工程地质勘察中水文地质问题的危害探讨

文／孙益朋 河北省地质矿产勘查开发局第六地质大队（河北省地质矿产勘查开发局航空测量应用中心） 河北石家庄 050000

引言：

在工程项目中，勘察、设计、施工均需要结合水文地质状况开展，以确保项目能够顺利建成使用。在地质勘察中，研究的主要目标是岩土体，但是水文地质与岩土体之间存在着密切的联系，二者相互作用相互影响，是决定地质条件可靠性的直接原因。通常进行工程项目勘察作业时，忽视了地下水对地层结构和稳定性的影响。尤其是一些水文地质条件复杂的地区，由于在勘察中没有采集准确全面的水文地质数据，导致引发了一系列的水文地质问题，严重影响建筑物或构筑物的使用功能。因此，在工程地质勘察中，必须掌握准确的与岩土工程相关的水文地质资料，并评价其对建筑物或构筑物的影响，为项目的设计、施工提供帮助，减少水文地质问题造成的不良危害。

1.工程地质勘察中水文地质勘察概述

在工程地质勘察中，水文地质勘察是非常重要的内容。为了确保勘察工作达到预期的效果，必须明确勘察工作开展的目的和内容，以确保能够按部就班组织勘察，掌握区域水位地质信息，为工程设计、建设提供可靠保障。

1.1 水文地质勘察目的

在进行水文地质勘察中，其主要目的是了解和评估水文地质问题对工程地基稳定性的影响，从而评估工程项目是否需要进行地基的加固和支护，以保障项目的顺利建设实施。因此，水文地质勘察工作需要完成以下任务。其一，对不良地质状况进行勘察，地表是否存在下沉，地质构造形成原因、分布范围、变化趋势以及对工程建设的影响程度等。其二，勘察施工范围内岩土层的分类、年代、形成原因以及工程特性等，从而对项目建设提供参考。其三，勘察地表水情况，其中包括了分布范围、水深、水质、与地下水的联系等，并分析其对项目的不良影响。其四，勘察地下水埋藏情况，了解地下水类型、岩土的渗透情况以及地下水水位变化等。总之，工程地质勘察中，水文地质勘察的目的就在于详细的掌握地质状态信息，从而分析评估水文地质问题对工程的影响与危害，将其消除和治理，避免对工程造成不良干扰。

1.2 水文地质勘察内容

水文地质勘察是一项复杂繁琐的工作，其勘察工作受到地质环境与其他因素的影响较多，在实际的勘察作业中，为了能够获得更为稳定的数据，需要明确水文地质勘察的内容，从而做好勘察工作。

其一，水文地质测绘。对地下水和地下水有关联的众多不同地质现象进行实际的观察测量和填图，搜集相关的数据资料；设置观察测量点和观察测量线对地下水单位时间内流经明渠有效截面的流体量和水的质量进行观测；钻研探究地下水形成的原因，用以明了地下水的分布形态、生成原因和埋藏条件以及岩土的水理性质；探寻地下水丰富的区域，以便确定进一步勘察的工作区域。水文地质测绘中，可以使用先进的卫星遥感技术，对卫星图片以及航空图片进行分析解释，以便协同水文地质勘测。这不失为一种方便快捷的方法，可以有效的提高勘测的质量和进度。

其二，地球物理勘探。物探常常用来探寻地下水，判断地下水的方位，区分水体界线等。在水文地质勘察中经常用到的地球物理勘探方法有电测深法、电剖面法、自然电场法、浅层地震法、α-径迹法等。常用的钻井地球物理方法有电测井法、放射性测井法等。地球物理勘探方法由于费用较低速度也比较快，常常和水文地质勘察以及试验进行配合开展工作，使用地球物理勘探法明确钻孔和抽水区域，大大提高了勘探工作的效率。

其三，水文地质钻探。钻探的宗旨是明确地下水的方位以及分布情况，用以明确含水层的生成原因。取得的岩土体样本首先要进行详细编录，再通过钻孔对含水层进行抽水或者其他水文地质勘测试验。水文地质钻探和其他的钻探有所不同，需要有相对比较大的孔径并且使用清水钻进，否则利用钻孔得到的水文地质数据很大程度上会失真。

