水文地质勘查技术在岩土工程中的应用分析

孙瑞

安徽省交通勘察设计院有限公司 安徽 合肥 230000

引言

岩土工程是现代工程施工的重要组成部分，核心研究目标为岩土体，在基坑建设、边坡建设、建筑施工、矿场施工和地下水相关施工中，常见岩土工程环节。岩土工程施工过程受到水文地质情况的直接影响。岩土工程中涉及多种先进科技，其中水文地质勘查是其常用技术内容。

1 岩土工程中实施水文地质勘查的必要性

岩土工程为现代新型技术体制，其涉及内容主要为土体和岩体工程性问题，在建筑工程、矿产开发等领域具有重要性，地下工程、边坡建设、地基等基础建设工程同样需要岩土工程技术应用。深入研究该技术应用原理，明确技术应用要点，对于提高勘查质量、提高勘查结果可靠性有积极意义，可促进岩土工程安全开展。在国内淡水资源构成中，地下水是重要构成部分。地下水与其他水体相比通常具有良好稳定性，气候因素对其通常无显著影响。岩土工程勘查中，地下水分布情况以及水体运动规律是重要勘查内容。地下水情况将直接影响项目施工、使用过程。同时，地下水存在复杂变化，在执行勘查操作时，勘查数据较易出现误差，影响勘查结果科学性，降低数据应用价值。必须缩小误差，提高信息准确性，促进精准勘查，从而为岩土工程施工提供可靠参考依据。岩土工程中，水文地质勘查信息具有重要应用价值，可指导工程科学施工，降低施工风险[1]。

2 地下水勘查核心项目

2.1 水位勘查

在水文地质勘查中，需要重点勘查的信息之一是地下水水位信息。水位异常变化直接影响岩土工程安全性，其中水位异常主要表现为水位升高、水位降低以及水位波动。水位降低也是水位常见变化。水位异常降低后导致原地层结构变化，影响地层结构质量，还会引起地层沉降。当水文降低较严重时，例如发生水资源枯竭，会对附近岩土环境产生消极影响，导致生态环境失衡，区域建筑较易受到腐蚀。人为因素影响是水位降低的主要诱因。例如，在经济发展过程中采矿破坏地下岩土结构引起水位下降，以及地下水资源过度开发利用、上游水资源拦截使用造成下游水位降低等，均为引起水位降低的常见因素。

水位上升超过极值时，会导致工程区域地表发生盐渍化，在此种地质环境中进行工程建设，会导致地基更易受到腐蚀影响，以及降低区域土层稳定性。地下水水位异常升高会侵蚀破坏原有岩土结构稳定性，区域土体受到地下水侵入而发生软化。此外，此种变化增加岩土体竖向滑移风险，影响工程建设安全。水位上升的消极影响在不同岩土环境中具有不同表现，对于粉状细沙含量较高的土层，其危害性高耗能高，较易引起流沙，致使地基发生上浮，直接影响工程质量和安全性。地下水水位上升诱因分为自然因素和人为因素，人为因素包括灌溉施工等，自然因素主要为水层结构变化或者自然过度降水等[2]。

部分地下水水体具有水位不稳定表现，常见反复升降。频繁升降过程导致岩土异常膨胀，在此过程中岩土不均匀变形，频繁持续变化导致岩土膨胀加剧，最终产生地裂等岩土体问题。水体重复交替运动过程中将导致岩土体铁类胶结物流失，造成岩土体胶结作用减弱，岩土体孔隙增多、含水量提升，质地疏松软塌，导致其在工程中无法产生良好负荷作用，增加地基沉降风险。

2.2 水理性质勘查

水文地质勘测时主要针对水位、水理性质进行勘查。所谓岩土体水理性质，即水体接触岩土体并对其产生相应影响而导致岩土体表现出的特性，通常涉及水分运移和贮存容纳问题。在此种勘查中，需要分析岩土体透水性质、持水性质、给水性质以及溶水性质。岩土结构因为水理性质差异具有不同表现，受到地下水的影响作用也存在显著差异，进而影响工程项目。通过勘查研究，可知其通常存在三种水理作用，分别为重力水、毛细水和结合水。

