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一、做好水文地质工程勘察工作的必要性
水文地质工程勘察工作是人们了解和掌握水文地质条件的重要途径,随着各类现代岩土工程建设量的不断增加,对于水文地质条件的把握已经显现出越来越重要的意义和价值。其不仅能够指导工程建设施工单位规避不良水文地质条件下的施工,减少水文地质工程灾害对工程建设的不良影响,提高工程的整体建设质量与稳定性,同时也能够为地下水污染治理工作提供重要的指导依据,为相关部门掌握地下水污染情况,分析污染原因与污染发展变化趋势提供帮助,也能够防止含盐度较高的受污染地下水环境对岩土工程的基础造成侵蚀,影响岩土工程的安全性与稳定性。常见的水文地质危害情况主要体现在以下几个方面:(1)地下水位下降造成地面沉陷、裂缝、塌陷等问题,并可能导致地表植被破坏和水土流失问题;(2)潜水位上升导致建筑地基软化,易造成建筑地基侧向位移,还有可能导致建筑物地下室侵水以及建筑物地下结构腐蚀的加剧;(3)地下水流量较大情况下,如采取桩基础施工技术,会导致桩基区域水土强度下降,甚至出现水土流失,破坏桩基础的稳定性;(4)基坑工程施工时的不合理抽排地下水,也可能导致地下水位变化危害建筑结构安全。
二、当前水文地质工程勘察中存在的主要问题
1.对工程建设中的水文地质工程勘察工作重要性认识不足。
水文地质工程勘察工作本身具有较强的专业性与综合性,但在许多的现代岩土工程建设过程中,并没有真正认识到水文地质工程勘察工作的重要性,在工程勘察工作的开展过程中,勘察的重心也往往集中于常规的岩土工程条件及常见地质灾害的勘察中,水文地质方面的勘察工作则相对较为随意,甚至没有按照要求配置专业的水文地质工程勘察设备与专业技术人员,这也就导致了水文地质工程勘察的结果往往不能真实反映出施工地区的实际水文地质条件,影响工程施工的安全开展,也可能因为不科学的施工行为对地下水文地质环境造成影响。
2.水文地质勘察工作不到位,勘察技术水平亟待提高。
在一些工程建设项目中,对于水文地质的勘察工作往往只是为了应付国家相关的地质勘察工作规范要求,在实际工作中并不注重勘察工作的深度,许多勘察内容只是停留于表面,实地勘察点位数量较少,勘察内容也不够深入,工作存在着一定的缺陷和不足。此外,在对勘查技术与工作方法的更新方面也缺乏应有的重视,导致勘察技术水平较为落后,工作效率低质量差,已经不能满足现代工程建设中对于水文地质工程勘察工作的实际需求。
3.水文地质分析工作不到位,影响勘察成果评价的科学性。
水文地质具有特殊性,如果在工程勘察中未能对水文地质条件进行详细分析,未能掌握岩、土地层的透水性及富水性等水理性能,以及地下水的运动规律等条件情况,未能按工程设计要求进行水文地质试验以求得水文地质参数。其工程勘察成果就不能正确评价场地的水文地质条件,对工程设计与施工有很大害处,给工程建设带来安全隐患。水文地质勘察是一项严谨的工作,只有对水文地质条件进行全方位的分析和总结,才能对其进行正确的评价。
三、加强水文地质工程勘察工作的有效策略
1.提高对水文地质工程勘察工作准备环节的重视。
水文地质工程勘察工作正式开展之前,应做好相应的准备工作,主要包括两个方面的内容,一方面是要结合岩土工程勘察工作所获取的资料数据,准确把握工程建设场地的实际地形地貌、地质构造情况、地层结构、岩土性质等一系列基础信息,并且要结合地区性的气候、降水等实际条件对水文地质条件及地下水分布运行规律等进行初步分析,从而制定科学的水文地质工程勘察方案。另一方面,要进一步明确国家相关规范标准对于水文地质工程勘察工作的具体要求,并要结合建筑物建设的具体设计方案,工程施工材料,建筑工程的实际用途及建设要求,对水文地质工程勘察的各项工作及任务进行明确的规范与要求,明确各项勘察工作的目标与技术标准,最大限度保障水文地质工程勘察工作能够规范、全面、到位的得到落实,以发挥出其对于工程建设的指导作用。
2.建立完善的水文地质工程勘察工作制度体系。
要保障水文地质工程勘察工作的有效开展,完善的工作制度体系是必不可少的。首先,要建立完善的水文地质工程勘察工作管理制度,对勘察工作中的各项内容进行标准化的要求,明确采样、测量、实验等各项内容的规范化操作流程与标准,并对相应的计算、测量精度进行严格要求,控制数据误差范围,对数据记录进行规范化的要求,为后续的水文地质参数计算及勘察成果分析等环节的打好基础。其次,要制定相应的技术管理制度加强技术管理工作,应通过制度加强相关勘察技术的更新与完善,并对勘测设备的标准化使用与维护进行明确的要求,从而促进水文地质勘察工作技术水平的提高,也为勘察工作方法的创新提供有力的条件。最后,应建立科学的勘察工作责任制度,由于水文地质勘察工作意义重大,因此必须要通过责任制度明确水文地质工程勘察工作中的责任分配,将责任细化到个人,对于勘察工作中出现的问题失误及失责行为,进行严厉问责,并依据所导致后果的严重性进行惩处,以提高水文地质工程勘察工作的质量与水平。
3.做好参数计算,加强水文地质分析。
首先应通过对计算模型与公式的合理选择提高参数计算准确性,在参数计算模型公式的选择时,要结合地下水和含水层类型、实验装置情况等实际条件与影响因素,选择最为适宜的计算模型公式,并要在计算过程中及得出计算结果后做好审核工作,确保计算结果的准确性与有效性。此外,还要充分认识到水文地质的特殊性,结合实际的岩土层水理性质、地下水运动规律等特性,以及水文地质参数计算的结果,加强水文地质分析工作,以更好的指导工程建设对水文地质灾害的防治,保障工程建设的质量与安全。
参考文献:
[关键词]岩土勘察 水文地质工作 注意事项
[中图分类号] U212.23 [文献码] B [文章编号] 1000-405X(2014)-4-118-1
我国岩土工程勘测中的水文地质问题长期处于被忽视的状态,造成在岩土工程中发生各式各样的问题,因此在岩土工程勘察中不能忽视水文地质工作,尤其是在勘查工作中,一定要对水文地质进行认真的勘察,保证工程质量,为更好的说明进行水文地质工作需要注意的问题,本文先从水文地质评价内容说起。
1岩土勘察水文地质工作评价内容以及地下水对岩土工程的危害
1.1岩土勘察水文地质工作评价内容
岩土勘察水文地质工作评价内容包括以下内容,首先切合实际,结合建筑物的类型,重点评价地下水对岩土以及建筑物的影响,进而预测地下水可能产生的危害及时的做出预防措施;结合建筑物的建筑性质来查明水文地质内容,并提供勘察人员所需要的水文地质资料;预测地下水可能会对建筑物造成的影响,提出相应的地质问题;基础下部存在承压水时,应考虑到承压水冲损基坑底板可能性。
