探析巖土工程勘察中的水文地質(zhì)問題

徐永章

摘 ?要：通常在建筑項(xiàng)目施工前，都需要對(duì)其周圍的巖土進(jìn)行科學(xué)的勘察，在進(jìn)行巖土工程勘察時(shí)，其結(jié)果主要受水文地質(zhì)因素的影響，即地下水的變化，如果勘察時(shí)對(duì)水文問題考慮不充分，在后期的項(xiàng)目施工上將存在許多安全隱患。針對(duì)此情況，本文對(duì)巖土工程勘察中水文地質(zhì)問題進(jìn)行了詳細(xì)的分析，重點(diǎn)在于找到水文地質(zhì)情況與巖土勘察工程的內(nèi)在聯(lián)系，并且提出了相應(yīng)的應(yīng)對(duì)措施，旨在提高我國(guó)巖土工程的勘察水平，促進(jìn)我國(guó)建筑工程事業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

關(guān)鍵詞：巖土工程勘察;水文地質(zhì);問題;分析

巖土工程勘察在我國(guó)現(xiàn)代化建筑行業(yè)中起到了至關(guān)重要的作用，科學(xué)的、合理的施工方案都需要根據(jù)巖土工程勘察結(jié)果進(jìn)行設(shè)計(jì)。水文地質(zhì)與巖土工程有著緊密的聯(lián)系，其直接影響到工程的安全與質(zhì)量。因此，在進(jìn)行巖土工程勘察工作時(shí)，相關(guān)工作人員必須認(rèn)識(shí)到，水文地質(zhì)問題在巖土工程勘察、設(shè)計(jì)中的重要性，進(jìn)行勘察時(shí)，要將水文地質(zhì)問題考慮進(jìn)去，并在巖土工程的設(shè)計(jì)、施工中對(duì)工程區(qū)域內(nèi)的水文地質(zhì)進(jìn)行詳細(xì)分析，但在現(xiàn)實(shí)操作中，因?yàn)槭芨鞣N因素的影響，導(dǎo)致巖土工程勘察工作不到位，進(jìn)而為日后的建設(shè)埋下安全隱患。因此，做好巖土工程勘察中水文地質(zhì)問題的分析極具現(xiàn)實(shí)意義。

1.巖土的水理性質(zhì)

1.1 脹縮性

顧名思義，巖土水理的脹縮性主要表現(xiàn)為水分流失體積減小，吸收水分體積增大。當(dāng)膨脹的巖土水分流失時(shí)，巖土間顆粒間距縮小，從而引起土體的收縮。當(dāng)膨脹的巖土浸水時(shí)，巖土間顆粒間的間距增大，水膜增厚，從而導(dǎo)致土體的膨脹。如果在某段時(shí)間內(nèi)，巖土經(jīng)歷了反復(fù)的膨脹、縮小，那么巖土表面上的建筑物將發(fā)生開裂，甚至被破壞。標(biāo)定巖土的脹縮性的指標(biāo)主要為：膨脹率、體縮率、自由膨脹率、收縮系數(shù)等。

1.2 給水性

給水性是指在重力或者壓力的作用下，巖土體中的部分水分能夠從其裂隙或者間隙中流出的特性，一般用給水度來表示給水性能的大小，而給水度通常由實(shí)驗(yàn)的方法進(jìn)行測(cè)量。

1.3 崩解性

崩解性是巖土體浸水后發(fā)生的吸水后濕化現(xiàn)象，巖土體內(nèi)部浸水后，其土體結(jié)構(gòu)將被改變，并且使得土體中部分膠結(jié)構(gòu)物發(fā)生溶解，同時(shí)，巖土體通過對(duì)水分子的吸附，土塊表面極易形成水化膜，這樣顆粒間的連接將被削弱，在水膜的接入下，巖土體將出現(xiàn)崩解現(xiàn)象。

