巖土工程中的水文地質(zhì)問(wèn)題

  工程地質(zhì)勘察中水文地質(zhì)問(wèn)題的探討

 

  一、前言

 

  在《巖土工程勘察規范GB50021- 2008》中，明確了地下水的勘察要求、水文地質(zhì)參數的測定、地下水作用的評價(jià)；但在實(shí)際勘察工作中，水文地質(zhì)問(wèn)題又是常被忽視的問(wèn)題，勘察人員一般都注重工程條件、地基條件和場(chǎng)地條件的勘察，而忽視對水文地質(zhì)條件的勘察，水文地質(zhì)問(wèn)題被認為是象征性的工作，只簡(jiǎn)單對水文地質(zhì)條件做一般性評價(jià)。事實(shí)上，水文地質(zhì)工作在巖土工程勘察、基礎設計、工程地質(zhì)防治等方面都有著(zhù)極其重要的影響。方面都有著(zhù)極其重要的影響。水文地質(zhì)和工程地質(zhì)二者關(guān)系密切，互相聯(lián)系和互相作用，地下水既是巖土體的組成部分，直接影響巖土體的工程特性，又是基礎工程的環(huán)境，影響建筑物的穩定性和耐久性。為了提高巖土工程勘察質(zhì)量，確保設計和施工的順利進(jìn)行，不僅要查明調查區的水文地質(zhì)條件，而且要提出可能發(fā)生的水文地質(zhì)問(wèn)題并給出預防和治理的措施建議，以保證工程的安全。

 

  二、巖土工程勘察中的水文地質(zhì)分析

 

  1、勘察要求  由于地質(zhì)、氣候、水文、人類(lèi)的生產(chǎn)活動(dòng)等因素的作用，特別是隨著(zhù)高層建筑與深挖工程，地下水位的變化對已有建筑物可能引起各種不良的后果日日趨嚴重，分析了解工程場(chǎng)地的水文地質(zhì)條件是保證建設工程安全的前提和基礎。在調查區特別是地質(zhì)條件復雜的地區，應根據工程的具體要求，查閱該區的以往的水文地質(zhì)資料，通過(guò)鉆孔和測試等水文地質(zhì)勘查工作，查明調查區的水文地質(zhì)條件，除滿(mǎn)足《規范》要求外，還應包括：自然地理及地形地貌，地質(zhì)環(huán)境及構造特征，揭露地下水水位（包括近幾年的各層地下水位、水位變化趨勢；地下水的補給、排泄、徑流情況，人為影響地下水的情況等），鑒定水質(zhì)與水溫，通過(guò)現場(chǎng)試驗確定水文參數，各含水層和隔水層的埋藏條件，場(chǎng)地地質(zhì)條件對地下水的賦存和影響等。

 

  2、重視巖土水理性質(zhì)的測試和研究  巖土水理性質(zhì)是指巖土與地下水相互作用時(shí)顯示出來(lái)的各種性質(zhì)。巖土的水理性質(zhì)不僅影響巖土的強度和變形，而且有些性質(zhì)還直接影響到建筑物的穩定性。以往的勘察對巖土的物理力學(xué)性質(zhì)的測試比較重視，對巖土的水理性質(zhì)卻有所忽視，因而對巖土工程地質(zhì)性質(zhì)的評價(jià)是不夠全面的。巖土的水理性質(zhì)主要有可塑性及稠度狀態(tài)、滲透性、軟化性、崩解性、透水性、給水性和脹縮性等。

 

  （1）可塑性及稠度狀態(tài)，是粘性土區別于砂土的重要特征，可用塑性指數與液性指數來(lái)判別，由土的狀態(tài)可推知土的性能。

 

  （2）滲透性，可用滲透系數表征，滲透系數可通過(guò)抽水試驗、注水試驗和壓水試驗確定。

 

  （3）軟化性，量化指標是軟化系數，在巖層中存在易軟化巖層時(shí)，在地下水的作用下往往形成軟弱夾層，各類(lèi)成因的粘土層、泥巖、頁(yè)巖、泥質(zhì)砂巖等均普遍存在軟化特性。

 

  （4）崩解性，包括崩解所需的時(shí)間、崩解速度、崩 解率等，通常采用耐崩解系數予以表征。

 

  （5）脹縮性，巖土的脹縮性往往是產(chǎn)生地裂縫、基坑隆起的重要原因之一，特別是膨脹土表現尤為明顯。量化指標有膨脹率、自由膨脹率、體縮率、收縮系數等。

 

  三、地下水對巖土工程的影響

 

  巖土工程問(wèn)題中，地下水問(wèn)題占有相當重要的位置。鑒于以往在評價(jià)地下水對巖土工程的作用和危害過(guò)程中，所做的分析工作和基礎設計和施工需要結合不夠緊密，更有甚者在建造簡(jiǎn)單建筑物時(shí)自認為地基不需勘察，導致了許多基礎破壞和建筑物開(kāi)裂的事故，總結以往經(jīng)驗教訓，在設計和施工前一定要分析水文地質(zhì)的作用，以消除或減少地下水對巖土工程的危害。

