岩土工程勘察中水文地质试验与地下水监测的重要性

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  [摘要]岩土工程是建筑工程施工的基础工程,其勘测数据的准确性关系着建筑工程施工的安全性,特别是查明水文地质环境条件,更是与建筑工程施工与安全息息相关,因为地下水的赋存形式与动态变化会导致场地出现崩塌/滑坡以及地面沉降等地质灾害及涌水、涌沙等情况,使得建筑工程存在危险及隐患,威胁着人员的生命和财产安全,因此应该引起我们的重视。但是在实际的岩土工程勘测中,勘测人员往往不重视查明场地的水文地质条件,忽视水文地质试验以及地下水监测工作,使得工程施工及运营中存在安全隐患,所以本文通过研究岩土工程勘察中通过水文地质试验查明水文地质环境条件与进行地下水监测的重要性,以期提高勘察人员对水文地质的重视程度,减少工程项目的安全隐患。
  [关键词]岩土工程勘察 水文地质试验 地下水监测 重要性分析
  [中图分类号] P624 [文献码] B [文章编号] 1000-405X(2015)-8-206-2
  1前言
  地下水是赋存在地面以下岩石空隙中的水,而水文地质则是指地下水的各种运动和变化,地下水的存在型式和变化与工程地质密不可分,既相互联系又相互影响,而且由于地下水是岩石土体的一部分,其變化会直接导致岩石土体的特性改变,从而对建筑工程的耐久性和安全性产生影响。但是在岩土工程的实际勘测中,勘测人员对于水文地质的试验与地下水监测并不重视,勘测数据也很少利用水文参数作为参考依据,甚至只将水文地质的试验当作象征性的步骤来进行,这使得因地下水变化而引发的建筑工程质量问题频发,不利于建筑企业的发展,因此勘测人员应该重视工程勘察中水文地质试验与地下水监测的重要性,了解地下水可能对岩土土体造成的危害和影响,并提出预防控制措施,确保工程建筑的安全。
  2地下水变化的危害
  地下水的变化会使得岩土土体出现滑动、地面沉降等情况,影响建筑工程的稳定性,其主要原因是因为地下水受到施工现场的环境因素影响,如大雨、人为等,导致地下水位出现升降变化以及渗透力(动水压力)作用,从而影响土体的稳定性,特别是对于砂性土壤和粉质土壤等渗水性强的土壤,地下水对其的影响颇大。而且当工程排水措施工作不到位,使地下水达到一定的程度时都会对岩土土体的稳定性造成威胁,以下是因地下水位的变化而导致的危害:
  2.1地下水位上升引起的危害
  导致地下水位上升的原因十分复杂,主要可分为地质因素、气候因素以及人为因素。其中地质因素有施工场地地质的含水层结构情况、岩层的产状以及岩石的岩性;气候因素有降雨量和气温变化等;人为因素有人工灌溉以及工程施工等,同时,造成地下水位上升的因素也可能使这几种因素的共同作用。而因地下水位上升引起的危害则主要是:①施工场地的土壤盐渍化或沼泽化,地下水以及岩土对工程建筑的腐蚀性增加;②工程的河岸或者斜坡边坡等,因为水位升高,渗透作用大,使得出现岩土滑移、坍塌等影响建筑稳定性的情况;③破坏具有特殊性土质结构的稳定性,使得土质密实强度下降,出现软化的现象。④使得粉质土壤、粉细砂因含水量大而出现饱和液化,引起管涌、流砂等水土流失情况。⑤施工场地的地下洞穴因水位上升而遭到淹没,基础上浮,使得工程建筑的安全性低[1]。
  2.2地下水位下降引起的危害
  对于地下水位的下降,成因主要是由于人为作用造成的,例如为了减少地下水含量,进行集中抽取地下水、在进行采矿时对矿床进行疏干以及在上游建筑大坝、修建大型水库以拦截下游地下水的补给等,人为的迫使地下水干涸,地下水位过分的下降会使得地面干旱开裂、沉降和塌陷等,不仅施工困难,而且影响生态环境平衡,同时过分抽取地下水还会使得地下水枯竭,水质恶化,影响工程建筑以及人们生活环境的安全性和稳定性。
  2.3地下水位的频繁变化引起的危害
  引起地下水位变化频繁的原因多变,一是由于地下水位的过分下降,使得地面出现干枯开裂等情况,所以施工人员对其临时的进行地下水的补给,二是由于地域的蒸发作用,使得地下水水位下降快,三是因为气候降水的影响等。地下水位的频繁变化会使得膨胀性质的岩土出现不同程度的膨胀收缩变形,甚至膨胀收缩的幅度范围不断扩大,造成地面开裂,使得工程建筑遭到破坏。因此,如果建筑工程的地质属于膨胀性质岩土,则对岩土工程的勘测是应该注意施工现场的水文情况以及地下水的含量,当地下水位出现频繁变化时应该立即采取有效的措施,而对于工程地基的基础深度选择上最好选在地下水位以上或者以下的位置,避免选择地下水位的变动带里。
