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        地下水變化引起的巖土工程問題探究

        2020-12-19 13:55:37蘭自亭
        中國金屬通報(bào) 2020年11期
        關(guān)鍵詞:水理水文地質(zhì)巖土

        蘭自亭

        (河南省地礦局環(huán)境一院,河南 鄭州 450045)

        在巖土工程勘察工作當(dāng)中,常常忽視水文地質(zhì)方面的勘察,很多時(shí)候都是將水文地質(zhì)勘察工作作為一項(xiàng)象征性的工作,只是在勘察報(bào)告當(dāng)中簡單的對(duì)其進(jìn)行評(píng)價(jià)。然而,有些巖土工程,具有非常復(fù)雜的水文地質(zhì)條件,會(huì)嚴(yán)重影響巖土工程勘察質(zhì)量,對(duì)建筑工程的安全性,穩(wěn)定性造成很大影響,所以必須要充分重視巖土工程水文地質(zhì)勘察。尤其要對(duì)巖土工程勘察過程當(dāng)中,地下水位升降變化給巖土工程造成的不利影響及引發(fā)的巖土工程問題給予充分重視,提高巖土工程勘察質(zhì)量,避免由于地下水位升降改變,影響到建筑工程的施工質(zhì)量、安全和進(jìn)度等,為保證建筑工程整體質(zhì)量奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)[1]。

        1 巖土工程水文地質(zhì)勘察要求

        巖土工程勘察在建筑工程施工過程當(dāng)中占據(jù)十分重要的地位,實(shí)際勘察過程當(dāng)中,應(yīng)當(dāng)充分考慮工程設(shè)計(jì)要求,詳細(xì)的勘察研究,工程施工區(qū)域的具體水文地質(zhì)條件,保證勘察效率和質(zhì)量,具體勘察工作當(dāng)中,應(yīng)當(dāng)將以下工作充分做好。

        1.1 自然條件勘察

        在勘察自然條件過程當(dāng)中,應(yīng)當(dāng)對(duì)當(dāng)?shù)氐臍庀笏奶卣髡归_詳細(xì)的勘察,同時(shí)勘察當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)環(huán)境以及地形地貌特征。實(shí)際勘察過程當(dāng)中主要針對(duì)施工區(qū)域,氣候條件展開詳細(xì)的勘查與研究工作,掌握其熱量情況與濕潤度等有關(guān)參數(shù)。了解工程施工區(qū)域地形地貌特征,主要勘察施工區(qū)域的水系特點(diǎn),掌握其地貌堆積和侵蝕情況??辈焓┕^(qū)域地質(zhì)環(huán)境時(shí),應(yīng)當(dāng)詳細(xì)的勘察地層結(jié)構(gòu)特征,了解和掌握地下水的最高水位,對(duì)其補(bǔ)給以及排泄條件基于詳細(xì)勘察。巖土工程會(huì)受到地下水位升降改變,導(dǎo)致不利影響,主要勘察地下水的隔水層和含水層實(shí)際埋藏條件,了解和掌握含水層的厚度和地下水的分布流動(dòng)狀況。

        1.2 巖土水理性質(zhì)勘察

        勘察巖土水理性質(zhì)過程當(dāng)中,要對(duì)地下水和巖土之間的彼此作用特點(diǎn)有一個(gè)更加充分的了解,掌握其水理性質(zhì),如巖土工程具有的透水性、給水性以及轉(zhuǎn)化性的。軟化性會(huì)導(dǎo)致巖土的力學(xué)強(qiáng)度發(fā)生明顯下降,為了有效衡量巖土的力學(xué)強(qiáng)度,可以利用軟巖系數(shù)進(jìn)行衡量。倘若巖石層當(dāng)中,巖層容易軟化,受地下水因素影響,軟弱夾層形成,而且粘土層和泥漿都具有軟化性的特點(diǎn)。

