水利水電工程地質與水文地質

1水利水電工程地質與水文地質的特點 

　　 在過去的水利水電工程勘察報告當中,由于對綜合基礎設計和施工的需要評價地下水對巖土工程的作用及危害的忽視,從而導致因地下水造成基礎下沉和建筑物開裂的質量事故頻繁發(fā)生,所以在水利水電工程勘察中,主要應該考慮以下內容: 

　　 1.1 應該重點評價地下水對巖土體和建筑物所起的作用和影響 ,準確預測可能產生的巖土工程危害,并提出防治措施。 

　　 1.2 工程勘察當中還應該密切的結合建筑物的地基基礎類型需要,查明有關水文地質問題,提供選型所需的水文地質資料。 

　　 1.3 應從工程角度,按地下水對工程的作用與影響,提出不同條件下應當著重評價的地質問題,如: 

　　 1.3.1 對埋藏在地下水位以下的建筑物基礎中水對砼及砼內鋼筋的腐蝕性。 

　　 1.3.2 對選用軟質巖石、強風化巖、殘積土、膨脹土等巖土體作為基礎持力層的的建筑場地,應著重評價地下水活動對上述巖土體可能產生的軟化、崩解、脹縮等作用。(在地基基礎壓縮層范圍內存在松散、飽和的粉細砂、粉上時,應預測產生潛蝕流砂、管涌的可能性。 

　　 1.3.3 當基礎下部存在承壓含水層,應對基坑開挖后承壓水沖毀基坑底板的可能性進行計算和評價。 

　　1.3.4 在地下水位以下開挖基坑,應進行滲透性和富水性試驗,并評價由于人工降水引起土體沉降、邊坡失穩(wěn)進而影響周圍建筑物穩(wěn)定性的可能性。 

　　 2巖土水理性 

　　 巖土水理性質是指巖土與地下水相互作用時顯示出來的各種性質。巖土水理性質與巖土的物理性質都是巖土重要的工程地質性質。巖土的水理性質不僅影響巖土的強度和變形,而且有些性質還直接影響到建筑物的穩(wěn)定性。以往在勘察中對巖土的物理力學性質的測試比較重視,對巖土的水理性質卻有所忽視因而對巖土工程地質的評價是不夠全面的。 

　　 巖土的水理性質是巖土與地下水相互作用顯示出來的性質,下面首先介紹一下地下水的賦存形式及對巖土水理性質的影響,然后再對巖土的幾個重要的水理性質及研究測試方法進行簡單的介紹。 

　　 2.1 地下水的賦存形式:地下水按其在巖土中的賦存形式可分為結合水、毛細管水和重力水三種,其中結合水又可分為強結合水和弱結合水兩種。 

　　 2.2 巖土的主要的水理性質及其測試辦法 

　　 2.2.1 軟化性,是指巖土體浸水后,力學強度降低的特性,一般用軟化系數表示,它是判斷巖石耐風化、耐水浸能力的指標 在巖石層中存在易軟化巖層時,在地下水的怍用下往往會形成軟弱夾層。各類成因的粘性上層、泥巖、頁巖、泥質砂巖等均普遍存在軟化特性。 

　　 2.2.2 透水性,是指水在重力作用下,巖土容許水透過自身的性能。松散巖上的顆粒愈細、愈不均勻,其透水性便愈弱。堅硬巖石的裂隙或巖溶愈發(fā)育,其透水性就愈強。透水性一般可用滲透系數表示,巖上體的滲透系數可通過抽水試驗求取。 

　　 2.2.3 崩解性,是指巖浸水濕化后,由于土粒連接被削弱,破壞,使土體崩散、解體的特性。巖土的崩解性與土的顆粒成分、礦物成分、結構等關系極大,以廣東地區(qū)的殘積土為例,一般崩解時間5-24h,崩解量 1.79～34,以蒙脫石、水云母、高嶺土為豐的踐積土以散開方式崩解,而以石英為主的殘積土多以裂開狀崩解為主。 

　　 2.2.4 給水性 ,是指在重力作用下飽水巖土能從孔隙、裂隙中自由流出一定水的性能,以給水度表示。給水度是含水層的一個重要水文地質參數,也影響場地疏水時間。給水度一般采用實驗室方法測定。 

