工程地質勘察中水文地質問題的必要性分析

張樹明 ，張邵楠

1.遼寧省第六地質大隊，遼寧大連 116200

2.遼寧地質海上工程勘察院，遼寧大連 116200

工程地質勘察中水文地質問題的必要性分析

張樹明1，2，張邵楠1，2

1.遼寧省第六地質大隊，遼寧大連 116200

2.遼寧地質海上工程勘察院，遼寧大連 116200

在工程勘察中地下水問題始終是一個極為重要也極易被忽視的環節，由于不夠重視而引起的各種巖土工程事故屢見不鮮，造成了嚴重的經濟損失和人員傷亡。本文主要從水文地質評價內容、巖土水理性質、地下水引起的巖土工程危害出發，簡明地分析在工程地質勘察中重視水文地質問題的必要性。

工程地質；水文地質；地下水；危害

工程地質勘察是為了查明影響工程建筑物的地質因素而進行的地質調查研究工作。其中水文地質條件是所需勘察的地質因素中必不可少的一環，它為預測工程建筑物與地質環境相互作用的方式、特點和規模并作出正確的評價，為保證建筑物的穩定和正常使用提供依據。

1 工程地質勘察和水文地質的常見問題

水文地質和工程地質二者的關系十分密切：相互聯系又相互作用。地下水既是巖土體的組成部分，直接影響著巖土體的工程特性，同時又是基礎工程的環境，影響著建筑物的穩定性和耐久性。

1.1 工程地質勘察中水文地質評價的內容

1 ）評價地下水對巖土體和建筑物的作用和影響，并預測可能產生的危害；

2 ）結合建筑物地基基礎類型的需要，查明水文地質問題，提供選型所需的水文地質資料；

3 ）查明地下水的天然狀態和天然條件下的影響，分析并預測人為活動中地下水的變化情況及對巖土體和建筑物的反作用；

4 ）按照地下水對工程的作用與影響，從工程的角度提出不同條件下應當著重評價的地質問題，如：埋藏在地下水位以下的建筑物基礎中水對混凝土及混凝土內鋼筋的腐蝕性；對選用軟質巖石、強風化巖等巖土體作為基礎持力層的建筑場地，應著重評價地下水活動對上述巖土體可能產生的軟化、崩解、脹縮等作用；當地基基礎壓縮層范圍內存在松散、飽和的粉細砂、粉土時，應預測產生液化潛蝕、流砂、管涌的可能性；當基礎下部存在承壓含水層時，應對基坑開挖后承壓水沖毀基坑底板的可能性進行計算和評價等。

1.2 巖土水理性質及其測試辦法

在以往的勘察中對巖土的物理力學性質的測試較為重視，而對巖土的水理性質卻有所忽視，因而對巖土工程地質的勘察是不夠全面的。巖土的水理性質是巖土與地下水相互作用顯示出來的性質，而地下水在巖土中有不同的賦存方式，不同形式的地下水對巖土水理性質的影響不同，而且影響程度與巖土類型有關。

巖土主要的水理性質及其測試辦法如下：

1 ）軟化性：指巖土體浸水后力學強度降低的特性，一般用軟化系數表示，即巖石在浸水飽和狀態下與風干狀態下極限抗壓強度之比；

2 ）透水性：指水在重力作用下，巖土容許水透過自身的性能，一般用滲透系數表示，而滲透系數可通過抽水、注水和壓水試驗求取；

3 ）崩解性：指巖土浸水濕化后，由于土粒連接被削弱、破壞，使土體崩散、解體的特性。巖土體的崩解性包括崩解所需時間、崩解量、崩解方式等；

4 ）給水性：指在重力作用下飽水巖土能從孔隙、裂隙中自由流出一定水量的性能，以給水度表示，一般采用實驗室方法測定；

（5）脹縮性：指巖土吸水后體積增大，失水后體積減小的特性。標定巖土脹縮性的指標有：膨脹率、自由膨脹率、體縮率、收縮系數等。巖土的脹縮性往往是產生地裂縫、基坑隆起的重要原因之一，對地基變形和土坡表層穩定性有重要影響。

2 水文地質引起的巖土工程危害的重要因素——地下水

由地下水引起的巖土工程危害主要是由地下水位升、降變化及頻繁升降和地下水動水壓力作用兩個方面的原因造成的，這主要是由自然因素和人為因素引起的。

地下水位上升引起的巖土工程危害有：土壤沼澤化、鹽漬化；崩解性巖土軟化、崩解，巖土結構破壞；地下洞室充水淹沒，引起建筑物失穩等。如2008年6月遼寧省公路勘測設計公司應用RTM自動化檢測技術對黑大線（G202）遼寧段全線的縱向裂縫進行的采集和統計表明：縱向裂縫產生的主要原因之一便是路基的受水作用，即雨季降雨量較大，地下水位上升，使得路基橫向承載能力不均勻，兩側受水侵入使得地基的承載能力變小，而中部承載能力變大；加之東北地區冬季雪水滲入坡體，經反復脹凍而使土的強度降低。地下水位的下降常常誘發地面坍陷、沉降、斷裂等地質災害，對巖土體、建筑物的穩定性造成了巨大的威脅。地下水位的頻繁升降容易引起膨脹性巖土產生不均勻的膨脹變形，使得巖土的膨脹變形幅度顯著增加。當地下水位在建筑物地基壓縮層范圍內上升時，容易軟化地基土壤，降低地基強度，加大地基的可壓縮性，使得建筑物發生沉降變形；當地下水位在壓縮層范圍內下降時，使得巖土自重應力增加，造成地基基礎沉降，嚴重時可造成建筑物的破壞。

地下水動水壓力的變化主要是由人為因素引起的，在天然狀態下地下水處于動力平衡狀態，動水壓力作用十分微弱。如果人為活動改變了這種平衡狀態，那么在動水壓力的作用下，容易引起流砂、管涌、基坑突涌等工程危害。我們以基坑突涌現象為例進行分析：已知基坑底不透水層厚度和承壓水水頭壓力的平衡條件是rH =rwh，其中H是基坑開挖后不透水層的厚度，r是不透水層巖土的重度，rw是水的重度，h是承壓水頭高于含水層頂板的高度 ，因此H = rw/r×h ，。當H ＜ rw/r×h 時便可能發生突涌事故。

3 結論

水文地質工作在建筑物持力層選擇、基礎設計、工程地質災害的防治等方面起著重要的作用，正確地勘察水文地質條件是提高勘察質量、預防和減少地下水對巖土工程的危害的重要舉措。因此，我們要努力做到以下幾點：1）搜集工作區的自然地理、區城地質、水文地質等資料；2）掌握水文地質計算、水文地質實驗、地下水勘察方法等知識并熟練應用；3）重視外業工作，認真執行勘察規范，做好野外記錄，保證資料的真實性和準確性；4）了解水文地質勘察的發展趨勢，學習和推廣先進的技術方法。只有這樣，我們的工作才能有備無患。

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[2]田有元.水文地質問題在工程地質勘察中的重要性[J].今日科苑，2009(22).

[3]許碧銓.水文地質在工程勘察中存在的問題及其危害[J].科技資訊，2009(17).

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1674-6708（2012）59-0043-02