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摘要:伴随市场经济发展的不断深化,我国居民生活水平和城市化建设的不断提高。现代工程建设规模也因之变得逐渐扩大,随着的工程勘察的发展, 水文地质问题在岩土工程中的勘察也必将受到越来越广泛的重视。
关键词:岩土工程;水文地质;工程勘察
Abstract:With the development of the market economy is ceaseless deepen, our country dweller standard of living and the construction of the city continued to improve. Modern engineering construction scale is also due to be gradually expanded, with the development of the engineering exploration, hydrological geological problems in geotechnical engineering reconnaissance also will get more and more attention.
Key words:Rock and soil engineering Hydrogeology Engineering survey
中图分类号:P641.72 文献标识码:A文章编号:
水文地质是岩石工程勘察施工工作中的重要内容,良好的水文地质工作将对勘察水平的提高和岩石设计施工起着极大地推动和指导作用。
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,同时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。
1岩土工程与水文地质
1.1岩土工程(geotechnical engineering)
在工程建设中有关岩石或土的利用、整治或改造的科学技术。岩土工程勘察是根据建设工程的要求,查明、分析、评价建设场地的地质、环境特征和岩土工程条件,编制勘察文件的活动。主要是为工程建设项目的可行性研究、规划选址、工程设计、地基处理及建成后的安全检验、建设环境的监测从而保证工程建设顺利开展实行。
1.2水文地质(hydrogeology)
水文地质是研究地下水的形成,分布,运动规律,物理、化学性质以及同其他水体的相互关系的科学。指自然界中地下水的各种变化和运动的现象。它主要是研究地下水的分布和形成规律,地下水的物理性质和化学成分,地下水资源及其合理利用,地下水对工程建设和矿山开采的不利影响及其防治等。
1.3二者联系
岩土工程勘察是一门实践性很强的学科,它是工程建设的基础,质量优良的岩土工程勘察成果可为节约工程造价,缩短工期发挥积极的作用。水文地质工作在岩土工程勘察、基础设计、工程地质灾害防治等方面都起着重要作用。细致、准确的水文地质工作为岩土工程的顺利展开打下了良好的基础,是岩土工程进行的必不可少的重要环节。
2忽视水文地质问题所引起的工程地质危害
水文地质问题一直是岩土工程勘查中不可忽视的重要问题,在具体工程中,一定要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。但在实际的工程地质勘察工作中, 水文地质问题在工程地质勘查中往往被认为成象征性的工作,对此的不重视的一般性评价和忽视直接导致经常发生由地下水引发的各种岩土工程危害问题,给工程的勘查带来严重的阻碍。
2.1水文地质评估不当带来的危害
工程地质勘察中水文地质评估内容在工程勘察报告中往往由于缺少结合基础设计和施工需要的重要内容,从而引起了多起因地下水造成基础下沉和建筑物开裂的质量事故。具体表现在:
2.1.1没有进行重点评价地下水对岩土体和建筑物的作用和影响和预测可能产生的岩土工程危害,缺少对此提出的防治措施。
2.1.2工程勘查未密切结合建筑物地基基础类型的需要和查明有关水文质问题,选择不需要的水文地质资料。
2.1.3在地下水位以下开挖基坑时,没有进行渗透和富水性试验。缺少评价由于人工降水引起土層沉降,边坡失稳进而影响物稳定性的可能。
2.2岩土水理性质影响
岩土水理性质是指岩土与地下水相互作用时显示出来的各种性质。岩土水理性质与岩土的物理性质都是岩土重要的工程地质性质。岩土的水理性质不仅影响岩土的强度和变形情况,而且有些性质还直接影响到上层建筑的稳定性,从而危害到工程的建设。
2.3地下水引起的岩土工程危害
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。
