淺析工程勘察中地下水監(jiān)測與水文地質(zhì)測試的重要性

高巍

摘要：本文通過具體的一些工程地質(zhì)情況，地下水水位在建筑地基基礎(chǔ)中的巖土工程風(fēng)險，探討了地下水監(jiān)測與水文地質(zhì)測試在工程地質(zhì)勘察中的重要性。

關(guān)鍵詞：地下水；工程勘察；地下水監(jiān)測；水文地質(zhì)測試

地下水對工程勘察、設(shè)計以及施土有很大的影響，但是普遍的重視程度依然不夠。一般工程地質(zhì)勘察時，需查清工程范圍內(nèi)水文地質(zhì)及與本工程有關(guān)的其它水文地質(zhì)情況，并評價地下水對本工程的影響，提出建議和意見為設(shè)計和施工提供參考，有效預(yù)防地下水造成的巖土工程危害。但是地下水問題的輕視導(dǎo)致經(jīng)常發(fā)生地下水造成的工程災(zāi)害。地下水對工程的風(fēng)險主要是：地下水位的升降、動水壓力作用。

一、地下水位升降變化的影響

工程地質(zhì)勘察過程中需對地下水位的理藏條件及水位變化著重調(diào)查，地下水位升降變化。天然的地下水位變化具有地域性和漸變性的特點(diǎn)，并且漸變的幅度不大，但非天然的的地下水位局部升降變化是的幅度可以很大，變化的速度也很快，它往往是引起嚴(yán)重巖土工程危害的罪魁禍?zhǔn)住?/p>

為了能全面正確的評價巖土工程中地下水位升降變化的影響，準(zhǔn)確的靜水位是工程地質(zhì)勘察首先要測定的。測定靜水位時要做到以下幾點(diǎn)：（1）含水層分上部潛壓水和下部承壓水的，或其它多層含水層地區(qū)，水位均應(yīng)分層測定；（2）靜水位的測定需要多次測定且需要一定的穩(wěn)定時間和間隔時間，不能把鉆孔的初見水位不一定認(rèn)定為靜水位。大部分地區(qū)需每小時測定一次，測三次，如果所測水位不變或者變化幅度小于3厘米，該水位可認(rèn)為是靜水位；（3）在工程勘察最后階段整體再測一遍靜水位。靜水位不是固定的，是相對的，會隨著排泄條件，地下水補(bǔ)等變化；（4）采用泥漿鉆進(jìn)行工程勘察的，孔內(nèi)的泥漿可能會對含水層造成封閉效應(yīng)，可以在測定靜水位前洗清鉆孔，也可以將測水管打進(jìn)含水層二十厘米再測量靜水位。

下面我們來分析一下地下水位變化的主要原因以及一些主要巖土工程危害

（一）地下水位上升的主要原因以及一些工程危害

1、潛水位上升的主要原因有：（1）含水層的顆粒比較細(xì)小，滲透性也比較弱，地下水水流速慢，特別上部土層為松散粗粒層時，出現(xiàn)地表水下滲現(xiàn)象；（2）土飽和差小，包氣帶較薄，毛細(xì)帶跟地表很接近，（3）排泄不暢，地下水流平緩或者水流梯度小；（4）潛水排泄困難，巖土在含水層沿著水流的方向驟然變細(xì)、減弱了滲透能力，或者是遇上了隔水層。

2、潛水位上升可能引發(fā)以下幾種工程危害：（1）主要發(fā)生在海積平原低洼地帶的土壤鹽漬化、沼澤化；（2）主要發(fā)生在風(fēng)化作用強(qiáng)烈的丘陵臺地區(qū)的斜坡巖體滑移、巖體崩塌等；（3）主要發(fā)生在風(fēng)化殘積土及強(qiáng)風(fēng)化巖地區(qū)的巖體結(jié)構(gòu)破壞，崩解性巖土軟化崩解，巖土強(qiáng)度降低，巖土壓縮性增大；（4）主要發(fā)生在第四系全新統(tǒng)沖積、海積松散粉細(xì)砂層中的，被水飽和的粉細(xì)砂及粉土，呈松散狀態(tài)，可能產(chǎn)生砂土液化、流砂等；（5）建筑物基礎(chǔ)上浮，導(dǎo)致整體失穩(wěn)（6）地下洞室內(nèi)充水淹沒。

（二）地下水位過大下降的主要原因以及引起一些主要工程危害

1、地下水位局部下降過大通常是為位造成的，人為破壞了原有的水文地質(zhì)條件：（1）集中的、過量的進(jìn)行地下水抽取，導(dǎo)致地下水的開采量超過補(bǔ)給量，導(dǎo)致地下水位持續(xù)下降，相應(yīng)的降落漏斗也不斷的擴(kuò)大；（2）工程降水和排水等也可能導(dǎo)致地下水位過大下降。

2、地下水位下降引起的巖土工程危害主要有地面沉降和塌陷、地裂等巖土體破壞，導(dǎo)致建筑物地基基礎(chǔ)失穩(wěn)而整體失穩(wěn)。巖溶地區(qū)特別是隱伏巖溶，因供排水導(dǎo)致地下水位下降過大時，往往會引起地面嚴(yán)重塌陷、地面沉降、地表開裂等。

