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【摘要】：水文地质与水利水电工程地质勘察有着极为密切联系，是地质勘察工作重要组成部分。本文对工程地质勘察中水文地质勘察评价内容、岩土水理性质、与地下水引起有关工程地质问题进行了阐述。以此来证明水文地质在水利水电工程地质勘察中的重要性。
【关键词】：工程地质勘察；水文地质；岩土水理性质；地下水
[Abstract]: Hydrology and water resources and hydropower engineering geological investigation has a very close relationship, is an important part of geological prospecting work. Based on the engineering geological investigation in the hydrogeological investigation of evaluation content, soil hydraulic properties, are described and related engineering geological problems caused by groundwater. In order to prove the importance of hydrogeology in geological exploration of water resources and hydroelectric project.
[keyword]: engineering geological exploration; hydrogeology; soil hydraulic properties; groundwater
中图分类号：U442.2文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2013）
水文地质是水利勘察中的重要组成部分，水文地质和工程地质二者关系极为密切，互相联系和互相作用。地下水是岩土体的组成部分，直接影响建筑场地岩土体的工程特性，对建筑物及地基基础的稳定性和耐久性产生影响。在工程地质勘察中应进行钻探、外业水文地质试验、观测，查明场区水文地质条件，掌握地下水的形成、赋存、运动特征、水质水量变化规律。但在实际中通常注重对勘探揭露出来的岩土体类型及其工程地质性质、地质结构的研究，在勘察报告中大多只是简单地对天然状态下的水文地质条件作一般性描述、评价，对水文地质条件没有进行深入研究。没能准确预测地下水位的变化所引起的工程地质问题，导致经常发生由地下水引发的各种岩土工程危害问题。
1 水文地质勘察及评价内容
为防止由于地下水位的变化，造成水工建筑损坏，在工程勘察中对水文地质勘察及评价主要考虑以下内容：
(1)查明地下水的类型和赋存状态，含水层的分布，地下水的补给排泄条件，地表水与地下水的补排关系及对地下水位的影响。
(2)查明地下水对岩土体和水工建筑物的作用和影响，预测可能产生的岩土工程危害,提出防治措施。
(3)查明拟建场地的水文质条件及岩体的透水性，评价岩体的渗透特性，提供岩土体的水文地质参数。
(4)按环境水对工程的作用与影响，着重评价不同地质环境条件下存在的地质问题。环境水的化学成分对混凝土结构的腐蚀性、钢筋混凝土结构中钢筋的腐蚀性及对钢结构的腐蚀性评价。
(5)对特殊的岩土体如软质岩石、强风化岩、残积土、膨胀土、湿陷性黄土、盐渍土等岩土体，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、湿陷、潜蚀等有害作用。在冻土地区应评价地下水对土的冻胀和融陷的影响。
(6)拟建场地在20m范围内存在松散、饱和的粉细砂、粉土时，地震基本烈度大于7度时，应对地震效应及地震液化的可能性进行评价。
(7)基坑开挖应进行坑底及侧壁的渗透稳定性评价，并评价由于人工降水对周围环境的影响。
2岩土水理性质
2.1地下水的赋存形式
地下水按其在岩土中的赋存形式可分为结合水、自由水和冰三种，其中结合水可分为强结合水和弱结合水两种，自由水可分为重力水和毛细水。不同形式的地下水对岩土水理性质的影响程度不同，而且影响程度又与岩土的类型有关。
2.2
岩土主要水理性质及测试办法：
岩土的水理性质是指岩土与地下水相互作用时岩土显示出来的各种性质，主要表现在岩土的软化性、透水性、崩解性、给水性、持水性、毛细管性、胀缩性、湿陷性等，这些特性与构成岩土的固态、液态、气态三相紧密相关。土的性质受各相物质的相对含量、各相物质的特性以及各相物质间相互作用的程度等因素的影响。
(1)软化性：指岩土体浸水后，力学强度降低的特性，一般用软化系数表示，它是判断岩石耐风化、耐水浸能力的指标。在岩石层中存在易软化岩层时，在地下水的作用下往往会形成软弱夹层。各类成因的粘性上层、泥岩、页岩、泥质砂岩等均普遍存在软化特性。(2)透水性：指水在重力作用下，岩土容许水透过自身的性能。松散岩上的颗粒愈细、愈不均匀，其透水性便愈弱。坚硬岩石的裂隙或岩溶愈发育，其透水性就愈强。透水性一般可用渗透系数表示，岩上体的渗透系数可通过抽水试验求取。(3)崩解性：是指岩土浸水湿化后，由于土粒连接被削弱、破坏，使土体崩散、解体的特性。岩土的崩解性与土的颗粒成分、矿物成分、结构等关系极大，以蒙脱石、水云母、高岭土为主的残积土以散开方式崩解，而以石英为主的残积土多以裂开状崩解为主。
