岩土工程勘察中的水文地质危害及优化措施

2022-03-24肖星球

低碳世界 2022年1期

肖星球

（中铁二院工程集团有限责任公司，四川成都 610031）

0 引言

从实践情况来看，岩土工程勘察中水文地质问题是非常关键并且容易被忽视的问题。水文地质问题之所以重要，主要是由于水文地质情况直接关系到工程地质情况，地下水不仅是岩土体的关键组成部分，对于岩土体工程特性具有重要影响，同时也会对建筑工程耐久性、稳定性造成直接影响[1]。例如，对埋藏在地下水位以下的建筑物，水对混凝土及混凝土内的钢筋会产生腐蚀作用。选用软质岩石、强风化岩、残积土、膨胀土等岩土体作为基础持力层的建筑场地，应着重评价地下水活动对上述岩土体可能产生的软化、崩解、胀缩等作用。在地基基础压缩层范围内存在松散、饱和的粉细砂、粉土时，应预测产生潜蚀、流砂、管涌的可能性。当基础下部存在承压含水层时，应对基坑开挖后承压水冲毁基坑底板的可能性进行计算和评价。在地下水位以下开挖基坑，应进行渗透性和富水性试验，并评价由于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。所以为了进一步提升工程勘察质量，加强水文地质问题方面的研究是非常关键的。

1 岩土工程勘察中水文地质勘查概况

1.1 案例基本概况

对于宁波甬江水底隧道北岸引道工程路槽滑塌事故，详勘资料揭示：场地属海冲积平原地貌，地表以下依次为淤泥、淤泥质黏土、粉细砂与粉质黏土互层、中细砂层；地下墙滑塌事故后重新进行勘察，发现场区范围内存在古河道、粉细砂与粉质黏土互层含有承压水，承压水头高度20.65 m[2]。

1.2 工程勘察的必要性

对于建筑工程来说，详细查明场地范围内工程地质条件及水文地质条件十分重要，一旦缺少对水文地质情况的重视就容易对工程造成多方面危险。岩土的构成情况直接决定着岩土设计属性，对于建筑基础性工程以及所建建筑物稳定性、安全性具有直接影响。地下水是岩土工程非常关键的组成部分，需要对岩土工程中水文地质问题进行深入研究，认真评定地下水对于岩石属性的影响，针对存在的问题提出更加合理的防治措施，从而保证在岩土工程建设过程中最大限度降低地下水对于岩土工程的影响和破坏，确保建筑工程的稳定性和安全性。岩土工程勘察流程如图1 所示。

图1 岩土工程勘察流程

1.3 岩土工程勘察中水文地质存在的问题

（1）重视程度不高。从目前岩土勘察过程来看，工作人员还缺少对水文地质方面的重视，实际操作时更加注重的是工程地质，而对水文地质重视不足。因此，岩土勘察工作要想获得较好的成果，必须要有一个明确的理论指导，而理论的产生需要建立在思想认识的基础之上。但是目前勘察工作缺少思想方面的重视，无法体现出水文地质的重要性，因此也就造成了工程勘察成果的不全面、不彻底。

（2）深入程度不够。现阶段水文地质勘查工作的内容相对简单，但具体工作过程中缺少关联性，因此很难形成较为完善的体系。在实际工作过程中水文地质工作更多停留在表面，缺少调查、分析的深入性，从而造成水文地质勘查的结果不够深入，无法得到有效的成果。

（3）对水文的主要特征分析不足。在目前的勘察中，对水文特征的认识不足，分析工作也只是停留在表面上，这种现象导致了对水文状况全局性把握不到位，以致整个勘察过程中无法及时有效地进行宏观和微观上的调整。简而言之，如水文特征的分析不足，则会严重影响整个勘察成果的质量。

2 岩土工程勘察中水文地质危害分析

2.1 地下水对于工程造成危害分析

（1）容易造成软土地基沉降问题。为了确保建筑基础稳定性，对于软土区域施工来说，首先要通过人工方式进行降水，一旦采用的施工方式不够合理，就容易造成土基被废弃，严重情况下容易造成周边建筑物或者地下水管道产生相应的下沉，从而造成建筑物地基的破坏，进而引发建筑物发生开裂[3]。另外，在埋设好井管之后可利用抽水的方式来避免井内部水位上升，地下水流向过滤管，长此以往会形成降雨漏斗的情况。除此之外，受到不对称落差的影响，施工区域周边建筑物或者地下管线会存在不同情况的下沉，严重情况下会产生断裂问题。

（2）地下水动水压力所引发的岩土工程危害。一般地下水在不受外部因素影响的情况下，动水压力并不是很强，不会产生危害性影响。但是施工等外部因素的影响，会造成动态地下水自然平衡条件发生变化，受到动水压力运动的影响会产生比较严重的岩土工程危害，如管涌、流沙、爆破地基等。

2.2 地下水腐蚀问题对于岩土工程的危害

（1）基本腐蚀原理概述。在进行地下水腐蚀性情况评定过程中，不但要对地下水内主体离子、颗粒等进行测量，同时也要对水中的总体盐度、pH 等进行测定。所谓的总盐度就是指地下水总体含盐量，而pH 表现为酸碱性，其中pH 在5 以下表示为强酸性水，pH 在 5~7 则表示为弱酸性水，pH 为 7 表示为中性水，pH 在7~9 表示为弱碱性水，pH 在9 以上表示为强碱性水。

