水文地质在岩土工程勘察中的应用

2020-03-19谈德富龚震霖

中国金属通报 2020年24期

谈德富，龚震霖，冯驰

（1.重庆一零七市政建设工程有限公司，重庆 401120；2.重庆市地勘局107 地质队地质环境勘查院，重庆 401120）

岩土工程项目勘察工作当中，水文地质勘察是岩土工程项目勘察的重心所在，这是由于实施工程建设时，水文地质情况对地质环境有着最大的影响，因此应当对岩土工程项目区域地下水分布情况有一个全面准确的了解，并对地下水做出科学合理的评价，保证相关数据的全面性与客观性，才能更好的指导岩土工程项目建设工作顺利开展。

1 水文地质在岩土工程勘察中的重要性

岩土工程勘察是根据拟建工程的实际需求，查明场地的岩土工程条件，分析评价场地的环境和地质特征，最终编制岩土工程勘察报告的过程。勘察的目的是通过现场钻探、测试和取样等工作，研究场地的地质条件，分析建筑工程对环境产生的影响，确定地基岩土体的承载力参数，为地基基础设计和施工提供依据。勘察的主要任务是查明场地的地形地貌、气象水文、场地构造、岩土层时代成因、土质类型及其埋藏分布情况和地下水类型、水质及埋深、分布与变化情况等，给出岩土体的物理力学参数，研究拟建区的崩塌、滑坡、泥石流、岩溶塌陷等不良地质体，综合评价场地的工程地质条件。

水文地质勘察是岩土工程勘察中重要的组成部分，具有十分关键的作用，若水文地质勘察工作不到位，会严重影响岩土工程勘察质量，为后续的工程设计和施工留下安全隐患，可能会造成拟建工程的整体质量降低、部分建筑物开裂、基坑失稳及突涌水等不良地质问题。水文地质勘察是为了查明拟建场地的水文地质条件而进行的水文地质调查和研究工作，其目的主要是了解地下水的成因、埋藏分布条件及其径流运动规律，主要研究地下水在全年不同时期的水位变化、地下水流动方向、地下水化学成分变化等情况，研究地下水对岩土工程的作用及危害，分析地下水在建筑工程施工过程中和使用过程中对其产生的影响和变化，并提出科学可行的防治处理措施。

因此，在实际的岩土工程勘察中，必须要意识到水文地质勘察的重要性，结合场地实际情况加强水文地质勘察工作，研究地下水对拟建建筑物施工和使用中可能产生的影响，提出有效可行的解决措施，尽量避免地下水对建筑工程产生的不良影响，保障建筑工程设计和施工的顺利进行。

2 岩土工程中水文地质问题分析

地下水存在于岩土中，是岩土的重要组成部分，可直接影响工程的基础建设，关系工程的稳定和安全。水文地质问题需引起勘察人员的重视，勘察人员要不断提高勘察技能，加强勘察中的水文地质研究工作，提升岩土工程勘察质量。

2.1 地下水位上升对岩土工程的影响

工程建设过程中，降雨量增加时，建筑场地周边河湖水位会升高，对地下水位补给导致地下水位上升；其他途径的大量排水也会导致周边地下水位的上升。而地下水位上升，对建筑工程的施工和安全非常不利，可能会导致其基础位置及形态的变化，造成建筑物开裂或整体上浮。地下水位上升还会导致黏土层含水量增大，强度降低，使建筑物发生不均匀沉降等问题。另外，地下水位上升也会导致已有建筑物地下结构所受浮力增大。若设计时一味追求成本，降低抗浮水位，可能会导致地下结构开裂、漏水等工程地质问题，提高建筑工程的使用和维护成本，甚至会影响建筑物的正常使用。

2.2 地下水位下降对岩土工程的影响

极端干旱天气、大量抽取地下水、矿床疏干排水等都会导致地下水位下降，地下水位下降可能诱发地裂、不均匀沉降、地面塌陷等一系列工程地质问题，还会造成地下水质恶化、地下水资源枯竭等地质环境问题。总之，地下水位下降会对建筑工程造成比较严重的危害，威胁建筑工程的安全及稳定。

2.3 地下水位上升、下降反复交替对岩土工程的影响

当拟建场地存在区域地下水位随季节变化明显的情况时，如地下水水位升/降交替变化频繁（见图1），极易导致岩土体出现不规则的收缩与膨胀，影响岩土体物理力学性质，以致于区域产生不均匀沉降、地裂缝等，对建筑物安全产生巨大威胁。