        1.3 巖土體土粒間連接破壞的勘察

        破壞了沿途體土粒間的連接性,就會(huì)引發(fā)土體發(fā)生解體情況,巖土具有的崩解性和土質(zhì)當(dāng)中具有的礦物成分有著非常密切的關(guān)聯(lián)性。對(duì)于巖土具有的透水性,主要是指在重力因素下,水具有的性能,巖石具有較好的巖溶性,透水性就會(huì)更好,特別是比較松散的巖土,透水性就會(huì)變差[2]。

        1.4 滲透系數(shù)的勘察

        為了有效衡量巖土的透水性,可以通過沿途的滲透系數(shù)來進(jìn)行衡量,勘察巖土滲透系數(shù)過程當(dāng)中,可以利用抽水試驗(yàn)來完成。如巖土具有的脹縮性,會(huì)影響土坡表層的穩(wěn)定性,引發(fā)地面發(fā)生基坑隆起問題。同時(shí)在勘察巖土給水性方面,主要是指重力因素下飽和水巖土,水能夠從裂縫當(dāng)中留出一定量。地下含水土層具有給水性的特點(diǎn),在測(cè)定巖土這一特性過程當(dāng)中,需要開展試驗(yàn)測(cè)定工作[3]。

        2 地下水升降變化對(duì)巖土工程危害

        對(duì)于巖土工程建設(shè)而言,受地下水因素影響,會(huì)造成地下水和巖土之間,有各種物理化學(xué)因素影響,地下水性質(zhì)會(huì)改變巖土的性質(zhì),同時(shí),礦物質(zhì)會(huì)使地下水化學(xué)成分出現(xiàn)改變,倘若地下水具有腐蝕性問題存在,就會(huì)腐蝕掉巖土,對(duì)巖土性質(zhì)形成較大影響。

        2.1 地下水水位上升對(duì)巖土工程的危害

        對(duì)于巖土工程當(dāng)中,地下水位的不斷上升而言,最為重要的是指潛水位上升,而引發(fā)這種情況的因素非常多,特別是水文氣象以及地質(zhì)條件,都會(huì)導(dǎo)致地下水位上升,如施工區(qū)的地質(zhì)構(gòu)造以及鹽性特征。氣溫、降水以及人為因素灌溉等水文氣象因素,會(huì)對(duì)潛水位造成很大影響,同時(shí)地表水補(bǔ)給也會(huì)影響潛水位。通常情況下,巖土工程受到地下水位上升造成的影響主要體現(xiàn)在:倘若地下水水位上升,會(huì)引發(fā)地下水和巖土之間出現(xiàn)明顯的相互作用,同時(shí)由于地下水不斷的侵蝕,導(dǎo)致巖土的承載能力出現(xiàn)明顯下降,給地基穩(wěn)定性影響極大,倘若施工區(qū)域主要是細(xì)沙和粉土,由于空隙水壓力因素影響,導(dǎo)致沙土顆粒存在的接觸壓力和摩擦力出現(xiàn)明顯下降,進(jìn)而降低其抗剪切能力,引發(fā)砂土液化現(xiàn)象。而且受這一因素影響,會(huì)引發(fā)建筑工程出現(xiàn)震陷, 同時(shí)會(huì)引發(fā)土壤發(fā)生沼澤化,嚴(yán)重影響巖土工程安全性。倘若地下水水位不斷上升,還會(huì)導(dǎo)致不良地質(zhì)問題的發(fā)生,在一些岸邊斜坡以及河谷階地區(qū)域上,由于不斷上升的地下水水位,會(huì)加重巖土的浸潤范圍,逐漸發(fā)生飽和,導(dǎo)致軟化問題出現(xiàn),影響其抗剪切性,導(dǎo)致巖土性質(zhì)出現(xiàn)改變,發(fā)生滑移和坍塌。倘若和建筑物基礎(chǔ)底面相比,地下水位明顯較低時(shí),會(huì)引發(fā)壓縮層不斷上升,地基強(qiáng)度也會(huì)隨之降低,另外還會(huì)使其壓縮性不斷加劇,這樣一來就會(huì)引發(fā)建筑工程發(fā)生變性以及沉降等。倘若粉土細(xì)砂是施工區(qū)的主要土質(zhì)特點(diǎn),便會(huì)導(dǎo)致坍塌,側(cè)壁變形、流沙、管涌等問題發(fā)生。另外,如果不斷上升的地下水水位,影響膨脹性的巖土,會(huì)使其出現(xiàn)變形,通常而言,膨脹性巖土是施工區(qū)域的主要土質(zhì),一般分布于淺層的地下水主要為裂隙水以及上層滯水,地下水位有著非常大的差異性,而且時(shí)常會(huì)由于季節(jié)因素造成不利影響,改變地下水水位時(shí),就會(huì)改變膨脹性巖土當(dāng)中的水分。因此伴隨季節(jié)不斷改變以及人為原因造成的影響,會(huì)導(dǎo)致地下水位不斷上升,引發(fā)膨脹性巖土出現(xiàn)膨脹變形等。

