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【摘 要】在工程勘察的一系列活动中,水文地质问题是一个极为重要但也易被忽视的问题。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,直接影响岩土体工程特性,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断深入,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。本文根据工程实例,通过对其施工过程以及施工中存在的问题进行分析,探讨了加强水文地质勘察的重要性及主要技术手段。
【关键词】水文地质;工程地质勘察;病险水库
水文地质勘察是研究水文地质条件的主要手段,其目的是为了查明地下水的形成和分布规律,并在此基础上对地下水资源作出水量与水质评价,从而为国民经济建设提供水文地质依据。但往往在工程勘察设计和施工过程中,水文地质问题常常被忽视。
一、水文地质问题在工程地质勘查中的重要性
在对岩土工程进行勘查以及施工过程中需要对岩土工程周边的水文地质进行仔细的勘察,而有些工程施工单位在工程施工过程中最容易忽视对工程周边进行水文地质勘察。工程地质情况在很大程度上是受水文地质情况所决定的,因为岩土体中含有地下水,地下水可以对岩土体产生直接的影响,而且水文地质条件对于岩土工程的稳固性有非常大的影响。一些工程施工单位在进行工程勘察的过程中仅仅是对工程周边表面的水文地质进行勘查,而没有对地下的水文地质条件进行勘查,这样便使得工程勘察工作没有达到很好的质量,在工程建设过程中,或者建设完成之后,可能发生由地下水而导致的。
二、水理性质
1.水透性。
该性质指流水在重力影响下对岩石的穿透能力。岩土层渗透能力的强弱主要和岩土层大大小小的缝隙相关。越松散的岩土层缝隙越多越大,所以水透性比较强。坚硬的岩土层通常缝隙很少,所以水透性通常很差。
2.持水性。
该性质强调在分子层面上,岩土层的颗粒和分子依靠分子力和万有引力能够在重力影响下保持水分子能力的强弱。
3.给水性。
该性质同样受重力影响,指在重力影响下水含量很大的岩土层能够从缝隙中释放的水量大小,称为给水度。给水度是水文地质中非常重要的参数和性质,该性质不单单对土地的疏干时间长短有较大影响,还很大程度上决定了基坑的涌水量。
4.崩解性。
該性质指岩土在被水侵蚀以后,岩土颗粒的分子之间作用力遭到破坏,连接性变差,岩土主体崩坏阶梯,使岩土层的强度变差。
三、实例分析
1.工程概况。
某水库地处交通较为便利地方,坝址以上集雨面积8.8km。最枯流量0.032m3/s,多年平均流量0.16m3/s。水库大坝为均质土坝,最大坝高12m,坝顶高程为1257.0m,总库容380万m3,是以灌溉为主的水利枢纽工程。水库除险加固工程施工的主要工作内容包括:右岸防渗帷幕灌浆工程、溢洪道工程、放水设施改造工程等。
2.水文地质勘察。
流域内海拔高程1254-1360m,地势较平坦,地貌以岩溶地貌为主,碳酸盐广泛分布,岩石裸露,植被覆盖一般,河床多年平均侵蚀模数为200-500t/km2,多年平均含沙量0.606kg/m3,森林覆盖率为12.1%。工程区构造简单,稳定性好,无晚近期断裂活动.
