摘要:現(xiàn)代工程領(lǐng)域中巖土工程是所占比例最重的工程類型，直接影響著國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展及人們生活水平的提升，因此工程質(zhì)量是巖土工程施的生命線，確保巖土工程質(zhì)量的關(guān)鍵性因素是勘探工程，而勘探中最重要的內(nèi)容即水文地質(zhì)問(wèn)題，與巖土工程后期設(shè)計(jì)施息息相關(guān)著，其關(guān)系著建筑物持力層的選擇及防治工程地質(zhì)災(zāi)害等方面的問(wèn)題。在工程勘察技術(shù)越來(lái)越發(fā)達(dá)的今天，人們也越來(lái)越重視水文地質(zhì)問(wèn)題，只有做好水文地質(zhì)才能推動(dòng)勘察水平的提升。本文將通過(guò)以下方面，對(duì)水文地質(zhì)問(wèn)題在地質(zhì)工程勘察中的重要性進(jìn)行分析。
關(guān)鍵詞:地質(zhì)工程勘察水文地質(zhì)重要性
通過(guò)研究自然界地下水運(yùn)動(dòng)變化規(guī)律而來(lái)的就是水文地質(zhì)，而對(duì)地下水進(jìn)行研究的科學(xué)即水文地質(zhì)學(xué)。該門學(xué)科主要進(jìn)行地下水物理及化學(xué)性質(zhì)、分布及形成規(guī)律的研究，且能起到合理利用地下水資源，減少礦山開采不良因素的目的。但實(shí)際上無(wú)論是工程勘察還是設(shè)計(jì)施工，作為最重要的水文地質(zhì)問(wèn)題是極容易被忽視的。眾所周知，水文地質(zhì)緊密聯(lián)系著工程地質(zhì)，由于實(shí)際勘察中較少直接涉及利用水文參數(shù)，人們常在主觀意識(shí)下認(rèn)定水文地質(zhì)問(wèn)題為象征性工作，其過(guò)程中僅是做簡(jiǎn)單的一般性評(píng)價(jià)，所以，巖土工程常發(fā)生因地下水引起的各種危害。因此，要確保工程勘察質(zhì)量有所提升，水文地質(zhì)問(wèn)題的詳細(xì)查明是必不可免，并且，還必須對(duì)于相應(yīng)問(wèn)題制定出科學(xué)有效的預(yù)防措施，避免工程受地下水的影響，發(fā)生無(wú)法預(yù)料的重大問(wèn)題。
一、當(dāng)前存在的各種危害
現(xiàn)階段，巖土工程受地下水危害主要有兩方面，即地下水位升降變化及動(dòng)水壓力作用。其中地下水位的升降為天然和人為因素所致，且一旦水位上升或下降都會(huì)危害巖土工程，以下是筆者通過(guò)分析得出的問(wèn)題所在：
1.地下水位升降所帶來(lái)的危害。導(dǎo)致水位上升有很多原因，其中地質(zhì)因素為關(guān)鍵，比如總體巖性產(chǎn)狀含水層結(jié)構(gòu)等；此外，還有降雨量氣溫人為等水文氣象因素影響，甚至有時(shí)候是綜合各種因素所致。因此，只要土壤被沼澤鹽漬化，就會(huì)增加地下水及巖土對(duì)建筑物的腐蝕性，嚴(yán)重的還會(huì)造成河岸巖土崩塌滑移等現(xiàn)象，促使某些巖土體含特殊屬性的結(jié)構(gòu)被破壞軟化，導(dǎo)致粉土飽和液化管涌等現(xiàn)象，造成充水淹沒現(xiàn)象，使建筑物失去穩(wěn)定性。造成水位下降的因素多為人為，譬如某些時(shí)候大規(guī)模的地下水抽取工程，或是截取地下水補(bǔ)給上游筑壩修建水庫(kù)等現(xiàn)象，導(dǎo)致地下水位下降誘發(fā)地面沉降塌陷等災(zāi)難，甚至還會(huì)出現(xiàn)某些環(huán)境問(wèn)題如水源枯竭水質(zhì)變差等現(xiàn)象，從而影響到人們居住環(huán)境及建筑物穩(wěn)定性。這種現(xiàn)象表現(xiàn)最為明顯，危害最大的當(dāng)是華北平原地下水開采漏斗及地面沉降危害，以及渤海沿岸海水水位上升回灌等危害。
