论工程地质勘察中水文地质的问题

摘要:本文结合工程地质和水文地质条件的特点进行探讨，评价地下水对岩土体和建筑物的作用及其工程破坏形式，提出预防及治理措施的建议。

关健词: 工程地质勘察 水文地质 地下水

0前言

整个工程勘察、设计和施工过程中，水文地质问题始终是一个极为重要但也是一个易被忽视的问题。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，地下水既是岩土体的组成部分，直接影晌岩土体工程特性，又是基础工程的环境，影响建筑物的稳定性和耐久性。在一些水文地质条件较复杂的地区，由于工程勘察中对水文地质问题研究不深入，设计中又忽视了水文地质问题，经常发生由地下水引发的各种岩土工程危害问题。

1水文地质评价内容

工程地质勘察中水文地质评价内容在以往的工程勘察报告中, 由于缺少结合基础设计和施工需要评价地下水对岩土工程的作用和危害, 在很多地区已发生多起因地下水造成基础下沉和建筑物开裂的质量事故, 总结以往的经验和教训, 我们认为今后在工程勘察中, 对水文地质问题的评价, 主要应考虑以下内容：

（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, 提出防治措施。

（2）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。

2岩土水理性质

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，而且有些性质还直接影晌到建筑物的稳定性。以往在勘察中对岩土的物理力学性质的测试比较重视，对岩土的水理性质却有所忽视，因而对岩土工程地质性质的评价是不够全面的。

3地下水引起的岩土工程危害

水文地质和工程地质二者关系极为密切，两者互相联系和互相作用。地下水是岩土体的组成部分，直接影岩土体的工程特性，影响建筑物的稳定性和耐久性。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。

3.1地下水位升降变化引起的岩土工程危害

在工程勘察中，我们要注意调查了解地下水位条件及其升降变化。在天然条件下地下水位一般是季节性的变化，雨季水位上升，早季水位下降，最高水位与最低水位之间称为水位变动带。地下水位的天然变化是区域性、渐变的，而且变化幅度较小。但是，人为因素引起的局部性地下水位升降变化的幅度和速度往往大于天然变化，它所引起的岩土工程危害更为严重。

一、为了正确评价地下水位升降变化对岩土工程的影响，在工程勘察中首先要准确地测定静水位。静水位是指天然状态下地下水稳定水位，在测定静水位时应符合下列要求:

(1)在上部为潜水、下部为承压水或多层含水层地区，均应分层测定水位;

(2)静水位的测定应有一定的稳定时间，钻进过程中的初见水位不一定是静水位。一般地区每小时测定一次，三次所侧水位值相同或孔内水位差不超过2-3cm者，可作为静水位;

(3)工程勘察需要时，宜在勘察结束后，统一测量一次静水位。因为静水位是相对的，它也随着地下水补给或排泄条件的变化而变化;

(4)当采用泥桨钻进时，为了避免孔内泥浆对含水层的封闭影响，测定静水位前应将测水管打入含水层20cm或清洗钻孔后，再测静水位。

为了解地下水位升降变化，可根据工需要进行监测，查明地下水最高、最低水位及变化幅度等。

二、地下水位升降变化引起的一些主要岩土工程危害有如下三种情况:

3.1.1潜水位上升引起的岩土工程危害

潜水位上升的原因很多，主要有:

(1)含水层颗拉细小，其渗透性弱，地下迳流差，尤其是上覆粗粒松散地层时，地表水容易下渗;

(2)当包气带薄时，毛细带接近地表，土饱和差小;

(3)地下水流梯度小或者平缓时，排泄不畅;

(4)当含水层沿水流方向岩性突然变细、渗透性减弱或遇到隔水层时，潜水排泄困难。

上述四种原因引起潜水位上升，多出现在滨海平原、冲积平原一级阶地及山前平原前缘地带。此外河流、湖塘、水库、梁道等地表水体渗入补给潜水层，也会引起潜水位升高。

由于潜水位升高引起的主要岩土工程危害有:

