岩溶区岩土工程勘察中的水文地质问题.docx

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岩溶区岩土工程勘察中的水文地质问题

岩溶区岩土工程勘察中的水文地质问题

　　[摘要]岩土工程勘察是工程建设的关键环节，越来越受到广泛重视，水文地质工作是岩土工程勘察的重要内容之一，加强岩土工程中水文地质勘察对提高岩土工程勘察质量有着十分重要的作用，尤其在复杂水文地质条件的岩溶地区更是如此，在岩土工程勘察中查明工程建设场地的水文地质条件对岩土工程尤其是建（构）筑物地基基础设计、施工具有重要的意义，是保证工程质量的前提。

本文对岩溶区复杂的水文地质条件下地下水对岩土体的作用和影响，以及由于水文地质问题引发的对岩土工程危害进行分析，阐述工程勘察中客观、准确评价建设场地水文地质条件的重要性，更好地服务于工程建设，对岩土工程勘察从业人员有一定借鉴作用和参考价值。

中国论文网/1/view-12790227.htm

　　[关键词]岩土工程、水文地质、水理性质、地下水、危害、评价

　　中图分类号：

P336文献标识码：

A文章编号：

1009-914X（2015）21-0190-02

　　一、引言

　　水文地质问题在岩土工程勘察和施工中始终是一个重要问题，在进行岩土工程勘察时查明建设场地的水文地质条件对于工程建设至关重要，通过调查、观测、勘探、试验查明场地地下水的形成、赋存、运动等特征及水质水量的变化规律，地下水位及其影响因素和变化幅度、地下水的补给排泄条件及其与地表水的关系等，研究如何防治由于水文地质问题对岩土工程造成的危害，为工程设计施工提供水文地质依据。

当前由于受勘察市场恶性竞争的影响，业界普遍对水文地质问题重视不够，在水文地质勘察试验等方面的投入不足，流于形式，勘察的手段水段比较单一，往往只注重场地的地层岩性、岩土类型、成分结构、岩土体的空间分布、岩土物理力学性质、工程性能和地基承载力等工程地质条件。

水文地质条件在工程地质勘察评价中的定性和定量分析都是一个薄弱环节，常有关键问题被疏漏或忽略，尤其在水文地质条件复杂的岩溶区，由于工程勘察中对水文地质问题研究不深入，水文地质条件评价不到位、不全面，勘察成果资料失真，评价内容与客观事实不符，设计未能采取针对性措施而导致因地下水作用引发的各种岩土工程病害屡见不鲜，造成不可逆性破坏，甚至引发工程事故，经济损失严重，无形中增加建设成本，并影响工程建设和投资效益。

同时严重损害勘察和设计企业的形象和声誉，造成不好的社会影响。

因此应加强岩土工程勘察中的水文地质工作。

　　本文结合工程实践，分别从岩土工程勘察中的水文地质评价内容、岩土的水理性质，以及地下水引起的岩土工程危害等方面阐述水文地质问题对岩土工程的影响。

　　二、岩土工程勘察的水文地质评价

　　地下水既是构成岩土体的重要组成部分（固、液、气三相之一），直接影响岩土体的工程特性，是改变岩土体特征的主要因素，又是基础工程中的重要环境要素，直接作用于地基基础，不良地质作用和地质灾害的发生绝大部分与地下水有直接或间接的关系，直接影响工程建筑场地和建筑物地基基础的稳定，甚至影响建筑物的正常使用。

　　岩土工程勘察要求查明与岩土工程有关的水文地质问题，在以往常规的岩土工程勘察工作中，大部分勘察成果只对自然状态下的水文地质条件做一般的评价，如地下水的形成、埋藏和性质、富水性、岩土的渗透系数、地下水的腐蚀性、地下水的不良地质作用和危害。

很少能结合基础设计、施工中可能遇到问题的需要来评价地下水对岩土工程的作用和影响，预测可能产生的危害，提出预防和治理措施，分析预测在人为工程活动中地下水的变化对岩土体的危害。

　　岩溶盆地一般有两层水即第四系孔隙潜水和石灰岩溶洞裂隙承压水，应分别查明各含水层赋存埋藏条件、地下水类型、水力性质、运动规律、流向、分层观测水位及其变化幅度、各含水层分布、厚度、埋深、富水性等，并通过试验测定渗透系数等水文地质参数、判定各含水层中地下水的腐蚀性。