2.動(dòng)水壓力作用及頻繁水位升降。膨脹性巖土極易受到地下水變化而出現(xiàn)不均勻膨縮變形，若出現(xiàn)長(zhǎng)期頻繁地下水升降現(xiàn)象，巖土膨縮變形不但會(huì)反復(fù)還將增大幅度，造成建筑物破壞尤其是輕型建筑物破壞更為嚴(yán)重。加上地下水變動(dòng)滲透，還會(huì)出現(xiàn)土層中鐵鋁成分的淋失，促使土層變得松軟、含水量空隙增大等，導(dǎo)致承載力降低，影響巖土工程選擇處理基礎(chǔ)的順利開展。
通常來(lái)說(shuō)，天然狀態(tài)的地下水動(dòng)水壓力作用較小，幾乎不會(huì)產(chǎn)生危害，可在人為施工中卻會(huì)導(dǎo)致地下水動(dòng)水壓力失衡，并在地下水動(dòng)水壓力作用下造成流沙管涌等巖土工程危害，從而難以保證建筑物的穩(wěn)定性和人民居住環(huán)境的安全性。
二、地質(zhì)工程勘察中的水文地質(zhì)問(wèn)題重要性
1.重要性。眾所周知，巖土工程勘察和施工中必須仔細(xì)詳盡的考慮勘察水文地質(zhì)問(wèn)題，否則易造成各種難以預(yù)料的危害，但實(shí)際上很多施工單位卻并未高度重視對(duì)水文地質(zhì)勘察工作的研究。通常來(lái)說(shuō)，水文地質(zhì)情況將直接決定工程地質(zhì)情況，原因就在于巖土中蘊(yùn)含豐富的地下水源，這些水源將會(huì)直接影響巖土體，并且這些水源將嚴(yán)重影響到巖土工程的穩(wěn)固性。很多施工單位僅是勘察周邊表面水文地質(zhì)情況，而忽略勘察地下水文地質(zhì)情況，將會(huì)嚴(yán)重影響工程勘察質(zhì)量，導(dǎo)致施工過(guò)程或建成后，建筑物受地下水影響而產(chǎn)生工程危害。所以，工程安全性及穩(wěn)固性保障的前提就是強(qiáng)化勘察水文地質(zhì)問(wèn)題。
2.評(píng)定內(nèi)容。之所以開展地質(zhì)工程勘察，其主要目的在于對(duì)工程建筑產(chǎn)生影響的地質(zhì)因素進(jìn)行排查，也就是對(duì)地質(zhì)結(jié)構(gòu)及構(gòu)造即水文地質(zhì)條件、物理地質(zhì)現(xiàn)象等相關(guān)方面的勘察，且以上種種皆為工程地質(zhì)條件。當(dāng)完成工程地質(zhì)條件查明工作后，施工單位要就建筑物運(yùn)行及設(shè)計(jì)特點(diǎn)，估測(cè)地質(zhì)環(huán)境與建筑物相互作用的方式規(guī)模等，做出精準(zhǔn)評(píng)價(jià)確保建筑物的穩(wěn)定性從而能正常使用。
地質(zhì)工程勘察中水文地質(zhì)勘察是一項(xiàng)具有較強(qiáng)目的性的詳盡勘察工作，且通常采用大比例尺進(jìn)行勘察，具體內(nèi)容包括：觀測(cè)繪制相關(guān)地質(zhì)及地下水實(shí)際情況，譬如收集、研究及查明相關(guān)資料、條件和巖土含水性，以及勘察實(shí)驗(yàn)工作場(chǎng)所的選擇等；勘探地球物理尋找地下水，準(zhǔn)確定位含水層及咸水淡水體的劃分等；鉆探水文地質(zhì)明確含水層位置分布，對(duì)其存在條件進(jìn)行詳細(xì)查明；試驗(yàn)水文地質(zhì)獲取各參數(shù)，提供以礦山涌水量和地下水水資源評(píng)價(jià)所需基礎(chǔ)數(shù)據(jù)等信息；觀測(cè)地下水動(dòng)態(tài)時(shí)間不低于一個(gè)水文年，實(shí)驗(yàn)室需對(duì)所取水、巖、土等樣本進(jìn)行水質(zhì)、粒度和微體古生物等的分析測(cè)定；最后，勘察工作完成后編制報(bào)告及繪制圖樣。因此，結(jié)合當(dāng)前經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，筆者認(rèn)為地質(zhì)工程勘察需要對(duì)水文地質(zhì)問(wèn)題做以下內(nèi)容評(píng)價(jià)：
