論水文地質(zhì)巖土工程勘察設(shè)計(jì)與施工

王科以

摘 要：水文地質(zhì)巖土工程勘探的主要目的是查明建設(shè)區(qū)域的地質(zhì)條件，分析、預(yù)測以及評價(jià)可能存在或發(fā)生的地質(zhì)問題，為防治不良地質(zhì)措施提供可靠的數(shù)據(jù)參考，最終目標(biāo)時(shí)為了保證工程建設(shè)正確設(shè)計(jì)，順利施工。為此文章重點(diǎn)介紹水文地質(zhì)條件下的巖土工程勘探設(shè)計(jì)和施工，對存在的一些問題提供可行性建議。旨在加強(qiáng)工程建設(shè)的質(zhì)量安全控制。

關(guān)鍵詞：水文地質(zhì)；巖土工程；勘察；地下水；施工

1 前言

巖土工程勘察的主要內(nèi)容是確定巖土的組分、結(jié)構(gòu)以及物理化學(xué)等方面的性質(zhì)，確定其對建筑工程建設(shè)的穩(wěn)定性影響。對于水文地質(zhì)條件下的勘察目標(biāo)主要指研究地下水的運(yùn)動規(guī)律，確定水文對工程區(qū)域的影響，做出區(qū)域穩(wěn)定性評價(jià)，進(jìn)行工程地質(zhì)繪圖和分區(qū)。實(shí)踐表明，水文地質(zhì)問題是工程施工設(shè)計(jì)中較為重要的一個(gè)問題，許多勘察最終只是做出一般性的評價(jià)，不進(jìn)行較為深入的問題分析，導(dǎo)致施工中出現(xiàn)巖土工程危害問題。

2 水文地質(zhì)勘察設(shè)計(jì)

2.1 勘察目標(biāo)與任務(wù)

水文地質(zhì)勘察的目標(biāo)就是為了查明地下水的形成、分布規(guī)律，在此基礎(chǔ)上做出對地下水情況的評價(jià)，評價(jià)內(nèi)容包括水量與水質(zhì)，不同的工程建設(shè)所要解決的水文地質(zhì)問題各不相同，因此對工程勘察工作要求具有明確的目的性。

2.2 設(shè)計(jì)與任務(wù)

根據(jù)一般的工程地質(zhì)勘察工作，一般可劃分為勘察規(guī)劃、可行性研究、初步設(shè)計(jì)和技術(shù)實(shí)施設(shè)計(jì)四個(gè)階段，現(xiàn)重點(diǎn)介紹初步設(shè)計(jì)階段和技施設(shè)計(jì)連個(gè)重要階段，簡單介紹規(guī)劃勘察與可行新研究勘察兩階段：（1）規(guī)劃勘察與可行性研究。規(guī)劃勘察的整體目標(biāo)是為工程選點(diǎn)提供初步的工程地質(zhì)資料。該階段的主要任務(wù)是搜集整合區(qū)域水文地質(zhì)資料，對于水利水電工程的規(guī)劃勘察內(nèi)容包括：合流、河段與地質(zhì)構(gòu)造、地層巖土性質(zhì)以及地震等。可行性研究是在規(guī)劃選定方案的基礎(chǔ)上進(jìn)行勘察工作，其目的是為建筑工程設(shè)置施工方案進(jìn)行地質(zhì)論證，對于該階段的主要任務(wù)是對該區(qū)域的構(gòu)造穩(wěn)定性進(jìn)行精確確認(rèn)，并作出評價(jià)。（2）設(shè)計(jì)勘察。該階段的主要任務(wù)是查明水文地質(zhì)條件、工程地質(zhì)問題以及預(yù)測蓄水后的情況變化。對地下水實(shí)行動態(tài)監(jiān)測和巖土體位移監(jiān)測，需要提出地質(zhì)工程問題一級處理建議；引水隧洞工程地質(zhì)條件分段特征，圍巖工程地質(zhì)分類等問題做出評價(jià)和建議。

