水文地質(zhì)在巖土工程勘察中的應(yīng)用

陳啟超

(江蘇省南京工程高等職業(yè)學(xué)校，江蘇 南京 210000)

0 前 言

水文地質(zhì)與巖土工程勘察有著密不可分的聯(lián)系，地下水在一定程度上會影響上層巖層和土壤的穩(wěn)定性，無論是資源開采還是建筑工程都會在某種程度對下部地質(zhì)產(chǎn)生擾動，因而影響整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)或施工過程的安全性。在傳統(tǒng)的巖土工程勘察過程中，由于可利用的水文參數(shù)較少，因此，一般通過周邊建筑參數(shù)進(jìn)行對比觀察，或者根據(jù)局部地區(qū)的水勢進(jìn)行分析，如果其自然參數(shù)不多就會通過會議決議，這種較為主觀性的判斷方式，往往會忽略細(xì)節(jié)變化，不利于巖土工程勘察的長期發(fā)展。我國正處于社會深度改革的重要階段，各行各業(yè)也在不斷的創(chuàng)新和優(yōu)化，為了更好地提高巖土工程勘察技術(shù)及水平，應(yīng)該注重水文地質(zhì)詳細(xì)性的參數(shù)，強(qiáng)調(diào)建筑質(zhì)量的安全性以及施工操作的穩(wěn)定性，為保障人身安全以及行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

1 巖土工程勘察與水文地質(zhì)的概述

1.1 巖土工程勘察內(nèi)容以及特點(diǎn)

巖土工程勘察主要是指以建設(shè)工程或資源開采為主要目的進(jìn)行區(qū)域性的場地地質(zhì)觀察，結(jié)合環(huán)境特征以及巖土條件給出具有結(jié)論性的分析或評價(jià)結(jié)果，勘察文件對于后期的施工具有重要影響，涉及到工程成本、工程進(jìn)度以及工程安全性。一般而言，建筑工程會對地質(zhì)環(huán)境造成一定的擾動，同時(shí)建設(shè)完后的地質(zhì)要對建筑工程項(xiàng)目結(jié)構(gòu)提供足夠的承載能力，巖土工程勘查就是為公眾提供可靠的參考資料，其主要內(nèi)容包括查明場地的自然條件以及氣象水文條件，并對于不良地質(zhì)進(jìn)行評估，包含巖溶情況、滑坡以及巖石承載力，同時(shí)采用科學(xué)的方法對地基層進(jìn)行力學(xué)試驗(yàn)，并對后期的施工和使用所產(chǎn)生的變化進(jìn)行對比分析，巖土工程勘察能夠?yàn)楹笃诘氖┕l件以及建筑使用提供綜合性的評價(jià)，并根據(jù)結(jié)果提出合理化建議，因此，巖土工程勘察的精準(zhǔn)性對于后期具有深遠(yuǎn)性影響[1]。

1.2 水文地質(zhì)勘察的特點(diǎn)

水文地質(zhì)與巖土勘察有所不同，是對底下的水文情況進(jìn)行情況分析，地下水本身具有流動性，而一些承壓水層還對上部巖土具有支撐性，因此，要合理利用水文參數(shù)才能在讓建筑工程科學(xué)合理的建設(shè)。水文勘察中的地下水文相關(guān)工作人員針對地下水在不同時(shí)期的變化進(jìn)行深入調(diào)研，既包括水位的流向及化學(xué)成分，又包含地下水對于周邊巖石的侵蝕性，而且在工程建設(shè)過程和使用過程中會對地下水造成一定影響，這種影響和變化對建筑本身可能造成的影響等，同時(shí)也可以根據(jù)相關(guān)參數(shù)提出可行性的應(yīng)對措施或防治意見。一般而言，水文地質(zhì)勘查需要工作人員在野外進(jìn)行結(jié)果分析，同時(shí)隨著當(dāng)前技術(shù)的快速發(fā)展，勘察報(bào)告需要以文字和圖片相結(jié)合的方式反映出客觀事實(shí)[2]。