2.1詳盡掌握工程周邊地下水含量及與地表距離的資料，并在該資料基礎(chǔ)上，對(duì)施工中地下水變化是否會(huì)影響施工環(huán)境及工程基礎(chǔ)部分，進(jìn)行精準(zhǔn)詳細(xì)的判斷。通常來(lái)說(shuō)，這其中涉及的問(wèn)題將直接影響工程施工的正常安全，同時(shí)，施工中易產(chǎn)生大量含腐蝕性的廢水廢渣，將會(huì)直接影響地下水的質(zhì)量，致使工程建設(shè)喪失基礎(chǔ)保障，降低工程質(zhì)量的安全性，因此，要盡量避免地下水質(zhì)量受施工廢水廢渣影響。
2.2工程周邊巖土地層的成分結(jié)構(gòu)要嚴(yán)密詳盡的勘察，對(duì)其易造成的施工影響進(jìn)行縝密分析，工程設(shè)計(jì)及水文地質(zhì)勘察工作者要細(xì)致分析其中最嚴(yán)重的危害，并針對(duì)這些問(wèn)題制定相應(yīng)的預(yù)防措施。分析工程周邊巖土地層的成分結(jié)構(gòu)時(shí)，對(duì)地下水特點(diǎn)及分布、活動(dòng)和腐蝕情況要重點(diǎn)考慮，從而研究出巖土受地下水影響是何狀態(tài)，并針對(duì)其過(guò)程中出現(xiàn)的水文地質(zhì)問(wèn)題制定相關(guān)預(yù)防措施，確保水文地質(zhì)問(wèn)題不影響建筑物的穩(wěn)定安全性。
2.3為確保工程的安全性，需對(duì)工程受地下水的不利影響和積極作用進(jìn)行分析，且工程設(shè)計(jì)方案要按各種地質(zhì)條件制定。首先，考慮埋藏在地下水位以下地基的鋼筋是否會(huì)被地下水腐蝕，其次，地基若選擇在膨脹土或軟質(zhì)、強(qiáng)風(fēng)化巖石等基礎(chǔ)上，則會(huì)因地下水變化而崩解軟化。影響整個(gè)工程安全性的便是工程地基，地質(zhì)勘察時(shí)務(wù)必要謹(jǐn)慎對(duì)待，遇到像存在較多細(xì)砂的地基地層，必須對(duì)這些細(xì)砂可能受地下水潛蝕的情況進(jìn)行預(yù)測(cè)，因?yàn)橐坏┰斐杉?xì)砂流失地基的安全性就得不到保障。
2.4地質(zhì)工程勘察中必須要有專業(yè)水文地質(zhì)勘察員參與勘察，嚴(yán)密全面的勘察工程周邊水文地質(zhì)情況，對(duì)其具體參數(shù)要了如指掌，以確保在進(jìn)行工程設(shè)計(jì)及施工時(shí)起到舉重若輕的作用，為其提供原始科學(xué)的參考依據(jù)，從而保證樁基的堅(jiān)實(shí)和工程質(zhì)量安全。
3.研究巖土水理性質(zhì)。巖土與地下水相互作用所表現(xiàn)的性質(zhì)即巖土水理性質(zhì)，分為工程地質(zhì)和巖土物理性質(zhì)兩部分，巖土變形及強(qiáng)度皆受巖土水理性質(zhì)影響，甚至不少建筑的穩(wěn)定性直接受其影響，傳統(tǒng)勘察工作中工作者更注重勘察物理性質(zhì)，而忽略勘察水理性質(zhì)，其勘察工作的不完整勢(shì)必會(huì)形成不全面的巖土評(píng)價(jià)內(nèi)容。所以，根據(jù)以上內(nèi)容可知巖土物理及水理性質(zhì)都是地質(zhì)工程勘察中較為重要的地質(zhì)性質(zhì)，其包括這幾方面：巖土孔隙在常壓下能容納相應(yīng)水量性能的溶水性，以該巖土孔隙容水量體積和總體積之比表示；經(jīng)過(guò)重力作用排水后飽水巖土依舊保持相應(yīng)水量性能的持水性，以該飽水巖土排水后持水量體積與總體積之比表示；飽水巖土經(jīng)過(guò)重力作用自由的從孔隙中留出相應(yīng)水量性能的給水性，以常壓下該飽水巖土重力作用后流出水體積與總體積之比表示；表示毛細(xì)管性的毛細(xì)管上升高速度及水壓力；巖土經(jīng)過(guò)水重力作用后容許水透過(guò)性能，并以相關(guān)滲透系數(shù)表示的滲透性；體積及重量含水量為含水重量與干燥巖土重量相比而得。
