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【摘要】水文地质问题一直是岩土工程勘察中不可忽视的重要问题,在具体工程中,一定要因地制宜,根据勘察到的工程所处地域的地质水文条件,制定相应的防护措施和施工计划,真正保证工程的质量。为提高工程勘察质量,在工程勘察中不仅要求查明与岩土工程有关的水文地质问题,评价地下水对岩土体和建筑物的作用及其影响,更要提出预防及治理措施的建议,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。
【关键词】水文地质；岩土工程；勘察
1岩土工程中水文地质的勘察要求
在岩土工程勘察中,应根据工程的具体要求,通过搜集资料和水文地质勘察工作,查明工程所属区域的水文地质条件。
1.1 地质环境。包括工程所在区域的地质构造特征、基底构造及其对第四系厚度的控制、地层岩性、新构造运动等方面的内容。
1.2 自然地理条件:这里面包括气象水文特征和地形地貌等内容,气象水文特征是指工程所属地域,是属于亚热带还是热带、季风气候与否,拥有的湿润程度与热量等。地形地貌是指工程区域周围的水系、平原或高原特征、地形开阔平坦与否、地貌侵蚀和堆积情况如何等。
1.3 地下水位情况。包括近2～5年最高地下水位、水位变化趋势;地下水补给排泄条件、地表水与地下水的补排关系及对地下水位的影响等。地下水位的变化对岩土工程的影响巨大,是工程勘察的重点内容。
1.4 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;主要含水层的分布、厚度及埋深;通过现场试验测定地层渗透系数等水文地质参数等;场地地质条件下对地下水赋存和渗流状态的影响、判定地下水水质对建筑材料的腐蚀性等。
2 岩土工程项目中的水文地质因素
岩土工程中的水文地质因素，随着地形地貌单元地质构造的变化而不同。不同的水文地质问题在岩土工程中有着不同的危害。
2.1 地下水的类型及特征
2.1.1 潜水：主要是埋藏在地表以下第一个连续稳定的隔水层以上，具有自由水面，动水面也有出露于地表的基岩裂隙和溶洞中，即称裂隙潜水和岩溶潜水。它的特性是埋藏浅，含水层厚度深度随着季节性变化大，为自由水面又称无压水，它的排泄方式主要由水平排泄和垂直排泄两种方式进行。
2.1.2 承压水：它是充满在两个稳定不透水层或弱透水层间的含水层中，承受水压力的地下水，埋藏在第四纪以前岩层中或第四纪堆积物中。它的主要特征是分布区与补给区不一致，地下水面为非自由面，承受静压力。它的水温水量水压不受降水、季节变化影响。任意一点的承压水厚度稳定不变。
3 岩土的水理性质
岩土的水理性质，是指岩土与地下水相互作用时显现出来的各种性质。岩土的水理性质和岩土的物理性质是岩土主要的水文地质问题，它不仅影响岩土的强度和变形，而且一些性质还直接影响到建筑物的安全和稳定性。在以往的岩土工程勘察中由于经验不足对地下水的水理性有所忽视，因而对岩土工程地质性质的评价是不够全面的，导致很多问题的出现。下面笔者首先介绍一下地下水赋存形式及对岩土水理性质的影响，然后再对岩土的几个重要的水理性质及其研究测试方法进行简单的介绍。
3.1 重要水理性质及其测试方法：
3.1.1 岩土的软化性；是指岩土体浸水后，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。在工程勘察中发现存在易软化岩层时，在地下水的作用下经常会形成软弱的地层。各类成因的粘性土层、泥岩、页岩、泥质页岩等均普遍存在软化特性。
3.1.2 透水性：是指在水的重力作用下，岩土层允许水透过本层的能力。松散岩土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，其透水性愈强，透水性一般用渗透系数表示，岩土体的渗透系数可通过抽水试验获取。透水性造成的地下水渗透径流，除了同样可使岩体软化、泥化、溶蚀，并降低其强度外还可以使其产生扬压力（当地表数位升高时），削减上部建筑物自重的垂直荷载和产生动水压力，引起基础沉陷变形甚至破坏。此两者将间或直接导致基础稳定性降低危害上部建筑物的安全和稳定。国内外因坝基失稳而遭到破坏的大坝事故中，大多数都因与坝基下渗流的不良作用有关。
