巖土工程勘察地下水問題分析

商明剛 常季青

摘 要：地下水既是巖土體的組成部分，直接影響巖土體工程特性，又是基礎工程的環境，影響建筑物的穩定性和耐久性。在一些水文地質條件較復雜的地區，由于工程勘察中對水文地質問題研究不深入，設計中又忽視了水文地質問題，經常發生由地下水引發的各種巖土工程危害問題，令勘察和設計處于難堪的境地。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，評價地下水對巖土工程的作用及其影響。

關鍵詞：巖土工程；地下水；問題分析

1 地下水位對巖土工程的危害

地下水位的天然變化是區域性、季節性漸變的而且變化幅度較小。但是，人為因素引起局部的地下水位升降變化的幅度和速度往往大于天然變化，它所引起的巖土工程危害更為嚴重為了正確評價地下水位升降變化對巖土工程的影響，在工程勘察中首先要準確地測定靜水位。靜水位是指天然狀態下地下水穩定水位，在測定靜水位時應符合下列要求：1、在上部為潛水、下部為承壓水或多層含水層地區，均應分層測定水位。2、靜水位的測定應有一定的穩定時間，鉆進過程中的初見水位不一定是靜水位。一般地區每小時測定一次，三次所測水位值相同或孔內水位差不超過2～3 mm 者，可作為靜水位。3、工程勘察應在勘察結束后，統一測量一次靜水位。因為靜水位是相對的，它也隨著地下水補給或排泄條件的變化而變化。4、當采用泥漿鉆進時，為了避免孔內泥漿對含水層的封閉影響，測定靜水位前應將測水管打入含水層20 cm或鉆孔洗清后，再測量靜水位。由于潛水位升高引起的主要危害：（1）土壤沼澤化、鹽漬化，主要發生于海積平原低洼地帶。（2）斜坡巖土體產生滑移、崩塌等，主要發生于風化作用強烈的丘陵臺地區。（3）崩解性巖土軟化、崩解，巖體結構破壞，強度降低，壓縮性增大。主要發生于風化殘積土及強風化巖地區。（4）導致粉細砂及粉土被水飽和呈松散狀態，可能產生流砂、砂土液化等。主要發生于第四系全新統沖積、海積松散粉細砂層中。（5）可能造成地下洞室內充水淹沒，基礎上浮，使建筑物失穩。第一，地下水位過大下降引起的危害。地下水位局部集中過量的抽取地下水，使地下水的開采量大于補給量，導致地下水位過大而持續下降，降落漏斗亦相應的不斷擴大；另外，礦床疏干、降水工程、施工排水等也能造成局部地下水位過大下降。地下水位局部過大下降造成地面塌陷、地面沉降、地裂，巖土體的不穩定性.危害建筑物的穩定性。第二，地下水位升降變化引起的危害。地下水位升降變化能引起膨脹性巖土產生不均勻的脹縮變形，嚴重者形成地裂，引起建筑物特別是低層或輕型建筑物的破壞。當地下水位變化頻繁或變化幅度大時，不僅巖土的膨脹收縮變形反復，而且脹縮幅度也大。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。

2 地下水腐蝕問題

因為深受內外因素、自然與社會因素等的干擾，多種復雜因素交織在一起使得地下水體中可能出現多種成分，這些復雜的成分很可能對巖土工程地基帶來不良威脅和影響。

2.1 氣候因素引發的混凝土腐蝕問題

當地下水體內含有腐蝕性成分時，巖土地基混凝土中則可能融入腐蝕性物質，會加劇對混凝土的腐蝕與破壞，特別是鹽分、堿性等物質滲透到砼細密紋理中時，混凝土會受到極大破壞。當外界環境中水分不均、干濕不均時，會導致鹽分聚集、集中，鹽溶液逐漸走向飽和，遇到低溫條件，飽和的鹽溶液甚至出現固態鹽分、晶狀成分，具有膨脹作用，可能破壞混凝土內部構造。相反，溫度上升后，鹽分溶解于水體后則可能出現潮解問題，混凝土反復性的潮解、膨脹則必將影響其結構穩定性，可能更快腐蝕、變質，無疑將對巖土工程地基的穩定性、牢固度帶來破壞性影響。

