岩土工程中水文地质勘察的内容及技术探讨

2016-03-12潘宏坚

大科技 2016年15期

关键词：水文地质含水层岩土

潘宏坚

（广西壮族自治区地质环境监测总站广西桂林 541000）

岩土工程中水文地质勘察的内容及技术探讨

潘宏坚

（广西壮族自治区地质环境监测总站广西桂林 541000）

在施工过程中，注重水文地质问题是其安全与稳定的保障，本文结合岩土工程勘察内容，分析了水文地质勘察中的重要性并对水文地质勘察内容做了一些介绍，同时，以上述内容为基础，简单探讨了在水文地质勘察中的一些工作方法与技术应用。

水文地质；方法；钻探；勘察技术

1 前言

现实生活中，水文地质勘察这一工作在岩土工程勘察的这个过程中有着至关重要的地位，但在实际工作中，水文地质勘察往往被人们所忽视。文章以岩土工程勘察为例，水文地质勘察与工程建设关系十分密切，要想使得岩土工程勘察的质量得到保障，重视水文地质的勘察工作便是十分必要的。为了提升勘察的经济效益和准确度，除了加强对勘察细节的掌控，将要求我们选择更为有效的工作方法及先进技术的应用，从而才能提高岩土工程的勘察水平和施工水平。

2 水文地质勘察的重要性

水文地质的勘察工作是许多工程勘察工作的重要构成部分，在实际的勘察工作中，对于水文地质的勘察工作尤为重要，在这里以岩土工程为例进行分类说明。

2.1 地下水埋深对建筑物基础埋深的影响

在岩土工程设计和施工时，基础埋深选择与地下水水位埋深有一定的关系，地基承载力允许的情况下，有地下水时，基础往往尽量埋置在地下水位以上，以避免地下水对基坑开挖、基础施工和使用期间的影响。地下水埋深较浅时，基础底面低于地下水位的基础，应考虑施工期间的基坑降水、坑壁围护、是否可能产生流砂或管涌等问题，同时还有考虑基坑降水可能引起的周边地质环境的变化，应对可能引起的地面塌陷、地基不均匀沉降等地质灾害问题，并采取保护地基土不受扰动的措施。对于具有腐蚀性的地下水，应采用抗侵蚀的水泥品种和相应的措施。此外，还应该考虑由于地下水的浮托力而引起的基础底版内力的变化、地下室或地下贮罐上浮的可能性及地下室的防渗问题。

2.2 地下水位变化对岩土工程的影响

一般情况下，地下水水位呈周期性的变化过程，但随着城镇的不段发展，在城镇地区建设区工程建设扰动到地下水，地下水水位变化更加频繁，更加明显，主要是表现在地下水位的上升和下降这两个方面。地下水位的上升会影响建筑工程原基础承载土层的物理力学性质，有可能出现土层软化承载力降低的现象，对工程基础稳定性产生影响，从而威胁到建筑物的稳定性。地下水的上升有可能导致土体酸碱不平衡，当地下水中某种化学成分达到一定含量时，对混凝土等建筑材料就会产生腐蚀作用，对建筑物的耐久性影响很大。另一方面，地下水水位的下降，可能会引起周围地基土层产生固结沉降，遭受临近建筑物或地下管线的不均匀沉降。在覆盖性岩溶区，地下水位的突然下降往往会导致地面塌陷地质灾害的发生。地下水频繁升降变化，使建筑物基础的土体颗粒不断流失，甚至掏空，导致建筑物开裂和危及安全使用，对人们的居住环境也会产生不利的影响。

2.3 对施工支护的影响

随着我国经济建设的迅速发展，越来越多的高楼大厦出现在人们眼前，密集的高层建筑群已经变成了现代都市的标志之一。在进行高层建筑的建造时，地基一般都造得又深又宽，建筑底板往往低于地下水水位数米甚至数十米，具体的施工技术和施工现场的环境都会对其施工质量造成影响。在具体的建筑施工过程中，通常都会采取垂直开挖、基坑抽水等方法，假如采取抽水的方式，不免会使得地下的水位发生骤降，对基坑周边的土层、水体造成扰动，对周边建筑的质量有着严重的影响。而基坑的深度及地下水水位降深情况对基坑壁的稳定性影响也不一样，对施工支护的要求有所不同。因此，施工单位在施工之前，进行岩土工程勘察时应重视水文地质勘察工作，避免造成后期施工会发生危险。

3 岩土工程勘察中水文地质勘察的主要工作内容

水文地质勘察是岩土工程的勘察中重要的组成部分，水文地质条件与岩土工程的建设的关系是密不可分，因此，为了保障岩土工程项目的顺利实施，必须谨慎而全面勘察水文地质的各项内容。

3.1 地质环境情况

水文地质勘察中的地质环境条件的勘察有着很多的内容，包含气象水文特征、地形地貌、地层岩性及地质构造等因素。该工程所属的地域的气候、湿度以及热量、周边水系、地形特征、地貌侵蚀以及堆积情况以及工程所属区域的地质构造、地层岩土特性、基底构造以及新构造运动等。

3.2 水质分析

地下水含有各种化学成分，当某些成分含量过多时，会腐蚀混凝土石料及金属管道而造成危害。例如：地下水中的硫酸根离子SO2+4和游离子CO2的含量过多，氢离子浓度（负对数值）pH＜7的酸性地下水将对破坏和腐蚀混凝土的结构，降低其耐久性。由此可见，对地下水进行认真的水质分析必不可少，极其重要。对于一般水质评价，主要分析项目为K++ Na+、Ca2+、Mg2+、SO2-4、Cl-、CO2-、HCO-3、PH值，碱度，游离CO2、侵蚀性CO2等。

