水文地质问题对工程勘察的影响探究

杨吉忠

（云南省有色地质局楚雄勘查院，云南 楚雄 675000）

水文地质条件较为复杂，许多工程项目在勘察过程中由于没有深入地研究地区的水文地质条件，而且在后续的设计阶段又忽视了水文地质问题，导致地下水引发的系列岩土工程危害频发，不仅极大了损害了勘察公司的信誉，而且也为社会带来了较大的经济损失。因此，在实际勘察过程中，强化水文地质问题的研究具有重要的实际意义。实际工作中，不仅要查明与工程项目密切相关的水文地质问题，对其影响的范围和强度作出评价，更要基于实际勘察数据及自身专业知识，就如何预防和治理提出合理的建议，为工程项目后阶段的设计及施工提供宝贵的水文地质资料，在一定程度上消除或者降低地下水对工程项目的危害。笔者基于多年的项目领域工作经验，结合某地区工程地质勘察与水文地质条件之关系及现状，探讨实际勘察工作中需要注意的水文地质问题。

1 工程地质勘察中水文地质评价内容

地下水问题可能导致的岩土工程作用和危害是设计、施工阶段考虑的重要内容。该地区工程水文地质条件较为复杂，因地下水相关问题引起的基础沉降及建筑物开裂等质量问题已发生多起。笔者认为，在未来的工作中，应该积极总结事故的经验和教训，提高水文地质问题评价的意识，强化和规范工程勘察中水文地质条件问题的评价程序。

对于水文地质问题，笔者认为应主要考虑以下内容：

（1）分析和评价地下水可能对岩土体和建(构)筑物产生的作用及影响，合理预测地下水位变化可能导致的岩土工程危害种类及程度，并基于实际勘察数据，提出科学、可行的防治措施。

（2）结合工程项目地基基础选型，重点查明和提供基础选型类型所需要的、与之密切相关的水文地质资料。

（3）结合勘察过程中已经查明的地下水天然状态及天然状态下的自然作用，分析和预测在人为活动条件下地下水的动态变化情况，评价此种变化对岩土体及建(构)筑物造成的可能影响。

（4）根据地下水对于工程的作用和影响，立足于工程实际，着重评价不同条件下的地质问题，如：

①评价在地下水位以下的建筑物基础中的混凝土及钢筋的腐蚀性。

②对于工程项目基础持久力层选择软质岩石、强风化岩、残积土、膨胀土等岩土体时，应该重点分析和评价地下水各种活动对持久力层岩土体可能产生的软化、崩解、胀缩等作用和影响。

③若建筑物地基基础的压缩层内存在饱和、松散的粉细砂或者粉土时，应预测流砂、液化潜蚀以及管涌等的可能性。

④若工程项目的基础下部存在承压含水层，则应该评价和计算基坑开挖后承压水冲毁基坑底板的可能性大小。

⑤当基坑位于地下水位以下时，应该规范进行渗透性以及富水性试验，同时分析和评价因人为活动情况而引起的土体沉降和边坡失稳等情况，并进一步分析此种情况的发生是否会影响建筑物或周围建筑物的可能性。

2 岩土水理性质的测试

岩土水理性质指的是岩土和地下水在长期相互作用下而表现出的各种不同性质。岩土的水理性质作为岩土工程地质性质的重要方面，与岩土的物理性质具有同样的重要性。岩土水理性质既会影响岩土强度，导致其变形，而且其某些性质还会破坏建筑的稳定性，对建筑物的寿命带来严重损害。在过去的勘察工作中，由于对岩土水理性质认识不足，而过分重视岩土的物理力学性质测试，使得得出的岩土工程地质性质评价具有片面性，不能全面反映出工程项目的岩土地质性质。地下水在岩土中的赋存方式有所不同，这直接影响地下水对岩土水理性质的影响程度，另外，影响程度还与岩土的类型有密切关系。

笔者对岩土的主要水理性质以及具体的测试办法进行了有关总结：

（1）软化性。此种性质是指岩土体经过长期浸水后，力学强度降低的特性。该性质的量化程度常用软化系数表示，即岩石在浸水饱和状态下以及风干状态下的极限抗压强度之比。软化系数是评价岩石耐风化、耐水浸能力的重要指标之一。当岩石层中有较容易软化的岩层时，其会在地下水的影响作用下逐渐形成软弱夹层。常见的如粘性土层、页岩、泥岩、泥质砂岩等均具有较为普遍的软化特性。

