讨论水文地质问题对工程勘察的影响

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  [摘要]在岩土勘察过程中,往往对水文地质的勘察较为忽略,其实这样做法是不正确的。水文地质一定程度上对岩土勘察整体工作来讲有着非常重要的作用。如果不能及时地进行相应的监管审查,将会引发不必要的地下水等问题,严重影响岩土勘察工作的效率,造成不同程度的危害。通过相应的技术手段,对水文地质严格按照工程指标进行相应的勘察,及时发现其中的问题,从而降低水文地质中不良因素带来的危害。
  [关键词]水文地质问题 工程勘察 影响
  [中图分类号] P345 [文献码] B [文章编号] 1000-405X(2014)-7-187-2
  1前言
  水文地质工作是工程勘察中的重要內容,是工程建筑基础设计、持力层合理选择以及工程地质灾害防治等工作内容的基础。随着工程勘察的不断发展,笔者相信,水文地质工作必将会受到广泛的关注和重视。
  2岩土的重要水理特性指标
  ①软化性,它是指岩土体受到水浸泡作用后,其力学强度降低的特性,一般采用软化系数来表示。由于粘性土层、泥岩、页岩、泥质砂岩等由于组成成分为均松散的土体,其在干燥状态下的力学强度很高,但受到水浸泡时,其力学强度会急剧下降。因此,在地层中夹杂着上述岩层时易形成软弱夹层,在岩土物理性质及力学强度评价中,应对此进行着重分析。
  ②透水性,它是指水在自身的重力作用下,岩土体允许水透过的性能,一般用渗透系数来表示。当岩土体的结构较为松散,或其内部由于构造形成了很多裂隙后,水较易透过岩土体,其渗透系数较高;而当岩土体颗粒细腻、结合紧密时,水不易透过岩土体,其渗透性数就较小。岩土体的渗透系数一般通过打井进行抽水试验来测得。
  ③崩解性,它是指岩土体被水浸泡后,土体颗粒之间的结合力被削弱、土体结构产生破坏和崩解的特性,它一般用崩解量来表示。岩土体的崩解时间与其颗粒成份、矿物成分和组成结构具有较大的关系,在相同的崩解时间内,蒙脱石、云母石等多以散开方式崩解,而石英多以散开方式崩解。
  ④给水性,它是指岩土体在水的浸泡饱和状态下,水在重力的作用下通从岩土体的孔隙、裂隙中自由流出的一种特性,一般以给水度表示。给水度是一项很重要的水文地质参数,反映了含水层的给水特性,影响场地的疏干性能,给水度多在实验室内进行测定。
  ⑤胀缩性,它是指岩土体在吸水后体积增大,失水后体积缩水的特性。由于岩土体的颗粒受水作用时吸水变厚,而失水后变薄,往往引起基坑的隆起和开裂,对地基的变形和边坡稳定会产生重要的影响。表征岩土胀缩性的指标有膨胀率、膨胀系数、收缩率、收缩系数等。
  3地下水参数的测定
  3.1水文地质参数的测定方法
  ①地下水位:采用钻孔、探井或测压管观测法测定;②渗透系数和导水系数:通常可以通过抽水试验、压水试验、注水试验以及室内渗透试验来测定;③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;④越流系数和越流因数:多孔抽水试验;⑤单位吸水率:注水试验和压水试验;⑥毛细水上升高度:试坑观测和室内试验。
  3.2水文地质参数的测定要求
  ①地下水位的测定。在工程地质勘察中,凡遇到地下含水层,均应对各含水层的地下水位高度进行测定。由于地下水的水位稳定须持续一段时间,因此地下水位的测定应在含水层的水位静止后再进行测定;若采用泥浆钻进时,须将测水管打入含水层20cm后再进行观测;对多层含水层进行测定时,应采取有效措施,防止各含水层互相串通。②地下水流向的测定。通常采用几何法测定,在测点四周按一定的距离打若干探孔,分别测定各孔的水位,来确定地下水的流向,而通过指示剂法和充电法可以从各探孔内测得地下水的流速。③抽水试验。由于渗透系数的不同,所选定的抽水试验方法有所不同,实际应用中,可根据渗透系数的不同应用范围具体选用不同的试验方法。