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摘要:水文地质问题在岩土工程的地质灾害防御、基础设计、持力层选择等方面都发挥着很大的积极作用,只有深刻认识水文地质对岩土工程的重要影响,才能从根本上重视其作用,并积极采取措施予以应对,最终减少危害的发生。随着科学技术的日益先进,有关部门应积极利用先进技术详细把握水文地质的详细情况,趋利避害地开展岩土工程建设,有效预防水文地质灾害的发生,使岩土工程更好的为人们的生产生活服务。
关键词:岩土工程;勘察;水文地质
中图分类号: S969 文献标识码: A
一、水文地质在岩土工程勘察中的重大作用
在岩土工程勘察活动中,最为重要且最易被人忽视的问题,就是水文地质问题。究其原因,是因为工程地质与水文地质之间的关系十分密切,两者之间是相互作用相互影响的关系。但是,地下水是岩土的重要组成部分,因此其对岩土的性质具有重大影响。同时,其对建筑物的稳定性与持久性具有决定性作用。在我国一些地质、水文情况十分复杂的地区,由于缺乏对水文地址的准确、深刻研究,致使设计人员在设计过程中忽视了对水文情况的考虑,时常发生因地下水原因引起的岩土工程事故。在这种情况下,要想切实提高建筑物的施工质量,是难以实现的。由此可见,在建设岩土工程时,进行严格、精准、全面的水文地质勘察是十分有必要的。
二、水文地质问题的危害分析
1、地下水动水压引起的危害
在对岩土工程进行勘察时,自然条件的地下水所产生的动水压力没有什么大的影响,所以产生危害的可能性不大,但是某些人为因素会对地下水产生很大的影响,如:使自然条件失衡,地下水的动水压力就会增大,达到某种程度就会导致岩土工程发生恶劣的地质危害,如管涌、流砂和基坑突涌等。
2、地下水位升降变化引起的危害
首先是水位下降引起的危害。地下水的水位下降大都是由人为原因造成的,例如,大量抽取地下水、采矿导致矿床疏干、上游筑坝或修建水库等人为的活动导致地下水的补给比正常时候偏少很大等。而如果地下水位的下降程度过大,就非常容易引发地裂、地面下沉和塌陷等地质灾害,还有环境问题如:地下的水源枯竭和水质恶化等,严重威胁到岩土体和建筑物它们的稳定性以及人类的生存居住环境。
3、水位上升引起的危害
导致水位上升的原因也有很多,主要有地质因素例如含水层的结构、总体岩性的产状;水文气象方面的因素例如降雨量或气温等;人为因素例如灌溉或施工等,很多情况下这几种因素都有。如果地下水位上升的很不正常,就可能加大对建筑物地基的腐蚀,促使河岸和斜坡这些土体的滑动甚至崩塌,使土体结构软化进而降低它们的承载能力,使部分土层发生液化现象并加快其速度,严重情况下会引发流砂或管涌等地质灾害,对建筑工程中的基础工程造成很大的破坏。
4、地下水位的频繁升降引起的危害
水位升降的变化非常容易使膨胀岩土发生不均匀膨胀或收缩等变形现象,如果水位升降的频繁程度过大,不但会使岩土往复发生膨胀或收缩这些变形现象,还会使这种膨胀收缩的幅度持续加强,进而发生地裂等灾害,最终给建筑物特别是轻型建筑造成严重破坏。另外,水位频繁升降还会使土层中的铁、铝这些金属元素流失,从而大大减小土层自身的承载力,这会对岩土工程中基础选型和它的一些处理技术造成极大困难。
三、水文地质勘测内容
根据岩土体对建筑物产生的影响做针对性分析,评价地下水对岩土体和建筑物的作用和影响。提供详实的水文地质资料,一是自然地理条件,包括工程所在地的地形地貌、气候、降水量、历史水位、水位变化趋势等。二是地质环境条件,包括地质构造、基建构造、土层或岩层渗透性强弱及渗透参数、承压含水层的特征及水头等。三是地下水位,包括地下水类型、水位的高低及变化幅度趋势、地下水的渗流状态、地下水和地表水的污染程度。四是含水层和隔水层的厚度、埋深和分布组合关系。
四、水文地质勘察的评价内容
1、地下水位
