水文地质在岩土工程勘察中的应用

2023-01-07陈启超

四川建材 2022年5期

陈启超

(江苏省南京工程高等职业学校，江苏南京 210000)

0 前言

水文地质与岩土工程勘察有着密不可分的联系，地下水在一定程度上会影响上层岩层和土壤的稳定性，无论是资源开采还是建筑工程都会在某种程度对下部地质产生扰动，因而影响整个建筑结构或施工过程的安全性。在传统的岩土工程勘察过程中，由于可利用的水文参数较少，因此，一般通过周边建筑参数进行对比观察，或者根据局部地区的水势进行分析，如果其自然参数不多就会通过会议决议，这种较为主观性的判断方式，往往会忽略细节变化，不利于岩土工程勘察的长期发展。我国正处于社会深度改革的重要阶段，各行各业也在不断的创新和优化，为了更好地提高岩土工程勘察技术及水平，应该注重水文地质详细性的参数，强调建筑质量的安全性以及施工操作的稳定性，为保障人身安全以及行业的可持续发展奠定基础。

1 岩土工程勘察与水文地质的概述

1.1 岩土工程勘察内容以及特点

岩土工程勘察主要是指以建设工程或资源开采为主要目的进行区域性的场地地质观察，结合环境特征以及岩土条件给出具有结论性的分析或评价结果，勘察文件对于后期的施工具有重要影响，涉及到工程成本、工程进度以及工程安全性。一般而言，建筑工程会对地质环境造成一定的扰动，同时建设完后的地质要对建筑工程项目结构提供足够的承载能力，岩土工程勘查就是为公众提供可靠的参考资料，其主要内容包括查明场地的自然条件以及气象水文条件，并对于不良地质进行评估，包含岩溶情况、滑坡以及岩石承载力，同时采用科学的方法对地基层进行力学试验，并对后期的施工和使用所产生的变化进行对比分析，岩土工程勘察能够为后期的施工条件以及建筑使用提供综合性的评价，并根据结果提出合理化建议，因此，岩土工程勘察的精准性对于后期具有深远性影响[1]。

1.2 水文地质勘察的特点

水文地质与岩土勘察有所不同，是对底下的水文情况进行情况分析，地下水本身具有流动性，而一些承压水层还对上部岩土具有支撑性，因此，要合理利用水文参数才能在让建筑工程科学合理的建设。水文勘察中的地下水文相关工作人员针对地下水在不同时期的变化进行深入调研，既包括水位的流向及化学成分，又包含地下水对于周边岩石的侵蚀性，而且在工程建设过程和使用过程中会对地下水造成一定影响，这种影响和变化对建筑本身可能造成的影响等，同时也可以根据相关参数提出可行性的应对措施或防治意见。一般而言，水文地质勘查需要工作人员在野外进行结果分析，同时随着当前技术的快速发展，勘察报告需要以文字和图片相结合的方式反映出客观事实[2]。

2 水文地质勘察的主要内容

2.1 水文地质测绘

水文地质测绘顾名思义就是对地下的水文情况进行观测，并将原始资料与现有的水文进行对比，需要相关工作人员在区内进行观测点布置，并利用观测线观察地下水的实际流量以及变化动态，通过数据分析可了解地下水的形成过程以及分布情况，而很多地下岩土内部含有空隙，因此，地下水不仅呈现出集体性流动状态，而且还夹杂在岩石的缝隙当中。水文地质测绘需要对地下水的分布情况进行明确辨析。随着当前科技的快速发展，为了更好地对深层岩土进行勘探，可以通过遥感技术并结合卫星定位等分析地下水与地上水的构成原因，这样可以有效提高水文地质测绘的精准度，同时为未来的水文发展提供必要的数据支撑[3]。

2.2 地球物理勘探

地球物理勘探属于更加宏观的水文地质勘探，又被称为物探，主要是应用在区域范围内的地下水寻找确定地下岩层的含水层位置，并能对淡咸水之间的分界线进行明确划分。通过不同的勘测方法可以对地球物理勘测进行有效分析，常用的勘测方法包括电测探法、自然电场法以及浅层地震法，不同的方法具有不同的特点，物探方法具有更高的性价比，而且将地球物理勘探与水文地质钻探进行配合，能够更好地确定地下水的基本情况，让数据更真实[4]。

2.3 水文地质钻探

水文地质钻探是水文地质勘探中常用的方法，其主要目的是明确岩层含水位置、含水层的分布状态，其具体方法是通过相关设备对岩石进行取芯，并对岩心进行精准数据录入，由于水文地质钻探与其他钻探有所不同，因此，其钻孔更大，钻取岩心的过程要采用清水，否则会导致水文地质钻探数据失真，无法对地下室的真实情况进行分析，直接影响后期的水文勘测结果。

