浅析地下水对岩土工程的不利影响

摘 要：地下水的复杂性不仅决定了岩土工程的造价，更决定了岩土工程的安全性、适用性和耐久性。本文首先介绍了地下水的埋藏条件，接着详细阐述了地下水的特征，最后概述了地下水对岩土工程的破坏方式，论述了岩土工程中有关地下水方面应注意的几个常见问题。对岩土工程中地下水的研究分析，可以提高岩土工程的设计质量，控制岩土工程的施工风险，保障岩土工程的安全可靠使用。

关键词：岩土工程;地下水;水位;包气带水;潜水;承压水;抗浮设计水位;腐蚀性

1 绪论

地下水的相关问题一直是岩土工程的一个重点和难点。由于地下水位产生的一系列问题，很大程度上决定了岩土工程的造价。地下水的存在，使得本来就各向异性的岩土体变得更为复杂。因此，做好岩土工程中地下水的研究就显得尤为重要。地下水（ground water），是指赋存于地面以下岩石空隙中的水，狭义上是指地下水面以下饱和含水层中的水。在国家标准《水文地质术语》（GB/T 14157-93）中，地下水是指埋藏在地表以下各种形式的重力水。本文所述地下水为后者。地下水对于人类的生存来说，是一种宝贵的资源。但是，它也往往给工程建设带来很大困难和危害。

2 地下水分类及特征

根据埋藏条件，可将地下水分为包气带水、潜水、承压水三大类。根据含水层的空隙性质，地下水又分为孔隙水、裂隙水和岩溶水三个亚类。包气带水通常为暂时性水，补给区与分布区一致，常存在于土壤、沼泽、不透水透镜体上的上层滞水，基岩风化壳、粘土裂隙中;潜水的水位的升降取决于地表水的渗入和地下水的蒸发，补给区与分布区一致，常存在于残坡积或冲洪积沉积物中、基岩上部裂隙中、裸露岩溶化的岩层中;承压水水位的升降决定于水压的传递，补给区与分布区不一致，通常分布在向斜和自流盆、单斜构造中。一般情况，地下稳定水位线上的水是包气带水，地下水位线以下的是潜水或承压水。包气带水是非重力水，不能自由流动，季节性变化明显，雨季水量多，早季水量少，甚至干涸;潜水是重力水，能自由流动，潜水面以上无稳定的隔水层存在，大气降水和地表水可直接渗入，也容易受到外界环境的污染。潜水的潜水面的形状受地形、地质、气象、水文等自然因素控制，并常与地形有一定程度的相关性，一般地面坡度越大，潜水面的坡度越大，但潜水面坡度小于当地的地表坡度。

3 地下水对岩土工程的破坏方式

（1）地下水对岩土体的软化。地下水使岩土体软化，降低其力学强度。有侵蚀性的地下水使岩石发生化学变化，也可能导致岩石的强度降低。尤其是地下水使岩土体的结构面的抗剪强度降低，最终可能导致原来稳定的边坡，在水的作用小，发生失稳破坏。

（2）地下水水位下降引起地基沉降。一般在地下水位较高的粉细砂中进行基础施工时，需要人工降低地下水位。由于长期抽排地下水，可能导致建筑物基础下的土体颗粒流失，甚至掏空，导致建筑物产生不均匀沉降。因此人工降水时，应注意观察水的颜色的变化，当水的颜色变化明显时，应考虑是否由于抽水时将土层中的粘粒、粉粒、细砂等细小土颗粒随同地下水一起抽出，如发生这种情况，应考虑停止抽水，确保周围地面土层不产生不均匀沉降。抽水时，还应考虑在井周围形成漏斗状的弯曲水面，形成降水漏斗，在这一降水漏斗范围内的土层可能发生渗透固结，又由于土层的不均匀性和边界条件的复杂性，降水漏斗往往是不对称的，因此也容易导致周围建筑物或地下管线产生不均匀沉降。

（3）动水压力产生流沙。在工程建设施工中，当基坑围护结构的间隙处隔水措施不当或施工质量较差时，有些细小的土颗粒会随着地下水一起穿过缝隙，基坑中出现一堆粉细砂缓缓冒起，冒出的水夹带着细土颗粒在慢慢地流动，有时会像沸水一样翻腾，给施工带来极大困难，影响岩土工程的稳定性，甚至发生重大安全事故。

4 岩土工程中有关地下水方面应注意的几个常见问题

（1）上層滞水与潜水的区别。上层滞水和潜水具有明显的差别：第一，所在的地层饱水程度不同，上层滞水位于包气带中，包气带中同时存在了大量气体。而潜水位于饱水带中，气体的量很少，几乎不存在;第二，隔水层的连续性不同，上层滞水形成于包气带中的局部隔水层，隔水层是断开的，不连续的。而潜水则形成于饱水带的稳定隔水层以上，隔水层具有连续性。第三，上层滞水的自由水面通常有多个，且不连续。潜水的自由水面就只有一个，连续存在。上层滞水与潜水的共同点是都有自由水面的重力水，都受外界补给量和蒸发量的影响。区分好上层滞水与潜水，针对不同的埋藏条件和水量大小，有针对的进行岩土工程设计，可以提供设计质量，节约工程造价。

（2）承压水的水头高度的测定。承压水的水头高度可以通过钻孔中止水措施，隔离两个不透水层后，直接测得，但是这样测得的水头高度肯定小于补给区的标高，两者是不可能相等的。渗流区有一个渗流的水头损失，还有层间的越流水头损失，都会影响承压水测定的水头高度。岩土工程设计时，应注意这一特征。

（3）回填土中抗浮设计水位的取值。地表大面积填土后，地下水位通常会有一定程度的上升，但多大面积算大面积，这就要结合填土的材料和当地的水文地质条件来考虑。对于这种水位因为填土的影响而发生变化，通常无法作出定量的预测，应当在填土后，对地下水的水位进行重新观测。

（4）水、土腐蚀性的取样原则。地下水对建筑材料的腐蚀是一项复杂的物理化学过程，在一定的工程地质与水文地质条件下，对建筑材料的耐久性影响很大。硅酸盐水泥遇水硬化，形成氢氧化钙、水化硅酸钙、水化铝酸钙等，这些物质往往会受到地下水的腐蚀。由于土的腐蚀性分析是将土样置于纯水中制备浸出液，将浸出液测定的结果作为土的腐蚀性。因此，什么时候该取土作土的腐蚀性测试，什么时候应该取水作水的腐蚀性测试就比较明显了：第一种情况，当建筑材料处于地下水位以上时，只取土试样作土的腐蚀性测试;第二种情况，当建筑材料处于地下水或地表水中时，可只取水试样作水的腐蚀性测试。地下水位以下的土长期浸在地下水中，显然地下水的腐蚀性必然高于浸出液，因此只要测定水的腐蚀性就可以了，不必取土测定;第三种情况，当建筑材料处于地下水位以上、部分处于地下水位以下时，应分别取土试样和水试样作腐蚀性测试。

5 结语

地下水对岩土工程的不利影响是多方面的，地下水的埋藏条件决定了地下水对岩土工程的影响范围;地下水对岩土体的软化作用导致了岩土体力学性质的改变;地下水的变化导致了地基沉降;动水压力产生的流沙对工程破坏作用很大;水的腐蚀性对建筑物的耐久性有重要的影响。总之，地下水在岩土工程中有着举足轻重的作用，在具体工程实践中，应根据具体现场情况，深入研究，仔细分析，确保岩土工程的安全性、适用性和耐久性。

参考文献：

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作者简介：王平道（1986-），男，贵州贵阳人，工程师，主要从事岩土工程勘察设计工作。