(4)给水性：是指在重力作用下饱水岩土能从孔隙、裂隙中自由流出一定水的性能，以给水度表示。给水度是含水层的几个重要水文地质参数，也影响场地疏干时间。给水度一般采用实验室方法测定。
(5)胀缩性：指岩土吸水后体积增大，失水后体积减小的特性，岩土的胀缩性是由于颗粒表面结合水膜吸水变厚，失水变薄造成的。岩土的胀缩性往往是产生地裂缝、基坑隆起的重要原因之一，对地基变形和土坡表层稳定性有重要影响。标定岩土胀缩性的指标有：膨胀率、自由膨胀率、体缩率、收缩系数等。岩土的水理性质尚有持水性、容水性、毛细管性、可塑性等等，在这里不再一一叙述。(6)湿陷性: 黄土在一定压力作用下，浸水时土体结构迅速破坏二发生的显著的附加下沉，称黄土的湿陷性具有这种性質的黄土叫做湿陷性黄土。黄土的湿陷性按湿陷系数进行判定，湿陷系数一般采用实验室方法测定。
通过测试岩土的水理性质指标，可预测地下水位、水量发生变化时，为采取的工程措施提供依据。研究表明岩土的水理性质不仅影响岩土的强度和变形，而且还直接影响到建筑物的稳定性。如果工程地质勘察对岩土水理性质的重视不够，也就不能对岩土工程地质性质做出客观、正确的评价。
3 与地下水有关的工程地质问题
水库渗漏与库区的水文地质条件密切相关，要具体分析分水岭地区地下水的出露及分布特征，确定有无地下水分水岭，地下水分水岭的高程及其与水库正常蓄水位的关系。才能准确判断水库库水向邻谷渗漏的可能性。
修建水利设施使库区周围地下水位壅高而接近或高于地面，导致地面农田土壤沼泽化、盐渍化及建筑物地基条件恶化。水库蓄水使地下水位上升引起库岸岩土体的工程地质条件的变化，岩土体强度降低，斜坡、河岸等岩土体岩产生滑移、崩塌等不良地质现象。
饱和砂土和粉土在周期地震荷载作用下，易产生地震液化。引起喷水冒砂导致大面积地面沉降，导致建筑物地基失效，引起建筑物下沉或不均匀沉降、开裂破坏，液化侧向扩展与流滑，造成岸边地面开裂。
库区地下水引起岩体变形和沿断层的几何界面产生应力集中；库水渗透增大岩体孔隙压力，导致断层面有效应力减少和抗剪强度降低；库水对库岸岩体的物理和化学作用，对断裂面弱化、润滑和腐蚀作用，从而导致水库诱发地震。
此外地下水在动水压力的作用下岩土体易产生流土、管涌接触流失、接触冲刷的渗透变形。建筑物扬压力增大，基础上浮、失稳，也与场地的水文地质条件密切相关。
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。地下水的下降、常常诱发地面开裂、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、建筑物的稳定性和人类自身的居住环境造成很大威胁。
4 地下水位升降对岩土物理力学性质的影响
地下水的升降变化能引起岩土体的湿化，物理力学水理性质的改变，破坏了岩土体的结构，抗剪强度及承载力降低，恶化工程地质条件，坝基软弱夹层的形成及物理力学及水理性质性质与地下水的活动密切相关，随着水库蓄水，库水位抬高，地下水位上升，软弱夹层在库水的长期渗水作用的环境下，其物理性质和力学性质有可能进一步恶化，导致长期强度的降低，影响坝基的稳定。边坡工程地质勘察地表水、地下水对边坡岩体冲刷、软化、溶蚀、潜蚀，使岩土体的抗剪强度大大降低，从而影响边坡的稳定性。
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。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。
膨胀性岩土当遇到地下水变化时会产生不均匀的胀缩变形，严重时形成地裂，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。
5 结语
水利水电工程地质勘察中，水文地质条件占有相当重要的位置，准确合理地查明地下水位及岩土的水理性质，能更好的预测、评价由于地下水位的变化所出现的岩土工程问题，提出有针对性的处理意见，使地质资料的可靠程度更高。因此在地质勘察中应加强水文地质勘察与评价，切实做好水文地质工作将对勘察水平的提高起极大的推动作用。
【參考文献】
[1]工程地质手册(第四版)[S].中国建筑工业出版社（2007）
[2]水利水电工程地质勘察规范（GB 50487-2008）
[3]张成恭等．工程地质分析原理地质出版社．1985．
[作者简介]任顺泉（1963-），男（汉族），河北平山县人，高级工程师，从事水利水电工程地质勘察研究工作。
【关键词】：工程地质勘察；水文地质；岩土水理性质；地下水
[Abstract]: Hydrology and water resources and hydropower engineering geological investigation has a very close relationship, is an important part of geological prospecting work. Based on the engineering geological investigation in the hydrogeological investigation of evaluation content, soil hydraulic properties, are described and related engineering geological problems caused by groundwater. In order to prove the importance of hydrogeology in geological exploration of water resources and hydroelectric project.