2.3. 1 地下水升降变化引起的岩土工程危害
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。
水位上升的同时伴随潜水面上升,其对岩土工程可能造成壤沼泽化、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。而主要由于人为因素造成的地下水位下降常常诱发地裂、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、建筑物的稳定性和人类自身的居住环境造成很大威胁。
2.3. 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,严重则会形成地裂,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。
2.3. 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。
3完善水文地质问题在岩土工程勘察中的措施
在实施过程中,一方面要仔细、全面、认真地做好观察和记录;另一方面要严格执行已经过审查的勘察纲要,按照质量管理要求,抓好质量,以保证资料的准确性、完整性。
提高工程地质勘察工作的质量,不仅要严格遵守国家的法律、法规,还要监控勘察单位的行为,通过现代信息化技术,实现全方位的勘察数字化管理,解决各种技术难题,保证勘察质量和投资效益最大化。
岩土工程勘察的具体措施:
① 工程勘察不仅要查明地下水的赋存状态和运动规律,更重要的是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反作用,分析基坑开挖对地下水的影响,以及地下水对周围环境的影响。
② 应从工程角度,按地下水对工程的作用与影响,提出不同条件下应当着重评价的地质问题。
③ 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,提出防治措施,得出图层的渗透性,评估地下水的静水压力、动水压力,预测地下水会对建筑物可能造成的各种不良影响,并提出具体的解决方案。
④ 加强岩土工程技术人员培训。我们必须推行岩土勘察工程体制,积极培训岩土勘察工作人员,特别是岩土工程设计及施工技术人员的培训,全面适用市场经济发展的需求。
⑤ 岩土工程勘察首先要提前掌握勘察地区范围内的原始地形、地貌,岩土的形成原因、主要质地等,了解地基的稳定性和均匀性。工程勘察中还应密切结合建筑物地基基础类型的需要,查明有关水文地质问题,提供选型所需的水文地质资料。
5工程地质勘察实例及数据分析
实例:沂南金矿金龙矿区东区ZK8-8竖井钻孔水文地质勘察,矿区位于山东黄金矿业(沂南)有限公司金龙采矿区和铜井采矿区内,距沂南县城6km的新旺沟后村以北、铜汉庄西侧,工程主要布设在金龙矿区内,少部分位于铜井矿区。
5.1区域水文地质概述
本区地层出露较为全面,其展布规律受构造控制,著名的沂沭断裂带把区内地层分为两大部分昌邑-大店断裂以东,沂沭断裂带塑造了不同的地形地貌形态同时决定了区内的岩性分布特征,为充分体现该断裂带在水文地质方面所起的作用,把它作为划分水文地质区的主要依据,再结合地下水一级分水岭及含水岩组类型具体确定边界。
5.2场区水文地质特征:
5.2.1大理岩裂隙含水层
据钻孔揭露,本层厚度198.35米,根据场地地层条件,裂隙较发育,多为溶隙水,溶隙水以承压水的形式赋存于小溶洞、裂隙中,其地下水埋藏条件及含水层富水性与地质构造、地形地貌等有关,地层的总体走向为北西向,倾向南西,倾角多为10°~20°。局部倾角小于10°或大于30°,是受断裂构造的影响所致,钻孔揭露岩石局部为见裂隙或具溶蚀现象,岩石局部破碎,主要为224.10米-229.30米、473.50米-474.50米段。附近机井单井涌水量为100-500m3/d。
5.2.2闪长玢岩裂隙弱透水层
据钻孔揭露,本层厚度358.51米,闪长玢岩岩层节理裂隙较发育,局部有裂隙多为闭合裂隙,透水性较差,为相对弱的含水层。富水性不均,该层岩性被窑沟以北的一条北西西向断裂错断分为南北两部分。断层以南的部分,呈一浑圆状,面积约4km2。岩株状产出,断层以北岩体较分散,不规则形态,钻孔揭露岩石局部为张开型裂隙,岩石局部破碎,主要为85.47米-111.20米、173.20米-176.20米、293.00米-295.00米、322.80米-325.70米、328.50米-330.00米、359.00米-403.40米。单井涌水量为100-150m3/d。
5.2.3矽卡岩裂隙弱透水层
