水文地质勘察在岩土工程中的技术应用

常 成

（中国建材集团-中国建筑材料工业地质勘查中心江西总队，江西 上饶 334000）

近年来,随着我国工程勘察技能的快速发展,人们开始逐渐认识到水文地质在勘察工作中的重要性。通过科学合理的方法精确计算出与水文地质相关的参数,并全面发挥水文地质应有的效用已成为各工程项目最为关注的问题。本文按照工程实际情况对水文地质进行全面勘察,可以在很大程度上降低水文地质对工程项目造成的损害,保障工程投入使用后的稳定性、安全性和耐久性。因此非常有必要对工程地质勘察过程中的水文地质分析进行研究。

1 概况分析

本次勘察对象范围为上饶市三清山机场场区，场区位于区域上的羊石－周坞－周石－毛埂向斜的南翼，向斜轴向NE31°，长度约7km，受其影响，地层呈单斜状分布，产状为301°～20°∠5～20°，区内小柔皱、小柔曲较为发育，翼部一般呈舒缓状。场区内白垩系上统河口组基岩与下伏的茅店组基岩呈不整合接触。拟建工程场区属剥蚀丘陵地貌单元，地势低矮，地形平缓，最大高程114.609m，最小高程85.134m，最大高差为29.475m，沟谷切割微弱，山坡较缓，坡角一般为5°～30°。工程施工现场发现工程位于岩溶沟道中，且经过测量后发现沟道的大小不同，场区中部有2条冲沟横穿场区，见图1。在原有冲沟底部设置排水暗涵，暗涵采用钢筋混凝土结构，长911m。场地地形地貌较复杂，为二级场地（一般场地）。

图1 南北冲沟

2 岩土工程中水文地质的分析

地下水既是岩土体的组成部分，直接影响岩土体工程特性，又属于基础工程的环境，影响建筑物的稳定性和耐久性在岩土工程勘察中查明水文地质问题，能为设计和施工提供必要的水文地质资料，以消除或减少地下水对岩土工程的危害。

拟建工程的北西约7km有信江河，上饶市降雨高峰普遍在5-6月，场区最低标高88.65m，远高于信江百年一遇水位，故信江河对场区无淹没可能。场区地下水局部赋存于低洼地的含砾粘土的孔隙中和强风化基岩的裂隙中，是为上层滞水和基岩裂隙水，以上各层富水性及透水性均弱，为弱含水层。根据本次钻探及调查，绝大多数钻孔未见地下水，地下水仅见于场区低洼处的少量钻孔中，实测24小时稳定水位埋深平均约为0.2m，其补给来源为大气降水及农田灌溉水,大部分降水通过地表水系排走，残留的上层滞水主要通过地面蒸发，地下水下渗缓慢，径流途径长。水位随季节气候变化而升降，其年变化中幅度一般在0.20m～0.50m之间。场区环境类型为Ⅲ类。地下水、地表水质类型属均属HCO3--Ca2+型，对混凝土结构具中等腐蚀性，对钢筋混凝土结构中钢筋具微腐蚀性。

3 勘察方法

3.1 勘探点的测量定孔

平面位置允许偏差±0.25m，高程允许偏差±5cm；因障碍改变钻探点位时，应将实际钻探位置及时标明在平面图上，注明与原桩位的偏差距离、方位和地面高程，必要时应重新测定点位。

3.2 钻探

勘探点的布置及钻孔的深度按具体要求执行，钻探过程中岩土工程师跟班编录，未达目的或不合格的钻孔坚决返工，严格按有关规程验收钻孔，保证了原始资料的真实、可靠和准确性。具体的要求如下：根据现场地形、地质情况，勘探点间距可适当加大或缩小，对构造异常和地形复杂地区应适当加密；钻孔分一般钻孔和控制钻孔两种。控制钻孔占勘探孔总数的1/3，分深控制孔、浅控制孔，相间布置，各占勘探孔总数的1/6，并且每个地貌单元均应布置；岩石取样孔在平面上均匀布置，土取样孔主要布置在冲沟处，其数量占勘探孔总数的1/3；原位测试孔包括静探孔和标贯孔，数量占勘探孔总数的1/6，且与取样孔相间布置。全风化层或强风化层应布置动探测试；深控制性钻孔深度最低不小于15m，并进入中分化以上岩层3m，浅控制性孔深度最低不小于10m；一般钻孔遇到基岩层即可。挖方区控制孔深度应从道面设计高程起算；采取原状土样的钻孔，口径不得小于91mm，仅需鉴别地层的钻孔，口径不得小于36mm；对要求鉴别地层和取样的钻孔，均应采用回转方式钻进，取得岩土样品；对非取样和标贯的一般孔，可采用冲击钻或小口径螺旋钻；在岩层中钻进时，回次进尺不得超过岩芯管长度，在软质岩层中不得超过2.0m。岩芯采取率完整岩层不得小于80%；破碎岩层不小于65%；钻进深度和岩土分层深度的量测精度，不应低于±5cm；在钻进中如遇地下水，应停钻量测初见水位，为测得单个含水层的静止水位，对粘性土层停钻时间不应少于24h，并应在全部钻孔结束后，同一天内量测各孔静止水位，量测水位采用测水钟。水位允许误差为±1.0cm；野外记录应真实及时，按钻进回次逐段填写；拍摄岩芯、土芯彩照纳入勘察成果资料。

