摘要:水文地質(zhì)條件在工程勘察中的作用越來(lái)越重要,本文結(jié)合多年工程地質(zhì)勘察工作經(jīng)驗(yàn),著重闡述了如何做好水文地質(zhì)勘察工作。 

  關(guān)鍵詞:水文地質(zhì) 工程勘察探討 

  中圖分類號(hào):[P345] 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A 

  前言: 

  在研究分析既有區(qū)域地質(zhì)資料的基礎(chǔ)上,充分利用航片、衛(wèi)片進(jìn)行地質(zhì)解譯,結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)重點(diǎn)調(diào)查,為方案選擇及編制預(yù)可行性研究報(bào)告提供工程地質(zhì)資料。對(duì)控制線路方案的越嶺、河谷、不良地質(zhì)、特殊巖土、長(zhǎng)大隧道、大河橋渡等重大工程地段,應(yīng)充分發(fā)揮遙感和物探作用,采用以遙感和綜合物探為主,輔以必要鉆探、測(cè)試的綜合勘探技術(shù),查明重大地質(zhì)問題,在建筑工程的地基內(nèi),當(dāng)?shù)叵滤辉诨A(chǔ)底面以下壓縮層范圍內(nèi)發(fā)生變化時(shí),就能直接影響建筑物的穩(wěn)定性。若水位在壓縮層范圍內(nèi)上升時(shí),軟化地基土,使其強(qiáng)度降低、壓縮性增大,建筑物可能產(chǎn)生較大的沉降變形,若水位在壓縮層范圍內(nèi)下降時(shí),巖土的自重應(yīng)力增加,可能引起地基基礎(chǔ)的附加沉降,如果土質(zhì)不均勻或地下水位的突然下降也可能使建筑物發(fā)生變形破壞;我院是云南省勘察設(shè)計(jì)單位50強(qiáng)之一,主要從事地質(zhì)災(zāi)害評(píng)估、勘查、設(shè)計(jì)與施工、巖土工程勘察與設(shè)計(jì),水文地質(zhì)勘查、環(huán)境地質(zhì)勘察、礦產(chǎn)勘查及鉆探、水土保持方案編制、工程物探勘探、巖土工程測(cè)試、工程測(cè)量、地理信息系統(tǒng)、土地規(guī)劃及開發(fā)整理等業(yè)務(wù)。持有工程勘察甲級(jí)資質(zhì)、地基基礎(chǔ)一級(jí)施工資質(zhì);地質(zhì)災(zāi)害勘查甲級(jí)、設(shè)計(jì)甲級(jí)、施工甲級(jí)、地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)估甲級(jí)資質(zhì);地?zé)崴Y源開采施工、評(píng)價(jià)甲級(jí)資質(zhì);固體礦產(chǎn)勘查乙級(jí)證書;工程測(cè)繪甲級(jí)資質(zhì);水土保持方案編制乙級(jí)。 

  一、工程地質(zhì)勘察和水文地質(zhì)的概述 

  水文地質(zhì)和工程地質(zhì)二者的關(guān)系十分密切:相互聯(lián)系又相互作用。地下水既是巖土體的組成部分,直接影響著巖土體的工程特性,同時(shí)又是基礎(chǔ)工程的環(huán)境,影響著建筑物的穩(wěn)定性和耐久性。 

  1、工程地質(zhì)勘察中水文地質(zhì)評(píng)價(jià)的內(nèi)容 

  1)評(píng)價(jià)地下水對(duì)巖土體和建筑物的作用和影響,并預(yù)測(cè)可能產(chǎn)生的危害; 

  2)結(jié)合建筑物地基基礎(chǔ)類型的需要,查明水文地質(zhì)問題,提供選型所需的水文地質(zhì)資料; 

  3)查明地下水的天然狀態(tài)和天然條件下的影響,分析并預(yù)測(cè)人為活動(dòng)中地下水的變化情況及對(duì)巖土體和建筑物的反作用; 

  4)按照地下水對(duì)工程的作用與影響,從工程的角度提出不同條件下應(yīng)當(dāng)著重評(píng)價(jià)的地質(zhì)問題,如:埋藏在地下水位以下的建筑物基礎(chǔ)中水對(duì)混凝土及混凝土內(nèi)鋼筋的腐蝕性;對(duì)選用軟質(zhì)巖石、強(qiáng)風(fēng)化巖等巖土體作為基礎(chǔ)持力層的建筑場(chǎng)地,應(yīng)著重評(píng)價(jià)地下水活動(dòng)對(duì)上述巖土體可能產(chǎn)生的軟化、崩解、脹縮等作用;當(dāng)?shù)鼗A(chǔ)壓縮層范圍內(nèi)存在松散、飽和的粉細(xì)砂、粉土?xí)r,應(yīng)預(yù)測(cè)產(chǎn)生液化潛蝕、流砂、管涌的可能性;當(dāng)基礎(chǔ)下部存在承壓含水層時(shí),應(yīng)對(duì)基坑開挖后承壓水沖毀基坑底板的可能性進(jìn)行計(jì)算和評(píng)價(jià)等。 