3.1.3 崩解性：是指岩土浸水性湿化后，由于土粒链接被削弱破坏，使土体崩散，解体的特性。岩土的崩解特性与土的颗粒成分，矿物成分结构等关系极大。
3.1.4 溶水性：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量的性能，以给水度表示。给水度是含水层的一个重要水文地质参数，也影响地下水疏干时间。给水度一般采用实验室方法测定。
3.1.5 胀缩性：是指岩土吸水体积增大，失水后体积减少的特性，岩土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。
4 岩土工程项目中的水文地质评价
不同阶段的岩土工程地质勘察，其目的不同，但为提高岩土工程的质量，不仅要求查明与岩土工程有关的水文地质问题，评价地下水对岩土体和建筑物的作用及其影响，更要提出预防治理措施的建议，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。
在以往的岩土工程中由于缺少结合基础设计的施工需要评价地下水对岩土工程的作用和危害，在很多地区的工程案例中发生因地下水造成基础下沉和建筑物开裂，隧道坍塌的质量事故，总结以往的经验教训，笔者认为今后在岩土工程勘察中，应加强对水文地质问题的评价，主要应从如下方面考虑。
4.1 应重点评价地下水对岩土体和建筑物的作用和影响，预测可能产生的岩土工程危害，并提出防止措施。
4.2 在岩土工程设计勘察施工的过程当中，还应密切结合建筑物地基基础类型的需要，查明相关水文地质问题，提供设计，施工所需的水文地质资料。
4.3 應从项目整体角度，按地下水对工程的作用与影响，提出可能发生的问题，应当重点评价的工程地质问题，如：
4.3.1 地下水对硷及硷内钢筋的腐蚀性。
4.3.2 对选用软质岩石、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，应当重点评价地下水活动对上述岩土体可能产生的软化、溶解、甚至崩解、胀缩等作用。
4.3.3 在地基基础压缩层范围内存在松散、饱和的粉土、砂土时，应当预测产生潜蚀，渗透径流、管涌的可能性，及时提醒设计施工加强防护。
4.3.4 当基础下存在承压含水层，应对基坑开挖后承压水冲毁基坑底板的可能性进行计算和评价。
4.3.5 在地下水位以下基坑，应进行渗透性和溶水性试验，并评价由于人工降水引起土体沉降、边坡失稳进而影响周围建筑物稳定性的可能性。
4.3.6 基础底部存在透水层时应对其渗透性可能引起的基础及其上部建筑物的稳定性作出正确的预测和评价。
4.3.7 在地下水位以下施工的建筑物，对改变原来的水文地质环境可能引起的地质灾害和对建筑物的危害作出可能的预测和评估。
5 水文地质问题引起的岩土工程危害
根据以上地下水的物理化学特性及结合地下水类型的特征等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径流、地下水动力、压力的作用等原因造成的。
地下水位的变化因素大致分为天然因素和人为因素，当地下水位的变化达到一定程度时，都会对岩土工程造成危害，经分析，笔者认为地下水位变化引起危害大致分为以下几种方式：
5.1 潜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，其主要是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；人为因素如灌溉、施工等的影响。多数是几种因素综合作用下的结果。由于潜水面的上升对岩土工程可能造成很多危害，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、河岸等岩土体产生滑移、崩塌等不良地質现象。一些具有特殊性的岩土体（如泥岩、页岩、泥质砂岩、花岗岩残积土等）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、管漏等现象。 地下洞室充水淹没，基础上浮，建筑物失稳。
