工程勘察中的水文地质分析与评价.pdf

SCJ E NeE ＆ 丁 ECHN0L 00Y I NF ORMAr 1 0N 工程勘察中的水文地质分析与评价 玉 盟 贵港市勘察测绘研究院 广西贵港 5 3 7 1 0 0 工程技术 摘要 水文地质的分析与评价为工程设计和施工提供必要而可靠的水文地质资料 ， 是防治地下水危害的前提， 是工程勘察的重要任务。 本文介绍了工程勘察中水文地质评价的作用， 并详细阐述 了几个重要的岩土水理性质并探讨了其测定方法。 关键词 工程勘察水文地质地下水 中图分类号 T B 2 2 文献标识码 A 文章编号 1 6 7 2 3 7 9 i 2 o o 8 1 2 c 一 0 0 4 4 0 1 水文地 质学 主要是研究地下水的分布 和 形 成规 律 ， 地 下 水 的物 理 性 质 和 化 学 成 分， 地下水资源及其合理利用 ， 地下水对工 程建设 和矿 山开采 的不 利影 响及其 防治 等。 水文地 质和 工程地 质二者关 系极为 密 切 ， 地下水既是岩土体的组 成部分 ， 直接影 响岩土体工程特性 ， 又是基础工程的环境 ， 影响建筑物 的稳 定性和耐久性 。 所 以在工 程勘察、 设计和施工过程中 ， 水文地 质是一 个极为重要的 问题 。 据 大 量 资 料 统 计 分 析 ， 建 筑 工 程 质 量 事故中， 地基事故占相 当大的比重 ， 轻 则造 成建筑 物裂 、 倾斜 ， 缩短 建筑 物的使 用年 限 ， 直接影响建筑物 的使用功能和安全 ； 重 则直接影 响建筑物的正 常使用 ， 造成建筑 物 倒塌与人 员伤亡 。 其 主要原因之一就是 忽 视 了 建 筑 场 地 的水 文 地 质 情 况 ， 或 者 对 地 下水对建筑工程的影 响了解不够。 因此 ， 水文地质的分析与评价在工程勘察中应该 得 到 足 够 的 重 视 。 1工程勘察中水文地质的作用 鉴于以往在评价地下水对岩土工程的 作用和危害过程中 ， 所做的分析工作与基础 设计和施工需要结合不够紧密 ， 导致了许 多 基础下沉和建筑物开裂的质量事故} 1 I 。 总结 以往的经验和教训 ， 我们认为今后在工程勘 察中， 应注意分析水文地质的以下作用。 1 ． 1 地下水对已有建筑物的影响 由 于 地 质 、 气候 、 水 文 、 人 类 的 生 产 活 动 等因素的作用 ， 地下 水位经常会有很大 的变化 。 这种变化对 已有建筑物可能 引起 各种不 良的后果 ， 特 别是当地下水位在 基 础 底面以下变化时 ， 后果更为严重 。 当地下 水位在 基础 底面 以下压 缩 层范 围内上升 时 ， 水能浸湿和软化岩土 ， 从而使地基的强 度降低 ， 压缩性增大 ， 建筑物就会 产生过大 的沉降或不均 匀沉降 ， 导致 建筑 物的倾斜 或 开裂 ， 当地下水 位在基础底面 以下压缩 层范 围内下 降时 ， 水的渗流 方向与土的重 力方向一致 ， 地基中的有效应 力增加 ， 基础 就会产生附加沉 降。 1 ． 2地下水对桩基工程的影 响 软弱地基地 层很少 由单一土 质构成 ， 变化相对较复杂 ， 为此往往采用桩基 工程 包括预制桩、 灌注桩 、 搅拌桩等 加固地基 ， 提 高地基承载 力。 为了不使桩周 地层坍塌 和松动 ， 提高成桩 质量 ， 选择相应的成桩方 式时必须考 虑地 下水的赋存运动情 况 ； 另 一 方面 由于 受地下水的影响 ， 当桩身下沉 量小于土 层下沉量时 ， 桩 周土对桩身产生 负摩擦力， 严重影响单桩承载力 ， 特 别是建 筑场地承压地下水或流动地下水的流速大 于3 m／ mi n 时 ， 不宜使用混凝土灌注桩或水 泥 搅 拌 桩 。 1 ． 3地下水对基坑开挖支护的影 响 随着 高层建筑 日益增 多 ， 特 别在 旧城 改造 中高 层建 筑受施工场地 、 施工工艺影 响， 往往要求采用垂直开挖。 基坑开挖中常 采 用 抽 水 方 法 降 低 地 下 水 位 ， 减 少 土 侧 压 力的影响 ， 但 因局部的抽水或排水。 能使基 础 底 面 以 下 的 地 下 水 位 突 然 下 降 ， 引起 挡 土墙和邻 近建筑物变形 ， 造成地表塌 陷或 地 面 沉 降 。 2岩土水理性质及其测试方法 岩土水理性 质是 指岩土与地下水相互 作用时显示 出来的各种性质l 2 l。 岩土水理性 质与岩土的物理性 质都是岩土重要的工程 地质性质 。 岩土 的水 理性 质不仅影 响岩土 的强度和变形 ， 而且 有些性质还直 接影响 到建筑物 的稳 定性 。 以往在勘 察中对岩土 的 物 理 力 学 性 质 的 测 试 比 较 重 视 ， 对 岩 土 的 水 理 性 质却 有 所 忽 视 ， 因而 对 岩 土 工 程 地 质性 质 的评 价 是 不 够 全 面 的 。 下 面 对 岩 土 的 几 个 重要 的 水 理 性 质 及 研 究 测试 方法 进 行 介 绍 。 2． 