其四，水文地质试验。水文地质试验的宗旨是获得多种不同的有效数据，为地下水的资源评估或矿井涌水总量计算等工作供应基本的数据，其中包括抽水试验、压水试验、注水试验和弥散试验等，最常使用的是抽水试验。

其五，地下水动态观测。含水层动态观测是水文地质勘察较为重要的一项工作内容。设置钻探实验和水文地质试验的时候，需要留下部分钻孔来实行时间较长的观察测量，定期测量含水层的水位、水的质量和水的温度，用以方便为日后的地下水资源评估或者其他水文地质勘测供应基本数据。通常需要动态观察测量的时间不能少于一个水文年，时间越长越好[1]。

其六，实验室分析。在水文地质勘察的过程中，需要选择水的样本、岩石样本以及土的样本来进行的水质分析、机械分析、孢粉分析或者微体古生物分析、同位素年龄测定等。

其七，编制水文地质报告和图件。水文地质勘察的结果通常分为报告和图件两个不同的部分。报告应该正确无误地反应本质的水文地质情况，回应需要处理的问题。图件通常是勘测到的水文地质图片，根据水文勘察的宗旨以及需求的不同，图件的多少以及内容上都有所不同，比较常见的有综合水文地质图、地下水等水位线图、岩石含水性图、水化学图、地下水埋深图、地下水污染程度图、水文地质参数分区图等[2]。

2.工程地质勘察中水文地质勘察要点

2.1 重视岩土水理性质的测试

在水文地质勘察中，重视岩土水理性质的测试与研究非常关键。岩土水理性质是岩土与地下水之间相互作用过程中所表现出的各种性质特征与联系。通过对其研究和测试，能够进一步掌握水文地质特点，为相关工作的开展提供帮助。由于岩土水理性质关乎岩土的强度和变形特点，所以对建筑物的稳定性有着直接的影响。在测试过程中，需要重点针对透水性、软化性、崩解性、胀缩性和给水性进行研究，实现对工程水文地质的更加全面的评价[3]。地下水在岩土中的表现形式较为复杂，需要结合实际的岩土情况进行判断和分析。以黏土为例，地下水主要以结合水的方式存在，通过与黏土颗粒形成结合水，从而赋予黏土膨胀性、可塑性、收缩性等性质变化，从而对岩土稳定性和结构造成不同的影响。

2.2 做好勘察中水文地质评价

在工程地质勘察中，做好水文地质评价直接影响工程项目建设实施。常规的工程地质勘察往往缺少建筑场地、基础与地下水、岩土工程方面的评价，导致水文地质问题影响工程质量，危害建筑的安全性。所以，在勘察中必须进一步完善水文地质评价。首先，需要依据工程现场的实际情况，对工程建设场地范围内的岩土性质进行勘察，评价地表水与地下水对工程实施的影响和作用，从而预测工程实施过程中可能由于水文地质产生的问题，建立相应的预防机制。例如，岩土体的含水率高，且夏季降水量大，冬季冻土层厚。首先，在工程勘察时，不仅要考虑地下水对岩土体和建（构）筑物的作用和影响，更重要的是研究地表水带来的不利影响[4]。其次，通过勘察的水文地质信息，综合分析地基的类型，以确保能够更好的匹配水位地质状态。最后，需要对地下水与工程之间的关系进行分析，评价二者的相互作用与影响，以提高工程项目建设实施的可行性。

