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水文地质勘察中的问题及应对策略

2013-08-26陶峰古金云

科技致富向导 2013年13期
关键词:勘察水文地质岩土工程

陶峰 古金云

【摘 要】地质勘察是工程施工前的一项必要程序,它是岩土工程质量的重要保障。在岩土工程的地质勘察中,水文地质的勘察是一个十分重要也是极容易被忽视的问题。为了促进地质勘察质量的提高,更好地保证岩土工程的质量与安全,必须重视水文地质勘察在岩土工程地质勘察中的地位。本文重点阐述水文地质的评价内容、岩土水理性质、地下水对岩土工程的危害以及应对策略这四方面的内容,以期促进水文地质勘察的发展。

【关键词】岩土工程;水文地质;勘察

1.水文地质的评价内容

地质勘察是工程施工前的一项必要程序,它是岩土工程质量的重要保障。在以往的工程地质勘察中,水文地质的勘察问题往往得不到重视。在勘察之后对水文地质的评价报告中往往不能做到与实际相结合,不能很好地将水文地质勘察与基础设计以及施工需求相结合,从而未能充分重视地下水对于岩土工程的危害,影响岩土工程的质量。在现实的工程建设过程中经常会因为未充分重视水文地质对岩土工程的影响导致一些事故的发生。例如,由于地下水的动水压力作用或者是地下水的水位发生升降变化都会危害岩土工程,会导致基础出现下沉或者建筑物发生开裂等现象。为了保障岩土工程的质量与安全,必须充分重视水文地质勘察中的问题,做好对水文地质的评价。作者认为,水文地质的评价内容应当包括以下几方面的内容:

第一,在对水文地质的评价报告中应重点阐述地下水对于岩土体以及建筑物可能产生的影响,要预先对地下水可能引起的对岩土工程的危害做出预测,并事前准备好防护措施。

第二,在对水文地质勘察的过程中要做到与实际相结合,将水文地质勘察与基础设计以及施工需求相结合,充分了解施工区的水文地质状况,从而为岩土工程提供详细的合适的有关水文地质方面的资料,防止工程意外事故的发生。

第三,在不同的条件下,对水文地质问题阐述的侧重点也有所不同。要从工程本身这个角度出发,以水文地质对岩土工程的影响及作用为依据,具体问题具体分析。具体说来,主要包括以下几种情形:如果建筑物的地基基础下部包含承压含水层,应当重点评价在开挖建筑物的基坑之后是否会出现承压水冲击基坑地板对其造成损坏的现象以及出现这种现象的几率;如果所要建设的建筑物的基础在地下水的水位线以下,应当重点评价地下水对于建造基础所用材料是否具有腐蚀性以及腐蚀性的大小;如果建筑物的基坑的开挖位置位于地下水水位线以下,必须要进行渗透以及富水性的试验,同时要重点评价是否会因为人工降水出现土层结冻、沉降现象以及边坡失去稳定性而导致建筑物丧失稳定性;如果所要建设的建筑物的基础持力层选用的是一些岩土体(强风化岩、残积土等),应当重点评价地下水对于岩土体所可能产生的影响(软化、膨胀、收缩、崩解等);如果所要建设的建筑物其地基基础的压缩层内含有松散、饱和状态的粉土、粉细砂等物质,应当重点评价建筑物的地基基础是否会发生潜蚀、管涌等现象。

2.岩土水理性质

对一项工程的地质进行勘察时主要对岩土进行两方面的勘察:一方面是岩土的水理性质,另一方面则是岩土的物理性质。在现实的地质勘测中,比较重视对于岩土的物理性质的勘测,而对于岩土的水理性质并未引起勘察人员的重视。岩土的水理性质主要是指岩土与地下水相互作用所呈现出来的各种性质。岩土的水理性质不仅是影响岩土的强度与变形度的重要因素,还是影响所建建筑物的稳定性的重要因素。为了保障岩土工程的质量与安全,必须充分重视岩土的水理性质的勘察,充分掌握关于岩土的水理性质方面的资料。

想要全面的了解岩土的水理性质,就要弄清楚地下水是以何种方式储存的以及地下水是如何影响岩土的水理性质的,然后还要掌握岩土的几种主要的水理性质以及研究检测岩土的水理性质的几种方法。

地下水主要有以下几种储存方式:按照地下水在岩土中的储存形式来划分,地下水可以划分为结合水、重力水、毛细管水这三种类型,其中结合水又可以划分为强结合水与弱结合水两种类型。

岩土的水理特性主要包括以下五种类型:

软化性。软化性主要是指岩土体浸水后,力学强度降低的特性,它一般用软化系数来表示,是判断岩石耐风化、耐水浸水能力的指标。如果岩石层中含有易于软化的岩层,那么如果该岩层浸水之后就会在地下水的作用之下成为软弱夹层。有很多种类型的岩土都具有软化性,例如各种成因的泥岩、泥质砂岩等岩土都具有软化性,其软化岩层在地下水的作用之下都会成为软弱夹层。

崩解性。崩解性主要是指在岩土浸水湿化之后,由于土粒之间的连接被削弱、破坏,使岩土体崩散、解体的特性。岩土的崩解性受很多因素的影响,例如岩土的矿物成分、岩土的结构、岩土的颗粒成分等因素。以位于云南地区的残积土为例子,一般来说,云南地区的残积土的崩解时间为5~24h,崩解量为1.79~34,但是由于所含的矿物成分的不同,其崩解的方式也会有所区别:主要含有蒙脱石、水云母以及高岭土这三种矿物成分的残积土其崩解方式是以散开状的方式进行崩解,而主要含有石英这种矿物成分的残积土其崩解方式则是以裂开状的方式进行崩解。

