水文地質勘查技術在巖土工程中的應用

王 雪

在地質學科學研究工作中，地質勘查一直是十分關鍵的工作環節。隨著社會經濟與科技的發展，國家在地質勘查作業中也加強了支持力度，使得地質勘查的科研進度日益提高，同時對地質勘查工作的質量也有了更嚴格的規定。為了確保地質勘查作業能滿足當下巖土工程的建設需求與標準，企業必須全面優化并創新水文地質勘查技術。在傳統工程建設中，各施工企業未意識到水文地質條件的重要性，地方政府在地質勘查中投入的科研經費也有限，受到這些因素的影響，巖土工程的地質勘查工作面臨極大的困難，這也導致巖土工程施工建設無法順利的開展。

1 水文地質勘查在巖土工程中的作用

在水文地質勘查技術中，其勘查方向是以地質、自然變化為主要勘查目標，可以協調人與自然之間的關系，從而改善自然環境狀態，為人們的生活提供安全保障。在建筑科學體系中，水文勘查起到了至關重要的作用，要想全面掌握各施工現場的狀況與要求，企業就必須深入調查施工現場的地質水文狀況，依據勘查到的結果再系統分析工程施工可能遇到的水文地質問題，這樣便可針對可能出現的情況進行防范，同時也能最大限度的降低水文地質對工程施工產生的影響，而巖土工程施工的安全也能得到保障。在巖土工程中，水文地質勘查工作包含了對巖石與地質結構、性能的分析研究，在此基礎上還要制定有效、可行的施工方案，以便發揮水文地質優勢。所以勘查人員必須根據自己熟悉的地質學等知識，精準剖析施工現場的水文地質條件，并發現其中的工程隱患，再采用有效的方法針對性解決，這不但能確保工程施工順利的進行，還可大大提高工程施工的質量與效益。

2 在巖土工程施工中，水文地質因素產生的影響

2.1 地下水上升

地下水位會受很多因素的影響而出現變化，不論是哪種原因導致的地下水位變化，施工企業都要進行高度重視。在巖土工程施工中，地下水位的變化對其有著極大的影響。地下水位之所以上升，主要是受氣溫改變或強降雨氣候的影響，還會受到人為因素以及工程施工的影響。這些問題的出現都會干擾巖石結構，再加上滲透作用出現軟化效應，使得地下水分布出現變化，如短時間的強降雨會導致泥石流災害，還會造成道路坍塌問題。巖土本身滲透性較強，水位上升會使地下水位升高，從而對巖土工程施工的安全性與施工進度產生影響。不僅如此，地下水位過高還會大幅度降低巖土強度，隨之山體以及橋梁的承載力也會降低，嚴重還會導致橋梁斷裂等工程事故。由此可見，地下水位升高對巖土工程施工有著極為不利的影響。除此之外，在實際巖土工程建設的過程中，地下水上升將會對巖土工程的施工與勘查造成阻礙。地下水上升時，巖土工程不能進行大面積的勘查工作，直接影響巖土工程的后續施工。無法進行有效地勘查，將會為施工質量留下隱患。為了巖土工程的施工安全性，部分施工隊會使用垂直施工，此種方式雖然可以在一定程度上抑制地下水上升出現的隱患，但是，同時會造成巖土層的角度按壓力，影響施工地基，從而造成巖土工程建設的更大隱患。

2.2 地下水下降

如若地下水位下降，也會為巖土工程的施工帶來很大危害。通常情況下，地下水位在受到人為影響時會出現下降現象，例如人們大范圍開采地下水與礦物，使得礦床疏干，亦或在地下水的上游建造水庫等建筑，也會導致地下水供水不足。如若地下水的水位出現下降情況，很容易誘發各種地質災害，同時巖土層也會出現地裂或沉降等問題，甚至還會出現地下水耗竭問題，使其水質急劇惡化，這些狀況的發生在一定程度上都會危害到工程施工的安全與穩定。與地下水上升不同，地下水下降的危害更大。地下水下降的過程中，雖然可以進行工程的施工勘查，但是巖土層會存在不同的狀態，地下礦物質也會出現相應的改變，從而影響施工勘查人員對此地的施工判斷效果。如果在巖土工程施工的過程中，出現地下水下降的現象，將會影響巖土層的施工效果，輕者出現巖土層開裂，重新施工的情況；重者將會出現巖土層斷裂，地面凹陷等危害施工人員安全的問題。此外，地下水下降還會引發水質的改變，可能出現S、Al 等物質，危害施工建筑，從而影響地面建筑的穩定施工。