2.水文地質(zhì)問題分析的相關(guān)內(nèi)容

在巖土工程勘察過程中，需要掌握水文地質(zhì)學(xué)的相關(guān)知識(shí)，以此來保證勘察的準(zhǔn)確性。進(jìn)行巖土工程中水文地質(zhì)問題的分析，首先應(yīng)當(dāng)針對(duì)地下水對(duì)周邊巖土層以及建筑工程的影響進(jìn)行分析，提前預(yù)測(cè)可能發(fā)生的危害，并且提供針對(duì)性的預(yù)防手段。其次，針對(duì)建筑工程的地基或者建筑項(xiàng)目前期的基礎(chǔ)工程進(jìn)行分析，了解深層次的表征要求，結(jié)合水文地質(zhì)問題有效結(jié)合，進(jìn)一步確定滿足建筑施工要求的水文地質(zhì)材料。再次，是根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的具體情況進(jìn)行分析，如果是位于地下水位的基礎(chǔ)建筑，如地基、混凝土，則應(yīng)該充分考慮地下水帶來的腐蝕性影響，并根據(jù)實(shí)際情況提出高耐久的方案。如果地基的主要承載結(jié)構(gòu)長(zhǎng)時(shí)間位于強(qiáng)風(fēng)層或者殘余巖土中，則應(yīng)該更重視地下水位的活動(dòng)、升降等作用的影響。

3.水文地質(zhì)對(duì)巖土工程造成的影響

3.1 水位上漲帶來的影響

在實(shí)際水文地質(zhì)勘察中，由于勘察環(huán)境復(fù)雜多變，地下水的分布區(qū)域、水量以及水位受到多因素的影響，而且在多數(shù)情況下，例如長(zhǎng)時(shí)間降雨、人工灌溉等都會(huì)導(dǎo)致地下水位出現(xiàn)不同程度的上漲，極易導(dǎo)致部分土壤區(qū)域沼澤化，從而影響巖土體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，且容易發(fā)生水土流失、巖土地面崩塌等現(xiàn)象的發(fā)生，如此，將給建筑工程的施工帶來嚴(yán)重的干擾。在巖土工程的勘察與施工的過程中，若某區(qū)域發(fā)生地下水位上漲的現(xiàn)象，將會(huì)嚴(yán)重腐蝕地基、地下的混凝土等建筑結(jié)構(gòu)，另一方面，由于土質(zhì)結(jié)構(gòu)的松動(dòng)，還將降低了建筑地基的穩(wěn)定性，從而加大了建筑物局部崩塌的安全隱患。

3.2 地下水位下降的危害

地下水位下降將直接影響建筑物的穩(wěn)定性，造成地下水位下降的原因很多，分為地震、干旱等自然因素，以及修建大壩、頻繁抽取地下水等人為因素，其中人為因素是影響地下水位下降的主要因素，如果地下水位大幅度下降，最終將引起地面塌陷、沉降等一系列問題。

3.3 動(dòng)水壓力對(duì)巖土工程帶來的影響

動(dòng)水壓力即為滲透力，主要是指巖土體中大量水分子在自由流動(dòng)的過程中，由于土壤阻力的影響，對(duì)土壤結(jié)構(gòu)產(chǎn)生拖拽的作用，從而使得巖土體土壤應(yīng)力發(fā)生變化。滲透力的大小直接影響到建筑施工的安全性。先實(shí)際施工中，人為因素是改變土壤滲透力的主要因素，由于人類的活動(dòng)，巖石結(jié)構(gòu)被瓦解、損壞，導(dǎo)致地下水天然動(dòng)力失衡，地下水天然動(dòng)力失衡將引起流土、基坑等常見現(xiàn)象，其真實(shí)的反映出了人類的生產(chǎn)活動(dòng)。

