摘要: 水文地質(zhì)評(píng)價(jià)是巖土工程勘察工作中的重要內(nèi)容之一，在巖土工程勘察中切實(shí)做好水文地質(zhì)工作對(duì)巖土設(shè)計(jì)施工起著極大的推動(dòng)和指導(dǎo)作用。本文從水文地質(zhì)評(píng)價(jià)內(nèi)容、巖土水理性質(zhì)以及地下水作用引起的巖土工程危害三個(gè)方面闡述了水文地質(zhì)工作的重要性，同時(shí)就地下水引起的巖土工程危害等三個(gè)方面的問(wèn)題進(jìn)行討論。 

　　關(guān)鍵詞: 水文地質(zhì) 巖土設(shè)計(jì)施工 

　　中圖分類(lèi)號(hào)： F407 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 

　　前言 

　　在工程勘察的過(guò)程中, 水文地質(zhì)是一個(gè)極為重要的組成部分，但同時(shí)也是一個(gè)容易被忽視的問(wèn)題。之所以說(shuō)其非常重要, 是因?yàn)樗�文地質(zhì)和今后巖土工程設(shè)計(jì)施工二者關(guān)系極為密切,水文地質(zhì)與工程地質(zhì)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(chǔ)工程的環(huán)境, 影響建筑物的穩(wěn)定性和耐久性。 

　　在勘察成果內(nèi)很少直接涉及水文參數(shù)的利用, 水文地質(zhì)問(wèn)題被認(rèn)為是象征性的工作, 實(shí)際勘察工作中, 容易被忽視。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(wèn)題研究不深入, 在勘察中大多只是簡(jiǎn)單地對(duì)天然狀態(tài)下的水文地質(zhì)條件作一般性評(píng)價(jià)，設(shè)計(jì)中又忽視了水文地質(zhì)問(wèn)題,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,令巖土設(shè)計(jì)和施工處于難堪的境地。 

　　為提高勘察質(zhì)量, 在勘察工作中加強(qiáng)水文地質(zhì)問(wèn)題的研究和評(píng)價(jià)工作是十分必要的, 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(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, 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。 

　　一、巖土勘察工作中水文地質(zhì)評(píng)價(jià)包括內(nèi)容 

　　 總結(jié)以往的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn), 在工程勘察中, 水文地質(zhì)評(píng)價(jià)應(yīng)考慮以下內(nèi)容: 

　�。�1）、 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。 

　　(2)、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。 

　　(3)、不僅要查明地下水的天然狀態(tài)和天然條件下的影響,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。 

　　(4)、應(yīng)從工程設(shè)計(jì)與施工角度, 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)以下問(wèn)題: 

　�、� 對(duì)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、殘積土、膨脹土等巖土體作為基礎(chǔ)持力層的的建筑場(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。 

　�、� 在地基基礎(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。 

　　④ 當(dāng)基礎(chǔ)下部存在承壓含水層, 應(yīng)對(duì)基坑開(kāi)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)。 

　�、� 在地下水位以下開(kāi)挖基坑, 應(yīng)進(jìn)行滲透性和富水性試驗(yàn), 并評(píng)價(jià)由于人工降水引起土體沉降、邊坡失穩(wěn)進(jìn)而影響周?chē)�建筑物穩(wěn)定性的可能性。 

　　二、勘察工作中巖土體的水理性質(zhì)研究?jī)?nèi)容 

　　巖土體水理性質(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, 而且有些性質(zhì)還直接影響到建筑物的穩(wěn)定性。以往在勘察中對(duì)巖土的水理性質(zhì)有所忽視, 因而對(duì)巖土工程地質(zhì)性質(zhì)的評(píng)價(jià)是不夠全面。 

　　巖土體的水理性質(zhì)是巖土體與地下水相互作用顯示出來(lái)的性質(zhì), 而地下水在巖土體中有不同的賦存方式, 不同形式的地下水對(duì)巖土體影響程度又與巖土類(lèi)型有關(guān)。 

　　(1)、地下水的賦存形式及對(duì)巖土體水理性質(zhì)的影響: 

