巖土工程勘察中地下水問題的探討

摘要：地下水位變化可引起多種巖土工程勘察問題。地下水問題在巖土工程勘察設(shè)計(jì)和施工過程中，始終是一個(gè)極為重要而又易于被忽視的問題。文章提出了地下水的危害及其解決措施，為工程設(shè)計(jì)和施工提供必要的水文地質(zhì)資料，以消除或減少地下水對巖土工程的危害問題。

關(guān)鍵詞：巖土工程勘察；水文地質(zhì)；地下水危害；問題

中圖分類號：TU195文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1006-8937（2012）05-0145-01

在我國，由于對水文地質(zhì)的重設(shè)計(jì)輕勘察的思想，對地下水的情況了解不夠，帶有一定的盲目性。以往在勘察中對巖土的物理力學(xué)性質(zhì)的測試比較重視，對巖土的水理性質(zhì)卻有所忽視，因而對巖土工程地質(zhì)性質(zhì)的評價(jià)是不夠全面的。所以許多防治地下水的措施見效甚少，做了一些無益的事，也有僥幸地等到出了問題才來補(bǔ)救的現(xiàn)象。

水文地質(zhì)和工程地質(zhì)二者關(guān)系極為密重視不夠、研究甚少，還存在一些值得注意和探討的問題。一些設(shè)計(jì)、施工單位仍有切，互相聯(lián)系和互相作用，地下水既是巖土體的組成部分，直接影響巖土體工程特性，又是基礎(chǔ)工程的環(huán)境，影響建筑物的穩(wěn)定性和耐久性。在一些水文地質(zhì)條件較復(fù)雜的地區(qū)，由于工程勘察中對水文地質(zhì)問題研究不深入，設(shè)計(jì)中又忽視了水文地質(zhì)問題，經(jīng)常發(fā)生由地下水引發(fā)的各種巖土工程危害問題，令勘察和設(shè)計(jì)處于難堪的境地。為提高工程勘察質(zhì)量，在工程勘察中不僅要求查明與巖土工程有關(guān)的水文地質(zhì)問題，評價(jià)地下水對巖土體和建筑物的作用及其影響。

1巖土水理性質(zhì)

巖土水理性質(zhì)是指巖土與地下水相互作用時(shí)顯示出來的各種性質(zhì)。巖土水理性質(zhì)與巖土的物理性質(zhì)都是巖土重要的工程地質(zhì)性質(zhì)。巖土的水理性質(zhì)不僅影響巖土的強(qiáng)度和變形，而且有些性質(zhì)還直接影響到建筑物的穩(wěn)定性。以往在勘察中對巖土的物理力學(xué)性質(zhì)的測試比較重視，對巖土的水理性質(zhì)卻有所忽視，因而對巖土工程地質(zhì)性質(zhì)的評價(jià)是不夠全面的。 巖土的主要的水理性質(zhì)主要包括軟化性、透水性、崩解性、給水性、脹縮性等五種。

2水文地質(zhì)評價(jià)內(nèi)容

工程地質(zhì)勘察中水文地質(zhì)評價(jià)內(nèi)容在以往的工程勘察報(bào)告中，由于缺少結(jié)合基礎(chǔ)設(shè)計(jì)和施工需要評價(jià)地下水對巖土工程的作用和危害，在很多地區(qū)已發(fā)生多起因地下水造成基礎(chǔ)下沉和建筑物開裂的質(zhì)量事故，總結(jié)以往的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，我們認(rèn)為今后在工程勘察中，對水文地質(zhì)問題的評價(jià)，主要應(yīng)考慮以下內(nèi)容：

①應(yīng)重點(diǎn)評價(jià)地下水對巖土體和建筑物的作用和影響，預(yù)測可能產(chǎn)生的巖土工程危害，提出防治措施。

②工程勘察中還應(yīng)密切結(jié)合建筑物地基基礎(chǔ)類型的需要，查明有關(guān)水文地質(zhì)問題，提供選型所需的水文地質(zhì)資料。

③應(yīng)從工程角度，按地下水對工程的作用與影響，提出不同條件下應(yīng)當(dāng)著重評價(jià)的地質(zhì)問題。

3地下水引起的巖土工程危害問題

地下水和巖土工程二者關(guān)系極為密切：互相聯(lián)系又互相作用。地下水是巖土體的組成部分，直接影巖土體的工程特性，影響建筑物的穩(wěn)定性和耐久性。地下水引起的巖土工程危害，主要是由于地下水位升降變化和地下水動(dòng)水壓力作用兩個(gè)方面的原因造成。

3.1地下水位升降變化引起的危害

地下水位的天然變化是區(qū)域性、季節(jié)性漸變的 而且變化幅度較小。但是，人為因素引起局部的地下水位升降變化的幅度和速度往往大于天然變化，它所引起的巖土工程危害更為嚴(yán)重為了正確評價(jià)地下水位升降變化對巖土工程的影響，在工程勘察中首先要準(zhǔn)確地測定靜水位。靜水位是指天然狀態(tài)下地下水穩(wěn)定水位，在測定靜水位時(shí)應(yīng)符合下列要求：

①在上部為潛水、下部為承壓水或多層含水層地區(qū)，均應(yīng)分層測定水位。

②靜水位的測定應(yīng)有一定的穩(wěn)定時(shí)間，鉆進(jìn)過程中的初見水位不一定是靜水位。一般地區(qū)每小時(shí)測定一次，三次所測水位值相同或孔內(nèi)水位差不超過2～3 mm者，可作為靜水位。

