工程勘查中水文地质问题分析

安宝山

摘要：在进行工程勘察的过程中可以通过研究水文地质条件，通过调查地下水的数量和质量随着空间和时间变化的规律，对地下水资源的水量与水质做出评价，从而为国民经济建设能够更为科学地利用或防治地下水提供水文地质依据。在工程勘察中评价地下水对岩土体和建筑物的作用及其影响十分重要，本文分别从水文地质评价、岩土的水理性质和地下水危害三方面分析了工程勘查中与水文地质有关的问题。

关键词：工程勘察；水文地质；水理性质；地下水

1、水文地质评价内容

水文地质指自然界中地下水的各种变化和运动现象，在工程勘察中对水文地质研究主要在于自然地理条件，地质环境和地下水位情况这三方面。[1]并且，地下水水位的变化，由于其对岩土工程的影响程度较大，因此它是工程勘察的重要内容。水文地质评价在工程勘察中具有十分重要的作用，由于两者相互联系、相互作用，关系极为密切，并且地下水不仅仅是组成岩土体的一部分，而且它还能够对岩土体工程特性造成直接影响，同时，它还是基础工程的环境，能够对建筑物的稳定性及其耐久性有很重要的影响。[2]对水文地质相关问题清晰明确的描述，可以确保工程勘察中所需参数的准确合理。其中对水文地质评价的重点在于地下水方面的评价。但由于，以往研究中，在地下水对岩土工程的作用和危害的评价方面，未能做到将施工过程中的需要与其现有的基础设施相结合，从而导致由于地下水引起的一些质量事故，例如基础下沉、建筑物开裂等。

在明确水文地质评价的重要性之后，从过去的经验教训中得出，在现如今的工程勘察中，对水文地质评价内容的研究重点应从以下几点着手：首先，在即将进行施工的范围内，重点考察当地地下水对工程可能造成的影响，如对岩土体和建筑物的作用，提出可能产生的，对岩土工程的危害，并在此基础上提出适当的防治、解决措施；其次，为了能够更深入的了解与工程相关的水文地质问题，在勘察中根据进行施工的建筑物地基的基础类型的需要，搜集所需相关资料，为工程勘察提供基本的水文地质资料；再次，需要对施工范围内的地下水情况进行清晰的调查，包括其天然状态，及其天然条件下的影响，同时，也要将工程中的人为活动可能导致的地下水情况变化进行合理的分析预测，尤其要考虑到人为活动对工程中岩土体和建筑物的不良影响，这是尤为重要的；最后，根据不同的建筑材料、不同的建筑场地等条件，应对水文地质情况作出相应不同的评价，了解地下水对该工程的各方面的影响与作用。[3]

在通过对以往工程勘察的经验进行总结后，对工程勘查中水文地质问题的评价内容进行归纳，主要包括以下几方面：第一，对河流或小溪的水位、水流速度、标高及其淹没情况进行调查；第二，了解施工地点及其周边水井的水位、水量和变化幅度；第三，掌握地下水的埋藏条件、水位变化、变化规律及变化幅度等信息；第四，明确地下水的来源为何，属于何种类型；第五，对地下水的化学成分进行测定，并预测地下水对工程结构稳定性和其对建筑工程的腐蚀性有何影响。[4]

2、岩土的水理性质

2.1 水理性质定义

岩土与地下水相互作用所显现出来的各种性质即为岩土水理性质。岩土的水理性质在影响岩土的强度和形状的同时，还能对工程建筑物的稳定性具有直接影响。但在以往的工程勘察中，对岩土性质的勘测大多数着重于其物理性質，而忽略了其水理性质，从而导致对工程所在地的岩土性质了解不够全面。因此，为了能够在今后的勘察测试中对岩土性质掌握的更加全面，了解岩土的水理性质是前提条件。岩土的水理性质包括容水性、持水性、给水性、毛细管性、透水性、含水量、可塑性等。其中，容水性是指常压下岩土孔隙中能容纳一定水量的性能，岩土孔隙中能容纳水量的体积与该岩土总体积之比，以容水度来表示；持水性指饱水岩土在重力作用下排水后仍能保持一定水量的性能，饱水岩土在重力作用下释水后，所能持水量的体积与该岩土总体积之比，以持水度表示；给水性主要指在重力作用下，从饱水岩土孔隙中自由流出水的一种性能，常压条件下饱水岩土在重力作用下流出来的水体积与该岩土总体积之比，以给水度表示；毛细管性是毛细管上升高度和速度用毛细管水压力来表示；透水性指在水的重力作用下水透过岩土的能力通常用渗透系数表示；含水量分为重量含水量与体积含水量，岩土中含水的重量或者体积和干燥岩土重量比值。