1.2地下水对岩土工程的危害
地下水会因为水位的升降变化以及压力变化而对岩土工程造成危害,下文具体讲述。
水位的变化对岩土工程造成的危害可以分为三种形式,水位由于水层结构、降雨以及气候等上升就会导致土壤沼泽化、盐渍化,使得建筑物遭受地下水严重腐蚀,水位上升还会造成斜坡坍塌等不良地质现象,使得地下洞充满水威胁建筑物的稳定性;地下水位下降通常是由于人为原因,若是地下水位下降比较严重就会导致地裂以及地面坍塌等恶性事件,为建筑物以及人的生命安全造成威胁;地下水水位升降比较频繁容易使得岩土出现不均匀的变形现象,进而引发地裂,使得一些小建筑物发生倾斜现象。在通常情况下地下水的压力并不会对建筑物造成什么危害,但是由于人为的活动使得压力平衡遭到破坏,就会引起比较严重的如流砂、管涌等岩土工程危害。
2岩土工程勘察中水文地质工作的内容
2.1勘察内容
影响水文地质的因素有地下水位、分布以及隔水层厚度等多种因素,在进行评价时需要考虑多方面的因素,通常水文地质勘察的内容包括自然地理情况、地质环境条件、地下水位情况以及其他的一些内容。
自然地理情况包括地形地貌以及气象水文特征等内容,地形地貌包括工程区域周围的水系、地形开阔程度、地貌特征等,气象水文特征包括水文地质所属气候地带以及气候湿润情况等;地质环境包括岩土工程所在地区的地质地貌、地层岩性等情况;地下水位工程勘察的重点内容,包括近5年内的水位变化趋势、补给排泄条件、地表水与地下水的变化情况等;其他还包括地下水类型、流向、含水层分布、水文地质参数以及地下水质等。
2.2 关键问题
岩土重要的工程地质特性包括岩土的水理性质,在进行勘查时要注意到沿途的软化性、透水性、以及胀缩性等。水文地质勘查工作关键性问题包括岩石的裂缝性、土的空隙性、以及地下水的腐蚀性问题。
岩石的裂缝形成因素有很多,勘查岩石的裂缝性时水文地质勘察的重点和难点需要根据地下水的走势、裂隙和洞穴的形态以及地下水类型等进行综合考察;土属于一种散体材料,必然会存在空隙,对土的空隙性进行考察主要是为了把握岩土工程的有效压力及孔隙压力,在进行勘察时一定要先知道土的组成,根据不同情况来进行分析,如对于固液两相的饱和土,孔隙压力就包括了孔隙气压力和孔隙水压力,对于非饱和土的孔隙气压力形成的固相,气基质吸力就不是固定的;地下水类型不同,含有的腐蚀性也是不相同,随着地下水水位的不同,腐蚀性也是不相同,当地下水的化学成分达到一定含量时就会对混凝土材料造成腐蚀,因此在进行勘查时,这同样也是一个重点内容。
3水文地质工作需要注意的问题
在对水文地质进行勘查时,要注意以下几点,首先要明确勘查的目标,针对建筑物的性质对地下水进行考察,合理的把工作任务分配到勘察人员身上,勘查人员在进行场地之前,要明确建筑物所属单元的位置区域。
进行现场勘查时,先对现场钻探孔内进行试验,调查地下水情况,明确现场岩土层含水层预计隔水层的分布情况、水位的变化等,若是场地比较特殊,就需要作压水试验,可以采取人工开坑来节省资金。在进行勘查后要收集包括降雨量、蒸发量以及历史水位变化趋势等在内的区域水文、气象资料,为以后的构筑物抗浮能力提供相关参数。若是考察的地质比较特殊如砂土、粉砂地质,就需要对历史最高水位进行判别,若是如泥灰岩等的泥质岩类,在勘查过程中一定要充分考虑到降雨浸泡以及岩石软化等问题。
根据国家2009年制定的《岩土工程勘察规范》的要求规范来准备资料,若是认定地下水腐蚀性不强,只需要进行腐蚀性评价即可,若是腐蚀性比较强,就需要取样进行试验对建筑物材料的腐蚀性。若是在勘察时发现地下水存在水头压差,或是横向渗流,就需要考虑到岩土层的管涌以及潜蚀的可能性,若是当地地下水位出现过猛烈变化,就需要充分考虑地下水位变化对建筑物的影响。
4结语
综上所述,本文先讲述了我国水文地质评价内容,接着讲述了岩土工程勘察中水文地质工作的内容以及水文地质工作需要注意的问题,随着我国科技的发展,将会有越来越多的新科技运用在岩土勘察中,同样在水文地质工作中也会出现新的问题,这些问题仍然需要更多的人员去探讨。
参考文献
[1]盛岩,闫闻,崔艳等.岩土工程勘察中的水文地质工作的重要性[J].中国科技博览,2009,(17):30-30.
[2]李铭鹏,赖丽婷.论岩土工程勘察中水文地质工作的重要性[J].地球 ,2013,(8):179-179.
关键词微水试验抽水试验渗透系数
1 微水试验的现场试验技术
1.1现场试验技术
微水试验可以从现场试验技术和数据处理模型两个方面进行阐述。现场试验技术可以概括为五步:(1)将水压传感器放入井孔一定深度; (2)将水位扰动设备放入井孔,静待水位稳定; (3)使用扰动设备瞬间改变井孔内水位; (4)记录水位恢复数据; (5)最后用图表的分析方法计算渗透系数值。
试验方法使孔内水位瞬时下降,然后等待水位上升恢复, 故又称“升水头试验( Rising HeadTest) ”。同理,“降水头试验( Falling Head Test) ”是在孔内放入探头,并且水位稳定后,快速插入一个圆柱体,使水位瞬时上升,然后记录水位下降恢复的方法。目前水位变化的数据基本上都是使用水压传感器进行记录,配合数据采集装置,可以自动、高效的记录水位变化的全程数据。
在试验时,为了捕捉井孔中最大的初始位移,需要在圆柱体插入或从井中提出之前就开始记录动水位变化(从井口到水位的距离) ,一直记录到试验结束。不管应用何种微水试验理论求取渗透系数,并不是所有数据都有用,对分析计算有用的只是水位变化达到最大值之后到水位达到稳定这一段时间内的数据。试验结束后,从动水位时间曲线中选择合适的时间作为计算数据的起点,相应这个起点的时间也设为0,以后的时间都要减去起点的时间(如图1所示) 。
图 1从完整数据中摘取计算数据
1.2过阻尼衰减和欠阻尼衰减
微水试验是建立在达西定律的基础上,地下水流动时水分子之间的粘滞力要远比其惯性力明显,惯性力通常在数学分析中忽略不计。但通过多年的研究,学者们发现现场水位变化的数据除了图3所表现出的指数形式衰减外,还有另一种表现形式。
在图1所示的升水头试验中可以看出,当水位变化快速达到最大( h0 )后,开始的恢复速度快(斜率大) ,随后恢复速度变慢,逐渐停止,未发生原始静止水位附近的振荡,水流初始的动能已在水位达到静止时被水分子之间的摩擦、水柱与井壁的摩擦和水柱增大的势能消耗完毕,称之为“过阻尼衰减”。此种情况多发生在弱渗透性地层和中等渗透性地层中。