[keyword]: engineering geological exploration; hydrogeology; soil hydraulic properties; groundwater
中图分类号：U442.2文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2013）
水文地质是水利勘察中的重要组成部分，水文地质和工程地质二者关系极为密切，互相联系和互相作用。地下水是岩土体的组成部分，直接影响建筑场地岩土体的工程特性，对建筑物及地基基础的稳定性和耐久性产生影响。在工程地质勘察中应进行钻探、外业水文地质试验、观测，查明场区水文地质条件，掌握地下水的形成、赋存、运动特征、水质水量变化规律。但在实际中通常注重对勘探揭露出来的岩土体类型及其工程地质性质、地质结构的研究，在勘察报告中大多只是简单地对天然状态下的水文地质条件作一般性描述、评价，对水文地质条件没有进行深入研究。没能准确预测地下水位的变化所引起的工程地质问题，导致经常发生由地下水引发的各种岩土工程危害问题。
1 水文地质勘察及评价内容
为防止由于地下水位的变化，造成水工建筑损坏，在工程勘察中对水文地质勘察及评价主要考虑以下内容：
(1)查明地下水的类型和赋存状态，含水层的分布，地下水的补给排泄条件，地表水与地下水的补排关系及对地下水位的影响。
(2)查明地下水对岩土体和水工建筑物的作用和影响，预测可能产生的岩土工程危害,提出防治措施。
(3)查明拟建场地的水文质条件及岩体的透水性，评价岩体的渗透特性，提供岩土体的水文地质参数。
(4)按环境水对工程的作用与影响，着重评价不同地质环境条件下存在的地质问题。环境水的化学成分对混凝土结构的腐蚀性、钢筋混凝土结构中钢筋的腐蚀性及对钢结构的腐蚀性评价。
(5)对特殊的岩土体如软质岩石、强风化岩、残积土、膨胀土、湿陷性黄土、盐渍土等岩土体，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、湿陷、潜蚀等有害作用。在冻土地区应评价地下水对土的冻胀和融陷的影响。
(6)拟建场地在20m范围内存在松散、饱和的粉细砂、粉土时，地震基本烈度大于7度时，应对地震效应及地震液化的可能性进行评价。
(7)基坑开挖应进行坑底及侧壁的渗透稳定性评价，并评价由于人工降水对周围环境的影响。
2岩土水理性质
2.1地下水的赋存形式
地下水按其在岩土中的赋存形式可分为结合水、自由水和冰三种，其中结合水可分为强结合水和弱结合水两种，自由水可分为重力水和毛细水。不同形式的地下水对岩土水理性质的影响程度不同，而且影响程度又与岩土的类型有关。
2.2
岩土主要水理性质及测试办法：
岩土的水理性质是指岩土与地下水相互作用时岩土显示出来的各种性质，主要表现在岩土的软化性、透水性、崩解性、给水性、持水性、毛细管性、胀缩性、湿陷性等，这些特性与构成岩土的固态、液态、气态三相紧密相关。土的性质受各相物质的相对含量、各相物质的特性以及各相物质间相互作用的程度等因素的影响。
(1)软化性：指岩土体浸水后，力学强度降低的特性，一般用软化系数表示，它是判断岩石耐风化、耐水浸能力的指标。在岩石层中存在易软化岩层时，在地下水的作用下往往会形成软弱夹层。各类成因的粘性上层、泥岩、页岩、泥质砂岩等均普遍存在软化特性。(2)透水性：指水在重力作用下，岩土容许水透过自身的性能。松散岩上的颗粒愈细、愈不均匀，其透水性便愈弱。坚硬岩石的裂隙或岩溶愈发育，其透水性就愈强。透水性一般可用渗透系数表示，岩上体的渗透系数可通过抽水试验求取。(3)崩解性：是指岩土浸水湿化后，由于土粒连接被削弱、破坏，使土体崩散、解体的特性。岩土的崩解性与土的颗粒成分、矿物成分、结构等关系极大，以蒙脱石、水云母、高岭土为主的残积土以散开方式崩解，而以石英为主的残积土多以裂开状崩解为主。
(4)给水性：是指在重力作用下饱水岩土能从孔隙、裂隙中自由流出一定水的性能，以给水度表示。给水度是含水层的几个重要水文地质参数，也影响场地疏干时间。给水度一般采用实验室方法测定。