重力影响在重力水中表现最显著，此种水自由流动于土层结构内部，具有活跃的运动表现，最易影响岩土工程结构。强压环境导致结合水形成，此种水体密度显著超过常规水体，具有显著黏稠性，因为结合力作用不同而成为弱结合水与强结合水。结合水流动作用较小，岩土工程较少受到此种水体显著影响。黏性土体结构中较易出现结合水，受到分子吸附作用影响，附近土体外侧因此出现薄水膜，此种水膜密度显著高于正常水体，正常水体密度仅为其1/3左右。毛细水通常可见于岩土体狭窄缝隙中，常规水体主要受到重力作用影响，但是此种水体在重力影响外同时受到毛细作用影响。当毛细力数据显著时，水位可见增长，力作用降低时水位也随之降低。毛细水将显著影响岩土工程，形成毛细水流后将软化岩土层结构，侵蚀地下建筑材料。

2.3 地下水分布勘查

岩土工程所在区域环境不同，地下水分布也具有显著不同。常见地下水分布包括潜水层、滞水层、承压水层等，其划分依据主要为地下水赋存位置。大气降水过程中，因为透水层具有显著孔隙，地表水从此结构渗入，受到重力影响，地表水穿越潜水层，在潜水含水层贮容，部分水体被透水层结构拦截，成为上层滞水。部分水体顺利进入潜水含水层，该部分属于潜水。隔水层、潜水含水层较易影响岩土工程，在岩土工程中应避免挖断含水层，以防发生地下水大量渗透，影响地层稳定和施工安全。在此类水文地质环境中施工时，首先应监控地层稳定性，然后应采取有效降水措施，并且科学计算隔水层承载作用，基于实际情况予以加固防护处理，预防岩土体沉降，避免在岩土工程中发生坍塌事故。

3 水文地质勘查关键技术

3.1 钻探作业技术要点

在地质勘查中首先应进行钻孔定位，为确保获取科学的勘查数据，应合理选择钻探地点，从而保证钻探勘查数据符合岩土工程需要，获取可靠数据。影响钻探定位质量的主要因素包括未规范放样以及地理条件适应性问题，受此影响导致钻孔标高不准确，影响分析地下水埋深和地下水水体流向勘查结果。想要获得准确的勘查结果，应有效控制上述因素影响。为此，在钻孔过程中应进行精准定位，以设计图纸为依据，定位勘查坐标与高程。在设置勘查控制点时，需要使用全站仪设备进行定位放样，并且开展闭合检查。在上述操作过程中，皆需要使用极坐标。在此过程中，水平方向偏差要求控制在2m以内，高程偏差应不超过12cm。勘探点位需要调整时，应重新开展高程测量操作与平面位置测量操作[3]。

在钻探阶段，操作人员应具有专业资质，并且具有相关工作经验，当进行深基坑施工，同时基坑深度在地下水位之下时，应进行干钻法勘查。应科学选择钻进管，促进准确检测土层含水量，同时加水或者循环液，选用可隔离冲洗液的工具类型。工程所在区域可见坍塌风险较高地层时，应通过钻孔施工有效保护侧壁，并且动态监控超地下水水位基坑情况，当填土松散度较高时，应进行防护，防护方法可选择套管护壁法。提取土样为Ⅰ级或者Ⅱ级时，需要重点注意的问题是下设管套深度，两者间距应不低于300%管径参数。当水位下层可见特殊土质结构，例如粉土层等结构时，应实施泥浆护壁处理，重复测试孔内水头压力情况，确保选取合适取值，然后实施后续操作，通过此种处理预防负压情况或者管涌现象发生。碎石土层侧壁防护适宜采用植物胶浆液。