2 水文地質(zhì)勘察的主要內(nèi)容

2.1 水文地質(zhì)測繪

水文地質(zhì)測繪顧名思義就是對地下的水文情況進(jìn)行觀測，并將原始資料與現(xiàn)有的水文進(jìn)行對比，需要相關(guān)工作人員在區(qū)內(nèi)進(jìn)行觀測點(diǎn)布置，并利用觀測線觀察地下水的實(shí)際流量以及變化動態(tài)，通過數(shù)據(jù)分析可了解地下水的形成過程以及分布情況，而很多地下巖土內(nèi)部含有空隙，因此，地下水不僅呈現(xiàn)出集體性流動狀態(tài)，而且還夾雜在巖石的縫隙當(dāng)中。水文地質(zhì)測繪需要對地下水的分布情況進(jìn)行明確辨析。隨著當(dāng)前科技的快速發(fā)展，為了更好地對深層巖土進(jìn)行勘探，可以通過遙感技術(shù)并結(jié)合衛(wèi)星定位等分析地下水與地上水的構(gòu)成原因，這樣可以有效提高水文地質(zhì)測繪的精準(zhǔn)度，同時(shí)為未來的水文發(fā)展提供必要的數(shù)據(jù)支撐[3]。

2.2 地球物理勘探

地球物理勘探屬于更加宏觀的水文地質(zhì)勘探，又被稱為物探，主要是應(yīng)用在區(qū)域范圍內(nèi)的地下水尋找確定地下巖層的含水層位置，并能對淡咸水之間的分界線進(jìn)行明確劃分。通過不同的勘測方法可以對地球物理勘測進(jìn)行有效分析，常用的勘測方法包括電測探法、自然電場法以及淺層地震法，不同的方法具有不同的特點(diǎn)，物探方法具有更高的性價(jià)比，而且將地球物理勘探與水文地質(zhì)鉆探進(jìn)行配合，能夠更好地確定地下水的基本情況，讓數(shù)據(jù)更真實(shí)[4]。

2.3 水文地質(zhì)鉆探

水文地質(zhì)鉆探是水文地質(zhì)勘探中常用的方法，其主要目的是明確巖層含水位置、含水層的分布狀態(tài)，其具體方法是通過相關(guān)設(shè)備對巖石進(jìn)行取芯，并對巖心進(jìn)行精準(zhǔn)數(shù)據(jù)錄入，由于水文地質(zhì)鉆探與其他鉆探有所不同，因此，其鉆孔更大，鉆取巖心的過程要采用清水，否則會導(dǎo)致水文地質(zhì)鉆探數(shù)據(jù)失真，無法對地下室的真實(shí)情況進(jìn)行分析，直接影響后期的水文勘測結(jié)果。

2.4 水文地質(zhì)試驗(yàn)

水文地質(zhì)試驗(yàn)是對各類的水文參數(shù)的綜合性分析過程，試驗(yàn)包括地下水層壓力、注水抽水試驗(yàn)等，抽水試驗(yàn)和注水試驗(yàn)不僅要對地下水進(jìn)行實(shí)時(shí)觀測，而且需要對上部的地質(zhì)情況進(jìn)行觀察，采用符合實(shí)際需求的水泵和空壓機(jī)，并及時(shí)記錄水流變化、動水位以及水溫變化等參數(shù)[5]。

2.5 地下水動態(tài)觀測

地下水動態(tài)觀察是水文勘測中的重要環(huán)節(jié)，需要相關(guān)工作人員通過定期、定時(shí)的觀察分析地下水的水位變化、水質(zhì)變化以及穩(wěn)定變化等，操作過程需要與水文地質(zhì)鉆探、水文地質(zhì)試驗(yàn)配合進(jìn)行，一般而言地下水動態(tài)觀測需要以水文年為標(biāo)準(zhǔn)，每一個(gè)水文年作為一個(gè)觀測周期。