据钻孔揭露,本层厚度171.30米,该层岩石局部破碎,裂隙发育,含裂隙承压水,其富水性弱而不均,局部含水性相对较强,钻孔揭露岩石破碎带为434.60-437.80米、497.00-511.00米、517.00-544.10米、595.60-600.50米,单井涌水量为100-200m3/d。
5.2.4角岩裂隙微弱弱透水层
据钻孔揭露,本层厚度31.57米,该层岩石局部破碎,裂隙发育,含裂隙承压水,其富水性弱,钻孔揭露岩石破碎带为55.70-59.07米、774.20-775.40米,单井涌水量为50-100m3/d。
5.2.5粉砂岩隔水层
据钻孔揭露,本层厚度10.80米,粉砂岩硬度大,致密,裂隙不发育,岩石得透水性、富水性均差,为隔水岩体。单井涌水量为20-50m3/d。
6钻孔水文地质条件
6.1通过钻孔揭露,钻孔含水层岩性复杂,地下水类型主要为裂隙、构造承压水,沿钻孔自上而下分布不均匀,裂隙发育程度差,发育厚度自0.1米-35.0米不等,富水程度基本为弱至中等。
6.2地下水补给、径流、排泄条件
6.2.1地下水补给
裂隙含水岩层以接受大气降水补给为主,沿地层倾向向下游径流,一部分地下水由于受岩体的阻挡、构造的控制,便成泉溢出;变质岩及岩浆岩风化裂隙含水岩层主要接受大气降水及第四系松散岩类潜水下渗补给,钻孔孔口标高与沂河距离较远,不构成径流补给的条件。
6.2.2地下水径流
钻孔处地下水径流主要顺层间径流。
6.2.3地下水排泄
钻孔处地下水排泄主要靠径流、开采以及泉水外涌排泄,深部含水层排泄条件较差。
6.2.4地下水水化学特征
竖井地下水水化学类型以CL-•S O42-—Na+为主,矿化度一般为1609.00-1631.00mg/L,总硬度为342.59-345.00mg/L。,PH值为8.00-8.02 。
总结:随着工程勘察的发展,水文地质在岩土工程中的作用,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。同时,在岩土工程勘察面前存在着大量勘察方面的问题,仍待我们进一步去深入探索、去充分的解决。
参考文献:
[1]高山川,杜广印.岩土工程勘察与评价[M].北京:中国地质大学出版社, 200
[2] 桂和荣,胡友彪,宋晓梅.矿业城市浅层地下水资源研究[M].北京:煤炭工业出版社,2002.
[3]张天鹏,贾维瑞,刘春彪.谈当前建設工程勘察中的主要问题[J].当代建设,2001.
[4]中华人民共和国建设部,岩土工程勘察规范[M],中国建筑工业出版社,2002年2月。
[5]陈雁.水文地质之路[J].中煤地质报,2009.
关键词:岩土工程;水文地质;工程勘察
Abstract:With the development of the market economy is ceaseless deepen, our country dweller standard of living and the construction of the city continued to improve. Modern engineering construction scale is also due to be gradually expanded, with the development of the engineering exploration, hydrological geological problems in geotechnical engineering reconnaissance also will get more and more attention.
Key words:Rock and soil engineering Hydrogeology Engineering survey
中图分类号:P641.72 文献标识码:A文章编号:
水文地质是岩石工程勘察施工工作中的重要内容,良好的水文地质工作将对勘察水平的提高和岩石设计施工起着极大地推动和指导作用。
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,同时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。
1岩土工程与水文地质
1.1岩土工程(geotechnical engineering)
在工程建设中有关岩石或土的利用、整治或改造的科学技术。岩土工程勘察是根据建设工程的要求,查明、分析、评价建设场地的地质、环境特征和岩土工程条件,编制勘察文件的活动。主要是为工程建设项目的可行性研究、规划选址、工程设计、地基处理及建成后的安全检验、建设环境的监测从而保证工程建设顺利开展实行。
1.2水文地质(hydrogeology)
