基礎(chǔ)工程中的水文地質(zhì)因素分析

■劉 震 ■江西省核工業(yè)地質(zhì)局二六一大隊(duì)，江西 鷹潭 335000

隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的日新月異，建筑行業(yè)也隨之不斷發(fā)展，地質(zhì)勘察作為工程建設(shè)各項(xiàng)環(huán)節(jié)的基礎(chǔ)，在前期工作中占有非常重要的地位，而水文地質(zhì)勘察則是重中之重，地下水直接影響著工程基礎(chǔ)的穩(wěn)定性和耐久性，進(jìn)而關(guān)系著工程整體的質(zhì)量和安全。所以，重視工程勘察中的水文地質(zhì)因素就顯得尤為重要。

1 工程地質(zhì)勘察中水文地質(zhì)的評(píng)價(jià)內(nèi)容

總結(jié)國(guó)內(nèi)目前的工程地質(zhì)勘察實(shí)際情況，筆者認(rèn)為工程地質(zhì)勘察中水文地質(zhì)的評(píng)價(jià)內(nèi)容主要包括以下幾個(gè)方面:(1)評(píng)價(jià)地下水的狀態(tài)。采用專業(yè)的勘察技術(shù)手段查勘工程擬建設(shè)地點(diǎn)的地下水在天然條件及天然狀態(tài)下的分布狀況及動(dòng)態(tài)變化，分析總結(jié)勘察結(jié)果，研究人為活動(dòng)可能對(duì)其造成的影響，進(jìn)而評(píng)估可能對(duì)地基巖土和建筑物等產(chǎn)生的反作用。(2)評(píng)價(jià)地下水對(duì)建筑物的影響。在完成地下水狀態(tài)的評(píng)價(jià)之后，將評(píng)價(jià)結(jié)果與有關(guān)地質(zhì)水文資料結(jié)合起來(lái)，全面、深入地分析地下水及其變化情況對(duì)建筑物的影響，重點(diǎn)預(yù)測(cè)對(duì)巖土工程基礎(chǔ)可能帶來(lái)的危害及程度。(3)分析水文地質(zhì)問(wèn)題。由于工程建筑的規(guī)模和技術(shù)要求，不同部位對(duì)地基基礎(chǔ)的具體要求也存在差異，在綜合考慮地基基礎(chǔ)的不同需求后，對(duì)工程水文地質(zhì)情況進(jìn)行實(shí)地的勘察分析，將所涉及的水文地質(zhì)問(wèn)題一一查明，為建筑物的地基選型提供詳實(shí)可靠的基礎(chǔ)資料。(4)總結(jié)需重點(diǎn)評(píng)價(jià)的水文地質(zhì)問(wèn)題。充分了解地下水與巖土工程基礎(chǔ)之間的作用機(jī)理，從工程建設(shè)的實(shí)際情況出發(fā)，對(duì)所面臨的水文地質(zhì)問(wèn)題進(jìn)行針對(duì)性的詳細(xì)分析，對(duì)需要重點(diǎn)評(píng)價(jià)的問(wèn)題進(jìn)行總結(jié)。比如，當(dāng)基礎(chǔ)底部處于承壓含水層的時(shí)候，著重計(jì)算和評(píng)價(jià)承壓水對(duì)基坑低板的作用及危害;當(dāng)建筑場(chǎng)地的基礎(chǔ)持力層是軟質(zhì)巖土或者強(qiáng)風(fēng)化巖等巖性較差的巖土體時(shí)，應(yīng)著重計(jì)算和評(píng)價(jià)地下水及其活動(dòng)給軟質(zhì)巖土或者強(qiáng)風(fēng)化巖帶來(lái)軟化、崩解或者漲縮等影響的可能性;在對(duì)地下水的活動(dòng)進(jìn)行評(píng)價(jià)時(shí)，應(yīng)側(cè)重于評(píng)價(jià)其對(duì)建筑基礎(chǔ)的侵蝕幾率和程度。

2 基礎(chǔ)工程中的水文地質(zhì)因素分析

2.1 巖土的水理性質(zhì)及其測(cè)試

2.1.1 巖土的水理性質(zhì)

巖土的水理性質(zhì)是指地下水與巖土之間相互作用的機(jī)理，根據(jù)地下水的存在方式和巖土體種類的不同，水理性質(zhì)的各項(xiàng)指標(biāo)也會(huì)各有差異。在對(duì)工程進(jìn)行地質(zhì)勘察時(shí)，多側(cè)重于測(cè)試巖土體的力學(xué)性能而忽略水理性質(zhì)。然而，對(duì)巖土體的水理性質(zhì)的全面、準(zhǔn)確把握在巖土工程項(xiàng)目的合理規(guī)劃和順利建設(shè)中起著非常重要的基礎(chǔ)性作用，所以，在工程地質(zhì)勘察的過(guò)程中，必須提高檢測(cè)巖土體水理性質(zhì)的地位，給予必要的重視［1］。

2.1.2 巖土水理性質(zhì)的測(cè)試

(1)測(cè)試給水性。巖土給水性主要指巖土體中保有的水分因重力作用能自發(fā)流出一部分。該項(xiàng)水理性質(zhì)通過(guò)給水度可加以測(cè)試，給水度在數(shù)值上是容水度和持水度之差，具體測(cè)試原理為:給水度=巖土體的給出水量/巖土體的體積。(2)測(cè)試持水性。巖土持水性主要指在重力影響下，巖土體中的水分因毛細(xì)力和分子力而持有一定量的液態(tài)水的能力［2］。該特性可通過(guò)持水度表示，測(cè)試原理為:持水度=巖土體在重力作用下仍舊保有的水體體積/巖土體的體積。(3)測(cè)試容水性。巖土容水性主要指巖土體在水量飽和狀態(tài)下容納水量的能力，以容水度進(jìn)行表示，測(cè)試原理為:容水度=巖土體在水量飽和狀態(tài)下所能容納水量的最大值/巖土體的體積。(4)測(cè)試透水性。巖土體透水性主要指巖土體使水透過(guò)并下滲的特性，主要影響因素是土體空隙數(shù)量及大小，通常采用滲透系數(shù)法加以測(cè)試。

