王培

摘 要：隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，基礎(chǔ)工程建設(shè)工作已進(jìn)入全新階段，工程地質(zhì)勘察作業(yè)技術(shù)手段愈發(fā)先進(jìn)，影響工程發(fā)展與實(shí)施的水文地質(zhì)問題愈發(fā)清晰。論文論述了水文地質(zhì)與工程地質(zhì)密切相關(guān)，地下水不僅僅是地下巖土體的重要組成部分，也會(huì)直接影響巖土體的物理與化學(xué)性質(zhì)，因此，水文地質(zhì)問題處理不當(dāng)，地表建筑物的穩(wěn)定性與耐久性將受到極大影響。本文還對工程地質(zhì)勘察中水文地質(zhì)問題的危害進(jìn)行了初步分析與探討，以期為后續(xù)工程設(shè)計(jì)及施工建設(shè)奠定良好基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：地質(zhì)勘察；水文地質(zhì)問題；地質(zhì)勘察措施

引言

工程勘察、設(shè)計(jì)及施工階段，水文地質(zhì)問題影響很大，但受諸多因素影響，很多工程建設(shè)單位卻未能真正認(rèn)識(shí)到水文地質(zhì)問題帶來的惡性影響，進(jìn)而造成很多地表建筑物的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性失衡，人民群眾生命財(cái)產(chǎn)安全受到極大威脅。因此，勘察水文地質(zhì)工作尤為重要，相關(guān)單位及企業(yè)應(yīng)積極采取有效措施。受限于技術(shù)等因素限制，很多從業(yè)人員對水文地質(zhì)問題的重視程度不足，相關(guān)研究很少，尤其是在工程地質(zhì)勘察階段，部分勘察作業(yè)目的不清、主次不明，且實(shí)際勘察內(nèi)容十分簡單，勘察報(bào)告過于簡略，難以對相關(guān)水文地質(zhì)問題進(jìn)行具體說明。

一、水文地質(zhì)勘察作業(yè)中水文地質(zhì)評價(jià)內(nèi)容

巖土工程勘察作業(yè)中，水文地質(zhì)評價(jià)內(nèi)容主要包含以下幾點(diǎn)：

第一，評估地表水或地下水對巖土體及建筑物帶來的影響。地表水或地下水對巖土體及地表建筑物影響很大，因此，巖土工程勘察工作執(zhí)行階段，應(yīng)依照工程所在區(qū)域水文地質(zhì)情況及巖土體性質(zhì)，因地制宜，有序分析地表水或地下水對巖土體及建筑物帶來的影響，合理預(yù)測巖土工程危害及隱患，并提出相關(guān)防治措施。如我國北方部分地區(qū)夏季降水量大，而冬季凍土層較厚，巖土體的整體含水量較高，針對該地區(qū)進(jìn)行工程勘察時(shí)，不僅要考慮到地下水季節(jié)變化對巖土體及建筑物帶來的影響，也要分析地表水帶來的各類影響，妥善安排各項(xiàng)保障措施[1]。

第二，針對建筑物類型不同評估水文地質(zhì)問題。工程勘察作業(yè)執(zhí)行階段，水文地質(zhì)問題分析工作不僅要考慮到區(qū)域原有的水文地質(zhì)條件，更要對工程的實(shí)際結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)類型，全面評估相關(guān)水文地質(zhì)問題可能帶來的實(shí)際影響，并從保障工程建設(shè)及應(yīng)用角度著手，保證水文地質(zhì)資料的完整性與科學(xué)性。

