浅析水文地质问题在工程地质勘察中的重要性

2016-04-14邱川庭

地球 2016年7期

关键词：水理毛细管工程地质

■邱川庭

（四川省冶金地质勘查局成都地质调查所四川成都610203）

浅析水文地质问题在工程地质勘察中的重要性

■邱川庭

（四川省冶金地质勘查局成都地质调查所四川成都610203）

本文简要分析了水文问题对于工程勘探工作的重要性。

水文地质工程地质勘察地下水

1　水文地质问题在工程地质勘察中的重要性

水文地质问题贯穿整个工程的始终，因此我们要对其持有足够的重视度。水文地质问题与工程地质工作息息相关，相互影响和作用，有着千丝万缕的联系。其重要性主要表现在以下方面：①地下水是水文地质勘探的主要部分，地下水作为岩土体的一部分，对岩土体的特性形成有很大作用；②地下水对基础工程也有直接的影响，地下水是基础工程存在的环境，因此地下水对基础工程也有直接的影响；③地下水具有一定的腐蚀性，因此对于建筑物的安全稳定和使用期限有着很大的影响。但事实上，我们经常忽视水文地质问题，因为一般的勘察工水文参数并没有直接要求，只要求天然状态下水文地质的一般性评价。以上原因造成了岩土工程的极大损害。因此必须加强对水文地质的重视。

2　工程地质勘察中水文地质评价内容

大量的由地下水引起的建筑基础下沉事件和建筑物开裂问题，引起了人们对地下水的重视。即在工程勘探中加强对水文地质问题的评价。其评价的主要内容有：地下水对岩土体、建筑物、地基基础等方面的的作用和影响，预测可能产生的岩土工程危害，提出防治措施。其中对于建筑物地基基础，要根据建筑要求，确定最合适的类型，并对其相应的水文地质进行调查，获得选堑所需的水文地质资料。除此之外，还要调查人为工程活动的影响下，地下水对岩土体和建筑工程的影响。

在不同情况下，对水文地质问题评价的重点是不同，以下是在工程角度对不同情况的分析：①位于地下水水位之下的建筑。对于这种建筑物，主要评价地下水对其构成材料的腐蚀作用，如对混凝土和钢筋的腐蚀作用。②基础持力层。构成基础持力层的材料主要有：软质岩石、强风化岩、残积土、膨胀土等岩土体，因此此时对水文地质的评价重点是地下水对以上材料是否有软化、崩解、涨缩等影响，以及影响的大小程度。③地基基础压缩层。在此部分，由于会有松散、饱和的粉细砂、粉土，因此评价侧重于地下水是否会引发液化潜蚀、漉砂、管涌等现象，并提出预防建议。④建筑基础下部的承压含水层。此时的评价重点是承压水是否会冲毁基坑底板，并计算其发生的可能性。⑤基坑位于地下水位以下。此时的评价方法为：通过渗透性和富水性试验，得出人工降水引起土体沉降、边坡失稳进而影响周围建筑物稳定性的可能性。

3　重视岩土水理性质的测试和研究

所谓岩土水理性质，指的是岩土与地下水相互影响、相互作用时，从而显现出各种不同的性质。岩土的水理性质对岩土的强度、变形建筑物的稳定等都有一定的影响。目前的工程地质勘探将重点放在对沿途的五力力学性质的评价方面，忽视岩土水理性质，造成其评价内容完整性下降，因此要加强对岩土水理性质的测试和研究。

不同形式的地下水与岩土发生的作用是不同的，因此造就不同的岩土水理性质。此外，不同类型的岩土具有不同的水理性质，但这不是本文的研究重点。本文主要研究不同的地下水的赋存形式对岩土水理性质的影响，以及部分重要水理性质的研究测试方法。地下水的赋存形式主要有三种：结合水（强、弱结合水）、毛细管水和重力水。

①强结合水：也叫做吸湿水，他可以依靠分子力，对岩土颗粒形成强烈的吸附力，最终形成一层薄切牢固的水膜，一般情况下其吸附力可达10MPa，强压条件下，密度增加为原来的两倍，因而其粘滞性、弹性和抗剪切力都极大。但其缺点为：不受重力作用、不能传递静水压力。弱结合水：也叫作弱薄膜水，它是包裹在强结合水形成的薄膜之外的一层厚度较大的水膜。其特点为：能够进行缓慢移动、可变形。其缺点与强结合水一样。结合水主要存在于粘性土中。因此其主要与黏土进行反应，主要表现为物理性质，如：可塑性、膨胀性、收缩性，因其低流动性，所以很难影响岩土的动态水理性质。

②毛细管水：主要存在于在岩土毛细管空隙中、受毛细作用力影响的地下水，主要有三种类型：孤立、悬挂和真正毛细管水。毛细管水可以在岩土空隙中进行垂直运动，当所承受的毛细管力超过其承受的重力时，水就会垂直上升：反之，水就会垂直下降。因此在地下水水位之上，会存在一个与保水带有水力联系的含水量较高的湿水层。毛细管水最主要的作用为：软化岩土层。

③重力水：狭义的“地下水”，指受到重力作用，在岩土孔隙、裂隙中自由运动的水。其特点为：无分子力影响，不抗剪切，能够传递静水压力。重力水在岩层中非常活跃，对岩土水理性质的影响作用巨大，因此人们对其影响和关注是最多的。

4　全面了解地下水引起的岩土工程危害

地下水引起的岩土工程危害的原因有两个：地下水位升降和地下水动水压力作用。

4.1地下水升降变化引起的岩土工程危害

人为和自然的原因都可以使得地下水位发生改变，当其水位变化过大时，就会危害岩土工程。地下水位变化主要有三种方式可以对岩土工程造成影响：①地下水不规律的升降，会使得一部分极易膨胀渗水和收缩的岩石发生不均匀胀缩变形；②地下水位变化过于频繁，不仅仅会加剧岩土的变形，甚至会增加其膨胀收缩幅度，当膨胀收缩程度超过建筑工程的承受度之后，就会产生地裂，对建筑物产生不同程度的破坏；③地下水水位的变化加剧了岩层中水的流动性，不断流动的水，会带走土层中的胶结物--铁、铝等成分，造成土质疏松、含水量增大，降低土层承载力和压缩模量，进而影响岩土工程基础选择和处理。

4.2地下水动压力作用引起岩土工程危害

地下水在天然状态下动水压力作用比较微弱，一般不会造成什么危害。但是随着人类的工程建设力度增大，人类对地下水的水压平衡，造成地下水的大规模流动现象，从而引发流砂、管涌、基坑突涌等严重的岩土工程危害。