胀缩性。胀缩性主要是指岩土体在吸水之后体积会变大,在失水之后体积会变小的特性。岩土之所以具有胀缩性的根本原因是由于存在于岩土颗粒表面的结合水膜,这种结合水膜在吸水之后厚度会增加从而引起岩土体的体积增大,在失水之后厚度会变薄,从而导致岩土体的体积缩小。岩土的胀缩性是产生地裂缝以及基坑隆起现象的关键因素,是影响地基变形以及土坡表层稳定性的重要因素之一。岩土胀缩性一般通过膨胀率、体缩率、收缩系数、自由膨胀率来表示。

给水性。给水性主要是指在重力的作用下处于饱水状态下的岩土能够通过孔隙、裂缝自动流出一定数量的水量的特性,它一般通过给水度来表示。给水度一般通过实验室方法来进行测定,它是影响场地疏干的一个重要因素。

透水性。透水性主要是指在重力的作用下,岩土容许水透过自身的特性。它一般通过渗透系数来表示,可采用抽水试验的方法进行研究检测。一般来说,松散岩土的颗粒越细、分布越不均匀,岩土的透水性就越弱,反之,则越强。

3.地下水对岩土工程的危害

3.1地下水水位升降所引起的对岩土工程的危害

引起地下水水位发生升降变化的因素主要有两个:一个因素是季节因素,由季节因素所引起的地下水水位的变化为水位的天然变化,当雨季来临时,降水增多,地下水水位上升,当旱季来临时,降水变少,地下水水位下降;另一个因素是人为因素,由人为因素所引起的地下水水位的变化为水位的人为变化。前一个因素对地下水位的影响是区域性的,其变化幅度比较小,而后一个因素对地下水位的影响则是局部性的,相对于前一个因素其变化幅度比较大,相应地对岩土工程的危害也比较大。

当地下水水位上升时,会对岩土工程产生以下几种危害:会使土壤呈现沼泽化、盐渍化状态,增强对建筑物的腐蚀性;会造成一些位于河岸、斜坡等位置上的岩土体岩发生滑动移位甚至是崩塌现象;会使地下洞室发生充水淹没现象,地基基础向上浮动,建筑物丧失稳定性;会破坏一些特殊的岩土体的结构,使其强度减弱;会导致粉土等呈现饱和液化的状态,从而可能引发流砂或管涌等不良现象的产生。

当地下水水位下降时,会对岩土工程产生以下几种危害:地面发生塌陷、地面出现裂缝、地面沉降、地下水源枯竭以及水质发生恶化。地下水水位下降多带来的这几种危害不仅严重危害了建筑物以及岩土体的稳定性,还在相当大的程度上破坏了人类的生存环境,影响人类的生存。

3.2地下水动水压力作用所引起的对岩土工程的危害(下转第343页)

(上接第332页)在天然状态下地下水动水压力作用是比较微弱的,它对于岩土工程的危害比较小,但是如果由于人为活动破坏了地下水动水的天然的平衡条件,则会对岩土工程产生很大的危害,例如会导致管涌、流砂等现象的产生。

3.3地下水水位对岩土物理力学性质产生的影响

当地下水的水位发生升降变化时,具有膨胀性质的岩石由于各部分吸水失水程度不同会发生不同程度的胀缩变形,甚至可能会导致地裂现象的发生,从而影响建筑物的稳定性。当地下水的水位升降变化过于频繁或者变化幅度比较大时,会导致膨胀性质的岩石往复地胀缩变形,并且它的变化幅度也会比较大。因此,在进行岩土工程的地质勘察时,如果该岩体为膨胀性的岩石,那么在进行水文地质的勘察时要特别注意勘察地下水的水位升降状况。

地下水水位以上、地下水水位变动带、地下水水位以下,具有明显的变化规律,岩土体由上到下:有天然含水量、空隙比例呈现由小到大再到小的变化规律、压缩模量以及承载力呈现由大到小再到大的变化规律。

岩土物理力学性质深受地下水水位升降的影响,因此,在研究岩土的物理力学性质时,要重视而不能忽视地下水水位这一重要因素,特别是对于软质岩石、各种成因的粘性土、风化残积土这些岩土来讲,地下水水位的研究尤其重要。

4.应对策略

要想解决岩土工程勘察中水文地质的勘察问题,就必须要在实际的勘察中测取到真实的地下水水位,并由此找出透水带的所在。本文建议在钻孔时应采取分段钻进的方法,一天为一段,在完成一天的钻进量之后将孔中的水抽干,在第二天开始钻孔之前测量水位以确定该钻进段是否含水。如果该钻进段不含水,那么可以继续进行钻进工作,如果该钻进段含水,需要将该钻进段进行密封并将其中的水进行抽干,由此可以较为准确的勘察出哪段为含水段哪段不含水,从而保证勘察的质量。

5.结语

水文地质勘察是影响岩土工程质量与安全的重要因素。在以往的工程地质勘察中,水文地质的勘察问题往往得不到重视,不能很好地将水文地质勘察与基础设计以及施工需求相结合,从而未能充分重视地下水对于岩土工程的危害,影响岩土工程的质量。要明确水文地质勘察在岩土工程勘察中的重要性,并进一步对水文地质的勘察方法进行完善,以更好地推进工程建设。

【参考文献】

[1]杜雄进.浅谈工程地质勘察中水文地质问题[J].大众科技,2009(2).

[2]田有元.水文地质问题在工程地质勘察中的重要性[J].科苑观察,2008(9).

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