3.4 地下水位頻繁升降帶來的影響

如前文所述，巖土工程中，如果地下水位出現(xiàn)頻繁的上升現(xiàn)象，將極易造成巖土體的膨脹變形等安全隱患，若長(zhǎng)時(shí)間出現(xiàn)此現(xiàn)象，將形成惡性循環(huán)，導(dǎo)致較大程度上降低了巖土工程自身的穩(wěn)定性。在地下水漲幅波動(dòng)下，如果地下水波動(dòng)處于平衡狀態(tài)，則不會(huì)造成較大的危害，影響也不是很大，但是如果地下水位升降過于頻繁，動(dòng)水的形成將直接打破地下水平衡狀態(tài)，使得整個(gè)巖土工程將面臨流沙等一系列自然災(zāi)害。

3.5 地下水腐蝕問題

地下水位的變化主要受人為因素，自然環(huán)境的影響。地下水中含有大量的礦物質(zhì)，一些帶有陰極的礦物質(zhì)離子使得地下水具有一定的腐蝕性。在進(jìn)行巖土工程勘察的工作中，應(yīng)該充分考慮地面腐蝕。通常情況下，地下水的鹽度高于地表水，則具有更強(qiáng)的腐蝕性。

通常情況下，海水與淡水之間始終處于相對(duì)平衡的狀態(tài)，由于降雨作用，地下水的淡水在含水層流動(dòng)，最后排入大海，盡管地下水中的淡水與海水的位置隨著補(bǔ)水量的變化，而產(chǎn)生進(jìn)退運(yùn)動(dòng)，但從整體上看，還是保持平衡狀態(tài)。在人們的日常生活中，由于過度的開采地下水會(huì)，導(dǎo)致排入大海的淡水量減少，從而打破平衡，而大量的海水進(jìn)入地下，地下水的腐蝕性則顯著增加。

4.巖土工程勘察中對(duì)水文地質(zhì)參數(shù)的勘測(cè)

首先，要對(duì)巖土工程中的地下水位進(jìn)行勘察，因?yàn)榈鼗慕ㄔO(shè)與地下水位的深淺有著緊密的聯(lián)系。根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)，一般滲透性較差的巖土層，其水流比較穩(wěn)定，滲透性強(qiáng)的巖土層，其水流速度相對(duì)較快，不利于建筑工程的施工。測(cè)量地下水位的方法主要包括：物理探測(cè)法、化學(xué)探測(cè)法、遙感探測(cè)法、地震波探測(cè)法以及類比法等，目前通過泥漿鉆探技術(shù)勘測(cè)水位方法較為廣泛，若非特殊情況，都需要將水層一層一層的區(qū)分開來進(jìn)行檢測(cè)，使用測(cè)量水位的管子插入至含水層約20厘米左右的位置，從而對(duì)含水層的層次結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)的計(jì)算分析，之后再對(duì)地下水位的深淺進(jìn)行測(cè)量。其次，要對(duì)地下水的流動(dòng)方向進(jìn)行勘測(cè)，幾何法為最佳的勘測(cè)方法，根據(jù)前面計(jì)算分析得到的水位高低，根據(jù)水位的高低判斷出地下水流動(dòng)的反向。通常情況下，流向是垂直于等潛水位線的，并且經(jīng)高水位的地方流向地水位的地方。再次，利用抽水試驗(yàn)對(duì)地下水的水量以及水位的穩(wěn)定性做定性分析，實(shí)驗(yàn)次數(shù)應(yīng)不少于三次，三次以下的試驗(yàn)結(jié)果缺少一定的準(zhǔn)確性和對(duì)比性，沒有說服力。在巖石工程的勘察過程中，勘察方法、儀器設(shè)備應(yīng)與水位勘測(cè)時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)是一致的，在所有試驗(yàn)中，應(yīng)當(dāng)保證一次試驗(yàn)勘測(cè)接近巖土工程建設(shè)的需求，并且勘測(cè)的結(jié)果是觀察水量、水位以及波動(dòng)情況，如果該波動(dòng)保持在一個(gè)合理的范圍內(nèi)，那么基本可斷定地下水的水量與水位是滿足建筑工程施工需求的，反之，則不滿足。最后，就是對(duì)水壓的勘測(cè)，水壓的勘測(cè)工作受巖層與建筑施工要求的影響，不同巖層結(jié)構(gòu)或者不同的建筑施工要求，所表現(xiàn)出的水壓是不同的，在進(jìn)行水壓測(cè)量時(shí)，首先要進(jìn)行打井，如果測(cè)量指定深度的水壓，就要保證井的密封性，一般采用鋼管井，以此來避免上層水帶來的影響。

