巖土工程勘察中的水文地質的作用

曾文婉

（江西省勘察設計研究院，江西 吉安 343000）

由于巖土工程勘察中的水文地質工作直接影響到工程的安全，特別是水害對工作人員的人身安全有著很大的影響。本文介紹了巖土工程勘察中水文地質帶來的影響，水文地質信息管理與水害測量系統的設計，巖土工程勘察中水文地質數據的管理與可視化，深入研究了水害發生的嚴重程度分類和有可能存在的成因。研究分析主要實現礦山水文地質數據的調查編輯、查詢分析、計算輸出。水文地質圖形管理主要實現巖土工程勘察中水文地質圖形的輸入制圖和編輯輸出，以及圖形屬性數據的查詢編輯。水害評價與預測主要基于水文地質數據和水文地質圖形提供的數值和圖形等。本次研究對整個巖土工程的多個工作面水文地質進行了預測和分析，收獲了良好的效果[1]。

1 巖土工程勘察中的水文地質內容

巖土工程勘察中區域內巖層分碳酸鹽巖和碎屑巖、火成巖三大類。碳酸鹽巖賦存著豐富的巖 溶裂隙水及管道水。碎屑巖或碎 屑巖間夾有可溶巖巖層，含溶隙、裂隙水，如飛仙關組一段及龍潭組含煤地層富 水性弱。火成巖以斑斕狀玄武巖為主，淺部以含 溶隙、裂隙水為主。

水中分布最廣的有八種離子，稱為主要離子，其含量多少決定了其化學類型。地下水中這批常規離子數據在常規實驗室條件下易于測定，具有速度快和成本低的特點，因此常規離子在地下水水化學分析應用最為廣泛。

2 巖土工程勘察中的水文地質的研究方法和路線

多年來，通過眾多學者的努力，在巖土工程勘察地質、巖土工程鉆探與轉化理論等方面取得了大量的研究成果，并以高水平的巖土工程勘察為主開發了一批優質項目，因此，該項目已成為中國的一個熱點。綜合研究水文地質條件對巖土工程勘察的影響與控制一直是該地區巖土工程勘察開發生產的薄弱環節，因此仍存在以下主要問題∶了解影響巖土工程的模糊因素可以將影響巖土工程勘察的因素控制在十大控制中，往往把這些因素分開考慮，而巖土工程的發展潛力是這些因素綜合影響的結果，各種因素受人為因素的影響，預測理論和方法要更加深入。

巖土工程勘察的開啟方法是通過排水降壓來實現的，排水降壓的效果直接控制著巖土工程勘察和開發。在水文地質條件的研究中，人們往往更加關注水文地質條件對巖土工程勘察進度的控制，這是影響巖土工程勘察的重要地質因素。然而，在巖土工程勘察初期，對不同儲層滲透率和圍巖條件下的壓力傳遞規律和巖土控制范圍的研究并沒有得到足夠的重視。因此，在巖土工程中，不能根據具體的地質條件來選擇井網布置，也不能根據地層的供液能力來選擇井網布置[2-4]。

首先,通過充分利用數據獲得巖層開發的發展,各種地圖如巖層埋深圖,巖石地層等厚圖、關鍵層等厚圖和關鍵地層等厚圖的編譯，主要是為了揭示巖層的巖性空間分布規律,研究關鍵層的層頂和層底區域。通過試井，基礎巖石資料揭示了研究區滲透率的空間分布規律，繪制了儲層壓力等值線，通過對區域水文地質條件的研究，建立了主要關鍵層與頂底板巖石水文地質空間結構關系，結合地質構造特征和水文地質條件，確定了水文地質邊界，建立了水文地質模型，通過對巖層條件下地下水滲流場的數值模擬分析，確定了不同地質和水文地質條件下的壓力傳遞規律和控制區域，并提出了研究區最優開發方案建議。通過對巖層和不同含水層出水口的同位素分析和水化學分析，基本了解了巖層不同含水層的來源和它們之間的具體補給流程。通過對儲氣條件、埋藏條件、含氣條件的研究與分析，確定影響井產能的地層地質控制因素，利用地理時間速率系統的數據采集功能將收集到的相關信息量化，建立含氣主要控制因素專題圖。建立人工潛力評價模型，劃分出地層氣體的顯著區域。

總體研究分為三個階段∶信息收集、整理和分析。收集巖石、試井、水力壓裂等巖層勘探開發資料信息和地層完成現場實驗室測試，在綜合分析研究區水文地質資料的基礎上，進行實地等級檢驗。現場調查并采集水樣，完成室內相關試驗。綜合研究階段主要是編制各類文獻資料，對產氣地質條件和產層水文地質條件進行了分析，并針對不同地質和水文地質條件下的壓力復制通過規律和控制產品開發，提出優化開發方案。