3 水文地質(zhì)在巖土工程勘察中的應(yīng)用問題

3.1 動力水壓

一般而言，自然狀況下的巖土地質(zhì)與地下水呈現(xiàn)出一種平衡狀態(tài)，但是如果存在人為的擾動，就會使得地下水出現(xiàn)壓力變動，其中的動水壓力是地下水影響較大的因素，不僅會對巖土勘測工程帶來一定的干擾，而且有可能引發(fā)“蝴蝶效應(yīng)”，造成不同程度的地質(zhì)災(zāi)害，尤其是動水涌出現(xiàn)象會對現(xiàn)有區(qū)域性的地質(zhì)造成破壞，如果周邊有建筑體也會造成安全性影響，因此，相關(guān)工作人員要注重動力水壓的處理，秉承科學(xué)謹(jǐn)慎的態(tài)度，進(jìn)行水文地質(zhì)勘查[6]。

3.2 地下水位波動影響

地下水位長期處于一種流動狀態(tài)，因此，地下水的波動會直接影響巖土勘查工作，對于原本的地質(zhì)結(jié)構(gòu)也具有一定的安全隱患，同時(shí)也會導(dǎo)致巖層之間出現(xiàn)錯(cuò)裂或下沉問題。一般而言，建筑工程的地基基礎(chǔ)在地下承壓水層之上，但如果地下水位向上移動，就會導(dǎo)致地下水對建筑的基礎(chǔ)造成侵蝕，如果周邊地質(zhì)為山坡結(jié)構(gòu)，還可能造成滑坡以及泥石流等自然災(zāi)害，相反地下水位下降則減少了巖土層的承壓穩(wěn)定性會出現(xiàn)塌陷或裂縫等問題。因此，相關(guān)工作人員應(yīng)注重水文地質(zhì)隊(duì)地下水位波動產(chǎn)生的影響，防止巖土層出現(xiàn)產(chǎn)生結(jié)構(gòu)承壓能力不均的問題。

3.3 對建筑物和構(gòu)造物產(chǎn)生的破壞

建筑物和構(gòu)造物是人類居住及生產(chǎn)生活中的項(xiàng)目工程，直接關(guān)系到人們的生命及財(cái)產(chǎn)安全，建筑物和構(gòu)造物的基礎(chǔ)與工程的安全性具有直接關(guān)系，如果地下水位接近建筑物和構(gòu)造物的基礎(chǔ)，那么地下水會對基礎(chǔ)造成一定的腐蝕或者橫向沖擊力、降低建筑的穩(wěn)定性。在建筑物和構(gòu)造物建設(shè)過程中，先要降低地下水水位，防止地下水對建筑物和構(gòu)筑物的基礎(chǔ)產(chǎn)生威脅，降低水位的過程中也要注意周邊環(huán)境的變化，例如土方穩(wěn)定性以及周邊巖層的地表坍塌問題，如果出現(xiàn)上述問題，則可能是地下水位不穩(wěn)定造成的地質(zhì)變化，需要對建筑周邊沿途進(jìn)行重新勘測[7]。

4 水文地質(zhì)探測工作的思路以及原則

4.1 規(guī)范巖土工程勘測程序以及制度

我國在多年的發(fā)展過程中，已經(jīng)取得了巖土工程勘察行業(yè)的長足性進(jìn)展，并且根據(jù)我國的實(shí)際情況，建立了相應(yīng)的法律法規(guī)體系，同時(shí)各企業(yè)單位也制定了相應(yīng)的工作制度，但是不可否認(rèn)的是，在工作實(shí)踐中也存在著一定的漏洞或不規(guī)范的情況，因此，相關(guān)工作人員要提高自身的工作責(zé)任心，注重從巖土工程勘測程序及制度上進(jìn)行自我規(guī)范。在工作的前期要認(rèn)真收集工作面區(qū)域的地質(zhì)資料，并了解周邊的建筑分布以及地質(zhì)特點(diǎn)，同時(shí)加強(qiáng)各部門之間的溝通協(xié)作，為后期的工作打下扎實(shí)的基礎(chǔ)，按照規(guī)范及制度要求進(jìn)行勘測、取樣、試驗(yàn)、分析，提供可信度較高的參數(shù)數(shù)據(jù)，提高水文地質(zhì)勘測工作的質(zhì)量，確保巖土工程勘察準(zhǔn)確性。