5.巖土工程水文地質(zhì)的勘察要求

勘察人員在對(duì)巖土工程的水文地質(zhì)進(jìn)行勘察前，要全面的掌握并熟悉建筑工程相關(guān)的勘察資料。資料包括施工現(xiàn)場(chǎng)的自然環(huán)境、地質(zhì)條件、初步了解的地下水位情況、每個(gè)含水層與隔水層的埋藏要求、地下水流向以及水壓等信息。其次，要了解施工現(xiàn)場(chǎng)當(dāng)?shù)氐臍夂蜃兓c地形特點(diǎn)，不同的自然條件對(duì)巖土建設(shè)工程的要求不同，例如，地形為山地地形且降雨量較多的自然場(chǎng)景的建設(shè)要求要比氣候適宜的建設(shè)要求多，在復(fù)雜多變的自然場(chǎng)景下應(yīng)當(dāng)更加注意巖土工程的穩(wěn)定性。

在進(jìn)行巖土工程勘察時(shí)，技術(shù)人員必須遵循各類施工原則，提高自身的工作質(zhì)量。應(yīng)當(dāng)做到以下幾點(diǎn)：第一，如果利用物理探測(cè)法進(jìn)行勘測(cè)，那么在勘測(cè)期間，工作人員需要全面了解勘察巖層的物理特性，科學(xué)使用各類的勘測(cè)儀器，例如地震波探測(cè)技術(shù)、電探測(cè)技術(shù)等，從而得出較為準(zhǔn)確的巖土層物理參數(shù)，這是深入了解巖土工程水文地質(zhì)的前提，從根本上保證了工作效率。此外，技術(shù)人員要對(duì)聲波、超聲波等技術(shù)進(jìn)行科學(xué)使用，加大勘測(cè)工程范圍，提高工作效率，保證勘測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。第二，在進(jìn)行鉆探工作時(shí)，技術(shù)人員勢(shì)必要利用物力對(duì)其進(jìn)行切割處理，可以采用旋轉(zhuǎn)的切割方式對(duì)巖層進(jìn)行開槽，保證成型的鉆孔直徑具備一定的深度，在去除巖土中的巖芯時(shí)，工作人員需要對(duì)其進(jìn)行試驗(yàn)處理。第三，在進(jìn)行坑探工作時(shí)，技術(shù)人員也需要科學(xué)使用此類技術(shù)，對(duì)巖土工程勘察的施工成本進(jìn)行有效的控制，盡可能提升經(jīng)濟(jì)效益。

6.巖土工程勘察過程中降低水文地質(zhì)問題危害有效措施

6.1 提高水文地質(zhì)評(píng)價(jià)的準(zhǔn)確性

盡管在現(xiàn)實(shí)中，巖土工程勘察與施工的側(cè)重點(diǎn)不同，但是各環(huán)節(jié)之間的落實(shí)與執(zhí)行，都應(yīng)該根據(jù)地下水位的變化情況與水體活動(dòng)特征位前提下開展工作，能夠準(zhǔn)確辨別各種類型的地下水資源，對(duì)勘察到的地下水運(yùn)動(dòng)信息進(jìn)行分析，提出相應(yīng)的科學(xué)施工方案，有效防止地下水位變化對(duì)巖土工程帶來的危害，同時(shí)運(yùn)用科學(xué)的手段對(duì)水文地質(zhì)情況進(jìn)行勘察，確保獲取到的數(shù)據(jù)完整無誤，針對(duì)地下水地特性展開重點(diǎn)研究，為相關(guān)工作人員更好的進(jìn)行勘察與設(shè)計(jì)工作。此外，在進(jìn)行巖土工程勘察工作前，要確保巖土工程的水文特征與地質(zhì)環(huán)境的資料信息完整無誤，首先根據(jù)資料記錄，客觀地分析地下水的基本特征，掌握其水活動(dòng)的規(guī)律，參考資料，并從結(jié)合多方面的因素對(duì)水文地質(zhì)進(jìn)行評(píng)價(jià)。

