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【摘 要】 文章首先对岩土工程勘察中地下水问题进行了阐述,接着对勘查中地下水位升降变化引起的岩土工程危害进了细致的分析,最后重点探讨了岩土工程勘察中水文地质问题的主要危害及预防措施。
【关键词】 地下水;岩土;工程勘察
一、前言
现阶段地下水问题在岩土工程勘察中有着较大的影响。因此,地下水的勘察显得尤其重要,同时工程勘察的合理性、规范性,直接关系到地下水的处理方案。所以,对地下水问题在岩土工程勘察中的技术要求应明确,并严格执行,有助于确保勘察成果质量。
二、岩土工程勘察中地下水的概述
在我国,由于对水文地质的重设计轻勘察的思想,对地下水的情况了解不够,带有一定的盲目性。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。所以许多防治地下水的措施见效甚少,做了很多无益功,少部分勘察人员则也存在侥幸心理,等到出了问题才来补救。水文地质和工程地质二者之间的密切关系,重视不够、研究甚少,还存在很多值得注意和探讨的问题。水文地质和工程地质二者互相联系、互相作用,地下水既是岩土体的组成部分,又是基础工程的环境,直接影响岩土体工程特性,通过改变岩土体工程特性,进而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,令勘察和设计处于难堪的境地。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。
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。岩土的主要的水理性质主要包括软化性、透水性、崩解性、给水性、胀缩性等五种。
三、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。
在建筑工程的地基内,当地下水位在基础底面以下压缩层范围内发生变化时,就能直接影响建筑物的稳定性。若水位在压缩层范围内上升时,软化地基土,使其强度降低、压缩性增大,建筑物可能产生较大的沉降变形;若水位在压缩层范围下降时,岩土的自重应力增加,可能引起地基基础的附加沉降,如果土质不均匀或地下水位的突然下降也可能使建筑物發生变形破坏。地下水位的天然变化是区域性、季节性渐变的,其变化幅度较小。但是人为因素引起局部的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,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。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。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,三次所测水位值相同或孔内水位差不超过2~3mm者,可作为静水位。工程勘察应在勘察结束后,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。当采用泥浆钻进时,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或钻孔洗清后,再测量静水位。
四、岩土工程勘察中水文地质问题的主要危害分析
1、由于地下水的动水压力影响导致产生的危害
在岩土工程的勘察过程中,由于自然条件下的地下水所带来的动水压力影响微乎其微,通常不太可能会产生危害,然而在一些人为因素的影响下,则会导致地下水的自然条件发生失衡现象,从而产生动水压力,一旦动水压力过大,就往往可能导致产生各种恶劣的岩土工程地质危害,比如管涌、流砂以及基坑突涌等危害。
2、由于地下水位的升降变化导致产生的危害
首先,由于地下水位下降导致产生的危害。总的来说,地下水位下降大都是由各种人为因素所导致的,比如附近有人为大量抽取地下水的活动、附近采矿过程中采取了矿床疏干的活动以及由于上游筑坝或者修建水库等活动导致下游地下水发生了补给比正常情况下大大偏少等。而一旦地下水位发生了过大程度的下降,就很容易诱发地裂、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。其次,由于地下水位上升导致产生的危害。导致地下水位上升的因素有很多,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;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。而一旦地下水位非正常上升,就很有可能增强对建筑物基础的腐蚀效果,促进斜坡与河岸等土体的滑移甚至崩塌,软化土体结构并降低土层的承载能力,加速部分土层的液化现象,严重时甚至会导致流砂、管涌等严重的地质危害,给工程尤其是基础工程带来极大的破坏。最后,由于地下水位频繁升降导致产生的危害。由于地下水位的升降变化很容易导致膨胀性岩土出现不均匀膨胀收缩变形等现象,而一旦地下水位升降过于频繁,则不但会造成岩土往复地产生膨胀收缩变形,而且还可能会引起岩土膨胀收缩幅度的持续加强,从而产生地裂等危害,并最终造成建筑物尤其是轻型建筑物出现严重的破坏。此外,地下水位的频繁升降还有可能会造成土层内的铁、铝等元素的流失,从而导致土层的承载力减小,以此来对岩土工程的基础选型及其处理技术产生极大的困难。
3、地下水位对岩土力学性质的影响
土体从地下水位以上至地下水位变动带到地下水位以下,天然含水量、孔隙比由小一大一小,压缩模量、承载力由大一小一大的变化规律。这是由于地下水位以上,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;位于地下水位变动带的土层,由于地下水积极交替,士中的铁铝成分淋失,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。
4、地下水水力作用引起的危害
地下水在天然状态下水力作用比较微弱,若人为工程活动中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,往往会引起流砂、管涌、基坑突涌等严重的岩土工程危害。例高层建筑深基坑开挖中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。
五、结束语
地下水问题在岩土工程勘察至关重要,因此,在工程的后续发展中,要不断提高勘察人员素质,加强对岩土工程勘察地下水问题的重视,严格施工体系,促进岩土工程勘察水平的提高。
参考文献:
[1]王燕.工程地质勘察中的水文地质危害分析及对策研究[J].科技致富向导,2012.
[2]粟俊江.重庆地区环境影响评估中水文地质勘察研究[J].科协论坛(下半月),2012.
