工程地质勘察中的水文地质问题研究

申 伟

（山西地宝能源有限公司，山西 太原 030045）

水文地质是工程地质勘察中的重点勘察内容，复杂的水文地质环境会对矿山的勘察工作带来一定阻碍，无法为后续矿产资源开发工作的质量提供保障，可见水文地质勘察的重要意义。然而当下大部分地质勘察人员却没有对水文地质勘察给予足够重视，在各个环节出现差错和遗漏。针对这一现状，本文将对水文地质问题进行深入分析，为矿山工程建设提供理论依据，同时制定解决水文问题的措施，有效提升工程地质勘察水平，减少地质灾害。

1 地质勘察中水文地质勘察的内容和意义

1.1 调查工程所处地区的具体情况

若想获知工程所处地区的具体情况，首先要了解矿体所在区域的气候条件，了解区域降水量、蒸发量、温度变化趋势等信息，其次要分析工程所在区域地表水和地下水之间的补排关系。最后还需要调查影响工程质量的具体水文地质因素，比如：地下水位变化趋势、地下水流经方向、岩土渗透性、地下水的污染情况等等。

1.2 明确地质勘察中水文地质勘察重点

工作人员需要明确水文地质勘察重点是调查地下水影响工程建设的具体因素，并根据这些因素判断可能导致的结果，结合矿体周围岩土层结构和矿体之间的关系，针对这些分析内容有针对性地制定防范措施和解决方案。如果调查发现工程所在区域的岩土层经地下水浸泡有较强的胀缩性，则要对地下水的活动范围和具体情况进行深入分析，验证地下水活动和岩土胀缩性之间的关系，并判断是否会导致岩土层崩解[1]。如果勘察发现地下水位较低，那么在进行正式施工前，要先进行渗透性试验，判定地下水位下降会对工程建设带来的危害程度。除此之外，如果工程所处地区人们生产生活用水量很大，要事先调查该区有无大量抽取地下水的现象，从而判断该地区生活用水情况会不会影响工程建设。如图1、图2为水文地质勘察现场。

图1 勘察矿区地下水位情况

图2 勘察矿山土体情况

1.3 工程地质勘察工作中水文地质勘察的重要性

在工程地质勘察工作中，水文地质是其重点勘察内容，复杂的水文地质环境会对矿山工程造成不利影响，无法为后续工程建设的质量提供保障。尤其是随着我国对矿产资源需求的不断增加，我国对矿山开发的规模和数量也与日俱增，受到工程建设和人类活动的影响，我国地质灾害频发，对人们日常生活环境造成严重不良影响，因此对于水文地质的勘察和对水文地质问题的有效评价具有十分重要的意义。工作人员可以根据勘查结果得出科学的水文地质报告，了解施工环境的水理性质，从而为后续地下水的勘察处理工作提供准确度的参考依据。

2 工程地质勘察中水文地质条件测定方法

2.1 水文地质条件的测定

（1）地下水水位：探井法、钻孔法、测压管法。

（2）岩土渗透系数：注水试验法、室内渗透试验法。

（3）岩土导水系数：抽水试验法、压水试验法。

（4）岩土给水度：单孔抽水试验法、地下水位长期观测法。

（5）岩土单位吸水率：注水试验法、压水试验法[2]。

（6）岩土毛细水上升高度：试坑观测试验法、室内试验法。

2.2 地下水的测定

2.2.1 测定静止水位

静水水位的测定需要在稳定的时间段内进行，时间长短受岩土含水层的渗透能力影响。在进行静止水位的正式测定时，要将测水管插入岩土含水层中，深度在20cm左右。如果是测定多层含水层，则需要在含水层之间增加止水步骤，使含水层之间相互分离，以此避免测定结果有误。测定过程中会进行抽水试验，抽水试验包含了三次降深，根据岩土层渗透系数的差异和工程设计的需求来决定用何种方法，以及降深的水位。

2.2.2 测定动水水位

若想测定动水水位，首先要绘制动水位和时间之间的关系图，需要注意的是，动水水位的变动如果一直保持在一个范围内，动水水位变动一直没有超出这个范围的话，那我们可以默认水位变化范围确定。

2.2.3 测定恢复水位

在抽水试验完成后，要对恢复水位进行量测，才算完成整个地下水测定的过程。

3 水文地质问题为工程带来的危害

3.1 地下水位上升危害工程地质

导致地下水位上升的因素有很多，主要分为人为因素和自然环境因素两种。人为因素主要指人工灌水等，自然环境因素主要指季节性变化，如雨季雪季大量降水导致的地下水位上升。地下水位上升主要会引发以下几种危害：

