岩土工程勘察中的水文地质浅析

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岩土工程勘察中的水文地质浅析

【摘要】我国近年来现代化建设的步伐在逐渐加快,涌现了很多大型项目,其中很多涉及到深基坑、桩基础,场地的水文地质条件对其施工质量和工程安全影响较大。只有科学的对拟建场地的水文地质条件进行评价,才能合理预测可能对岩土工程造成的影响,从而有针对性的进行防范,减少不必要的经济损失和人员伤亡。

【关键词】岩土工程;水文地质;深基坑

1勘察工作中的水文地质调查工作

伴随着我国现代化建设脚步的快速迈进,岩土工程勘察领域也取得了突飞猛进的发展,而在此领域中很重要一点就是合理评价地下水对工程的影响。地下水普遍赋存于岩土体中,它与岩土体之间不断发生机械的、物理的和化学的相互作用。科学合理的对地下水的评价能有效的指导工程设计和施工。我国的相关规范及行业经验表明,在岩土工程勘察工作正式开展之前,有必要对建筑区域以及周边一定范围内的水文地质情况进行详尽且科学的整体调查。在岩土工程勘察的过程中首先应该查明拟建场地中的地下水类型、埋藏条件;附近河湖中地表水与地下水的补给、排泄关系及对地下水位的影响,判别地下水和土对建筑材料的腐蚀性等级。调查施工区域内的年降水量、蒸发量。其次要查明相应的含水层的分布规律,如含水层的分布范围、厚度和水量、水位变化幅度以及水流流向,测定各含水层的渗透系数等,必要时可做抽水试验和注水试验或开展专项水文地质勘察工作。在岩土工程勘察工作过程中还应查明拟建场地的工程地质条件对地下水赋存和渗流状态的影响。在地下水的评价方面应主要包含地下水对拟建建筑物的物理力学作用和腐蚀作用。前者主要是指地下水对地下室产生浮力作用;影响挡土墙、抗滑桩以及边坡的稳定;因地下水位升降而产生对建筑物持力层和室内地坪等的影响。腐蚀作用主要是指地下水对混凝土、钢筋、钢结构的腐蚀性等,并且提出相应的预防和治理措施。在地下水位下开挖基坑或实施地下工程时应评价降水或隔水措施的可行性及对基坑稳定和附近建(构)筑物的影响。岩土工程勘察工作不但要评价天然状态下的地下水对拟建工程的影响,还应考虑因农田灌溉等其他人类活动导致地下水变化而可能对建筑物造成的影响。在目前的岩土工程勘察报告中一般重点评价拟建场地的主要持力层的分布和工程力学性状,对于地下水一般的分类及埋藏条件也能有较明确的阐述,但是对施工过程中可能造成的影响,地下水在将来一段时间内可能发生的变化趋势以及对建成后的建筑物有无影响均较少提及。在同一勘察场地同时分布有承压水和潜水或者承压水和上层滞水时,若需要评价基坑底部的抗突涌稳定性,在测量水位时应采取止水措施,分层测量承压水和潜水或上层滞水的水位。有时候没有采取止水措施或采取的措施不当,仅提供混合水位,则有可能导致设计人员对抗突涌稳定性等做出不合理的处置方案。

2地下水的分类及特征

一般将建设工程区域的地下水分为三种,即上层滞水、潜水和承压水。上层滞水主要赋存于表部的填土中,分布不连续,一般无稳定的自由水面,主要受大气降水和地表水渗入补给,以蒸发及侧向径流形式排泄。上层滞水受地形、地势、填土厚度、大气降水及邻近基坑排水影响较大。上层滞水一般来说是不连通的,大部分可通过明排的方式处理。根据工程经验,潜水的分布有以下特点,一般在粉质粘土、粉土以及砂性土中赋存,主要水源补给为侧向补给,一般与附近的河流和湖畔有一定的水力联系,若水位较高,一般对工程影响较大。承压水主要是指分布在某个稳定隔水层之下的含水层中的地下水。承压水由于顶部有隔水层,一般不会受污染。比如很多地区下伏基岩中赋存有承压水,其径流方向受岩层面起伏变化、岩层产状、节理、裂隙发育等因素影响明显,水量与节理、裂隙发育程度及土层饱水性有关。

