淺析水文地質問題在工程勘察中的重要性

王妮妮

（山東海岳環境科技股份有限公司 山東煙臺 264000）

巖土工程在建筑物持力層、基礎設計等方面具有重要價值，需對其高度重視。伴隨工程地質勘查不斷發展及進步，人類活動范圍不斷擴大，地下水處于動態化變更中，其多方面變化對工程建設造成影響，需積極掌握其相關資料，作為工程勘查的核心內容，為工程建設提供保證。

1 水文地質評價內容

開展地質工程勘查，核心目的在于對工程施工造成影響因素進行排除，即對地質構造等全方位勘查，結合建筑特征，估測地質環境與建筑物作用方式規模等，進一步保證建筑物后續運營可靠性。在地質工程勘察中，水文地質勘查是一項綜合性、復雜性工作，在實際工作開展過程中，需做好以下內容評價。

（1）掌握施工區域內周邊地下水含量相關資料，并以此為基礎，全方位分析地下水是否對施工造成干擾，進行精準性判定，該過程中勘查數據完整性及可靠性對后續工程施工安全十分關鍵。施工中會產生大量廢水、廢渣，對地下水質量造成干擾，進一步削弱工程基礎結構穩定性，降低工程質量安全性。

（2）應掌握施工區域內巖土地層實際構成，對其易產生的施工影響因素進行分析，水文地質勘查人員需明確其帶來各方面的危害，有目的性地采取解決措施。分析巖土底層實際核心構成時，綜合性考量地下水特征規律、活動范圍等，掌握地下水對巖土實際干擾狀況，保證水文地質不會對工程施工質量造成干擾。

（3）為確保工程施工可靠性，需對工程地下水不良影響進行分析，且需基于各類地質條件制訂施工方案。選取軟質巖石、強風化巖等為持力層工程，需將地下水活動對巖土土體造成軟化等影響做好評估重點。地基范圍內存在粉細砂，需精準估測其形成的各類不良影響風險，如管涌等。

2 巖土水理性質

巖土與地下水相互發生的作用便為巖土水理性質，其主要包含含水性、吸水性、軟化性等多個性質指標，不同指標所呈現的意義不同，反映巖石實際性質不盡相同，其主要內涵如下。

（1）含水性。巖石的含水率主要與多個因素密切相關，與含水質量呈正相關，與固體質量成反比。含水率自身意義在于巖石在水作用下，其自身強度降低，尤其針對含有粘土礦物較多的巖石，在水作用下造成巖土出現變形。

（2）吸水性。巖土處于一定條件下，其實際吸收水分能力一般評定指標包含吸水率、飽水系數。吸水率主要是指處于特定試驗條件下，巖石吸入水實際質量與巖石固體質量比值。吸水率主要包含自由吸水率、飽和吸水率等，其與吸入水質量呈正相關，與巖樣干質量成反比，表1為常見巖石吸水率。飽和吸水率主要是指巖石處于高壓抑或真空條件下吸入水質量與巖樣干質量比值。

表1 常見巖石吸水率

（3）巖石的軟化性。巖石持續性在水浸泡作用下，其自身強度降低，便稱為軟化性。一般衡量其自身軟化性的核心指標為軟化系數，軟化系數與干抗壓強度成反比，與飽和抗壓強度呈正相關。軟化實際系數較小，巖石軟化性較強，巖土中包含大量親水和可溶性礦物。巖石軟化性與其系數成反比，一般系數超過75%，巖石軟化性較弱，工程地質性質優良；軟化系數低于75%，巖石軟化性較強，工程地質不佳。

（4）崩解性。巖石崩解性主要是指巖石與水相互影響下，其自身喪失一定的黏結性，最終形成徹底失去強度的松散物質的性能。此種性質產生主要源于可溶鹽與黏土質膠結沉積巖，處于水化作用下進一步促使巖石內部結構弱化。通常建議其表示指標為耐崩解指數，相關規范中建議將第二次干濕循環數據作為耐崩解指數參考依據。

（5）透水性。處于特定水力差值作用下，巖石被水透過性質，通常以滲透系數予以衡量。通常，水處于巖石中流動與其在土體中流動相同，滿足相應的規律，其實際滲透系數、流速及水力梯度間關系如下：

