摘要:本文分析了在工程勘察和施工過程中水文地質問題經常被忽視的原因,并指出其給勘察工程中帶來的危害,介紹了水文地質勘察和工程地質勘察的內容,探討了巖土水理性質和地下水變化在工程勘察中的重要性及地下水污染勘探在巖土工程中的作用。
關鍵詞:工程勘察 水文地質 巖土工程
中圖分類號:P33文獻標識碼: A 文章編號:
前言
在工程勘察中,水文地質問題之所以重要,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。為提高工程勘察質量,在勘察中加強水文地質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的水文地質問題,評價地下水對巖土體和建筑物的作用及其影響,更要提出預防及治理措施的建議,為設計和施工提供必要的水文地質資料,以消除或減少地下水對巖土工程的危害。
1、工程地質勘察中水文地質評價內容
工程地質勘察是為查明影響工程建筑物的地質因素而進行的地質調查研究工作。所需勘察的地質因素包括地質結構或地質構造:地貌、水文地質條件、土和巖石的物理力學性質,自然(物理)地質現(xiàn)象和天然建筑材料等。這些通常稱為工程地質條件。查明工程地質條件后,需根據(jù)設計建筑物的結構和運行特點,預測工程建筑物與地質環(huán)境相互作用的方式、特點和規(guī)模,并作出正確的評價,為確定保證建筑物穩(wěn)定與正常使用的防護措施提供依據(jù)。
水文地質勘探是為各種專門目的而進行的比較詳細的水文地質勘察工作。一般在水文地質普查的基礎上進行,采用較大的比例尺。水文地質勘察的工作內容包括:水文地質測繪,即對地下水和與其有關的各種地質現(xiàn)象進行實地觀測和填圖工作,包括收集有關的資料,研究其形成條件,以查明地下水的形成、分布、埋藏條件和巖土的含水性,選定進一步勘探和試驗工作的地點等;地球物理勘探,常用來尋找地下水,確定含水層的位置,劃分咸水體和淡水體界線等;水文地質鉆探,目的是確定含水層的位置與分布,以查明地下水的存在條件;水文地質試驗,目的是取得各種參數(shù),為地下水資源評價或礦山涌水量計算等提供基礎資料;地下水動態(tài)觀測,一般要求動態(tài)觀測的時間不少于一個水文年,時間系列愈長愈好;實驗室分析,指在水文地質勘察過程中,要選取水樣、巖樣或土樣進行實驗室的水質分析、粒度分析、孢粉或微體古生物分析、同位素年齡測定等;編制水文地質報告和圖件,水文地質勘察的成果一般分為報告和圖件兩部分。根據(jù)以往的經驗和教訓,在今后的工程勘察中,對水文地質問題的評價,應主要考慮以下內容:(1)重點評價地下水對巖土體和建筑物的作用和影響,預測可能產生的巖土工程危害,提出防治措施。(2)工程勘察中還應密切結合建筑物地基基礎類型的需要,查明有關水文地質問題,提供選型所需的水文地質資料。(3)在查明地下水的天然狀態(tài)的基礎上,著重分析預測在人為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。(4)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。
2、巖土水理性質在工程勘察中的重要性
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。巖土的水理性質包括以下幾方面:(1)容水性:指常壓下巖土孔隙中能容納一定水量的性能,以容水度表示即巖土孔隙中能容納水量的體積與該巖土總體積之比。(2)持水性:指飽水巖土在重力作用下排水后仍能保持一定水量的性能,以持水度表示即飽水巖土在重力作用下釋水后,所能持水量的體積與該巖土總體積之比。(3)給水性:指在重力作用下飽水巖土從孔隙中能自由流出一定水量的性能,以給水度表示即在常壓下飽水巖土在重力作用下流出來的水體積與該巖土總體積之比。(4)毛細管性:以毛細管上升高度、速度和毛細管水壓力來表示。(5)透水性:指在水的重力作用下,巖土容許水透過的能力,以滲透系數(shù)表示。(6)含水量:重量含水量與體積含水量:巖土中含水的重量與干燥巖土重量之比。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性質的評價是不夠全面的。
3、地下水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,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分為三種情況:水位上升引起的巖土工程危害,可能造成土壤沼澤化、鹽漬化,斜坡巖土體產生滑坡崩塌等不良地質現(xiàn)象;地下水位下降引起的巖土工程危害,由于地下水位的過大下降常常產生地面沉降、地面塌陷等地質災害及水源枯竭、水質惡化等環(huán)境問題;地下水位頻繁升降,可能直接影響建筑物的穩(wěn)定性。地下水在天然狀態(tài)下水力作用比較弱,由于人為工程活動中改變了地下水天然的動力平衡,往往會產生一些嚴重的巖土工程危害,如流砂、管涌及基坑突涌等。
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。
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由于地下水的積極交替, 會使土層中的膠結物———鐵、鋁成分流失, 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。
4、地下水污染勘探在巖土工程中的作用
地下水污染勘探就是指使用一定的工作手段,查明地下水污染帶的分布和污染途徑。常用的手段包括坑探、鉆探、物探及遙感技術等。地下水污染勘探中運用坑探手段,主要為補充查明水文地質條件,地下水污染帶的分布和污染途徑,以及進一步研究污染地下水運移規(guī)律時做一些實驗用。運用物探方法可確定咸淡水界面和圈定地下水污染帶。在野外試驗工作中還可用地面電法配合確定彌散系數(shù)。遙感技術在地下水污染調查中的具體應用還不多,國外現(xiàn)已將紅外線探測、雷達和微波探測成功運用于斷層帶測圖、圈定滲流圖形、確定地熱和石油污染以及咸淡水分界面,利用航衛(wèi)照片可以查明某些污染源的分布。據(jù)此為工程提供相應的水文地質資料,最大限度的減少地下水污染對巖土工程的危害。
結束語
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
。1]李君源:工程勘察中的水文地質問題,西部探礦工程,2009年,第3期。
。4]李純玉:探析工程勘察過程中水文地質問題的重要性,中國水運,2011年,第6期。