位的情況

地下水水位變化可能會(huì)引起地面沉降、地面塌陷、流沙、管涌、浮托作用、基坑突涌等現(xiàn)象，對(duì)工程施工通常產(chǎn)生的影響較大。所以，在工程施工之前，務(wù)必要與當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)情況結(jié)合起來，詳細(xì)的勘察地下水位的變化情況，要勘察的內(nèi)容包括：場地穩(wěn)定地下水位、近幾年的水位變化周期、水位變化幅度等。

4 勘察的主要方法和技術(shù)手段

4.1 測(cè)繪

一般采用一張一定比例尺的地質(zhì)圖作為底圖，然后通過具體觀測(cè)的結(jié)果（包括點(diǎn)、線、面）來進(jìn)行記錄，找到與對(duì)象有關(guān)的問題并制定好解決方案，假如找不到合適的地質(zhì)底圖，那么可以以勘察地區(qū)的地形圖為基礎(chǔ)來做水文地質(zhì)的測(cè)繪。目前，遙感影像技術(shù)已較為成熟，已廣泛應(yīng)用到水文地質(zhì)測(cè)繪當(dāng)中，在極大的程度上縮短了測(cè)繪的時(shí)間，其測(cè)繪質(zhì)量也得到了一定程度的提高，在應(yīng)用的過程中應(yīng)注意遙感解譯與野外驗(yàn)證相結(jié)合。測(cè)繪過程中，要主要點(diǎn)和測(cè)線的控制，測(cè)繪觀測(cè)點(diǎn)通常會(huì)選在泉、井、鉆孔、地表水體處，主要含水層或含水?dāng)嗔褞额^處，地表水滲漏地段等重要水文地質(zhì)界線處，以及能發(fā)生地下水存在、活動(dòng)的各種自然地理的、地質(zhì)的標(biāo)志處。觀測(cè)線的布置，往往要求最短路線觀測(cè)更多內(nèi)容。而水文地質(zhì)測(cè)繪的進(jìn)行也通常會(huì)選在降雨較少的氣候來進(jìn)行溪溝的測(cè)流，雨季時(shí)，主要的工作是對(duì)重要的井、泉做復(fù)查，因?yàn)樵谶@樣的情況下，獲取的地下水的整體變化規(guī)律較為準(zhǔn)確。

4.2 物探

在實(shí)際的水文地質(zhì)勘察工作中，物探是一個(gè)較為先進(jìn)的技術(shù)手法。具體包括有以下這兩個(gè)技術(shù)：TEM技術(shù)和GPR技術(shù)。TEM技術(shù)具有如下優(yōu)點(diǎn)，可探測(cè)的深度大、靈敏性高、橫向分辨率高、不會(huì)遭到周圍其它地質(zhì)體的影響等。而GPR技術(shù)的操作較為簡單，通常只需要照著設(shè)備的使用說明書使用就可以了。但實(shí)際運(yùn)用該技術(shù)時(shí)，務(wù)必要對(duì)雷達(dá)數(shù)據(jù)的處理多多留意。在實(shí)際的使用中，通常是采取各種方法相互配合著使用，針對(duì)性的進(jìn)行水文地質(zhì)的勘察。