3 巖土工程勘察中的水文地質的作用

3.1 水文地質的制約作用

地下水水位的上升會引發很多不可預估的后果，不同地質和氣候條件的影響之下，水文地質所能產生的效應受到很多因素的制約，如巖層的巖石硬度、巖土層所分布的具體位置、當地每日的溫度、季節性降水和不同種類的人類活動等，這會導致地下水位不同程度地上升和下降。其中最需要注意的是潛水水位，如若水位上升，帶來的后果和影響不容小覷。不僅會帶來土地沼澤化，還會對地上建筑形成或大或小的腐蝕侵害。由于水位異動導致的地基不穩，極易引發滑坡、地陷以及泥石流等不可預估的自然地質災害。

地下水水位的下降也可能造成一些突發狀況。各種各樣的人類活動是造成水文地質下降的主要原因之一。河流的灌溉和開采礦石都會影響水文地質。特別是在上游建設水庫、水電站，從而造成下游水資源的嚴重短缺，地下水水位直線下降，可能帶來嚴重的地面下沉和土地龜裂。同時，缺乏地下水會帶來一系列的自然地質災害，影響人類人身安全，甚至會帶來疾病，給人類健康造成隱患。信息時代下社會經濟繁榮，不斷向前發展，人民住房的需求持續上升，不同的現代化建筑輪番出現。這就需要把大量的老房子改造成新建筑，但在實際的改造過程中，為了節省時間，施工人員大多采用垂直開挖，一般會選擇采用抽水作業來解決遇到的地下水問題。這種方式可以在一定程度上減少土地本身的壓力,雖然在一些地區地下水的抽取可以減少土地的壓力,但同樣也會使地下水位迅速下降，導致附近的建筑和工程的變形,甚至導致地面的裂縫和向下運動。

3.2 水文地質的作用影響

根據上面的詳細分析，在此基礎上的三維概念模型和數學模型的水文地質條件，地下水系統的三維可視化滲流數值模型建立了利用地下水三維可視化軟件的數量和質量評估，這和研究結果一致。規則的變化。整個鑄件三分之一的寬度約為一千米，南北長度也是一樣。據要采用“等間距、有限差、分離散”的方法自動劃分水文地質。由于整體巖層滲透率較小，開發過程中單井降水漏斗的影響范圍一般不超過整個模型的影響范圍，模擬結果無法在模型中顯示。因此，將從模型中移除的模塊，建立起一個小的模型網格單元，顯示為網格。圖1為模型三維結構示意圖。

圖1 水文地質模型三維立體結構示意圖

在模擬期間，將地層氣開發的初始動態水位作為地下水位，將巖層初始水位作為一定條件下的初始水位。每一個流動邊界的參數條件，關鍵考慮模擬開始和模擬結束時的流場運作，以方便用來擬合流動邊界的輸入和輸出。

模型計算中，對水文地質的參數進行選擇是一件非常重要的事情，參數是否合理會直接影響到模型的準確性和計算結果的可靠性。巖層和含水層參數的選取應以鉆井資料、抽水試驗資料和附近抽水資料為依據。根據巖層的富水性和含水率以及壓裂前后滲透率的變化，設置不同的滲透系數和保水率，如表1所示。

表1 巖層及含水層滲透參數

模型識別與驗證是水文地質參數反復計算的過程，又稱“反演”，是數學運算中的反運算問題。在地質學上，能夠試圖解釋為對巖層勘測中水文地質條件的全方位證實。主要內容是依照觀測點所反映出來的數據，對水文地質參數進行反演，并得出其邊界值，直至邊界值的誤差可以達到精度范圍。識別模型最關鍵的原則在于模擬地下水的流場，其流場要與實際地下水流場的一致度相似，模擬地下水位的變化要與抽水孔及觀測孔的具體水位變化幾乎相似。模擬地下水開水孔要與排水或抽水的實際量一致，要依照以上的原則來識別驗證模擬模型。

結果表明，地層頂板和底板存在不相同的滲透率，地層氣井的抽采過程受到不同的含水層。當頂板和底板分離時，巖石與水文地質層之間的關聯較小。頂板和底板之間存在的滲透性較大，巖層在排水和開采過程中可接受其他含水層。

4 結語

在實地調查和分析地質水文地質條件的基礎上，綜合運用水文地質學、巖石力學、構造地質學、地下動力學、地球化學等多學科的理論和方法，通過搜集具體資料、對理論進行恰當分析、在現場進行試驗和對實驗數值進行模擬等方法來驗證。對關鍵控制原因進行了系統分析，構建研究模型用作評價。當今社會經濟正在不斷地發展，我國巖土工程獲得不小的飛躍。要在做好水土地質調查工作的同時，把水土地質調查作為工作重點。根據巖土工程勘察的水力評價得分，對勘察數據進行科學、合理的分析。充分了解水土地質調查對巖土工程過程各方面的影響，以保證巖土工程地質工程工作的開展，減少水文地質對整個巖土工程的破壞程度。