摘要:水文地質是工程建設中一項主要的工程地質條件。在工程項目地質勘察中,查明工程場地的水文地質條件,分析評價地下水與工程項目的關系,為場址選擇、工程設計和施工提供必要而可靠的水文地質資料,并提出防治地下水危害的措施,是工程地質勘察的重要的工作。本文結合自己多年的工程經(jīng)驗總結了工程勘察中水文地質勘察工作方面的內(nèi)容。
關鍵詞:工程勘察;水文地質;勘察工作。
中圖分類號:P5文獻標識碼: A
引言:以往的工程勘察報告中,多數(shù)只是對天然狀態(tài)下的水文地質條件作一般性評價,很少結合基礎設計和施工的需要評價地下水對巖土工程的作用和危害。在一些水文地質條件比較復雜的地區(qū),由于工程勘察中對水文地質問題調查研究不深人,設計中又忽視了水文地質問題,有時導致地下水引起的各種巖土工程危害。因此,工程勘察中要切實做好有關水文地質測試工作和地下水監(jiān)測工作,為水文地質勘察和工程建設提供充分、可靠的依據(jù)。
1水文地質的產(chǎn)生及發(fā)展
1.1水文地質的產(chǎn)生
水文地質學是一門年輕的學科,它是基于地下水在地質單元內(nèi)運移時所發(fā)生的物理和化學變化而發(fā)展起來的,水文地質學是研究地下水的數(shù)量和質量隨空間和時間變化的規(guī)律,以及合理利用地下水或防治其危害的學科。水文地質學誕生于19世紀中期,法國水力工程師達西,進行了水通過砂的滲透試驗,得出線性滲透定律,即著名的達西定律,奠定了水文地質學的基礎。
水文地質學正成為地質科學中一門比較完整、系統(tǒng)的獨立學科。水文地質學己被公認為是地球科學的一個分支,是跨越于地質科學和水文學之間的一門獨立科學。水文地質學在二戰(zhàn)以后有了深入的發(fā)展,特別是在地下水動力學、水文地質編圖、水文地質采礦、模型和同位素方法、水文地球化學和地下水監(jiān)控這些領域。人類活動對包括地下水在內(nèi)的自然環(huán)境的改造異常強烈,產(chǎn)生了一系列生態(tài)環(huán)境問題,當代水文地質學進入了生態(tài)環(huán)境水文地質學的新階段。
1.2水文地質的發(fā)展
水文地質歷史在各個不同的領域都有發(fā)展,例如地下水文學、土壤力學、經(jīng)濟地質、石油采鉆工程、礦藏開采構造地質學、地球化學、地球物理學、海洋地質學和生態(tài)學。
1.2.1新學科的生長點
水文地質在地質學中的地位和重要性越來越明顯。21世紀地球科學發(fā)展的一個重要特點是學科的交叉、滲透和融合不斷加強,學科之間的界限逐漸被打破,代表新思想和新方向的邊緣學科和交叉學科不斷出現(xiàn)。
地質環(huán)境指的是受人類活動影響的巖石圈的最上部分,包括巖石、土壤、液體、氣體和有機物。環(huán)境地質自20世紀80年代以來得到了迅速的發(fā)展,已經(jīng)成為地質學中發(fā)展最快的分支之一。美國、英國等世界發(fā)達國家都不同程度的加強了對環(huán)境地質的研究,把地質調查與生態(tài)環(huán)境保護有機結合在一起,拓寬了地質學的研究領域和發(fā)展方向。環(huán)境地質學也已成為現(xiàn)代地質學發(fā)展的生長點。
1.2.2地下水管理的政策和方法
水是地球上最重要的資源之一,但是很多的水資源都存在嚴重的污染和浪費現(xiàn)象。在總體研究結果基礎上對地下水變化情況進行監(jiān)測和計算,以有利于管理機構的決策。
1.2.3新的技術方法和儀器設備的應用
水文地質調查研究正在向全程計算機化、數(shù)字化、網(wǎng)絡化、可視化等方向發(fā)展。近些年來,隨著世界科技水平的迅速發(fā)展,一些新技術、新方法已經(jīng)廣泛應用在水文地質、工程地質和環(huán)境地質調查工作中,RS和GIS技術在自然資源管理方面的應用快速增長。例如,GIS技術,其在地下水管理和研究中的運用發(fā)展的十分迅速。它廣泛的應用于各種參數(shù)模型,例如數(shù)字地理數(shù)據(jù)庫的建立、資料的使用。
2工程勘察中水文地質工作內(nèi)容
根據(jù)以往的經(jīng)驗和教訓,對水文地質勘察工作主要有以下幾方面內(nèi)容:
2.1查明地層的分布特征,尤其是砂巖類(含水層)和泥巖類(相對隔水層)的分布、厚度、裂隙發(fā)育程度以及泉點的分布,以此分析地下水的補給、徑流與排泄特征。對地下水作水質成果分析時,注意同一含水層或不同含水層各種陰陽離子的含量變化與對比,根據(jù)結果作出定性分析變化較大產(chǎn)生的原因。查明有關水文地質問題,提供選型所需的水文地質資料,并預測可能產(chǎn)生的巖土工程危害,提出防治措施。
2.2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:
、賹β癫卦诘叵滤灰韵碌慕ㄖ锘A中水對砼及砼內(nèi)鋼筋的腐蝕性。
、趯x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(chǎn)生的軟化、崩解、脹縮等作用。
③在地基基礎壓縮層范圍內(nèi)存在松散、飽和的粉細砂、粉土時,應預測產(chǎn)生潛蝕、流砂、管涌的可能性。
、墚敾A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。
、菰诘叵滤灰韵麻_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。
2.3不僅要查明地下水的天然狀態(tài)和天然條件下的影響,還要分析預測在人類工程活動中地下水的變化情況,及對巖土體和建筑物的反作用。
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?shù)叵滤坏淖兓_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:
(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(chǎn)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:
、偻寥勒訚苫Ⅺ}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(chǎn)生滑移、崩塌等不良地質現(xiàn)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(xiàn)流砂、管涌等現(xiàn)象。⑤地下洞室充水淹沒,基礎上浮、建筑物失穩(wěn)。
(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)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(chǎn)生不均勻的脹縮變形,當?shù)叵滤殿l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(nèi)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了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中已有較詳細的論述, 這里不再重復。
4 結束語
總之,充分地質勘察成果能夠給建筑工程進度和質量控制帶來事半功倍的效果,對于施工企業(yè)來說地質勘察貫穿于整個建筑工程。水文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,切實做好水文地質工作將對勘察水平的提高起著極大的推動作用。
參考文獻:
張有天:巖石水文力學與工程[M]
北京:中國水利水電出版社,2005