        2.2 地下水水位下降對(duì)巖土工程的危害

        通常而言,地下水位下降很多都是由于人為因素所導(dǎo)致,導(dǎo)致水量出現(xiàn)明顯減少,由于人為因素過量的抽采地下水,導(dǎo)致水位不斷下降。水庫地下水補(bǔ)給都是通過下游地下水來實(shí)現(xiàn),很多都是通過節(jié)流措施來進(jìn)行補(bǔ)給,這些都會(huì)引發(fā)地下水位出現(xiàn)明顯降低,面對(duì)這種問題,巖土工程會(huì)發(fā)生地面塌陷以及沉降裂縫等,嚴(yán)重威脅到巖土工程的安全性與穩(wěn)定性,同時(shí)還會(huì)改變水質(zhì),使水質(zhì)發(fā)生惡化,導(dǎo)致水資源明顯減少,引發(fā)嚴(yán)重的生態(tài)環(huán)境問題。

        3 地下水升降變化問題解決措施

        為了有效控制和減少地下水位升降改變給巖土工程帶來的不利影響,巖土工程質(zhì)量,保證建筑工程順利施工,提高建筑工程整體安全性與穩(wěn)定性,必須要采取有效的措施進(jìn)行應(yīng)對(duì):

        3.1 重視水文地質(zhì)問題

        為了全面的掌握建筑施工區(qū)域地下水位升降改變,保證巖土工程勘察效率和質(zhì)量,在實(shí)際勘察過程當(dāng)中,應(yīng)當(dāng)對(duì)建筑工程施工區(qū)域水文地質(zhì)問題展開詳細(xì)的勘查和研究。在具體勘察工作實(shí)際,應(yīng)當(dāng)對(duì)巖土工程水文地質(zhì)有關(guān)問題給予充分的了解與掌握,還必須要采取有效的措施,科學(xué)合理的評(píng)價(jià)巖土工程受到地下水的影響,做出科學(xué)詳細(xì)的評(píng)價(jià)。通常需要將下面幾個(gè)方面工作充分做好: 首先對(duì)巖土工程,地下水因素影響,和地下水升降給建筑工程帶來的相映作用和影響進(jìn)行詳細(xì)的勘察,并開展科學(xué)系統(tǒng)的評(píng)價(jià),采取有效措施預(yù)測(cè)地下水改變給巖土工程帶來的各種影響,并以此為參考構(gòu)建科學(xué)的防治措施。同時(shí),在巖土工程地質(zhì)勘察過程當(dāng)中,應(yīng)當(dāng)充分考慮建筑工程基礎(chǔ)所具有的類型,對(duì)建筑工程有關(guān)的水文地質(zhì)問題給予充分的明確,為科學(xué)的選擇建筑工程基礎(chǔ)類型提供詳實(shí)的水文地質(zhì)信息參考。另外,在開展巖土工程地質(zhì)勘察過程當(dāng)中,應(yīng)當(dāng)對(duì)地下水位以上部位和以下部位做出科學(xué)合理的區(qū)分,并分別采取相應(yīng)的措施進(jìn)行應(yīng)對(duì),依照巖土工程勘察角度,充分考慮巖土工程受到地下水的不利影響,詳細(xì)的評(píng)價(jià)和研究各種地質(zhì)問題。

