劉迪福

(福建省第四地質(zhì)大隊(duì)，福建 寧德 352100)

水文地質(zhì)調(diào)查工作是巖土勘察的基礎(chǔ)，只有查明擬建區(qū)域的水文地質(zhì)條件，才能更客觀地評(píng)價(jià)建設(shè)區(qū)域的巖土工程條件，這是由于地下水資源對(duì)擬建區(qū)域的巖土體結(jié)構(gòu)影響較大，充水和補(bǔ)充水狀態(tài)下的巖土體力學(xué)性質(zhì)存在較大差異[1]。因此，加強(qiáng)水文地質(zhì)調(diào)查研究對(duì)提高巖土勘察質(zhì)量至關(guān)重要，故本文以實(shí)例的方式分析水文地質(zhì)調(diào)查在巖土勘察中的應(yīng)用。

1 水文地質(zhì)調(diào)查的主要內(nèi)容

水文地質(zhì)調(diào)查目的是查明擬建區(qū)域的地下水類(lèi)型以及賦存規(guī)律，為工程地質(zhì)建設(shè)提供基礎(chǔ)依據(jù)。以昆明市某擬建區(qū)為例，需要查明的內(nèi)容如下：

(1)查明擬建區(qū)的地下水總體分布規(guī)律。如某擬建場(chǎng)地位于昆明市滇池湖積盆地西北部，根據(jù)鉆孔信息獲得擬建區(qū)域地下水埋深在0.20～8.40 m之間，水位標(biāo)高處于1 872.82～1 888.20 m間，高差15.38 m，地下水位高差變化大。

(2)查明影響擬建場(chǎng)地地下水水位變化較大的因素。如昆明某擬建場(chǎng)地影響地下水水位的因素包括①擬建場(chǎng)地周邊地塊基坑施工時(shí)設(shè)置了相應(yīng)的截排水設(shè)施，改變了該區(qū)域地下水的水文地質(zhì)環(huán)境；②地形、地勢(shì)變化較大，旱季及雨季施工時(shí)，地下水位變化受大氣影響較為明顯；③由于場(chǎng)地北部地面高程低于場(chǎng)地南部約-15.5 m，因此，導(dǎo)致部分鉆孔所量測(cè)水位標(biāo)高變化大。

(3)在上述調(diào)查的基礎(chǔ)上，劃分場(chǎng)地地下水主要類(lèi)型，如昆明某擬建場(chǎng)地的地下水類(lèi)型可根據(jù)含水層特征等劃分為第四系孔隙型上層滯水和微承壓孔隙型潛水兩類(lèi)。前者以雜填土為主，旱季該層含水量相對(duì)較小，該土層以建筑垃圾、黏性土混礫石為主，土層孔隙大，雨季地表水(大氣降水)極易下滲補(bǔ)給，水量相對(duì)較大，對(duì)雨季基坑開(kāi)挖及支護(hù)施工的影響較大。該含水層主要以大氣降水為補(bǔ)給來(lái)源，以蒸發(fā)、地下徑流等方式排泄為主；后者以地基土中各粉土層為主要含水層，稍具承壓性，以地表水(生活用水，大氣降水等)為主要補(bǔ)給源，以蒸發(fā)、地下徑流等方式排泄為主，且潛水對(duì)基坑開(kāi)挖及支護(hù)施工的影響大。

(4)查明擬建區(qū)域地下水的腐蝕特征，為制定防護(hù)措施或者治理方案提供依據(jù)。如根據(jù)昆明某施工場(chǎng)地地下水化學(xué)成分顯示，該區(qū)域地下水中SO42-含量為23.6 mg/L，Mg2+含量為2.2 mg/L，總礦化度為140.5 mg/L，侵蝕性CO2含量為12.7 mg/L，HCO3-含量為1.20 mg/L，Cl-含量為25.0 mg/L。根據(jù)上述含量變化可知，擬建區(qū)域地下水對(duì)砼結(jié)構(gòu)的腐蝕性等級(jí)為微腐蝕，對(duì)砼結(jié)構(gòu)中的鋼筋的腐蝕等級(jí)為微腐蝕。

2 地下水的補(bǔ)徑排條件調(diào)查

地下水的變化對(duì)巖土體的力學(xué)性質(zhì)影響，通過(guò)巖土體的飽水狀態(tài)體現(xiàn)[2]。因此，必須查明擬建區(qū)域地下水的補(bǔ)徑排條件，為進(jìn)一步分析擬建區(qū)工程地質(zhì)條件提供依據(jù)。以某礦山建設(shè)工程中水文地質(zhì)調(diào)查為例，其調(diào)查內(nèi)容及特征如下：

(1)礦區(qū)內(nèi)溝系較少，均為季節(jié)性溪溝，溪溝水流量隨季節(jié)發(fā)生較大變化，洪水季節(jié)流量大，枯水季節(jié)流量小。由于邊坡上松散蓋層較薄，透水性中等，因此礦區(qū)地表不形成積水，礦山位置高于溪溝，地表水與礦山地下水無(wú)水力聯(lián)系，礦區(qū)地下水類(lèi)型主要為基巖裂隙水和第四系松散堆積層孔隙水，主要接受大氣降水。地下水水位受季節(jié)變幅較大，由于污染較少，區(qū)域地下水水質(zhì)較好。