（2）透水性。透水性指的是水受重力作用，岩土容许水透过自身的性能。决定岩土渗透性强弱的关键在于岩土自身空隙的大小及空隙之间的连通性。因此，对于颗粒较细、不均匀的松散岩土，其透水性能较弱；而坚硬岩石的裂隙或岩溶愈发育，其透水性就愈强。渗透系数量化描述透水性，渗透系数可采用抽水试验的方式获取。

（3）崩解性。此种水理性质描述的是岩土经过浸水湿化后，因其自身的土粒连接减弱、破坏，导致土体崩散、解体的特性。通常，量化岩土体崩解特性的指标包括岩土崩解所需要的时间、崩解量、崩解的方式等。土粒成分、矿物成分以及土粒连接结构等均是影响岩土崩解性的重要方面。以某地区的残积土为例，岩土一般崩解的时间为 6～24h，崩解量 1.83%～33%。不同类型的残积土，其崩解方式有较大差异，如水云母、蒙脱石、高岭土等残积土主要以散开方式崩解，而石英等残积土则常见于裂开状崩解。

岩土的水理性质还有给水性、胀缩性、持水性、容水性、毛细管性、可塑性等等诸多特性，笔者在本文中不再全面细述。

3 地下水引起的岩土工程危害

地下水位升降变化以及地下水动水压力作用等是导致岩土工程发生危害的两个重要方面。笔者基于此进行深入地分析：

3.1 地下水位下降引起的岩土工程危害

导致地下水位降低的原因是多方面的，但是主要由于人为因素造成，例如修建水库拦截下游地下水的补给、过度集中大量抽取地下水、上游筑坝以及矿床疏干等。人为因素导致地下水下降幅度过大，会引起一系列的环境问题，如诱发地裂、地面塌陷、地面沉降、恶化水质等，而且会进一步破坏岩土体稳定特性，影响建筑物的稳定性，给人们的居住生活环境带来了巨大的潜在威胁。

3.2 潜水位上升引起的岩土工程危害

潜水位上升会对岩土工程造成较为不良的影响，如引起土壤沼泽化；增加了地下水对建筑物的腐蚀性；导致岩土体滑移、崩塌；降低岩土体强度，破坏岩土体结构；引起粉细砂及粉土饱和液化等现象。因此，在实际勘察工作中，需要全面深入看待潜水位上升引起的系列岩土工程危害，防范于未然。

3.3 地下水位频繁升降引起的岩土工程危害

地下水的升降频繁变化会导致膨胀性岩土发生不均匀的胀缩变形。当地下水升降变化频繁，这不但会引起岩土膨胀收缩变形活动的频繁变动，而且还会导致岩土膨胀收缩幅度脱离常态变动范围，导致地裂形成，进而对建筑物，尤其是轻型建筑物造成致命破坏。由于地下水的频繁交替变动，会逐渐淋失土层中的铁、铝成分，造成土质松散，含水量孔隙比扩大，压缩模量、承载力下降，这对后续的工程基础处理及选择会产生较大的麻烦。

3.4 基坑突涌防治措施

导致基坑发生突涌的原因主要是地下水承受压力较大，而基坑不足以阻止该压力的状态下发生，导致基坑底不透水层厚度和承压水水头压力之间失去平衡。基坑底不透水层厚度和承压水水头压力的平衡条件如下：

公式（1）中，r为不透水层岩土的重度，H为基坑开挖后不透水层厚度；rw为的重度，h为承压水头高于含水层顶板的高度。

根据上述公式（1）可知，H应满足如下条件，即：

笔者认为，应从如下几个方面防治基坑突涌：

（1）规范地质勘察程序及内容，全面反映工程项目地下水位以及各层土质状况。

（2）一旦发现软弱位置后，根据不同地下水深度选择不同的降水形式，如井点降水；选择不同的维护形式，如打钢板桩整体维护、地下连续墙整体维护、搅拌桩维护等形式。值得注意的是，维护形式的选择不仅要结合地质的特殊状况，还要根据措施选择的经济性。

结语

水文地质工作是工程勘察中的重要内容，是工程建筑持力层合理选择、基础设计以及工程地质灾害防治等工作内容的基础。随着工程勘察的不断发展，笔者相信，水文地质工作必将会受到广泛的关注和重视。

[1]GB50021－2002，岩土工程勘察规范[S].

[2]GB50007－2002，建筑地基基础设计规范[S].

[3]潘懋，李铁峰.灾害地质学[M].北京:北京大学出版社，2002.