1软 化 性 软 化性是 指岩土体 浸水后 ， 力学 强度 降低的特性 ， 一般用软 化系数表示 ， 即岩石 在 浸 水 饱 和 状 态 下 与风 干 状 态 下 极 限 抗 压 强度 之 比 ， 它是 判 断 岩 石耐 风 化 、 耐 水 浸 能 力的指标 。 在岩石层中存在易软化岩层时 ， 在 地 下 水 的 作 用 下 往 往 会 形 成 软 弱 夹 层 。 各 类 成 因 的 粘 性 土 层 、 泥 岩 、 页 岩 、 泥 质砂 岩等均普 遍存在软化特性 。 2． 2透水 性 透水 性是指水 在重 力作用 下 ， 岩土容 许水透过 自身的性能 。 岩土 的渗透性 的强 弱首先决 定于岩土空 隙的大小和连通性 ， 其 次 是 空 隙 度 的 多 少 。 松 散 岩 土 的 颗 粒 愈 细 、 愈 不均 匀 ， 其 透 水 性 便 愈 弱 。 坚硬 岩 石 的裂隙或岩溶愈发育 ， 其透水性就愈强 。 透 水性一 般可用渗透 系数表 示 ， 岩土 体的渗 透 系数 可 通 过 抽 水 试 验 、 注 水 试 验 和 压 水 试 验 测 定 【 。 2． 2． 1 抽水 试 验 通过从某一 含水层 抽水井 中 中抽取 一 定 流 量 的 水 ， 并 观 测 抽 水 井 和 观 测 孔 中 水位与时 间的变化关 系， 来 判断 水流运动 状态， 计算含水层的渗透系数、 影 响半径等 参 数 。 2． 2． 2 注 水 试 验 钻孔 注 水 试 验 是 野 外测 定岩 层渗 透 性 的一种 比较简单 的方 法 ， 其原理 同抽 水试 验 ， 只是以注水代替抽水 ， 通常用于地下水 位埋藏很深且不便进行抽水试验的透水岩 土 层中。 2． 2． 3 压水 试 验 压水试验是通过一定的压力强行向钻 4 4科技资讯 S CI E N CE ＆ T E CH NO LO GY I NF O RMAT I ON 孔 内 某一 试 段注 水 ， 通 过观 测 压 人水 量 Q 、 时间 t 、 试验段长度 1 及压力 S 来计 算该试段的单位吸水量 ∞ ， 评价岩土层的 透 水 性 。 压 水 试 验 常 采 用 分 段 压 水 法 ， 压 水 试 验成果用单位吸水率 “ 表示 ， ‘ J Q ／ 1 X S ， 其中Q 为稳定压水流量1 ／ mi n； 1 为试段长 度 ； S 为试段压水时所施 加的总压 力值 。 由 于 坚硬 与 半 坚 硬 岩 层 的 发 育 的 裂隙 具 有 不 均匀性 ， 通过其间的水流不具有 层流特征 ， 可用 式 K0 ． 5 2 5 X 1．0 X l g 1 ． 3 2 l ／r 近似 计 算岩层等价渗透 系数 。 2． 3崩 解性 崩解 性 是指 岩土 浸 水 湿化 后 ， 由于土 粒 连接被 削弱 破 坏 ， 使土体崩散 、 解体的特 性。 岩土体的崩解特性 包括崩解所需时间、 崩解 量 、 崩 解方 式 等 。 岩 土 的 崩 解性 与 土 的 颗粒成分 、 矿物成 分、 结构等关系极大 。 2 ． 4给 水 性 给水性是指在重力作用下饱水岩土能 从 孔 隙 、 裂 隙 中 自由流 出一 定水 量 的 性 能 ， 以 给 水 度 表 示 。 给 水 度 是 含 水 层 的一 个 重 要 水 文 地 质 参 数 ， 它 不 但 影 响 基坑 涌水 量 大小 ， 同时也影响场地疏干时间 ， 给永度一 般 采 用 实 验 室 方 法 测 定 。 2 ． 5胀缩性 胀缩性是 指岩土 吸水后体 积增大 ， 失 水后 体积减小的特性 ， 岩土的胀缩性是 由 于 颗粒表面结合水膜 吸水 变厚 ， 失水变薄 造成的。 岩土的胀缩性 往往是产生地裂缝 、 基坑 隆起的重要原 因之一 ， 对地基变形和 土坡 表层稳定性有重 要影响。 标定岩土胀 缩性 的指标有 膨胀率 、 自由膨胀率 、 体缩 率 、 收 缩 系 数 等 。 3结语 切 实 做 好 水 文 地 质 工 作 ， 正 确 运 用 各 种 方 法 准 确 地 测 定 各 个 重 要 水 文 地 质 参 数 ， 可 以 有 效 减 少 或 避 免 地 下 水 对 岩 土 工 程 造成的危害 ， 是 工程 勘察的重 要组 成部 分 。 因 而 我 们 应 该 在 工 程 勘 察 中 切 实 加 强 对 水文地质 问题 的分 析和评价 ， 使工程地 质勘察成果更具 实用性和预 见性 ， 为工程 建 设提 供参 考和保障。 参考文献 [ I 】辛新 ． 水文地质在建筑工程中的作用 ． 中国煤 田地质， I 9 9 6 ， 8 2 3 9 ～4 0 ． 【 2 】李君源 ， 范维强 ． 工程勘察 中的水文地 质问题【 J 】 ． 西部探矿工程 ， 2 0 0 5 ， 1 l 77～ l 78． [ 3 】王庆苗， 杨业荣 ， 姚平 昌． 治淮工程勘察 中的现场水文地质试验【 J 】 ． 治准， 2 0 0 2 ， 4 3 0 ～3 1 ．