第三，以工程角度分析地下水對相關(guān)工程帶來的影響。應(yīng)對區(qū)域地下水分布情況進(jìn)行評估，重點(diǎn)分析埋藏在地下水水位以下的建筑物基礎(chǔ)在實(shí)際建設(shè)及應(yīng)用環(huán)節(jié)所要面臨的挑戰(zhàn)，判斷地下水對地下結(jié)構(gòu)帶來的腐蝕。同時(shí)，針對軟質(zhì)巖石、強(qiáng)風(fēng)化巖、殘積土、膨脹土等特殊土體，應(yīng)積極開展試驗(yàn)測試，評價(jià)地下水活動(dòng)對這些巖土體可能帶來的不利干擾，如軟化、崩解及脹縮等作用。若區(qū)域巖土體存在粉細(xì)砂或粉土?xí)r，也要重點(diǎn)關(guān)注此類巖土體在水體作用下出現(xiàn)的流砂與管涌現(xiàn)象。若建筑物基坑作業(yè)位置低于地下水水位，則需要從保障建筑物基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度角度進(jìn)行滲透或富水實(shí)驗(yàn)，綜合分析相關(guān)降水措施的應(yīng)用價(jià)值，評價(jià)土體沉降或邊坡失穩(wěn)問題對周邊其他建筑物形成的不利影響。

第四，分析評估基坑開挖后承壓水沖毀基坑底板的可能性。若建筑物基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)下部存在含水層，且水層壓力較大，則應(yīng)妥善進(jìn)行壓力測試分析，計(jì)算承壓水沖毀基坑底板的概率，并找到實(shí)際控制對策。同時(shí)，測試計(jì)算工作也要與滲透性及富水性試驗(yàn)同步開展，明確人工降水工作模式，進(jìn)一步掌握地下水控制機(jī)制，有效避免土體沉降或基坑邊坡失穩(wěn)等安全事故。

二、工程地質(zhì)勘察作業(yè)中巖土水理性質(zhì)

工程地質(zhì)勘察作業(yè)執(zhí)行期間，應(yīng)具體分析巖土水理性質(zhì)，綜合評估地下水與巖土體之間的相互影響，進(jìn)而找到水文地質(zhì)隱患，為后續(xù)工程設(shè)計(jì)與建設(shè)施工奠定良好基礎(chǔ)。巖土水理性質(zhì)對于巖土變形及強(qiáng)度等內(nèi)容均有重要影響，在部分特殊環(huán)境下，還會(huì)直接影響到上層建筑的結(jié)構(gòu)安全性與耐久性。

第一，軟化性。調(diào)查研究表明，依照工程地質(zhì)勘察作業(yè)最終目標(biāo)，地下水形態(tài)可分為毛細(xì)管水、結(jié)合水與重力水，而結(jié)合水又可分為弱結(jié)合水與強(qiáng)結(jié)合水兩種。巖土水理性質(zhì)中，軟化性是指巖土體在遇到水體后，其整體的物理結(jié)構(gòu)性質(zhì)將發(fā)生改變，強(qiáng)度下滑，力學(xué)性能大幅減小?？辈鞙y繪環(huán)節(jié)，應(yīng)對相關(guān)測試方法進(jìn)行精準(zhǔn)把控，明確軟化性的真正內(nèi)涵，借助軟化系數(shù)，進(jìn)一步評估巖土體的耐水浸及耐風(fēng)化能力。巖土體軟化性特征十分常見，巖土體在地下水作用下，經(jīng)常出現(xiàn)土層軟弱問題，而不同類型巖土體條件下，其軟化特性也千差萬別，如泥巖、黏性土層、泥質(zhì)砂巖、葉巖等等。

第二，透水性。工程地質(zhì)勘察作業(yè)也要重點(diǎn)分析巖土體透水性數(shù)據(jù)。結(jié)合巖土水理性質(zhì)分析工作要點(diǎn)，透水性的關(guān)鍵點(diǎn)在于分析水體在重力作用下，其透過巖土的實(shí)際性能。在此期間，對于巖土體而言，其結(jié)構(gòu)完整度越高，巖土內(nèi)部孔隙越小，其透水性越低，而那些發(fā)育良好的巖溶及堅(jiān)硬的巖石裂隙，則透水性相對較高，若巖土顆粒相對松散，且整體均勻度很差，則透水性也會(huì)下降。透水性測試分析環(huán)節(jié)，可借助抽水試驗(yàn)措施，具體判斷巖土滲透系數(shù)，依照系數(shù)高低，判斷巖土體透水性強(qiáng)弱[2]。

