摘要:伴隨市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的不斷深化,我國(guó)居民生活水平和城市化建設(shè)的不斷提高,F(xiàn)代工程建設(shè)規(guī)模也因之變得逐漸擴(kuò)大,隨著的工程勘察的發(fā)展, 水文地質(zhì)問(wèn)題在巖土工程中的勘察也必將受到越來(lái)越廣泛的重視。
關(guān)鍵詞:巖土工程;水文地質(zhì);工程勘察
中圖分類(lèi)號(hào):P641.72 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):
水文地質(zhì)是巖石工程勘察施工工作中的重要內(nèi)容,良好的水文地質(zhì)工作將對(duì)勘察水平的提高和巖石設(shè)計(jì)施工起著極大地推動(dòng)和指導(dǎo)作用。
為提高工程勘察質(zhì)量,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(wèn)題,評(píng)價(jià)地下水對(duì)巖土體和建筑物的作用及其影響,同時(shí)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。
1巖土工程與水文地質(zhì)
1.1巖土工程(geotechnical engineering)
在工程建設(shè)中有關(guān)巖石或土的利用、整治或改造的科學(xué)技術(shù)。巖土工程勘察是根據(jù)建設(shè)工程的要求,查明、分析、評(píng)價(jià)建設(shè)場(chǎng)地的地質(zhì)、環(huán)境特征和巖土工程條件,編制勘察文件的活動(dòng)。主要是為工程建設(shè)項(xiàng)目的可行性研究、規(guī)劃選址、工程設(shè)計(jì)、地基處理及建成后的安全檢驗(yàn)、建設(shè)環(huán)境的監(jiān)測(cè)從而保證工程建設(shè)順利開(kāi)展實(shí)行。
1.2水文地質(zhì)(hydrogeology)
水文地質(zhì)是研究地下水的形成,分布,運(yùn)動(dòng)規(guī)律,物理、化學(xué)性質(zhì)以及同其他水體的相互關(guān)系的科學(xué)。指自然界中地下水的各種變化和運(yùn)動(dòng)的現(xiàn)象。它主要是研究地下水的分布和形成規(guī)律,地下水的物理性質(zhì)和化學(xué)成分,地下水資源及其合理利用,地下水對(duì)工程建設(shè)和礦山開(kāi)采的不利影響及其防治等。
1.3二者聯(lián)系
巖土工程勘察是一門(mén)實(shí)踐性很強(qiáng)的學(xué)科,它是工程建設(shè)的基礎(chǔ),質(zhì)量?jī)?yōu)良的巖土工程勘察成果可為節(jié)約工程造價(jià),縮短工期發(fā)揮積極的作用。水文地質(zhì)工作在巖土工程勘察、基礎(chǔ)設(shè)計(jì)、工程地質(zhì)災(zāi)害防治等方面都起著重要作用。細(xì)致、準(zhǔn)確的水文地質(zhì)工作為巖土工程的順利展開(kāi)打下了良好的基礎(chǔ),是巖土工程進(jìn)行的必不可少的重要環(huán)節(jié)。
2忽視水文地質(zhì)問(wèn)題所引起的工程地質(zhì)危害
水文地質(zhì)問(wèn)題一直是巖土工程勘查中不可忽視的重要問(wèn)題,在具體工程中,一定要根據(jù)勘察到的工程所處地域的地質(zhì)水文條件,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。但在實(shí)際的工程地質(zhì)勘察工作中, 水文地質(zhì)問(wèn)題在工程地質(zhì)勘查中往往被認(rèn)為成象征性的工作,對(duì)此的不重視的一般性評(píng)價(jià)和忽視直接導(dǎo)致經(jīng)常發(fā)生由地下水引發(fā)的各種巖土工程危害問(wèn)題,給工程的勘查帶來(lái)嚴(yán)重的阻礙。