③工程勘察應(yīng)在勘察結(jié)束后，統(tǒng)一測量一次靜水位。因?yàn)殪o水位是相對的，它也隨著地下水補(bǔ)給或排泄條件的變化而變化。

④當(dāng)采用泥漿鉆進(jìn)時(shí)，為了避免孔內(nèi)泥漿對含水層的封閉影響，測定靜水位前應(yīng)將測水管打入含水層20 cm或鉆孔洗清后，再測量靜水位。

由于潛水位升高引起的主要危害：

①土壤沼澤化、鹽漬化，主要發(fā)生于海積平原低洼地帶。

②斜坡巖土體產(chǎn)生滑移、崩塌等，主要發(fā)生于風(fēng)化作用強(qiáng)烈的丘陵臺地區(qū)。

③崩解性巖土軟化、崩解，巖體結(jié)構(gòu)破壞，強(qiáng)度降低，壓縮性增大。主要發(fā)生于風(fēng)化殘積土及強(qiáng)風(fēng)化巖地區(qū)。

④導(dǎo)致粉細(xì)砂及粉土被水飽和呈松散狀態(tài)，可能產(chǎn)生流砂、砂土液化等。主要發(fā)生于第四系全新統(tǒng)沖積、海積松散粉細(xì)砂層中。

⑤可能造成地下洞室內(nèi)充水淹沒，基礎(chǔ)上浮，使建筑物失穩(wěn)。第一，地下水位過大下降引起的危害。地下水位局部集中過量的抽取地下水，使地下水的開采量大于補(bǔ)給量，導(dǎo)致地下水位過大而持續(xù)下降，降落漏斗亦相應(yīng)的不斷擴(kuò)大；另外，礦床疏干、降水工程、施工排水等也能造成局部地下水位過大下降。地下水位局部過大下降造成地面塌陷、地面沉降、地裂，巖土體的不穩(wěn)定性．危害建筑物的穩(wěn)定性。 第二，地下水位升降變化引起的危害。地下水位升降變化能引起膨脹性巖土產(chǎn)生不均勻的脹縮變形，嚴(yán)重者形成地裂，引起建筑物特別是低層或輕型建筑物的破壞。當(dāng)?shù)叵滤蛔兓l繁或變化幅度大時(shí)，不僅巖土的膨脹收縮變形反復(fù)，而且脹縮幅度也大。在建筑工程的地基內(nèi)，當(dāng)?shù)叵滤辉诨A(chǔ)底面以下壓縮層范圍內(nèi)發(fā)生變化時(shí)，就能直接影響建筑物的穩(wěn)定性。若水位在壓縮層范圍內(nèi)上升時(shí)，軟化地基土，使其強(qiáng)度降低、壓縮性增大，建筑物可能產(chǎn)生較大的沉降變形；若水位在壓縮層范圍下降時(shí)，巖土的自重應(yīng)力增加，可能引起地基基礎(chǔ)的附加沉降，如果土質(zhì)不均勻或地下水位的突然下降也可能使建筑物發(fā)生變形破壞。

3.2地下水位對巖土力學(xué)性質(zhì)的影響

土體從地下水位以上至地下水位變動(dòng)帶到地下水位以下，天然含水量、孔隙比由小一大一小，壓縮模量、承載力由大一小一大的變化規(guī)律。這是由于地下水位以上，經(jīng)長期淋濾作用，鐵鋁富集，并對土顆粒起膠結(jié)和充填作用，增大了土粒間連接力，往往形成“硬殼層”，因而含水量、孔隙比小而壓縮模量和承載力增高；位于地下水位變動(dòng)帶的土層，由于地下水積極交替，士中的鐵鋁成分淋失，土質(zhì)變松，因而含水量、 孔隙比增大，壓縮模量、承載力降低；位于地下水位以下的土層，由于地下水交替緩慢，氧化、水解作用減弱，加之上覆土層的自重壓力作用，土質(zhì)比較密實(shí)，因而含水貧、孔隙比減小，壓縮模量、承載力增高。

3.3地下水水力作用引起的危害

地下水在天然狀態(tài)下水力作用比較微弱，若人為工程活動(dòng)中改變了地下水天然動(dòng)力平衡條件，在一定的動(dòng)水壓力作用下，往往會(huì)引起流砂、管涌、基坑突涌等嚴(yán)重的巖土工程危害。例高層建筑深基坑開挖中在基坑下部有承壓含水層存在時(shí)，開挖基坑減小了承壓含水層上覆隔水層的厚度，當(dāng)隔水層減小到一定程度時(shí)，承壓水的水頭壓力能頂裂或沖毀基坑底板，造成突涌現(xiàn)象。

4結(jié)語

巖土工程問題中，地下水問題占有相當(dāng)重要的位置，準(zhǔn)確合理地查明地下水的水文地質(zhì)條件，不僅使資料的可靠程度更高，而且可更好地利用巖土體的潛在能力。因此，為提高工程勘察質(zhì)量，在工程勘察中要求查明與巖土工程有關(guān)的水文地質(zhì)問題，以消除或減少地下水對巖土工程的危害；隨著工程勘察的發(fā)展，其必將受到越來越廣泛的重視，切實(shí)做好水文地質(zhì)工作將對勘察水平的提高起著極大的推動(dòng)作用。

參考文獻(xiàn)：

[1] 《工程地質(zhì)手冊》編委會(huì).工程地質(zhì)手冊[M].北京:中國建筑

工業(yè)出版社，2005.