論水文地質勘查對巖土工程的重要性

張超

摘要：水文地質勘查主要是對地下水與巖土體的相互作用關系進行觀測。地下水與巖土體之間的相互作用具有復雜的多樣性和嚴重的災害性，在巖土工程建設中，水文地質勘查相對較為薄弱，主要是由于重視程度低和勘察投入少等原因所導致。本文首先分析地下水對巖土工程帶來的危害性，提出巖土工程中地質勘查的具體要求，探討水文地質勘查的內容，旨在為提高人們在巖土工程建設中對水文地質勘查的認識程度，為巖土工程水文地質勘查內容提供借鑒參考。

在建筑工程建設前期，對施工巖土的勘察是保證工程施工的可行性和建筑完成后的質量安全性。在地質研究中，地表水給人類生活活動帶來水源，同時也給巖土體造成了嚴重的損害。地下水與巖土體之間的相互作用形式多樣、機理復雜、分布廣泛，水文地質勘查工作量非常的大。然而，就目前而言，我國諸多巖土工程建設中，在水文地質勘查方面工作，仍存在諸多的問題，包括項目開發(fā)者對水文地質勘查的重視程度不高，水文地質勘查技術水平低，缺乏專業(yè)人才等。為提高巖土工程施工質量和對土地資源的合理開發(fā)利用，加強巖土工程中地下水文地質勘查是非常必要的。本文從地下水對巖土工程的危害、水文地質勘查、水文地質條件評價三方面進行簡要概述。

1.地下水對巖土工程的危害

地下水是巖土的重要組成部分，水文地質勘查是巖土工程中不可缺少的勘察內容，其直接關系到巖土工程的建設可行性、施工質量和工程的耐用性。因此，在土巖工程勘察中，要對該地區(qū)的地下水情況查出準確的數據，依此可對地下水對巖土工程的作用及影響做出科學的評價，同時也是在建設地表建筑中，為建筑提供合理規(guī)劃和巖土治理及防治的有效依據。地下水對巖土工程的危害主要包括地下水的上升、地下水的下降和地下水的流動。

1.1地下水上升帶來的危害。地下水上升主要是由于降雨量、人為灌溉、施工等因素加劇土壤沼澤化，使巖土地質結構軟化，水下部分土壤天然重度變?yōu)楦≈囟龋鼗休d能力降低。地下水上升，雖然不會增加自重應力，但會增大壓縮原有地下水位和變動后地下水位之間的土壤，附加沉降量。如果地下水具有腐蝕性易導致地面建筑物地基預埋件造成腐蝕，并容易誘發(fā)山體滑坡等地質災害。

1.2地下水下降帶來的危害。地下水下降主要是由于抽水灌溉、礦產開采、人工修建水庫等因素所導致。地下水下降會引起原有地下水位和變動后地下水位之間的土壤有效自重應力增大，引發(fā)地質災害，嚴重影響地面建筑物的穩(wěn)定性。

1.3地下水流動帶來的危害。地下水頻繁升降主要是由于地下水流動性所造成的巖土結構不規(guī)則膨脹或者收縮，地下水的流動還會造成巖土層出現(xiàn)流沙、基坑、管涌、膠結物流失等現(xiàn)象，使地表土層承載力下降、工程建筑地基出現(xiàn)不穩(wěn)定問題。地下水流動會對建筑物地基填料進行沖刷，長期作用后易導致地基內部出現(xiàn)空洞，造成安全隱患。

2.巖土工程中水文地質勘查

2.1勘察要求。巖土工程中，水文地質勘查要依據勘察要求，選擇合理的、科學的方法進行勘察，巖土工程勘察中關于水文地質勘查的工作要求包括：

（1）自然地理條件勘察：對工程施工地區(qū)的水文特征、地形地貌、氣候特征進行勘察；

（2）地下水位情況勘察：對工程施工地區(qū)近5年內的水位變化進行勘察，給出水位變化趨勢、地下水補給徑流水排泄條件等相關的準確數據；

（3）水層施工條件勘察：對工程施工地區(qū)的含水層分布、厚度、流向、類型、水位等進行勘察，記錄水文地質參數，給出地下水質對建筑施工預埋件的腐蝕評估。

2.2勘察內容。巖土工程通常是以巖石力學、土力學、地質學和基礎工程為研究內容，在工程基礎建設中，巖土工程勘察工作是保證地面工程順利施工，施工后保障工程質量和防止地質災害的發(fā)生。水文地質勘查和巖土工程兩者關系密切，是巖土工程中不可被忽視的內容。在勘察中的工作內容包括：水文地質測繪、地球物理勘探、水文地質鉆探、地下水動態(tài)觀測等。

（1）水文地質測繪。水文地質測繪是水文地質調查的基礎，為地區(qū)規(guī)劃提供水文地質依據，以地面調查為主，對地下水與巖土層結構進行勘察，提交水文地質圖、測繪報告等。測繪方法通常采用布置觀測點、觀測線；測定井、泉等。所得測繪數據包括地下水形成原因，地下水分布情況，巖土層含水水性等。主要任務為：