5.2 地下水位的降低多是由于人为因素造成的
地下水位下降引起的岩土工程危害，如集中抽取大量地下水，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。这样由于地下水位的过大下降，常常得不到补给，引发地裂、地面沉降、地面坍塌等地质灾害，以及地下水源枯竭、水源恶化等环境问题，对整体建筑的稳定性和人类自然的居住环境造成较大威胁。如：坝基地下水渗流引起溃坝，垂直压缩变形引起地面不均匀坍塌，建筑物的开裂，甚至失稳破坏。引起隧洞围岩产生便向洞内膨胀变形、甚至破坏；如洞顶坍方、侧壁滑塌、洞底鼓胀、岩爆等。
5.3 地下水频繁升降对岩土工程造成的危害
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，当地下水升降频繁时，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不断加大，进而形成地裂引起建筑物特别是轻型建筑物的破坏。地下水升降变动带内由于地下水的变化积极交替，会将土层中的胶结物如铁、铝成分淋失，土层失去胶结能力将造成土质变松、含水量孔隙比增大、压缩模量、承载力降低，给岩土工程基础选择、处理，带来较大的麻烦。
5.4 地下水动力、压力作用引起岩土工程危害
地下水在天然状态下动力、压力作用比较微弱，一般不会造成什么危害，但在人为活动中由于改变了地下水天然动力平衡条件，在移动的动水压力作用下，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。
结束语
岩土工程问题中,地下水问题占有相当重要的位置,准确合理地查明地下水位,不仅使资料的可靠程度更高,而且可更好地用岩土体的潜在能力。因此,为提高工程勘察质量,在工程勘察中不仅要求查明与岩土工程有关的水文地质问题,以消除地下水对岩土工程的危害。随着工程勘察的发展,其必将受到越来越广泛的重视,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。
参考文献
[1] 水文地质工程地质选辑[J];水文地质工程地质;1980年01期
[2] 薛禹群,谢春红;水文地质中应用的数值方法述评[J];水文地质工程地质;1980年01期
[3] 张少勇;刘伟超;田慧娟;李倩倩;;现代水文地质勘察方法在找水中的综合运用[J];中州煤炭;2010年
【关键词】水文地质；岩土工程；勘察
1岩土工程中水文地质的勘察要求
在岩土工程勘察中,应根据工程的具体要求,通过搜集资料和水文地质勘察工作,查明工程所属区域的水文地质条件。
1.1 地质环境。包括工程所在区域的地质构造特征、基底构造及其对第四系厚度的控制、地层岩性、新构造运动等方面的内容。
1.2 自然地理条件:这里面包括气象水文特征和地形地貌等内容,气象水文特征是指工程所属地域,是属于亚热带还是热带、季风气候与否,拥有的湿润程度与热量等。地形地貌是指工程区域周围的水系、平原或高原特征、地形开阔平坦与否、地貌侵蚀和堆积情况如何等。
1.3 地下水位情况。包括近2～5年最高地下水位、水位变化趋势;地下水补给排泄条件、地表水与地下水的补排关系及对地下水位的影响等。地下水位的变化对岩土工程的影响巨大,是工程勘察的重点内容。
1.4 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;主要含水层的分布、厚度及埋深;通过现场试验测定地层渗透系数等水文地质参数等;场地地质条件下对地下水赋存和渗流状态的影响、判定地下水水质对建筑材料的腐蚀性等。
2 岩土工程项目中的水文地质因素
岩土工程中的水文地质因素，随着地形地貌单元地质构造的变化而不同。不同的水文地质问题在岩土工程中有着不同的危害。
2.1 地下水的类型及特征
2.1.1 潜水：主要是埋藏在地表以下第一个连续稳定的隔水层以上，具有自由水面，动水面也有出露于地表的基岩裂隙和溶洞中，即称裂隙潜水和岩溶潜水。它的特性是埋藏浅，含水层厚度深度随着季节性变化大，为自由水面又称无压水，它的排泄方式主要由水平排泄和垂直排泄两种方式进行。
