林培貞
(福建省閩東南地質(zhì)大隊(duì),福建 泉州 362000)
地下水作為巖土工程重要組成部分,對(duì)于建筑工程基巖土體工程特性有著至關(guān)重要的影響,同時(shí)還會(huì)影響到建筑工程整體穩(wěn)定性與耐久性。因此在工程地質(zhì)勘察工作當(dāng)中,就必須要對(duì)水文地質(zhì)問題給予充分重視,提高勘查技術(shù)水平,采取切實(shí)有效的措施應(yīng)對(duì)水文地質(zhì)問題,保證工程建設(shè)質(zhì)量。
在工程勘察設(shè)計(jì)以及施工過程當(dāng)中,水文地質(zhì)問題一直以來都是一個(gè)十分重要的問題,但這一問題也是常常被忽略的一個(gè)問題。由于對(duì)水文地質(zhì)問題缺乏足夠的重視,導(dǎo)致地下水時(shí)常引發(fā)各類巖土工程危害。所以在開展工程地質(zhì)勘察工作當(dāng)中,工作人員應(yīng)當(dāng)詳細(xì)查明巖土工程存在的有關(guān)水文地質(zhì)問題,同時(shí)對(duì)巖土工程水文地質(zhì)展開詳細(xì)評(píng)估,了解和掌握這些水文地質(zhì)問題對(duì)巖土工程和建筑物帶來的不利影響,獲取詳實(shí)的水文地質(zhì)勘察資料,指導(dǎo)工程設(shè)計(jì)與施工,并控制和減少巖土工程遭受地下水的危害[1]。
在過去的工程地質(zhì)勘察報(bào)告當(dāng)中,很多都沒有于基礎(chǔ)設(shè)計(jì)以及施工需要充分結(jié)合,來研究分析巖土工程遭受地下水的作用與危害,導(dǎo)致一些地區(qū)由于地下水因素影響,引發(fā)基礎(chǔ)發(fā)生下沉,導(dǎo)致建筑物開裂,出現(xiàn)嚴(yán)重的質(zhì)量問題。對(duì)過去的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)進(jìn)行總結(jié)分析,未來在開展工程地質(zhì)勘察工作當(dāng)中應(yīng)當(dāng)對(duì)水文地質(zhì)問題給予充分的重視,具體的評(píng)價(jià)內(nèi)容包括以下幾個(gè)方面:
(1)研究分析巖土體和建筑物遭受地下水帶來的影響,對(duì)可能出現(xiàn)的危害進(jìn)行預(yù)測(cè),采取有效措施進(jìn)行防范。
(2)勘察工作實(shí)施過程當(dāng)中應(yīng)當(dāng)充分考慮建筑物所采用的地基類型,對(duì)水文地質(zhì)情況詳細(xì)調(diào)查,提供相應(yīng)的地質(zhì)信息資料。
(3)結(jié)合工程實(shí)際研究分析工程受到地下水的作用和影響,指出不同條件情況下,應(yīng)當(dāng)對(duì)相應(yīng)的地質(zhì)問題展開詳細(xì)評(píng)價(jià),提高勘察結(jié)果數(shù)據(jù)精準(zhǔn)性。
對(duì)于巖土水理性質(zhì)而言,是地下水于巖土彼此作用時(shí),體現(xiàn)出的各種性質(zhì),巖土具有的物理與水理性質(zhì),都屬于工程的重要地質(zhì)性質(zhì)。巖土的強(qiáng)度以及變形會(huì)遭受巖土水理性質(zhì)的影響,而且有的性質(zhì)還會(huì)對(duì)建筑物持久性,穩(wěn)定性造成不利影響,過去再對(duì)巖土勘查工作當(dāng)中,比較重視巖土物理力學(xué)性質(zhì)方面的測(cè)試,但是卻常常忽視巖土水理性質(zhì),這就引發(fā)評(píng)價(jià)巖土工程地質(zhì)性質(zhì)缺乏全面性,既然水理性質(zhì)是由于地下水作用因素影響下的巖土體現(xiàn)出的性質(zhì)。對(duì)地下水的賦存形式進(jìn)行分析和介紹,同時(shí)探討給巖土水理性質(zhì)造成的影響。之后再對(duì)巖土具有的水理性質(zhì)和測(cè)試研究方法進(jìn)行分析[2-5]。
