工程勘察水文地质问题研究

工程勘察水文地质问题研究

【摘要】为提高工程勘察质量，在勘察中加强水文地质问题的研究是十分必要的，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】工程勘察;水文地质;地下水

1.工程勘察中水文地质的作用

鉴于以往在评价地下水对岩土工程的作用和危害过程中，所做的分析工作与基础设计和施工需要结合不够紧密，导致了许多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，应注意分析水文地质的以下作用。

1.1地下水对已有建筑物的影响

由于地质、气候、水文、人类的生产活动等因素的作用，地下水位经常会有很大的变化。这种变化对已有建筑物可能引起各种不良的后果，特别是当地下水位在基础底面以下变化时，后果更为严重。当地下水位在基础底面以下压缩层范围内上升时，水能浸湿和软化岩土，从而使地基的强度降低，压缩性增大，建筑物就会产生过大的沉降或不均匀沉降，导致建筑物的倾斜或开裂；当地下水位在基础底面以下压缩层范围内下降时，水的渗流方向与土的重力方向一致，地基中的有效应力增加，基础就会产生附加沉降。

1.2地下水对桩基工程的影响

软弱地基地层很少由单一土质构成，变化相对较复杂，为此往往采用桩基工程(包括预制桩、灌注桩、搅拌桩等)加固地基，提高地基承载力。为了不使桩周地层坍塌和松动，提高成桩质量，选择相应的成桩方式时必须考虑地下水的赋存运动情况；另一方面由于受地下水的影响，当桩身下沉量小于土层下沉量时，桩周土对桩身产生负摩擦力，严重影响单桩承载力，特别是建筑场地承压地下水或流动地下水的流速大于3m/min时，不宜使用混凝土灌注桩或水泥搅拌桩。

1.3地下水对基坑开挖支护的影响

随着高层建筑日益增多，特别在旧城改造中高层建筑受施工场地、施工工艺影响，往往要求采用垂直开挖。基坑开挖中常采用抽水方法降低地下水位，减少土侧压力的影响，但因局部的抽水或排水。能使基础底面以下的地下水位突然下降，引起挡土墙和邻近建筑物变形，造成地表塌陷或地面沉降。

2.岩土水理性质及其测试方法

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响到建筑物的稳定性。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。岩土的水理性质是岩土与地下水相互作用显示出来的性质，而地下水在岩土中有不同的赋存方式，不同形式的地下水对岩土水理性质的影响程度有所不同，而且影响程度又与岩土类型有关。结合水是地下水在粘性土中的主要赋存形式，在砂土中含量甚微。结合水尤其是弱结合水与粘性土相互作用时显示出来的性质如可塑性、膨胀性、收缩性等归为粘性土的物理力学性质，因其受强力束缚，活动范围极为有限，对岩土的动态水理性质影响较小。下面对岩土的几个重要的水理性质及研究测试方法进行介绍。

2.1软化性

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，即岩石在浸水饱和状态下与风干状态下极限抗压强度之比，它是判断岩石耐风化、耐水浸能力的指标。在岩石层中存在易软化岩层时，在地下水的作用下往往会形成软弱夹层。各类成因的粘性土层、泥岩、页岩、泥质砂岩等均普遍存在软化特性。

2.2透水性

透水性是指水在重力作用下，岩土容许水透过自身的性能。岩土的渗透性的强弱首先决定于岩土空隙的大小和连通性，其次是空隙度的多少。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，其透水性就愈强。透水性一般可用渗透系数表示，岩土体的渗透系数可通过抽水试验、注水试验和压水试验测定。

2.2.1抽水试验

通过从某一含水层(抽水井中)中抽取一定流量的水，并观测抽水井和观测孔中水位与时间的变化关系，来判断水流运动状态，计算含水层的渗透系数、影响半径等参数。

2.2.2注水试验

钻孔注水试验是野外测定岩层渗透性的一种比较简单的方法，其原理同抽水试验，只是以注水代替抽水，通常用于地下水位埋藏很深且不便进行抽水试验的透水岩土层中。

2.2.3压水试验

压水试验是通过一定的压力强行向钻孔内某一试段注水，通过观测压人水量

(Q)、时间(t)、试验段长度(l)及压力(S)来计算该试段的单位吸水量(ω)，评价岩土层的透水性。压水试验常采用分段压水法，压水试验成果用单位吸水率(ω)表示，ω=Q/(l×s)，其中Q为稳定压水流量l/min；l为试段长度；S为试段压水时所施加的总压力值。由于坚硬与半坚硬岩层的发育的裂隙具有不均匀性，通过其间的水流不具有层流特征，可用式K=0.525×ω×lg(1.321/r)近似计算岩层等价渗透系数。

2.3崩解性

崩解性是指岩土浸水湿化后，由于土粒连接被削弱、破坏，使土体崩散、解体的特性。岩土体的崩解特性包括崩解所需时间、崩解量、崩解方式等。岩土的崩解性与土的颗粒成分、矿物成分、结构等关系极大。

2.4给水性

给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，它不但影响基坑涌水量大小，同时也影响场地疏干时间，给水度一般采用实验室方法测定。

2.5胀缩性

胀缩性是指岩土吸水后体积增大，失水后体积减小的特性，岩土的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。岩土的胀缩性往往是产生地裂缝、基坑隆起的重要原因之一，对地基变形和土坡表层稳定性有重要影响。标定岩土胀缩性的指标有：膨胀率、自由膨胀率、体缩率、收缩系数等。

3.全面了解地下水引起的岩土工程危害

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、气温等及人为因素如灌溉、施工等的影响，有时往往是几种因素的综合结果。

地下水位下降引起的岩土工程危害。地下水的过大下降，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。

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。

4.结语

切实做好水文地质工作，正确运用各种方法准确地测定各个重要水文地质参数，可以有效减少或避免地下水对岩土工程造成的危害，是工程勘察的重要组成

部分。因而我们应该在工程勘察中切实加强对水文地质问题的分析和评价，使工程地质勘察成果更具（下转第9页）（上接第12页）实用性和预见性，为工程建设提供参考和保障。■

【参考文献】

［１］辛新.水文地质在建筑工程中的作用[J].中国煤田地质，1996，8(2)：39－40.

［２］李君源，范维强.工程勘察中的水文地质问题[J].西部探矿工程，2005，(111)：177－178.