巖土工程勘察中巖溶水文地質(zhì)問題探析

任亞飛

（重慶市勘測院，重慶 400000）

1 引言

巖土工程是用以求解巖體與土木工程間的問題，并妥善解決地基、基礎(chǔ)、邊坡和地下水存在的不足之處，確保相關(guān)問題得到有效治理。而巖土工程勘察是巖土工程有效開展的重要前提，通過全面收集與分析巖土的組成、構(gòu)造等信息，確保及時發(fā)現(xiàn)可能出現(xiàn)的工程問題，便于施工人員采取科學、合理的解決對策。

2 巖土工程勘察分析

巖土工程勘察的目的是運用專業(yè)的測試方法與計量手段，對建筑場地進行全面調(diào)查和判斷，為后續(xù)基礎(chǔ)設(shè)計和工程施工提供數(shù)據(jù)支持。在勘察過程中不僅要查明建筑區(qū)周邊的地形、地貌、天氣、水文等自然條件，研究可能出現(xiàn)的崩塌、滑坡、巖溶等不良地質(zhì)現(xiàn)象對建筑場地造成的危害程度，還要分析地下水的類型、水質(zhì)、分布情況，并對不利于巖土層結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的因素提出切實可行的處理對策。其中地下水狀況監(jiān)測是最重要的勘察環(huán)節(jié)，如果未能及時有效管理與把控，會對巖石的強度與耐腐蝕性造成嚴重影響，從而損害工程基礎(chǔ)建設(shè)。因此，相關(guān)管理人員必須提高對地下水管理的重視程度，有效管理巖溶水文地質(zhì)。勘察時要全面掌握含水層的厚度、掩埋條件、貯存狀態(tài)和動態(tài)變化規(guī)律等信息，查明巖土層中地下水的巖溶水文地質(zhì)參數(shù)，同時還要調(diào)查工程現(xiàn)場附近是否存在地下水污染源，并進行成分檢測，判斷其對混凝土和鋼筋的腐蝕性，以此做好針對性治理措施。

3 巖土工程勘察中巖溶水文地質(zhì)存在的問題與影響

3.1 巖溶水文地質(zhì)問題類型

3.1.1 地下水位下降

地下水位下降的主要原因有以下兩個方面：

①人為因素。大多是施工隊伍為了快速獲取經(jīng)濟利潤，過度開采利用地下水資源，導致出現(xiàn)嚴重的水土流失現(xiàn)象。或是基坑工程為了疏干坑內(nèi)土體、改善土方施工條件，人工降低地下水位，但如果在工程開展過程中沒有進行基坑底土體的固結(jié)，會使地下水位失去控制，造成嚴重的基坑破壞。

②自然因素。比如地震、干旱等，會使巖土地勢抬高、地下河道干涸下沉，導致地下水位下降。一旦出現(xiàn)此類問題，土體下的水資源會嚴重匱乏，水流分布不均勻，造成部分區(qū)域地面干裂、土壤條件惡化，甚至出現(xiàn)地面沉降和坍塌的現(xiàn)象，阻礙工程有序開展。例如，2019年，我國某直轄市的區(qū)域農(nóng)業(yè)為了加大種植地灌溉面積，在工程現(xiàn)場過度采取地下水資源，導致地下水位大幅度下降，加劇了石灰?guī)r地面的沉降現(xiàn)象，致使工程區(qū)域出現(xiàn)大面積地面坍塌，不僅嚴重損壞了工程現(xiàn)場的開采器械，還使許多施工人員遭受嚴重的身體創(chuàng)傷。

3.1.2 地下水位上升

地下水位上升的原因同樣分為人為因素與自然因素。

①人為原因通常是由于不合理的農(nóng)業(yè)灌溉方法。許多人員為了節(jié)省勞動時間，選擇以漫灌的形式進行農(nóng)田種植，不僅浪費大量水資源，還會使水資源得不到有效排放，進而滲透到巖土下層，引起水位上升，甚至引發(fā)次生鹽漬化現(xiàn)象。此外，部分巖土工程地下水位上升是因為地區(qū)景觀需要定期補水，保持其較高的觀賞度，因此，不得不抬高地下水位。

②自然因素大多是由于降雨量的劇烈變化、地下河流流向的改變和地震活動引起的水資源分布不均，導致地下水位急速上升。如果地下水位在短時間內(nèi)上升幅度較高，會降低土層結(jié)構(gòu)的承載力，使地下水浮力上升，進而加大后期巖土工程勘察工作的開展難度。

3.1.3 地下水動水壓力過大

除了上述地下水位線變化會對巖土工程造成危害，動水壓力的變化同樣會影響巖土工程勘察的有序進行。動水壓力即水資源的滲透力，產(chǎn)生于流動過程中土體的阻力，能對土骨架產(chǎn)生拖拽力，導致巖層應(yīng)力與形狀發(fā)生變化。其壓力大小由排水量大小決定，比如在進行大壩建設(shè)的過程中，為了提高支護結(jié)構(gòu)的安全度，施工人員會加高地表水位高度，這就導致巖土層的滲水率大大增加，地下水動水會在強烈的重力作用下產(chǎn)生極大壓力，從而破壞巖土結(jié)構(gòu)的平衡，導致地質(zhì)災(zāi)害形成的幾率，甚至出現(xiàn)基坑涌水現(xiàn)象，如圖1所示。