但在某些情况下,地下水流动所引起的惯性力是不能忽略的。对于强渗透地层,水位恢复速度很快,在达到原始静止水位时,可能还会有剩余的动能克服粘滞力,从而在静止水位上下发生振荡,如同一个有一定阻尼的弹簧,逐渐稳定在平衡状态,此即“欠阻尼衰减”,此时惯性力不能再忽略。
2 微水试验和抽水试验的选择
微水试验时间非常短,影响半径又小,其结果的准确性常常受到质疑,有必要对两者进行对比分析。
抽水试验周期长,影响的含水层体积大;微水试验周期短,影响的含水层体积小,对于测定特定含水层有自己的优势,比如体积较大的透镜体,如果采用抽水试验,流入井孔中的地下水不仅包括透镜体的水,还包括透镜体之外含水层的水,得到的渗透系数是一平均值。而微水试验的影响半径小, 其所测得的渗透系数为透镜体自身的渗透性。因此,对于同一地点,微水试验和抽水试验的结果往往并不相同, 计算结果可能差一个数量级,主要是因为影响半径不同。如果地层很不均匀,可能需要同时做抽水和微水试验。
在工程实践中大多采用抽水试验技术, 认为利用抽水试验计算的渗透系数比微水试验更准确。从区域范围来看,这种观点是正确的,但是抽水试验也有自己的局限性,因为抽水试验所确定的渗透系数是较大范围地层的平均值,往往低估了最高渗透系数,又高估了最低渗透系数。微水试验影响半径小, 在同一个地点多做几组试验,单个微水试验对于沉积层中相变的情况并不考虑,所取得的渗透系数是一种经过数学平均的均值。抽水试验和微水试验的计算结果都会与实际有一定误差,抽水试验由于影响半径大,渗透系数代表大范围地层的平均渗透系数, 而微水试验由于影响半径小,渗透系数代表只能代表近井孔处某一个岩土层的特性,而未能考虑远处不同岩相对渗透系数的影响。
虽然一些学者针对微水试验提出了自己的观点,认为井孔的质量对于微水试验结果的影响较大,且渗透系数不能代表大范围含水层,当没有条件进行抽水试验时宁愿通过经验方法确定渗透系数。虽然微水试验有其固有的缺点,但其优势也很明显,并且根据工程所处阶段和重要性,选用微水试验也不失为一种好方法。
“利用水文试验得到的渗透系数到底代表哪个含水层”这个问题决定于进入井孔中水体来自哪个含水层。如果流入井孔的水全部来自A含水层,那么所得结果即为A含水层的渗透系数。但如果流入井孔的水来自多个含水层,比如来自A和B 含水层(或者虽然进水段位于A含水层,但B 含水层通过越流补给或其他方式间接进入井孔) ,那么所得渗透系数代表的是A 和B 含水层的平均值。抽水试验由于影响半径大、单次降深大,如果含水层厚度较大,进入井孔中的水可能来自单个含水层,但当含水层厚度较小或存在越流补给的情况下,进入井孔的水一般来自多个含水层。而微水试验由于影响半径小、单次降深小、周期短,即使对于含水层较薄的情况,进入井孔的水也来自试验含水层,发生越流补给的可能性很小。因此可见,抽水试验和微水试验的针对性是不同的,即渗透系数所代表的地层范围不同。表1为抽水试验和微水试验的比较。
表1抽水试验和微水试验的比较
因此,在同一个孔中对同一深度段地层进行抽水试验和微水试验,如果计算的渗透系数不同,不能轻易说某一个试验是错的,要仔细分析地层和钻孔结构,有可能各自的渗透系数代表的地层范围是不同的。
如果含水层较厚,地层较为均一,抽水试验和微水试验可以得到近似的渗透系数。当承压含水层中隔水顶底板隔水性能不好时,在抽水试验时可能会发生越流补给,造成两种试验结果不一致。微水试验由于水头差小、影响半径小、试验周期短,即使隔水层性能不好,在试验过程中一般也不发生越流补给,所得的渗透系数反映的只是含水层自身的渗透性。
如果不同渗透性的含水层交互分布,使用抽水试验较难测得其中某一层的渗透系数值,得到的多是各层平均值。而微水试验可以较顺利求得某一含水层的渗透系数。
综上所述,对于含水层发育较稳定,连续性较好的情况,特别是渗透性不同的含水层上下相连时,采用微水试验获取的渗透系数更为可信,而采用抽水试验由于影响半径比较大,除了试验含水层,也可能有其他含水层的水进入井孔,渗透系数往往是多个含水层的平均值。在实际工程中可依据试验的目的选择合适的试验方法。
3 微水试验的井孔设计
为了顺利进行微水试验,需要在现场试验之前根据现场的条件(设备条件、地质条件等)预先设计井孔,水文试验井孔不同于一般勘探孔,井孔的结构和质量对水文试验的结果影响很大,但常常为技术人员所忽略。井孔的两个方面对于试验的影响最重要,一是井孔结构,二是洗井的效果。
3.1井孔结构
进行钻探施工时,采用何种方法主要取决于水文地质条件和井孔的目的,比如在地下水污染地区设立的监测孔,因为要提取水样进行化学分析,所以在成孔时尽量不要采用可能影响试验结果的外加物质。但不管采用何种成孔技术,在成孔过程中难免会产生大量的碎屑,包括残余的泥浆、破碎的细颗粒等。这些碎屑会聚集在井壁,对紧邻井壁的地层渗透性产生较大影响。水文试验井孔的结构主要包括4个方面:套管、过滤管、环状过滤层、环状止水层,如图2所示。
图 2 井孔结构示意图
(1)套管:在微水试验中,套管半径决定了试验的时间和放入井孔中设备(电缆、提筒)的尺寸。水位恢复的时间与半径成正比,即半径越大,试验周期就越长。针对低渗透地层,栓塞2微水试验和闭合2微水试
验即通过改变栓塞上部竖管的直径达到改变套管直径而缩短试验时间的目的。
(2)过滤管:过滤管有多种,有骨架过滤管(俗称花管) 、包网过滤管、缠丝过滤管、填砾过滤管等,后三种过滤管都是以骨架过滤管为基础制作,应根据含水层岩性构成和井壁稳定情况选用。如果孔隙率小,地下水会在孔处收敛,产生额外的水头损失,使微水试验的结果复杂化。
(3)过滤层:指位于过滤管和井壁之间的材料,功能是防止细颗粒随地下水流入井中,在井壁稳定的含水层中,过滤层的另一个作用是给上面的环状止水层提供支撑。
(4)止水层:指位于套管和井壁之间的低渗透材料,对非试验含水层进行止水,阻止非试验含水层地下水向过滤管段的垂直运动。对于微水试验,必须保证进入井管的水来自试验含水层,否则会出现异常的结果。
3.2洗井
在成孔过程中会形成大量碎屑,洗井的目的就是清除过滤段地层中的碎屑。对于微水试验而言,这是一项非常重要的工作,但常常又不被重视,以至于试验结果和实际相差甚远。说明在正式微水试验前进行充分洗井的必要性。
微水试验的结果受井壁条件影响很大,即所谓的“皮肤效应”,如图3。在井壁周围可形成比原地层渗透性高或低的区域,因此皮肤效应可分为正皮肤效应(渗透系数减小)与负皮肤效应(渗透系数增大)两种。正皮肤效应对微水试验的影响最大。