第三，崩解性。崩解性也是巖土水理性質(zhì)的重要特征之一。崩解性主要是指巖土體在受到水體侵害后，巖土整體物理結(jié)構(gòu)被破壞，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度被削弱，進(jìn)而造成巖土體解體或崩散。研究表明，巖土體崩解性的高低也與巖土顆粒成分、結(jié)構(gòu)體系及礦物成分息息相關(guān)。

第四，給水性與脹縮性。巖土水理性質(zhì)分析期間，給水性分析主要是判斷水體在重力作用下，從建筑物的縫隙及空隙中流出的實(shí)際水量，其亦可表達(dá)為給水度。對于巖土水理性質(zhì)分析工作而言，給水性是表達(dá)區(qū)域水文地質(zhì)參數(shù)的重要內(nèi)容之一，其直接影響區(qū)域作業(yè)。因此，應(yīng)提前做好試驗(yàn)分析工作，確定場地排干作業(yè)的預(yù)期時(shí)間，并為后續(xù)工程施工建設(shè)創(chuàng)造有利條件。脹縮性分析環(huán)節(jié)的工作重點(diǎn)在于判斷巖土結(jié)構(gòu)在吸水后的體積變化情況，其核心指標(biāo)涵蓋自由膨脹率、膨脹率及收縮系數(shù)等[3]。

三、工程地質(zhì)勘察地下水引發(fā)的工程危害

第一，潛水位帶來的工程危害。我國地域遼闊，各地區(qū)降水量及地表水系分布各有不同，而在我國東部地區(qū)，整體年降水量偏高，地表水系發(fā)達(dá)，很多地表建筑物周邊存在河流、水庫、湖泊、濕地等自然水系。建筑物周邊地表水系水位上升時(shí)，潛水位也會(huì)隨之升高，巖土壓縮性下滑，若區(qū)域巖土類別為黏性土，則其內(nèi)部含水量也會(huì)大幅上升，如此條件，建筑物將出現(xiàn)傾斜或沉降，嚴(yán)重時(shí)將造成建筑物倒塌，直接危害人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全。

第二，地下水水位下降帶來的巖土工程危害。對于各類工程而言，地下水水位短期內(nèi)大幅下降也會(huì)引發(fā)極為嚴(yán)重的地質(zhì)災(zāi)害。地下水水位異常下降多是人為因素造成，如旱季集中大量抽取地下水，抑或區(qū)域礦產(chǎn)開采作業(yè)環(huán)節(jié)的礦床疏干作業(yè)，以及周邊水利設(shè)施建設(shè)而造成的河流下游地下水補(bǔ)給下降等。一旦地下水水位下降速度超出正常水平，則巖土體的原有穩(wěn)定性將喪失，并誘發(fā)地裂、地面沉降、地面塌陷等災(zāi)害。同時(shí)，地下水水位下滑也會(huì)進(jìn)一步影響區(qū)域水生態(tài)環(huán)境，水資源進(jìn)一步枯竭，水質(zhì)惡化。因此，地下水水位下降將會(huì)對巖土體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、建筑物整體安全性及人民群眾的居住環(huán)境帶來巨大危害[4]。