圖1 基坑涌水

3.1.4 地下水性質(zhì)變化

地下水性質(zhì)變化的主要原因在于污染物的排放。部分工業(yè)廢水在未經(jīng)嚴格檢測的狀況下便被排入地表中，造成污染水質(zhì)下滲，破壞正常地下水的酸堿平衡，導致水體產(chǎn)生極強的腐蝕性，從而使含水層較淺的混凝土地基結(jié)構(gòu)長時間浸泡在酸性或堿性環(huán)境中，給建筑物的穩(wěn)定性、安全性帶來巨大隱患。

3.2 巖溶水文地質(zhì)問題對巖土工程造成的影響

3.2.1 對土體的影響

巖溶水文地質(zhì)問題對土體的影響主要體現(xiàn)在滲透變形方面，其中包括：

①流土，即巖土層在地下水上流的作用下產(chǎn)生局部凸起、頂穿或流失的情況，其成型時間較短，破壞性較強。

②管涌，是指土體顆粒在水流的帶動下，沿管道進行流動，并逐漸匯聚成大型土體通道，導致地基、坡體出現(xiàn)失穩(wěn)現(xiàn)象。管涌不同于流土，其破壞方式是循序漸進的，而且需要滿足一定條件才能發(fā)生，因此，該危害的治理難度較低，只需要消除生產(chǎn)條件即可。

③接觸流失，是指地下水滲流方向與相鄰土層呈垂直關(guān)系，且滲透系數(shù)相差較大時，能將系數(shù)較小的土體顆粒帶入到系數(shù)較大的巖土層中，從而降低巖土層結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，容易出現(xiàn)土方塌陷的情況。

④基坑突涌，即巖體工程在進行基坑開挖時，承壓水頭由于較大的地表壓力頂裂上層基坑底板，從而產(chǎn)生水流突涌的現(xiàn)象。

3.2.2 對邊坡、基坑的影響

地下水對邊坡、基坑的影響主要體現(xiàn)在穩(wěn)定性的變化。由于地下水本身具有一定的巖土體軟化作用，在長時間與地基建筑物接觸的過程中，會降低其抗剪強度，使錨桿和土釘?shù)目拱瘟_不到工程安全標準值，從而使基坑隆起、水土流失等問題反復發(fā)生，造成支護結(jié)構(gòu)的安全性下降，并威脅到周邊道路、建筑、地下管線等設(shè)施。圖2即是地下水對施工道路產(chǎn)生的破壞。

為了減少此類危害現(xiàn)象的發(fā)生，巖土工程勘察時需要對邊坡和基坑進行優(yōu)化設(shè)計，加固擋土結(jié)構(gòu)，全方位考慮結(jié)構(gòu)高度、地下水性質(zhì)、土體結(jié)構(gòu)，使作用在結(jié)構(gòu)上的土壓力與水壓力得到有效控制，同時，按照水土合算的原則計算滲透力，重點關(guān)注可能發(fā)生滲流的區(qū)域。

3.2.3 對基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的影響

巖溶水文地質(zhì)本身對基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)起到浮托的作用，如果地下水水量較高，會使這一現(xiàn)象進一步加劇。因此，在進行巖土工程勘察時，要根據(jù)現(xiàn)場實際環(huán)境收集氣象資料、調(diào)查水位地質(zhì)背景、判斷地下水補徑關(guān)系、分析滲流規(guī)律，從而準確預(yù)測工程開展時地下水位能達到的最高位置，并在此設(shè)置抗浮防水位，按照相關(guān)規(guī)范要求，結(jié)合區(qū)域工程經(jīng)驗，進行基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定值的準確驗算，避免地下水上浮作用影響基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。

3.2.4 對周邊環(huán)境的影響

①為了保證巖土工程有效開展和項目正常實施，需要進行工程降水工作。但由于水文地質(zhì)的勘測信息難以準確測量，且水體分布缺少科學計量方法，使得降水方案往往不符合實際工程需要，導致降水量經(jīng)常超過安全標準，使地質(zhì)缺少足夠的水分供給，產(chǎn)生龜裂、漏縫等現(xiàn)象，甚至引發(fā)地下水位下降，形成更惡劣的環(huán)境破壞。

②因為降水場地缺少良好的外圍設(shè)備，沒有有效布置隔水帷幕，使水資源大量浪費的同時，造成地表水位線大幅上升，影響正常的巖土工程勘察工作。施工人員需要加強回灌系統(tǒng)的使用，減少降水的影響范圍，并對水資源進行回收再利用，達到環(huán)保節(jié)能的目的，同時有效保護周邊建筑物、道路與地下管線。