同時(shí)，巖土中存在地下水的方式也不同，其水理性質(zhì)自然也就大不相同，而按照以往勘察的經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，巖土中地下水存在形式分為強(qiáng)結(jié)合、弱結(jié)合、重力和毛細(xì)管水四種：
3.1強(qiáng)壓條件下強(qiáng)結(jié)合水密度為普通水的2倍，其粘滯性和彈性較好，不受重力的影響。而受吸附力最小的弱結(jié)合水，其移動(dòng)僅限于顆粒水膜間。這種水形式很少出現(xiàn)在砂土中，但易存在于粘性土中，因其受強(qiáng)力制約所以并不怎么影響巖土水理性質(zhì)。
3.2通常巖土毛細(xì)管縫隙中會(huì)出現(xiàn)毛細(xì)管水形式，其易受重力和毛細(xì)管力作用，也就是說(shuō)一旦重力<毛細(xì)管力水量將上升，但反之則會(huì)下降。而隨著其周而復(fù)始的上升下降，會(huì)促使巖土體軟化，對(duì)建筑物的腐蝕性極為強(qiáng)烈。這種水形式很少存在粘土和砂礫中，但長(zhǎng)存于砂土之中。
3.3狹義理解中的地下水即重力水，能自由運(yùn)動(dòng)于巖土孔隙中，且處于活躍狀態(tài)，嚴(yán)重影響著一系列水理性質(zhì)，因此，在地質(zhì)工程勘察中水文地質(zhì)問(wèn)題的勘察，還需要重視重力水勘察情況。
4.地下水污染勘察的作用。借由相應(yīng)工作手段對(duì)地下水污染帶污染的途徑和發(fā)布情況進(jìn)行排查，也就是通俗來(lái)說(shuō)的地下水污染勘察。通常在進(jìn)行此項(xiàng)勘察工作時(shí)，多采取鉆、坑、物等探測(cè)技術(shù)。通常需要對(duì)水文地質(zhì)條件進(jìn)行補(bǔ)充查明，以及對(duì)地下水污染移動(dòng)規(guī)律做詳盡實(shí)驗(yàn)時(shí)，常用坑探手段。明確圈定咸淡水界面及地下水污染帶時(shí)，常用物探手段。并且地面電法配合還適用于野外試驗(yàn)確定彌散系數(shù)。但地下水污染勘察中遙感技術(shù)運(yùn)用不多，不過(guò)現(xiàn)目前發(fā)達(dá)國(guó)家在斷層帶測(cè)圖、地?zé)崾臀廴敬_定及圈定滲流圖形等方面運(yùn)用了雷達(dá)微波及紅外線探測(cè)，對(duì)其污染源分別以航衛(wèi)照片明確。便于提供相應(yīng)的水文地質(zhì)資料給工程作為科學(xué)依據(jù)，從而降低巖土工程受地下水污染的危害。
三、結(jié)語(yǔ)
地質(zhì)工程勘察中水文地質(zhì)問(wèn)題是極為關(guān)鍵的問(wèn)題，無(wú)論是設(shè)計(jì)還是施工環(huán)節(jié)都必須高度重視，因此，進(jìn)行地質(zhì)工程勘察時(shí)要分外注意其周邊水文地質(zhì)的勘察，同時(shí)，作為巖土體及建筑物受地下水影響和作用的重要依據(jù)，水文地質(zhì)問(wèn)題還能提升地質(zhì)工程勘察質(zhì)量，為工程施工和設(shè)計(jì)提供便利，從而降低巖土工程受水文地質(zhì)的影響，充分發(fā)揮巖土體在施工過(guò)程中的地勢(shì)作用，實(shí)現(xiàn)縮短施工周期減少施工成本的目的。
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