岩土工程施工中水文地质条件评价研究

王石锋

（九江市水利电力规划设计院，江西 九江 332000）

水文地质条件评价在岩土工程施工中有着十分重要的意义，在对一项工程进行施工之前，首先需要对矿区进行水文地质勘探，了解其水文地质条件及类型，预测可能的灾害形式，并做出贴合实际、预见性的评价，才能为后续的施工和开采工作提供先导性的支持。由于水位的变化会受到很多因素的影响，在一定程度上会改变施工的方法，影响施工的结构。在岩土工程的施工中，水文地质会影响岩土工程施工的安全性和稳定性，会对工程带来负面的影响。例如在岩土工程施工现场若发现工程位于岩溶沟道中，且经过测量后发现沟道的大小不同，水流及地下水被侵蚀严重[1]。对其进行水文条件评价后发现，这种水文地质并不适合进行工程施工，但其富含的可溶性岩与非可溶性岩又具有很好的发展条件。如果没有在施工前进行水文地质勘查和评价，那么将无法找到地下水对岩土的腐蚀作用，在数据不完全的情况下进行施工一定会使后期的建设造成严重的危害，使岩土工程的稳定性丧失，甚至威胁到人员的人身安全。在岩土工程施工中利用各种技术完成对该矿区的水文地质条件评价，从而了解该矿区的地下水特征，采取有效的手段，减少地下水腐蚀，避免由于基础设施存在的问题影响工程施工的顺利进行，由此可以看出水文地质条件评价在岩土工程中的重要性。但是水文地质条件受到多种不确定性因素的影响，导致水文地质条件评价具有一定的难度，目前现有的评价方法主要是以专家经验为主，这种方法具有一定的主观性，评价结果具有较大的残差，为此提出岩土工程施工中水文地质条件评价研究。

1 岩土工程施工中水文地质条件评价方法

此次以评价函数作为理论依据，并结合专家评价法，设计了一个新的水文地质条件评价方法，其评价方法路线如下图所示。

图1 岩土工程施工中水文地质条件评价方法路线图

1.1 建立水文地质条件评价指标体系

图2 水文地质条件评价指标体系示意图

考虑到影响岩土工程施工安全性和稳定性的多个水文地质因素，建立水文地质条件评价指标体系。根据评价需求，以水文地质条件作为评价目标，选取岩土工程施工区域的补给条件、地表径流条件、排泄条件作为评价准则，以平均降雨量、降雨入渗系数、补给系数、灌溉回归入渗系数、人工补给量、地表水渗漏补给系数、水库规模、地表平均径流量、地下水埋深、含水层给水度、平均蒸发量、排水量作为评价指标，由此构建一个完整的水文地质条件评价指标体系，如图2所示。

1.2 水文地质条件评价指标值及权重值计算

在施工过程中运用相关测量仪器和测量技术，对水文地质条件评价指标体系中各个评价指标的实际数值进行测量和分析[2]。然后以专家评价法作为理论依据，专家对所有评价指标的重要性进行评分，分值在0～100范围内，根据专家评分计算出水文地质条件评价指标权重值，其计算公式如下所示：

公式（1）中，S为岩土工程施工中水文地质条件评价指标权重值；v为评价指标平均专家评分；k为评价指标的数量；p为待计算的评价指标[3]。利用上述公式计算出评价指标的权重，为水文地质条件等级评价提供数值依据。

1.3 岩土工程施工水文地质条件综合分析

根据岩土工程施工中水文地质条件评价需求，设计了五个水文地质条件等级，分别为一级、二级、三级、四级、五级。一级代表水文地质条件非常差，施工过程中非常容易引发水文地质灾害，必须采取预防措施；二级代表水文地质条件比较差，在施工过程中发生地质灾害的概率在60%左右，需要采取预防措施；三级代表水文地质条件一般，在施工过程中发生地质灾害的概率在50%左右，可以采取一些简单的预防措施；四级代表水文地质条件比较好，施工过程中发生水文地质灾害的可能性较低；五级代表水文地质条件非常好，在施工过程中不会发生地质灾害，无需采取任何防御措施。根据上文计算的指标实际值和权重值，运用评价函数计算出岩土工程施工中水文地质条件等级，计算公式如下：

公式（2）中，LZ表示评价施工区域的水文地质条件等级；z表示评价等级；α为计算得到的施工区域评价指标实际值总合。利用上述公式即可计算出岩土工程施工中水文地质条件等级，进而了解到水文地质条件的好与坏，以此完成岩土工程施工中水文地质条件评价。

2 实验

2.1 实验设计

实验以白打电站水库岩土工程为实验对象，白打电站为混合式引水开发，工程枢纽区主要水工建筑物有拦河混凝土重力坝、压力引水隧洞、压力管道、地面厂房及升压站等。施工区域含（透）水层主要为强风化基岩裂隙含（透）水层，局部为第四系松散堆积物含（透）水层，与其相对应的地下水类型为基岩裂隙水及孔隙潜水。白打电站水库为一峡谷型水库，回水线长约4000m，相应库水位295.0m，水库总库容709.07万m³。库区地形地貌不复杂，地形完整，两岸冲沟发育，库区河流总体由西向东流，河谷深切，河流波状弯曲。利用此次设计方法与传统方法为该岩土工程施工水文地质条件进行评价，下表为岩土工程水文地质条件评价指标值及权重值。

表1 岩土工程水文地质条件评价指标值及权重值

实验分别对该岩土工程各个枢纽区域的水文地质条件进行评价，对两种评价方法的评价数据进行记录，并且利用GFUG软件计算出两种方法评价结果的残差值，将其作为实验结果，对两种方法进行对比。

2.2 实验结果分析

实验以两种方法的残差值作为实验结果，残差值范围在0～1之间，数值越接近1则评价结果的准确性越低，可信度越低；如果残差值越接近0则说明评价结果的准确性越高，可信度越高。下表为两种方法评价结果残差值对比。

表2 两种方法评价结果残差值对比/δ

从上表可以看出，此次设计方法评价结果的残差值基本在0.019～0.148δ之间，残差值比较接近零；传统方法评价结果的残差值在0.487～0.958δ之间，残差值比较大，并且远远高于设计方法。实验证明此次设计方法具有较高的精度，可以满足岩土工程施工中水文地质条件评价需求。

3 结语

本文通过理论分析、层次分析以及实验分析相结合的方法，对岩土工程施工中水文地质条件评价进行了研究，首次将专家评价方法与层次分析方法相结合，形成一种新的评价方法，有效提高了水文地质条件评价精度和效率，降低了水平地质条件评价结果的残差值，为岩土工程施工中水文地质条件评价提供了理论依据和参考依据。