（三）、地下水位升降對巖土體的影響以及其對地基基礎(chǔ)的影響

對于膨脹性巖土，地下水位變化會導(dǎo)致巖土的收縮或膨脹變形，并且這種變形不是均勻的，很可能會隨之出現(xiàn)地裂，低層建筑物和輕型建筑物特別容易遭到損壞。地下水位頻繁變化對應(yīng)的巖土的頻繁收縮膨脹，地下水位變化幅度大對應(yīng)的縮脹幅度也大。地基基礎(chǔ)通常埋置在地下水位以上或以下，不適合埋置在變動帶內(nèi)，所以地下水位對地基基礎(chǔ)埋深的選擇有重大的意義。

（四）、巖土的物理力學(xué)性能隨著地下水位的變化規(guī)律

巖土物理力學(xué)性能隨著地下水位以上、變動帶、水位以下這樣的位置變化而變化：土體由上往下，天然含水量和孔隙比的變化規(guī)律是從小到大再到小，壓縮模量和承載力的變化規(guī)律是從大到小再到大。地下水位的上部位土層，在長期雨水沖泡下而鐵鋁含量高，充填和膠結(jié)土顆粒使得土顆粒間具有很強(qiáng)的粘結(jié)力，形成“硬殼層”，含水量和孔隙比小，壓縮和承載力大；變動帶的土層，地下水頻繁流動，鐵鋁流失，充填和膠結(jié)的作用減小，土體呈松散狀，含水量和孔隙比變大，壓縮和承載力減小；地下水位以下的土層，受外界的影響很小，且在上面土層自重大，土體密實(shí)，孔隙比和含水量減小，壓縮和承載力加大。特別要指出強(qiáng)風(fēng)化巖和殘積土相接的部位，強(qiáng)風(fēng)化巖中的風(fēng)化孔隙裂隙水會軟化接觸的殘積土底部土層形成軟土層。

二、地下水的動水壓力作用

自然情況下的地下水動水壓力作用并不大、但一些非自然的原因破壞了地下水的平衡，這樣的動水壓力作用通常會引發(fā)如基坑突涌、管涌、流砂等，對巖土工程造成很大的損害。

接下來探討分析高層建筑深基坑開挖中的承壓水頭壓力作用引起的基坑突涌：（1）基坑突涌的形式：取決于承壓含水層的類型和含水層的巖性。承壓含水層為巖溶水、裂隙水或礫砂、中粗砂、卵礫孔隙水時，基礎(chǔ)底被頂裂，水從裂縫中涌入；細(xì)粒砂層的承壓含水層，基礎(chǔ)底噴水會帶起沙子。（2）基坑突涌危害：基坑突涌往往會造成施工困難，不僅如此基坑突涌導(dǎo)致地基強(qiáng)度破壞，從而破壞地基基礎(chǔ)穩(wěn)定性。因而基坑突涌應(yīng)重視防治；（3）基坑突涌的防治措施：首先應(yīng)該判斷是否能發(fā)生基坑突涌現(xiàn)象。工程勘察中應(yīng)查明基坑范圍內(nèi)含水層的類型和巖性，隔水層的厚度、巖性以及重度，承壓含水層埋深、承壓水的水頭高度等，再根據(jù)所需的基坑開挖深度，判斷產(chǎn)生突涌現(xiàn)象的可能性，并預(yù)測基坑突涌的形式和危害。對于可能產(chǎn)生基坑突涌現(xiàn)象的，則應(yīng)該提出相應(yīng)的防治措施。基坑突涌的防治通常采用一下兩個措施：第一個措施是控制基坑的開挖深度，保留一定厚度的基底隔水層，從而防止基坑突涌；第二個措施是在基坑外圍布設(shè)排水孔，通過降低承壓的水位，減小承壓水的水頭壓力。

三、水文地質(zhì)評價

參考一些已有的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，工程勘察評價水文地質(zhì)應(yīng)注意做到一下幾點(diǎn)：（1）工程地質(zhì)勘察中地下水對巖土體、建筑物的效力應(yīng)重點(diǎn)評價，還應(yīng)預(yù)估計地下水可能對工程項目的造成的影響，提出防治的建議和意見；（2）工程地質(zhì)勘察需考慮到工程基礎(chǔ)的基礎(chǔ)選型需要，查清相關(guān)的水文地質(zhì)條件，編制準(zhǔn)確有用的水文地質(zhì)報告；（3）在查明地下水地下水的天然狀態(tài)和條件的同時，也要分析是否存在其它的不確定因素，所有的巖土工程的設(shè)計和施工中都存在這樣的問題；（4）對工程勘察中的水文地質(zhì)評價應(yīng)從針對不同的工程項目，具體問題具體分析，具體評價水文地質(zhì)問題。

四、結(jié)論

地下水對工程勘察、設(shè)計以及施土有很大的影響，但是普遍的重視程度依然不夠。準(zhǔn)確的靜水位是工程地質(zhì)勘察首先要測定的。工程勘察中的地下水監(jiān)測工作和水文地質(zhì)測試工作為水文地質(zhì)評價提供充分、可靠的依據(jù)，要切實(shí)做好。