4 巖土工程勘察中巖溶水文地質(zhì)問題的解決對策

4.1 加強勘察質(zhì)量

（1）勘測人員要做好勘察任務(wù)的設(shè)計工作。明確具體的勘測項目與測量內(nèi)容，保證工程地質(zhì)調(diào)查測繪、巖土試樣采集、原位測試、室內(nèi)試驗、現(xiàn)場檢驗等勘測步驟得到完整實施，并對地質(zhì)條件和定量分析做出客觀評價。

（2）要提高相關(guān)數(shù)據(jù)的精確性。通常來說勘察工作的精度要求為1∶50 000，勘察方可根據(jù)實際作業(yè)情況和水文環(huán)境進行適當?shù)恼{(diào)整，并對地下水的流向情況采用十字交叉法布置多個監(jiān)測點，以此提高勘察的全面性和有效性。

（3）要對制成的地質(zhì)勘察報告進行復核審查。工程方可聘請專業(yè)的第三方機構(gòu)人員進行水文信息與巖土層信息參數(shù)的校檢，判斷勘察結(jié)論是否合理有效，如果發(fā)現(xiàn)存在數(shù)據(jù)不準確或測量項目有所遺漏的情況，需及時進行勘測信息的更正與核實，確保理論的準確性。

4.2 提高水文地質(zhì)保護意識

（1）施工人員要認識到水文地質(zhì)保護的重要性，提高自身的思想認知和責任意識，將工程施建與土質(zhì)測量放在同樣位置上。相關(guān)企業(yè)要定期開展知識教育培訓，提升人員的工作責任感與使命感，能對工程中產(chǎn)生的問題負責，并保有積極、嚴謹?shù)墓ぷ鲬B(tài)度，做好防范、整治措施，盡可能地避免產(chǎn)生地下水問題。

（2）施工人員要提高環(huán)保意識，明確節(jié)能減排的目的與重要性。在勘察過程中產(chǎn)生的污染，如噪音污染、廢水污染、光污染等，需要得到及時有效的控制，保證污染物達到排放指標后才可進行排放，并最大限度地控制污染源的產(chǎn)生，從根本上解決此類問題。

（3）相關(guān)人員還要注意資源的回收再利用。比如降解后的生活污水可用來進行建筑物清洗或設(shè)備降溫，以此達到節(jié)約能源的目的。

4.3 提升人員技術(shù)水平

（1）勘察人員要提升自身綜合素質(zhì)和技術(shù)能力，保證水文地質(zhì)檢測的全面性和有效性。并能有效應(yīng)對突發(fā)事件，采取切實可行的管理措施，防止災(zāi)害事件進一步升級，盡可能減小意外狀況造成的損失。

（2）勘察人員要加強與施工人員、設(shè)計人員的溝通與交流，及時進行信息互享、消息互通。結(jié)合擬建工程的實際情況，嚴格遵循相關(guān)標準、規(guī)范，進行勘察、取樣、試驗等工作，以此提高巖土工程的勘察質(zhì)量，保障勘察的合理性和全面性。

（3）巖土工程企業(yè)需要建立完善的獎懲考核機制，定期對人員的技術(shù)水平進行監(jiān)測。對考核中表現(xiàn)突出的人員進行一定量的資金獎勵，以此帶動其他人員的工作熱情與工作積極性，更好地進行相關(guān)勘察工作。對于在測評中表現(xiàn)牽強的人員，進行警告，督促其盡快端正工作態(tài)度，提高技術(shù)能力，確保勘察數(shù)據(jù)的準確有效。

4.4 健全管理制度

（1）為了進一步規(guī)范勘察人員的工作方式，需要制定健全的管理制度，以此確立勘察步驟、目的與方法，確保巖土工程能夠采用最先進的監(jiān)測技術(shù)，提高工作效率。并充分利用信息科學技術(shù)，進行數(shù)據(jù)、信息的在線比對，提高其準確性，為后續(xù)工程開展提供有力支持。

（2）完善的管理制度能對勘測任務(wù)進行精確分配，確保工程計劃的全面性與科學性。即使在勘察過程中出現(xiàn)異常狀況，工作人員也能按照實際要求采取高效的應(yīng)急措施，保證工程順利開展。

（3）勘察人員要對巖土工程進行細節(jié)優(yōu)化。加強基本巖土數(shù)據(jù)的物理特性分析，保證巖土工程高質(zhì)量開展。

5 結(jié)語

綜上所述，通過對巖土工程勘察進行分析，研究勘查中巖溶水文地質(zhì)存在的地下水壓力、性質(zhì)、位移變化等產(chǎn)生的相關(guān)問題，討論其對土體、邊坡、基坑、基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)以及周邊環(huán)境造成的影響，進而提出加強勘察質(zhì)量、提高水文地質(zhì)保護意識、提升人員技術(shù)水平、健全管理制度等具有針對性的解決對策，以此推動巖土工程順利開展，做好相關(guān)危害防范措施，增強企業(yè)經(jīng)濟效益。