3.3 取样

钻探取样孔的取样间距，孔深0m～10m时为1m，孔深10m以下时为2m；必须保证每层岩土均采取土样。重型击实试验取样布置在挖方区含砾粘土地段。粘性土取样应用薄壁取土器，取样长度为30cm；试样应妥善密封，防止湿度变化，严禁曝晒和冰冻；保存时间不宜超过三周。重型击实试验取天然含水率的代表性扰动土样，取样数量不少于50kg；岩石试样利用钻探岩芯制作，样长10cm，取样完成后应立即现场封样，填写标签，分清上下顺序，及时送样；选3个具有代表性钻孔，各取1件地下水水样进行室内水质分析实验，水样数量不少于1.50L。水试样应及时试验，清洁水放置时间不超过72小时，稍受污染的水不超过48小时，受污染的水不超过12小时。

3.4 原位测试

静力触探试验采用双桥及孔压探头、自动记录；深度记录的误差不应大于触探深度的±1%。

标准贯入试验：标贯间距为1.0m，标准贯入试验采用自动脱钩的自由落锤法进行锤击，锤击速率应小于30击/min。

动力触探试验采用重型自动落锤装置；触探杆最大偏斜度不超过2%，锤击速率每分钟为15～30击。贯入10cm读数一次，当连续三次N63.5＞50时，可停止试验。

3.5 土工试验

含水量试验：试验方法采用烘干法，取样数量不少于300g。密度试验：采用环刀法，试样体积不小于2个环刀切样的要求。相对密度（比重）：采用比重瓶法，取样数量不小于300g。颗粒分析试验：对于粒径小于、等于60mm，大于0.075mm的土采用筛析法；对于粒径小于0.075mm的土采用密度计法或移液管法。取样数量不小于300g。界限含水量试验：液限采用圆锥仪法，塑限采用滚搓法。液、塑限试验均采取扰动土样，试样数量不小于500g。土的击实试验：试验方法采用重型击实试验，试验仪器采用重型击实仪。土的固结（压缩）试验：试样采用Ⅰ级不扰动土样，试样直径不小于100mm、高度不小于150mm，试验方法采用标准固结试验。压缩系数采用压力由Pi=100kPa增加到Pi+1=200kPa时所得的压缩系数a1-2（Mpa）；固结系数计算方法采用时间对数法。绘制e-p曲线以及变形与时间对数关系曲线。土的抗剪强度试验：采用固结快剪试验方法，试样采用Ⅰ级不扰动土样，试样直径不小于100mm、高度不小于150mm。

4 地层岩性

根据钻探结果，场区地基岩土分布较不均匀，变化较大，按其成因、地形地貌及工程性质可分为第四系和基岩两个区。第四系全新统(Q4)，地貌上属坡残积层，可分为耕土、淤泥和含砾粘土等三个亚区，分布于场区的山坡坡脚、低洼或沟谷地带；白垩系河口组二段上亚段（K2h2-1）和三段下亚段(K2h3-1)、茅店组(K1m)地层，根据岩性不同，本大类工程地质岩组可分为三大亚类，即粉砂岩、化砂岩和含砾砂岩等三个亚区，分布于场区的山坡、山顶部位。基岩承载力高，均匀性较好，无软弱下卧层，适宜作为拟建工程的基础持力层。建筑物基础型式适宜采用浅基础或桩基础，浅基础入中风化基岩不小于0.5m，桩基础入中风化粉砂岩不小于1D（D为桩径）且不小于1.0m。

5 场区的不良地质分析

周边场区多为自然斜坡，但由于场区基岩产状平缓(倾角5°～20°)，自然边坡坡度较小一般为5°～30°，坡高一般小于10m，个别地段20多米，自然边坡的稳定性较好。由现场地质工程地质测绘及钻探查明，场地内未发现活动性断裂，周边无地下开采矿井、无采空区、无滑坡、崩塌、泥石流、岩溶、土洞、液化地基等不良地质现象，场区范围内的不良工程地质问题主要为软弱土体（耕土及淤泥）对路基产生不均匀沉降即软土沉降。场地内共有27口人工水塘，表层有约0.20m～2.50m淤泥，淤泥，流塑，具高压缩性，易产生变形。山间低洼地的稻田内，表层分布有0.30～1.40厚的耕土，松散，具高压缩性，易产生沉降。

不良工程问题的处理：人工水塘内的淤泥，首先进行挖沟排水、晒干，再进行清除淤泥，或采取地基处理（如抛石挤淤），然后按设计要求分层回填压实到设计标高。稻田内的耕土，该路段可进行放水晒干、清泥，然后按设计要求分层回填压实到设计标高。

6 结语

在岩土工程中水文地质勘察一定要受到更多的重视，最为工程地质勘察中一项重要的数据参考，水文地质勘察直接影响着工程施工的结构安全问题以及稳定性和耐腐蚀性。因此在岩土工程中一定要做好水文地质的勘察工作，确保获得更多的相关信息，为后续的施工设计提供可靠的依据。