2.3 地下水的升降頻率改變

如若地下水的上升與下降頻率過快，也會對巖土工程產生極大的損害。究其原因，地下水位在急速上升或下降時，巖土層無法穩定收縮或出現不均勻膨脹，若該情況反復發生會導致巖土層收縮幅度變大，隨之會引發裂紋問題，嚴重還會破壞工程建筑。而且地下水的頻繁升降也會導致地下水中的鐵、鋁等物質逐漸喪失，這不僅會使土壤越發貧瘠，還會減少土壤的水含量，對其承載力也會產生影響。如若巖土層的承載力降低，巖土工程建筑物的使用壽命也會驟減。相對于地下水上升或下降對巖土工程的影響，地下水的升降頻率改變對巖土層的影響較大。一般情況下，地下水的上升與下降具有一個較為穩定的頻率，在此頻率范圍內，可以保證巖土層的正常施工。如果頻率被改變，巖土層將會出現不同程度的膨脹，從而在巖土層中形成較大的裂縫，無法進行下一步的施工。此外，地下水升降頻率的改變也會出現地下水上升時間較長，或下降時間較長的現象。地下水持續上升將會出現巖土層強度下降；地下水持續下降將會改變水質，無法進行有效施工。也就是說，地下水的升降頻率改變后，將會出現地下水上升與下降的同時影響，從而影響建筑的安全施工。

2.4 地下水的動水壓力

在勘查巖土工程的過程中，地下水動水壓力問題會對工程施工產生極大的影響。在開展混凝土施工作業期間，自然狀態下的地下水不會對工程施工產生不利的影響，但在受到人們施工的影響后，地下水原有的自然條件被破壞，隨之會出現一系列變化并導致水壓力失衡。在此情況下，因地下水會形成動水圧，對巖土施工的勘查作業會產生不良的影響。而且如若地下水產生的動水水壓過高，還會為巖土工程帶來地質災害，如管涌問題。在進行巖土層施工的過程中，地下水的壓力會對建筑進行擠壓，從而導致上層建筑出現不穩定的現象。地下水壓力同樣會影響巖土層的地基，動搖地基的根本，從而無法進行上層建筑的施工。就勘查角度上來看，地下水的壓力將會影響到巖土工程施工前的勘查，地下水壓力會對巖土層造成自然條件的變化，當出現大量的動水壓時，會造成巖土層的土質變化，從而形成較為嚴重的地質災害，影響地面的施工安全。

3 水文地質勘查技術在巖土工程中的應用

3.1 鉆探勘查技術

通過上文中對水文地質勘查對巖土工程的影響分析后，本文認為，在巖土工程的施工前，地質勘查至關重要。巖土層作為施工的關鍵區域，其勘查效果將會影響最終的施工效果。巖土工程普遍是較為復雜的工程建設環境，普通的勘查技術不能適應巖土層的多樣變化。因此，本文首先使用水文地質勘查中的鉆探技術。鉆探勘查技術是水文地質勘查技術中應用最廣的一種技術，采用鉆探勘查技術不但可以精確檢測出勘查區域的地質條件以及地下水巖土等狀況，還可以用作數據參考協助施工企業系統分析數據內容。在施工過程中往往會出現較多的巖層變化，地下水的上升或下降均會成為影響水質勘查的關鍵因素。地下管線的問題也是成為影響勘查的關鍵性因素。鉆探技術可以通過其獨特的勘查能力，在不同的地形，變換不同的勘查手段，由此提高地質勘查效果。例如，在地下水上升的過程中，可以將地下環境資料進行分析與提取，最終將可以施工的區域進行標定，減少其他物質對勘查的影響，從而實現精準勘查。為了進一步提高地質勘查技術的精度，鉆探技術會對水文地質單元進行劃分，如下圖1 所示。

圖1 水文地質單元劃分圖

如圖1 所示，即是水文地質單元劃分。在采用鉆探勘查技術時，其對勘查設備具有較高的要求。在施工階段如若只是采用金剛石制作的鉆探設備，是無法順利完成勘查作業，施工企業還需配套使用根管鉆進施工技術。

首先，勘查人員要嚴格控制測量誤差。勘查人員在考察完施工現場后，會根據工程的施工需要依據不同層次深化測量內容，以此保證數據的準確值并有效控制測量誤差。如若測量的偏差較大，極易致使勘查結果出現更大的偏差。通常情況下，勘查人員需將分層測量得到的數據誤差限制在5 厘米內。其次勘查人員還要全面排查施工風險。勘查人員需嚴格把控下鉆的速度，確保下探速度均勻，同時在鉆探期間如若出現鉆不進去問題，勘查人員還要排查風險，采取措施，還要防止設備被損壞，這樣也能降低事故出現的概率。

3.2 槽探勘查技術

該技術可適應很多巖土性質條件，不過會受到很大的局限。為了更深入了解巖土性質與水文地質條件，并保證地質數據的精準性，勘查人員需透徹分析內部勘探結構，通過采樣、分析巖土條件也能更全面的掌握地質信息。如若遇到硬質地質層，勘查人員可使用機械鉆探，這樣勘查工作便可順利的開展。不過這些工作需由專業的技術人員監督指導，只有這樣，勘查結果的精準性才會提高，工作才會更加安全、有效。在巖土層中的土質環境與其他土質存在較大的差異，是在鉆探技術的基礎上設計的精準勘查技術。在大型工程施工過程中，鉆探技術時間較長，范圍較小，無法適應大型工程量的施工環境。因此，槽探勘查技術開始應用。槽探技術普遍可以對地質情況進行大范圍的勘查，并對周圍環境作出分析，針對不同的質地環境，可以進行不同的分析調查效果，綜合現場環境，可以得出最佳的施工方案。此技術的成本較低，可以快速地進行勘查，更加適用于大型巖土工程的施工勘查。

