李 远

(山西省地质勘查局二一二地质队，山西 长治 046000)

在一定程度上，水文地质问题影响着岩土工程的施工及其稳定性和安全性，此地质变化规律是施工前必须应掌握的重要信息资料。水文地质勘察是掌握此信息的重要技术途径，但探究水文地质等问题尚有一定的局限性，许多工程仅是简单地依靠相关记录及数据的分析进行工程设计，未能重视现场勘察的必要性，也极少会到施工现场实施勘察[1]，这样就难以真正发现岩土水文地质特征，更无法真正解决水文问题，从而会影响到施工工程的质量，致使施工结束后时常因地下水位问题而导致岩土工程出现质量问题，进而导致建筑缺乏一定的安全性和稳定性。可见，岩土工程施工中，必须进行水文地质勘察，方能确保工程施工的安全及稳定。

1 岩土工程中勘察水文地质的原则

在岩土工程水文地质勘察工作中，应依据实际状况的不同而区别对待。首先应先利用资料的搜集掌握和判断该地区水文地质的基本状况，其次应考虑其自然地理条件、岩土中水的存在方式、地下水文状况等问题。

1.1 岩土中水的存在方式

研究水在岩土中的存在方式主要是分析其隔水层及含水层的存在方式，含水层的厚度及分布状况，以及地下水类型及其流动状况，一年中地下水的变化情况及地下水位等情况。

1.2 自然地理状况

地理自然条件主要指施工地点的水文特征、气候条件、当地地形、主要地貌等[2]。气象水文特征则指在施工区域气候属于什么类型，如寒带、热带、亚热带及温带等。分析水文特征及气候条件主要是了解岩土层的热量指标和湿度指标。

1.3 地下水位特征

在岩土勘察中应特别关注其地下水，勘察水文地质时应对地下水文历史变化、当前状况等进行详细了解，掌握其流向、水位、地下水补给状况、应用状况、腐蚀建筑材料的状况以及其水位变化状况等。

2 岩土勘察中岩土水理的特征

岩土水理特征通常指地下水域岩土相互作用时较为突显的特征，其同岩土物流性质相似，都为重要工程地质特征[3]。岩土水理特征对岩土强度、性状能够直接产生影响，严重时会导致岩土变形，威胁岩土工程建筑物的稳定性和安全性。通常来说，地质勘察对岩土物流学特征的监测非常重视，而对岩土的水理特征却存在认识不足，从而导致岩土工程中地质性质的勘察结果出现问题，存在不全面的现象。认识及分析岩土水理特征需要从水理特征、赋存形式及分析法等进行探讨。地下水水理特征中，毛细管水、重力水及结合水是其主要赋存存在形式，其中结合水又有强弱之分。对岩土水理特征进行检查、分析，常用的方法有崩解、胀缩、透水及软化等特性，其中透水性是指水在重力作用下透过岩土且经岩土允许的透过特征。岩石坚硬且有岩溶、裂隙存在，其透水性的强弱与其发育好坏相关。如果岩石不够坚硬且颗粒不均匀且细小，其透水性则会较差。表示岩土透水性的方法主要是透水系数，而获取渗透的具体系数需要进行抽水试验。崩解性是岩土因浸水湿化后土粒链接功能下降后，致使岩土体解体松散，而软化特征则是以软化指数表示。在浸水湿化后，岩土力学强度下降的特征是判断岩土抗浸水及风化能力的主要标准。若岩土中有易软化岩层存在，则在地下水作用下容易导致软弱夹层。这种软化特征是泥质砂岩、粘性涂层、页岩及泥岩中常见的现象。同时，在岩土中还存在基坑隆起和地裂缝等现象，这种现象与其胀缩性质有关，该性能特征可以利用自由膨胀率及其收缩系数、体缩率进行判定，并影响着地基变形度、土坡表层稳定性等的变化。此外，溶水性、可塑性及毛细管等特征也是岩土的水理特征之一。

3 水文地质对岩土的影响作用

3.1 地下水位降低或上升对岩土工程的危害

地下水位下降多是人为因素，如企业对地下水的集中、大量的抽取，在河流上游建水库、筑坝，采矿时出现的矿床疏干等都会影响地下水的补给，造成地下水位的下降。如果地下水位下降过度，则会造成严重地质灾害，如地裂、塌陷及沉降等，甚至恶化地下水质，造成地下水枯竭等无法修复的、恶劣的环境问题。这些问题不仅给建筑物稳定性、岩土体带来威胁，还威胁着人类居住的环境。