  2、巖土水理性質(zhì)及其測(cè)試辦法 

  在以往的勘察中對(duì)巖土的物理力學(xué)性質(zhì)的測(cè)試較為重視,而對(duì)巖土的水理性質(zhì)卻有所忽視,因而對(duì)巖土工程地質(zhì)的勘察是不夠全面的。巖土的水理性質(zhì)是巖土與地下水相互作用顯示出來(lái)的性質(zhì),而地下水在巖土中有不同的賦存方式,不同形式的地下水對(duì)巖土水理性質(zhì)的影響不同,而且影響程度與巖土類型有關(guān)。巖土主要的水理性質(zhì)及其測(cè)試辦法如下: 

  1)軟化性:指巖土體浸水后力學(xué)強(qiáng)度降低的特性,一般用軟化系數(shù)表示,即巖石在浸水飽和狀態(tài)下與風(fēng)干狀態(tài)下極限抗壓強(qiáng)度之比; 

  2)透水性:指水在重力作用下,巖土容許水透過(guò)自身的性能,一般用滲透系數(shù)表示,而滲透系數(shù)可通過(guò)抽水、注水和壓水試驗(yàn)求。 

  3)崩解性:指巖土浸水濕化后,由于土粒連接被削弱、破壞,使土體崩散、解體的特性。巖土體的崩解性包括崩解所需時(shí)間、崩解量、崩解方式等; 

  4)給水性: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量的性能,以給水度表示,一般采用實(shí)驗(yàn)室方法測(cè)定; 

  5)脹縮性:指巖土吸水后體積增大,失水后體積減小的特性。標(biāo)定巖土脹縮性的指標(biāo)有:膨脹率、自由膨脹率、體縮率、收縮系數(shù)等。巖土的脹縮性往往是產(chǎn)生地裂縫、基坑隆起的重要原因之一,對(duì)地基變形和土坡表層穩(wěn)定性有重要影響。 

   二 水文地質(zhì)的工程勘查 

  水文地質(zhì)問題一直是巖土工程勘查中不可忽視的重要問題,在具體工程中,一定要根據(jù)勘察到的工程所處地域的水文地質(zhì)條件,制定相應(yīng)的防護(hù)措施和施工計(jì)劃,真正保證工程的質(zhì)量。隨著工程勘察的發(fā)展,其必將受到越來(lái)越廣泛的重視,切實(shí)做好水文地質(zhì)工作將對(duì)勘察水平的提高起著極大的推動(dòng)作用,在一些水文地質(zhì)條件較復(fù)雜的地區(qū),由于工程勘察中對(duì)水文地質(zhì)問題研究不深人,設(shè)計(jì)中又忽視了水文地質(zhì)問題,經(jīng)常發(fā)生由地下水引發(fā)的各種巖土工程危害問題,令勘察和設(shè)計(jì)處于難堪的境地。為提高工程勘察質(zhì)量,在勘察中加強(qiáng)水文地質(zhì)問題的研究是十分必要的,在工程勘察中不僅要求查明與巖土工程有關(guān)的水文地質(zhì)問題,評(píng)價(jià)地下水對(duì)巖土體和建筑物的作用及其影響,更要提出預(yù)防及治理措施的建議,為設(shè)計(jì)和施工提供必要的水文地質(zhì)資料,以消除或減少地下水對(duì)巖土工程的危害;地質(zhì)科學(xué)研究和技術(shù)創(chuàng)新、地質(zhì)工作領(lǐng)域方面,提出進(jìn)一步增強(qiáng)地質(zhì)工作對(duì)可持續(xù)發(fā)展的支撐能力。密切結(jié)合經(jīng)濟(jì)建設(shè)和社會(huì)發(fā)展需求,圍繞新型工業(yè)化與優(yōu)化布局、城鎮(zhèn)化與新農(nóng)村建設(shè)、合理開發(fā)海洋資源、國(guó)土規(guī)劃與整治、循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和節(jié)能減排,生態(tài)建設(shè)與環(huán)境保護(hù)等領(lǐng)域,積極拓寬地質(zhì)工作領(lǐng)域,開展城市地質(zhì)、農(nóng)業(yè)地質(zhì)、土壤污染狀況調(diào)查、以及非常規(guī)能源、低品位礦的利用及尾礦資源的調(diào)查評(píng)價(jià)和開發(fā)利用技術(shù)研究等專項(xiàng)調(diào)查和綜合研究工作;水文地質(zhì)、工程地質(zhì)測(cè)繪,宜在比例尺大于或等于測(cè)繪比例尺地形地質(zhì)圖基礎(chǔ)上進(jìn)行,無(wú)地質(zhì)圖時(shí),應(yīng)同時(shí)進(jìn)行第四紀(jì)地質(zhì)測(cè)繪,前四紀(jì)地質(zhì)測(cè)繪可采用1﹕20萬(wàn)區(qū)域地質(zhì)調(diào)查的1﹕5萬(wàn)手圖資料,結(jié)合水文地質(zhì)、工程地質(zhì)、環(huán)境地質(zhì)的需要,做必要的補(bǔ)充地質(zhì)測(cè)繪,水文地質(zhì)觀測(cè)點(diǎn)應(yīng)布置在地下水天然露頭、人工露頭、地表水體分布的地點(diǎn)以及對(duì)水文地質(zhì)單元界線有控制意義的地點(diǎn),不應(yīng)平均布置,地下水動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)各項(xiàng)實(shí)際資料,必須及時(shí)整理,認(rèn)真審查,最終應(yīng)編制地下水動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)年報(bào)、實(shí)際材料圖,地下水位、水溫、水質(zhì)動(dòng)態(tài)單項(xiàng)歷時(shí)曲線及綜合歷時(shí)曲線,必要時(shí),應(yīng)繪制地下水動(dòng)態(tài)與開采量、氣象、水文等關(guān)系曲線圖,地下水補(bǔ)給資源。主要計(jì)算天然補(bǔ)給量和人工補(bǔ)給量;天然補(bǔ)給量也可以用地下水排泄量與儲(chǔ)存量的變化量的代數(shù)和計(jì)算。當(dāng)?shù)叵滤判沽渴呛铀髁康闹饕M成部分時(shí),地下水補(bǔ)給量可采用水文分割法計(jì)算。 