4.2 加強(qiáng)水文地質(zhì)勘測意識

相較于整體性的巖土工程勘察工作而言，水文地質(zhì)勘察發(fā)展時(shí)間較短，因此，很多工作人員對于水文地質(zhì)工作的認(rèn)識度不夠，隨著當(dāng)前科技的快速發(fā)展。行業(yè)內(nèi)對水文地質(zhì)工作的重要性有了更高的認(rèn)識，因此，勘察人員應(yīng)加強(qiáng)水文地質(zhì)勘察意識，在其工作前期要盡量收集水文地質(zhì)資料，并按照年份或其他時(shí)間節(jié)點(diǎn)進(jìn)行對比分析，然后將數(shù)據(jù)進(jìn)行整合，再與場地實(shí)際水文地質(zhì)情況進(jìn)行類比，對于工作面內(nèi)的地下水位、水位高度、水源分布等進(jìn)行查驗(yàn)，通過對地下水的變化規(guī)律評估地下水的滲透變形以及承壓能力，同時(shí)通過參數(shù)計(jì)算對建筑工程的邊坡基坑以及基礎(chǔ)等影響提供可靠數(shù)據(jù)，并設(shè)定合理的工程施工方案，為工程建設(shè)以及工程的后期使用提供重要參數(shù)[8]。

4.3 加強(qiáng)水文地質(zhì)問題的分析評價(jià)

不同的地下水會對巖土結(jié)構(gòu)以及建筑物基礎(chǔ)造成不同的安全隱患，因此，要加強(qiáng)水文地質(zhì)問題的分析與評價(jià)，這樣才能為下一步的工作開展提供有效的預(yù)防和整改方案，減少水文問題對工程的不利影響。常見的水文地質(zhì)問題包括地下水對建筑基礎(chǔ)的腐蝕與沖刷、地下水對地下巖層的滲透以及土壤的流失，承壓水對于地表建筑物的承載能力、地下水造成管涌的可能性等。為了更好地提高水文地質(zhì)問題工作的分析質(zhì)量及效率，建議加強(qiáng)勘察人員的培訓(xùn)以及繼續(xù)教育，在夯實(shí)原有的理論基礎(chǔ)上注重新技術(shù)新理念的學(xué)習(xí)，同時(shí)也要加強(qiáng)技術(shù)水平和責(zé)任意識的提高。另外，建議相關(guān)部門根據(jù)行業(yè)的發(fā)展需求建立網(wǎng)絡(luò)交流及數(shù)據(jù)查詢平臺，讓各地的水文數(shù)據(jù)能夠更好地分享，同時(shí)也能對以往的水文地質(zhì)問題進(jìn)行借鑒，提升巖土工程勘察的效率與質(zhì)量，同時(shí)也能促進(jìn)水文地質(zhì)工作的穩(wěn)步提升。

5 水文地質(zhì)在巖土工程勘察中的應(yīng)用探析

5.1 分析地質(zhì)情況

巖土工程勘測過程中應(yīng)注重多角度多方位的信息收集以及深度分析，在初始階段要對區(qū)域性的地質(zhì)構(gòu)造進(jìn)行數(shù)據(jù)對比，尤其是近些年來附近的地下水位變化以及周邊建筑物結(jié)構(gòu)物的沉降變化，同時(shí)對于地下水位波動情況參數(shù)與區(qū)域性的地質(zhì)情況進(jìn)行結(jié)合探討，這樣能夠?yàn)榈刭|(zhì)情況結(jié)論提供更加多元化的信息渠道，同時(shí)也為巖土工程的平穩(wěn)進(jìn)行提供保障。值得注意的是，我國地域面積廣闊，不同地區(qū)的地質(zhì)情況有著不同的特征性，尤其在板塊交界處的地質(zhì)情況可能較為復(fù)雜，需要站在更加宏觀的角度進(jìn)行地質(zhì)情況分析，例如板塊交錯(cuò)、地下巖層運(yùn)動以及地質(zhì)活躍度等。隨著當(dāng)前科技的快速發(fā)展地質(zhì)情況分析，要更多地利用現(xiàn)代化技術(shù)手段從多方面進(jìn)行分析，確保數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)性。