地下水位的评价对于地下建筑来说,是非常重要的参数之一,但是在很多工程中地下水的勘察评价内容达不到岩土工程勘察的规范要求,只标明了勘察期间的地下水稳定水位和高程。根据(《岩土工程勘察规范(GB50021-2001)(2009年版)》的强制性条文规定勘察报告要提供历史最高水位和变化幅度、勘察期间地下水位和变化幅度。一般工程长期坚持水位变化不太现实,所以要搜集历史水位资料进行分析和论证,并且提出防水设计水位和抗浮设计水位标高的建议。
2、地下水的变化幅度
地下水的上升或者下降都能对岩土工程造成影响。因为工程如果在丰水期或者枯水期施工,现场水位勘查只符合这一时期,一旦这一时期过后,水位就会产生很大变化。地下水的评价通常采集2-5年的变化幅度,保证评价内容的准确性。
3、水质对建筑物的腐蚀性影响
场地地质条件下对地下水赋存和渗流状态的影响、判定地下水水质对建筑材料的腐蚀性等。结合水质,对地下建筑物的混凝土和钢筋腐蚀性做出相应的评价。
五、岩土水理性质的测试和研究
1、软化性
软化性是由于岩土被水体浸入后导致力学强度的降低,通常可用软化系数表示。软化性可以作为判断耐风化、抵抗浸水能力的依据。当岩层中存在易软化岩层时,在地下水的不断作用下形成软弱夹层。如:粘性土层、泥岩、页岩、砂岩均普遍存在这种特性。
2、透水性
透水性,是指水在重力作用下,岩土容許水透过自身的性能。松散岩上的颗粒愈细、愈不均匀,其透水性便愈弱。坚硬岩石的裂隙或岩溶的发育情况和其透水性成正比。一般可用渗透系数表示透水性,可通过抽水试验求取岩上体的渗透系数。
3、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的性能,用给水度表示。给水度是含水层的几个重要水文地质参数,也影响场地疏时间。其一般是通过实验室方法测定。
4、胀缩性
胀缩性的产生是由于岩土颗粒表面结合水膜吸水变厚失水变薄引起的。岩土吸水后体积变大,失水后体积变小。地裂缝的产生以及基坑隆起等都是由于岩土的胀缩性所带来的负面影响。其标定的指标包括:膨胀率、自由膨胀率、体缩率、收缩系数等。
5、崩解性
崩解性是指岩土经过浸水工程后,导致削弱破坏土粒之间的连接,最终使土体离散解体。岩土的崩解性与土颗粒成分、矿物组成、自身结构有着密不可分的联系。
六、对水文地质进行勘察时的要求
1、了解清楚有关的水文地质方面的情况
在勘测地,必须首先查清楚的是它的降水量和蒸发量、地下水的日常水位与它的变化规律;地下水和地表水之间的相互补充和排除关系等;其次要查清楚含水层厚度与深度,还有在各个含水层所含地下水是什么类型的、地下水的流动方向、水位发生多大的变化等;再次还要以地质条件为基础,查清楚它对地下水的渗流状态产生的不同程度影响;最后还必须要查清楚的是地下水与地表水是否已经受到污染,受污染的程度是什么样的。
2、对水文地质问题进行评价的内容
根据前辈们的经验与教训,对水文地质问题进行评价,其内容主要包括四点:施工前,详细评价水文地质方面的条件给建筑物与岩土体造成的影响以及影响程度,预测这些影响能造成什么样的危害,并找出相应的有效防治措施。对于当地的水文地址问题,要尽可能调查的更多一些,并根据已经调查过的水文地质问题,给研究地基的基础提供必须的水文资料。查清楚天然状态下的地下水、受人为因素影响到的地下水它们的变化情况和对地基产生的可能影响,并找出有效防治措施。不同环境中,评价内容重点也不同。例如用软岩石、风化岩这些岩土体为基础这样的建筑场地,应把地下水活动给岩土层软化、崩解和胀缩等带来的影响为评价内容重点;但是地基中有粉细砂和粉土时,就应把地下水导致潜蚀、管涌这些现像的可能性有多大作为评价内容重点。
结束语
水文地质的危害除了自然因素外,还有人为因素,我们应在岩土工程勘查中采取科学的方法对水文地质进行相关参数的测定和客观准确的评价,最大程度减少自然因素引起的水文地质变化。
参考文献
[1]郭勇军.岩土工程勘察工作中水文地质问题探析[J].科技传播,2014,07:139-140.
[2]宋海军.分析岩土工程中水文地质勘察的作用[J].科技与企业,2014,03:163.