水位的高低变化会对水文条件造成较大影响，同时在不同季节情况下会有不同的降水量，无论是地表水还是地下水都具有相应的腐蚀性能，造成腐蚀性的主要原因在于地下水中含有大量矿物质，一旦地下水受到污染就容易造成其中化学成分含量快速升高，所以在岩土工程研究过程中一定要充分考量地下水腐蚀性[4]。通过对地下水进行详尽的测量、分析，能够得知相对位置较高的地下水比较低位置的地下水更具腐蚀性。其中位置在15 m 之下的地下水水体腐蚀性较差，位置在15 m 之上的地下水腐蚀性较强并且水质较咸。

（2）地下水腐蚀性对于建筑物危害分析。一方面，地下水由于具有腐蚀性会对建筑物造成较大影响，若是水体中腐蚀化学成分含量较高，也可能会对混凝土、管道、钢构件等造成一定腐蚀。同时，地下水中所含盐分也会对建筑物造成腐蚀，会进一步加速混凝土在腐蚀介质中的腐蚀程度，对于建筑物寿命造成较大影响。另一方面，地下水中存在大量SO2会对建筑物造成腐蚀，一旦SO2含量较高就会对建筑物产生非常大的破坏。若是地下水处于高位，地下水中SO2含量较高，建筑物长时间受到腐蚀，必然会对建筑物稳定性造成影响。

2.3 地下水位变化对于岩土工程的危害

（1）地下水位变化对于土地的影响。建筑工程施工区域土质的变化一定要满足相应变化规律，遵照这些变化能够更好地满足工程建设需要。随着地下水位的上升，土壤中的含水量、孔隙率等都会有所上升，同时承载力以及压缩变形模量也会有所上升，所以在施工过程中一定要特别关注地下水位变化对于土壤的影响，通过更加科学的方法降低其对岩土工程的危害。

（2）地下水位变化对于建筑物稳定性的影响。地下水位的持续性、间歇性改变会对岩石内部结构造成较大影响，尤其是地下水位降低情况下会对环境造成相应影响。地下水位上升会对岩体结构张力造成影响，从而造成土体的滑动以及坍塌。另外，若是在高盐土层上建设工程项目，随着岩层的逐渐溶蚀会引发建筑物的移动，从而造成土壤出现裂缝，进而使建筑物结构受到破坏。受到地下水位的改变，岩土膨胀率、收缩率等会有所上升，对岩土结构稳定性造成较大影响，会对建筑工程地下水压缩层内部结构造成破坏，从而对建筑物稳定性产生不良影响。

3 岩土工程勘察中水文地质危害的优化措施

3.1 进一步完善工程勘察机制以及工作流程

为了进一步提升地质勘查效率和效果，需要建立统一的流程来规范各部分工作，确保工作目标、工作任务以及所评价的内容完整，从而提升工程勘察的效果。地质研究主要是按照对建筑物的影响进行的，所以要充分收集、整理工程所在区域的地质资料，从而确保水文地质评价的较高质量[5]。一旦在工程设计以及水文地质调查过程中产生了两者不一致的情况，就要重新对其实施分析评定。除此之外，需要按照具体情况制定有针对性的措施。

3.2 确保水文地质勘查的准确性

水文地质勘查的准确性直接影响整个工程勘察的效果，所以相关机构一定要加大对水文地质勘查的监测力度，最大限度确保水文地质资料的准确性。在实际操作时需要特别关注以下两个方面。

（1）在进行水文地质调查时，地下水的类型、赋存条件及动态特征是非常关键的，要给予其足够的重视。在进行决策时监管部门要委派专人到施工现场进行监督，关注含水层的相应数据，包括地下水位的变幅及地下水的流向等。

（2）在进行水文地质研究过程中另一个关键参数就是渗透率，主要通过测试水压的方式来确定渗透率。在实施透水性试验过程中一定要特别注重操作的准确性，防止数据存在误差而影响测试结果。

3.3 加强水文地质勘查评价力度，确保其科学性以及可靠性

在对水文地质进行研究时，需要对整个区域的水文地质情况实施全面、科学的评定，形成综合性的影响评价结果。尤其是要制定出有针对性的工程应急预案来应对可能存在的威胁，推动岩土工程勘察的高效发展。要遵照因地制宜的基本原则，根据实际设计标准，按照岩土工程具体研究成果实施科学评定。

3.4 充分熟悉工程勘察区域水位地质情况

在进行岩土工程勘察过程中要充分了解施工区域水文地质变化情况，包括地下水类型、稳定水位数据、以往变化情况等。现阶段绝大部分施工企业都是按照钻探方法实施观测的，若是在进行野外钻探过程中存在多层水层的情况，就要采取必要的隔水措施，同时对地下水位的变化进行仔细检查。要特别注意的是，在施工初始阶段需要对水层渗透性进行充分检查，必要情况下要进行注水或者抽水试验。通过具体试验来确定水层渗透性、水文地质数据信息等内容（如降水漏斗、水流等）。

3.5 进一步增强地质勘查人员的技术能力

在水文地质分析过程中要通过综合性知识来对工程资料实施科学分析，同时按照分析结果进行设计。在此过程中一定要对施工区域地质情况进行全方位分析，对于此区域相关特征（包括地质地貌、水文历史等）进行审查分析，在此基础上制定出较为详尽的应对方案。在对水文地质资料进行审查时需要通过非常专业的知识，所以建筑施工队伍要定期对技术人员进行培训，从而提升相关技术人员的知识水平。另外，要通过现代先进设备来提升地质研究工作效率以及质量，要利用较为完善的奖惩机制来调动工作人员的积极性，并且加大对地质勘查人员的监管力度，为工程建设创造良好条件。