許 俊,賴先華
(江西省水利規(guī)劃設(shè)計研究院,江西 南昌 330029)
巖土工程勘察是工程施工中最基礎(chǔ)環(huán)節(jié),對水文地質(zhì)危害問題研究直接決定巖土工程勘察質(zhì)量,并對施工過程中的安全問題造成間接影響。經(jīng)過調(diào)查研究,大部分地質(zhì)災(zāi)害的形成都有地下水的參與有關(guān)。地下水與巖土體相互作用易引發(fā)水文地質(zhì)危害,而災(zāi)害的類型通常具有分布廣泛性、復(fù)雜性、不可控性等?,F(xiàn)階段我國在進(jìn)行巖土工程勘察實踐過程中對地下水的致災(zāi)作用認(rèn)識程度還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠,水文地質(zhì)問題研究只是象征性的工作。在一些地形條件復(fù)雜區(qū)域,巖土工程勘察設(shè)計階段忽略水文地質(zhì)問題,會出現(xiàn)由地下水引發(fā)的各種巖土工程危害問題,影響勘察及施工進(jìn)度。因此,為提高巖土工程勘察工作質(zhì)量不僅要查明與巖土工程有關(guān)的水文地質(zhì)問題,更要提出預(yù)防及治理措施,減少水文地質(zhì)問題對巖土工程造成的危害。
對巖土工程勘察有影響的水文地質(zhì)因素包括地下水的水位變化、地下水類型、承壓含水層的特征。為了提高巖土工程勘察質(zhì)量,消除地下水對工程施工的危害,要及時查明與巖土相關(guān)的水文地質(zhì)問題,重點關(guān)注地下水對巖土體造成的影響,提供準(zhǔn)確的水文地質(zhì)資料。
巖土的水理性質(zhì)是需要我們再地質(zhì)勘察過程中要考慮的一個重要因素,它可以影響巖土的塑性和強度性能,一些水理特殊性還能夠直接對巖土工程穩(wěn)定性造成影響。
地下水對巖土水理性質(zhì)的影響分為以下幾點:給水性,巖土體在重力作用下,巖土孔隙有一定量的地下水流出,通??捎媒o水度表示,給水度會影響巖土體的疏干時間,間接對巖土工程勘察造成影響;透水性,一般情況下,松散的巖土體透水能力較差,堅硬巖土體透水性較強,在承壓水試驗下可得到巖土體的滲透系數(shù);脹縮性,巖土表層穩(wěn)定性和變化情況受巖土的脹縮影響,基坑隆起及巖土體出現(xiàn)裂縫大部分是由巖土的脹縮性導(dǎo)致的。
考慮到勘察區(qū)域內(nèi)巖土下面存在大量的地下水,地下水水位的升降變化必然造成地質(zhì)災(zāi)害。地下水水位在上升過程中,影響土體結(jié)構(gòu),巖土工程勘察區(qū)的土壤會逐漸沼澤化,導(dǎo)致土壤承載力下降。地下水水位上升的原因主要為自然因素,如降雨或地表水下滲等。地下水水位下降情況的出現(xiàn)與上升情況不同,通常是由于人為因素導(dǎo)致的,巖土工程實施的全過程,要避免過度抽取地下水。若地下水位較淺,會降低對巖土工程的勘察深度,達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)深度會對后期的巖土工程勘察報告造成影響。針對地下水位的檢測若被忽視,直接導(dǎo)致巖土工程的安全性降低。
在勘察區(qū)域內(nèi),巖土與地下水互相作用形成的巖土水理特性對巖土的強度、力學(xué)性質(zhì)造成嚴(yán)重的影響[1]。由于勘察區(qū)的降雨量大,會沖擊巖土,致使壓力變大,進(jìn)而出現(xiàn)土質(zhì)松動現(xiàn)象。但基于地下水動水壓力具有多變性特征,具備跟隨環(huán)境的自我調(diào)節(jié)功能,因此只要人類活動不過大干預(yù),地下水動水壓力對巖土工程的危害是在可控范圍內(nèi)的。
潛水位上升的主要形成原因可分為:大量降水以及人工排水系統(tǒng)出現(xiàn)泄漏,巖土工程地質(zhì)勘察中,一旦出現(xiàn)以上兩種情況,會導(dǎo)致明顯的潛水位上升。潛水位上升帶來的危害與地下水水位上升帶來的危害有相似之處,均是改變工程區(qū)土體結(jié)構(gòu),工程區(qū)土壤產(chǎn)生鹽堿化,降低巖土的穩(wěn)定性。但與地下水水位上升帶來的危害不同之處在于,潛水位上升帶來的危害效果更明顯,可能直接淹沒地下洞室。
針對上述分析得出的巖土工程中的水文地質(zhì)危害,提出與之相應(yīng)的應(yīng)對措施。對于巖土工程而言,施工工作會對巖土工程地基質(zhì)量以及輔以安全性造成較大的影響。本文提出的巖土工程地質(zhì)勘察中的水文地質(zhì)危害對策框架圖,如圖1所示。
圖1 巖土工程地質(zhì)勘察中的水文地質(zhì)危害對策框架
結(jié)合圖1所示,提出3點針對水文地質(zhì)危害問題的應(yīng)對策略,具體內(nèi)容,如下文所述。
