田維勇 中化地質礦山總局貴州地質勘查院
近些年來,我國現(xiàn)代化城市建設的步伐不斷加快,經(jīng)濟體系的發(fā)展速度也日益迅猛,在這樣的時代背景之下,巖土勘察的重要性不言而喻。不僅僅是城市的規(guī)劃需要應用到巖土工程勘察,各項社會基礎設施的建設也離不開其提供的信息資源,哪怕是能源體系的優(yōu)化與改革,都需要依托巖土工程勘察的最終結果,進行發(fā)展方向的制定。但是隨著我國經(jīng)濟的飛速發(fā)展,巖土工程勘察中,關于水文地質的問題也日益突出。水文地質條件由于在設計與施工階段得不到相應的重視,這就導致在水文地質問題方向的研究時,相應的資金不足根本無法引起相關人才的注意力,從而導致水文地質問題處于一個較為尷尬的地位。長期以往就形成了一個惡性循環(huán),最終形成了水文地質環(huán)節(jié)中矛盾日益突出的現(xiàn)象。但是對于巖土工程來說,地下水會造成極大的影響,如果地下水位的情況沒有得到一個良好的探測,就盲目進行巖土工程的推進,很容易對周圍巖土層的性質造成影響和破壞,進而使整個工程的安全性受到威脅,所以必須高度重視水文地質方面存在的問題,加強工程勘測體系的研究,以此來提高勘察質量,這樣才能夠及時的發(fā)現(xiàn)問題,提前治理,由此可見水文地質問題日益突出,具有著及其深遠的影響,已經(jīng)成了行業(yè)發(fā)展的重點關注問題。
地基對于建筑物的穩(wěn)定性來說至關重要,而決定地基結構穩(wěn)定性和質量的直接因素,就是巖土層的結構特點。也就是說如果地基周圍的巖土層發(fā)生了變化,其性質會直接影響整個建筑物的安全。而巖土體的水理性質,恰恰是影響巖土層變化的主要影響因素,其很容易使巖土體的強度和形狀發(fā)生變化。因此巖土體的水理性質指的就是在地下水和巖土的雙重作用之下所形成的特殊性質。巖土體的地質性質基本上是由巖土體的水理性質和物理性質兩組構成。就我國目前現(xiàn)階段的探測技術和探測體系而言,大部分的探測機構都過分的重視巖土體的物理性質,也就是說對于這些物理性能有著針對性的研究,但是往往過分的忽略了巖土體的水理性質在專業(yè)水平有限或者是一些設備不足的情況下,還可能出現(xiàn)巖土體水理性質不合理的現(xiàn)象。下文章主要針對巖土工程勘探中對水文地質探察所忽略的幾大特性展開深度的剖析。
在工程興建的過程中會產(chǎn)生較大的外界應力,這些應力往往會以一個重力的形象加持到巖土體之中。在這些重力的作用之下,會出現(xiàn)少量地下水從巖石層的縫隙之中滲出的現(xiàn)象。這種現(xiàn)象往往被稱之為水的流動度,如果以水流的速率為評判依據(jù)的話,可以對巖土體的給水性進行一個簡單的定義,如果說大量的水分從巖石的縫隙之中滲出,那么很有可能導致整個巖土體內部空虛的現(xiàn)象,而周圍滲出的水分會與土層相結合,使土層的承載能力大幅度下降,或者說導致土層的流動和流失,這都是導致巖土體結構失穩(wěn)的誘發(fā)因素。目前的巖土體給水性性質都是通過實驗室方法進行測定。
巖土的漲縮性主要指的是巖土層因為吸收水分或者是失去水分而出現(xiàn)膨脹收縮的現(xiàn)象。而脹縮性就是對這一現(xiàn)象進行評判的指標,如果說巖石土層失去水分較多會導致自身的內部顆??臻g變小。這也就直接造成了巖土體表面的節(jié)水膜變薄,從而使整個土體的收縮產(chǎn)生了較大的內部空洞空間。如果說巖土體浸透水分之后,其內部的顆粒間距變大,是結合水膜變厚進而造成了巖土體的膨脹,這也是導致周圍巖土層開裂進而使建筑物受到影響出現(xiàn)開裂或者不均勻沉降的主要原因,同時如果巖土體吸收水分導致自身的強度下降,也有可能使整個巖土層出現(xiàn)流動的問題。
巖土體的崩解性指的是巖土層因為吸收水分而產(chǎn)生濕化的特性,這種巖土體在受到水分的入侵之后,內部結構的穩(wěn)定性受到了影響產(chǎn)生了連續(xù)性的抗壓能力削弱,進而引發(fā)了崩壞現(xiàn)象。當然也與水分溶解了,巖土體內部的膠結物質有著直接的關系,水分子吸附在土壤的表面,使水化膜削弱各個土壤顆粒之間的聯(lián)結作用。