地下水的賦存形式:由于巖土當(dāng)中地下水存在不同特點(diǎn)的賦存形式,可以將其劃分成重力水、毛細(xì)管水和結(jié)合水,結(jié)合水又有強(qiáng)弱結(jié)合水之分。在測(cè)試分析巖土水理性質(zhì)性質(zhì)方面主要包括的方法分別給水性、脹縮性、崩解性,透水性以及軟化性等五種。對(duì)于軟化性而言,主要是由于進(jìn)水之后的土體,出現(xiàn)不斷降低的力學(xué)性質(zhì),主要通過軟化系數(shù)進(jìn)行表示,對(duì)于巖土耐水浸和耐風(fēng)化能力判斷發(fā)揮著重要的作用。滲透系數(shù)是表示巖土透水性的重要指標(biāo),利用抽水試驗(yàn)便可以獲取。對(duì)于崩解性而言是濕化浸水之后的巖土,削弱其土粒連接性,導(dǎo)致土體發(fā)生解體風(fēng)扇的特性,土粒成分及其結(jié)構(gòu)和礦物成分對(duì)巖土崩解性有著至關(guān)重要的影響。給水性是由于飽水巖土在重力因素影響下,有一定量的水從裂隙和孔隙當(dāng)中制動(dòng)流出的一種特性,主要通過給水度進(jìn)行表示。含水層具有的一個(gè)重要的水文地質(zhì)參數(shù)便是給水度,對(duì)于場(chǎng)地疏干時(shí)間有著很大影響,通常運(yùn)用試驗(yàn)室方法便能測(cè)定出巖土的給水度;脹縮性主要是指吸水后的巖土體積不斷增大,而濕水之后體積變小的性質(zhì),由于土顆粒表面吸水之后的結(jié)合水膜逐漸增厚,失水之后逐漸變薄所引發(fā)的。
4.1.1 腐蝕機(jī)理
地下水存在很多類型,水文地質(zhì)條件會(huì)對(duì)水位產(chǎn)生很大的影響,實(shí)際出現(xiàn)相應(yīng)的改變,不同季節(jié),不同降雨量地下水位也會(huì)出現(xiàn)相應(yīng)的改變。地表水存在相應(yīng)的腐蝕性,這主要是由于水中存在各種礦物質(zhì)。特別是地下水遭受污染之后,其中的一些化學(xué)成分不斷增多,腐蝕性也會(huì)大幅提高,實(shí)施巖土工程勘察乙級(jí)設(shè)計(jì)建筑工程時(shí),必須要充分分析地下水可能存在的腐蝕性,測(cè)量分析地下水,分布于下層的地下水有著更高的礦化度,相應(yīng)的腐蝕性也會(huì)大大增強(qiáng)。
4.1.2 地下水腐蝕性評(píng)價(jià)
地下水當(dāng)中都有一些化學(xué)成分的存在,當(dāng)一些化學(xué)成分在地下水中達(dá)到相應(yīng)含量時(shí),便會(huì)腐蝕混凝土建筑材料,在腐蝕這些建筑材料強(qiáng)弱方面,《巖土工程勘察規(guī)范》當(dāng)中都有著非常明確的標(biāo)準(zhǔn),地質(zhì)勘查工作實(shí)際都需要根據(jù)規(guī)范要求來科學(xué)合理的評(píng)價(jià)地下水具有的腐蝕性,評(píng)價(jià)地下水腐蝕性過程當(dāng)中。除要對(duì)地下水各種離子分子含量進(jìn)行評(píng)價(jià)之外,還應(yīng)當(dāng)對(duì)其ph值以及礦化度進(jìn)行評(píng)價(jià)。