3.工程施工中存在的问题及处理
(1)对右岸帷幕灌浆施工中孔号126,171,172遇溶洞,在设计对溶洞进场进行物探,重新对溶洞处理进行设计,停工5个月;设计批复以后对溶洞进行灌浆处理,组织队伍进场,对溶洞进行灌浆,同时进行溶洞段外帷幕灌浆施工质量检查。总共导致工期延误8个月的时间。
(2)项目在具体施工中,由于工程所处环境及地质条件发生变化,导致实际施工工程量大于合同工程量;溢洪道工程基础开挖时,遇软(土基),设计增加基础断面,增加碎石垫层,实际开挖工程量比设计大。
(3)大坝右岸灌浆先道孔施工时,过别孔终孔段压水实验未满足设计要求,增加孔深,工程量增大;右岸帷幕灌浆孔号126,171,172段遇溶洞,增加对溶洞处理工程量,工作量增大;坝顶及下游面增设浆砌石挡墙,增加工程量。
(4)工程事故分析。
从工程施工中遇到的以上主要事件中可以看出,造成这些事故发生、工期延误,主要是由于在进行水文地质勘查时,勘察不仔细造成的。可见在水库建设以及水库渗漏施工中,进行水文地质勘察的重要性。
4.水库渗漏水文地质勘察内容
(1)地质条件。
第一,地形地貌的特点,通过勘察水库周围的地形地貌,正确分析其对于水库区地下水的影响。河水位低于库水位,以及水库间的分水岭比较单薄时,容易引起库水渗漏。
第二,地质构造,褶皱、断层、裂隙等发育的地带,断层破碎现象明显,是形成水库严重渗漏的通道;岩层中宽大密集裂隙地带容易形成渗漏;在岩溶地区,断层带上容易形成渗漏的通道。
第三,地层岩性以及结构,水库发生渗漏和岩土体有很大的关系,如果水库是松散岩类坝基,容易形成河道堆积物,由于其渗透性比较强,造成库水的渗漏和流失;如果水库建在岩溶地区,由于碳酸盐底部的隔水层的隔水效果一般来说很差,不利于阻挡和保存库水,也会造成库水流失。
(2)水文地质条件。
除了地形地貌以及地质结构以外,水文地质条件也是影响水库渗漏的重要因素。首先要确定地下水类型,含水层层次、分布以及埋藏深度等信息以及地下水的补给、径流以及排泄的条件,分析地下水水位及其变化幅度。在勘查中尤其要注意队水库附近地下分水岭的勘察,因为如果当地下分水岭比水库正常高水位低的时候,容易引发渗漏。 (3)岩溶区的岩溶发育特征。
如果水库位于岩溶地区,还必须重视勘察岩溶发育强度及其规律、岩溶形态及其分布规律、岩溶水的动力特征、建坝前后水流量动态变化等。
(4)水库渗漏的地质分析。
第一,渗漏通道的主要表现形式。
对于岩浆岩地区的水库,一般来说,可能发生渗漏通道主要是砂砾石层以及基岩表面的透水层;对于沉积岩地區的水库其渗漏一般来说主要表现为透水层漏水,而且断层的破碎带也可以形成渗漏的通道;对于第四纪堆积物地区的水库,坝下渗漏的主要通道有河床、古河道以及砂卵砾石层等,见表1:
第二,漏水通道的连通性。
地层的结构特征对于松软岩层渗漏通道的连通性具有重要的影响。多层结构水文地质条件下,相对隔水层的条件会影响到漏水,而对于基岩透水层以及岩溶发育地带漏水通道的连通性,其主要影响因素为地质构造。
5.水库渗漏的水文地质勘察手段
(1)水文地质测绘。
在进行水文地质测绘时,应该注意渗漏通道和进出口地段;山区的水库地质测绘还要包括水库附近的邻谷和分水岭;平原地区的水库地质测绘还要包括正常高水位以上的第一级阶地;在岩溶地区的水库地质测绘应该包括所有勘测到的岩溶洞穴。
(2)钻探和物探。
钻探和物探是勘察和确定水文地质结构情况、含水层的具体位置,断裂富水带的位置等水文地质条件以及获取准确数据信息的重要手段。钻探和物探结合使用,有利于提高水文地质勘察的质量,获取准确地数据信息。勘探剖面线的布置必须中和考虑水文地质结构以及地下水的分布情况。对于多层含水层结构的区域,在可能出现渗漏情况的各岩组内布置2个以上的钻孔;在岩溶地区,钻孔的布置的深度必须穿过岩溶发育带。
(3)水文地质试验。
主要包括钻孔抽水试验,抽水试验的持续时间比较长,一般来说>1个月,准确分析水位的变化趋势,提高计算的精确度。在岩溶地区,主要应用的是示踪试验,用于勘察岩溶洞穴的连通性。此外,岩土层的渗透试验可以测定渗透系数,是估算水库的渗漏量的主要数据依据。
(4)地下水动态观测。
进行地下水动态观测需要建立一个长期观测网,尤其对于可能发生渗漏的岩组内要布置2个以上的观测孔。主要观测水文地质勘察的常规项目,以及发生降雨时洞穴的涌水和流量等具体情况。
水文地质工作在建筑物持力层选择、基础设计、工程地质灾害防治等方面都起着重要的作用,随着工程勘察的发展,在工程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。
参考文献:
[1]李建生.工程勘察中水文地质问题分析研究[J].中国新技术新产品,2012.
[2]何永光,孙誉.水文地质岩土工程勘察设计及施工[J].中国新技术新产品2011.
