水文地質問題在巖土工程中的危害性分析

【摘 要】為提高工程勘察質量，在工程勘察中不僅要求查明與巖土工程有關的水文地質問題，評價地下水對巖土體和建筑物的作用及其影響，更要提出預防及治理措施的建議。本文分別從工程地質勘察中水文地質評價內容、巖土水理性質以及地下水引起的巖土工程危害三個方面闡述了水文地質問題在工程勘察中的重要性。

【關鍵詞】工程勘察；水文地質；地質勘察；影響

1.水文地質評價

工程地質勘察中水文地質評估內容在以往的工程勘察報告中，由于缺少結合基礎設計和施工需要評價地下水對巖土工程的作用和危害在很多地區已發生多起因地下水造成基礎下沉和建筑物開裂的質量事故，總結以往的經驗和教訓，我認為在今后在工程勘察中，對水文地質問題的評價主要考慮以下內容：（1）應重點評價地下水對巖土體和建筑物的作用和影響，預測可能產生的巖土工程危害，提出防治措施。（2）工程勘查密切結合建筑物地基基礎類型的需要，查明有關水文質問題，提供選型所需的水文地質資料。（3）應從工程角度，按地下水對工程的作用與影響，提出不同條件下應當著重評價的地質問題，如：對埋藏在地下水位以下的建筑物基礎中水對砼及砼內鋼筋的腐蝕性；對選用軟質巖石、強風化巖、殘積土、膨脹土等巖土體作為基礎持力層的的建筑場地，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；在地基基礎壓縮層范圍內存在松散、飽和的粉細砂、粉土時，應預測產生潛蝕、流砂、管涌的可能性：當基礎下部存在承壓含水層，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：在地下水位以下開挖基坑，應進行滲透和富水性試驗。并評價由于人工降水引起土凍沉降，邊坡失穩進而影響物穩定性的可能。

2.巖土水理性質

巖土水理性質是指巖土與地下水相互作用時顯示出來的各種性質。巖土水理性質與巖土的物理性質都是巖土重要的工程地質性質。巖土的水理性質不僅影響巖土的強度和變形，而且有些性質還直接影響到建筑物的穩定性。以往在勘察中對巖土的物理力學性質的測試比較重視，對巖土的水理性質卻有所忽視，因而對巖土工程地質性質的評價是不夠全面的。

既然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，首先介紹一下地下水的賦存形式及對巖土水理性質的影響， 然后再對巖土的幾個重要的水理性質及研究測試方法進行簡單的介紹。

地下水的賦存形式：地下水按其在巖土中的賦存形式可分為結合水、毛細管水和重力水三種；其中結合水又可分為強結合水和弱結合水兩種。

巖土的主要的水理性質及其測試辦法有五種：軟化性；透水性；崩解性；給水性；脹縮性。軟化性是指巖土體浸水后， 力學強度降低的特性，一般用軟化系數表示，它是判斷巖石耐風化、耐水浸能力的指標。在巖石層中存在易軟化巖層時，在地下水的作用下往往會形成軟弱夾層。各類成因的粘性土層、泥巖、頁巖、泥質砂巖等均普遍存在軟化特性；透水性是指水在重力作用下，巖土容許水透過自身的性能。松散巖土的顆粒愈細、愈不均勻，其透水性便愈弱。堅硬巖石的裂隙或巖溶愈發育，其透水性就愈強。透水性一般可用滲透系數表示，巖土體的滲透系數可通過抽水試驗求取；崩解性是指巖土浸水濕化后，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。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。巖土的水理性質尚有持水性，溶水性，毛細管性，可塑性等。