4.3 鉆探

水文地質(zhì)鉆探是直接探明地下水最重要、最可靠的勘探手段，是進(jìn)行水文地質(zhì)試驗(yàn)的必備工程，同時(shí)也是成本昂貴和施工技術(shù)復(fù)雜工程。在實(shí)際的水文地質(zhì)勘察中運(yùn)用鉆探技術(shù)時(shí)，需要合理的布置鉆孔，并且還要確保布置的點(diǎn)位和勘探線的合理，鉆孔的結(jié)構(gòu)不但需要達(dá)到成井的要求，而且應(yīng)該有利于抽水試驗(yàn)工作，鉆孔布置與取水工程之間需要相互協(xié)調(diào)，這樣一些鉆孔就可以作為探采結(jié)合孔，也可以節(jié)約成本。在這里以巖土工程為例來進(jìn)行具體說明，在巖石上進(jìn)行鉆孔時(shí)，可以用清水沖洗，假如是松散層，那么就需要用泥漿做沖洗液，值得引起注意的是，在做抽水試驗(yàn)的工作前，務(wù)必要進(jìn)行完全的清孔。為了使鉆探質(zhì)量得到保障，采取巖芯的機(jī)率要達(dá)到以下規(guī)定：采取破碎帶、碎石土、溶蝕帶以及砂性土的采取率應(yīng)該大于30%；采取比較完整的巖層和粘性土的機(jī)率應(yīng)該大于70%。另外，在鉆進(jìn)的過程中，需要對(duì)異常的聲響、進(jìn)尺的快慢、涌水及返渣等以上情況做好詳細(xì)的記錄，并把取出來的巖芯按先后的順序排列，這樣對(duì)于鉆探質(zhì)量的提升是非常有幫助的。

4.4 試驗(yàn)

鉆孔抽水試驗(yàn)主要為確定含水層水文地質(zhì)參數(shù)、推斷和計(jì)算涌水量、評(píng)估含水層的富水性、揭示地下水與地表水及各含水層之間的水利聯(lián)系等，在水文地質(zhì)勘察工作中廣泛應(yīng)用。在不存在特殊的要求時(shí)，盡可能的將抽水實(shí)驗(yàn)段設(shè)在富水性好的水源地，在實(shí)際的操作中應(yīng)該要注意以下幾個(gè)方面：抽水井的生產(chǎn)和設(shè)計(jì)要保持一致；勘探孔的設(shè)計(jì)與抽水試驗(yàn)孔的設(shè)計(jì)保持一致；要以設(shè)計(jì)取水量作為參照標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置抽水的強(qiáng)度；抽水的時(shí)間要充分，僅可能得到較大幅度的降深，從而準(zhǔn)確的分析水位的變化趨勢(shì)，使計(jì)算的精確度得到提高；重要的工程應(yīng)該做2次以上的降深抽水實(shí)驗(yàn)，應(yīng)該最少布置1個(gè)觀測(cè)孔，最大水位的降深應(yīng)當(dāng)接近工程設(shè)計(jì)需要的水位降深的標(biāo)高或者達(dá)到設(shè)計(jì)疏干降深的一半。通常選用大井法計(jì)算工程的涌水量。

4.5 地下水動(dòng)態(tài)觀測(cè)

動(dòng)態(tài)觀測(cè)主要觀測(cè)地下水水位、水量、水溫、水質(zhì)等的變化情況。通過對(duì)地下水動(dòng)態(tài)觀測(cè)分析所有對(duì)地下水變化產(chǎn)生影響的人為及氣象因素；勘察影響地下水動(dòng)態(tài)變化的因素；推測(cè)和計(jì)算地下水疏干可能造成的影響。綜合上述檢測(cè)為建設(shè)和施工提供了依據(jù)，便于能夠及時(shí)的采取應(yīng)對(duì)措施。

5 結(jié)語

綜上所述，巖土工程勘探中水文地質(zhì)的勘察地位是相當(dāng)重要的，它不僅影響到建筑物基礎(chǔ)的質(zhì)量，還會(huì)影響到人民生命財(cái)產(chǎn)的安全。為了讓水文地質(zhì)勘察水平能夠進(jìn)一步提高，需要重視勘察的主要內(nèi)容，同時(shí)需要合理的引進(jìn)和運(yùn)用有關(guān)的勘察技術(shù)，并做好相關(guān)的質(zhì)量管理工作，從而減少和消除地下水對(duì)巖土工程的危害。

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TU195

A

1004-7344（2016）15-0179-02

2016-5-13

潘宏堅(jiān)（1985-），男，助理工程師，本科，主要從事水文地質(zhì)、工程地質(zhì)勘查和地質(zhì)災(zāi)害防治工作。