①測繪區(qū)域內地下水的分布狀態(tài)、相互聯(lián)系情況以及基本類型；

②測繪區(qū)域內隔水層的分布和特征；含水帶、含水層及埋藏條件；

③測繪區(qū)域內地下水的補給、徑流及排泄條件；

④評價測繪區(qū)域內地下水含量、特征及變化規(guī)律；

⑤測繪區(qū)域內各種構造的水文地質特征；

⑥論證與地下水有關的環(huán)境問題。

水文地質測繪的優(yōu)點在于覆蓋面廣，缺點為工作量大，針對性較差。

（2）地球物理勘探。地球物理勘探是對地下水的含水層位置進行定位，采用遙感技術、電測探、電剖面、淺層地震、自然電場、a-徑跡等進行地面物探，采用電測井、放射性測井等方法進行鉆井，確定含水層的水位、水量等，劃分出咸水體和淡水體界線。通過分析、研究所得的物理勘探資料，推斷地質構造情況。地球物理勘探的優(yōu)點為速度快、效率高、針對性強，缺點為只能作為輔助勘探，須配合其他方法使用。

（3）水文地質鉆探。采用地質鉆探的方法確定含水層的位置和分布是水文地質勘查的主要方法，水文地質鉆探能夠查明地下水的賦予條件，通過取樣測試判斷地下水水質等，進一步了解含水層的水文地質條件和特征。水文地質鉆探優(yōu)點為直觀、準確，缺點為成本高、技術復雜。

（4）地下水動態(tài)觀測。地下水動態(tài)觀測采用鉆探試驗的方法，定期對地下水的水位、水質、水溫、流速等進行觀測，科學做出地下水的動態(tài)資料庫，繪制地下水動態(tài)曲線圖，并進行相關研究。不僅為地面建筑的建設方式、建設內容提供憑證，而且能夠為該地區(qū)的建設規(guī)劃提供可靠依據。

水文地質勘查注意要點：無論巖土工程的設計還是施工環(huán)節(jié)都離不開水文地質勘查。加強水文地質勘查，并對其進行精確分析，制定地下水影響預防方案，可以有效地降低地下水對巖土工程的危害。為了方便分析地下水對巖土工程的影響，故經常采用單獨測量靜水位。靜水位勘察時采用分層勘測原則，將測水管插入含水層20cm處，按時間變化，制定勘察時間表，勘察結束后對靜水位重新測量，只有這樣，才能保證所測數據準確。

3.水文地質條件評價。在巖土工程勘察前期，應對工程區(qū)域進行水文地質資料收集和水文地質勘查，要做到全面、準確，避免造成由此引發(fā)的工程事故。因此，科學評價工程水文地質條件是非常必要的。巖土工程勘察時，評價水文地質條件有以下三方面內容：

3.1建筑物地基持力層是否為特殊巖土，如膨脹土、殘積土、軟質巖或風化巖等，地下水的活動會給這些巖土造成脹縮或崩解等問題。

3.2工程所在區(qū)域自然條件，如氣象水文、地形地貌等。氣象水文包括所在區(qū)域環(huán)境溫度及濕度，是否受季風氣候影響等。地形地貌是指所在區(qū)域水系分布，地形開闊平坦與否，沖溝發(fā)育程度等。之所以要了解自然條件，是為了探明巖土的濕度情況及巖土中含有的熱量等指標。

3.3水在巖土中的存在形式。勘察地下水的水位留存情況以及含水層、潛水層的厚度、位置及分布，地下水的類型和地下水如何流動，只有詳細了解含水層的埋深、分布、厚度及水質情況，才能正確評價地下水對工程地基材料的腐蝕性。

巖土工程中的水文地質勘查應確保巖土水理狀況與自然地理條件并重。巖土工程中的自然地理勘察重點分析水理性質，并將自然地理條件與巖土水理性質勘察統(tǒng)一起來。所謂水理性質，是指巖土在地下水相互作用下表現(xiàn)出的土層性質，包括給水性、透水性、軟化性、崩解性及脹縮性。給水性，是指飽水巖土在重力的作用下，能夠自由排出一定的水量的性質。透水性是指巖土允許水透過本身的能力，它的強弱取決于巖土中空隙和裂隙的大小，透水性的強弱以滲透系數來表示。在透水性強的巖土中鉆進，容易發(fā)生滲透、漏失或管涌。軟化性是指巖土浸水后強度降低的特性，取決于巖土自身的成分及空隙，軟化性的強弱以軟化系數來表示，軟化系數越小，軟化性越高，其中軟化系數小于0.75的巖土稱為軟化巖。軟化性是巖石耐水浸和耐風化的重要標準。崩解性是指巖土受浸水濕化，土粒連接能力差，易解體崩散。在巖土水理性質勘察中使用抽檢進行檢測，可細化巖層水理性質的分析，對水文地質條件做出準確評價，并由此來指導設計巖土工程，降低地下水對工程地基的侵蝕。

4.結語

地下水的升降變化，促使巖土產生不均勻的膨脹或者縮變，進而導致地面建筑的沉降和開裂，嚴重影響地面建筑的工程質量。因此，在巖土工程勘察中，水文地質勘查內容非常關鍵，尤其是具有脹縮性質的巖土層。在實際工程勘察中，我們在巖土工程勘察中，水文地質勘查一定要引以為重，為工程勘察提供精準水文數據，保證工程的順利完成和工程投入使用后的工程耐用性。