(A)存在皮肤效应的井孔(B)理想井孔
图3 皮肤效应
国外学者认为,微水试验和抽水试验所计算的渗透系数差异主要源于皮肤效应的影响,并且皮肤效应会造成微水试验结果小于抽水试验。这里需要指出的是,此种说法应该有一个前提条件,即含水层较厚,地层较为均一。因为对同一含水层进行抽水试验和微水试验,从表面看进入水井的水都是同一含水层,但如果含水层较薄,或岩性组成变化较大,此时抽水试验和微水试验的实际试验含水层并不一致,因此渗透系数的差异原因不仅仅是皮肤效应引起的,单纯比较两种试验方法的渗透系数大小是没有意义的。
目前处理微水试验数据的数学模型皆建立在不存在皮肤效应的基础上,即图3 ( b)所示的情况,虽然目前提出了一些考虑皮肤效应的模型,但很少应用,因为现实情况很难通过几个假设来说明,因此最好在洗井阶段就将碎屑尽可能的清除,而不要将皮肤效应留到数据处理阶段。
关键词:地质勘查;水文问题
中图分类号:P64文献标识码: A
一、水文地质勘察存在的问题
1各种类型的地下水
1.1地下水类型
根据特有性质,及赋存介质将地下水分为松散岩类孔隙水,碎屑岩裂隙孔隙水,碳酸盐岩裂隙喀斯特水,火山岩裂隙孔隙水、基岩裂隙水;按其埋藏条件和水力特性是栖息,潜水和承压水。
1.2含水层水平,分布,岩性,厚度,埋藏深度含水层:(卵石砾石土,砾石,砾石,砂砾岩),性别(砾砂,砂砾,沙,沙细,淤泥,淤泥质土)破碎基岩风化带,构造破碎带,岩层孔隙与裂缝,石灰岩的溶蚀、孔洞、漏斗、山洞等,玄武岩的裂隙带。隔水层:粉质粘土和致密完整岩石。
2静水位和变化幅度
天然地基承载力设计值计算砂土地震液化,膨胀土,胀缩深度确定,基础深度的确定,边坡稳定性评价。基坑侧土压力计算基坑降水和地下工程,涌水量计算,计算深基坑,地下室底板抗浮计算,判别岩石渗透变形(流土,管道,腐蚀)等一系列问题,需要静水位地下水资料。要准确的测定,一般在洞后24h后统一测定。充分利用抽水孔观察孔观察,必要时下测水管观测。地下水位的地形,气象,水文和人的因素和变化,收集区域水文地质数据,数据的邻近地区或通过长期观察和调查,查明地下水水位变化特征。一般随季节变化而变化,随潮汐海岸,河流和湖泊岸边洪水影响,人工排水区抽水影响地下室底板的抗浮计算时,应提供最高水位数据。如果不是最高水位,平原区地下水设防水准的建筑室外地坪标高。
3地下水的径流、补给、排泄
根据地形,气象,水文,地质结构,含水层分布状况及其与水接触,分析地下水流动和动态特性。地下的水流量,根据水位(压力)线图确定。水力坡度根据水位(压力)图计算。
4地下水化学成分及其对建筑材料腐蚀评价,需要饮用水,适宜性评价
只为腐蚀性评价浅析,需要饮用水适宜性评价分析。评价腐蚀的二级或三环境评价,根据地层渗透性评价,弱透水层是指粉土和粘性土,强透水层是指沙质土壤(粉砂,细砂,砂,砂,砾石,碎石土和裂缝,沙)孔和摇滚的发展。
5测定水文地质参数
根据工程要求,通过抽水试验,渗透试验,注水试验,水压试验测定地下水流速,孔隙水压力,测定长期观测和室内试验,渗透系数,影响半径,提供导水系数,水供应,释水因子,吸收率,地下水实际流速流量,孔隙水压力等参数。一般工程测量中,经常只做简单的抽水试验,提供粗略的渗透系数。重要的项目要做2次以上的降水抽水试验,至少要有1个观察孔的安排,最大下降方法的工程设计需要缩编水平或达到降水设计降深的一半。常用的方法计算地下水井
6地下水预测不良地质作用
沼泽和盐碱化;岩石软化,解体和湿陷性;膨胀土胀缩变形;地面塌陷;边坡失稳;井下突水;基础上浮,坑底突涌;海水入侵。
二、对水文地质工作的建议
1地下水水质污染情况的调查是保障供水安全的基本措施
针对我国的水质受到严重污染的情况,因此急需发展的全面调查地下水水质,并作为一个主要的工程来抓。在工作部署上可以是大流域或经济发展重点区域,城市群区域,农牧业重点开发区逐步蔓延。建议这项工作已进行了地下水与环境地质调查项目中分离出来,作为一个单独的项目。在我国现在已经很难找到地下水反映本地背景值的区域作为对比,提供l?20万区域水文地质普查数据作为原始背景。
2加强地下水均衡试验基地建设
论加强水文地质参数,为不同地区(代表不同的水文地质类型)地下水科学实验基地,发展和地下水科学实验。除了测试地下水蒸发蒸腾的研究,还应结合不同的地貌类型。
3全面实施地下水监测项目规划
根据示范多个地区,全面建设地下水监测网络,数据采集系统和自动传输系统,一批有代表性的监测点。自从我国开始实施监测以来,不能反映真实的数据,急需一批新的监测孔,这是实施国土资源部对地下水监测,防止地下水的过度开采污染和重大举措。
4积极实施新理论、新技术和新方法的研究和推广
应用遥感技术,同位素技术,数值模拟技术,信息技术是提高水文地质特征和机制的重要技术方法。目前研究的服务继续扩大,以准确的水文地质参数,降低身体的工作量,为决策分析提供技术支持与管理。地下水系统理论,系统理论在水文地质中的应用,地下水运动和分析的水资源评价的基本理论,要结合中国的实践,进一步完善和提高。
5加强区域综合研究和专题研究
我国地域辽阔,自然地理和地质条件复杂,地质条件极其复杂,我国地下水的分布和演化具有深刻影响。地下水的形成理论,平均价值的地下水运动,水文学与地球化学作用,人为干扰的影响下条件的变化,需要进行深入的研究。中国地质调查局已明确区域研究院,是一家专业研究机构,也是区域管理中心,中国地质环境监测研究所与各大专院校,更应成为跨学科研究中心,培训水文地质专家的理论和实际应用的专家,并不断的提高我们的水文地质研究。
6加强地下水合理利用与保护
继续实施的带有全局性,长期性,定向问题研究。国民经济发展规划中,规划的水文地质工作的发展带来了巨大的机遇。国家需要的是水文地质工作的出发点和落脚点,结合经济和社会发展的需要,服务经济社会的发展,水文工作才有生命力。根据政府的职能部门,应不断加强地下水开发利用和保护的相关政策的战略研究,使地下水这一宝贵资源的自然属性和社会属性是紧密结合经济,走出一条适合我国国情和自然环境的综合与协调的办法可持续发展。
结束语
地下水是岩土体的组成部分,它直接影响建筑场地地基岩土体的工程特性,对建筑物地基基础的稳定性和耐久性都产生影响,但在工程勘察设计和施工过程中水文地质问题却常常被忽视。本文结合笔者多年工作经验,就水文地质的分类以及存在的问题进行了初步的分析,并对水文地质勘查工作提出了相关的建议,供相关人员参考。
参考文献
[1]吴波.工程地质勘察中水文地质测试与研究[J].中国新技术新产品,2009第2l期.