  三、工程勘察工作要求 

  在實(shí)施地質(zhì)調(diào)繪和開展綜合勘探的基礎(chǔ)上,針對(duì)工程地質(zhì)問題和地質(zhì)條件變化規(guī)律,合理布置鉆孔;提高布孔的針對(duì)性和合理性,保證鉆孔間距和鉆孔深度滿足客運(yùn)專線各勘察設(shè)計(jì)階段,特別是無(wú)碴軌道沉降控制的精度要求;鉆探工藝、鉆探記錄和鉆探取樣必須嚴(yán)格執(zhí)行技術(shù)規(guī)范,保證鉆探資料及鉆探巖芯鑒定的準(zhǔn)確性。要按現(xiàn)行規(guī)范、規(guī)程,將地質(zhì)、調(diào)繪、遙感、物探、鉆探、原位測(cè)試、土工試驗(yàn)等各種手段取得的數(shù)據(jù)、圖件資料進(jìn)行綜合分析、互相補(bǔ)充驗(yàn)證,綜合編制地質(zhì)報(bào)告和圖件,在文字報(bào)告和地質(zhì)圖件中應(yīng)充分反映遙感、物探和原位測(cè)試資料信息,各勘察設(shè)計(jì)單位要加強(qiáng)地質(zhì)、遙感、物探、原位測(cè)試等專業(yè)技術(shù)培訓(xùn),提高工程地質(zhì)人員的綜合分析能力,及時(shí)總結(jié)客運(yùn)專線勘察工作經(jīng)驗(yàn),提高鐵路工程地質(zhì)勘察水平;在地下水位以上、地下水位變動(dòng)帶和地下水位以下,具有明顯的變化規(guī)律:土體從上到下,有天然含水量、孔隙比由小→大→小,壓縮模量、承載力由大→小→大的變化規(guī)律。這是由于地下水位以上部位,經(jīng)長(zhǎng)期淋濾作用,鐵鋁富集,并對(duì)土顆粒起膠結(jié)和充填作用,增大了土粒間連接力,往往形成”硬殼層”,因而含水量、孔隙比小而壓縮模量和承載力增高;而位于地下水位變動(dòng)帶的土層,由于地下水積極交替,土中的鐵鋁成分淋失,土質(zhì)變松,因而含水量、孔隙比增大,壓縮模量、承載力降低;位于地下水位以下的土層,由于地下水交替緩慢,氧化、水解作用減弱,加之上覆土層的自重壓力作用,土質(zhì)比較密實(shí),因而含水量、孔隙比減小,壓縮模量、承載力增高。但應(yīng)當(dāng)指出,殘積土與強(qiáng)風(fēng)化巖接觸部位,由于強(qiáng)風(fēng)化巖中往往含有風(fēng)化孔隙裂隙水,直接作用于殘積土底部土層,因而往往在殘積土與強(qiáng)風(fēng)化巖接觸帶形成一個(gè)軟塑土層。 

  小結(jié):水文地質(zhì)問題是一個(gè)具有實(shí)際意義的問題。某些地區(qū)水文地質(zhì)情況相當(dāng)?shù)膹?fù)雜,若是在工程地質(zhì)勘察中工作人員沒能夠詳細(xì)了解水文地質(zhì)情況,在對(duì)工程進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)又忽略了水文地質(zhì)問題對(duì)于工程的影響,極易導(dǎo)致由地下水引發(fā)的各種土木工程災(zāi)害。為了保證工程地質(zhì)勘察的質(zhì)量,必需足夠重視水文地質(zhì)問題。