2.2 地下水中腐蝕劑的不良影響

眾所周知，地下水因為處于相對特殊的地理環境中，其內部自然融入了多種化學物質成分，各類化學成分之間容易發生反應以及化學物質本身等都可能對巖土工程地基帶來腐蝕性影響，具體的影響包括化學物質作用于混凝土、石料、石材、鋼材等，對巖土建材表面形成腐蝕作用，特別是地下水體內部的Cl-、NO3-、SO42-等同水體中的氫離子結合，可能生成HCl，酸性成分很容易對砼外部的氧化膜帶來腐蝕作用，氧化膜本身是一層保護膜，一旦受損，其內部鋼筋將會遭到破壞，鋼筋受腐蝕后會出現變形、膨脹、銹蝕等現象，鋼筋作為巖土工程地基支撐性框架結構，遭到腐蝕后，地基混凝土也將受到威脅和破壞，從而導致巖土地基無法長期、永久地發揮支撐功效，進而影響建筑工程的使用周期。

3 巖土工程勘察地下水問題的防范與處理

通過以上分析可以看出，地下水問題會對巖土工程帶來不良影響，特別是地質條件復雜的環境，要想確保巖土工程施工質量，就要結合常見的地下水問題來進行針對性勘察，從整體上保護巖土工程安全，實際勘察過程中要重點做好以下工作：

3.1 重點測量地下水位情況

根據地下水位變化規律，水體有枯水期、豐水期兩大關鍵時期，在實際的巖土工程勘察工作過程中，應該根據季節時段、水期特征等有目的、有針對性地開展勘察工作，要盡量確?？茖W、精準、動態地掌握地下水位情況，通過數據測量、計算、統計、分析等來掌握地下水位變化幅度，再對巖土工程施工采取對策和措施，控制其對巖土勘察帶來負面影響。

例如：枯水期，由于地下水位下降，水體遠離地面，巖土工程勘測難以精準地測量、測算出地下水位高度、變化幅度等，也就無法對工程施工提供科學的指導，此時可以重點鎖定關鍵因素，地下水變化幅度對地基帶來的不良威脅程度，再對應采取科學、合理、針對性解決對策。因此應該在豐水期來勘測地下水位、水體變化等，以便為巖土工程勘察提供更為精準、有效的數據，要通過科學的防范對策、措施等來提升巖土工程結構的牢固度、穩定性，盡可能預防地基開裂。

3.2 地下水體腐蝕性測定

地下水體腐蝕性能是威脅巖土工程安全的一大因素，必須強化地下水體腐蝕性檢測與測量。根據地質科學規律，通常下層地下水的腐蝕性更強，將對巖土工程地基帶來腐蝕性危害，對此，實際工程施工中就必須選擇抗腐蝕性強的材料來充當工程地基或者通過科學地把握、掌握水灰比來逐漸提升工程地基的耐腐蝕性能，實際巖土工程勘察中，可以對地下水腐蝕性檢測設定等級，根據腐蝕性等級來對巖土地基進行科學處理，提高地基牢固度、穩定性，從而確保建筑工程被長期使用。

3.3 巖土層滲透系數的檢測

巖土層滲透系數是巖土工程勘察過程中必須測定的對象，也是用來分析降水法的一項關鍵標準，應該得到勘察工作的重視。整體來看，巖土工程的設計、結構以及布局等都與巖土層的滲透系數密切相關，最典型的地基挖掘施工中，通常要參照巖土層的滲透系數來對挖掘深度等做出取舍，因此必須對巖土層滲透系數進行精準、客觀的測定與求值。

傳統的室內試驗、現場注水等檢測方法所得出的數據一般與巖土工程實際數據存在差異，影響數據的準確度，對此就要改變檢測方法，選擇野外抽水試驗檢測方法，以此來確保所獲得數據更加靠近實際數值，然而這一方法也存在某種弊端，例如耗時、耗費精力且成本較高等，至今尚未得到深入的運用。因此，實際的巖土層滲透系數檢測就要注重方法的選擇與對比，可以采用室內實驗、室外抽水檢測等相結合的方法，經過反復實驗、檢查與測算，最終得出精準的檢測結果，再對應獲得一個更為精準的巖土層滲透系數，將其作為地基挖掘、巖土工程勘測等的一項科學依據。

4 結語

在巖土工程勘察中，地下水占有相當重要的地位和作用。在勘測實踐中，需要對地下水進行全面的了解和分析，并采取適當的措施，將地下水對建筑物的影響降到最低。提高巖土工程的勘察質量，查明地下水的基本情況，避免地下水問題對巖土工程造成的危害，從而為巖土工程的安全性和穩定性提供有力的保障。

參考文獻

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（作者單位：青島市勘察測繪研究院）