浅议工程勘察中水文地质问题

1、浅议工程勘察中水文地质问题摘要本文结合作者多年的工作经验，阐述了工 程勘察中水文地质的问题，提供给读者参考。关键字工程勘察水文地质中图分类号p5 文献码b 文章编号1000-405x(2013) -3-136-2在工程勘察中设计和施工过程中，水文地质问题始终是 一个极为重要但也是一个易于被忽视的问题，由于没有足够 的重视，导致地下水引起的各种岩土工程危害时有发生。为 此，在岩土工程勘察中要求查明与岩土工程有关的水文地质 问题，评估地下水对岩土工程有关的水文地质问题，评估地 下水对岩土工程和建筑物的作用及影响，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。1地下水引起

2、的岩土工程危害地下水引起的岩土工程危害，主要是由于地下水位升降 变化和地下水动水压力作用两个方面的原因造成的。1. 1地下水升降变化引起的岩土工程危害在工程勘察 中要注意调查了解地下水位条件及其升降变化，在天然条件 下地下水位一般是季节性变化，雨季水位上升旱季水位下 降。地下水位的天然变化是区域性、渐变的，而且变幅较小, 但是人为因素引起的局部性地下水为升降变化的幅度往往 大于天然变化所引起的岩土工程危害更为严重。(1) 水位上升引起的岩土工程危害。潜水位上升的原 因是多种多样的，其主要受地质因素如含水层结构、总体 岩性产状、水文气象因素如降雨量、气温等及人为因素如灌 溉、施工等的影响，有时往

3、往是几种因素的综合结果。由于 潜水面上升对岩土工程可能造成如下影响：土壤沼泽化、盐 渍化，岩土及地下水对建筑物腐蚀性增强；斜坡、河岸等岩 土体岩产生滑移、崩塌等不良地质现象；一些具特殊性的岩 土体结构破坏、强度降低、软化；引起粉细砂及粉土饱和液 化、出现流砂、管涌等现象；地下洞室充水淹没，基础上浮、 建筑物失稳。(2) 地下水位下降引起的岩土工程危害。地下水位的 降低多是由于人为因素造成的，如集中大量抽取地下水、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。地下水的过大下降，常常诱发地裂、地面沉降、 地面塌陷等地质灾害以及地下水源枯竭、水质恶化等环境问 题，对岩土体、建

4、筑物的稳定性和人类自身的居住环境造 成很大威胁。1. 2地下水位对岩土物理力学性质的影响地下水的升降变化能引起膨胀性岩土产生不均匀的胀 缩变形，严重可形成地裂，引起建筑物特别是低层或轻型建 筑物的破坏。当地下水升降频繁时或变化幅度大时，不仅使 岩土的膨胀收缩变形往复，而且会导致岩土的膨胀收缩幅度 加大。因此，在膨胀性岩土地区进行工程勘察时应特别注意 对场地水文地质条件的研究，特别地下水往往升降变化中高 度和变化规律这对地基基础深度的选择（宜选在第下水位以 上或地下水位以下，不宜选在地下水位变动带内）有主要的 参考价值。在建筑工程的地基内，当地下水位在基础底面以下压缩 层范围内发生变化时，就能直

5、接影响建筑物的稳定性。若水 位在压缩层范围内上升时，软化地基土，使其强度降低、压 缩性增大，建筑物可能产生较大的沉降变形。若水位在压缩 层范围下降时，岩土的自重应力增加，可能引起地基基础的 附加沉降，如果土质不均匀或地下水位的突然下降也可能使 建筑物发生变形破坏。在地下水位以上、地下水位变动带和地下水位以下，具 有明显的变化规律，土体从上到下有天然含水量、孔隙比由 小一大一小，压缩模量、承载力由大一小一大的变化规律， 这是由于地下水位以上部位，经长期淋滤作用，铁铝富集, 并对土颗粒起胶结和充填作用，增大了土拉间连接力，往 往形成“硬壳层”，因而含水、孔隙比小而压缩模和承载力 增高。而位于地下水

6、位变动带的土层，由于地下水频繁交替, 土中的铁铝成分淋失，土质变松，因而含水量、孔隙比增大, 压缩模量、承载力降低。位于地下水位以下的土层，由于地 下水交替缓慢，氧化、水解作用减弱，加之上部土层的自 重压力作用，土质比较密实，因而含水率、孔隙比减小，压 缩模、承载力增高。岩土特别是各类软质岩石、风化残积土、不同成因的粘 性土等，其物理力学性质的变化规律，与地下水位有着密切 的联系。因此，在分析研究岩土物理力学的变化规律时，应 充分重视地下水位这一重要影响因素。1. 3地下水动水压力作用引起的岩土工程危害地下水在天然状态下动水压力作用比较微弱，但是在人 为工程活动中由于改变了地下水天然动力平衡条

