对工程地质勘察中水文地质的研究

梁海龙

中图分类号：TU991.11+2

摘要：在工程勘查中，对于水文地质的研究有着十分重要的地位，但由于一些水文地质相对比较复杂的地区，缺乏对水文地质的研究，在工程中忽视了水文地质问题，导致由于地下水引发的各种岩土工程危害问题时有发生。本文及针对工程勘察进行了总体的概述，同时分析了工程勘察中对地下水的评价及其内容，并对地下水所引起的岩土工程危害进行了探讨。

关键词：工程勘察 水文地质 岩土工程 地下水

由于工程地质勘查是整个工程周期的重要阶段之一，其结果的是否标准将直接影响到工程质量的好坏以及整个工程目标的实现，为提高工程质量的勘查质量，不仅要明确水文地质与岩土工程的相互联系和相互作用，为工程的设计和施工提供必要的水文地质资料，尽可能地减少地下水对岩土工程的危害。

一、工程地质勘察的概述

工程地质勘察是指为了满足国家经济和科学技术的发展需要，对某些地区的地下水以及岩石地层结构所进行的调查研究工作。二十世纪末期在我国才开始得以推广和发展，主要是研究人类工程的建设与自然地质环境的相互联系和影响，现今，它已然成为了我国工程建设中不可或缺的一部分，近几年来，随着科学技术快速发展，尤其是计算机网络的应用的普及，这从根本上使工程地质勘查受到了技术上的革新，整个工程的地质勘查的各个环节，如资料的收集、工作的方式以及产品成果的质量标准等都不同于传统的工程地质勘察。但是无论地质勘查工作的方式如何改变和创新，对水文地质的研究仍然对工程的实施具有极其重要的意义。

二、对水文地质评价的内容以及勘查中需要注意的问题

1．工程地质勘察中对水文地质的评价

在以往的工程地质勘查报告中，对水文地质的评价内容多数并没有与基础设计和具体的施工计划相结合，缺少地下水对岩土工程的影响以及危害的评价，以致于在很多地区，因地下水造成工程基础下沉和建筑物开裂的工程质量事故频繁发生，所以，应该清晰地界定工程勘察中的水文地质的评价内容，影响工程的水文地质因素主要有地下水的类型、水位极其变动的幅度和土层的渗透性系数等，所以，对工程地质勘查中水文地质的评价要从以下几个方面进行考虑：

（1）首先应该重点评价地下水对岩土结构和建筑物工程的具体作用和影响，对可能造成的岩土工程危害进行严谨地预测，及早地提出有效的防范措施。

（2）在工程勘察中，对水文地质的评价应该与相应的建筑物地基的具体基础类型的需求相结合，明确水文地质的可能引起的相关问题，及时提供工程建筑设计时所需的水文地质资料。

（3）在查明地下水的自然状态和条件下的变化规律的同时，也要对以后在人为活动的影响下的变化情况对岩土结构和建筑物的影响进行分析。从工程的角度上来看，应按照地下水与工程的相互作用影响，对不同条件下的地质问题进行评价，例如，如果岩土工程的地基基础在地下水位以下，就要考虑其对砼及砼内钢筋的腐蚀性。其次，当选用软质的岩石或膨胀岩土等岩石体作为基础持力层的岩土工程基地时，必须要注重评价地下水活动对其可能产生的软化或胀缩等作用。

（4）在对工程地质勘查中水文地质进行评价时，从工程的角度来讲，地下水位的高低是不容忽视的，它对各种建筑工程都有着重大的意义。

2．在水文地质勘查中需要注意的事项

为了做好工程地质的勘查，就必须要明确水文地质勘查的基本要求，首先，要查明建筑基地的相关水文地质文件，如建筑地基所在的区域性气候的相关资料、岩土含水层的分布及厚度、当地地质条件下地下水的赋存及渗流状态的影响、还有是否存在对地下水和地表水的污染及其可能的污染程度。此外，要明确对水文地质的评价内容，明确地下水在天然状态及条件下的影响极其对岩土工程和建筑物的危害，同时按照不同条件下，对地下水对工程的作用与影响进行评价和防治，将工程的施工需要与建筑物地基的基础类型密切结合起来。其次，要重视工程勘察中水文地质参数的测定。对于只要具有含水层的建筑基地进行地下水位的测定。在某种程度上对于水位的测定要具有一定的持续时间，要根据具体的含水层的渗透性而定。另外，对于地下水流的测定可以使用几何法，测量各孔内的地下水水位,进而确定地下水水流的方向。最后，抽水试验的进行要根据岩土含水层的渗透系数的具体应用范围来选择不同的试验方法，最佳方式是分三次降低深度，最大的深度要接近工程设计所需要的地下水位的降深标准高度，同时对水位的测量要采用同一方式和设备，在一定范围内进行波动而没有持续性的上升或下降时，则可以确定其稳定性。

三、对岩土的性质以及地下水可能引起的岩土工程危害的分析

1．岩土的水理性质的分析

从本质上来讲，岩土的水理性质是指岩土与地下水相互作用和影响时所表现出来的各种性质，它是岩土工程的重要一项地质性质，不仅对岩土的强度和结构以及建筑物的稳定性都有着很直接的影响。在传统的工程地质勘查中，往往对岩土的物理力学性质的勘查较为重视，却忽视了岩土的水理性质的测试，进而导致不能够对工程地质进行完整的评价与勘测。

（1）地下水的存在形式

地下水按其在岩土中的赋存形式可分为结合水、毛细管水和重力水三种，其中结合水又可分为强结合水和弱结合水两种。

（2）岩土的主要水理性质及其测试方法

①软化性是指岩土与地下水相互作用后，其力学强度相应的降低的特质，一般被称之为岩土的软化系数，可以根据它来对岩石的耐风化以及耐水性的指标进行判断。在岩石层中如果存在较多的软化性岩层时，加上地下水的作用，通常会形成岩层的软弱夹层。

