馮燕
摘要 在各項人類社會工程項目的地質(zhì)勘察過程中,巖土水文地質(zhì)勘察具有重要的研究價值,它不僅直接決定了工程安全性和質(zhì)量水平,同時也決定了工程的施工難度和造價成本,是工程建設前期規(guī)劃的重要參考對象。但鑒于現(xiàn)代工程項目地址勘察的局限性,對于巖土水文地質(zhì)評價的關注度并不高,在國內(nèi)存在的研究歷史也不長,隨著我國經(jīng)濟發(fā)展和社會建設規(guī)模的不斷擴大,如何加強地質(zhì)勘察中巖土水文的認識成為人們關注的問題。本文主要結(jié)合巖土水文地質(zhì)所造成的危害進行研究,并提出合理化建議。
關鍵詞 地質(zhì)勘察;巖土水文;地質(zhì)研究;危害
中圖分類號 P61 文獻標識碼 A 文章編號 2095—6363(2016)17—0044—01
地質(zhì)勘察中的“巖土水文”地質(zhì)研究主要是指巖土、地下水相互作用的過程中表現(xiàn)的各種性質(zhì)、形態(tài),主要涉及的是物理性質(zhì),如巖土在水分子作用下產(chǎn)生的強度變化、形態(tài)變化以及性質(zhì)變化之后對地面工程設施的穩(wěn)定性影響等。在以往的地質(zhì)勘察過程中,巖土水文地質(zhì)之所以被忽視,主要是由于它的結(jié)論形成需要較長的周期,因此,研究者側(cè)重對巖土的物理性質(zhì)展開測試,這是一個認識不全面的誤區(qū)。事實上,向中國建筑史追溯可以發(fā)現(xiàn),中國古代已經(jīng)在開始利用巖土水文地質(zhì)處理的方法進行工程處理,這對于建筑空間的進一步擴大具有重要的現(xiàn)實借鑒意義。
1工程地質(zhì)勘察中巖土水文地質(zhì)的內(nèi)容構(gòu)成
現(xiàn)代工程地質(zhì)勘察中,基于管理的系統(tǒng)化需求對于巖土水文地質(zhì)的研究形成一定的理解誤區(qū),一般來說研究對象只鎖定在巖土水文地質(zhì)存在的問題、潛在的危害等方面。相應的,對于如何有效地利用和優(yōu)化巖土水文地質(zhì)資源研究較少,大部分資源被集中在工程地質(zhì)勘察規(guī)定的落實上。盡管這種管理模式下可以更好地實現(xiàn)管理的科學化、系統(tǒng)化,但未必能夠得到最佳工程質(zhì)量,難以保障工程經(jīng)濟效益和社會效益的平衡。因此,完善工程地質(zhì)勘察工作就要全方位、全面性落實各方面影響因素的觀測,這也是強調(diào)巖土水文地質(zhì)勘察重要性的邏輯起點;通過不斷總結(jié)地質(zhì)勘察中巖土水文地質(zhì)研究成果,可以在更大范圍內(nèi)找到巖土水文的應用方式。在進行巖土水文地質(zhì)勘察工作中,主要包括以下幾個方面的內(nèi)容。
第一,科學分析地下水造成的影響。如果在進行工程地質(zhì)勘察的過程中存在水文地質(zhì)方面的影響,那么就要展開全面調(diào)查,分析地下水可能對巖土體造成什么樣的影響,對地面建筑工程造成什么樣的影響,在進行規(guī)劃設計之前提供一些合理的、可預測的分析數(shù)據(jù),為提供有效地解決方案奠定基礎。
第二,科學分析地下水問題的原因。確認地質(zhì)勘察中存在巖土水文地質(zhì)影響因素,則應該深入探索地下水問題的成因,如地理環(huán)境、地質(zhì)特征、氣候原因等,并結(jié)合具體的建筑物地基屬性展開科學、系統(tǒng)的分析,明確兩者之間的直接影響、間接影響,也只有這樣才能得到更全面的巖土水文地質(zhì)資料。
第三,科學分析地下水的長期影響。一些工程項目為實現(xiàn)特殊功能,需要長期與地下水接觸,如堤壩、水利工程等,這些建筑的地基本身也位于地表水之下,這時候要考慮的不僅僅是地下水對巖土體的影響,還應該考慮水對建筑本身的腐蝕性作用,只有這樣才能確保建筑的質(zhì)量和安全。
除此之外,巖土水文地質(zhì)的一個特征是巖土層與地下水的相互作用下,不同構(gòu)成主體的基礎持力層存在很大物理性差異,如軟質(zhì)巖層、風化巖層、膨脹土層等,它們在地下水的影響下產(chǎn)生的軟化、崩解、脹縮程度不同,單純地依賴經(jīng)驗或人工觀察是不能確保其安全性的,還應該對其挖開之后進行承壓、浸透等測試,并通過計算、分析和評價來確定是否適合當前的工程需求。