2.1.2 承压水：它是充满在两个稳定不透水层或弱透水层间的含水层中，承受水压力的地下水，埋藏在第四纪以前岩层中或第四纪堆积物中。它的主要特征是分布区与补给区不一致，地下水面为非自由面，承受静压力。它的水温水量水压不受降水、季节变化影响。任意一点的承压水厚度稳定不变。
3 岩土的水理性质
岩土的水理性质，是指岩土与地下水相互作用时显现出来的各种性质。岩土的水理性质和岩土的物理性质是岩土主要的水文地质问题，它不仅影响岩土的强度和变形，而且一些性质还直接影响到建筑物的安全和稳定性。在以往的岩土工程勘察中由于经验不足对地下水的水理性有所忽视，因而对岩土工程地质性质的评价是不够全面的，导致很多问题的出现。下面笔者首先介绍一下地下水赋存形式及对岩土水理性质的影响，然后再对岩土的几个重要的水理性质及其研究测试方法进行简单的介绍。
3.1 重要水理性质及其测试方法：
3.1.1 岩土的软化性；是指岩土体浸水后，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。在工程勘察中发现存在易软化岩层时，在地下水的作用下经常会形成软弱的地层。各类成因的粘性土层、泥岩、页岩、泥质页岩等均普遍存在软化特性。
3.1.2 透水性：是指在水的重力作用下，岩土层允许水透过本层的能力。松散岩土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，其透水性愈强，透水性一般用渗透系数表示，岩土体的渗透系数可通过抽水试验获取。透水性造成的地下水渗透径流，除了同样可使岩体软化、泥化、溶蚀，并降低其强度外还可以使其产生扬压力（当地表数位升高时），削减上部建筑物自重的垂直荷载和产生动水压力，引起基础沉陷变形甚至破坏。此两者将间或直接导致基础稳定性降低危害上部建筑物的安全和稳定。国内外因坝基失稳而遭到破坏的大坝事故中，大多数都因与坝基下渗流的不良作用有关。
3.1.3 崩解性：是指岩土浸水性湿化后，由于土粒链接被削弱破坏，使土体崩散，解体的特性。岩土的崩解特性与土的颗粒成分，矿物成分结构等关系极大。
3.1.4 溶水性：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量的性能，以给水度表示。给水度是含水层的一个重要水文地质参数，也影响地下水疏干时间。给水度一般采用实验室方法测定。
3.1.5 胀缩性：是指岩土吸水体积增大，失水后体积减少的特性，岩土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。
4 岩土工程项目中的水文地质评价
不同阶段的岩土工程地质勘察，其目的不同，但为提高岩土工程的质量，不仅要求查明与岩土工程有关的水文地质问题，评价地下水对岩土体和建筑物的作用及其影响，更要提出预防治理措施的建议，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。
在以往的岩土工程中由于缺少结合基础设计的施工需要评价地下水对岩土工程的作用和危害，在很多地区的工程案例中发生因地下水造成基础下沉和建筑物开裂，隧道坍塌的质量事故，总结以往的经验教训，笔者认为今后在岩土工程勘察中，应加强对水文地质问题的评价，主要应从如下方面考虑。
4.1 应重点评价地下水对岩土体和建筑物的作用和影响，预测可能产生的岩土工程危害，并提出防止措施。
4.2 在岩土工程设计勘察施工的过程当中，还应密切结合建筑物地基基础类型的需要，查明相关水文地质问题，提供设计，施工所需的水文地质资料。
4.3 應从项目整体角度，按地下水对工程的作用与影响，提出可能发生的问题，应当重点评价的工程地质问题，如：
4.3.1 地下水对硷及硷内钢筋的腐蚀性。
4.3.2 对选用软质岩石、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，应当重点评价地下水活动对上述岩土体可能产生的软化、溶解、甚至崩解、胀缩等作用。
4.3.3 在地基基础压缩层范围内存在松散、饱和的粉土、砂土时，应当预测产生潜蚀，渗透径流、管涌的可能性，及时提醒设计施工加强防护。
4.3.4 当基础下存在承压含水层，应对基坑开挖后承压水冲毁基坑底板的可能性进行计算和评价。