5.2 分析工作面的自然地理?xiàng)l件

眾所周知，區(qū)域性的地理?xiàng)l件與自然環(huán)境有著密切關(guān)系，在長期的歷史發(fā)展中，地形地貌以及水文特點(diǎn)互相作用形成了如今的自然形態(tài)，因此，在巖土工程勘查過程中，要對自然地理?xiàng)l件進(jìn)行有效勘查，同時(shí)也要注重橫向及豎向的數(shù)據(jù)對比。從橫向角度而言，要注重歷史過程中自然地理?xiàng)l件的變化發(fā)展趨勢，同時(shí)結(jié)合當(dāng)?shù)氐淖匀画h(huán)境，例如降水日照植被覆蓋等進(jìn)行深入分析；縱向而言則是要更多地與其他地區(qū)相同地貌地質(zhì)形成的原因進(jìn)行對比分析，為下一步的工作提出更多可靠的數(shù)據(jù)保障。水文地質(zhì)對于巖土具有重要影響，但是也有一定的規(guī)律可循，要注重自然地理?xiàng)l件的觀察和記錄，為我國的巖土工程勘察做好數(shù)據(jù)記錄，建議以政府為主導(dǎo)建立有關(guān)數(shù)據(jù)庫，并利用互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)中的大數(shù)據(jù)、云計(jì)算以及智能AI等技術(shù)提高工程勘查效率，實(shí)現(xiàn)行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，并為工程建設(shè)質(zhì)量及安全性提供重要的保障。

5.3 分析工作面的巖土屬性以及變化趨勢

自然界中的巖石土壤以及沙礫是在千百萬年的自然環(huán)境作用下所形成的不同狀態(tài)，因此，在巖土工程勘察工作中要注重巖土屬性的分析，同時(shí)結(jié)合區(qū)域性的地理?xiàng)l件以及自然環(huán)境深入記錄巖土的變化趨勢。不同的巖土技術(shù)的不同

的施工特性，例如花崗巖和大理石在外觀表征下都具有一定強(qiáng)度，但是在建筑工程施工過程中則體現(xiàn)出不同的特性，尤其在抗風(fēng)化以及抗酸性能上差異性較大，如果沒有分析巖土屬性，則可能造成后期工程成本增加，甚至帶來安全隱患。水文地質(zhì)中的水理性質(zhì)是對巖土判斷的重要指標(biāo)，通過對巖石的水理性質(zhì)分析，可以了解地下水的高度與巖石性能的內(nèi)在聯(lián)系，對于提高巖土工程勘察的準(zhǔn)確性具有重要意義，同時(shí)也能為施工方案的確定提供準(zhǔn)確的判斷依據(jù)。

5.4 對地下水位進(jìn)行分析

地下水位的變化與自然環(huán)境以及地理?xiàng)l件有著重要關(guān)系，而地下水位則直接影響到建筑工程的安全性和穩(wěn)定性，如果地下水位的波動在允許值范圍內(nèi)，則可以按照正常的施工標(biāo)準(zhǔn)程序進(jìn)行建設(shè)，但是如果地下水位的波動較為異常，或者瞬時(shí)變化較大，則需要采用特殊的建設(shè)方案及手段。因此，在巖土工程勘察過程中，必須注重地下水位分析，既要對以往的地下水位變化進(jìn)行對比，同時(shí)要結(jié)合區(qū)域性的地質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行地下水位變化預(yù)估，防止地下水變化，腐蝕或者沖擊建筑工程的基礎(chǔ)，從而造成無法挽回的損失，同時(shí)對地下水位進(jìn)行分析，可以為建筑工程的排水、降水提供重要的方案依據(jù)，是建筑工程可持續(xù)發(fā)展的重要數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

6 結(jié) 語

水文地質(zhì)是巖土工程勘察中的重要環(huán)節(jié)，對于建筑工程的安全性具有十分重要的意義，因此，相關(guān)工作人員應(yīng)加強(qiáng)對水文地質(zhì)工作的重視程度，重點(diǎn)分析水文地質(zhì)在巖土工程勘察中的應(yīng)用問題，強(qiáng)調(diào)其整體性的思路及原則，為巖土工程勘察的優(yōu)化應(yīng)用提供更多的可靠數(shù)據(jù)。

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