        3.2 重視巖土水理性質(zhì)

        巖土水理性質(zhì)是地質(zhì)學(xué)研究當(dāng)中的重要工作內(nèi)容,主要研究巖土和地下水在彼此作用因素下體現(xiàn)出的各種性質(zhì)。主要研究的內(nèi)容包括,透水性、給水性、持水性以及溶水性。由于固態(tài)巖土、氣態(tài)巖土和液態(tài)巖土等不同性質(zhì)因素影響,由于形成的不同地下水,在水理性質(zhì)上面也存在很大不同,通常而言,巖土工程的強(qiáng)度會(huì)受到巖土水理性質(zhì)造成不利影響,使其發(fā)生形變,最終影響到建筑工程的強(qiáng)度及其穩(wěn)定性。在過去的地質(zhì)勘察工作實(shí)際,通常沒有詳細(xì)科學(xué)的評(píng)價(jià)巖土工程具有的地質(zhì)性質(zhì),所以在評(píng)價(jià)巖土工程地質(zhì)性質(zhì)過程當(dāng)中,應(yīng)當(dāng)充分重視巖土水理性質(zhì)勘察工作,只有對(duì)水理性質(zhì)充分了解之后,才能采取更加科學(xué)有效的措施進(jìn)行應(yīng)對(duì)。

        巖土工程當(dāng)中存在非常多的水文地質(zhì)類型,這些不同類型的水文地質(zhì)因素,會(huì)嚴(yán)重影響巖土工程和建筑工程。特別是地下水位不斷發(fā)生的升降改變,或者地下水具有不同的隔水層含水層分布,這些都會(huì)影響到巖土工程。同時(shí),土層巖層具有的滲透參數(shù)和滲透強(qiáng)度,都會(huì)影響到建筑工程具有的穩(wěn)定性,因此,為了更好的保證建筑工程整體質(zhì)量,應(yīng)當(dāng)對(duì)巖土工程勘察工作給予充分重視,特別要加強(qiáng)水文地質(zhì)勘察工作,了解和掌握水文地質(zhì)因素給巖土工程造成的不利影響,同時(shí)還應(yīng)當(dāng)對(duì)可能發(fā)生的危害,采取針對(duì)性的措施進(jìn)行預(yù)防,提供充足的水文地質(zhì)參考信息,避免水文地質(zhì)因素給建筑工程質(zhì)量造成不利影響。

        4 結(jié)語

        綜上所述,水文地質(zhì)條件和巖土工程有著非常緊密的聯(lián)系性,尤其是不斷升降改變的地下水位,直接影響到巖土工程質(zhì)量,同時(shí)對(duì)建筑工程的整體安全性和穩(wěn)定性造成的影響巨大。過去在巖土工程勘察過程當(dāng)中,很多時(shí)候都沒有充分重視到水文地質(zhì)條件勘察的重要性,致使地下水位升降改變,給巖土工程帶來了很大的影響,所以應(yīng)當(dāng)對(duì)地下水位發(fā)生的升降改變給巖土工程帶來的不利影響展開詳細(xì)的分析和研究,加強(qiáng)勘察工作,并采取有效的措施進(jìn)行應(yīng)對(duì),控制和減少地下水位升降改變給巖土工程質(zhì)量帶來的。不利影響,保證建筑工程整體穩(wěn)定性。

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