2.1水文地質(zhì)評(píng)估不當(dāng)帶來(lái)的危害
工程地質(zhì)勘察中水文地質(zhì)評(píng)估內(nèi)容在工程勘察報(bào)告中往往由于缺少結(jié)合基礎(chǔ)設(shè)計(jì)和施工需要的重要內(nèi)容,從而引起了多起因地下水造成基礎(chǔ)下沉和建筑物開(kāi)裂的質(zhì)量事故。具體表現(xiàn)在:
2.1.1沒(méi)有進(jìn)行重點(diǎn)評(píng)價(jià)地下水對(duì)巖土體和建筑物的作用和影響和預(yù)測(cè)可能產(chǎn)生的巖土工程危害,缺少對(duì)此提出的防治措施。
2.1.2工程勘查未密切結(jié)合建筑物地基基礎(chǔ)類(lèi)型的需要和查明有關(guān)水文質(zhì)問(wèn)題,選擇不需要的水文地質(zhì)資料。
2.1.3在地下水位以下開(kāi)挖基坑時(shí),沒(méi)有進(jìn)行滲透和富水性試驗(yàn)。缺少評(píng)價(jià)由于人工降水引起土層沉降,邊坡失穩(wěn)進(jìn)而影響物穩(wěn)定性的可能。
2.2巖土水理性質(zhì)影響
巖土水理性質(zhì)是指巖土與地下水相互作用時(shí)顯示出來(lái)的各種性質(zhì)。巖土水理性質(zhì)與巖土的物理性質(zhì)都是巖土重要的工程地質(zhì)性質(zhì)。巖土的水理性質(zhì)不僅影響巖土的強(qiáng)度和變形情況,而且有些性質(zhì)還直接影響到上層建筑的穩(wěn)定性,從而危害到工程的建設(shè)。
2.3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(dòng)水壓力作用兩個(gè)方面的原因造成的。
2.3. 1 地下水升降變化引起的巖土工程危害
地下水位的天然變化是區(qū)域性漸變的。而且變幅較小。但是,人為因素引起的局部性地下水為升降變化的幅度往往大于天然變化所引起的巖土工程危害更為嚴(yán)重。
水位上升的同時(shí)伴隨潛水面上升,其對(duì)巖土工程可能造成壤沼澤化、鹽漬化,巖土及地下水對(duì)建筑物腐蝕性增強(qiáng);斜坡、河岸等巖土體巖產(chǎn)生滑移、崩塌等不良地質(zhì)現(xiàn)象。而主要由于人為因素造成的地下水位下降常常誘發(fā)地裂、地面沉降、地面塌陷等地質(zhì)災(zāi)害以及地下水源枯竭、水質(zhì)惡化等環(huán)境問(wèn)題, 對(duì)巖土體、建筑物的穩(wěn)定性和人類(lèi)自身的居住環(huán)境造成很大威脅。
2.3. 2 地下水位對(duì)巖土物理力學(xué)性質(zhì)的影響
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,嚴(yán)重則會(huì)形成地裂,引起建筑物特別是低層或輕型建筑物的破壞。當(dāng)?shù)叵滤殿l繁時(shí)或變化幅度大時(shí)。不僅使巖土的膨脹收縮變形往復(fù),而且會(huì)導(dǎo)致巖土的膨脹收縮幅度加大。
2.3. 3 地下水動(dòng)水壓力作用引起的巖土工程危害
地下水在天然狀態(tài)下動(dòng)水壓力作用比較微弱,但是在人為工程活動(dòng)中由于改變了地下水天然動(dòng)力平衡條件,在一定的動(dòng)水壓力作用下,往往會(huì)引起一些嚴(yán)重的巖土工程危害。如流砂、管涌、基坑突涌等。
3完善水文地質(zhì)問(wèn)題在巖土工程勘察中的措施