[3]王晶.岩土工程勘察中水文地质问题的探讨[J].江西建材,2014,06:234.
[4]刘健.南通市主要环境岩土工程问题初探.地质学刊,33(4),371-375,2009.
关键词:岩土工程;勘察;水文地质
中图分类号: S969 文献标识码: A
一、水文地质在岩土工程勘察中的重大作用
在岩土工程勘察活动中,最为重要且最易被人忽视的问题,就是水文地质问题。究其原因,是因为工程地质与水文地质之间的关系十分密切,两者之间是相互作用相互影响的关系。但是,地下水是岩土的重要组成部分,因此其对岩土的性质具有重大影响。同时,其对建筑物的稳定性与持久性具有决定性作用。在我国一些地质、水文情况十分复杂的地区,由于缺乏对水文地址的准确、深刻研究,致使设计人员在设计过程中忽视了对水文情况的考虑,时常发生因地下水原因引起的岩土工程事故。在这种情况下,要想切实提高建筑物的施工质量,是难以实现的。由此可见,在建设岩土工程时,进行严格、精准、全面的水文地质勘察是十分有必要的。
二、水文地质问题的危害分析
1、地下水动水压引起的危害
在对岩土工程进行勘察时,自然条件的地下水所产生的动水压力没有什么大的影响,所以产生危害的可能性不大,但是某些人为因素会对地下水产生很大的影响,如:使自然条件失衡,地下水的动水压力就会增大,达到某种程度就会导致岩土工程发生恶劣的地质危害,如管涌、流砂和基坑突涌等。
2、地下水位升降变化引起的危害
首先是水位下降引起的危害。地下水的水位下降大都是由人为原因造成的,例如,大量抽取地下水、采矿导致矿床疏干、上游筑坝或修建水库等人为的活动导致地下水的补给比正常时候偏少很大等。而如果地下水位的下降程度过大,就非常容易引发地裂、地面下沉和塌陷等地质灾害,还有环境问题如:地下的水源枯竭和水质恶化等,严重威胁到岩土体和建筑物它们的稳定性以及人类的生存居住环境。
3、水位上升引起的危害
导致水位上升的原因也有很多,主要有地质因素例如含水层的结构、总体岩性的产状;水文气象方面的因素例如降雨量或气温等;人为因素例如灌溉或施工等,很多情况下这几种因素都有。如果地下水位上升的很不正常,就可能加大对建筑物地基的腐蚀,促使河岸和斜坡这些土体的滑动甚至崩塌,使土体结构软化进而降低它们的承载能力,使部分土层发生液化现象并加快其速度,严重情况下会引发流砂或管涌等地质灾害,对建筑工程中的基础工程造成很大的破坏。
4、地下水位的频繁升降引起的危害
水位升降的变化非常容易使膨胀岩土发生不均匀膨胀或收缩等变形现象,如果水位升降的频繁程度过大,不但会使岩土往复发生膨胀或收缩这些变形现象,还会使这种膨胀收缩的幅度持续加强,进而发生地裂等灾害,最终给建筑物特别是轻型建筑造成严重破坏。另外,水位频繁升降还会使土层中的铁、铝这些金属元素流失,从而大大减小土层自身的承载力,这会对岩土工程中基础选型和它的一些处理技术造成极大困难。
三、水文地质勘测内容
根据岩土体对建筑物产生的影响做针对性分析,评价地下水对岩土体和建筑物的作用和影响。提供详实的水文地质资料,一是自然地理条件,包括工程所在地的地形地貌、气候、降水量、历史水位、水位变化趋势等。二是地质环境条件,包括地质构造、基建构造、土层或岩层渗透性强弱及渗透参数、承压含水层的特征及水头等。三是地下水位,包括地下水类型、水位的高低及变化幅度趋势、地下水的渗流状态、地下水和地表水的污染程度。四是含水层和隔水层的厚度、埋深和分布组合关系。
四、水文地质勘察的评价内容
1、地下水位
地下水位的评价对于地下建筑来说,是非常重要的参数之一,但是在很多工程中地下水的勘察评价内容达不到岩土工程勘察的规范要求,只标明了勘察期间的地下水稳定水位和高程。根据(《岩土工程勘察规范(GB50021-2001)(2009年版)》的强制性条文规定勘察报告要提供历史最高水位和变化幅度、勘察期间地下水位和变化幅度。一般工程长期坚持水位变化不太现实,所以要搜集历史水位资料进行分析和论证,并且提出防水设计水位和抗浮设计水位标高的建议。