关键词:地质勘查;水文地质;岩土;危害;措施
中图分类号:U469文献标识码: A
引言
地下水作为岩土体的主要组成部分,与岩土体的工程特性具有非常密切的关系,是建筑施工的地质环境基础。在进行工程地质勘查和设计施工的过程中,加强水文地质勘查可以有效提高建筑施工的安全性、稳定性、耐久性,直接影响着地质工程质量。因此,在进行工程地质勘查过程中,相关人员要对水文地质问题进行充分研究,对水文地质危害进行预防和控制。
一、工程地质的简要概述
我们将人类活动范围内进行的工程施工中有关问题的研究、调查以及解决的措施的一门科学称之为工程地质。人们研究工程地质的主要目的是为了能够通过对施工场区以及周围环境的地质条件进行详细的考察,并根据实际的情况来分析和预测在某个地质条件下,工程施工可能会出现的问题,以及根据问题提出具体的解决方案。并依此为依据来选择最适合的工程地质施工地点,为有关的可能会出现的有害的地质问题提出相应的解决措施,保证地质工程在设计方面的科学性、合理性,以及在施工过程中的可行性、稳定性。
能够提出对岩良的建设性措施;能够准确的鉴定岩土的成分;能够分析并确认岩土组织的自然属性对地质工程稳定性的影响。上述三点是地质工程主要的研究内容。但是,地质工程勘察的基本任务是有针对性的,可以专业的回答在工程施工方面遇到的地质问题,并能够给予相应的解答,其主要的目的是通过对地质的实地勘察来了解工程地质问题,以及通过相应的措施和解决办法来确保地质工程施工安全、有序的进行。
二、水文地质勘查评价内容
1. 影响工程质量的水文地质因素相关资料显示,影响工程质量的水文地质因素主要包括:①地下水位与地下水类型;②隔水层和含水层之间的组合关系;③隔水层与含水层各自厚度;④隔水层和含水层水分的分布、水头等特点;⑤岩土层渗透系数及渗透性的强弱;⑥地下水位变动幅度。
2. 水文地质评价内容
在对水文地质进行评价的过程中,主要对以下内容进行分析。
1)对地质地下水位与岩土层之间的状况进行分析,观察两者对建筑物的作用效果。根据分析资料,对可能出现的岩土工程危害进行控制,提出相关解决对策。
2)工程勘察过程中要对建筑物的基础地基类型及相关水文地质进行分析,根据地基及水文地质资料对水文地质可能出现的问题进行预防。
3)在进行分析的过程中,相关人员要对不同条件下的地下水对建筑物基础地基的影响进行分析。例如:①观察地下水对埋藏的钢筋、砼等的腐蚀效果;②对软土岩石、强风化岩、膨胀土等岩土体进行分析,对可能出现的膨胀作用、软化作用、崩解作用进行研究;③对地下水位基坑渗透及富水状况进行分析,对人工降水可能出现的土体沉降、边坡失衡等状况进行控制。
三、岩土水理性质
岩土的物理性质和水理性质是岩土具备的重要性质。在地下水和岩土之间存在着某种必要的相互作用,而此时显示出来的各种岩土的表现称之为岩土水理性质。在实际的工程地质勘查过程中,岩土的水理性质通常是直接影响工程建筑稳定性的因素。在过去的工程地质勘查过程中,经常会出现忽视对于岩土水理性质的研究。对于岩土水理性质的研究有利于加强对岩土强度和形变的了解。在实际的工程地质勘查过程中,如果忽视了对岩土水理性质的研究,那么说明在此勘查过程中没能全面的评价岩土工程地质。从以下两点介绍一下岩土的水理性质:①地下水的存在形式;可以分为结合水、毛细管水和重力水三种,其中结合水又可分为强结合水和弱结合水两种;②岩土的重要的水理性质;岩土的重要水理性质包括:于透水性、淤软化性、崩解性,榆给水性、虞胀缩性。
四、 地下水升降变化造成的工程危害
地下水位在很大程度上影响着工程地质效果,水位的升降变化直接导致工程地质土质发生转变。土质土壤空隙加大,造成土壤的渗水性、透水性等性质发生转变。
1、地下水位上升引起的工程危害
水位上升可以导致岩土工程出现土壤沼泽化、盐渍化等,造成岩土工程质量大打折扣。地下水位可能在很大程度上造成建筑物的腐蚀效果加重,导致岩土体出现滑动。部分水位上升还可能导致岩土结构破坏,造成岩土层结构强度降低,出现流砂、管涌等现象。除此之外,上述状况还可能导致河岸、斜坡等崩塌,造成地质不良的产生。在实际地质工程中,导致水位上升的因素主要包括大量降雨、温度上升、含水层结构及总体岩土性质改变、施工因素等。
2、地下水位下降引起的工程危害
地下水位降低可以导致低劣、地面沉降等,导致工程地面出现塌陷,造成地下水枯竭。这种状况加剧了地下水位恶化状况,对工程地质的稳定性、安全性具有非常大的威胁。在正常地质中,导致地下水位下降的因素有许多种。其中大多数是由于人为因素造成的,主要包括采矿人员采矿活动、建筑水库补给、地下水大量抽取等。
3、地下水动压力作用引起的工程危害
地下水动压力改变可以在很大程度上造成地下水天然动力平衡效果降低,造成移动水压出现改变。岩土工程地下水动压力改变还可以引起岩土层出现流砂、管涌、基坑突涌等现象,造成水文地质整体状况大幅降低。除此之外,地下水动压力作用还可以导致地下水天然动力平衡条件发生转变。这种状况导致人为工程活动效果降低,造成岩土工程危害加重
五、地质勘查中水文地质问题应该注意的事项
1、高度重视在水文地质中遇到的问题
为了确保地质勘查的质量,在工程地质的勘查过程中,不仅仅要深入的研究水文地质问题,还要重点研究和岩土有关的水文地质问题。在实际的勘查过程中,可以从以下几个方面加强对水文地质问题的研究:
1)自然地理条件。主要包括研究地区的气象水文特征(包括季风情况和气候的湿润程度)和地形地貌(水系、地貌的侵蚀情况、地质环境等)等内容;
2)地下水位的情况。主要是要注意最近几年该地区的地下水位的变化趋势,以及有效的分析地下水与地表水之间的补给关系等内容;
3)科学有效的分析含隔水层情况。其主要的分析内容包括对这两个水层的埋藏条件、地下水类型、流向、水位等内容进行勘察。除此之外,还要研究含水层的实际分布情况以及其厚度和深度等。
2、重视水文地质参数测定
在工程地质的勘查过程中,应该及时的做好以下工作来保证获得精准的水文地质参数:
1)及时测定水文地质勘查中的地下水压,即要做好压水试验,根据实际情况确定试验的起始压力、最大压力和压力基数,并根据压力和入水量的关系绘制成最终的P-Q曲线;
2)用几何法测量和确定地下水的流向,用充电法测定地下水的流速;
3)做好工程地下水位的测定工作,凡在工程地质勘查的过程中遇到地下水层时,都需要及时的测定其水位。
结束语
总而言之,不同的岩土水理性质对岩土地质效果具有非常大的影响,直接决定着地质施工质量。通过对不同水文地质状况进行全面研究,可以在最大限度控制危害因素,减少岩土工程存在的风险隐患。水文地质勘查状况已经成为人们关注的焦点,因此在进行水文地质勘查的过程中,相关人员要对存在的水文问题进行全面勘查,确保从本质上降低水文地质对地质工程的影响,提高工程质量。
参考文献
[1]李建生.工程勘察中水文地质问题分析研究[J].中国新技术新产品.2010年
关键词:水文地质;工程地质;作用
中图分类号: P64文献标识码: A
引言
水文地质问题在工程设计、勘察和施工过程中一直都是一个非常重要的问题,例如对建筑物持力层的确定、基本设计以及工程整体的地址危害控制等内容都离不开对水文地质的勘探,但也是一个非常容易被忽略的问题。因此,在工程勘察阶段一定要对水文地质问题进行高度重视,并在实际中充分发挥水文地质的有效性作用。
1、工程地质概述
工程地质是研究、调查并解决各种建筑工程或者人类活动中遇到的一些地质科学问题。工程地质研究的主要内容主要有确定岩土组分、力学性质与物理化学、组织结构以及对建筑工程稳定性等方面可能产生的影响。工程地质主要是对各种工程地区的地质条件进行调查,对工程地区内的各种地质问题进行客观评价,预测工程过程中容易产生的地质条件的变化和对影响建筑工程的因素。对岩土进行工程地质进行分类,在此基础上对岩土的建筑性能进行改善。选择最佳的施工地点,提供施工地区的不良地质问题解决方案,保证建筑工程的顺利进行。
作为岩土体的重要组成部分,地下水会对建筑工程地区基岩土体的工程特性产生直接的影响。除此以外,建筑物环境条件的地下水还会对建筑工程基础的稳定性以及耐久性产生影响。但是在实际的勘察工作中,由于水文参数的利用比较少,所以水文地质勘察常常被作为一种象征性的工作。