第三，地下水水位上升對工程地質(zhì)勘察帶來的危害。研究表明，地下水水位上升的原因極為多樣，如巖土含水結(jié)構(gòu)、總體巖性產(chǎn)狀、區(qū)域降水量、氣溫以及其他人為因素等等。通常情況下，地下水水位上升也會(huì)直接影響到工程地質(zhì)勘察作業(yè)。一是地下水水位上升后，土壤中含水量大幅上升，若不能及時(shí)控制，將造成沼澤化或鹽漬化，在此期間，巖土中的礦物質(zhì)被溶解到水中，水體腐蝕能力增強(qiáng)，建筑物地下結(jié)構(gòu)受到嚴(yán)重影響；二是水位上升后，邊坡及河岸等位置的巖土體將出現(xiàn)物理結(jié)構(gòu)形態(tài)改變，進(jìn)而引發(fā)巖土體滑移或崩塌；三是某些特殊性質(zhì)的巖土體，如黏性土、膨脹土等，一旦受到地下水浸泡，其原有的結(jié)構(gòu)將喪失，強(qiáng)度大幅下滑；四是若區(qū)域土層為粉細(xì)砂或粉土，水體作用下，其會(huì)出現(xiàn)飽和液化，進(jìn)一步引發(fā)流砂或管涌問題；五是若區(qū)域巖土體存在地下洞室，此區(qū)域被地下水淹沒后，地表建筑的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)將會(huì)上浮，建筑物穩(wěn)定性下滑；六是膨脹性巖土體在吸水后，也會(huì)出現(xiàn)膨脹變形，進(jìn)一步擠壓建筑物基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)；七是寒冷地帶，地下水水位上升后，巖土體在水體凍脹作用影響下，其上層對應(yīng)的建筑物基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)將會(huì)不均勻沉降，建筑物原有的應(yīng)力結(jié)構(gòu)被破壞，進(jìn)而引發(fā)開裂或失穩(wěn)問題。

第四，地下水動(dòng)壓力作用下帶來的巖土工程危害。通常情況下，地下水流動(dòng)速度緩慢，其動(dòng)水壓力很小，不會(huì)對原有的巖土體帶來很大影響。但是，各類工程的施工及地下水的大量開采將直接破壞地下水原有的天然平衡，地下水向某一區(qū)域快速流動(dòng)。地下水動(dòng)壓力增加將帶來一系列工程危害，如原有的砂土層被侵蝕，砂土出現(xiàn)液化或管涌問題，并進(jìn)一步引發(fā)工程基坑塌陷。

四、巖土工程勘察作業(yè)中水文地質(zhì)問題的解決

對策

第一，相關(guān)機(jī)構(gòu)應(yīng)提前做好各項(xiàng)準(zhǔn)備工作。為進(jìn)一步減少水文地質(zhì)問題帶來的負(fù)面影響，提高工程整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，優(yōu)化巖土工程勘察作業(yè)水平，相關(guān)機(jī)構(gòu)及從業(yè)工作人員應(yīng)充分重視水文地質(zhì)問題分析工作，結(jié)合工程勘察作業(yè)目標(biāo)，對巖土工程進(jìn)行積極勘察，及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在的水文地質(zhì)隱患，及時(shí)落實(shí)各項(xiàng)解決對策?？辈烊藛T應(yīng)對工程所在區(qū)域的地質(zhì)地理環(huán)境進(jìn)行全面分析，精準(zhǔn)獲取地形地貌、地質(zhì)構(gòu)造、地層結(jié)構(gòu)等關(guān)鍵信息，重點(diǎn)評估工程所在區(qū)域地下水及地表水的實(shí)際分布情況，進(jìn)而為后續(xù)水文地質(zhì)問題防治工作的順利進(jìn)行奠定良好基礎(chǔ)。此外，相關(guān)機(jī)構(gòu)也要做好人力資源管理，建立完善的水文地質(zhì)勘察工作制度與工作體系，從上至下重視其對水文地質(zhì)問題的挖掘與處理。