对地下工程的开挖支护方案、基坑降水设计、渗流稳定性、建筑物地下室防水抗浮设计等进行分析评价。

重点评述地下水对岩土体和建筑物的作用和影响，预测可能产生的岩土工程危害，并提出防治措施。

提出不同条件下针对不同工程应重点注意的水文地质问题。

对软质岩、风化岩、残积土、膨胀土作为建筑物基础持力层因地下水活动可能产生的岩土体软化、崩解、胀缩等作用产生的地基变形；地基主要受力层、基坑边坡分布饱和砂土、粉土产生潜蚀、流沙、管涌的可能性；岩溶区强含水层承压水因基坑开挖引发基坑底板隆起破坏乃至突涌的可能性，应进行计算评价；基坑开挖面处于地下水位之下，应进行抽水或注水等水文地质试验计算平价主要含水层的透水性和富水性，并评价由于基坑降水引起地面沉降、坑壁边坡土体变形失稳对周边建筑物稳定性的影响的可能性及影响程度。

　　三、岩土的水理性质

　　岩土中的水按其赋存形态分为气态水、吸着水、薄膜水、结合水、毛细管水、重力水、固态水，水文地质研究的地下水是指能在岩土的空隙中自由流动的水。

岩土的水理性质简单地说就是岩土与地下水之间相互作用时显现出来的各种性质和特征，它和岩土物理性质一样也是岩土重要的工程地质性质，岩土的水理性质包括岩土的容水性、持水性、给水性、透水性，同时还包括其派生的软化性、崩解性、胀缩性等特殊性质，以及可溶性岩土的水溶水解性。

容水性是指岩土能容纳一定水量的能力；持水性是指在重力作用下岩土能保持一定液态水的能力的性质；给水性是指保持在岩土中的水在重力作用下能自由析（流）出一定量水的能力；透水性是指在重力作用下岩土能使水渗透和通过的能力，松散岩土的颗粒愈粗愈均匀，坚硬岩石的裂隙和岩溶愈发育，其透水性便愈强；软化性是指岩土浸水后强度降低的特性，粘性土、泥岩、页岩等均有此软化特性；崩解性是指土浸水湿化后，由于土粒链接被削弱破坏而使土体崩散和解体的特性，其与土的颗粒组成、矿物成分和结构等关系极大，一般火成岩的风化层、残积层这种特性比较典型，分为散开状崩解和裂开状崩解；胀缩性是指岩土吸水体积增大，失水后体积减小的特性，缩胀性主要是因为土颗粒表面水膜厚薄变化造成的，蒙脱石等亲水矿物具有典型的这种特性，岩溶区普遍分布的红粘土含较多亲水矿物，属缩胀性土，一般有上硬下软、裂隙发育特征，岩土的缩胀性往往造成基坑底面隆起、开裂，影响地基和边坡的稳定；水溶水解性是可溶性岩特有的性质。

岩土工程勘察不仅要对岩土的物理力学性质的测试有足够的重视，对岩土的水理性质也不能忽视，因为岩土的水理性质也在一定程度上影响地基岩土体强度和性状，甚至影响地基变形和建筑物的稳定性，因此岩土工程勘察报告中缺少岩土上述评价内容是不全面的。

　　四、地下水引起的岩土工程危害

　　地下水引起的岩土工程危害，主要是由于地下水位升降变化和地下水渗流、动水压力的作用等几个方面的原因造成的。

岩溶区在岩土工程勘察中应重点查明各含水层的水位及其变幅，以及人为因素引起的水位变化对岩土工程的影响。

　　1、地下水位升降变化引起的岩土工程危害

　　地下水位变化可由天然因素或人为因素引起，但不管什么原因，当地下水的变化达到一定程度时，都会对岩土工程造成危害，地下水位变化引起危害又可分为以下三种方式：

（1）水位上升引起的岩土工程危害

　　潜水位上升的原因是多种多样的，其主要受地质因素如含水层结构、总体岩性、产状，水文气象因素如降雨量、气温等及人为因素如灌溉、施工等的影响，有时往往是几种因素叠加的综合结果。