2、工程地质勘察中水文地质评价内容
在以前的工程勘察报告中,因为并未完全结合施工需要和基础设计评价地下水对岩土工程的危害和作用,在许多地区已经出现了多个由于水文地质造成建筑物开裂和基础下沉的质量事故。在山区中,经常会因为强降水而引发泥石流、山体滑坡等地质灾害。对经验和教训进行总结,在今后的工程勘察中,要对水文地质问题的评价,应重视以下几方面:
(1)预测可能产生的岩土工程危害,并对地下水对岩土体和建筑物的作用和影响进行重点评价,同时提出相应的防治措施。
(2)调查相关的水文地质问题,全面结合建筑物地基基础类型的需要,并搜集所需要的有关选型的水文地质资料。
(3)探查地下水的天然条件和天然状态下的影响,并对岩土体和建筑物的反作用以及对人为工程活动中地下水的变化情况进行分析并预侧。
(4)从工程角度,根据地下水对工程的影响与作用,提出在不同的条件下应该重点评价的地质问题:
①对埋藏在地下水位以下的建筑物基础中水对砼及砼中钢筋的腐蚀性。
②对选用强风化岩、残积土、软质岩石、膨胀土等岩土体作为基础持力层的建筑场地,应重点评价地下水活动对上述岩土体可能产生的崩解、胀缩、软化等作用。
③当地基基础压缩层范围内存在饱和、松散的粉土、粉细砂时,应对可能产生的地震液化、流砂、管涌、潜蚀进行预测。
④在设计施工地下室车库中,因为地下水位变化而产生的基坑上浮问题。
在山西中南部铁路通道某地段工程地质问题突出。根据该段线路工程地质与水文地质调查和勘探成果,分析了区段内工程地质概况与水文地质概况,并通过对工程地质调查与工程地质勘探所收集的地质资料,对该地段的水文地质条件进行工程地质分区。
3、岩土水位环境研究
岩土水理性质说的是在地下水互相作用的同时表现的物理特性,岩土水理性质在地下水文勘探中主要用于研究岩土强度变化和脱水或吸水后岩土层物理形变产生的对附近建筑物结构安全造成隐患。以前的勘探工作中,对其水理性质的研究就不够充分。岩土的水理性质是岩土和地下水互相作用展现的结果。
地表下水储存按贮存形式和物理性的不同可以分为重力水、毛细管水以及结合水三大类型。其中结合水根据结合强度的不同又可以细分为弱结合水和强结合水。
岩土水理性质及测试办法:
(1)软化性,主要是对演示耐水浸水能力、耐风化能力加以判断的指标。一般粘土层、页岩、泥沙质岩、泥岩等都存在一定的软化性。据研究得知,如果地下环境中存在易软化岩层,在地下水的长期持续侵蚀下逐渐产生软弱夹层。
(2)透水性,是指岩土层可以析出水分的物理特性。岩上体渗透系数,是一项重要纸币,在地质调查中靠抽水试验获取,在勘探后活动中,物理特性中的透水性通常用渗透系数测算。
(3)崩解性,说的是岩浸水湿化之后,因为土粒遭受到损坏,使得其整体的土质崩解。
(4)给水性,饱水岩土在地球重力影响下从缝隙中渗出水分,通常用给水度来衡量渗出水的量。在地质勘探活动中给水度是一项重要的指标,对场地疏时间产生重要影响,给水度主要通过几项实验进行测定。
(5)胀缩性,说的是岩土在吸收充足的水分之后体积有所增加,在失去水分之后体积有所减少,这种特性的根本就是因为其表面的颗粒通过吸水增加水膜的厚度,以及水膜脱水导致形变而产生的。
4、地下水引起的岩土工程危害
(1)地下水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,当地下水位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的综合结果。由干潜水面上升对岩土工程可能造成:
a.土体沼泽化、盐渍化,岩土及地下水对建筑物腐蚀性增强。
b.斜坡、河岸等岩土体产生滑移、崩塌等不良地质现象。
c.一些具特殊性的岩土体结构破坏、强度降低、软化,引发山体滑坡。
d.引起粉细砂及粉土饱和液化、出现流砂、管涌等现象。
e.地下洞室充水淹没,基础上浮、建筑物失稳。
②地下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、采矿活动中的矿床疏干以及上游筑坝、修建水库截夺下游地下水的补给等。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地下水的升降变化能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,进而形成地裂引起建筑物特别是轻型建筑物的破坏。
(2)地下水在天然状态下动水压力作用比较微弱,一般不会造成什么危害,但在人为工程活动中由于改变了地下水天然动力平衡条件,在移动的动水压力作用下,往往会引起一些严重的岩土工程危害,如流砂、管涌、基坑突涌等。流砂、管涌、基坑突涌的形成条件和防治措施在有关的工程地质文献中已有较详细的论述,这里不再重复。水文地质工作在建筑物持力层选择、基础设计、工程地质灾害防治等方面都起着重要的作用,随着工程勘察的发展,其必将受到越来越广泛的重视,切实做好水文地质工作将对勘察水平的提高起着极大的推动作用。
在工程勘察中,我们要注意调查了解地下水位条件及其升降变化。为了正确评价地下水位升降变化对岩土工程的影响,在工程勘察中首先要准确地测定静水位。在测定静水位时应符合下列要求:
1、上部为潜水、下部为承压水或多层含水层地区,均应分层测定水位。
2、测定静水位时应有一定的稳定时间,钻进过程中的初见水位不一定是静水位。一般地区每小时测定一次,三次所侧水位值相同或孔内水位差不超过2―3cm可作为静水位。
3、工程勘察需要时,应该在勘察结束后,对静水位进行一次统一测定。由于静水位是相对的,会随着地下水排泄或补给条件的变化而产生变化。
结语
总而言之,水文地质和工程地质二者关系极为密切,互相联系和互相作用,因此,需要通过科学合理的方法精确计算出与水文地质相关的参数,全面发挥水文地质应有的效用。
参考文献:
中图分类号:P64文献标识码: A
1 工程地质勘察中水文地质评价内容
在工程勘察中,对水文地质问题的评价,主要应考虑以下内容:
1.1 应重点评价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,提出防治措施。
1.2 工程勘察中还应密切结合建筑物地基基础类型的需要,查明有关水文地质问题,提供选型所需的水文地质资料。
1.3 应从工程角度,按地下水对工程的作用与影响,提出不同条件下应当着重评价的地质问题,如:①对埋藏在地下水位以下的建筑物基础中水对砼及砼内钢筋的腐蚀性。②对选用软质岩石、强风化岩、残积土、膨胀土等岩土体作为基础持力层的建筑场地,应着重评价地下水活动对上述岩土体可能产生的软化、崩解、胀缩等作用。在地基基础压缩层范围内存在松散、饱和的粉细砂、粉上时,应预测产生潜蚀、流砂、管涌的可能性。③当基础下部存在承压含水层,应对基坑开挖后承压水冲毁基坑底板的可能性进行计算和评价。④在地下水位以下开挖基坑,应进行渗透和富水试验,并评价由于人工降水引起土体沉降、边坡失稳进而影响周围建筑物稳定的可能性。
2 岩土水理性质
岩土水理性质是指岩士与地下水相互作用时显示出来的各种性质。岩土水理性质与岩土的物理性质都是岩: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的评价是不够全面的。岩土的水理性质是岩土与地下水相互作用显示出来的性质,下面首先介绍一下地下水的赋存形式及对岩土水理性质的影响,然后再对岩土的几个重要的水理性质及研究测试方法进行简单的介绍。
2.1 地下水的赋存形式:地下水按其在岩土中的赋存形式可分为结合水、毛细管水和重力水三种,其中结合水又可分为强结合水和弱结合水两种。
2.2 岩土的主要的水理性质及测试办法:①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,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。各类成因的粘性上层、泥岩、页岩、泥质砂岩等均普遍存在软化特性。②透水性,是指水在重力作用下,岩土容许水透过自身的性能。松散岩上的颗粒愈细、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,岩上体的渗透系数可通过抽水试验求取。 ③崩解性,是指岩浸水湿化后,由于土粒连接被削弱,破坏,使土体崩敞、解体的特性。④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的性能,以给水度表示。给水度是含水层的几个重要水文地质参数,也影响场地疏时间。给水度一般采用实验室方法测定。⑤胀缩性,是指岩土吸水后体积增大,失水后体积减小的特性,岩土的涨缩性是由于颗粒表面结合水膜吸水变厚,失水变薄造成的。