3.3 電法勘探技術

在巖土勘查領域，電法勘探作為先進的勘查技術，對設備與勘查人員的操作水平都有著極高的要求，勘查數據的精準性也相對較高，應用效果較好。電法勘探技術主要是測量各種巖石土層的電化學性等特性開展勘查工作。在巖土工程中，勘查人員往往會采用性能高的勘探設備精準判斷巖石層的結構信息，同時還會系統分析相關電阻率等數據。電法勘探技術是目前較為成熟的地質勘探技術，通過對電阻數據的分析，可以將巖土層的異常情況進行提取。一般情況下，地質土層的電阻均存在一個定值，在定值范圍內即為正常地質；而所謂異常情況就是在勘查過程中，突然出現低電阻或高電阻的現象。但是此種方法的適用范圍較小，不能在礦區等含礦物較多的區域進行勘查，容易影響電阻數據的真實性，從而導致勘查誤差。但是，在巖土層中，電法勘查技術存在較高的勘查效果，可以快速地勘查到地下水質情況，從而提出更加精準的施工方案。本文認為，電法勘查技術的勘查精度與電阻數據有關，通過計算電阻的基礎信息，可以保證勘查精度，進而提高地質勘查質量。

4 地質勘查技術要點

4.1 取樣勘查技術

在勘查巖土的過程中，勘查人員可選擇取樣勘查技術，如鉆探、坑探等，其中要數鉆探技術的使用范圍最廣，勘查人員可根據施工要求與勘查地段的環境特征使用相應的勘查技術。至于物探技術，其不但作業簡單，成本也相對較低，勘查的速度極快，可有效解決巖土工程地質勘查期間常見的一些問題。至于坑探技術，其種類相對豐富，能為勘查人員提供更多精準的地質信息。所以勘查人員在開展巖土工程勘查作業時，應全面了解勘查技術的使用條件，依據不同的地質類型與施工情況再合理采用勘查技術，這樣巖土工程的施工作業也可順利、穩定的完成。在實際勘查過程中，可以實用相關的分層設備，將勘查土質分為上、中、下三層，在地下水上升時，利用水位儀將上升的水位進行記錄，通過分析巖層中存在的砂石情況，將巖土層水位上升時的狀態分為，含水層、富水層、隔水層等三個方面。在不同的水層中利用取樣勘查的方式，可以保證沒個水層采樣效果。在巖土勘查過程中，含水層普遍不超過33.267m，富水層在33.267m ～43.645m 范圍內，隔水層在43.645m ～82.868m 范圍內。通過不同層面的取樣勘查結果，統一進行分析，可以最大限度地保證地質勘查精度。

4.2 原位測試、室內實驗技術

原位測試、室內實驗技術常被應用到巖土工程勘查作業中，該技術可為工程施工提供更精準的技術參數。基于此，勘查人員應以原位測試、室內實驗技術來衡量工程建設的結構是否穩定。在原位測試中，勘查人員需結合原位應力對勘查地區的環境進行分析與數據測定，這樣便可保證勘查到的結果符合實際情況。如下表所示，即常用的測定方法。

表1 水文地質測定方法

4.3 物理勘查技術

在經常出現滑坡地質災害的地區，通過勘查得出了滑坡有存電性差異結論。針對此，在勘查作業中，勘查人員可運用高密度電阻法，再結合運用電探測法可實現電極在一條視察剖面疏散的效果。并且在該過程中勘查人員不需跑級測量，同樣能大幅度提高勘查的效率。采用物理勘查技術進行工作，勘查人員可依據數據、電極的變化擬定PS 斷面等值線圖，這樣便可為工程提供更為可靠的滑坡地質數據。在處理勘查數據期間，勘查人員在電阻模型構建時需綜合平均電阻率。在構建完電阻模型后，勘查人員就可利用數據信息判定滑坡地質災害帶來的影響。因為滑動面下方有泥巖與粉質砂巖，再加上滑動面上方的土體受到大量水的作用，由此可得滑動面的介電常數相對較大這一論點。

5 結語

總而言之，隨著社會的發展，我國工程的數量在不斷增多，要想提高巖土工程的施工質量，企業就要把控好水文地質勘查工作的質量。基于此，巖土工程勘查人員不僅要掌握先進的勘查技術，還要結合工程方案合理排查，這樣不僅能確保工程質量達到使用標準，還能將現代工程的施工要求全面滿足。