3.3 含水层、隔水层分布情况

地下水依照含水介质的特征可分为松散岩层中的孔隙水、坚硬岩石中的裂隙水、岩溶中的岩溶水。不同岩土层含水差异较大出现含水和相对隔水的情况，水文地质勘察中对隔水层和含水层的状况勘察也是至关重要的一部分，勘察的主要内容包括隔水层和含水层的分布情况、埋藏条件、含水层厚度及埋藏深度、地下水流向、地下水位的变化幅度、地下水的类型，在进行勘察的时候，需要通过野外试验确定含水层渗透系数等相关的参数。

3.4 地下水位的情况

地下水水位变化可能会引起地面沉降、地面塌陷、流沙、管涌、浮托作用、基坑突涌等现象，对工程施工通常产生的影响较大。所以，在工程施工之前，务必要与当地的地质情况结合起来，详细的勘察地下水位的变化情况，要勘察的内容包括：场地稳定地下水位、近几年的水位变化周期、水位变化幅度等。

4 勘察的主要方法和技术手段

4.1 测绘

一般采用一张一定比例尺的地质图作为底图，然后通过具体观测的结果（包括点、线、面）来进行记录，找到与对象有关的问题并制定好解决方案，假如找不到合适的地质底图，那么可以以勘察地区的地形图为基础来做水文地质的测绘。目前，遥感影像技术已较为成熟，已广泛应用到水文地质测绘当中，在极大的程度上缩短了测绘的时间，其测绘质量也得到了一定程度的提高，在应用的过程中应注意遥感解译与野外验证相结合。测绘过程中，要主要点和测线的控制，测绘观测点通常会选在泉、井、钻孔、地表水体处，主要含水层或含水断裂带露头处，地表水渗漏地段等重要水文地质界线处，以及能发生地下水存在、活动的各种自然地理的、地质的标志处。观测线的布置，往往要求最短路线观测更多内容。而水文地质测绘的进行也通常会选在降雨较少的气候来进行溪沟的测流，雨季时，主要的工作是对重要的井、泉做复查，因为在这样的情况下，获取的地下水的整体变化规律较为准确。

4.2 物探

在实际的水文地质勘察工作中，物探是一个较为先进的技术手法。具体包括有以下这两个技术：TEM技术和GPR技术。TEM技术具有如下优点，可探测的深度大、灵敏性高、横向分辨率高、不会遭到周围其它地质体的影响等。而GPR技术的操作较为简单，通常只需要照着设备的使用说明书使用就可以了。但实际运用该技术时，务必要对雷达数据的处理多多留意。在实际的使用中，通常是采取各种方法相互配合着使用，针对性的进行水文地质的勘察。

4.3 钻探

水文地质钻探是直接探明地下水最重要、最可靠的勘探手段，是进行水文地质试验的必备工程，同时也是成本昂贵和施工技术复杂工程。在实际的水文地质勘察中运用钻探技术时，需要合理的布置钻孔，并且还要确保布置的点位和勘探线的合理，钻孔的结构不但需要达到成井的要求，而且应该有利于抽水试验工作，钻孔布置与取水工程之间需要相互协调，这样一些钻孔就可以作为探采结合孔，也可以节约成本。在这里以岩土工程为例来进行具体说明，在岩石上进行钻孔时，可以用清水冲洗，假如是松散层，那么就需要用泥浆做冲洗液，值得引起注意的是，在做抽水试验的工作前，务必要进行完全的清孔。为了使钻探质量得到保障，采取岩芯的机率要达到以下规定：采取破碎带、碎石土、溶蚀带以及砂性土的采取率应该大于30%；采取比较完整的岩层和粘性土的机率应该大于70%。另外，在钻进的过程中，需要对异常的声响、进尺的快慢、涌水及返渣等以上情况做好详细的记录，并把取出来的岩芯按先后的顺序排列，这样对于钻探质量的提升是非常有帮助的。

4.4 试验

钻孔抽水试验主要为确定含水层水文地质参数、推断和计算涌水量、评估含水层的富水性、揭示地下水与地表水及各含水层之间的水利联系等，在水文地质勘察工作中广泛应用。在不存在特殊的要求时，尽可能的将抽水实验段设在富水性好的水源地，在实际的操作中应该要注意以下几个方面：抽水井的生产和设计要保持一致；勘探孔的设计与抽水试验孔的设计保持一致；要以设计取水量作为参照标准设置抽水的强度；抽水的时间要充分，仅可能得到较大幅度的降深，从而准确的分析水位的变化趋势，使计算的精确度得到提高；重要的工程应该做2次以上的降深抽水实验，应该最少布置1个观测孔，最大水位的降深应当接近工程设计需要的水位降深的标高或者达到设计疏干降深的一半。通常选用大井法计算工程的涌水量。

4.5 地下水动态观测

动态观测主要观测地下水水位、水量、水温、水质等的变化情况。通过对地下水动态观测分析所有对地下水变化产生影响的人为及气象因素；勘察影响地下水动态变化的因素；推测和计算地下水疏干可能造成的影响。综合上述检测为建设和施工提供了依据，便于能够及时的采取应对措施。