水文地质是研究地下水的形成,分布,运动规律,物理、化学性质以及同其他水体的相互关系的科学。指自然界中地下水的各种变化和运动的现象。它主要是研究地下水的分布和形成规律,地下水的物理性质和化学成分,地下水资源及其合理利用,地下水对工程建设和矿山开采的不利影响及其防治等。
1.3二者联系
岩土工程勘察是一门实践性很强的学科,它是工程建设的基础,质量优良的岩土工程勘察成果可为节约工程造价,缩短工期发挥积极的作用。水文地质工作在岩土工程勘察、基础设计、工程地质灾害防治等方面都起着重要作用。细致、准确的水文地质工作为岩土工程的顺利展开打下了良好的基础,是岩土工程进行的必不可少的重要环节。
2忽视水文地质问题所引起的工程地质危害
水文地质问题一直是岩土工程勘查中不可忽视的重要问题,在具体工程中,一定要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。但在实际的工程地质勘察工作中, 水文地质问题在工程地质勘查中往往被认为成象征性的工作,对此的不重视的一般性评价和忽视直接导致经常发生由地下水引发的各种岩土工程危害问题,给工程的勘查带来严重的阻碍。
2.1水文地质评估不当带来的危害
工程地质勘察中水文地质评估内容在工程勘察报告中往往由于缺少结合基础设计和施工需要的重要内容,从而引起了多起因地下水造成基础下沉和建筑物开裂的质量事故。具体表现在:
2.1.1没有进行重点评价地下水对岩土体和建筑物的作用和影响和预测可能产生的岩土工程危害,缺少对此提出的防治措施。
2.1.2工程勘查未密切结合建筑物地基基础类型的需要和查明有关水文质问题,选择不需要的水文地质资料。
2.1.3在地下水位以下开挖基坑时,没有进行渗透和富水性试验。缺少评价由于人工降水引起土層沉降,边坡失稳进而影响物稳定性的可能。
2.2岩土水理性质影响
岩土水理性质是指岩土与地下水相互作用时显示出来的各种性质。岩土水理性质与岩土的物理性质都是岩土重要的工程地质性质。岩土的水理性质不仅影响岩土的强度和变形情况,而且有些性质还直接影响到上层建筑的稳定性,从而危害到工程的建设。
2.3地下水引起的岩土工程危害
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。
2.3. 1 地下水升降变化引起的岩土工程危害
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。
水位上升的同时伴随潜水面上升,其对岩土工程可能造成壤沼泽化、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。而主要由于人为因素造成的地下水位下降常常诱发地裂、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、建筑物的稳定性和人类自身的居住环境造成很大威胁。
2.3. 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,严重则会形成地裂,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。
2.3. 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。
3完善水文地质问题在岩土工程勘察中的措施
在实施过程中,一方面要仔细、全面、认真地做好观察和记录;另一方面要严格执行已经过审查的勘察纲要,按照质量管理要求,抓好质量,以保证资料的准确性、完整性。
提高工程地质勘察工作的质量,不仅要严格遵守国家的法律、法规,还要监控勘察单位的行为,通过现代信息化技术,实现全方位的勘察数字化管理,解决各种技术难题,保证勘察质量和投资效益最大化。
岩土工程勘察的具体措施:
① 工程勘察不仅要查明地下水的赋存状态和运动规律,更重要的是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反作用,分析基坑开挖对地下水的影响,以及地下水对周围环境的影响。
② 应从工程角度,按地下水对工程的作用与影响,提出不同条件下应当着重评价的地质问题。
③ 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,提出防治措施,得出图层的渗透性,评估地下水的静水压力、动水压力,预测地下水会对建筑物可能造成的各种不良影响,并提出具体的解决方案。
④ 加强岩土工程技术人员培训。我们必须推行岩土勘察工程体制,积极培训岩土勘察工作人员,特别是岩土工程设计及施工技术人员的培训,全面适用市场经济发展的需求。
⑤ 岩土工程勘察首先要提前掌握勘察地区范围内的原始地形、地貌,岩土的形成原因、主要质地等,了解地基的稳定性和均匀性。工程勘察中还应密切结合建筑物地基基础类型的需要,查明有关水文地质问题,提供选型所需的水文地质资料。