2.4 水文地质试验

水文地质试验是对各类的水文参数的综合性分析过程，试验包括地下水层压力、注水抽水试验等，抽水试验和注水试验不仅要对地下水进行实时观测，而且需要对上部的地质情况进行观察，采用符合实际需求的水泵和空压机，并及时记录水流变化、动水位以及水温变化等参数[5]。

2.5 地下水动态观测

地下水动态观察是水文勘测中的重要环节，需要相关工作人员通过定期、定时的观察分析地下水的水位变化、水质变化以及稳定变化等，操作过程需要与水文地质钻探、水文地质试验配合进行，一般而言地下水动态观测需要以水文年为标准，每一个水文年作为一个观测周期。

3 水文地质在岩土工程勘察中的应用问题

3.1 动力水压

一般而言，自然状况下的岩土地质与地下水呈现出一种平衡状态，但是如果存在人为的扰动，就会使得地下水出现压力变动，其中的动水压力是地下水影响较大的因素，不仅会对岩土勘测工程带来一定的干扰，而且有可能引发“蝴蝶效应”，造成不同程度的地质灾害，尤其是动水涌出现象会对现有区域性的地质造成破坏，如果周边有建筑体也会造成安全性影响，因此，相关工作人员要注重动力水压的处理，秉承科学谨慎的态度，进行水文地质勘查[6]。

3.2 地下水位波动影响

地下水位长期处于一种流动状态，因此，地下水的波动会直接影响岩土勘查工作，对于原本的地质结构也具有一定的安全隐患，同时也会导致岩层之间出现错裂或下沉问题。一般而言，建筑工程的地基基础在地下承压水层之上，但如果地下水位向上移动，就会导致地下水对建筑的基础造成侵蚀，如果周边地质为山坡结构，还可能造成滑坡以及泥石流等自然灾害，相反地下水位下降则减少了岩土层的承压稳定性会出现塌陷或裂缝等问题。因此，相关工作人员应注重水文地质队地下水位波动产生的影响，防止岩土层出现产生结构承压能力不均的问题。

3.3 对建筑物和构造物产生的破坏

建筑物和构造物是人类居住及生产生活中的项目工程，直接关系到人们的生命及财产安全，建筑物和构造物的基础与工程的安全性具有直接关系，如果地下水位接近建筑物和构造物的基础，那么地下水会对基础造成一定的腐蚀或者横向冲击力、降低建筑的稳定性。在建筑物和构造物建设过程中，先要降低地下水水位，防止地下水对建筑物和构筑物的基础产生威胁，降低水位的过程中也要注意周边环境的变化，例如土方稳定性以及周边岩层的地表坍塌问题，如果出现上述问题，则可能是地下水位不稳定造成的地质变化，需要对建筑周边沿途进行重新勘测[7]。

4 水文地质探测工作的思路以及原则

4.1 规范岩土工程勘测程序以及制度

我国在多年的发展过程中，已经取得了岩土工程勘察行业的长足性进展，并且根据我国的实际情况，建立了相应的法律法规体系，同时各企业单位也制定了相应的工作制度，但是不可否认的是，在工作实践中也存在着一定的漏洞或不规范的情况，因此，相关工作人员要提高自身的工作责任心，注重从岩土工程勘测程序及制度上进行自我规范。在工作的前期要认真收集工作面区域的地质资料，并了解周边的建筑分布以及地质特点，同时加强各部门之间的沟通协作，为后期的工作打下扎实的基础，按照规范及制度要求进行勘测、取样、试验、分析，提供可信度较高的参数数据，提高水文地质勘测工作的质量，确保岩土工程勘察准确性。

4.2 加强水文地质勘测意识

相较于整体性的岩土工程勘察工作而言，水文地质勘察发展时间较短，因此，很多工作人员对于水文地质工作的认识度不够，随着当前科技的快速发展。行业内对水文地质工作的重要性有了更高的认识，因此，勘察人员应加强水文地质勘察意识，在其工作前期要尽量收集水文地质资料，并按照年份或其他时间节点进行对比分析，然后将数据进行整合，再与场地实际水文地质情况进行类比，对于工作面内的地下水位、水位高度、水源分布等进行查验，通过对地下水的变化规律评估地下水的渗透变形以及承压能力，同时通过参数计算对建筑工程的边坡基坑以及基础等影响提供可靠数据，并设定合理的工程施工方案，为工程建设以及工程的后期使用提供重要参数[8]。