有些巖土屬于膨脹性特點(diǎn),在具體進(jìn)行工程勘察過程當(dāng)中,更應(yīng)當(dāng)充分的研究場(chǎng)地水文地質(zhì)條件,尤其是地下水在進(jìn)行升降變化時(shí),其高度與變化規(guī)律會(huì)影響地基,所以選擇地基深度時(shí),應(yīng)當(dāng)對(duì)地下水位充分的進(jìn)行參考。如果建筑工程地基當(dāng)中,地下水位處于基礎(chǔ)底面之下,壓縮層范圍出現(xiàn)相應(yīng)改變,就會(huì)對(duì)建筑物的穩(wěn)定性造成不良影響,如果在建筑地基壓縮層水位不斷的上升,地基就會(huì)遭受軟化,引發(fā)強(qiáng)度不斷下降,增加其壓縮性,導(dǎo)致建筑物出現(xiàn)很大沉降,引發(fā)變形,如果水位在壓縮范圍呈下降時(shí),受自身重力因素影響,巖土不斷增加,會(huì)導(dǎo)致地基基礎(chǔ)出現(xiàn)附加沉降,倘若存在不均勻的土質(zhì),地下水位突然改變,也會(huì)導(dǎo)致建筑物出現(xiàn)變形破壞。
地下水位,上下水位變動(dòng)帶與地下水位以下其變化規(guī)律非常明顯,從上至下土體存在天然的含水層以及空隙比,并從小變大,模盆壓縮,承載力表現(xiàn)為大一小一大的規(guī)律變化。這是因地下水位上不區(qū)域,在不斷淋濾作用下,不斷的富集鐵鋁物質(zhì),膠結(jié)土體顆粒起到充填作用,使得土體間的連接力增大,有硬殼層形成,所以含水孔隙比小而壓縮模和承載力增高。對(duì)于處在地下水位變動(dòng)帶以下的土層,鐵鋁成分在土體當(dāng)中不斷淋失,土質(zhì)變得更加松軟,土層空隙含水量不斷加大,壓縮模量以及承載力出現(xiàn)不同程度的下降,使分布于地下水位下部的土層,因地下水緩慢交替,減弱其氧化水解作用,由于土層上扭自重壓力因素影響,復(fù)制變得更加的密實(shí),因此會(huì)增大壓縮模、承載力,減小含水貧、孔隙比。由于成因不同的粘性土和風(fēng)化殘積土還有一些軟質(zhì)巖石,在物理力學(xué)性質(zhì)方面,存在相應(yīng)的變化規(guī)律,和地下水緊密結(jié)合,所以對(duì)巖土物理力學(xué)變化規(guī)律進(jìn)行研究,應(yīng)當(dāng)對(duì)地下水位影響因素給予充分重視。
在實(shí)施工程勘察過程當(dāng)中,要對(duì)地下水位條件給予充分調(diào)查,了解和掌握起升降改變,天然狀態(tài)下,地下水位大都表現(xiàn)為季節(jié)性的改變,雨季來臨時(shí),其水位會(huì)出現(xiàn)明顯的上升,干旱季節(jié)會(huì)出現(xiàn)不同程度的下降。地下水位的自然變化,具有明顯的區(qū)域性特征,還有漸變性的特點(diǎn),變幅都不是很大。然而人為因素影響下,會(huì)導(dǎo)致局部地下水出現(xiàn)較大的變幅,進(jìn)而對(duì)巖土工程造成危害。
(1)對(duì)位上升因素導(dǎo)致的巖土工程危害,引發(fā)前水位上升的因素是各種各樣的,巖土性質(zhì)及其產(chǎn)狀還有含水層的結(jié)構(gòu)都是主要的地質(zhì)影響因素,降雨、氣溫以及灌溉、施工等也會(huì)影響地下水位的改變,很多時(shí)候是各種原因綜合產(chǎn)生的結(jié)果,因前水位不斷上升,會(huì)影響巖土工程,導(dǎo)致土壤出現(xiàn)鹽漬化與沼澤化,會(huì)對(duì)建筑物造成一定腐蝕,引發(fā)河岸斜坡巖土體出現(xiàn)位移崩塌。有些巖土體具有特殊的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),產(chǎn)生較大的破壞影響其強(qiáng)度,使其發(fā)生軟化,還會(huì)導(dǎo)致管涌流沙、液化等情況出現(xiàn),導(dǎo)致建筑基礎(chǔ)上浮,穩(wěn)定性下降。
(2)地下水位降低造成的巖土工程危害主要是由人為因素所引發(fā)地下水位下降的,如對(duì)地下水過度的集中開展,采礦作業(yè)過程當(dāng)中,疏干地下水,上游區(qū)域修建堤壩或者水庫,下游地下水得不到及時(shí)補(bǔ)給。引發(fā)地下水出現(xiàn)下降,導(dǎo)致地面沉降裂隙,或者引發(fā)地面塌陷,還會(huì)污染地下水,導(dǎo)致水質(zhì)惡化,影響建筑穩(wěn)定性。