在實(shí)施過(guò)程中,一方面要仔細(xì)、全面、認(rèn)真地做好觀察和記錄;另一方面要嚴(yán)格執(zhí)行已經(jīng)過(guò)審查的勘察綱要,按照質(zhì)量管理要求,抓好質(zhì)量,以保證資料的準(zhǔn)確性、完整性。
提高工程地質(zhì)勘察工作的質(zhì)量,不僅要嚴(yán)格遵守國(guó)家的法律、法規(guī),還要監(jiān)控勘察單位的行為,通過(guò)現(xiàn)代信息化技術(shù),實(shí)現(xiàn)全方位的勘察數(shù)字化管理,解決各種技術(shù)難題,保證勘察質(zhì)量和投資效益最大化。
巖土工程勘察的具體措施:
① 工程勘察不僅要查明地下水的賦存狀態(tài)和運(yùn)動(dòng)規(guī)律,更重要的是分析預(yù)測(cè)在人為工程活動(dòng)中地下水的變化情況及對(duì)巖土體和建筑物的反作用,分析基坑開(kāi)挖對(duì)地下水的影響,以及地下水對(duì)周?chē)h(huán)境的影響。
、 應(yīng)從工程角度,按地下水對(duì)工程的作用與影響,提出不同條件下應(yīng)當(dāng)著重評(píng)價(jià)的地質(zhì)問(wèn)題。
、 應(yīng)重點(diǎn)評(píng)價(jià)地下水對(duì)巖土體和建筑物的作用和影響,預(yù)測(cè)可能產(chǎn)生的巖土工程危害,提出防治措施,得出圖層的滲透性,評(píng)估地下水的靜水壓力、動(dòng)水壓力,預(yù)測(cè)地下水會(huì)對(duì)建筑物可能造成的各種不良影響,并提出具體的解決方案。
、 加強(qiáng)巖土工程技術(shù)人員培訓(xùn)。我們必須推行巖土勘察工程體制,積極培訓(xùn)巖土勘察工作人員,特別是巖土工程設(shè)計(jì)及施工技術(shù)人員的培訓(xùn),全面適用市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需求。
、 巖土工程勘察首先要提前掌握勘察地區(qū)范圍內(nèi)的原始地形、地貌,巖土的形成原因、主要質(zhì)地等,了解地基的穩(wěn)定性和均勻性。工程勘察中還應(yīng)密切結(jié)合建筑物地基基礎(chǔ)類(lèi)型的需要,查明有關(guān)水文地質(zhì)問(wèn)題,提供選型所需的水文地質(zhì)資料。
5工程地質(zhì)勘察實(shí)例及數(shù)據(jù)分析
實(shí)例:沂南金礦金龍礦區(qū)東區(qū)ZK8-8豎井鉆孔水文地質(zhì)勘察,礦區(qū)位于山東黃金礦業(yè)(沂南)有限公司金龍采礦區(qū)和銅井采礦區(qū)內(nèi),距沂南縣城6km的新旺溝后村以北、銅漢莊西側(cè),工程主要布設(shè)在金龍礦區(qū)內(nèi),少部分位于銅井礦區(qū)。
5.1區(qū)域水文地質(zhì)概述
本區(qū)地層出露較為全面,其展布規(guī)律受構(gòu)造控制,著名的沂沭斷裂帶把區(qū)內(nèi)地層分為兩大部分昌邑-大店斷裂以東,沂沭斷裂帶塑造了不同的地形地貌形態(tài)同時(shí)決定了區(qū)內(nèi)的巖性分布特征,為充分體現(xiàn)該斷裂帶在水文地質(zhì)方面所起的作用,把它作為劃分水文地質(zhì)區(qū)的主要依據(jù),再結(jié)合地下水一級(jí)分水嶺及含水巖組類(lèi)型具體確定邊界。
5.2場(chǎng)區(qū)水文地質(zhì)特征:
5.2.1大理巖裂隙含水層