5工程地质勘察实例及数据分析
实例:沂南金矿金龙矿区东区ZK8-8竖井钻孔水文地质勘察,矿区位于山东黄金矿业(沂南)有限公司金龙采矿区和铜井采矿区内,距沂南县城6km的新旺沟后村以北、铜汉庄西侧,工程主要布设在金龙矿区内,少部分位于铜井矿区。
5.1区域水文地质概述
本区地层出露较为全面,其展布规律受构造控制,著名的沂沭断裂带把区内地层分为两大部分昌邑-大店断裂以东,沂沭断裂带塑造了不同的地形地貌形态同时决定了区内的岩性分布特征,为充分体现该断裂带在水文地质方面所起的作用,把它作为划分水文地质区的主要依据,再结合地下水一级分水岭及含水岩组类型具体确定边界。
5.2场区水文地质特征:
5.2.1大理岩裂隙含水层
据钻孔揭露,本层厚度198.35米,根据场地地层条件,裂隙较发育,多为溶隙水,溶隙水以承压水的形式赋存于小溶洞、裂隙中,其地下水埋藏条件及含水层富水性与地质构造、地形地貌等有关,地层的总体走向为北西向,倾向南西,倾角多为10°~20°。局部倾角小于10°或大于30°,是受断裂构造的影响所致,钻孔揭露岩石局部为见裂隙或具溶蚀现象,岩石局部破碎,主要为224.10米-229.30米、473.50米-474.50米段。附近机井单井涌水量为100-500m3/d。
5.2.2闪长玢岩裂隙弱透水层
据钻孔揭露,本层厚度358.51米,闪长玢岩岩层节理裂隙较发育,局部有裂隙多为闭合裂隙,透水性较差,为相对弱的含水层。富水性不均,该层岩性被窑沟以北的一条北西西向断裂错断分为南北两部分。断层以南的部分,呈一浑圆状,面积约4km2。岩株状产出,断层以北岩体较分散,不规则形态,钻孔揭露岩石局部为张开型裂隙,岩石局部破碎,主要为85.47米-111.20米、173.20米-176.20米、293.00米-295.00米、322.80米-325.70米、328.50米-330.00米、359.00米-403.40米。单井涌水量为100-150m3/d。
5.2.3矽卡岩裂隙弱透水层
据钻孔揭露,本层厚度171.30米,该层岩石局部破碎,裂隙发育,含裂隙承压水,其富水性弱而不均,局部含水性相对较强,钻孔揭露岩石破碎带为434.60-437.80米、497.00-511.00米、517.00-544.10米、595.60-600.50米,单井涌水量为100-200m3/d。
5.2.4角岩裂隙微弱弱透水层
据钻孔揭露,本层厚度31.57米,该层岩石局部破碎,裂隙发育,含裂隙承压水,其富水性弱,钻孔揭露岩石破碎带为55.70-59.07米、774.20-775.40米,单井涌水量为50-100m3/d。
5.2.5粉砂岩隔水层
据钻孔揭露,本层厚度10.80米,粉砂岩硬度大,致密,裂隙不发育,岩石得透水性、富水性均差,为隔水岩体。单井涌水量为20-50m3/d。
6钻孔水文地质条件
6.1通过钻孔揭露,钻孔含水层岩性复杂,地下水类型主要为裂隙、构造承压水,沿钻孔自上而下分布不均匀,裂隙发育程度差,发育厚度自0.1米-35.0米不等,富水程度基本为弱至中等。
6.2地下水补给、径流、排泄条件
6.2.1地下水补给
裂隙含水岩层以接受大气降水补给为主,沿地层倾向向下游径流,一部分地下水由于受岩体的阻挡、构造的控制,便成泉溢出;变质岩及岩浆岩风化裂隙含水岩层主要接受大气降水及第四系松散岩类潜水下渗补给,钻孔孔口标高与沂河距离较远,不构成径流补给的条件。
6.2.2地下水径流
钻孔处地下水径流主要顺层间径流。
6.2.3地下水排泄
钻孔处地下水排泄主要靠径流、开采以及泉水外涌排泄,深部含水层排泄条件较差。
6.2.4地下水水化学特征
竖井地下水水化学类型以CL-•S O42-—Na+为主,矿化度一般为1609.00-1631.00mg/L,总硬度为342.59-345.00mg/L。,PH值为8.00-8.02 。
总结:随着工程勘察的发展,水文地质在岩土工程中的作用,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。同时,在岩土工程勘察面前存在着大量勘察方面的问题,仍待我们进一步去深入探索、去充分的解决。
参考文献:
[1]高山川,杜广印.岩土工程勘察与评价[M].北京:中国地质大学出版社, 200
[2] 桂和荣,胡友彪,宋晓梅.矿业城市浅层地下水资源研究[M].北京:煤炭工业出版社,2002.
[3]张天鹏,贾维瑞,刘春彪.谈当前建設工程勘察中的主要问题[J].当代建设,2001.
[4]中华人民共和国建设部,岩土工程勘察规范[M],中国建筑工业出版社,2002年2月。
[5]陈雁.水文地质之路[J].中煤地质报,2009.