(5)胀缩性：指岩土吸水后体积增大，失水后体积减小的特性，岩土的胀缩性是由于颗粒表面结合水膜吸水变厚，失水变薄造成的。岩土的胀缩性往往是产生地裂缝、基坑隆起的重要原因之一，对地基变形和土坡表层稳定性有重要影响。标定岩土胀缩性的指标有：膨胀率、自由膨胀率、体缩率、收缩系数等。岩土的水理性质尚有持水性、容水性、毛细管性、可塑性等等，在这里不再一一叙述。(6)湿陷性: 黄土在一定压力作用下，浸水时土体结构迅速破坏二发生的显著的附加下沉，称黄土的湿陷性具有这种性質的黄土叫做湿陷性黄土。黄土的湿陷性按湿陷系数进行判定，湿陷系数一般采用实验室方法测定。
通过测试岩土的水理性质指标，可预测地下水位、水量发生变化时，为采取的工程措施提供依据。研究表明岩土的水理性质不仅影响岩土的强度和变形，而且还直接影响到建筑物的稳定性。如果工程地质勘察对岩土水理性质的重视不够，也就不能对岩土工程地质性质做出客观、正确的评价。
3 与地下水有关的工程地质问题
水库渗漏与库区的水文地质条件密切相关，要具体分析分水岭地区地下水的出露及分布特征，确定有无地下水分水岭，地下水分水岭的高程及其与水库正常蓄水位的关系。才能准确判断水库库水向邻谷渗漏的可能性。
修建水利设施使库区周围地下水位壅高而接近或高于地面，导致地面农田土壤沼泽化、盐渍化及建筑物地基条件恶化。水库蓄水使地下水位上升引起库岸岩土体的工程地质条件的变化，岩土体强度降低，斜坡、河岸等岩土体岩产生滑移、崩塌等不良地质现象。
饱和砂土和粉土在周期地震荷载作用下，易产生地震液化。引起喷水冒砂导致大面积地面沉降，导致建筑物地基失效，引起建筑物下沉或不均匀沉降、开裂破坏，液化侧向扩展与流滑，造成岸边地面开裂。
库区地下水引起岩体变形和沿断层的几何界面产生应力集中；库水渗透增大岩体孔隙压力，导致断层面有效应力减少和抗剪强度降低；库水对库岸岩体的物理和化学作用，对断裂面弱化、润滑和腐蚀作用，从而导致水库诱发地震。
此外地下水在动水压力的作用下岩土体易产生流土、管涌接触流失、接触冲刷的渗透变形。建筑物扬压力增大，基础上浮、失稳，也与场地的水文地质条件密切相关。
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。地下水的下降、常常诱发地面开裂、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、建筑物的稳定性和人类自身的居住环境造成很大威胁。
4 地下水位升降对岩土物理力学性质的影响
地下水的升降变化能引起岩土体的湿化，物理力学水理性质的改变，破坏了岩土体的结构，抗剪强度及承载力降低，恶化工程地质条件，坝基软弱夹层的形成及物理力学及水理性质性质与地下水的活动密切相关，随着水库蓄水，库水位抬高，地下水位上升，软弱夹层在库水的长期渗水作用的环境下，其物理性质和力学性质有可能进一步恶化，导致长期强度的降低，影响坝基的稳定。边坡工程地质勘察地表水、地下水对边坡岩体冲刷、软化、溶蚀、潜蚀，使岩土体的抗剪强度大大降低，从而影响边坡的稳定性。
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。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。
膨胀性岩土当遇到地下水变化时会产生不均匀的胀缩变形，严重时形成地裂，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。
5 结语
水利水电工程地质勘察中，水文地质条件占有相当重要的位置，准确合理地查明地下水位及岩土的水理性质，能更好的预测、评价由于地下水位的变化所出现的岩土工程问题，提出有针对性的处理意见，使地质资料的可靠程度更高。因此在地质勘察中应加强水文地质勘察与评价，切实做好水文地质工作将对勘察水平的提高起极大的推动作用。
【參考文献】
[1]工程地质手册(第四版)[S].中国建筑工业出版社（2007）
[2]水利水电工程地质勘察规范（GB 50487-2008）
[3]张成恭等．工程地质分析原理地质出版社．1985．
[作者简介]任顺泉（1963-），男（汉族），河北平山县人，高级工程师，从事水利水电工程地质勘察研究工作。