U=KJ

式中：U為實際滲透流速，cm/s；K為滲透系數，cm/s；J為水力梯度。

（6）膨脹性。部分巖石遇見水分之后具有一定的膨脹性，尤其針對含有黏土量較高的黏土巖等，其實際膨脹性不盡相同，以自由膨脹率、膨脹力等為核心指標。其中，膨脹力即膨脹壓力，主要是指巖石在水作用下浸濕，原有巖石所持有體積可施加的最大壓力數值；膨脹率主要是指膨脹變形量與巖石原有尺寸比值。

3 地下水引起的巖土工程危害

3.1 地下水升降變化危害

根據地下實際埋設條件的不同，地下水主要可劃分為3種類型，即包氣帶水、潛水、承壓水，不同類型地下水其自身特征不一。地下水受多種因素影響會出現升降波動，超出標準范圍上限或低于下限數值，對巖土工程造成不利影響。地下水生降變化對工程造成的危害包含以下幾種方式。

第一，地下水水位上升。含水層結構、巖石性質處于動態化變更中，以及受外界自然降水量、人為活動干擾等，促使地下水水位上升，巖土工程中巖土土壤趨于沼澤化，以及部分巖石結構被損傷，自身強度大幅度降低，從而產生軟化現象。由于上述現象形成，易出現管涌、流砂等質量缺陷，在一定程度上影響工程結構穩定性。

第二，地下水水位下降危害。造成地下水水位下降的核心因素源于人為活動，如地下抽取水，此種人為操作實施過程中忽視對環境影響，造成地下水下降幅度超過最低限值，增加地面塌陷等風險，同時會造成水枯竭等環境問題。

第三，地下水頻繁升降對工程影響。地下水頻繁升降對巖土工程造成不良影響，主要體現在巖土自身膨脹收縮嚴重，損害巖土工程。此外，其會引發巖土層中大量有機分子流失、含水孔隙變大、土質結構穩定削弱、巖土自身承載力不足，影響巖土工程基礎處理［1］。

3.2 地下水位對巖土物理力學性質影響

在工程實際勘查過程中，為掌握地下水位實際條件，其與季節呈周期性變更，降水量較多季節，水位上升；旱季，水位下降。地下水位天然變化自身特征為循序漸進、幅度較小，為精準性獲知地下水位實際位置，為后續判定其對巖土物理力學性質干擾，需獲取其實際潛水等水位線圖，其主要是結合巖土工程區域內個水文地質點，處于特定時間區間內測定潛水面實際標高形成。通過其可明晰潛水實際流動方向，呈現其與地表水相關性，確定埋藏實際深度。處于地下水以上、地下水位變動帶和地下水位以下，具有特殊的變化規律自上而下，含水量、孔隙及承載力均處于動態化變更中，核心因素為地下水以上部位長期處于淋濾作用，其對土體顆粒造成一定的充填作用，形成完整的“硬殼層”，土體中大量有機物含量較低，土質逐步趨于松散，結構承載力削弱［2］。

3.3 地下水動水壓力引起危害

動水壓力也稱為滲透力，水處于土體中進行流動，受土體一定的阻力，促使水土逐步損失，多個巖土工程中，滲透力實際數值作為影響工程可靠性核心因素。實際工程中，出流土、管涌等不良事件較多，影響工程施工安全性。若土顆粒間實際應力為零，土顆粒懸浮在水中，其產生流砂核心條件為滲流水力實際坡度超過邊界坡度，一般易產生該不良質量的土層條件是黏結實際含量不超過10%～15%，級配不均勻系數小于5。

4 解決水文地質問題對策及建議

4.1 保證水文地質勘查計劃落實

為保證巖土工程建設可靠性，需在正式實施地質勘查工程之前，立足水文地質層面，分析各類勘查問題，制訂可行性較高的施工計劃方案，并完成各方面準備工作。施工單位高度重視水文地質勘查特征及其重要性，才可制訂相關計劃，明確實際貫徹中存在的不足，進一步高效解決各類實際問題。落實勘查計劃時，需嚴格依照相關要求掌握施工區域內地質狀況，預先了解地下水位特征，對其開展綜合性調查，為巖土工程開展提供保證。計劃中，各類數據信息需保證完整性、可靠性，制訂的計劃具有較強的可行性。相關技術人員完成數據整理后，為避免出現不良現象造成損失，需建立完善的應預案，防止水文地質問題加?。?］。