7、件，在一定 的动水压力作用下，往往会引起一些严重的岩土工程危害。 如流砂、管涌、基坑突涌等。2明确工程地质勘察中水文地质勘察的基本要求对工程有影响的水文地质因素有：地下水的类型、地下 水位及变动幅度、含水层和隔水层的厚度和分布及组合关 系、土层或岩层渗透性强弱及渗透系数、承压含水层的特征 及水头等。为提高工程地质勘察质量，消除或减少地下水对 工程建设的危害，在工程地质勘察中应查明与岩土有关的水 文地质问题，评价地下水对岩土体和建筑工程可能产生的作 用及其影响，且提供必要的水文地质资料。2. 1查明相关的水文地质条件区域性气候资料，如降水量、蒸发量、历史水位、水位 变化趋势；地下水补给排泄条件、

8、地表水与地下水的补排关 系及对地下水位的影响。主要含水层的分布、厚度及埋深，各含水层和隔水层的 埋藏条件、地下水类型、流向、水位及其变化幅度；通过现 场试验测定地层渗透系数等水文地质参数。场地地质条件下对地下水赋存和渗流状态的影响。是否存在对地下水和地表水的污染及其可能的污染程 度。2. 2水文地质问题评价内容查明地下水在天然状态及天然条件下的影响，分析预测 在人为工程活动中地下水的变化情况，及对岩土体和建筑物 的不良作用。按地下水对工程的作用与影响，提出在不同条件下应当 重点评价的地质问题并提出防治措施。如对埋藏在地下水位 以下的建筑物基础中水对混凝土及混凝土内钢筋的腐蚀性； 对选用软质岩石

9、、强风化岩、残积土、膨胀土等岩土体作为 基础持力层的建筑场地，应着重评价地下水活动对上述岩土 体可能产生的软化、崩解、胀缩等作用；在地基基础压缩层 范围内存在松散、饱和的粉细砂、粉土时，应预测产生潜蚀、 流砂、管涌的可能性。密切结合建筑物地基基础类型（如基坑工程、边坡工程、桩基工程）和施工需要，查明 有关水文地质问题，提供所需的水文地质参数。对高层建筑或重大工程，当水文地质条件对地基评价、 基础抗浮和工程降水有重大影响时，宜进行专门的水文地质 勘察。对缺乏常年地下水位监测资料的地区，在高层建筑或重 大工程的初步勘察时，宜设置长期观测孔，对有关层位的地 下水进行长期观测。3重视工程勘察中水文地质

10、参数的测定为了定量的说明岩土体中的水文地质条件，在勘察中还 应明确如何测定我们所需要的水文地质参数。3. 1测定不同的水文地质参数选择不同的测定方法测水位：钻孔、探井或测压管观测。渗透系数、导水系数：抽水试验、注水试验、压水试验、 室内渗透试验。给水度、释水系数：单孔抽水试验、非稳定流抽水试验、 地下水位长期观测、室内试验。越流系数、越流因数：多孔抽水试验。单位吸水率：注水试验、压水试验。毛细水上升高度：试坑观测、室内试验。3. 2地下水的量测要求地下水水位的测定，在工程地质勘察中，凡遇含水地层 时，均应测定地下水位。其中静止水位的量测应有一定的稳 定时间，其稳定时间按含水层的渗透性确定，需要

11、时宜在勘 察结束后统一测静止水位；当采用泥浆钻进时，测水位前应 将测水管打人含水层中20厘米或洗孔后量测；对多层含水 层的水位量测，必要时应采取止水措施与其他含水层隔开。测定地下水流向可用几何法，并同时量测多孔内水位， 确定地下水的流向。地下水流速的测定可采用步比示剂法或 充电法。抽水试验应符合抽水试验方法，可根据渗透系数的应用 范围具体选用不同的方法；抽水试验宜三次降深，最大降深 应接近工程设计所需的地下水位降深的标高；水位量测应采 用同一方法和仪器，读数对抽水孔为厘米，对观测孔为毫米; 当涌水量与时间关系曲线和动水位与时间的关系曲线，在一 定范围内波动，而没有持续上升和下降时，可认为已经稳

12、定; 抽水结束后应量测恢复水位等规定。渗水试验和注水试验可在试坑或钻孔中进行。对砂土和 粉土，可采用试坑单环法；对粘性土可采用试坑双环法；试 验深度较大时可采用钻孔法。压水试验应根据工程要求，结合工程地质测绘和钻探资 料，确定试验孔位，按岩层的渗透特性划分试验段，按需要 确定试验的起始压力、最大压力和压力级数，及时绘制压力 与压入水量的关系曲线，计算试段的透水率，确定p-q曲线 类型。孔隙水压力的测定应符合下列规定： 测定方法可根据试验的适用条件确定； 测试点应根据地质条件和分析需要布置； 测压计的安装和埋设应符合有关安装技术规定； 测定数据应及时分析整理，出现异常时应分析原因， 并采取相应措施。毛细上升高度测定，在粉土、粘性土可采用试坑直接观 测或塑限含水量法测毛细上升高度；对中粗砂可采用最大分 子吸