　　地下水按其在巖土中的賦存形式可分為結(jié)合水、毛細(xì)管水和重力水三種。 

　　① 結(jié)合水：可分為強(qiáng)結(jié)合水和弱結(jié)合水兩種。強(qiáng)結(jié)合水, 又稱(chēng)吸濕水, 吸濕水被分子力吸附在巖土顆粒周?chē)�形成極薄的水膜, 是緊附于顆粒表面結(jié)合最牢固的一層水, 其吸附力高達(dá)10MPa, 在強(qiáng)壓下, 其密度接近普通水的兩倍, 具有極大粘滯性和彈性, 可以抗剪切, 但不受重力作用, 也不能傳遞靜水壓力。弱結(jié)合水, 又稱(chēng)弱薄膜水, 它處于吸著水之外, 厚度大于吸著水。弱結(jié)合水所受的吸附力小于強(qiáng)結(jié)合水, 可以在顆粒水膜之間作緩慢的移動(dòng), 薄膜水在外界壓力下可以變形, 但同樣不受重力影響, 且不能傳遞靜水壓力。 

　　結(jié)合水是地下水在粘性土中的主要賦存形式, 在砂土中含量甚微。結(jié)合水尤其是弱結(jié)合水與粘性土相互作用時(shí)顯示出來(lái)的性質(zhì)如可塑性、膨脹性、收縮性等歸為粘性土的物理力學(xué)性質(zhì), 因其受強(qiáng)力束縛, 活動(dòng)范圍極為有限, 對(duì)巖土的動(dòng)態(tài)水理性質(zhì)影響較小。 

　　② 毛細(xì)管水：是指由毛細(xì)管作用保持在巖土毛細(xì)管空隙中的地下水, 可細(xì)分為孤立毛細(xì)管水、懸掛毛細(xì)管水、真正毛細(xì)管水。它同時(shí)受毛細(xì)管力和重力的作用, 當(dāng)毛細(xì)管力大于重力時(shí),毛細(xì)管水就上升, 因此地下水潛水面以上的普遍形式是一個(gè)與保水帶有水力聯(lián)系的含水量較高的濕水層。毛細(xì)管水能傳遞靜水壓力, 并能在空隙中垂直上下運(yùn)動(dòng), 對(duì)巖土體能起到軟化的作用, 有時(shí)會(huì)引起土壤的沼澤化或鹽漬化增強(qiáng)巖土體及地下水對(duì)建筑材料的腐蝕性。毛細(xì)管水在砂土和粉土中含量較高, 在砂礫層含量較少, 在粘土中含量很少。 

　�、� 重力水, 是指在重力作用下能在巖土孔隙、裂隙中自由運(yùn)動(dòng)的水, 即我們通常所稱(chēng)的狹義“地下水”。它不受分子力的影響, 不能抗剪切, 可以傳遞靜水壓力。由于重力水在天然和人為因素的影響下, 在巖土中的滲流活動(dòng)非常活躍, 對(duì)巖土的水理性質(zhì)有顯著的影響。重力水是我們研究巖土水理性質(zhì)的重點(diǎn)關(guān)注對(duì)象。 

　　(2)、主要的水理性質(zhì)及其測(cè)試辦法: 

　�、� 軟化性, 是指巖土體浸水后, 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, 它是判斷巖石耐風(fēng)化、耐水浸能力的指標(biāo)。在巖石層中存在易軟化巖層時(shí), 在地下水的作用下往往會(huì)形成軟弱夾層。各類(lèi)成因的粘性土層、泥巖、頁(yè)巖、泥質(zhì)砂巖等均普遍存在軟化特性。 

　　② 透水性, 是指水在重力作用下, 巖土容許水透過(guò)自身的性能。巖土的滲透性的強(qiáng)弱首先決定于巖土空隙的大小和連通性, 其次是空隙度的多少。松散巖土的顆粒愈細(xì)、愈不均勻, 其透水性便愈弱。堅(jiān)硬巖石的裂隙或巖溶愈發(fā)育, 其透水性就愈強(qiáng)。透水性一般可用滲透系數(shù)表示, 巖土體的滲透系數(shù)可通過(guò)抽水試驗(yàn)求取。 