[3]周银波,刘锐.山区中小型病险水库除险加固工程地质勘察要点[J].人民珠江,2011(04):34.
【关键词】水文地质;工程地质勘察;病险水库
水文地质勘察是研究水文地质条件的主要手段,其目的是为了查明地下水的形成和分布规律,并在此基础上对地下水资源作出水量与水质评价,从而为国民经济建设提供水文地质依据。但往往在工程勘察设计和施工过程中,水文地质问题常常被忽视。
一、水文地质问题在工程地质勘查中的重要性
在对岩土工程进行勘查以及施工过程中需要对岩土工程周边的水文地质进行仔细的勘察,而有些工程施工单位在工程施工过程中最容易忽视对工程周边进行水文地质勘察。工程地质情况在很大程度上是受水文地质情况所决定的,因为岩土体中含有地下水,地下水可以对岩土体产生直接的影响,而且水文地质条件对于岩土工程的稳固性有非常大的影响。一些工程施工单位在进行工程勘察的过程中仅仅是对工程周边表面的水文地质进行勘查,而没有对地下的水文地质条件进行勘查,这样便使得工程勘察工作没有达到很好的质量,在工程建设过程中,或者建设完成之后,可能发生由地下水而导致的。
二、水理性质
1.水透性。
该性质指流水在重力影响下对岩石的穿透能力。岩土层渗透能力的强弱主要和岩土层大大小小的缝隙相关。越松散的岩土层缝隙越多越大,所以水透性比较强。坚硬的岩土层通常缝隙很少,所以水透性通常很差。
2.持水性。
该性质强调在分子层面上,岩土层的颗粒和分子依靠分子力和万有引力能够在重力影响下保持水分子能力的强弱。
3.给水性。
该性质同样受重力影响,指在重力影响下水含量很大的岩土层能够从缝隙中释放的水量大小,称为给水度。给水度是水文地质中非常重要的参数和性质,该性质不单单对土地的疏干时间长短有较大影响,还很大程度上决定了基坑的涌水量。
4.崩解性。
該性质指岩土在被水侵蚀以后,岩土颗粒的分子之间作用力遭到破坏,连接性变差,岩土主体崩坏阶梯,使岩土层的强度变差。
三、实例分析
1.工程概况。
某水库地处交通较为便利地方,坝址以上集雨面积8.8km。最枯流量0.032m3/s,多年平均流量0.16m3/s。水库大坝为均质土坝,最大坝高12m,坝顶高程为1257.0m,总库容380万m3,是以灌溉为主的水利枢纽工程。水库除险加固工程施工的主要工作内容包括:右岸防渗帷幕灌浆工程、溢洪道工程、放水设施改造工程等。
2.水文地质勘察。
流域内海拔高程1254-1360m,地势较平坦,地貌以岩溶地貌为主,碳酸盐广泛分布,岩石裸露,植被覆盖一般,河床多年平均侵蚀模数为200-500t/km2,多年平均含沙量0.606kg/m3,森林覆盖率为12.1%。工程区构造简单,稳定性好,无晚近期断裂活动.