本文通過嚴(yán)格控制地下水位,將巖土工程地質(zhì)勘察過程中地下水位的波動幅度控制在最小范圍內(nèi)[2]??赏ㄟ^在巖土工程地質(zhì)勘察中加強對地下排水管道的監(jiān)控,通過PLC技術(shù)控制引流系統(tǒng),實時掌握巖土工程周邊區(qū)域的水體情況。通過動態(tài)跟蹤巖土工程區(qū)域地下水位的波動情況,查明水文地質(zhì)信息具體變化,及時發(fā)現(xiàn)地下水位發(fā)生劇烈變化的區(qū)域。本文通過制定水文地質(zhì)危害防治方案,致力于對地下水位升降發(fā)生劇烈變化的區(qū)域進(jìn)行危機處理。根據(jù)具體的水文地質(zhì)參數(shù),選擇與之最匹配的巖土工程地質(zhì)勘察方案。在此基礎(chǔ)上,則可以結(jié)合不同的地下水情況,判斷該地區(qū)地下水位深度,從而減少后期巖土工程地質(zhì)勘察過程中地下水位升降帶來的干擾[3]??梢詫r土工程地質(zhì)勘察看作一個復(fù)雜的生產(chǎn)過程,其中地下水位升降變化的復(fù)雜性,要求在實際勘察時必須遵循一定的規(guī)則。針對水文地質(zhì)勘察地下水位的位置,確定地下水位的走勢變化,從而了解那塊地的地層情況。為巖土工程地質(zhì)勘察提供真實、可靠的水文地質(zhì)數(shù)據(jù),以便工作人員采取最適合的巖土工程地質(zhì)勘察方案。并且要求配備完整、可靠的地下水位檢測系統(tǒng),嚴(yán)格把控地下水位升降變化。
由于現(xiàn)階段的水文地質(zhì)勘察技術(shù)水平較為落后,無法滿足巖土工程地質(zhì)勘察中復(fù)雜水文地質(zhì)勘察的技術(shù)需求[4]。通過優(yōu)化水文地質(zhì)勘察技術(shù),才能向更深的地層進(jìn)行巖土工程地質(zhì)勘察,進(jìn)而提高工作安全性,控制其危險性,實現(xiàn)巖土工程地質(zhì)勘察的預(yù)期效果。因此,為徹底解決水文地質(zhì)危害,尤其是在有些交通不便的地區(qū),工作難度大,不易判斷,必須結(jié)合先進(jìn)的科學(xué)技術(shù),為降低巖土工程地質(zhì)勘察的危害性提供技術(shù)指導(dǎo)。不僅如此,還可以引起發(fā)達(dá)國家的先進(jìn)技術(shù),增強巖土工程地質(zhì)勘察的科學(xué)性。
針對潛水位上升帶來的危害,需要綜合評價水文地質(zhì)[5]。由于地下水水位的高低會對巖土工程地質(zhì)勘察產(chǎn)生影響,通過水文地質(zhì)勘察,查明巖土工程區(qū)域地下水類型、巖體透水性以及地表水水質(zhì)。得出結(jié)論為:地下水坡降基本一致,埋藏于T2bc泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖、細(xì)砂巖等碎屑巖節(jié)理裂隙和風(fēng)化裂隙中,在近河邊地帶多形成地下水位平緩帶。區(qū)域節(jié)理裂隙發(fā)育和完整性差的泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖、細(xì)砂巖等強風(fēng)化巖體透水性一般較大,巖體透水率一般大于15.0Lu,逕流交替強烈。根據(jù)工程區(qū)河水水質(zhì)分析成果,工程區(qū)河水主要為軟~中硬重碳酸鈣水。除此之外,還可以在巖土工程區(qū)域進(jìn)行水理性質(zhì)測試,提高綜合評價水文地質(zhì)的精度。在水理性質(zhì)測試過程中,需要注意的是,地下水中若含有腐蝕性較強的物質(zhì),易造成巖土抽樣檢測不準(zhǔn)確。與此同時,加大對巖土工程地質(zhì)勘察工作的重視程度,頒布相關(guān)較為完善的規(guī)章制度,在保證工程施工的同時,限制對地下水過度開采,降低發(fā)生水文地質(zhì)危害的可能。
通過巖土工程地質(zhì)勘察中的水文地質(zhì)危害分析及對策研究,希望能夠在確保巖土工程地質(zhì)勘察安全的同時,提高巖土工程地質(zhì)勘察的精度。在后期的發(fā)展中,應(yīng)加大本文提出的具體對策在巖土工程地質(zhì)勘察中的水文地質(zhì)危害防治中的應(yīng)用?;诖舜窝芯繒r間有限,雖然取得了一定的研究成果,但對于此方面的研究還不足,今后還要對其進(jìn)行進(jìn)一步研究,為巖土工程地質(zhì)勘察工作的進(jìn)一步優(yōu)化提供參考依據(jù)。但本文不足之處在于沒有通過實例分析,證明本文提出的對策在保證巖土工程地質(zhì)勘察安全方面中的具體優(yōu)勢,有必在日后繼續(xù)研究。