　　 2.2.5 脹縮性,是指巖土吸水后體積增大,失水后體積減小的特性,巖土的脹縮性是由于顆粒表面結合水膜吸水變厚,失水變薄造成的。巖土的脹縮性往往是產生地裂縫、綦坑隆起的重要原因之一,對地基變形和土坡表層穩(wěn)定性有重要影響。標定巖士脹縮性的指標有:膨脹率、自由膨脹率、體縮率、收縮系數等。巖土的水理性質尚有持水性、容水性、毛細管性、町塑 性等等,在這里不再一一敘述。 

　　 3 地下水引起的巖土工程危害 

　　 地下水引起的巖土工程危害,主要是由于地下水位升降變化和地下水動水壓力作用兩個方面的原因造成的。 

　　 3.1 地下水升降變化引起的巖土工程危害 

　　地下水位變化可由天然因素或人為因素引起,但不管什么原因,當地下水位的變化達到一定程度時.都會對巖土工程造成危害,地下水位變化引起危害又可分為三種方式: 

　　 3.1.1 水位上升引起的巖土工程危害。潛水位上升的原因是多種多樣的,其主要受地質因素 如含水層結構、總體巖性產狀;水文氣象因素如降雨量、氣溫等及人為因素如灌溉、施工等的影響,有時往往是幾種因素的綜合結果。 

　　 由于潛水面上升對巖土工程可能造成:① 土壤沼澤化、鹽漬化 ,巖土及地下水對建筑物腐蝕性增強。②斜坡、河岸等巖土體巖產生滑移、崩塌等不良地質現象。③一些具特殊性的巖土體結構破壞、強度降低、軟化。④ 引起粉細砂及粉土飽和液化、出現流砂,管涌等現象。 ⑤地下洞室充水淹沒,基礎上浮,建筑物失穩(wěn)。 

　　 3.1.2 地下水位下降引起的巖土工程危害。 

　　 地下水位的降低多是由于人為因素造成的,如集中大量抽取地下水.采礦活動中的礦床疏干以及上游筑壩,修建水庫截奪下游地下水的補給等。地下水的過大下降,常常誘發(fā)地裂、地面沉降、地面塌陷等地質災害以及地下水源枯竭、水質惡化等環(huán)境問題,對巖土體、建筑物的穩(wěn)定性和人類自身的居住環(huán)境造成很大威脅。 

　　 3.1.3 地下水頻繁升降對巖土工程造成的危害。 

　　 地下水的升降變化能引起膨脹性巖土產生不均勻的脹縮變形 ,當地下水升降頻繁時.不僅使巖土的膨脹收縮變形往復,而且會導致巖土的膨脹收縮幅度不斷加大,進而形成地裂引起建筑物特別是輕型建筑物的破壞。地下水升降變動帶內由于地下水的積極交替,會將土層中的膠結物―一鐵、鋁成分淋失,土層失去膠結物將造成土質變松、含水量孔隙比增大,壓縮模量、承載力降低,給巖土工程基礎選擇、處理帶來較大的麻煩。 

　　 3.2 地下水動壓力作用引起巖土工程危害 

　　 地下水在天然狀態(tài)下動水壓力作用比較微弱 ,一般不會造成什么危害,但在人為工程活動中由于改變地下水天然動力平衡條件,在移動的動水壓力作用下,往往會引起一些嚴重的巖土工程危害,如流砂、管涌 、基坑突涌等。流砂、管涌、基坑突涌的形成條件和防治措施在有關的工程地質文獻已有較詳細的論述,這里不再重復。 

　　 4結束語 

　　 綜上所述，水文地質與工程地質工作在建筑物持力層選擇、基礎設計、工程地質災害防治等方面都起著重要的作用,隨著工程勘察的發(fā)展,其必將受到越來越廣泛的重視,切實做好水文地質與工程地質工作將對勘察水平的提高起著極大的推動作用。在工程勘察、設計和施工過程中,水文地質與工程地質問題始終是一個極為重要但也是一個易于被忽視的問題。之所以重要,是因為水文地質和工程地質二者關系極為密切,互相聯(lián)系和互相作用,地下水既是巖土體的組成部分,直接影響巖土體工程特性,又是基礎工程的環(huán)境,影響建筑物的穩(wěn)定性和耐久性。建國以來，我國的水利水電基本建設此起彼伏，水利水電工程建設從無到有，但工程地質工作也存在著這樣那樣的問題和難題，這就要求工程地質學家和地質工作者抓住機遇迎接挑戰(zhàn)，順應自然，保護環(huán)境，防止災害，造福人類。