3.工程地质勘察中水文地质问题的危害

3.1 地下水压力问题

地下水压力问题对于工程的影响需要加以重视。通常情况下认为地下水压力较为稳定，不会对工程造成严重损害，但是，从长远来看，建（构）筑物使用过程中，地下水压力受水文地质环境和人类活动影响会不断发生变化。水压变化会逐渐影响建筑地基，使其承载能力和稳定性产生变化和波动，从而对建筑的根本造成损害。例如，地下水压力增加，会导致地层结构受压出现变形，从而出现建筑错位、移动等问题，严重情况下可能造成建筑倾倒[5]。因此，在工程地质勘察中，地下水压力问题危害非常严重，是勘察中需要重点收集的数据内容。地下水压力问题在水文地质勘察中主要表现为两种形式，一种是压力产生不规律的变化，这种变化会侵蚀岩土体，从而出现地层结构的破坏，影响建筑的可靠性。另一种是地下水压发生较大的改变，出现水压急剧增加或者下降，这种情况下会导致基础的结构失稳，从而对建筑造成危害。

3.2 地下水位降低问题

在工程地质勘察中，地下水位下降会造成长期性的危害。首先需要对水位下降的原因进行分析，通常情况下如果勘察区域范围内长期处于降水量减少状态，那么该地区的地下水得不到补充，就会出现水位下降问题。或者地下结构在地震等突发灾害的影响下，产生较大的变动，也会导致地下水位的下降[6]。一旦地下水位出现大幅度的下降，就会导致岩层下方原本被地下水填充的空间产生空隙，这些空隙导致岩层承载能力和结构稳定性下降。如果此时地表存在建筑物，就会在建筑荷载作用下产生沉降。最终由于沉降造成建筑的开裂和倾倒，危害建筑使用安全。

3.3 地下水位上升问题

地下水位上升最为直接的影响是使岩土体发生变形或者造成裂痕。由于水位上升，导致地下水压力增加，对原本地下结构造成了更大的压力。此时，受到水压的影响，会使岩土层因为膨胀和缩小而改变形状。随着变动程度的增大，水位上升区域的地表建筑物的变动程度也会增大。而且地下水位的上升还会淹没建筑的基础，导致建筑地下结构出现渗漏水体，甚至未进行抗浮设计的建筑，会在水位上升的影响下出现建筑倾斜，影响建筑的使用。由此可见，在工程地质勘察中，必须要注重观测地下水位的变动程度和变化规律。地基深度应该选在地下水位以上，不可以选在地下水位变动的范围之内[7]。如果水位连续上涨，就会使迫使地基土的牢固程度减小，建筑会发生不同程度的下降变形，再加上有的区域土质并不均匀，有的时候地下水位会忽然降低，会导致建筑的地基随之下降，非常容易发生变形。

4.工程地质勘察中水文地质问题的应对策略

4.1 改良工程地质勘察技术

在工程地质勘察作业中，勘察技术是决定勘察采集数据全面性与准确性的关键。通过改良工程地质勘察技术，在实际的勘察工作中，采用更为先进的技术和方法进行水文地质信息的采集，能够更好的预测可能存在的水文地质问题，提前做好控制预防措施，避免对工程造成危害。因此，相关的工作人员在进行实地考察时，一定要秉持这个科学理论，将科学技术摆在首位，用科技来推进整个工作的进展，加快整个工作的进度，不仅如此，还要使得最终的考察结果真实准确，这样才能为今后的工程建设奠定一个良好稳固的基础[8]。

4.2 保护地下水位的正常状态

地下水位对工程施工具有重要影响。如果潜水位出现不稳定的情况，将会直接影响整个工程的质量，因此施工单位和勘察部门必须重视潜水位的状态；如果施工操作过程中出现了管道渗透的情况，需要在第一时间进行管道修复；如果出现了地下水位下降的情况，施工者也要引起重视，尤其是要严格控制地下水的抽取过程和采矿过程。如果在这两个过程中发生了违规现象，管理者要及时纠正错误。除此之外，还要重视对水理性质的研究，通过全面分析与测试，进而得出与地下水位相关的准确数据，保证对地下水位分析正确，保持地下水位的正常状态。

