周發(fā)達
(遼寧省第六地質大隊有限責任公司,遼寧 大連 116200)
水文地質問題在工程地質勘察中占據重要位置,其既能影響到工程地質勘察施工進度與施工質量,又對工程地質勘察施工安全性與穩(wěn)定性產生影響,其與工程地質勘察施工順利開展具有直接關系[1]。
但目前大部分工程地質勘察工作對水文地質問題重視程度相對較低,在未經過水文地質勘察,沒有明確了解工程地質水量、水壓、水位變化情況下,就開展了工程地質勘察施工,不僅降低了工程地質勘察效率和精度,還導致施工事故頻發(fā)。
一些地質條件復雜地區(qū),因工程勘察對水文地質問題研究不夠深入,水文地質問題常引發(fā)巖土工程危害問題,為此提出工程地質勘察中水文地質的影響研究。
水文地質主要表現為地下水水位變化、地下水水量變化以及地下水水壓變化,這三種水文地質現象對工程地質勘察工作的開展具有重要影響,所以工程地質勘察活動開展之前必須要對勘察區(qū)域的水文地質特征進行查明,下面將從地下水水位、水壓以及水量三個方面,對工程地質勘察的影響進行細致分析。
降雨、降雪、地下水開采等是地下水水位變化的主要因素,其變化規(guī)律主要呈現出季節(jié)性變化,如果某個季節(jié)出現大量降雨或者降雪,則該季節(jié)地下水水位會突然上升;反之,如果某個季節(jié)氣候干旱,降雨量或者降雪量過少,則該季節(jié)地下水水位會下降,過分開采地下水同樣也會造成地下水水位下降[2]。
而地下水水位變化作為常見的水文地質現象,對工程地質勘察工作有著重要的影響,其不僅會影響到工程地質勘察數據的精度以及勘察活動的進展速度,還會對工程地質勘察帶來嚴重的安全威脅。
由于工程地質勘察區(qū)域內實際地質類型多種多樣,且不同勘察區(qū)域巖土體成分也各不相同,地下水水位過高或者地下水水位過低,會對巖土體中蒙脫石成分造成影響,會導致工程地質勘察區(qū)域內巖土體中蒙脫石內的水分過大或者過低,不僅會為工程地質勘察工作開展帶來負面影響,還會加大整個工程地質勘察的施工難度。在工程地質勘察中,地下水水位變化對其影響可以細致分為地下水位下降作用、下水位上升作用。
當地下水水位呈下降變化時,工程地質勘察區(qū)域內巖土體中蒙脫石含水成分隨之降低,蒙脫石內部結構出現萎縮現象,并且因為過于干燥,使巖土體結構松散,嚴重降低巖土層的力學強度。如果地下水水位下降到一定范圍內,工程地質的巖土層會出現嚴重的裂縫現象,這為工程地質勘察施工增加了一定的難度。
為了降低地下水水位下降為工程地質勘察來帶的影響,大部分工程地質施工過程中采取強行灌溉的措施,來提高地下水水位,這樣做雖然可以緩解工程地質巖土層干燥問題,但如果灌溉過度還會導致工程地質巖土體松散問題,如果松散問題嚴重可能會導致坍塌事故發(fā)生,所以對于控制地下水水位下降變化而采取的灌溉方法,要嚴格控制灌溉的水量,并且要分階段灌溉,避免出現灌溉過量。
當地下水水位呈上升變化時,工程地質勘察區(qū)域內巖土體中蒙脫石含水量過高,導致蒙脫石膨脹,此時工程地質巖土體表現為充水狀態(tài),進而導致工程地表地層出現不規(guī)則受力引發(fā)地層變形,并且使工程地質巖土體結構松散,同樣也會降低巖土層的力學強度,這對于整個地質勘察工程的施工形成負面影響,會降低工程地質勘察施工效率,甚至還會出現坍塌事故,一旦坍塌事故發(fā)生,會造成嚴重的經濟損失和人身安全威脅,增加工程施工成本。通常情況下,為了控制地下水水位上升,工程施工過程中可以采取排水措施,將地下水水位控制在一定范圍內,以此保證工程地質勘察工作順利開展。