[3]李坚.岩土工程勘察中的水文地质问题分析[J].中国新技术新产品,2012.
【关键词】 地下水;岩土;工程勘察
一、前言
现阶段地下水问题在岩土工程勘察中有着较大的影响。因此,地下水的勘察显得尤其重要,同时工程勘察的合理性、规范性,直接关系到地下水的处理方案。所以,对地下水问题在岩土工程勘察中的技术要求应明确,并严格执行,有助于确保勘察成果质量。
二、岩土工程勘察中地下水的概述
在我国,由于对水文地质的重设计轻勘察的思想,对地下水的情况了解不够,带有一定的盲目性。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。所以许多防治地下水的措施见效甚少,做了很多无益功,少部分勘察人员则也存在侥幸心理,等到出了问题才来补救。水文地质和工程地质二者之间的密切关系,重视不够、研究甚少,还存在很多值得注意和探讨的问题。水文地质和工程地质二者互相联系、互相作用,地下水既是岩土体的组成部分,又是基础工程的环境,直接影响岩土体工程特性,通过改变岩土体工程特性,进而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,令勘察和设计处于难堪的境地。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。
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。岩土的主要的水理性质主要包括软化性、透水性、崩解性、给水性、胀缩性等五种。
三、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。
在建筑工程的地基内,当地下水位在基础底面以下压缩层范围内发生变化时,就能直接影响建筑物的稳定性。若水位在压缩层范围内上升时,软化地基土,使其强度降低、压缩性增大,建筑物可能产生较大的沉降变形;若水位在压缩层范围下降时,岩土的自重应力增加,可能引起地基基础的附加沉降,如果土质不均匀或地下水位的突然下降也可能使建筑物發生变形破坏。地下水位的天然变化是区域性、季节性渐变的,其变化幅度较小。但是人为因素引起局部的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,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。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。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,三次所测水位值相同或孔内水位差不超过2~3mm者,可作为静水位。工程勘察应在勘察结束后,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。当采用泥浆钻进时,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或钻孔洗清后,再测量静水位。
四、岩土工程勘察中水文地质问题的主要危害分析
1、由于地下水的动水压力影响导致产生的危害
在岩土工程的勘察过程中,由于自然条件下的地下水所带来的动水压力影响微乎其微,通常不太可能会产生危害,然而在一些人为因素的影响下,则会导致地下水的自然条件发生失衡现象,从而产生动水压力,一旦动水压力过大,就往往可能导致产生各种恶劣的岩土工程地质危害,比如管涌、流砂以及基坑突涌等危害。
2、由于地下水位的升降变化导致产生的危害
首先,由于地下水位下降导致产生的危害。总的来说,地下水位下降大都是由各种人为因素所导致的,比如附近有人为大量抽取地下水的活动、附近采矿过程中采取了矿床疏干的活动以及由于上游筑坝或者修建水库等活动导致下游地下水发生了补给比正常情况下大大偏少等。而一旦地下水位发生了过大程度的下降,就很容易诱发地裂、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。其次,由于地下水位上升导致产生的危害。导致地下水位上升的因素有很多,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;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。而一旦地下水位非正常上升,就很有可能增强对建筑物基础的腐蚀效果,促进斜坡与河岸等土体的滑移甚至崩塌,软化土体结构并降低土层的承载能力,加速部分土层的液化现象,严重时甚至会导致流砂、管涌等严重的地质危害,给工程尤其是基础工程带来极大的破坏。最后,由于地下水位频繁升降导致产生的危害。由于地下水位的升降变化很容易导致膨胀性岩土出现不均匀膨胀收缩变形等现象,而一旦地下水位升降过于频繁,则不但会造成岩土往复地产生膨胀收缩变形,而且还可能会引起岩土膨胀收缩幅度的持续加强,从而产生地裂等危害,并最终造成建筑物尤其是轻型建筑物出现严重的破坏。此外,地下水位的频繁升降还有可能会造成土层内的铁、铝等元素的流失,从而导致土层的承载力减小,以此来对岩土工程的基础选型及其处理技术产生极大的困难。
3、地下水位对岩土力学性质的影响
土体从地下水位以上至地下水位变动带到地下水位以下,天然含水量、孔隙比由小一大一小,压缩模量、承载力由大一小一大的变化规律。这是由于地下水位以上,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;位于地下水位变动带的土层,由于地下水积极交替,士中的铁铝成分淋失,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。
4、地下水水力作用引起的危害
地下水在天然状态下水力作用比较微弱,若人为工程活动中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,往往会引起流砂、管涌、基坑突涌等严重的岩土工程危害。例高层建筑深基坑开挖中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。
五、结束语
地下水问题在岩土工程勘察至关重要,因此,在工程的后续发展中,要不断提高勘察人员素质,加强对岩土工程勘察地下水问题的重视,严格施工体系,促进岩土工程勘察水平的提高。
参考文献:
[1]王燕.工程地质勘察中的水文地质危害分析及对策研究[J].科技致富向导,2012.
[2]粟俊江.重庆地区环境影响评估中水文地质勘察研究[J].科协论坛(下半月),2012.
[3]李坚.岩土工程勘察中的水文地质问题分析[J].中国新技术新产品,2012.