2.2 水理性质研究中地下水的作用

由于岩土的水理性质是岩土与地下水相互作用显示出来的性质，因此，地下水的赋存形式对水理性质的影响是很重要的。地下水在岩土中的赋存形式有三种：结合水、毛细管水、重力水，其中结合水可再分为强、弱两种结合水。强结合水是紧附于颗粒表面结合最牢固的一层水，具有强吸附力，在强压条件下，强结合水的密度约为普通水的2倍，具有极大粘滞性和弹性，抗剪切，但即不受重力作用，也不能传递静水压力。弱结合水与强结合水的区别在于其吸附力比强结合水小，在外界压力条件下可以变形。由于结合水受外界强力条件束缚，只能在有限的范围内活动，因此其对岩土水理性质的影响不大。毛细管水还可以分为孤立毛细管水、悬挂毛细管水、真正毛细管水。它不仅受毛细管力作用，还受到重力的作用，在重力小于毛细管力时，毛细管水会上升，这个作用，导致了地下水潜水面以上的的普遍形式是一个与保水带有水力联系的含水量较高的湿水层。由于毛细管水在传递静水压力的同时，还能够在空隙中垂直上下运动，因此，毛细管水不仅能对岩土体起到软化作用，而且能够使土壤沼泽化或盐渍化，使岩土体与地下水对建筑材料的腐蚀性增强。重力水也就是我们通常所称的狭义地下水，即在重力作用下可以在岩土孔隙、裂隙中自由运动的水。与结合水不同，它不受分子力的影响，不能抗剪切，但可以传递静水压力。在天然和人为因素的影响下，重力水在岩土中非常活跃，尤其是渗流活动，因此其对岩土水理性质的影响尤为显著。在对岩土水理性质的研究中，对重力水的研究是我们重点关注的。

2.3 几个重要的水理性质及其测试办法

对岩土水理性质的测试有以下几种：（1）软化性，软化性是各给岩土体普遍存在的特性，岩土体在浸水后，其力学强度会降低，当岩石层中具有容易软化的岩层时，结合地下水的影响，在岩石层中易形成软弱夹层。在工程勘察时，测量软化性一般用软化系数表示， 它是判断岩石耐风化、耐水浸能力的指标。（2）透水性，即水在重力作用下， 岩土容许水透过自身的性能，岩土体的透水性是通过岩土空隙大小、空隙连通性和空隙度来衡量的，当岩土颗粒越细，分布越不均匀时，岩土越松散，则其透水性越弱，反之越强。在工程勘察时测量透水性一般用渗透系数表示，岩土体的渗透系数可通过抽水试验取得。[5]（3）崩解性，即岩土浸水湿化后， 由于土粒连接被削弱、破坏， 使土体崩散、解体的特性，通过崩解所需时间、崩解量和崩解方式等来衡量。（4）给水性，即在重力作用下饱水岩土能从孔隙、 裂隙中自由流出一定水量的性能， 以给水度表示。一般采用实验室方法测试。[6]（5）胀缩性，即岩土吸水后体积增大， 失水后体积减小的特性， 岩土的胀缩性是由于颗粒表面结合水膜吸水变厚， 失水變薄造成的。其指标包括膨胀率、自由膨胀率、体缩率、收缩系数等。岩土的胀缩性是导致地裂缝和基坑隆起的重要原因之一。