(1)土壤沼泽化、盐渍化、主要发生干海积平原低洼地带。

(2)斜坡岩土体产生滑移、崩塌等，主要发生于风化作用强烈的丘陵地区。

(3)崩解性岩土软化、崩解，岩体结构破坏，强度降低，压缩性增大。主要发生于风化残积土及强风化岩地区。

(4)导致粉细砂及粉土被水饱和呈松散状态，可能产生流砂、砂土液化等。主要发生于第四系全新统冲积、海积松散粉细砂层中。

(5)可能造成地下洞室内充水淹没;基础上浮，使建筑物失稳。

3.1.2地下水位过大下降引起的岩土工程危害

地下水位局部过大下降的原因，主要是人为因素改变了水文地质条件造成的，如集中过量的抽取地下水，使地下水的开采量大于补给量，导致地下水位过大而持续下降，降落漏斗亦相应的不断扩大;另外，工程活动如矿区疏干、降水工程、施工排水等也能造成局部地下水位过大下降。

地下水位局部过大下降引起的主要岩土工程问题是地面塌陷、地面沉降、地裂，破坏岩土体的稳定性，危害建筑物的稳定性。在两广一些隐伏岩溶地区，由于供水、排水造成地下水位过大下降，引起严重的地面塌陷、地裂。

3.1.3地下水位升降变化引起的岩土工程危害

地下水位升降变化能引起膨胀性岩土产生不均匀的胀缩变形，严重者形成地裂，引起建筑物特别是低层或轻型建筑物的破坏。当地下水位变化频繁或变化幅度大时，不仅岩土的膨胀收缩变形往复，而且胀缩幅度也大。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，特别是地下水位的升降变化幅度和变化规律。这对地基基础深度的选择(宜选在地下水位以上或地下水位以下，不宜选在地下水位变动带内)有重要的参考价值。

3.2地下水位对岩土物理力学性质的影响

在地下水位以上、地下水位变动带和地下水位以下，具有明显的变化规律:土体从上到下，有天然含水量、孔隙比由小~大~小，压缩模量、承载力由大~小~大的变化规律。这是由于地下水位以上部位，经长期淋滤作用，铁铝富集，并对土颗粒起胶结和充填作用，增大了土粒间连接力，往往形成“硬壳层”，因而含水量、孔隙比小而压缩模量和承载力增高;而位于地下水位变动带的土层，由于地下水积极交替，土中的易溶盐成分淋失，土质变松，因而含水量、孔隙比增大，压缩模量、承载力降低;位于地下水位以下的土层，由于地下水交替缓慢，氧化、水解作用减弱，加之上覆土层的自重压力作用，土质比较密实，因而含水贫、孔隙比减小，压缩模量、承载力增高。

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。

这里简单介绍高层建筑深基坑开挖中由于承压水头压力作用引起的垂坑突涌问题。在基坑下部有承压含水层存在时，开挖基坑减小了承压含水层上覆隔水层的厚度，当隔水层减小到一定程度时，承压水的水头压力能顶裂或冲毁基坑底板，造成突涌现象。

（1）基坑突涌形式及其危害:基坑突涌形式主要与承压含水层的类型及其岩性有关。当承压含水层为裂隙水、岩溶水或中粗砂、砾砂;卵砾孔隙水时，基底顶裂，地下水从裂缝中涌出，使其基坑积水:当承压含水层为细粒砂层时，基底产生喷水冒砂现象。基坑突涌不但给施工带来很大困难, 而且破坏地基强度, 造成边坡失稳。故应重视防治基坑突涌。

（2）基坑突涌防治措施：首先判断能否发生基坑突涌现象。工程勘察中应查明基坑周围内隔水层的厚度、岩性、重量, 承压含水层顶板埋深、承压水头高度, 含水层的类型、岩性等, 再根据基坑开挖深度, 判断能否产生突涌现象以及预测突涌形式及其危害。经过判断, 如果可能产生突涌现象, 则需提出防治措施的建议。防治突涌可以考虑两个方案①控制基坑开挖深度, 使基底隔水层保留不致产生突涌的厚度；②在基坑设置排水孔, 降低承压水位, 减少承压水头压力。

4结语

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, 而且可更好地利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, 以消除或减少地下水对岩土工程的危害；伴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着极大的推动作用。