抽水试验宜通过三次降深测定,最大降深的确定应由工程设计所需的最大地下水位深度来确定,在抽水试验中,应由同一测定人和同一台测定仪器进行量测,抽水孔的读数精度应为厘米级,观测孔的读数精度应为毫米级,当水位在一定的范围内波动,而没有出现较大的升、降时,可视为水位稳定,其水位可作为测定值。④渗水试验和注水试验。上述两个试验可在试坑或钻孔中进行测定,一般砂土和粉土采用试坑单环法测定,粘性土可采用试坑双环法,当试验深度较大时,可采用钻孔法测定。⑤压水试验。根据工程的实际要求,结合地质勘察的钻探资料,按岩层的渗透性划分试验段,再确定试验孔位,根据试验的起始压力、最大压力和压力级数绘制出压力与压入水量的关系曲线,最后计算本试验段的透水率,确定P—Q曲线的类型。
  4地下水引起的岩土工程危害
  4.1地下水位变化引起的岩土工程危害
  ①地下水位上升引起的危害。造成地下水位上升的影响因素有很多,地质构造方面的原因有含水层结构的变化、岩性产状的变化等,水文方面的原因有降雨量的增大、气温的变化等,人为方面的原因有灌溉、施工破坏等因素的影响。可见,许多方面的因素作用都可能使地下水位上升。地下水位的上升使潜水面的位置向地表移动,易造成以下几个方面的危害:土壤盐碱化加剧、地下水对地下构筑物的腐蚀作用加强;河岸及斜坡易产生地质灾害,如滑移、崩塌等现象,造成地下构筑物损坏;易受水作用的岩土体出现软化、崩解和强度降低等现象;粉细砂土易出现饱和流砂等现象。②地下水位下降引起的岩土工程危害。地下水位的下降通常由人为原因引起,如人类的开矿活动、修建水库截断了地下水源的补给途径、对河流进行治理和改道等。由于岩土的胀缩性,使得在地下水位下降后,岩土变软,诱发地面发生裂缝、坍塌和沉降等。由此而引发的一系列生态问题将会对地下水资源、地质条件产生较大的破坏,而且多数不可逆转,危害十分严重。③地下水位的反复波动。地下水位的反复波动易使地上建筑的基础产生变形,造成建筑开裂等问题,最重要的是,地下水位的反复波动,会对地层中的胶结物产生淘洗作用,当土层中失去脱结物,土体的强度会变低,给工程基础的处理带来困难。
  4.2地下水动压力作用引起的岩土危害
  天然的地下水很少会产生动压力,但人类的活动,如地下空间或矿产资源的开发会使得正常的地下水压力平衡被打破,使局部产生较大的压力,当遇到粉粘土层时,会产生流砂、管涌等问题,造成基坑隆起和变形,严重的会使边坡失稳,发生工程安全事故。
  4.3地下水对基础的危害
  选择基础埋深时,应认真考虑地下水的动态变化及其埋藏特点。进行建筑基础设计时,应保证建筑基础的底面埋置在地下水位以上,否则应采取相应的排水和降水措施,同时还应对基础的钢筋混凝土做必要的防地下水腐蚀措施。当基础伸入承压水层内时,在施工前必须采取降水措施,防止在基坑开挖时承压水喷出,危害人身财产安全。沿河岸线建设的建筑,除了考虑地下水的影响外,还应充分考虑地下水与地表水的相互补给关系,避免地表水对基础的冲刷,危害结构安全。
  4.4地下水对岩土力学性质的危害
  当地下水位由上向下变化时,岩土的天然含水量和孔隙比会出现由小变大再变小的趋势,其压缩模量和承载力则会出现由大变小再变大的趋势。究其原因,地下水的长期水位变化,产生了淋滤作用,使岩土中的铁、铝等矿物元素发生富集,加强了土体之间的胶结和连接能力,形成了硬壳层,造成了岩土的含水量、孔隙比变小,而压缩模量和承载力变大的情况;而位于地下水位以下的土层,其受地下水位变化作用影响较小,其氧化、水解作用也较弱,主要作用力来自上层土体的压力作用,土质逐渐变得密实,因此,含水量变小,压缩模量和承载力变高。
  5结语
  水文地质勘察在工程地质勘察中占据着十分重要的作用,广大地质勘察工作者应加强对水文地质勘察的重视,根据工程的实际情况,对由地下水作用可能会引起的岩土危害和工程危害做出评估,并提出相应的预防措施,才能使地质勘察真正地服务于工程建设,有效地 指导作用。
  参考文献
  [1]GB50021-2002,岩土工程勘察规范[S].
  [2]GB50007-2002,建筑地基基础设计规范[S].
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