当然，地下水位上升对岩土勘察同样存在较大影响。造成其上升的因素非常多，且常为综合因素的影响所致。在地质方面有含水层结构、总体岩性产状等影响其潜水位。其他因素有降水量、气温等气象水文因素也对其产生影响。人为因素方面则有施工(管道)及灌溉等。地下水位上升可导致岩土体崩塌、滑移等地质灾害，以及土壤沼泽化、基础上浮、盐渍化等，给建筑物带来一定的腐蚀性。此外，岩土软化、结构破坏也易发生流砂、管涌现象。

3.2 地下水位降低或上升对岩土物理学特性的影响

在膨胀性岩土中如果地下水位发生变化，其会出现不均匀性胀缩变形，进而导致断裂，以致于造成建筑物被破坏。如果地下水位多次变化，并且每次变化的幅度又大，那么岩土也会连续发生膨胀收缩，收缩、膨胀的幅度也会随之不断增加，如图1所示。

图1表明，由于地下水水位每年的变化和不同年代气温、降水与地下水水位关系密切。所以，在勘察膨胀性岩土工程地质时，应特别重视对水文地质条件的观察，以地下水位的变化规律来选择地基基础深度，最大可能地避开岩土地下水位变动带，尽量在其上方或下方位置来选择地基基础深度。若基础底面的压缩层水位发生变化，就会影响到建筑物的稳固性，地下水位上升可以造成基土软化，且其强度及压缩性都会降低，进而造成建筑物的沉降。反之，如果地下水位降低，岩土会相应增加其自重压力。

图2显示不同年代地下水位与年均气温和年降水量关系，地下水位下降基础地基也会附加沉降，土质不均匀或突然降低地下水位，则会导致建筑物的极大破坏。图2显示由于岩土在地下水位变动带、水位以下及水位以上间的变化具有一定的规律性，岩土体由上至下，其大小大致的变化规律正是压缩模量、承载力的变化方式。岩土的空气变化规律、天然含水量的变化则为小大小，这主要因为地下水位以上常会受淋滤，铁铝含量大，具有一定的土颗粒填充和胶结作用，进而增加了土粒间的链接力，形成硬壳层，从而降低了含水量及空隙，增强了其压缩模量及承载力。如果岩土位于地下水位变动带的土层，在大量水流动作用下，土层中的铁铝也会大量流失，从而造成土层松散。这样，土层含水量及空隙比就增加，但承载力和压缩模量会降低。如果土层在地下水位之下，水流缓慢交替，其水解能力、氧化能力都不高，再加上土层自身压力，会密实土质，其含水量、空隙比都会很小，但承载力和压缩模量则会很高。

此外，如果建筑物的钢筋混凝土与地下水中的硫酸根离子相结合生产复硫酸盐，那么其将增大2.5倍的体积，可给岩土工程整体结构带来极大程度的破坏。同时，混凝土中的碳酸钙、氢氧化钙也会被水中酸性物质腐蚀，地下水中氯离子对钢筋、混凝土的侵蚀性也较强。

3.3 基坑开挖中地下水对支护的影响

在许多高层建筑中，多使用垂直挖掘方式，以抽水方式降低水位，这样尽管可减轻土地压力，但局部大量抽水会造成地下水位突然降低，其周围建筑物、墙体也会突然变形甚至坍塌，因此，地下施工过程中应设立水帷幕，加装相应防护体，以免地下水流向施工区而影响施工。

4 岩土工程勘察中水文地质问题的对策

岩土工程勘察中一定要重视水文地质问题，规范水文地质工程的勘察。水文地质状况不同对岩土的影响也不一致，对水文地质进行评价时，要对所勘察的项目区域进行合理划分，并结合工程地质实际状况进行勘察与评估，确保对场地水文地质勘察评价的有效性。水文地质作为一个不稳定的因素，容易受到外界环境的影响，做好水文地质勘察，防止项目水文地质问题的影响，需要做好下面的工作：

首先规范水文地质工程的勘察工作。广泛收集项目区域地下水资料，对地下水的水压埋藏状况进行全面的勘察与评估，掌握地下水位状况和数据详细，得出地下水位变化周期及规律。其次规范地质勘察，重视水文勘察。利用降水设计、取样试验等方法去勘察与评估，确保勘察的准确性和精细度。最终为工程实施提供水文地质资料。其三建立完善的应急预案。加强对地下水监测与管理，防止因抽水井出砂量大而引起的基坑坑壁垮塌，所以要控制管井抽水的出砂量。对各降水管井的运行情况进行监测和管理，发现降水异常要及时进行处理和排障，确保勘察资料合理科学。

总之，勘察岩土工程时，必须重视水文地质的影响，其甚至会给整个施工工程带来极大影响。所以，勘察过程中，必须关注水文地质影响，尽量避免或减少其不利影响，以推动施工建设的顺利进行。