(2)含(隔)水巖組。礦區(qū)內(nèi)除局部(河谷地帶)分布的第四系松散堆積為富水層外，其余巖層富水性較差。礦體頂、底板巖石多為大理巖，該巖石節(jié)理裂隙不太發(fā)育或呈閉合狀，巖石完整，結(jié)構(gòu)致密，除在地表淺部有極微量的裂隙水和巖溶裂隙水外，無(wú)明顯含水層存在，深部巖石幾乎不含水，大理巖中夾的各種板巖為相對(duì)隔水巖層。

(3)礦區(qū)地下水的補(bǔ)給、徑流和排泄。地下水活動(dòng)主要受構(gòu)造控制，以泉水形式出露，多與北東向壓性及壓扭性斷層緊密相關(guān)。在礦區(qū)范圍內(nèi)，共出露裂隙下降泉23眼，其中有16眼沿?cái)鄬訋Х植?，其合?jì)流量約占全區(qū)地下水總徑流量的80%以上。各泉旱季流量皆小于1.00 L/s，平均0.1 L/s，最小者僅0.001 L/s。全區(qū)地下水總徑流量為2.089 L/s,單位面積平均徑流量1.39 L/(s·km2)。以上泉眼多遠(yuǎn)離礦體，在坑道內(nèi)未見(jiàn)泉水分布。

(4)礦區(qū)水文地質(zhì)條件。礦區(qū)地形切割深，坡度陡，排水條件好，最低侵蝕基準(zhǔn)面應(yīng)為上兩河，礦體分布在當(dāng)?shù)刈畹颓治g基準(zhǔn)面以上，不存在礦坑涌水，以前漆樹(shù)灣LD02內(nèi)夏季存在積水，水量有限，但隨著下一中段的施工結(jié)束，積水已不存在。礦區(qū)水文地質(zhì)條件簡(jiǎn)單，對(duì)礦體開(kāi)采影響不大。

3 巖溶區(qū)水文地質(zhì)調(diào)查

巖溶區(qū)的碳酸鹽巖地貌位置，極易在長(zhǎng)時(shí)期地下水的侵蝕作用下形成溶洞、漏斗、地下暗河等，對(duì)巖土工程條件影響較大[3]。因此，巖溶區(qū)的水文地質(zhì)調(diào)查主要從以下幾個(gè)方面進(jìn)行：

(1)碳酸鹽巖的分布特征。擬建區(qū)碳酸鹽巖的分布特征包括分布范圍、沉積厚度和巖石性質(zhì)等，均與巖溶的發(fā)育程度關(guān)系密切。如某擬建區(qū)域內(nèi)的碳酸鹽巖地層主要形成于三疊系下統(tǒng)，巖性主要為灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r、灰質(zhì)白云質(zhì)巖、礫屑灰?guī)r、巖溶角礫巖等，沉積厚度在500～1912 m，分布面積約占整個(gè)調(diào)查區(qū)面積的10.0%，區(qū)內(nèi)碳酸鹽巖組巖性巖相變化較小。

(2)碳酸鹽巖額化學(xué)特征。某區(qū)內(nèi)碳酸鹽巖礦物成分以方解石、白云石為主，其含量在90%以上，其次含少量云母、石英等，巖石結(jié)構(gòu)多為微至細(xì)粒結(jié)構(gòu)，區(qū)內(nèi)三疊系下統(tǒng)地層中灰?guī)r最純，出露面積最大。

(3)巖溶形態(tài)特征。調(diào)查擬建區(qū)域巖溶地貌的控制因素，確認(rèn)是巖性及構(gòu)造因素，還是水文、地貌和新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)因素。如某地內(nèi)可溶性巖類(lèi)的分布受地質(zhì)構(gòu)造的控制，集中出露在部分背斜軸部，沿構(gòu)造線呈南北的條帶狀展布，雖其分布范圍有限，但其巖溶個(gè)體形態(tài)較齊全，區(qū)內(nèi)發(fā)育多種巖溶形態(tài)，其中最主要的有溶洞、溶溝石芽、巖溶洼地、落水洞、暗河、伏流、巖溶湖等。