（1）随着地下水位的上升会引起土壤沼泽化，破坏工程地质条件，地下水会对工程建筑物造成严重的腐蚀[3]。

（2）随着地下水位的上升，岩土逐渐失去稳定性发生滑动，造成地质坍塌，引发山体滑坡、泥石流等自然灾害。

（3）随着地下水位的上升，地下洞室浮力增加，岩土工程根基部分失去稳定性，工程建筑结构遭到破坏。

（4）随着地下水位的上升，导致土质软化，土体结构被地下水破坏，无法为工程建筑起到良好的支撑作用，并引发砂石土体的液化和管涌现象，不利于后续的岩土工程建设。

（5）某些大型城市地下工程会采用整体箱型的设计方案，当遇到大量降水时地下水位迅速上升，会给箱型地下工程的排水系统造成较大负担。一旦地下桩基的抗拔力无法和所受浮力抗衡，就会导致箱型体整体上浮，严重危害工程和周边建筑。

3.2 地下水位下降危害工程地质

地下水位下降主要受人为因素影响，随着建筑行业的不断发展，建筑工程规模和数量与日俱增，人们为了获取建筑所需原材料不惜破坏生态环境，乱砍滥伐现象比比皆是。此外，为了满足日常生产生活的需求，人们大量开采地下水资源，并出现大量的违规采矿行为，这些现象都严重危害了工程地质环境，造成地下水位在短时间内的迅速下降。随着地下水位的下降，则会诱发土层干裂、地面坍塌、土壤沙漠化甚至水资源枯竭等一系列环境问题，严重危害工程质量，并对人们的生活环境造成不利影响。以我国的工业发展建设较快的长江三角洲地区为例，由于人口密集诱发严重用水问题，因此人们大量抽取地下水用于补充生活用水的现象频繁发生。导致城市地下水水位不断下降，地面大面积沉陷，随着时间的流逝，事态还在持续发展，地面沉陷范围逐年扩大，严重影响了人们的日常生产生活，且不利于未来城市的可持续发展建设[4]。因地下水位下降导致的地面塌陷具体情况如图3所示。

图3 地面塌陷情况

3.3 地下水位升降频繁危害工程

地下水位频繁反复升降，矿山周围岩层也会随之出现膨胀收缩现象导致土体变形，严重影响了土体强度和土体结构的稳定性。一般自然状态下的地下水活动压力不会为工程建设造成较大影响，然而地下水如果受到人物因素和自然因素的共同影响，水位频繁升降，会导致地下水结构体系失衡，岩土的物理性质也会发生巨大改变，诱发一系列的地质灾害和工程事故。这些事故的发生会严重危害人们的生活环境和矿山开发工作的顺利开展。

4 工程地质勘察中水文地质问题的具体解决措施

4.1 规范地质勘察工作步骤和行为

若要有效解决工程地质勘察中的水文地质问题，首先要严格监管地质勘察工作中的各个环节，并规范工作人员的具体行为。相关部门要制定科学的可行性规章制度，明确勘察目的和勘察任务，为工程地质勘察人员提供可靠的操作依据。工作人员在开展勘察工作前充分了解规范内容和规章制度，结合工程实际情况，进行水文地质勘察，收集相关有效数据，并根据勘察得到的信息数据做出后续规划，切实提升工程地质勘察水平，从而为工程建设质量提供保障[5]。

4.2 加大地下水埋藏状况的调查力度

在煤矿工程地质勘查中进行水文地质调查时，工作人员应该重视对地下水埋藏情况的了解。前文提到相关部门已建立完善的规范制度，工作人员应严格按照相关要求来设计水文地质调查指标，充分了解地下水水位变化情况和地下水的类型等信息。此外，在水文地质调查过程中，工作人员还需要通过抽水压水实验对岩土层结构进行系统分析。并针对地下水位升降等水文地质问题，制定相应的预防解决措施，有效减少地下水对工程带来的危害。

4.3 加强对矿山工程岩土水理性质的测试

（1）软化系数：指的是地下水浸泡岩土后，岩土体的强度被水软化，测试的内容是水对岩土的软化程度。

（2）渗透系数：指的是岩土能够允许水穿透的性能，测试的内容是岩土的透水性。

（3）岩土崩解性：岩土在渗水后，会破坏岩土内部的颗粒连接结构，这便是岩土渗水后的崩解特性。

（4）给水度：指的是岩土在水饱和时，会在自然状态下渗出一定的水，测试的内容是岩土的给水性。

（5）岩土胀缩性：地下水浸泡岩土后，岩土吸水膨胀，失水后又会发生收缩的性能就是岩土的胀缩性。岩土的胀缩性可以直接关系到地基的变形问题，且还会对土体结构的稳定性造成一定影响[6]。

5 结束语

综上所述，水文地质问题的研究对于地质勘察工作的开展起到关键作用，在进行实际工程建设前，做好水文地质的评估工作，能够帮助地质勘查人员了解施工环境的水理性质，且能够为后续地下水的勘察处理工作提供准确度的参考依据。工作人员应该严格按照行业要求，对水文地质问题给予足够重视，加大预防处理力度，为工程地质勘察的准确性和科学性提供保障。从而避免水文地质问题对后续工程建设造成不利影响，有效保证工程质量。