  2.4地下水动力平衡改变引起的危害
  虽然地下水受到动水压力的影响较为轻微,通常不会引发太大的危害,但是在人为的工程施工影响下,地下水的动力平衡会出现失衡的情况,然后在地下水的动水压力影响下,导致岩土土体出现流砂、基坑突涌以及管涌等严重的工程危害,影响工程建筑的稳定性。特别是对于高层建筑在进行深基坑的开挖中,往往因承压水头所承受的压力值超出其自身的承压限制,导致出现基坑突涌。基坑突涌的形式通常与建筑的承压水层岩性与类型相关,如果承压含水层属于岩溶水、裂隙水,或者属于砾砂、中粗砂以及卵砾孔隙水等时,建筑的基底顶会出现开裂,地下水从基底顶的裂缝中流出,导致基坑出现积水;如果承压含水层属于细粒砂层时,则基地会出现喷水和冒沙的现象。基坑突涌不仅给建筑工程的施工带来一定的难度,还会导致地基的强度被削弱,边坡失稳。因此,为了避免出现基坑突涌的情况,施工人员可以对其进行预防和控制,控制建筑基坑的开挖深度,让基坑与地下水保持一定厚度的隔水层,避免出现基坑突涌的情况,同时,施工人员可以在建筑基坑的外围根据工程的实际情况设置一定数量的排水孔,避免承压水位的升高,降低承压水头的压力[2]。
  3地下水对岩土土体性质的影响
  通常地下水位以上的部分、水位以下的部分以及水位的变动带都会出现较为明显的变化,且变化遵循着一定的规律进行,即岩土土体从上到下的含水量、孔隙比规律为小、大、小,而承载力以及压缩模量的规律是大、小、大。这辩护的规律主要是由于地下水位以上的部分会经常受到淋滤的影响,使得铁铝含量丰富,胶结充填岩土颗粒,让岩土颗粒之间的连接能力增强,形成硬壳层,所以地下水位以上的部分含水量与孔隙比小,而承载力以及压缩模量增大。对于地下水位以下的部分,因为地下水之间的交替较为缓慢,水解和氧化的作用比水位以上部分小,在覆土层的重力压力下,地下水位以下的部分较为密实,因此其含水量和孔隙比减小的时候,承载力以及压缩模量增大。但是在强风化岩与残积土的接触部位,因为强风化岩自身含有风化的孔隙裂隙水,会直接影响残积土的底部土层,使得强风化岩与残积土之间存在软塑的土层作为过渡。而在地下水位的变动带土层,因为地下水的变化频繁,使得岩土层中的铁铝流失,岩土颗粒缺乏胶结充填的物质,导致土质疏松,因此其含水量和孔隙比增加的时候,承载力以及压缩模量降低。   4解决措施
  4.1提高对水文数据的使用率
  在实际的岩土工程勘测中,许多勘测人员并不重视对施工场地水文地质以及地下水的监测工作,勘测数据往往缺少地下水文情况对工程施工的影响和危害等内容,导致勘测数据不能全面的反映出工程施工的地质情况,不利于建筑工程设计以及施工的进行,因此,勘测人员应该提高水文数据的使用率,合理的对水文问题进行评价,同时考虑以下几点内容:
  (1)勘测人员应该重点关注地下水以及其变化对岩土土体和工程建筑的影响,预测在施工中可能会出现的情况,提前制定大体的应对措施。
  (2)勘测人员在进行勘测工作时,应该根据工程建筑的实际要求,查看地基等基础类型是否能满足工程需要,详细的记录下地下水的变化情况,以作为选型的参考依据。
  (3)勘测人员除了要勘测地下水的具体情况,还要对其进行预测,判断在工程施工中会给地下水变化造成什么影响以及地下水可能对岩土土体和建筑工程造成的反作用情况。
  4.2重视水文地质的试验与地下水监测
  为了保持岩土土体的稳定性,保障建筑工程的施工质量,勘测人员应该重视水文地质的试验与地下水监测,了解和掌握地下水的变化规律。通常所说的岩土的水理性质主要是指地下水与岩土之间互相作用而产生的各种不同的性质,岩土的水理性质不仅仅会影响岩土土体的强度以及变形情况,甚至还会影响到工程建筑的稳定性。地下水赋存形式的不同往往会使得岩土的水理性质出现改变,因此勘测人员利用水文地质的试验与地下水监测,能更好地了解岩土的水理性质,并作出科学合理的预测[3]。
  5结束语
  工程勘察中,水文地质的试验与地下水监测能有效了解和控制地下水位的变化,避免因地下水位的变化而影响岩土土体和工程建筑的稳定性,在确保地下水动力平衡的同时,保障建筑工程的施工安全。
  参考文献
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  [3]李怀良,王庆锦.浅谈当前水文地质问题在工程地质勘察中的重要性[J].中国新技术新产品,2013,10(07);210-211.
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