4.3 做好地下水保护工作

随着我国城市化发展，使得地下水平衡问题受到了严重破坏，由此引发的一系列与水文地质有关的问题接踵而来。因此，在以后的水文地质勘测过程中，必须加强管理。在对地下水开发利用的过程中，要始终遵循可持续发展的理念，不可采取“杀鸡取卵”的方式过度开发[9]。同时，在地下水开采过程中，要即时对地下水进行监测与控制，尤其要对地下水的多少和地下水的位置变化进行重点监测与控制，并做好相关记录，坚决杜绝地下水过度开采的现象出现。只有这样，才能减少对水资源的污染，避免因水层变化而形成新的降落漏斗，才能使地下水真正实现平衡。

5.工程地质勘察中水文勘察的实践应用

5.1 工程概况

本工程为某铁路工程项目，项目全线长74km，为了保障高速列车的正常通行，在项目建设前需要对其地质状态进行勘察。

5.2 勘察方法

为保障工程项目勘察工作的稳步推进，获得精准全面的地质水文数据。在勘察过程中需要采用多种方法，对水文地质信息进行收集。

（1）测量。在工程项目勘察中，采用型号为X20 的GPS 全球定位仪按坐标测放孔位，为勘察工作的开展提供精准位置标注，保障水文地质信息与空间位置准确对应。

（2）工程地质调绘。在分析前人资料及初步勘察的基础上，以初勘1:10000 的地形图作为工作底图，通过技术人员进行野外观察、描述，完成对地质信息的描绘。野外观察路线主要为场地向两侧扩展各100m，在勘察范围内进行地质调绘工作。

（3）管线探测。由于线路途径城市，所以需要利用地下管线探测器对钻孔位置的地下管线、周围环境进行探测。证实钻孔位置无地下管线等障碍物后，人工挖掘浅层土层，深度不低于3.0m，然后贯入至6.0m，方可进行回转钻进[10]。

（4）钻探与取样。重点揭露地层层次、构造、岩土项目特点，进行采样、孔内测验，了解地下地层的特点，掌握地下水状况。钻井技术、采样、井内测验等应严格遵守相关规范技术要求。黏性土通常选择厚壁取样器锤击采样，软土选择薄壁采样器静态采样，砂层扰动样采用钻孔岩芯，当需要测试砂层含水量时则取标贯试验芯样，岩石样品取钻孔岩芯。岩芯按顺序放于岩芯箱内，及时鉴定、记录，并用数码相机逐孔逐箱拍摄记录；准确量测初见及稳定水位。钻探过程中严格按照本工点勘察大纲中安全文明施工相关措施进行钻探，钻孔终孔时现场进行钻探质量评定，合格后及时用水泥浆封填钻孔并转场至下一孔钻探。

5.3 风险评估与控制

通过地质勘察与数据信息采集，该工程项目水文地质风险主要分为两个方面，分别为：地下水控制风险和地质条件风险。

首先，在地下水控制上，由于该铁路线路附近地下水系发达，导致在修建过程中可能产生软土地基以及地下水的影响，降低地基强度和承载能力，导致工程项目的耐久性与可靠性下降[11]。针对这一问题，需要在项目设计阶段予以重视，通过提前采取地下水治理措施与软土地基处理方案，对施工线路周边做好支护和加固，避免地下水影响工程项目的施工建设。

其次，在地质条件风险上，由于该铁路线路的部分区段处于不良地质环境中，受到地下水的影响，地层结构不稳定，可能出沉降、塌陷等地质问题。为此，在施工过程中，需要针对这一问题制定可行的加固方案。例如，部分液化砂层，应采取抗液化措施，全部消除液化沉陷或部分消除液化沉陷且对结构和基础进行处理。针对本类风险，应采取相应的工程措施及施工方法进行预防处理。

结语：

综上所述，在工程地质勘察中，水文地质问题对于工程项目的建设有着直接影响，会导致建筑耐久性、稳定性和安全性的大幅度下降。为此，在开展工程水文地质勘察中，必须要采用科学的技术和方法获取详细完善的水文地质信息，了解项目建设区域的岩土特征、地下水分布情况等，结合项目施工建设的实际情况，制定有效的控制和预防措施，避免水文地质问题对工程项目造成不良干扰。