水文地質(zhì)問題對工程勘察的影響探究

楊吉忠

（云南省有色地質(zhì)局楚雄勘查院，云南 楚雄 675000）

水文地質(zhì)條件較為復(fù)雜，許多工程項目在勘察過程中由于沒有深入地研究地區(qū)的水文地質(zhì)條件，而且在后續(xù)的設(shè)計階段又忽視了水文地質(zhì)問題，導(dǎo)致地下水引發(fā)的系列巖土工程危害頻發(fā)，不僅極大了損害了勘察公司的信譽，而且也為社會帶來了較大的經(jīng)濟損失。因此，在實際勘察過程中，強化水文地質(zhì)問題的研究具有重要的實際意義。實際工作中，不僅要查明與工程項目密切相關(guān)的水文地質(zhì)問題，對其影響的范圍和強度作出評價，更要基于實際勘察數(shù)據(jù)及自身專業(yè)知識，就如何預(yù)防和治理提出合理的建議，為工程項目后階段的設(shè)計及施工提供寶貴的水文地質(zhì)資料，在一定程度上消除或者降低地下水對工程項目的危害。筆者基于多年的項目領(lǐng)域工作經(jīng)驗，結(jié)合某地區(qū)工程地質(zhì)勘察與水文地質(zhì)條件之關(guān)系及現(xiàn)狀，探討實際勘察工作中需要注意的水文地質(zhì)問題。

1 工程地質(zhì)勘察中水文地質(zhì)評價內(nèi)容

地下水問題可能導(dǎo)致的巖土工程作用和危害是設(shè)計、施工階段考慮的重要內(nèi)容。該地區(qū)工程水文地質(zhì)條件較為復(fù)雜，因地下水相關(guān)問題引起的基礎(chǔ)沉降及建筑物開裂等質(zhì)量問題已發(fā)生多起。筆者認為，在未來的工作中，應(yīng)該積極總結(jié)事故的經(jīng)驗和教訓，提高水文地質(zhì)問題評價的意識，強化和規(guī)范工程勘察中水文地質(zhì)條件問題的評價程序。

對于水文地質(zhì)問題，筆者認為應(yīng)主要考慮以下內(nèi)容：

（1）分析和評價地下水可能對巖土體和建(構(gòu))筑物產(chǎn)生的作用及影響，合理預(yù)測地下水位變化可能導(dǎo)致的巖土工程危害種類及程度，并基于實際勘察數(shù)據(jù)，提出科學、可行的防治措施。

（2）結(jié)合工程項目地基基礎(chǔ)選型，重點查明和提供基礎(chǔ)選型類型所需要的、與之密切相關(guān)的水文地質(zhì)資料。

（3）結(jié)合勘察過程中已經(jīng)查明的地下水天然狀態(tài)及天然狀態(tài)下的自然作用，分析和預(yù)測在人為活動條件下地下水的動態(tài)變化情況，評價此種變化對巖土體及建(構(gòu))筑物造成的可能影響。

（4）根據(jù)地下水對于工程的作用和影響，立足于工程實際，著重評價不同條件下的地質(zhì)問題，如：

①評價在地下水位以下的建筑物基礎(chǔ)中的混凝土及鋼筋的腐蝕性。

②對于工程項目基礎(chǔ)持久力層選擇軟質(zhì)巖石、強風化巖、殘積土、膨脹土等巖土體時，應(yīng)該重點分析和評價地下水各種活動對持久力層巖土體可能產(chǎn)生的軟化、崩解、脹縮等作用和影響。

③若建筑物地基基礎(chǔ)的壓縮層內(nèi)存在飽和、松散的粉細砂或者粉土時，應(yīng)預(yù)測流砂、液化潛蝕以及管涌等的可能性。

④若工程項目的基礎(chǔ)下部存在承壓含水層，則應(yīng)該評價和計算基坑開挖后承壓水沖毀基坑底板的可能性大小。

⑤當基坑位于地下水位以下時，應(yīng)該規(guī)范進行滲透性以及富水性試驗，同時分析和評價因人為活動情況而引起的土體沉降和邊坡失穩(wěn)等情況，并進一步分析此種情況的發(fā)生是否會影響建筑物或周圍建筑物的可能性。

2 巖土水理性質(zhì)的測試

巖土水理性質(zhì)指的是巖土和地下水在長期相互作用下而表現(xiàn)出的各種不同性質(zhì)。巖土的水理性質(zhì)作為巖土工程地質(zhì)性質(zhì)的重要方面，與巖土的物理性質(zhì)具有同樣的重要性。巖土水理性質(zhì)既會影響巖土強度，導(dǎo)致其變形，而且其某些性質(zhì)還會破壞建筑的穩(wěn)定性，對建筑物的壽命帶來嚴重損害。在過去的勘察工作中，由于對巖土水理性質(zhì)認識不足，而過分重視巖土的物理力學性質(zhì)測試，使得得出的巖土工程地質(zhì)性質(zhì)評價具有片面性，不能全面反映出工程項目的巖土地質(zhì)性質(zhì)。地下水在巖土中的賦存方式有所不同，這直接影響地下水對巖土水理性質(zhì)的影響程度，另外，影響程度還與巖土的類型有密切關(guān)系。

筆者對巖土的主要水理性質(zhì)以及具體的測試辦法進行了有關(guān)總結(jié)：

（1）軟化性。此種性質(zhì)是指巖土體經(jīng)過長期浸水后，力學強度降低的特性。該性質(zhì)的量化程度常用軟化系數(shù)表示，即巖石在浸水飽和狀態(tài)下以及風干狀態(tài)下的極限抗壓強度之比。軟化系數(shù)是評價巖石耐風化、耐水浸能力的重要指標之一。當巖石層中有較容易軟化的巖層時，其會在地下水的影響作用下逐漸形成軟弱夾層。常見的如粘性土層、頁巖、泥巖、泥質(zhì)砂巖等均具有較為普遍的軟化特性。