通過以上分析可以得知,無論是地下水水位下降還是上升,都會影響到工程地質勘察,所以在對施工之前必須要準確掌握地下水水位情況,如果工程施工是在多降雨的夏季,工程地質勘察施工過程中要做好排水處理;如果工程施工是在枯水季節(jié),工程地質勘察施工過程中要做好灌溉處理,以此來降低地下水水位變化對工程地質勘察的影響。
在自然狀態(tài)下,地下水水壓是處于平衡狀態(tài)的,這種平衡狀態(tài)能夠維持地下水系統(tǒng)始終保持一個穩(wěn)定狀態(tài),但是一旦地下水水壓平衡狀態(tài)遭到破壞,即上覆巖層施加的靜態(tài)壓力不能與承壓水的支撐力相抗衡,在工程地質勘察施工活動不斷進行的條件下,地下水水壓會破壞掉原有的工程水文地質空間結構,對工程地質勘察施工帶來影響下圖為地下水空間結構圖。
圖1 地下水空間結構圖
如上圖所示,水文地質空間結構主要包含隔水層、底板以及含水層三部分,地下水的含水層則主要由覆巖含水層和底板含水層構成,覆巖含水層是與圍巖距離較近的含水層,底板含水層是與底板直接接觸的含水層,但無論是哪種含水層,一旦含水層壓力在外界因素影響情況下升高或者降低,圍巖和底板受上覆巖層重力、隔水層重力等共同作用,使含水層的原有受力方向和受力大小發(fā)生改變,打破原有地下水水資源生態(tài)平衡,使上覆巖層壓力小于地下水向上的壓力,導致含水層蓄水能力下降,工程地質巖土層在地下水壓力的沖擊下,降低巖土層穩(wěn)定性,含水層中水資源會沖破巖土層,最終造成基坑突水、管涌、流沙等事故發(fā)生,會帶來嚴重的工程地質勘察施工安全問題,從而導致工程的穩(wěn)定性遭到影響,進而無法保證工程地質勘察工作順利進行。造成地下水壓力變化的因素有很多,其主要是受到降水量的變化和地表壓力的變化影響,所以在工程地質勘察施工時,需要對工程水文地質的地下水壓力進行客觀的分析,進而保證工程地質勘察工作能夠按照預先設定的日期完成施工。
除了以上提出的兩點以外,地下水水量變化也會對工程地質勘察造成影響。地下水水量變化主要受到季節(jié)降雨的影響,另外,隨著用水需求逐漸變多,地下水除了要滿足人們生活用水需求以外,還需要為工業(yè)活動的開展提供大量的供水,大量的開采地下水,會導致地下水水量減少,地下水水量變化對工程地質勘察的影響,基本與地下水水位變化對工程地質勘察的影響相同,會給工程地質勘察工作穩(wěn)定性和安全性帶來負面影響。
所以在對工程地質勘察施工設計時需要加大對此方面重視的力度,對工程地下水水位、地下水水壓以及地下水水量等水文地質特征進行全面勘察,充分掌握工程地質勘察區(qū)域內的蒸發(fā)量與降雨量,對地下水的日常變化規(guī)律及正常水壓、水位以及水量進行調查,以此才能確保工程地質勘察結果的準確性、高效性、系統(tǒng)性,并且為工程地質勘察施工的安全性提供保證。
此次對工程地質勘察中水文地質的影響進行了研究,并取得了一定的研究成果,有助于完善工程地質勘察施工設計,為更好的發(fā)現工程地質勘察中水文地質問題提供參考,此外還有助于提高工程地質勘察施工中對水文地質問題的重視,對工程地質勘察中水文地質的影響研究具有一定的理論參考價值。
由于此次研究時間有限,雖然在該方面取得了一定的研究成果,但還存在一些不足之處,今后還會在該方面進行深入研究,促進工程地質勘察行業(yè)順利發(fā)展。