2.2 地下水位下降的問(wèn)題

引起地下水位下降的原因有自然方面的，有人為方面的。自然方面，如長(zhǎng)期少雨干旱等;最主要的還是人為影響，如農(nóng)田灌溉的大量用水、采礦抽取地下水資源等，或是上游修建水庫(kù)、攔河壩等截水建筑造成下游地下水補(bǔ)給不足，從而導(dǎo)致地下水位明顯下降。

地下水位下降嚴(yán)重不僅會(huì)引發(fā)地表干裂、地面沉降甚至塌陷的問(wèn)題，還會(huì)帶來(lái)一系列的環(huán)境問(wèn)題危害人類居住條件及建筑工程的安全。比如，曾因人為無(wú)節(jié)制地開(kāi)采地下水資源而造成的北京橋水庫(kù)區(qū)域出現(xiàn)的地下水位下降問(wèn)題，不僅造成周邊水井常年干涸，而且使得區(qū)域內(nèi)及周邊的草木干枯，加之該區(qū)域因獨(dú)特的山地環(huán)境極易產(chǎn)生雷電，由于暴雷而引發(fā)的枯木起火現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生。所以，地下水位下降已不單單是水文環(huán)境問(wèn)題，也嚴(yán)重威脅著人民的生命財(cái)產(chǎn)和工程建設(shè)項(xiàng)目的安全。

2.3 地下水位上升的問(wèn)題

造成地下水位上升的原因有很多，諸如降雨量、氣溫的變化，巖土體的總體產(chǎn)狀及巖性和水層結(jié)構(gòu)，人為施工、灌溉等。地下水位上升往往會(huì)使土壤沼澤化加劇，對(duì)建筑物的基礎(chǔ)產(chǎn)生極大的腐蝕性;另一方面，隨之而來(lái)的流砂、巖土體的崩塌、地下洞室異常充水以及山體滑坡等問(wèn)題會(huì)造成巖土體的結(jié)構(gòu)軟化進(jìn)而危害建筑物的穩(wěn)定性。

2.4 地下水位頻繁升降的問(wèn)題

地下水位的上升和下降都會(huì)對(duì)工程基礎(chǔ)造成不良影響，然而，地下水頻繁升降所帶來(lái)的危害更大［3］。因?yàn)榈叵滤惶骖l繁，水位反復(fù)變化，極易導(dǎo)致巖土體中膠結(jié)的物質(zhì)大量流失，土層的質(zhì)地變松，同時(shí)會(huì)使具有膨脹性的巖土體反復(fù)出現(xiàn)無(wú)規(guī)律性漲縮，承載能力下降，不僅影響施工中設(shè)備及人員的安全，更是會(huì)對(duì)施工進(jìn)度和建設(shè)質(zhì)量帶來(lái)極其惡劣的影響。

2.5 地下水的動(dòng)力作用問(wèn)題

自然狀況下，不發(fā)生較大自然災(zāi)害時(shí)，地下水的動(dòng)力作用對(duì)巖土工程的危害甚小。但人類活動(dòng)常常造成地下水運(yùn)動(dòng)幅度加大，動(dòng)力作用隨之增強(qiáng)，如果地下水的不規(guī)律性劇烈運(yùn)動(dòng)長(zhǎng)期持續(xù)，就會(huì)使巖土體基坑發(fā)生流砂或者管涌等問(wèn)題，危及工程施工質(zhì)量和安全，已建工程的穩(wěn)定性也會(huì)顯著降低。

3 應(yīng)對(duì)水文地質(zhì)問(wèn)題的策略

針對(duì)水文地質(zhì)問(wèn)題的應(yīng)對(duì)策略應(yīng)該從工程地質(zhì)的勘察內(nèi)容、勘察措施和勘察報(bào)告三方面著手［4］。首先，工程地質(zhì)的勘察內(nèi)容要包括施工區(qū)域的地形地貌、巖土體的力學(xué)特性等，重點(diǎn)是水文地質(zhì)勘察;其次，勘察措施方面，在實(shí)地勘探中，應(yīng)充分借助先進(jìn)的勘測(cè)儀器和手段，比如瞬變電磁勘探方法和高密度電勘察發(fā)法等，為獲取準(zhǔn)確、高效、可靠的勘察結(jié)果提供技術(shù)支撐;最后，工程地質(zhì)勘察報(bào)告，特別是水文地質(zhì)勘察報(bào)告的內(nèi)容必須具體細(xì)化，不僅要包括巖土的類型和性質(zhì)、含水層的地下埋深和分布、地下水的靜水位和動(dòng)水流向及水力坡度、涌水量等，還要包括各項(xiàng)水文地質(zhì)參數(shù)、地下水位的變化趨勢(shì)、軟化程度及滲透系數(shù)等，勘察報(bào)告要做到內(nèi)容全面、詳實(shí)，為后續(xù)工程建設(shè)各環(huán)節(jié)提供準(zhǔn)確可靠的依據(jù)。

［1］丁劍.工程地質(zhì)勘查中水文地質(zhì)問(wèn)題的危害性分析［J］.科技展望，2015(4):88.

［2］劉蘭玉.基礎(chǔ)工程中的水文地質(zhì)因素［J］.低碳世界，2014(7):140-141.