（2）透水性。透水性指的是水受重力作用，巖土容許水透過自身的性能。決定巖土滲透性強弱的關(guān)鍵在于巖土自身空隙的大小及空隙之間的連通性。因此，對于顆粒較細、不均勻的松散巖土，其透水性能較弱；而堅硬巖石的裂隙或巖溶愈發(fā)育，其透水性就愈強。滲透系數(shù)量化描述透水性，滲透系數(shù)可采用抽水試驗的方式獲取。

（3）崩解性。此種水理性質(zhì)描述的是巖土經(jīng)過浸水濕化后，因其自身的土粒連接減弱、破壞，導(dǎo)致土體崩散、解體的特性。通常，量化巖土體崩解特性的指標包括巖土崩解所需要的時間、崩解量、崩解的方式等。土粒成分、礦物成分以及土粒連接結(jié)構(gòu)等均是影響巖土崩解性的重要方面。以某地區(qū)的殘積土為例，巖土一般崩解的時間為 6～24h，崩解量 1.83%～33%。不同類型的殘積土，其崩解方式有較大差異，如水云母、蒙脫石、高嶺土等殘積土主要以散開方式崩解，而石英等殘積土則常見于裂開狀崩解。

巖土的水理性質(zhì)還有給水性、脹縮性、持水性、容水性、毛細管性、可塑性等等諸多特性，筆者在本文中不再全面細述。

3 地下水引起的巖土工程危害

地下水位升降變化以及地下水動水壓力作用等是導(dǎo)致巖土工程發(fā)生危害的兩個重要方面。筆者基于此進行深入地分析：

3.1 地下水位下降引起的巖土工程危害

導(dǎo)致地下水位降低的原因是多方面的，但是主要由于人為因素造成，例如修建水庫攔截下游地下水的補給、過度集中大量抽取地下水、上游筑壩以及礦床疏干等。人為因素導(dǎo)致地下水下降幅度過大，會引起一系列的環(huán)境問題，如誘發(fā)地裂、地面塌陷、地面沉降、惡化水質(zhì)等，而且會進一步破壞巖土體穩(wěn)定特性，影響建筑物的穩(wěn)定性，給人們的居住生活環(huán)境帶來了巨大的潛在威脅。

3.2 潛水位上升引起的巖土工程危害

潛水位上升會對巖土工程造成較為不良的影響，如引起土壤沼澤化；增加了地下水對建筑物的腐蝕性；導(dǎo)致巖土體滑移、崩塌；降低巖土體強度，破壞巖土體結(jié)構(gòu)；引起粉細砂及粉土飽和液化等現(xiàn)象。因此，在實際勘察工作中，需要全面深入看待潛水位上升引起的系列巖土工程危害，防范于未然。

3.3 地下水位頻繁升降引起的巖土工程危害

地下水的升降頻繁變化會導(dǎo)致膨脹性巖土發(fā)生不均勻的脹縮變形。當?shù)叵滤底兓l繁，這不但會引起巖土膨脹收縮變形活動的頻繁變動，而且還會導(dǎo)致巖土膨脹收縮幅度脫離常態(tài)變動范圍，導(dǎo)致地裂形成，進而對建筑物，尤其是輕型建筑物造成致命破壞。由于地下水的頻繁交替變動，會逐漸淋失土層中的鐵、鋁成分，造成土質(zhì)松散，含水量孔隙比擴大，壓縮模量、承載力下降，這對后續(xù)的工程基礎(chǔ)處理及選擇會產(chǎn)生較大的麻煩。

3.4 基坑突涌防治措施

導(dǎo)致基坑發(fā)生突涌的原因主要是地下水承受壓力較大，而基坑不足以阻止該壓力的狀態(tài)下發(fā)生，導(dǎo)致基坑底不透水層厚度和承壓水水頭壓力之間失去平衡?；拥撞煌杆畬雍穸群统袎核^壓力的平衡條件如下：

公式（1）中，r為不透水層巖土的重度，H為基坑開挖后不透水層厚度；rw為的重度，h為承壓水頭高于含水層頂板的高度。

根據(jù)上述公式（1）可知，H應(yīng)滿足如下條件，即：

筆者認為，應(yīng)從如下幾個方面防治基坑突涌：

（1）規(guī)范地質(zhì)勘察程序及內(nèi)容，全面反映工程項目地下水位以及各層土質(zhì)狀況。

（2）一旦發(fā)現(xiàn)軟弱位置后，根據(jù)不同地下水深度選擇不同的降水形式，如井點降水；選擇不同的維護形式，如打鋼板樁整體維護、地下連續(xù)墻整體維護、攪拌樁維護等形式。值得注意的是，維護形式的選擇不僅要結(jié)合地質(zhì)的特殊狀況，還要根據(jù)措施選擇的經(jīng)濟性。

結(jié)語

水文地質(zhì)工作是工程勘察中的重要內(nèi)容，是工程建筑持力層合理選擇、基礎(chǔ)設(shè)計以及工程地質(zhì)災(zāi)害防治等工作內(nèi)容的基礎(chǔ)。隨著工程勘察的不斷發(fā)展，筆者相信，水文地質(zhì)工作必將會受到廣泛的關(guān)注和重視。

[1]GB50021－2002，巖土工程勘察規(guī)范[S].

[2]GB50007－2002，建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范[S].

[3]潘懋，李鐵峰.災(zāi)害地質(zhì)學[M].北京:北京大學出版社，2002.