4.3.5 在地下水位以下基坑，应进行渗透性和溶水性试验，并评价由于人工降水引起土体沉降、边坡失稳进而影响周围建筑物稳定性的可能性。
4.3.6 基础底部存在透水层时应对其渗透性可能引起的基础及其上部建筑物的稳定性作出正确的预测和评价。
4.3.7 在地下水位以下施工的建筑物，对改变原来的水文地质环境可能引起的地质灾害和对建筑物的危害作出可能的预测和评估。
5 水文地质问题引起的岩土工程危害
根据以上地下水的物理化学特性及结合地下水类型的特征等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径流、地下水动力、压力的作用等原因造成的。
地下水位的变化因素大致分为天然因素和人为因素，当地下水位的变化达到一定程度时，都会对岩土工程造成危害，经分析，笔者认为地下水位变化引起危害大致分为以下几种方式：
5.1 潜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，其主要是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；人为因素如灌溉、施工等的影响。多数是几种因素综合作用下的结果。由于潜水面的上升对岩土工程可能造成很多危害，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、河岸等岩土体产生滑移、崩塌等不良地質现象。一些具有特殊性的岩土体（如泥岩、页岩、泥质砂岩、花岗岩残积土等）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、管漏等现象。 地下洞室充水淹没，基础上浮，建筑物失稳。
5.2 地下水位的降低多是由于人为因素造成的
地下水位下降引起的岩土工程危害，如集中抽取大量地下水，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。这样由于地下水位的过大下降，常常得不到补给，引发地裂、地面沉降、地面坍塌等地质灾害，以及地下水源枯竭、水源恶化等环境问题，对整体建筑的稳定性和人类自然的居住环境造成较大威胁。如：坝基地下水渗流引起溃坝，垂直压缩变形引起地面不均匀坍塌，建筑物的开裂，甚至失稳破坏。引起隧洞围岩产生便向洞内膨胀变形、甚至破坏；如洞顶坍方、侧壁滑塌、洞底鼓胀、岩爆等。
5.3 地下水频繁升降对岩土工程造成的危害
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，当地下水升降频繁时，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不断加大，进而形成地裂引起建筑物特别是轻型建筑物的破坏。地下水升降变动带内由于地下水的变化积极交替，会将土层中的胶结物如铁、铝成分淋失，土层失去胶结能力将造成土质变松、含水量孔隙比增大、压缩模量、承载力降低，给岩土工程基础选择、处理，带来较大的麻烦。
5.4 地下水动力、压力作用引起岩土工程危害
地下水在天然状态下动力、压力作用比较微弱，一般不会造成什么危害，但在人为活动中由于改变了地下水天然动力平衡条件，在移动的动水压力作用下，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。
结束语
岩土工程问题中,地下水问题占有相当重要的位置,准确合理地查明地下水位,不仅使资料的可靠程度更高,而且可更好地用岩土体的潜在能力。因此,为提高工程勘察质量,在工程勘察中不仅要求查明与岩土工程有关的水文地质问题,以消除地下水对岩土工程的危害。随着工程勘察的发展,其必将受到越来越广泛的重视,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。
参考文献
[1] 水文地质工程地质选辑[J];水文地质工程地质;1980年01期
[2] 薛禹群,谢春红;水文地质中应用的数值方法述评[J];水文地质工程地质;1980年01期
[3] 张少勇;刘伟超;田慧娟;李倩倩;;现代水文地质勘察方法在找水中的综合运用[J];中州煤炭;2010年