2、地下水的变化幅度
地下水的上升或者下降都能对岩土工程造成影响。因为工程如果在丰水期或者枯水期施工,现场水位勘查只符合这一时期,一旦这一时期过后,水位就会产生很大变化。地下水的评价通常采集2-5年的变化幅度,保证评价内容的准确性。
3、水质对建筑物的腐蚀性影响
场地地质条件下对地下水赋存和渗流状态的影响、判定地下水水质对建筑材料的腐蚀性等。结合水质,对地下建筑物的混凝土和钢筋腐蚀性做出相应的评价。
五、岩土水理性质的测试和研究
1、软化性
软化性是由于岩土被水体浸入后导致力学强度的降低,通常可用软化系数表示。软化性可以作为判断耐风化、抵抗浸水能力的依据。当岩层中存在易软化岩层时,在地下水的不断作用下形成软弱夹层。如:粘性土层、泥岩、页岩、砂岩均普遍存在这种特性。
2、透水性
透水性,是指水在重力作用下,岩土容許水透过自身的性能。松散岩上的颗粒愈细、愈不均匀,其透水性便愈弱。坚硬岩石的裂隙或岩溶的发育情况和其透水性成正比。一般可用渗透系数表示透水性,可通过抽水试验求取岩上体的渗透系数。
3、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的性能,用给水度表示。给水度是含水层的几个重要水文地质参数,也影响场地疏时间。其一般是通过实验室方法测定。
4、胀缩性
胀缩性的产生是由于岩土颗粒表面结合水膜吸水变厚失水变薄引起的。岩土吸水后体积变大,失水后体积变小。地裂缝的产生以及基坑隆起等都是由于岩土的胀缩性所带来的负面影响。其标定的指标包括:膨胀率、自由膨胀率、体缩率、收缩系数等。
5、崩解性
崩解性是指岩土经过浸水工程后,导致削弱破坏土粒之间的连接,最终使土体离散解体。岩土的崩解性与土颗粒成分、矿物组成、自身结构有着密不可分的联系。
六、对水文地质进行勘察时的要求
1、了解清楚有关的水文地质方面的情况
在勘测地,必须首先查清楚的是它的降水量和蒸发量、地下水的日常水位与它的变化规律;地下水和地表水之间的相互补充和排除关系等;其次要查清楚含水层厚度与深度,还有在各个含水层所含地下水是什么类型的、地下水的流动方向、水位发生多大的变化等;再次还要以地质条件为基础,查清楚它对地下水的渗流状态产生的不同程度影响;最后还必须要查清楚的是地下水与地表水是否已经受到污染,受污染的程度是什么样的。
2、对水文地质问题进行评价的内容
根据前辈们的经验与教训,对水文地质问题进行评价,其内容主要包括四点:施工前,详细评价水文地质方面的条件给建筑物与岩土体造成的影响以及影响程度,预测这些影响能造成什么样的危害,并找出相应的有效防治措施。对于当地的水文地址问题,要尽可能调查的更多一些,并根据已经调查过的水文地质问题,给研究地基的基础提供必须的水文资料。查清楚天然状态下的地下水、受人为因素影响到的地下水它们的变化情况和对地基产生的可能影响,并找出有效防治措施。不同环境中,评价内容重点也不同。例如用软岩石、风化岩这些岩土体为基础这样的建筑场地,应把地下水活动给岩土层软化、崩解和胀缩等带来的影响为评价内容重点;但是地基中有粉细砂和粉土时,就应把地下水导致潜蚀、管涌这些现像的可能性有多大作为评价内容重点。
结束语
水文地质的危害除了自然因素外,还有人为因素,我们应在岩土工程勘查中采取科学的方法对水文地质进行相关参数的测定和客观准确的评价,最大程度减少自然因素引起的水文地质变化。
参考文献
[1]郭勇军.岩土工程勘察工作中水文地质问题探析[J].科技传播,2014,07:139-140.
[2]宋海军.分析岩土工程中水文地质勘察的作用[J].科技与企业,2014,03:163.
[3]王晶.岩土工程勘察中水文地质问题的探讨[J].江西建材,2014,06:234.
[4]刘健.南通市主要环境岩土工程问题初探.地质学刊,33(4),371-375,2009.