3 水文地質(zhì)測繪

水文地質(zhì)測繪工作是水文地質(zhì)勘察工作的基礎(chǔ)部分，是工程地質(zhì)與水文地質(zhì)勘察中的重要手段之一。測繪工作的流程包括：準(zhǔn)備、野外作業(yè)、內(nèi)業(yè)整編。測繪結(jié)構(gòu)的呈現(xiàn)形式主要包括：提出相應(yīng)的地質(zhì)圖、地貌圖、綜合水文地質(zhì)圖、刨面圖以及水文、氣象圖表和文字報(bào)告。

水文地質(zhì)測繪必須注意精度的選取，應(yīng)該根據(jù)比例尺的精度要求確定單位面積內(nèi)的觀測點(diǎn)以及觀測線路的長度等，比如對于1：50000的測繪比例精度下，對于預(yù)松散巖層地區(qū)選擇地質(zhì)觀測點(diǎn)歌說為0.3～0.6個(gè)每平方千米，對于基巖地區(qū)應(yīng)設(shè)置0.75～2.0個(gè)每平方千米；對于水文地質(zhì)觀測點(diǎn)個(gè)數(shù)一般為0.2～0.6個(gè)，選擇的觀測線路長度應(yīng)為1.0～2.0km每平方千米。對于同時(shí)進(jìn)行地質(zhì)和水文地質(zhì)的觀測時(shí)應(yīng)相應(yīng)擴(kuò)大觀測點(diǎn)數(shù)量。

4 勘察施工要點(diǎn)

4.1 物探工作

根據(jù)巖層具有不同的物理性質(zhì)，常用電法勘探和彈性波勘探兩種方法測定地下深處地質(zhì)層物理參數(shù)，了解深處地質(zhì)體的情況。其中，彈性波勘探包括地震勘探、聲波和超聲波勘探等，可以探測大范圍內(nèi)覆蓋層厚度和基巖狀況，探查含水層，追蹤古河道位置，查詢斷層碎帶，測定風(fēng)化層厚度以及巖土的彈性參數(shù)等。

4.2 鉆探工作

通過在人力、物力的帶動下旋轉(zhuǎn)切割或沖擊鑿碎巖石，形成直徑比較小的深度比較大的鉆孔。通過去除的巖芯可以直觀的確定巖層性質(zhì)、地質(zhì)構(gòu)造、巖體風(fēng)化等特征。根據(jù)從鉆孔中去除的巖樣和水樣，設(shè)計(jì)相關(guān)試驗(yàn)，比如工程地質(zhì)、水文地質(zhì)以及灌漿試驗(yàn)、長期觀測工作以及地應(yīng)力測量等。相對于物探工作而言，鉆探勘探精度比較高，勘探深度大、受地下水限制、鉆進(jìn)速度快，是在水文地質(zhì)條件下，巖土工程勘察的常用手段。

4.3 坑探工作

坑探工作雖然受到限制，而且成本比較高，但是其具有工具簡單，技術(shù)要求不高，揭露的面積比較大，勘探人員可以直接觀察到地質(zhì)現(xiàn)象等諸多優(yōu)點(diǎn)，因此也是勘探中常用手段。

5 重視野外試驗(yàn)

該項(xiàng)工作是水文地質(zhì)勘探中經(jīng)常進(jìn)行且十分重要的勘察方法。是獲得工程地質(zhì)水文地質(zhì)問題定量評價(jià)、工程設(shè)計(jì)、施工和認(rèn)識水文地質(zhì)條件，評價(jià)地下水資源所需參數(shù)的主要手段。具體野外水文試驗(yàn)主要包括抽水試驗(yàn)、滲水試驗(yàn)、巖溶連通試驗(yàn)、鉆孔壓水試驗(yàn)、回灌試驗(yàn)、地下水流向以及流速測定試驗(yàn)等。除此之外，還包括對巖土的野外試驗(yàn)，主要內(nèi)容包括巖土大型剪力試驗(yàn)、巖土力學(xué)性質(zhì)、載荷試驗(yàn)、觸探與巖體彈性模型測定等。在實(shí)際工程建設(shè)中，還應(yīng)加入對低級處理試驗(yàn)，主要包括裝機(jī)承載力試驗(yàn)和灌漿試驗(yàn)等。