第二，嚴(yán)格按照水文地質(zhì)工作的基本要求開展各項(xiàng)作業(yè)活動(dòng)。對于巖土工程勘察作業(yè)人員，水文地質(zhì)問題處理是決定勘察工作最終水平與質(zhì)量的關(guān)鍵。為確保工程勘察活動(dòng)的實(shí)際執(zhí)行效能，相關(guān)機(jī)構(gòu)及從業(yè)工作人員應(yīng)積極探討水文地質(zhì)工作的各項(xiàng)要點(diǎn)，依照工程建設(shè)目標(biāo)與基本需求，選擇合適的工程手段與技術(shù)工藝，有序推進(jìn)水文地質(zhì)工作，及時(shí)有效處理水文地質(zhì)層面存在的各類隱患。還應(yīng)對工程建筑的設(shè)計(jì)資料進(jìn)行全面分析，深入解讀工程設(shè)計(jì)方案的各項(xiàng)基本內(nèi)涵以及各項(xiàng)關(guān)鍵參數(shù)，熟知建筑物的構(gòu)造類型，明確建筑物基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的施工要求，并對建筑物地下室等各類地下結(jié)構(gòu)的埋深與建設(shè)規(guī)模進(jìn)行評估，同時(shí)將這些資料信息與水文地質(zhì)勘察工作結(jié)合起來，有序處理巖土工程勘察作業(yè)期間的水文地質(zhì)問題。資料信息的完整性直接決定巖土工程勘察作業(yè)的實(shí)際價(jià)值，只有具體掌握各項(xiàng)數(shù)據(jù)資料，才能盡早發(fā)現(xiàn)水文地質(zhì)層面存在的不足與隱患，并結(jié)合具體情況，找到相關(guān)的解決對策，同時(shí)為水文地質(zhì)工作中的調(diào)查、測量及試驗(yàn)等工作創(chuàng)造有利條件，為相關(guān)工程的設(shè)計(jì)與施工提供更全面的資料信息，從根本上消除水文地質(zhì)問題對相關(guān)工程質(zhì)量帶來的負(fù)面沖擊。

第三，嚴(yán)格按照各項(xiàng)規(guī)定與技術(shù)規(guī)范開展水文地質(zhì)工作。進(jìn)入新世紀(jì)以來，巖土工程勘察作業(yè)所采取的技術(shù)手段與工作模式已發(fā)生巨大變化，尤其是在信息技術(shù)的幫助下，水文地質(zhì)工作的實(shí)施效率與質(zhì)量得到極大改善。此外，我國水文地質(zhì)規(guī)范已趨近成熟，為確保工程勘察工作的實(shí)際執(zhí)行水平，相關(guān)機(jī)構(gòu)及從業(yè)工作人員應(yīng)進(jìn)一步明確水文地質(zhì)勘察作業(yè)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范內(nèi)容，持續(xù)加強(qiáng)知識(shí)學(xué)習(xí)，領(lǐng)悟相關(guān)規(guī)章內(nèi)涵與要點(diǎn)，并同步落實(shí)各項(xiàng)技術(shù)規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)。工程勘察工作推進(jìn)期間，相關(guān)機(jī)構(gòu)應(yīng)提前制定好勘察工作方案，細(xì)化工作要點(diǎn)，而工作人員則要嚴(yán)格按照各項(xiàng)要求開展水文地質(zhì)工作，明確工作需求與關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，從而圓滿地完成工程勘察作業(yè)的水文地質(zhì)工作，為相關(guān)工程的施工與建設(shè)奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

第四，做好水文地質(zhì)調(diào)查、試驗(yàn)及測量工作。水文地質(zhì)問題分析階段，為確保各項(xiàng)工作的執(zhí)行水平，必須對施工現(xiàn)場的水文地質(zhì)情況進(jìn)行調(diào)查、試驗(yàn)與監(jiān)測分析，積極運(yùn)用高精度計(jì)量工具，確保各項(xiàng)測量數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)度與完整性，做好數(shù)據(jù)信息整理與分析，并同時(shí)出具試驗(yàn)測量報(bào)告，為后續(xù)水文地質(zhì)問題處理及各類水文地質(zhì)災(zāi)害防治工作創(chuàng)造有利條件。

結(jié)束語

綜上所述，水文地質(zhì)問題分析工作是巖土工程勘察作業(yè)的重要內(nèi)容之一，其直接決定工程施工質(zhì)量與社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。巖土工程水位地質(zhì)問題受諸多因素影響，因此，水文地質(zhì)分析過程應(yīng)做好各類信息資料的調(diào)研與評估，有效運(yùn)用各類技術(shù)手段與勘察試驗(yàn)工具，全面重視水文地質(zhì)工作，對可能影響水文地質(zhì)的各類情況進(jìn)行判斷，進(jìn)一步提升水文地質(zhì)工作的成效。

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