3 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动水压力作用两个方面的原因造成的。
3.1 地下水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,当地下水位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三种方式:
3.1.1 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的综合结果。由于潜水面上升对岩土工程可能造成:①土壤沼泽化、盐渍化,岩土及地下水对建筑物腐蚀性增强。②斜坡、河岸等岩土体岩产生滑移、崩塌等不良地质现象。③一些具特殊性的岩土体结构破坏、强度降低、软化。④引起粉细砂及粉土饱和液化、出现流砂,管涌等现象。⑤地下洞室充水淹没,基础上浮,建筑物失稳。
3.1.2 地下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.采矿活动中的矿床疏干以及上游筑坝,修建水库截夺下游地下水的补给等。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。
3.1.3 地下水频繁升降对岩土工程造成的危害。地下水的升降变化能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.不仅使岩上的膨胀收缩变形往复,而且会导致岩土的膨胀收缩幅度不断加大,进而形成地裂引起建筑物特别是轻型建筑物的破坏。地下水升降变动带内由于地下水的渗透,会将土层中的铁、铝成分淋失,土层失去胶结物将造成土质变松、含水量孔隙比增大,压缩模量、承载力降低,给岩土工程基础选择、处理带来较大的麻烦。
3.2 地下水动压力作用引起岩土工程危害。地下水在天然状态下动水压力作用比较微弱,一般不会造成什么危害,但在人为工程活动中由于改变地下水天然动力平衡条件,在移动的动水压力作用下,往往会引起一些严重的岩土工程危害,如流砂、管涌、基坑突涌等。流砂、管涌、基坑突涌的形成条件和防治措施在有关的工程地质文献已有较详细的论述,这里不再重复。
关键词: 水文地质;工程勘察
Abstract: In some more complicated hydrogeological conditions in the region, due to engineering investigation of hydrogeological problem research is not deep, design ignores hydrogeological problems, therefore often occurs by groundwater causes all sorts of geotechnical hazards, lead before the exploration and design of the actual situation of larger deviation. This article in view of the construction foundation engineering reconnaissance hydrogeological evaluation content, soil water physical properties, groundwater caused by geotechnical hazards and other three aspects are discussed.
Key words: hydrogeology survey; engineering survey
中图分类号U652.2:文献标识码: A 文章编号:2095-2104(2012)07-0020-02
一、工程地质勘察工作的基本原则
以查明与地质条件有关的险工、险段和险情部位的出险原因,这是除险加固工程勘察工作的基本原则,其余没有出险的部位不必进行勘察,除非委托方另有要求。此原则就相当于医生面对一个腿关节疼痛的病人,用不着给人家做胸部CT和谓镜检查,除非病人要求作全面体检,否则就有“敲诈”之嫌!对于病险工程的全面体检,那是安全鉴定的任务,这个原则一定要分清楚,否则费力不讨好。
某些工程还有大坝加高任务,是在原大坝上增加了新的荷载,坝基受力条件有所变化,这时必须进行坝基工程地质评价,作出坝基地质体是否能够满足大坝加高要求的地质结论,这一点在实际工作中往往容易被忽略,因为工程安全鉴定报告并不一定对此提出要求。某些特殊工程的大坝加高,还需对坝基地质体进行科学研究,以便得出具有足够说服力的结论。例如,南水北调中线水源工程~丹江口大坝加高工程,虽然在该大坝兴建时坝基就已经按照今后最终坝高要求进行了工程处理,但仍然不能简单地认为加高是可行的。因为原大坝已经建成运行了三十多年,坝基地质体受力变形已经达到了协调平衡,加高大坝后,坝基必需接受新增加的大坝荷载、水荷载和其它荷载,坝基地质体必然要打破原来的平衡并进行新的应力应变调整,以达到新的受力平衡。显然,研究新的平衡条件下地质体的工作状态及其对上部结构的影响,渗流场的改变等,也许是有必要的。
二、工程地质勘察中水文地质评价内容
在以往的工程勘察报告中,由于缺少结合基础设计和施工需要评价地下水对岩土工程的作用和危害,总结以往的经验和教训,我们认为今后在工程勘察中,对水文地质问题的评价,主要应考虑以下内容:
(1)应重点评价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,提出防治措施。
(2)工程勘察中还应密切结合建筑物地基基础类型的需要,查明有关水文地质问题,提供选型所需的水文地质资料。
(3)不仅要查明地下水的天然状态和天然条件下的影响,更重要的是分析预测在人为工程活动中地下水的变化情况,及对岩土体和建筑物的反作用。
(4)应从工程角度,按地下水对工程的作用与影响,提出不同条件下应当着重评价的地质问题。
三、岩土水理性质的测试和研究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。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。岩土的水理性质是岩土与地下水相互作用显示出来的性质,而地下水在岩土中有不同的赋存方式,不同形式的地下水对岩土水理性质的影响程度有所不同,而且影响程度又与岩土类型有关。
1、岩土的主要的水理性质及其测试办法:
(1)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)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求取。
(3)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,以普洱景东地区的残积土为例,一般崩解时间5~24h,崩解量1.79%一34% ,以蒙脱石、水云母、高岭土为主的残积土以散开方式崩解,而以石英为主的残积土多以裂开状崩解为主。
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动水压力作用两个方面的原因造成的。