②岩土的透水性主要是指在重力的作用下，岩土容许水渗透过自身的能力。一般用透水系数进行表示，岩土的松散颗粒越细小和形状越不均匀，它的透水性就越低，像坚硬的岩石的缝隙的透水性就非常高，一般可用抽水试验进行测试。

③岩土的崩解性是指岩土在遇到地下水后，岩土颗粒之间的连接被破坏，导致岩土层的崩散解体的性质。岩土的颗粒成分、结构以及矿物质成分和含量都与岩土的和崩解性有着很大的关系。

④岩土的给水性一般由给水度进行表示，它是指在一定的重力作用下，饱水的岩土能从缝隙中自由流出一定水置的特性。它是岩土含水层的一个重要地质参数，一般对其的测量采用实验的方法进行测定。

⑤一般的岩土胀缩性有膨胀率、自由膨胀率、以及收缩系数等几项指标，它主要是指岩土在吸收水分后体积增大，由于失水体积也会相应的随之减小的性质，这通常是因为岩土颗粒表面结合水膜在吸水后变厚，在失水的情况下则会变薄，这也是导致土地裂缝和基地凹凸隆起的主要原因之一。

2．地下水位对岩土物理力学性质的影响

地下水水位的上升或者下降都可能会引起岩土的膨胀性，进而使其产生不均等的膨胀收缩变形，这会严重导致地裂，引起岩土工程以及低层或轻型的建筑物的不稳定性。而且当地下水的升降变化频率和幅度都相对比较大时，会导致岩土反复的进行膨胀和收缩，进而致使岩土自身的膨胀收缩性能的增加。由此可见，在工程地质勘查中，对相对来讲膨胀性岩土较多的地区，要特别注意对水文地质的问题和条件的研究，并且，地下水的升降的幅度和频率的变化规律对建筑工程的地基基础的深度的选择有着很重要的参考价值。在岩土工程的建筑地基内，如果地下水位在基础地基的底面以下的压缩层范围内发生相应的改变时，就会直接降低建筑物的稳定性。当水位在压缩层范围内上升时，就会软化基地的土层结构，降低其强度，增大压缩性，这样就会导致建筑物产生很大程度上的下沉甚至变形。同时，如果水位在压缩层内有很大程度上的下降时，岩土的自身重力就会大大的增加，这可能会间接地引起地基基础的下沉。

在地下水以上的部分，由于受到长期的淋滤，一般铁铝的含量比较丰富，从而，对岩土的颗粒进行了一定的填充和胶结作用，大大的增加了岩土颗粒间的衔接能力，所以，在地下水位以上的岩土的天然含水量和孔隙相对较小，但是压缩性和承载能力确相对较高。在处于地下水变动带的岩土层，由于地下水的频繁交替，土层中的铁铝含量相对较少，导致土质很松散，含水量以及孔隙相对较大，因此，土层的压缩性和承载能力也相对较低。在地下水水位以下的部分，地下水的交替很缓慢，水解作用也很弱，所以土质就比较密集，压缩性和承载能力就相对偏高些。由此可见，地下水水位对岩石的物理力学的变化有着密切的联系，

3．地下水可能引起的岩土工程危害

天然条件下地下水的升降变化和由于人为因素所导致的局部地下水的升降变化以及地下水动水压力的作用都可能会危及到整个岩土工程。

（1）地下水的水位上升所引起的岩土工程危害

导致地下水水位上升的原因有很多，最主要的是受地质因素的影响，如含水层的结构、总体的岩性产状，其次也受到自然天气如降雨量以及气候变化的影响，同时也包括一些人为因素，如在工程基地附近修建水库等其他施工和灌溉工程等。地下水水位的上升对岩土工程及建筑物的安全是非常不利的，它会使土壤沼泽化、盐渍化，这对建筑物的腐蚀性比较强，同时软化地基，增加粘性土层的含水率进而极大地降低了其强度，使建筑物产生较大的沉降变形甚至失去稳定性。

（2）地下水位下降所引起的岩土工程危害

地下水位的下降不同于地下水位的上升，它主要是由于人为因素所造成的，例如大量的集中抽取某区域的地下水、采矿活动中的矿床疏干以及上游筑坝、修建水库截夺下游地下水的补给等。由于地下水位的过度下降，通常会导致地裂、地面沉降以及地面塌陷等严重的地质灾害，同时还会诱发地下水源枯竭和水质的恶化等环境问题，甚至会导致一些地区产生沙漠化或海水倒灌的现象，对岩土工程、建筑物和人类的居住环境都会造成很大的威胁。

（3）地下水动水压力作用可能引起的岩土工程危害

正常情况下，地下水在自然状态下动水压力作用比较微弱，但是随着城市建设的发展和需求，人为的一些工程活动改变了地下水的天然动力平衡的条件，随着动水压力变化的影响下，引起一些膨胀性的岩土产生不均匀的膨胀或收缩性的变形，常常会引起一些严重的岩土工程危害，例如流砂、管涌、基坑突涌等，

严重时甚至会导致地裂，从而对建筑物造成严重的破坏。

总结：

水文地质的勘查工作对于建筑持力层的选择、建筑基础的设计以及在工程地质灾害的防治等方面的重要性显而易见，同时，随着工程地质的勘查工作的发展，必定受到更加广泛的重视，因此，在工程地质勘查中，切实做好对水文地质问题的研究和分析，将会极大的提高勘查水平，减少不必要的灾害，进而使其更好地服务于建筑工程。

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