據(jù)鉆孔揭露,本層厚度198.35米,根據(jù)場(chǎng)地地層條件,裂隙較發(fā)育,多為溶隙水,溶隙水以承壓水的形式賦存于小溶洞、裂隙中,其地下水埋藏條件及含水層富水性與地質(zhì)構(gòu)造、地形地貌等有關(guān),地層的總體走向?yàn)楸蔽飨,傾向南西,傾角多為10°~20°。局部?jī)A角小于10°或大于30°,是受斷裂構(gòu)造的影響所致,鉆孔揭露巖石局部為見(jiàn)裂隙或具溶蝕現(xiàn)象,巖石局部破碎,主要為224.10米-229.30米、473.50米-474.50米段。附近機(jī)井單井涌水量為100-500m3/d。
5.2.2閃長(zhǎng)玢巖裂隙弱透水層
據(jù)鉆孔揭露,本層厚度358.51米,閃長(zhǎng)玢巖巖層節(jié)理裂隙較發(fā)育,局部有裂隙多為閉合裂隙,透水性較差,為相對(duì)弱的含水層。富水性不均,該層巖性被窯溝以北的一條北西西向斷裂錯(cuò)斷分為南北兩部分。斷層以南的部分,呈一渾圓狀,面積約4km2。巖株?duì)町a(chǎn)出,斷層以北巖體較分散,不規(guī)則形態(tài),鉆孔揭露巖石局部為張開(kāi)型裂隙,巖石局部破碎,主要為85.47米-111.20米、173.20米-176.20米、293.00米-295.00米、322.80米-325.70米、328.50米-330.00米、359.00米-403.40米。單井涌水量為100-150m3/d。
5.2.3矽卡巖裂隙弱透水層
據(jù)鉆孔揭露,本層厚度171.30米,該層巖石局部破碎,裂隙發(fā)育,含裂隙承壓水,其富水性弱而不均,局部含水性相對(duì)較強(qiáng),鉆孔揭露巖石破碎帶為434.60-437.80米、497.00-511.00米、517.00-544.10米、595.60-600.50米,單井涌水量為100-200m3/d。
5.2.4角巖裂隙微弱弱透水層
據(jù)鉆孔揭露,本層厚度31.57米,該層巖石局部破碎,裂隙發(fā)育,含裂隙承壓水,其富水性弱,鉆孔揭露巖石破碎帶為55.70-59.07米、774.20-775.40米,單井涌水量為50-100m3/d。
5.2.5粉砂巖隔水層
據(jù)鉆孔揭露,本層厚度10.80米,粉砂巖硬度大,致密,裂隙不發(fā)育,巖石得透水性、富水性均差,為隔水巖體。單井涌水量為20-50m3/d。
6鉆孔水文地質(zhì)條件
6.1通過(guò)鉆孔揭露,鉆孔含水層巖性復(fù)雜,地下水類(lèi)型主要為裂隙、構(gòu)造承壓水,沿鉆孔自上而下分布不均勻,裂隙發(fā)育程度差,發(fā)育厚度自0.1米-35.0米不等,富水程度基本為弱至中等。
6.2地下水補(bǔ)給、徑流、排泄條件
6.2.1地下水補(bǔ)給
裂隙含水巖層以接受大氣降水補(bǔ)給為主,沿地層傾向向下游徑流,一部分地下水由于受巖體的阻擋、構(gòu)造的控制,便成泉溢出;變質(zhì)巖及巖漿巖風(fēng)化裂隙含水巖層主要接受大氣降水及第四系松散巖類(lèi)潛水下滲補(bǔ)給,鉆孔孔口標(biāo)高與沂河距離較遠(yuǎn),不構(gòu)成徑流補(bǔ)給的條件。
6.2.2地下水徑流
鉆孔處地下水徑流主要順層間徑流。
6.2.3地下水排泄
鉆孔處地下水排泄主要靠徑流、開(kāi)采以及泉水外涌排泄,深部含水層排泄條件較差。
6.2.4地下水水化學(xué)特征
豎井地下水水化學(xué)類(lèi)型以CL-•S O42-―Na+為主,礦化度一般為1609.00-1631.00mg/L,總硬度為342.59-345.00mg/L。,PH值為8.00-8.02 。
總結(jié):隨著工程勘察的發(fā)展,水文地質(zhì)在巖土工程中的作用,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)勘察水平的提高起極大的推動(dòng)作用。同時(shí),在巖土工程勘察面前存在著大量勘察方面的問(wèn)題,仍待我們進(jìn)一步去深入探索、去充分的解決。
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