1、地下水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,当地下水位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3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的综合结果。由于潜水面上升对岩土工程可能造成:① 土壤沼泽化、盐渍化,岩土及地下水对建筑物腐蚀性增强。② 斜坡、河岸等岩土体岩产生滑移、崩塌等不良地质现象。③ 一些具特殊性的岩土体结构破坏、强度降低、软化。④ 引起粉细砂及粉土饱和液化、出现流砂、管涌等现象。⑤ 地下洞室充水淹没,基础上浮、建筑物失稳。
(2)地下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、采矿活动中的矿床疏干以及上游筑坝、修建水库截夺下游地下水的补给等。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。
地下水的升降变化能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,进而形成地裂引起建筑物特别是轻型建筑物的破坏。地下水升降变动带内由于地下水的积极交替,会将土层中的胶结物——铁、铝成分淋失,土层失去胶结物将造成土质变松、含水量孔隙比增大,压缩模量、承载力降低,给岩土工程基础选择、处理带来较大的麻烦。
关键词:工程勘察;水文地质;岩土工程;施工;危害
中图分类号:TU7 文献标识码: A
1 工程地质勘察中水文地质评价内容
在工程勘察中,对水文地质问题的评价,主要应考虑以下内容:
1.1 应重点评价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,提出防治措施。
1.2 工程勘察中还应密切结合建筑物地基基础类型的需要,查明有关水文地质问题,提供选型所需的水文地质资料。
1.3 应从工程角度,按地下水对工程的作用与影响,提出不同条件下应当着重评价的地质问题,如:①对埋藏在地下水位以下的建筑物基础中水对砼及砼内钢筋的腐蚀性,重点查明地下水的化学类型。②对选用软质岩石、强风化岩、残积土、膨胀土等岩土体作为基础持力层的建筑场地,应着重评价地下水活动对上述岩土体可能产生的软化、崩解、胀缩等作用。在地基基础压缩层范围内存在松散、饱和的粉细砂、粉上时,应预测产生潜蚀、流砂、管涌的可能性。③当基础下部存在承压含水层,应对基坑开挖后承压水冲毁基坑底板的可能性进行计算和评价。④在地下水位以下开挖基坑,应进行渗透和富水试验,并评价由于人工降水引起土体沉降、边坡失稳进而影响周围建筑物稳定的可能性。⑤其它情况需评价地下水的运动规律,调查因人工开采和各类工程建设引起的地下水补给、径流、排泄条件的改变,水质变异和由此引起的地质环境问题。
2、岩土工程施工中水文地质评价内容
在岩土工程施工中涉及建(构)筑物、矿区坝体、水工构筑物、地质灾害治理山体等,对水文地质问题的评价,主要应考虑如下内容:
2.1建(构)筑物施工中其基础是保证建筑物稳定的前提条件,应重点评价地下水对基坑开挖稳定性的影响,提出防治措施。
2.2 矿区坝体(如尾沙坝、拦沙坝)中矿砂堆积至一定高度,其库内水位增高,静水压力增大,对坝体侧向压力加大,存在垮坝的危险,应重点评价库区内水体对坝体的影响评估,提出相应排渗措施。
2.3 水工构筑物施工,应评价地下水的动态情况、水体对围堰施工的影响,提出防治措施。
2.4 地质灾害治理的山体,需重点评价区域水文地质情况、岩土体的富水性。并提出山体排水措施。
论述地下水在岩土工程施工中的影响,水文地质研究的重要性
1、如矿区内尾矿库的拦砂坝因库内砂体堆积剧增,严重影响至坝体的稳定性,通过水文地质评价,按调查结果采取坝体设置排渗管、集渗井排水施工,排除水体对坝体稳定性的影响。
2、地质灾害治理的山体,像南方地区降水充沛,对多危岩体的山体存在极大的隐患,通过水文地质调查,按评价情况设置排水沟、截水沟也是关键。
3、基坑施工中地下水对基坑开挖支护有着重要影响,水体是引起基坑坍塌的主要因素。地下水改变了土体以及支护结构的应力状况以及受力情况,并弱化了土体自身的物理力学性质和支护结构的支护强度。水文地质评价对基坑施工起至到头重要的作用。
3岩土水理性质
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。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的评价是不够全面的。岩土的水理性质是岩土与地下水相互作用显示出来的性质,下面首先介绍一下地下水的赋存形式及对岩土水理性质的影响,然后再对岩土的几个重要的水理性质及研究测试方法进行简单的介绍。
3.1 地下水的赋存形式:地下水按其在岩土中的赋存形式可分为结合水、毛细管水和重力水三种,其中结合水又可分为强结合水和弱结合水两种。
3.2 岩土的主要的水理性质及测试办法:①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,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。各类成因的粘性上层、泥岩、页岩、泥质砂岩等均普遍存在软化特性。②透水性,是指水在重力作用下,岩土容许水透过自身的性能。松散岩上的颗粒愈细、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,岩上体的渗透系数可通过抽水试验求取。③崩解性,是指岩浸水湿化后,由于土粒连接被削弱,破坏,使土体崩敞、解体的特性。④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的性能,以给水度表示。给水度是含水层的几个重要水文地质参数,也影响场地疏时间。给水度一般采用实验室方法测定。⑤胀缩性,是指岩土吸水后体积增大,失水后体积减小的特性,岩土的涨缩性是由于颗粒表面结合水膜吸水变厚,失水变薄造成的。
4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动水压力作用两个方面的原因造成的。
4.1 地下水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,当地下水位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三种方式:
4.1.1 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的综合结果。由于潜水面上升对岩土工程可能造成:①土壤沼泽化、盐渍化,岩土及地下水对建筑物腐蚀性增强。②斜坡、河岸等岩土体岩产生滑移、崩塌等不良地质现象。③一些具特殊性的岩土体结构破坏、强度降低、软化。④引起粉细砂及粉土饱和液化、出现流砂,管涌等现象。⑤地下洞室充水淹没,基础上浮,建筑物失稳。
4.1.2 地下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.采矿活动中的矿床疏干以及上游筑坝,修建水库截夺下游地下水的补给等。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。
4.1.3 地下水频繁升降对岩土工程造成的危害。地下水的升降变化能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.不仅使岩上的膨胀收缩变形往复,而且会导致岩土的膨胀收缩幅度不断加大,进而形成地裂引起建筑物特别是轻型建筑物的破坏。地下水升降变动带内由于地下水的渗透,会将土层中的铁、铝成分淋失,土层失去胶结物将造成土质变松、含水量孔隙比增大,压缩模量、承载力降低,给岩土工程基础选择、处理带来较大的麻烦。
4.2 地下水动压力作用引起岩土工程危害。地下水在天然状态下动水压力作用比较微弱,一般不会造成什么危害,但在人为工程活动中由于改变地下水天然动力平衡条件,在移动的动水压力作用下,往往会引起一些严重的岩土工程危害,如流砂、管涌、基坑突涌等。流砂、管涌、基坑突涌的形成条件和防治措施在有关的工程地质文献已有较详细的论述,这里不再重复。