地下水位升/降反复交替对岩土工程的影响，具体可以归纳为以下两方面：①原本充水的岩土体不充水，地下水水位下降，使得岩土体结构因失水发生改变，容易产生岩土体收缩现象，以此引发上部岩土体下沉，或是出现地裂缝；②原本不充水的岩土体充水后，地下水水位上升，使得岩土体结构因充水而改变，岩土体膨胀后对上部岩土体应力增加，最终导致地面不均匀凸起。基于此分析，必须加强拟建区域地下水的调查研究工作，将地下水对岩土工程的影响降到最低。

图1 岩土工程地下水位升降示意图

2.4 地下水压力对岩土工程的影响

工程施工过程中，地下水位变化较大会导致地下水的压力变化，对基坑、隧道等的安全施工造成不利影响，例如水压过高时会造成基坑管涌、突涌等工程地质问题。对此，应在施工时密切监测地下水的变化，就工程可能产生的危害提出应急处置建议。

2.5 地下水位变化对特殊性岩土的影响

膨胀性岩土属于特殊岩土，其对地下水的变化异常敏感，水位的升降变化会导致其产生不均匀的涨缩变形。无论是地下水位下降导致的收缩变形、还是地下水位上升导致的膨胀变形，都可能导致地面裂缝变形，引起建筑工程变形或破坏。故而在膨胀岩土地区进行岩土工程勘察时，应特别考虑场地水文地质条件的勘察及研究，建筑工程的基础埋深不应设置在地下水位变化范围内，需要对基础持力层进行专门的研究，提出可供设计参考的合理的基础处理方案。

3 岩土工程勘察水文地质问题相关建议

3.1 规范岩土工程勘察工作

在岩土工程勘察行业中，我国已建立完善的法律法规体系和相应的工作制度，其对岩土工程勘察的目标、任务、勘察及评价方法等都作出了明确的规定。在具体的操作过程中，勘察人员应以高度的责任心和积极的工作态度对待自身岩土工程勘察工作，收集勘察场地的地形地质资料，了解建筑物的分布特征及用途等，及时与设计人员充分沟通交流，结合拟建工程的实际情况，严格按照规范的要求进行勘察、取样和试验工作，编写岩土工程勘察成果，以提高岩土工程勘察质量，进而保障岩土工程勘察的合理性及准确性。

3.2 增强水文地质勘察意识

在岩土工程勘察中，勘察人员应当加强水文地质勘察意识。在勘查前对场地区域的水文地质资料进行收集整理，在勘查过程中对场地实际水文地质情况进行对比分析，研究地下水水位、流向及分布范围等问题，查明场地的地下水埋藏条件，掌握详细、可靠的地下水变化幅度及规律，分析评估地下水对渗透变形、边坡或基坑、基础抗浮等方面的影响，根据实际情况提出可行的有效防治措施，以保证岩土体的稳定性和工程设计方案的合理性。

3.3 加强对水文地质问题的分析评价

在岩土工程勘察中应加强对水文地质问题的分析评价，有针对性地提出相应的科学有效的防治措施，减少水文地质问题对拟建工程的不利影响。例如地下水对岩土体物理力学性质的不利影响；地下水对钢筋混凝土的腐蚀性分析；加强对风化岩、膨胀土、软弱岩石等不良岩土体的评价和防治；对有粉细砂、粉土的地区的流沙、管涌可能性进行分析，并提出相应的预防措施；评价承压水对基坑的影响和破坏；分析在采取工程降水时可能引起基坑周边建筑物、道路和地下管线等变形问题和对基坑、边坡的稳定性的影响等。

3.4 提高勘察技术人员的技术水平

目前从业的岩土工程勘察人员的专业技术水平参差不齐，部分从业人员的综合素质较低，对岩土工程勘察、水文地质勘察的认识程度不够，也缺乏相应的理论支撑。因此，有必要加强和组织勘察人员对新规范、新知识、新技术的培训学习，提高勘察技术人员的理论基础、技术水平和责任意识。在实际勘察过程中严格按照规范要求操作，保障勘察工作的顺利进行，进而提升岩土工程勘察的效率和质量。