4.3 加强水文地质问题的分析评价

不同的地下水会对岩土结构以及建筑物基础造成不同的安全隐患，因此，要加强水文地质问题的分析与评价，这样才能为下一步的工作开展提供有效的预防和整改方案，减少水文问题对工程的不利影响。常见的水文地质问题包括地下水对建筑基础的腐蚀与冲刷、地下水对地下岩层的渗透以及土壤的流失，承压水对于地表建筑物的承载能力、地下水造成管涌的可能性等。为了更好地提高水文地质问题工作的分析质量及效率，建议加强勘察人员的培训以及继续教育，在夯实原有的理论基础上注重新技术新理念的学习，同时也要加强技术水平和责任意识的提高。另外，建议相关部门根据行业的发展需求建立网络交流及数据查询平台，让各地的水文数据能够更好地分享，同时也能对以往的水文地质问题进行借鉴，提升岩土工程勘察的效率与质量，同时也能促进水文地质工作的稳步提升。

5 水文地质在岩土工程勘察中的应用探析

5.1 分析地质情况

岩土工程勘测过程中应注重多角度多方位的信息收集以及深度分析，在初始阶段要对区域性的地质构造进行数据对比，尤其是近些年来附近的地下水位变化以及周边建筑物结构物的沉降变化，同时对于地下水位波动情况参数与区域性的地质情况进行结合探讨，这样能够为地质情况结论提供更加多元化的信息渠道，同时也为岩土工程的平稳进行提供保障。值得注意的是，我国地域面积广阔，不同地区的地质情况有着不同的特征性，尤其在板块交界处的地质情况可能较为复杂，需要站在更加宏观的角度进行地质情况分析，例如板块交错、地下岩层运动以及地质活跃度等。随着当前科技的快速发展地质情况分析，要更多地利用现代化技术手段从多方面进行分析，确保数据的精准性。

5.2 分析工作面的自然地理条件

众所周知，区域性的地理条件与自然环境有着密切关系，在长期的历史发展中，地形地貌以及水文特点互相作用形成了如今的自然形态，因此，在岩土工程勘查过程中，要对自然地理条件进行有效勘查，同时也要注重横向及竖向的数据对比。从横向角度而言，要注重历史过程中自然地理条件的变化发展趋势，同时结合当地的自然环境，例如降水日照植被覆盖等进行深入分析；纵向而言则是要更多地与其他地区相同地貌地质形成的原因进行对比分析，为下一步的工作提出更多可靠的数据保障。水文地质对于岩土具有重要影响，但是也有一定的规律可循，要注重自然地理条件的观察和记录，为我国的岩土工程勘察做好数据记录，建议以政府为主导建立有关数据库，并利用互联网产业中的大数据、云计算以及智能AI等技术提高工程勘查效率，实现行业的可持续发展，并为工程建设质量及安全性提供重要的保障。

5.3 分析工作面的岩土属性以及变化趋势

自然界中的岩石土壤以及沙砾是在千百万年的自然环境作用下所形成的不同状态，因此，在岩土工程勘察工作中要注重岩土属性的分析，同时结合区域性的地理条件以及自然环境深入记录岩土的变化趋势。不同的岩土技术的不同

的施工特性，例如花岗岩和大理石在外观表征下都具有一定强度，但是在建筑工程施工过程中则体现出不同的特性，尤其在抗风化以及抗酸性能上差异性较大，如果没有分析岩土属性，则可能造成后期工程成本增加，甚至带来安全隐患。水文地质中的水理性质是对岩土判断的重要指标，通过对岩石的水理性质分析，可以了解地下水的高度与岩石性能的内在联系，对于提高岩土工程勘察的准确性具有重要意义，同时也能为施工方案的确定提供准确的判断依据。

5.4 对地下水位进行分析

地下水位的变化与自然环境以及地理条件有着重要关系，而地下水位则直接影响到建筑工程的安全性和稳定性，如果地下水位的波动在允许值范围内，则可以按照正常的施工标准程序进行建设，但是如果地下水位的波动较为异常，或者瞬时变化较大，则需要采用特殊的建设方案及手段。因此，在岩土工程勘察过程中，必须注重地下水位分析，既要对以往的地下水位变化进行对比，同时要结合区域性的地质结构进行地下水位变化预估，防止地下水变化，腐蚀或者冲击建筑工程的基础，从而造成无法挽回的损失，同时对地下水位进行分析，可以为建筑工程的排水、降水提供重要的方案依据，是建筑工程可持续发展的重要数据基础。