5.1 鉆孔壓水試驗(yàn)

鉆孔壓水試驗(yàn)評價(jià)巖層的完整性和滲水程度具有重要意義。根據(jù)壓水水頭、試段長度以及深入水量，能夠確定裂隙巖石的滲透性能。通過該試驗(yàn)，還可以定性的了解地下不同深度處巖層的裂隙發(fā)育的相對程度以及相對透水性，為論證水利建筑物地基與庫區(qū)巖層的透水情況、制定防滲處理辦法提供最基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)資料。

5.2 巖土力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)

巖土力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)是水文地質(zhì)巖土工程勘察的重要勘察目標(biāo)，因此必須重視巖土的力學(xué)性質(zhì)。具體包括抗壓試驗(yàn)、載荷試驗(yàn)、變形性試驗(yàn)、抗剪應(yīng)力試驗(yàn)等內(nèi)容，具體內(nèi)容如下：（1）巖體抗壓試驗(yàn)。將延時(shí)時(shí)間加壓至破壞，測出巖石抗壓強(qiáng)度。（2）巖體抗剪應(yīng)力試驗(yàn)。該實(shí)驗(yàn)包括對巖體軟弱結(jié)構(gòu)面的抗剪強(qiáng)度試驗(yàn)，巖體本身抗剪力試驗(yàn)和混凝土與巖體膠結(jié)面抗剪力試驗(yàn)。通過相互垂直的兩個(gè)方向的作用力，繪制不同方向剪應(yīng)力與剪切位移的關(guān)系曲線，確定抗剪強(qiáng)度參數(shù)。

5.3 土體載荷試驗(yàn)

土體載荷試驗(yàn)是一種現(xiàn)場模擬試驗(yàn)。該實(shí)驗(yàn)用來測量和確定地基土體容許承載力、研究地基土體變形范圍以及應(yīng)力分布狀況、測定地基土體變形模量和地基土體容許承載力強(qiáng)度等。土體載荷試驗(yàn)對于在地質(zhì)比較軟弱和不均勻的地基工程地質(zhì)勘探中應(yīng)用極為廣泛，特別是對于大型的工業(yè)、民用建筑建設(shè)勘探中應(yīng)用較多，對獲得評價(jià)地基穩(wěn)定性結(jié)論具有重要意義。

6 需要注意的問題

對于水文地質(zhì)巖土勘察應(yīng)當(dāng)重視對巖土水理性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)和研究，重視地下水可能引起的巖土工程危害。巖土水理性質(zhì)可以通過改變巖土強(qiáng)度，時(shí)期變形，進(jìn)而影響建筑物穩(wěn)定性。根據(jù)地下水的賦存形式，比如毛細(xì)管水、結(jié)合水、重力水三種形式的分析和測定，對地下水升降變化進(jìn)行長期觀測等，對巖土的透水性、崩解性、給水性、軟化性和脹縮性進(jìn)行全面的分析，并作出評價(jià)和給出明確的解決辦法。

7 結(jié)束語

水文地質(zhì)條件下的巖土工程由于要改變地下水天然的動力平衡條件，將會造成嚴(yán)重巖土工程危害，常見的危害如基坑、慣用和流砂等，因此一方面要加強(qiáng)前期的各項(xiàng)地質(zhì)、水文地質(zhì)的勘察和試驗(yàn)，另一方面，隨著工程的進(jìn)展，還要根據(jù)進(jìn)度，進(jìn)行長期觀測，長期觀測部分是對前期勘探復(fù)驗(yàn)的重要一步，便于設(shè)計(jì)和施工的調(diào)整，對避免重大工程事故具有重要意義。

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