2工程勘察中巖土水文地質(zhì)的主要危害研究
簡單地說,巖土水文地質(zhì)危害主要是指地下水的動水壓力造成的工程危害,但在不同形態(tài)下存在一定的差異,又各自表現(xiàn)出獨特性。實踐證明,如果在工程勘察中只針對巖土工程展開,而不去人為地對地下水環(huán)境進行改造,那么地下水的動水壓力對于地面工程的穩(wěn)定性影響很小,反之,一旦基于自然地理、地質(zhì)、環(huán)境的地下水動水壓力遭到了破壞,平衡性被打破,那么就會對勘探工程產(chǎn)生嚴重的影響,如管涌、流砂等現(xiàn)象。為了便于闡述,筆者結(jié)合地下水位的變化不同對所產(chǎn)生的危害進行分析研究。
第一,地下水位下降造成的危害。地下水與地表水不同的是,它基本不會受到空氣流動帶來的損失,因此在自然條件下地下水儲量是相對穩(wěn)定的,但隨著城市化進程的加快、工業(yè)化發(fā)展,水資源短缺在國內(nèi)大多數(shù)地區(qū)均有表現(xiàn)。水資源短缺直接刺激了地下水的開采加劇,如基于農(nóng)業(yè)灌溉需求、工況生產(chǎn)需求、水利工程建設需求等,即人為影響因素下造成地下水位下降,它導致的直接危害是工程地面沉陷以及地質(zhì)結(jié)構(gòu)破壞,甚至造成地執(zhí)行塌方、塌陷。
第二,地下水位上升造成的危害。地下水位上升的因素主要來源于自然環(huán)境,如一段時期內(nèi)連續(xù)暴雨會造成城市所在區(qū)域內(nèi)的地下水位快速上升,甚至達到地表水臨界狀態(tài)。尤其在城市“海綿效應”交叉的情況下,很多因素都可能造成地下水水位的上升,但總體制約因素主要是水源分配、巖層結(jié)構(gòu)、總體巖性等;因此,在工程建設開始之前,有必要對水文和氣象進行綜合研究,如某一地區(qū)的年降雨量、溫度、地質(zhì)結(jié)構(gòu)等,這樣才能夠更好地掌控最低限度的地下水位。地下水位上升之后造成的影響比較直接,原本暴露在空氣中的工程部分會被水淹沒,從而對建筑體形成腐蝕效應,長期浸泡之后會改變建筑材料的化學、物理特性,如軟化、分解等,導致建筑的安全性和穩(wěn)定性受損。這一類情況在河岸土體中十分常見,例如汛期來臨之后軟土結(jié)構(gòu)的承載力會被破壞,土壤之間被水分子充滿,甚至形成流砂、孔洞等現(xiàn)象,那么建立在這一空間位置的各種設施就會到來極大的破壞。
第三,地下水位頻繁變化造成的危害。對于河壩、水庫等一類特殊工程而言,地下水與地表水之間存在密切的關系,地表水會直接促使地表水發(fā)生頻繁的變化,例如在枯水期地下水水位下降,而豐水期地表水水位上升,這種根據(jù)季節(jié)性、需求型的頻繁變化會更大程度上的造成結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的破壞。例如,針對一些膨脹性巖土層來說,如果地下水頻繁變化并且達到一定程度,那么巖土層就會在收縮和膨化之間反復進行,從而整個工程及空間所在的地質(zhì)環(huán)境都呈現(xiàn)出一定的動態(tài)性變化,在缺乏外力穩(wěn)定性補償?shù)那闆r下,就容易引發(fā)坍塌事故。因此在展開地質(zhì)勘察的過程中,如果發(fā)現(xiàn)地面裂縫或巖土層反復性的加強、減弱,那么久必須考慮建筑體在后期的安全性。此外,地下水水位的頻繁變化也會加劇巖土層中各類元素的流失或沉積,如鐵元素、氯元素、鎂元素等,這樣一來巖土層自身的承載性也會發(fā)生相應的變化。
基于以上分析,巖土水文地質(zhì)的勘察重要性不言而喻,不斷地提高重視并進行研究,是促使地質(zhì)勘探工程完善的重要策略。
3結(jié)論
總體而言,隨著我國城鎮(zhèn)化建設的速度越來越快,地面工程項目的數(shù)量和規(guī)模也在不斷提升,例如城市空間中不斷增加的高層建筑,由于自身存在較大的自重,那么在工程地質(zhì)勘察中需要考慮的問題也就不斷增加,除了巖土層自身的穩(wěn)定性之外,水文因素的影響也不可或缺。所以,巖土水文地質(zhì)的勘察工作必須進行轉(zhuǎn)變和完善,從原有的粗放型模式轉(zhuǎn)變?yōu)榭茖W精細化模式,不斷提高地質(zhì)工程勘察人員的關注,并形成一定的規(guī)范性、標準型,以便于開展相關勘察成果的量化判斷。