由潜水面上升对岩土工程可能造成的危害有：

土壤沼泽化、盐渍化，岩土及地下水对建筑材料的腐蚀性增强；斜坡、河岸等区域岩土体产生滑坡、崩塌等不良地质现象；一些具特殊型的岩土体结构破坏、强度降低、软化等；引起粉细砂及粉土饱和液化、出现流沙、管涌等现象；地下硐室充水淹井、地下室和基础上浮、地基上建筑物失稳。

由承压水水位上升可能造成基坑突涌，给设计、施工带来很大麻烦。

（2）水位下降引起的岩土工程危害

　　地下水位的降低多是由于人为因素造成的，如集中大量抽取地下水、采矿活动中的矿床（坑）疏干以及上游筑坝、修建水库截夺下水地下水的补给等。

地下水的过大下降，常常诱发地裂、地面沉降、地面塌陷等地质灾害以及地下水源枯竭、水质恶化等环境问题，对岩土体、建筑物的稳定性和人类自身的居住环境造成很大威胁。

　　（3）地下水频繁升降对岩土工程造成的危害

　　地下水最高水位以上岩土由于长期淋滤结果使铁铝成分富集对土颗粒起胶结填充作用，土粒间的连接力增大，往往表现为行程表面的“硬壳层”。

地下水升降变动带内由于地下水的积极交替，会使土层中的胶结物――铁、铝成分淋失，土层失去胶结物将造成土质变疏松、含水量孔隙比增大，压缩模量、承载力降低，引起膨胀性岩土产生不均匀的胀缩变形，当地下水升降频繁时，不仅使岩土的膨胀收缩变形循环往复，而且会导致岩土的膨胀收缩幅度不断加大，进而形成地裂或变形而影响建筑地基的稳定。

　　2、地下水渗流作用引起的岩土工程危害

　　是地下水在渗流力作用下，土体中的细颗粒在空隙通道中移动并被携带流失的是一种机械潜蚀作用，对土体的渗透、冲刷侵蚀往往会引起流沙、管涌等一些严重的岩土工程危害，可能造成地基尤其是基坑边坡失稳，造成安全隐患，并影响工程质量。

　　3、地下水动水压力作用引起的岩土工程危害

　　在天然状态下地下水压力作用处于一种动态平衡状态，一般不会显现出来，也不会造成危害。

但在人为工程活动中由于破坏了地下水天然动力平衡条件，在一定的动水压力作用下，往往会引起基坑突涌等严重问题，常常会引起施工事故，并造成工程质量隐患。

　　水文地质条件对岩土工程有着较大的影响，勘察成果对场地的水文地质条件进行客观合理的评价可以减少或避免许多岩土工程灾害的发生，反之则可能产生严重后果，甚至造成不可挽回的损失和永久性的破坏。

如某安置工程为设有地下室的高层建筑群，处于岩溶盆地中部，水文地质条件很复杂，场地范围内不同部位的水文地质条件极不均一，有多个不同构造含水系统，勘察过程中对各个区域水文地质条件变化没搞清楚，局部强富水带被疏忽，岩溶水最高水位标高笼统判为低于基坑底面标高，偏差较大，误导设计和施工，未采取有效止水措施和防水预案，基坑开挖过程中造成坑底产生突涌，坑内积水如游泳池，水量大大超过设备降水能力，导致工程停工，周边地面变形、民房开裂，延误工期，造成重大经济损失、并增加质量风险。

　　地下水抗浮设计水位对于地下工程设计至关重要，若勘察成果资料失真而导致设计水位不合理，将会产生抗浮设计错误的严重后果。

一方面设防水位过低可能因地下水浮力造成地下结构变形、开裂甚至造成地下室整体上浮，结构破坏，修复困难；设防水位过高则将大大增加工程造价，造成浪费，影响投资效益。

　　五、结语

　　实践证明，水文地质问题是岩土工程勘察中不可忽视的重要问题，在工程建设过程中所遇到的岩土工程问题，基本与地下水作用有着直接或间接的关系。

因此水文地质工作在建筑物地基基础设计、持力层选择、地下水不良地质作用防治等方面都起着重要作用，随着地下空间开发利用的进一步发展，勘察技术水平的进一步提升，岩溶区地水文地质问题研究必将越来越受到业界重视，在岩土工程勘察中切实加强水文地质工作将对提高勘察工作的质量具有积极的意义。