3地下水给岩土工程带来的影响

岩土工程勘察涉及到许多方面的问题,其中地下水问题占据了相当大的一部分。过去在很多情况下忽略了地下水问题的重要性,主要是由于以前建筑物以多层为主,较少有2层及以上的地下室。但是目前随着土地资源的紧缺以及业主单位要求的提高,深基坑、深基础较为常见,而工程场地的水文地质条件恰恰对其影响较大。因此在进行岩土工程勘察的过程中,需要对建筑区域的水文地质情况进行详尽严格的调查工作,以保证施工活动的正常开展以及后期建筑物的安全使用。

3.1地下水给岩土体本身带来的影响

针对不同的岩土体,地下水会对其产生不同的影响。膨胀土是一种高塑性黏土,具有吸水膨胀、失水收缩、浸水承载能力下降、风干后裂隙发育等特性。若不按照规范设置处理措施,上层滞水常使低层建筑物产生不均匀的竖向或水平的胀缩变形,造成建筑物开裂甚至破坏,且这种破坏方式经常带有区域性,危害性较大,主要特征是在山墙上产生对称或不对称的倒八字形裂缝等;在地坪上一般则表现为出现纵向长条或者网格状的裂缝。对于湿陷性黄土和新近填土而言,由于土体本身尚未完成自重作用下的固结沉降,当在一定压力或自重作用下受水浸湿,土体自身结构会迅速破坏,产生较大附加下沉,强度迅速降低。

3.2地下水水位变化对岩土工程造成的影响分析

工程场地内的地下水位下降可能造成较为严重的危害,造成地下水水位下降的一般原因是人为造成的,例如附近施工场地开挖基坑或者实施人工挖孔桩而出现大规模地下水抽取,这些活动都会造成地下水水位的下降。一旦发生地下水水位下降幅度太大,就可能会造成地裂、附近建筑物的不均匀沉降以及地面塌陷等一些问题的发生,影响了建筑物的安全性与正常使用。地下水水位上升也可能造成一定程度的危害。一般而言,造成地下水水位上升的原因很多,其中主要是水文气象因素的影响,例如降雨量、季节影响等,有时候也会有人为因素的干扰,如农田灌溉或水管破裂等原因。造成地下水水位上升的原因有时候不是单一性的,也可能是多种因素共同作用的结果。地下水水位上升可能会造成岩土体自身的结构发生软化,在减少了有效应力的同时也降低了土体的承载能力。地下水水位出现上升情况还可能造成对建筑材料的腐蚀性加剧,加速边坡或者是河岸土体出现滑坡甚至崩塌情况的发生。在地震设防区,地下水水位的上升还会使得砂性土分布场地的抗液化能力降低。地下水位的上下反复波动会对岩土体中的胶结物产生冲洗作用导致其强度降低,长期以往,可能导致建筑物产生不均匀沉降等问题,影响建筑物的正常使用。地下水位的上下反复波动也会增强地下水的腐蚀性。

3.3动水压力对岩土工程造成的影响分析

在原始状态下,地下水的动水压力一般较小,对工程影响不大,但是在一定的人为影响作用下,可能会产生较大的危害。如在赋存有承压水或潜水的区域进行基坑的开挖,或者进行桩基的施工。若使地下水的平衡状态遭到破坏而产生较强的动水作用,甚至可能会造成流砂以及管涌等灾害的发生,对工程建设尤其是基础工程施工带来严重的安全隐患和巨大的经济损失。

4结语

在现代岩土工程勘察的过程中,调查清楚场地及附近区域的水文地质条件越发重要,甚至对整个地基基础工程的型式和施工工艺的选择起到关键性作用。在岩土工程勘察工作中采用科学的方法测定水文地质相关参数,对评价参数的准确性具有重要意义,应有针对性的评价工程场地的水文地质条件对岩土体或建筑物所带来的影响及危害,并对可能造成的损失加以预测,并提出相应的切实可行的预防方案。勘察单位提交的岩土工程勘察报告应对工程场地的水文地质问题进行全方位、多角度的调查,应提供详实的水文地质资料,以便确保工程建设的安全性和经济性。

参考文献

[1]沈九七.工程地质勘察中水文地质问题的影响[J].科技创新报,2013.

[2]董青东.简论工程地质勘探中水文地质问题[J].科技风,2012.

[3]黄青龙.岩土工程勘察中关于水文地质问题的相关研究[J].城市地理,2014.

作者:尤胜明 单位:安徽省城建设计研究总院有限公司