巖土體的軟化性質是最常見的一種巖石的物理性質,巖土體在經(jīng)受水的浸泡之后,其內部就會出現(xiàn)結構的變化,整體的力學穩(wěn)定性就會直線下降,從而出現(xiàn)一種表面軟化整體塌陷的狀態(tài)。如果對整個巖土體勘測體系進行分析,不難發(fā)現(xiàn)巖土體的軟化性質一直是勘測體系的重點關注方向之一,因為其是評測巖石耐風化能力的主要指標,所以常常利用軟化系數(shù)對軟土體的物理性能進行表達。一般來說粘土性土層、灰質、砂巖、泥巖等等巖土體,都存在著較高的軟化性質。在這些地質條件之下,如果存在著一定量的地下水,那么該巖土體就極容易出現(xiàn)軟化地段而形成軟弱夾層,進而造成整個巖石層的整體性能下降。
透水性主要指的是巖土體允許少量的水分子,在自身重力的條件下通過的特性,也就是說巖土體內部并不是十分穩(wěn)固,存在著大大小小的間隙,能夠允許少量的水分以滲透的形式表達透水性。通常來說,較為堅硬的巖體內部都會出現(xiàn)裂縫,有著較為優(yōu)良的透水性,如果是相對較為松散的巖土體,其內部也會存在細小且均勻的縫隙,但是透水性就會相對較弱。
巖土工程的勘測過程中,對所在區(qū)域的水文地質條件進行評價工作是一項十分復雜的工作,需要首先收集當?shù)氐乃馁Y料,然后再進行實地的地質勘查,這樣才能夠對整個地質環(huán)境有著較為全面精準的把握,從而盡可能的避免因分析不到位或者是勘測不到位而引發(fā)的后期施工事故。由此可見,巖土工程過程中,水文地質條件的重要性不言而喻,它不僅僅具有著一定的勘察價值,同時也具有著后續(xù)的現(xiàn)實應用價值。所以在進行巖土工程勘察時,要從多個方面進行分析,首先就是要對建筑地基所在的巖土持力層進行分析,這部分巖土屬于特殊巖土,例如遇強風而風化的巖石膨脹土連城以及軟質巖層,這些巖土體在遇到地下水的情況時,極容易出現(xiàn)崩解脹縮的現(xiàn)象,因此要對這些持力層進行客觀的分析,同時還要對工程的選址地區(qū)的條件進行分析,無論是氣候條件還是地形地貌以及地下水的特征,都要做出客觀的評價。地形地貌主要指的是在工程建設的時候,能夠提供穩(wěn)定通暢的道路保證材料的周轉,自然氣候分析則是為日后施工的進度和施工的節(jié)奏打基礎。地下水文特征的勘探則是需要對隔水層含水層等等水理性質進行分析,判斷地下水對建筑物的影響以及地下水是否會對建筑材料產(chǎn)生腐蝕。
對于巖土工程來說,地下水位的變化很容易帶來極大的危害,因此在進行巖土工程勘察的時候,要重點防范水文地質問題。
地下水也是地下結構的重要組成部分,其本身存在的區(qū)域結構十分穩(wěn)定,并且承擔著一部分地下結構的承載力,但是一旦地下水位下降過大,很容易導致地下結構內部出現(xiàn)較大的空洞,不僅整體結構失去了部分承載面積和承載部分,還有可能由于空洞的出現(xiàn),而導致周圍土層失去了相應的支持力。進而造成地表的坍塌和地面的沉降。
如果地下水位上升,會導致本來穩(wěn)定的地下結構出現(xiàn)失穩(wěn)現(xiàn)象,地下水位上升必定會對周圍的巖土體產(chǎn)生一定的影響。為了征求更大的存儲空間,會產(chǎn)生一個向上的作用力,而這股作用力會導致上層結構向著四周相對移動。進而使得地下建筑的整體結構穩(wěn)定性受到影響,尤其是在施工階段,還有可能會導致流沙管涌等等地質問題的出現(xiàn)。
地下水位的升降會對周圍巖土體的內部結構產(chǎn)生一定的影響,無論是引發(fā)巖土體的收縮還是膨脹都會產(chǎn)生較大的相互作用力,在地下結構出現(xiàn)裂縫或者形變情況嚴重的時候,還有可能導致地下結構整體坍塌,無法為地上結構提供強有力的支撐,使地上結構出現(xiàn)傾斜斷裂的問題。
綜上所述,在進行巖土工程勘察的過程中,必須高度重視水文地質勘察所遇到的問題,結合工程推進的整體穩(wěn)定性需求進行客觀的分析,將地下水位變化可能出現(xiàn)的問題與現(xiàn)象一一進行推測,并設置相關的緊急預案,防止地下水位的升降使巖土體自身的結構發(fā)生較大的變動,進而影響整體巖土工程結構的穩(wěn)定性??梢詮膸r土體本身的特性入手,提前分析周圍地下水的位置和運動趨向,進而判斷是否有可能造成相應的破壞,一旦發(fā)現(xiàn)存在的隱患要提早預防和解決,對工程所在的區(qū)域水文地質條件做到全面的了解和布控,這樣才能夠為保障巖土工程的順利推進打下一個堅實的基礎。