3.2 原位检测勘查技术要点

岩土工程施工时，建筑或基坑较易受到土层液化情况与土层密实度影响。在饱和砂土环境检测中，可进行标贯试验。进行此种试验操作时，通常控制试验深度为20m以内。在实施此种试验时，应依据相关标准进行。试验检测中需要进行钻孔操作，此种操作会破坏土层，因此进行回转钻法钻孔，监控实际情况，使用泥浆防护侧壁。基准参数为试验深度时，要求套管护壁底端超出不低于70cm。在实施回转钻进操作时，较易出现沉渣，应将沉渣总厚度控制为＜10cm。确保标贯器皿入口无缺损，然后开展后续步骤，从而降低数据误差。碎石土质岩土环境中，应科学分析岩土体密实度，进行重型动探检测勘查，连续击入取样，从而保证有效采集岩心。部分岩土工程中，区域岩土体土质紧凑，以软土结构或者黏性土结构为主，对于此类岩土体，应实施双桥静力触探试验，提高参数计算可靠性。

3.3 科学选择取样定点和样本

岩土体勘查过程中科学取样是减少检测结果误差的重要因素。前期实施土层分析后，对勘查区域进行划分，优先取样无扰动Ⅰ级土层。当勘查环境比较特殊，无法取样该类土层时，则应选取轻微扰动Ⅱ级土层。应严格执行相关标准，执行规范操作，促进科学取样，保证样本具有代表性。应实施圆直型孔洞取样，加强技术应用和控制，预防缩孔、塌孔情况。应根据孔洞直径选择取土器型号，取土器型号应低于孔洞直径（1～2）级。孔洞内部取土之前，必须先行清理孔洞，保证残渣厚度在限定范围内[4]。

3.4 完善制作地质编录文书

所谓地质编录，即通过书面反馈形式呈现勘查结果。地质编录可客观显示岩土物理力学特性，在编录内容中应包括钻进过程以及土层湿度变化信息。在编录地质信息时，应进行跟踪记录，实时填写勘查信息，保证数据具有良好准确性。此外，地质编录内容应与岩土工程现场土质分析相结合，在碎石土等坚硬地层勘查中，应选择野外环境记录作为编制重点信息，在描述属性描述时，应说明排列模式与颗粒性状，并且科学分析母岩成分，确定风化度信息，全面提供地质土层信息。针对碎石试验，应侧重于编著颗粒干强度、韧性数据。粉土、黏性土软弱地层地质信息编录时，需要侧重于室内试验信息记录。特殊土层勘查应选择科学标准，阐述堆积年代等重要特征信息。

3.5 全面采集地下水信息

岩土工程是否具有良好稳定性是影响施工的关键因素，而其稳定性主要受到地下水作用影响，分析地质情况后，全方位采集地下水水位信息、区域水利属性信息，然后综合分析区域降水情况，得出勘查现场地下水总体情况。除此之外，应有效分析水质信息，了解水质酸碱度。岩土工程中，许多的工程需要使用钢筋材料，此种材料对于酸碱度比较敏感，当酸碱度指标较高时，建设材料较易受到侵蚀，影响工程质量。在进行采集水样操作时，应控制科学的水样暴露时间，应采集2个以上样本。当勘查区域存在多层地下水时，应选择分层采样方法进行采样操作。通过综合调查，分析区域抗浮结构要求，科学设计抗浮结构，并且根据实际需要建设隔水防渗设施，促进岩土工程顺利施工，以此提高施工安全性。在水文地质勘查中，应以国家标准为依据，开展原位取样、原位测试，标准制作地质编录文书，并且全方位分析地下水水力属性，明确含水层分布信息，动态评估地下水水位，为优质施工和安全施工提供良好保障。

4 结束语

综上所述，在岩土工程施工中，因为水文地质通常具有复杂规律和特质，所以较易影响岩土工程安全施工。为此，应科学进行水文地质勘查分析，获取准确水文地质数据，结合勘查结果制定合理施工方案，降低水文地质运动对工程造成的威胁。在此类勘查中，应实施准确定位与钻探，科学采样和检测，全方位分析水文地质信息，促进施工安全。