3.工程施工中存在的问题及处理
(1)对右岸帷幕灌浆施工中孔号126,171,172遇溶洞,在设计对溶洞进场进行物探,重新对溶洞处理进行设计,停工5个月;设计批复以后对溶洞进行灌浆处理,组织队伍进场,对溶洞进行灌浆,同时进行溶洞段外帷幕灌浆施工质量检查。总共导致工期延误8个月的时间。
(2)项目在具体施工中,由于工程所处环境及地质条件发生变化,导致实际施工工程量大于合同工程量;溢洪道工程基础开挖时,遇软(土基),设计增加基础断面,增加碎石垫层,实际开挖工程量比设计大。
(3)大坝右岸灌浆先道孔施工时,过别孔终孔段压水实验未满足设计要求,增加孔深,工程量增大;右岸帷幕灌浆孔号126,171,172段遇溶洞,增加对溶洞处理工程量,工作量增大;坝顶及下游面增设浆砌石挡墙,增加工程量。
(4)工程事故分析。
从工程施工中遇到的以上主要事件中可以看出,造成这些事故发生、工期延误,主要是由于在进行水文地质勘查时,勘察不仔细造成的。可见在水库建设以及水库渗漏施工中,进行水文地质勘察的重要性。
4.水库渗漏水文地质勘察内容
(1)地质条件。
第一,地形地貌的特点,通过勘察水库周围的地形地貌,正确分析其对于水库区地下水的影响。河水位低于库水位,以及水库间的分水岭比较单薄时,容易引起库水渗漏。
第二,地质构造,褶皱、断层、裂隙等发育的地带,断层破碎现象明显,是形成水库严重渗漏的通道;岩层中宽大密集裂隙地带容易形成渗漏;在岩溶地区,断层带上容易形成渗漏的通道。
第三,地层岩性以及结构,水库发生渗漏和岩土体有很大的关系,如果水库是松散岩类坝基,容易形成河道堆积物,由于其渗透性比较强,造成库水的渗漏和流失;如果水库建在岩溶地区,由于碳酸盐底部的隔水层的隔水效果一般来说很差,不利于阻挡和保存库水,也会造成库水流失。
(2)水文地质条件。
除了地形地貌以及地质结构以外,水文地质条件也是影响水库渗漏的重要因素。首先要确定地下水类型,含水层层次、分布以及埋藏深度等信息以及地下水的补给、径流以及排泄的条件,分析地下水水位及其变化幅度。在勘查中尤其要注意队水库附近地下分水岭的勘察,因为如果当地下分水岭比水库正常高水位低的时候,容易引发渗漏。 (3)岩溶区的岩溶发育特征。
如果水库位于岩溶地区,还必须重视勘察岩溶发育强度及其规律、岩溶形态及其分布规律、岩溶水的动力特征、建坝前后水流量动态变化等。
(4)水库渗漏的地质分析。
第一,渗漏通道的主要表现形式。
对于岩浆岩地区的水库,一般来说,可能发生渗漏通道主要是砂砾石层以及基岩表面的透水层;对于沉积岩地區的水库其渗漏一般来说主要表现为透水层漏水,而且断层的破碎带也可以形成渗漏的通道;对于第四纪堆积物地区的水库,坝下渗漏的主要通道有河床、古河道以及砂卵砾石层等,见表1:
第二,漏水通道的连通性。
地层的结构特征对于松软岩层渗漏通道的连通性具有重要的影响。多层结构水文地质条件下,相对隔水层的条件会影响到漏水,而对于基岩透水层以及岩溶发育地带漏水通道的连通性,其主要影响因素为地质构造。
5.水库渗漏的水文地质勘察手段
(1)水文地质测绘。
在进行水文地质测绘时,应该注意渗漏通道和进出口地段;山区的水库地质测绘还要包括水库附近的邻谷和分水岭;平原地区的水库地质测绘还要包括正常高水位以上的第一级阶地;在岩溶地区的水库地质测绘应该包括所有勘测到的岩溶洞穴。
(2)钻探和物探。
钻探和物探是勘察和确定水文地质结构情况、含水层的具体位置,断裂富水带的位置等水文地质条件以及获取准确数据信息的重要手段。钻探和物探结合使用,有利于提高水文地质勘察的质量,获取准确地数据信息。勘探剖面线的布置必须中和考虑水文地质结构以及地下水的分布情况。对于多层含水层结构的区域,在可能出现渗漏情况的各岩组内布置2个以上的钻孔;在岩溶地区,钻孔的布置的深度必须穿过岩溶发育带。
(3)水文地质试验。
主要包括钻孔抽水试验,抽水试验的持续时间比较长,一般来说>1个月,准确分析水位的变化趋势,提高计算的精确度。在岩溶地区,主要应用的是示踪试验,用于勘察岩溶洞穴的连通性。此外,岩土层的渗透试验可以测定渗透系数,是估算水库的渗漏量的主要数据依据。
(4)地下水动态观测。
进行地下水动态观测需要建立一个长期观测网,尤其对于可能发生渗漏的岩组内要布置2个以上的观测孔。主要观测水文地质勘察的常规项目,以及发生降雨时洞穴的涌水和流量等具体情况。
水文地质工作在建筑物持力层选择、基础设计、工程地质灾害防治等方面都起着重要的作用,随着工程勘察的发展,在工程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。
参考文献:
[1]李建生.工程勘察中水文地质问题分析研究[J].中国新技术新产品,2012.
[2]何永光,孙誉.水文地质岩土工程勘察设计及施工[J].中国新技术新产品2011.
[3]周银波,刘锐.山区中小型病险水库除险加固工程地质勘察要点[J].人民珠江,2011(04):34.