4.2 加強水文地質勘查技術應用

水文地質勘查過程中，合理選取技術，可為勘查成效質量做以支撐。工程勘察過程中，需立足項目實際狀況，選取合適的勘查技術，嚴格依照相關規程實施，保證技術應用規范化、標準化。地質勘查方式較多，各階段中均需選取合理方式開展工作，如地質方法、化學測量方法、地球物理測量等方式，其中，地質方法中重砂找礦法應用優勢凸顯，其最為核心的環節便是取樣工作，需嚴格依照相關規程實施。人員作為技術應用操作者，其自身專業素養與技術應用有效性密切相關，需加強技術人員培訓工作，增強人員技術水平，高水平應用勘查技術開展水位地質勘查工作，保證勘查質量和效率。此外，隨著信息技術的高速發展，需積極將新勘查技術引入，為水文地質勘查突破性研究提供助力，解決常見瓶頸，緩解水文地質為工程帶來的不良影響［4］。

4.3 加大水文地質勘查監督力度

水文地質勘查工作開展過程中，需進一步加大對其工作管理及監督力度，由于其作為一項綜合性、專業性工作，對技術人員要求較高，對水文地質勘查工作做以指導。針對區域內地質勘查監督，監管人員需立足實際狀況，優化完善其監督工作流程，保證其勘查效率及質量。此外，可聯合應用信息化監督技術，提高其監督有效性及精準性，動態化監測水文勘查各環節，掌握水文地質相關信息，保證工程施工可靠性。

4.4 保證地下水位正常

地下水位處于正常范圍內，可保證工程建設質量，若受外界因素干擾，其超過最上限值或低于下限值，均可能造成嚴重質量缺陷，不利于工程順利實施。施工單位需積極觀測地下水位動態變化信息，分析其是否處于合理范圍內，匯總其變化核心特征規律，掌握影響其變化的核心因素，制定針對性解決措施，有效將地下水位處于合理范圍內，降低水文地質對工程施工造成的影響。同時，對地下水抽取也應加以嚴控，以免造成地下水位過低，造成地面塌陷風險。積極應用測試專業用具，保證地下水處于穩定狀況，以免對水資源造成污染，為工程有序實施奠定良好基礎［5］。

5 實踐案例分析

5.1 項目概況

該項目場地實際長度為120m，最大寬度為62m，擬建場地現存在建筑物，擬建實際樓共計5棟。中間布設長、寬分別為55m、18m 的主體結構，實際形態為長方形，高度初步計劃為8～10層；主樓東側布設兩幢建筑，其邊長相等均為15m；門廳長度、寬度分別為30m、17m；辦公樓長度、寬度分別為50m、15m，高度為4層。

5.2 巖土工程勘察、地基土工程性能及地下水

場地區域內I級階地傾向于前沿實際部位，整體地形較為平坦，內部實際相對高差為2.72m，場地內并無分布坡坎，其現下及未來不會產生各類質量缺陷，如崩塌、滑坡等地質災害。東側場地高度處于安全范圍內，并設計相應的防洪堤，可阻擋相應的洪流，但針對特大洪水仍對建筑工程構成威脅，此外并未存在其他河流。整體層面分析其地質環境優良，適合工程建設。場地內結構主要為第四系內粉土、砂土等構成，上方0.4～1.5m 均充盈為素填土。區域內地下水以孔隙潛水為主，在地下水影響下，圓礫為核心含水層，勘查季節正避開雨季，其地下水埋設深度為8.8～11.1m，基本與江水水位保持一致，對工程施工不會造成嚴重影響。

5.3 基礎方案評價

一方面，持力層及下臥層評價。該區域內東側布設相應的防洪區域，但針對特大洪水仍存在一定的危險，此外并無其他河流影響。根據建筑物結構特征、承載力等，對其進行評價如下：素填土自身厚度較小，埋藏深度淺，無法作為工程持力層，細砂、中砂緊密度不佳，自身強度無法滿足要求，圓礫、卵石等強度優良，密實度滿足相關要求，其中，圓礫作為最理想的地基基礎持力層。

另一方面，該項目樁基礎選型過程中，由于持力層結構強度高、厚度較大，且處于地下水位上方，最終選取沉管灌注樁或人工挖孔樁，其自身經濟性優良。該區域內部持力層優良，整體施工較為便捷，無需對地基進行處理［6-7］。

6 結語

工程地質勘查中，水文地質勘查十分關鍵，其對保證工程建設安全及質量具有重要作用，需對其高度重視。受外界因素影響下，水文地質發生變化，易造成工程質量難以保證，需明確其自身重要性，采取針對性解決措施，做好水文地質勘查。