3、充分认识工程勘察中地下水引起的岩土工程危害

3.1 地下水的动水压力影响

在工程勘察中，地下水动水压力对岩土工程的影响因素主要分为自然因素和人为因素，相比自然因素的作用，人为因素对其影响更大，当地下水的自然条件失衡而使得动水压力过大时，则会产生管涌、流砂以及基坑突涌等一系列恶劣的岩土工程地质危害。

3.2地下水位的升降变化

（1）地下水水位上升产生的危害

导致地下水水位上升的因素中，地质因素、水文气象因素和人为因素是对其影响较大的因素，有时导致地下水水位上升可能是多个因素共同作用的结果。主要地质因素包括含水层结构和总体岩性产状。水文气象因素包括降雨量、气温等。人为因素包括灌溉、施工等。[7]当地下水水位上升到非正常值时，其对建筑物基础的腐蚀性会增强，可能导致许多地质危害。由于岩土体的实际承载能力与地下水的水位成反比，即随着其水位上升而承载能力下降，浅基础地基的承载能力降低，一些具有特殊性的岩土体结构被破坏，强度随之降低、导致岩土体软化；当工程施工地点在河边、斜坡或河谷等地时，水位上升可能会导致岩土产生滑移、变形、崩塌等不良的地质现象。

（2）地下水水位下降产生的危害

与导致地下水水位上升的因素不同，导致地下水水位下降的因素主要是人为因素，大量抽取地下水或修建水库等活动导致地下水补给不足等情况都可能导师地下水水位下降。当水位下降程度过大的时候就会发生一系列地质灾害，如地裂、地面沉降或塌陷，而且还可能导致一系列环境问题，如地下水源枯竭、水质恶化等，[8]甚至还会造成海水入侵，导致淡水水质变化，腐蚀性增强。[9]这些问题将会影响岩土体和建筑物的稳定性并威胁人类居住环境。

（3）地下水水位频繁升降产生的危害

当地下水水位发生频繁的升降变化时，一方面将会使岩土不断发生膨胀收缩变形，并使幅度持续增加，甚至会导致地裂等地质灾害，进而使得建筑物被破坏。另一方面，随着地下水水位不断变化，土层中的元素也会不断随之流失，土层承载力不断减小，给施工造成困难。水位的频繁升降变化，使岩土随之频繁膨胀收缩，其稳定性越来越差，最终导致地质灾害发生。[10]

总结：随着社会不断进步，科技不断发展，各地大型建筑物不断增加，为了保证建筑物质量，预先做好工程勘察十分重要，在工程勘察的问题中，与地下水相关的问题是十分重要的，采用科学合理的方法进行工程勘察中水文地质问题的测量，这不仅可以提高建筑工程质量，更好的利用岩土的潜在能力，同时可以消除地下水对岩土工程的危害，预防工程地质灾害。

参考文献

[1] 呙临海. 水文地质勘察分析与评价探讨[J]. 城市建筑， 2013 （2）： 153-153.

[2] 李君源， 范维强. 工程勘察中的水文地质问题[J]. 西部探矿工程， 2005， 17（B07）： 177-178.

[3] 乐安祺， 宋赞. 工程勘察中的水文地质问题不容忽视[J]. 科技咨询导报， 2007 （19）： 112-112.

[4] 于世君. 浅谈水文地质在工程勘察中的重要性[J]. 黑龙江科技信息， 2013 （27）： 132-132.

[5]范中林. 工程地质勘察中水文地质问题的影响[J]. 科技创新导报， 2009 （18）： 87-87.

[6] 田有元. 水文地质问题在工程地质勘察中的重要性[J]. 今日科苑， 2009 （22）： 37-38.

[7] 陆靖. 浅谈工程勘察水文地质评价及其危害[J]. 科技风， 2012 （5）： 145-145.

[8] 李建生. 工程勘察中水文地质问题分析研究[J]. 中国新技术新产品， 2010 （3）： 93-94.

[9] 姜方龙. 浅析岩土工程勘察土工试验中的常见问题与处理方法[J]. 福建建材， 2013 （6）： 22-23.

[10] 葛超. 关于工程地质勘察中水文地质问题的探讨[J]. 科技创新与应用， 2012 （10）： 14-14.