 

  1、地下水對基礎的影響

 

  （1）地下水對基礎埋深的影響。選擇基礎埋深時(shí)應注意地下水的埋藏條件和動(dòng)態(tài)以及地表水的情況。當有地下水存在時(shí)，基礎底面應盡量埋置在地下水位以上，若基礎底面必須埋置在地下水位以下，則  應考慮排水降水措施、對鋼筋混凝土等的腐蝕性和可能出現的危害及防治措施。對埋藏有承壓含水層的地基，選擇基礎埋深時(shí)必須考慮承壓水的作用，以免在基坑開(kāi)挖時(shí)坑底土被承壓水突破。地表流水是影響橋梁墩臺基礎埋深的因素之一，基礎必須埋置在設計洪水的最大沖刷線(xiàn)以下一定深度，以保證穩定性。

 

  （2）地下水對樁基工程的影響。天然地基造價(jià)低，施工簡(jiǎn)便，所以在工程建設中應優(yōu)先考慮使用。當基礎沉降量過(guò)大或地基的穩定性不能滿(mǎn)足設計要求時(shí)，就必須進(jìn)行地基加固處理或改變上部結構。當  地基上部軟土層很厚變化相對復雜時(shí)往往采用樁基礎加固地基，提高承載力。為了不使樁周地層坍塌和松動(dòng)，提高成樁質(zhì)量，選擇相應的成樁方案時(shí)必須考慮地下水的賦存運動(dòng)情況；另外，當樁身下沉量小于土層下沉量時(shí)，樁周土對樁身產(chǎn)生負摩阻力，嚴重影響單樁承載力，特別是建筑場(chǎng)地承壓地下水或流動(dòng)地下水的流速大于3m/min 時(shí)，不宜使用混凝土灌注樁或水泥攪拌樁。此外，地下水對樁的腐蝕性也不容小覷，地下水腐蝕性強時(shí)對樁的破壞作用非常大。

 

  （3）地下水對基礎開(kāi)挖的影響。地下水位上升可引起粉細砂及粉土飽和液化，出現流砂、管涌等現象，給施工帶來(lái)很多困難，還可能出現基坑坍塌、滑移，在抗震設防烈度要求時(shí)要評價(jià)其液化可能。土體軟化后強度降低，基坑會(huì )沉降或傾斜，膨脹土的脹縮性會(huì )使基礎開(kāi)裂變形。

 

  2、地下水對建筑物的影響

 

  基礎破壞時(shí)，波及范圍內的建筑物也會(huì )受到影響。地下水位高時(shí)會(huì )對地下室、地下構筑物的防潮、防濕、防水或穩定性產(chǎn)生影響，會(huì )引起土壤鹽漬化，對建筑物的腐蝕性增強，還可引起地基土附加沉降和變形，從而造成建筑物變形破壞。此外，人工降低地下水位時(shí)可能會(huì )直接導致周?chē)ㄖ锲茐幕蛲ㄟ^(guò)引發(fā)一系列地質(zhì)災害（如地裂縫的產(chǎn)生、地表塌陷等）使建筑物破壞。當水位頻繁升降時(shí)，會(huì )引起膨脹  土產(chǎn)生不均勻的脹縮變形，進(jìn)而形成地裂造成建筑物的破壞。

 

  3、地下水對基坑開(kāi)挖支護的影響

 

  隨著(zhù)高層建筑日益增多，特別在舊城改造中高層建筑受施工場(chǎng)地、施工工藝影響，往往要求采用垂直開(kāi)挖?；娱_(kāi)挖中常采用抽水方法降低地下水位，減少土側壓力的影響，但因局部的抽水或排水，能使基礎底面以下的地下水位突然下降，引起擋土墻和鄰近建筑物變形，造成地表塌陷或地面沉降。特別在地下工程中，開(kāi)挖時(shí)要設止水帷幕，安裝支護體時(shí)要采取防水設施，如涂防水涂層等等，以防止地下水進(jìn)入地下工程建設需要的地段。

 

  四、結束語(yǔ)

 

  巖土工程中的水文地質(zhì)問(wèn)題是不可忽視的重要問(wèn)題，切實(shí)做好水文地質(zhì)工作，掌握水文地質(zhì)的相關(guān)理論知識，正確運用各種方法準確地測定各個(gè)重要的水文地質(zhì)參數，可以幫助設計和施工，并且可以有效地預防和減免巖土工程危害。因此，工程技術(shù)人員應該在工程勘察中做好水文地質(zhì)工作的調查與分析，根據勘察到的情況制定相應的防護措施和施工計劃，為設計和施工提供必要的水文參數，使巖土工程勘察成果更具實(shí)用性和預見(jiàn)性，真正保證工程的質(zhì)量。