自然狀態(tài)下的地下水,產(chǎn)生的動(dòng)水壓力常常都比較小,通常情況下不會(huì)形成相應(yīng)的危害,而人為因素影響下,特別是工程建設(shè)施工,會(huì)對(duì)地下水的天然狀態(tài)給打破,改變其動(dòng)力平衡,一些動(dòng)水壓力作用較為嚴(yán)重的,就會(huì)危害巖土工程,如引發(fā)基坑、突涌、管涌流沙等災(zāi)害。所以在工程地質(zhì)勘察過程當(dāng)中,應(yīng)當(dāng)對(duì)上述問題給予充分的分析和研究,采取切實(shí)有效的措施進(jìn)行應(yīng)對(duì)。
在工程地質(zhì)勘察過程當(dāng)中,應(yīng)當(dāng)對(duì)水文地質(zhì)問題給予充分重視,詳細(xì)的分析和研究水理性質(zhì),如分析地層具有的溶水性以及滲水性,了解和掌握地層具有的這些性質(zhì),并對(duì)地下水的改變充分掌握,結(jié)合不同工程場(chǎng)地,詳細(xì)的展開水文地質(zhì)問題方面的研究,抽取水樣,認(rèn)真檢測(cè),指導(dǎo)工程順利建設(shè),保證工程建設(shè)質(zhì)量。
工程地質(zhì)勘察過程當(dāng)中應(yīng)當(dāng)明確勘察目標(biāo),為了提高勘察效率和質(zhì)量,還應(yīng)當(dāng)綜合利用各種有效的勘察方法。特別是要將水文地質(zhì)勘察工作作為重要的工作內(nèi)容,對(duì)工程區(qū)域的地下水特征展開詳細(xì)的調(diào)查和分析,了解與掌握地下分布的地質(zhì)環(huán)境流向特點(diǎn)以及由于季節(jié)因素改變導(dǎo)致的頻繁升降等,獲取土壤滲透率相關(guān)信息,對(duì)滲透系數(shù)進(jìn)行確定。在調(diào)查水文地質(zhì)問題過程當(dāng)中,還需要開展水壓試驗(yàn),這項(xiàng)試驗(yàn)發(fā)揮著非常重要的作用,能夠有效確定各項(xiàng)壓力值,如起始?jí)毫χ狄约白畲髩毫χ岛蛪毫鶖?shù)等,基于這些信息基礎(chǔ)上便可以對(duì)地下水的狀態(tài)展開詳細(xì)的分析和評(píng)價(jià),了解是否會(huì)對(duì)建筑物造成不良影響,并對(duì)地下水的腐蝕性進(jìn)行評(píng)價(jià),保證建筑工程安全性。在工程地質(zhì)勘察當(dāng)中,測(cè)量水文地質(zhì)問題時(shí),還應(yīng)當(dāng)重視現(xiàn)代先進(jìn)技術(shù)應(yīng)用,保證獲得數(shù)據(jù)精準(zhǔn)性,為相關(guān)工作提供參考。
工程地質(zhì)調(diào)查應(yīng)當(dāng)詳細(xì)的獲取水文地質(zhì)勘察信息數(shù)據(jù),尤其是進(jìn)行工程設(shè)計(jì)以及施工時(shí),更需要全面了解和掌握水文地質(zhì)資料,這在工程項(xiàng)目當(dāng)中發(fā)揮的作用非常重要,直接影響工程的順利開展及其安全性。所以要綜合分析研究水文地質(zhì)資料,提高勘察精度,詳細(xì)了解和掌握工程建設(shè)區(qū)域環(huán)境水文地質(zhì)條件。另外還應(yīng)當(dāng)詳細(xì)評(píng)估這些數(shù)據(jù),預(yù)測(cè)項(xiàng)目建設(shè)過程當(dāng)中可能發(fā)生的各種問題,采取有效對(duì)策進(jìn)行解決[6]。
在工程地質(zhì)勘察工作當(dāng)中,水文地質(zhì)問題是非常重要的問題,所以必須要引起足夠的重視,采取切實(shí)有效的措施保證水溫,地質(zhì)勘查效率和質(zhì)量,為工程建設(shè)提供有效參考,控制和減少水文地質(zhì)問題帶來的危害。