　�、� 崩解性, 是指巖土浸水濕化后, 由于土粒連接被削弱、破壞, 使土體崩散、解體的特性。巖土體的崩解特性包括崩解所需時(shí)間、崩解量、崩解方式等。巖土的崩解性與土的顆粒成分、礦物成分、結(jié)構(gòu)等關(guān)系極大, 以某地區(qū)的殘積土為例, 一般崩解時(shí)間5～24h, 崩解量1.79%～34% , 以蒙脫石、水云母、高嶺土為主的殘積土以散開(kāi)方式崩解, 而以石英為主的殘積土多以裂開(kāi)狀崩解為主。 

　�、� 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量的性能, 以給水度表示。給水度是含水層的一個(gè)重要水文地質(zhì)參數(shù), 它不但影響基坑涌水量大小, 同時(shí)也影響場(chǎng)地疏干時(shí)間。給水度一般采用實(shí)驗(yàn)室方法測(cè)定。 

　�、� 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(jié)合水膜吸水變厚, 失水變薄造成的。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。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。巖土的水理性質(zhì)尚有持水性、容水性、毛細(xì)管性、可塑性等等, 在這里不再一一敘述。 

　　三、預(yù)測(cè)地下水作用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，勘察中根據(jù)實(shí)際進(jìn)行評(píng)價(jià)和預(yù)測(cè)。 

　　（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(dāng)?shù)叵滤�位的變化達(dá)到一定程度時(shí), 都會(huì)對(duì)巖土工程造成危害, 地下水位變化引起危害又可分為3 種方式: 

　�、� 、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(zhì)因素如含水層結(jié)構(gòu)、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(shí)往往是幾種因素的綜合結(jié)果。由于潛水面上升對(duì)巖土工程可能造成: 

　　a.土壤沼澤化、鹽漬化, 巖土及地下水對(duì)建筑物腐蝕性增強(qiáng)。 

　　b. 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。 

　　c. 一些具特殊性的巖土體結(jié)構(gòu)破壞、強(qiáng)度降低、軟化。 

　　d. 引起粉細(xì)砂及粉土飽和液化、出現(xiàn)流砂、管涌等現(xiàn)象。 

　　e. 地下洞室充水淹沒(méi), 基礎(chǔ)上浮、建筑物失穩(wěn)。 

　�、�、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(dòng)中的礦床疏干以及上游筑壩、修建水庫(kù)截奪下游地下水的補(bǔ)給等。地下水的過(guò)大下降, 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。 

　�、�、地下水頻繁升降對(duì)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(dāng)?shù)叵滤�升降頻繁時(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不斷加大, 進(jìn)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(dòng)帶內(nèi)由于地下水的積極交替, 會(huì)將土層中的膠結(jié)物———鐵、鋁成分淋失, 土層失去膠結(jié)物將造成土質(zhì)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(chǔ)選擇、處理帶來(lái)較大的麻煩。 

　�。�2）、地下水動(dòng)壓力作用引起巖土工程危害 

　　地下水在天然狀態(tài)下動(dòng)水壓力作用比較微弱, 一般不會(huì)造成什么危害, 但在人為工程活動(dòng)中由于改變了地下水天然動(dòng)力平衡條件, 在移動(dòng)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。 

　　四、結(jié)束語(yǔ) 

　　以往的工程勘察報(bào)告中, 由于缺少結(jié)合基礎(chǔ)設(shè)計(jì)和施工需要評(píng)價(jià)地下水對(duì)巖土工程的作用和危害, 在某地區(qū)已發(fā)生多起因地下水造成基礎(chǔ)下沉或上浮引起建筑物開(kāi)裂的質(zhì)量事故,在多年勘察工作中實(shí)際遇到上述常見(jiàn)問(wèn)題,在此列舉意在能夠提醒廣大勘察人員,避免類(lèi)似問(wèn)題在今后工作中發(fā)生,使我們的勘察報(bào)告確實(shí)能夠給工程設(shè)計(jì)、施工提供詳實(shí)、科學(xué)、準(zhǔn)確的地質(zhì)依據(jù)。