(4)溶洞、漏斗、暗河等的分布特征。如某地區(qū)的洞、漏斗、暗河等特征包括：①溶洞主要分布在下三疊統(tǒng)地層中，其發(fā)育具有明顯的垂直分帶特征，其中在180～400 m標(biāo)高范圍內(nèi)發(fā)育有多層水平溶洞，溶洞延伸方向受構(gòu)造裂隙和巖性影響，蜿蜒曲折或僅形成巖腔狀(圖1a)，洞口直徑一般0.5～10 m不等，多數(shù)溶洞平時(shí)無(wú)水，暴雨后可見(jiàn)水流出，洞底分布有少量紅黏土，其大部分走向與巖層走向基本一致；②溶溝多發(fā)育于斜坡上，寬度多在0.5 m以?xún)?nèi)，石芽主要見(jiàn)于地形坡度小且?guī)r層產(chǎn)狀相對(duì)平緩的“X”剪切裂隙發(fā)育地段，高度多在1 m以?xún)?nèi)，因此溶溝、石芽在背斜軸部及緩翼一帶比較發(fā)育；③巖溶洼地，分布于槽丘間，底部平坦，常有殘積層和落水洞分布，平面多呈長(zhǎng)條狀分布，多沿構(gòu)造軸線方向展布，寬度一般在50～200 m左右，延伸長(zhǎng)度一般在200～400 m左右，高程一般在500 m左右；④落水洞一般位于溶蝕洼地底部，以漏斗狀、裂隙狀最常見(jiàn)(圖1b)，深度多在50 m以?xún)?nèi)，最深可達(dá)100 m以上(以近深切河谷邊緣為最大，槽坡及高位槽洼區(qū)次之)；⑤區(qū)內(nèi)碳酸鹽巖出露于各背斜核部及兩翼，暗河主要分布于別兩翼槽谷以下，落水洞為其主要補(bǔ)給通道。區(qū)共有大小暗河40條，一般長(zhǎng)<10 km，最長(zhǎng)者可達(dá)16 km，區(qū)內(nèi)地下暗河主要發(fā)育在三疊系下統(tǒng)地層中，流量為3.2～1 800 L/s。

圖1 水平干溶洞(a)和落水洞(b)

(5)擬建區(qū)域巖溶發(fā)育的基本規(guī)律分析。如某地區(qū)巖溶場(chǎng)地的巖溶發(fā)育規(guī)律如下：①地質(zhì)構(gòu)造對(duì)巖溶發(fā)育的控制作用，一般背斜軸部構(gòu)成地下水和地表水的分水嶺，地下水向兩翼分流，巖溶形態(tài)主要為洼地、落水洞、漏斗、天窗、地下河等，沿構(gòu)造線方向排列；而在背斜翼部巖溶發(fā)育受地層傾角影響，往往沿層面裂隙及縱張裂隙發(fā)育，形成順層徑流的地下河管道，地下水沿走向、傾向運(yùn)動(dòng)，巖溶作用強(qiáng)烈；②巖性是巖溶發(fā)育不均一的主要影響因素。區(qū)內(nèi)碳酸鹽巖有石灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r、白云巖、角礫狀灰?guī)r、燧石灰?guī)r、硅質(zhì)灰?guī)r及泥灰?guī)r，各類(lèi)巖石的巖溶發(fā)育程度因其所含碳酸鹽成分不同而異，因灰?guī)r質(zhì)不純，地表地下水易對(duì)其產(chǎn)生強(qiáng)烈溶蝕作用，巖溶化最強(qiáng)，大多數(shù)的巖溶洼地、谷地、落水洞、漏斗、天窗、溶洞發(fā)育在巖溶槽谷的灰?guī)r巖組中；③水動(dòng)力條件對(duì)巖溶發(fā)育的影響，在背斜兩翼，地層產(chǎn)狀較陡，地下水主要以橫向徑流為主，在兩翼的溶蝕谷地、洼地邊緣形成巖溶泉，排泄于地表，其巖溶發(fā)育主要以橫向裂隙控制為主，在地表表現(xiàn)為橫向溶蝕溝谷，地下則表現(xiàn)為地下水橫向徑流形成巖溶泉；④碳酸鹽巖與非碳酸鹽巖接觸界面巖溶發(fā)育最強(qiáng)烈，碳酸鹽巖溶水在循環(huán)徑流過(guò)程中遇到非碳酸鹽巖相對(duì)隔水層阻水后，造成集中徑流，從而加速了巖溶發(fā)育，在條件適宜時(shí)巖溶水可溢出地表；⑤地貌及水文網(wǎng)對(duì)巖溶發(fā)育的影響，巖溶槽谷，補(bǔ)給面積大，匯水條件好，其巖溶發(fā)育比地形陡峻的壟脊山地地區(qū)更為強(qiáng)烈，而槽谷中又因槽洼區(qū)的補(bǔ)給面積和匯水條件較槽丘、槽溝區(qū)為好，故巖溶更為發(fā)育。

4 結(jié)束語(yǔ)

水文地質(zhì)調(diào)查是巖土勘察中的重要組成部分，對(duì)巖土勘察質(zhì)量高低影響較大，也與擬建區(qū)域的工程地質(zhì)條件相關(guān)。不同地質(zhì)條件區(qū)域水文地質(zhì)調(diào)查內(nèi)容不同,地質(zhì)條件簡(jiǎn)單的區(qū)域以地下水水位變化特征為主要研究?jī)?nèi)容，而巖溶地區(qū)則需加強(qiáng)巖溶地貌方面的研究。水文地質(zhì)調(diào)查工作中應(yīng)盡可能地避免遺漏，為工程基礎(chǔ)施工提供全面可靠的基礎(chǔ)依據(jù)。