3.地下水引起的巖土工程危害

3.1地下水升降變化引起的巖土工程危害

在工程勘察中要注意調查了解地下水位條件及其升降變化。在天然條件下地下水位一般是季節性變化雨季水位水位上升旱季水位下降。地下水位的天然變化是區域性。漸變的。而且變幅較小但是，人為因素引起的局部性地下水為升降變化的幅度往往大于天然變化所引起的巖土工程危害更為嚴重。（1）水位上升引起的巖土工程危害。潛水位上升的原因是多種多樣的， 其主要受地質因素如含水層結構、總體巖性產狀；水文氣象因素如降雨量、氣溫等及人為因素如灌溉、施工等的影響，有時往往是幾種因素的綜合結果。由于潛水面上升對巖土工程可能造成如下影響；土壤沼澤化、鹽漬化，巖土及地下水對建筑物腐蝕性增強；斜坡、河岸等巖土體巖產生滑移、崩塌等不良地質現象；一些具特殊性的巖土體結構破壞、強度降低、軟化；引起粉細砂及粉土飽和液化、出現流砂、管涌等現象；地下洞室充水淹沒，基礎上浮、建筑物失穩。（2）地下水位下降引起的巖土工程危害。地下水位的降低多是由于人為因素造成的，如集中大量抽取地下水、采礦活動中的礦床疏干以及上游筑壩、修建水庫截奪下游地下水的補給等。地下水的過大下降，常常誘發地裂、地面沉降、地面塌陷等地質災害以及地下水源枯竭、水質惡化等環境問題， 對巖土體、建筑物的穩定性和人類自身的居住環境造成很大威脅。

3.2地下水位對巖土物理力學性質的影響

地下水的升降變化能引起膨脹性巖土產生不均勻的脹縮變形，嚴重若形成地裂，引起建筑物特別是低層或輕型建筑物的破壞。當地下水升降頻繁時或變化幅度大時。不僅使巖土的膨脹收縮變形往復，而且會導致巖土的膨脹收縮幅度加大。因此，在膨脹性巖土地區進行工程勘察時應特別注意對場地水文地質條件的研究，特別地下水往往升降變化中高度和變化規律這對地基基礎深度的選擇（宜選在第下水位以上或地下水位以下，不宜選在地下水位變動帶內）有主要的參考價值。

在建筑工程的地基內，當地下水位在基礎底面以下壓縮層范圍內發生變化時， 就能直接影響建筑物的穩定性。若水位在壓縮層范圍內上升時，軟化地基土，使其強度降低、壓縮性增大，建筑物可能產生較大的沉降變形若水位在壓縮層范圍下降時，巖土的自重應力增加，可能引起地基基礎的附加沉降，如果土質不均勻或地下水位的突然下降也可能使建筑物發生變形破壞。

在地下水位以上、地下水位變動帶和地下水位以下，具有明顯的變化規律土體從上到下，有天然含水量、孔隙比由小大一小，壓縮模盆、承載力由大一小一大的變化規律。這是由于地下水位以上部位， 經長期淋濾作用，鐵鋁富集，并對土顆粒起膠結和充填作用，增大了土拉間連接力， 往往形成“硬殼層”，因而含水、孔隙比小而壓縮模和承載力增高而位于地下水位變動帶的土層，由于地下水積極文替，土中的鐵鋁成分淋失，土質變松，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，加之上扭土層的自重壓力作用，土質比較密實，因而含水貧、孔隙比減小，壓縮模、承載力增高。

3.3地下水動水壓力作用引起的巖土工程危害

地下水在天然狀態下動水壓力作用比較微弱，但是在人為工程活動中由于改變了地下水天然動力平衡條件，在一定的動水壓力作用下，往往會引起一些嚴重的巖土工程危害。如流砂、管涌、基坑突涌等。

4.結語

巖土工程問題中，地下水問題占有相當重要的位置，準確合理地查明地下水位，不僅使資料的可靠程度更高，而且可更好地用巖土體的潛在能力。因此，為提高工程勘察質，在工程勘察中不僅要求查明與巖土工程有關的水文地質問題，以消除下水對巖工程的危害隨著工程勘察的發展，其必將受到越來越廣泛的重視，切實做好水文地質工作將對勘察水平的提高起極大的推動用。

【參考文獻】

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