6.2 對(duì)地下水埋藏情況進(jìn)行全面調(diào)查

在對(duì)水文地質(zhì)問題進(jìn)行勘察時(shí)，首先要明確勘察重點(diǎn)，要對(duì)巖土工程中地下水位的變化、排水等情況進(jìn)行深入研究，同時(shí)，以此為依據(jù)，對(duì)巖土工程的水文地質(zhì)進(jìn)行客觀的評(píng)價(jià)，全面了解地下水位對(duì)建筑工程帶來的影響，在基坑工程方面，可以根據(jù)抽水試驗(yàn)的結(jié)果，掌握其滲透能力，再結(jié)合對(duì)地下水的實(shí)際勘察結(jié)果，主觀分析在此水文地質(zhì)條件下，可能存在的隱患，并制定出相應(yīng)的應(yīng)急方案，保證工程項(xiàng)目的順利建設(shè)。

6.3 強(qiáng)化水文地質(zhì)材料收集整理

為了保證巖土工程勘察工作的順利進(jìn)行，勢(shì)必要加強(qiáng)對(duì)水文地質(zhì)情況的數(shù)據(jù)收集，充分利用所收集的數(shù)據(jù)信息，分析地下水對(duì)巖土工程可能帶來的影響，使用科學(xué)方法多角度，多方位的進(jìn)行地下水?dāng)?shù)據(jù)信息收集，并對(duì)工程區(qū)域內(nèi)水文地質(zhì)情況進(jìn)行客觀評(píng)價(jià)。根據(jù)勘察得到的數(shù)據(jù)信息，綜合考慮地下水的類型、變化趨勢(shì)以及滲透性，全面了解地下水對(duì)巖土工程的影響。在已有的數(shù)據(jù)信息基礎(chǔ)上，制定出針對(duì)性的施工方案及應(yīng)急方案，避免各種問題的發(fā)生，為基坑施工提供安全性保障，確保了巖土層結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，保證高效施工。

6.4 強(qiáng)化巖土水理性質(zhì)測(cè)試

對(duì)水文地質(zhì)參數(shù)的測(cè)定，在實(shí)際勘察過程中同樣重要，前文提到，巖土的結(jié)構(gòu)主要受水理性質(zhì)的影響，尤其是在建筑工程的穩(wěn)定性方面。為了防止此類問題的發(fā)生，就需要加強(qiáng)對(duì)巖土工程水理性質(zhì)的測(cè)試，根據(jù)測(cè)試結(jié)果制定針對(duì)性的解決方案。

結(jié)束語

綜上所述，巖土工程勘察過程中的水文地質(zhì)問題應(yīng)當(dāng)予以高度重視，巖土工程周邊的水文地質(zhì)條件對(duì)建筑項(xiàng)目施工有著極大的影響，想要保證巖土工程勘察工作的順利開展以及項(xiàng)目后期的安全使用，則需要對(duì)巖土工程周邊的水文地質(zhì)條件進(jìn)行科學(xué)的勘察，對(duì)水文地質(zhì)進(jìn)行全面詳細(xì)的勘測(cè)，防止水文地質(zhì)對(duì)巖土工程施工帶來的各種危害，勘察人員必須遵循水文地質(zhì)的勘察要求，掌握水文地質(zhì)勘測(cè)的各項(xiàng)參數(shù)，從而對(duì)巖土工程中水文地質(zhì)問題分析起到促進(jìn)作用。

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