論水文地質(zhì)勘察對工程基礎(chǔ)建筑的重要性
李鐵軍
摘要：水文地質(zhì)是工程地質(zhì)勘察的重要組成部分，工程基礎(chǔ)建筑的質(zhì)量是建立在完整的地質(zhì)勘察基礎(chǔ)之上的，文章通過對水文地質(zhì)勘察的內(nèi)容介紹和分析，總結(jié)了水文地質(zhì)勘察在工程基礎(chǔ)建筑設(shè)計施工中的重要性。

關(guān)鍵詞：水文地質(zhì) 工程勘察 基礎(chǔ)建筑 地下水作用

水文地質(zhì)勘察是運用地質(zhì)學(xué)、巖土力學(xué)、工程地質(zhì)學(xué)、測量學(xué)的理論，按照科學(xué)的勘察程序與方法，利用有效的測試儀器和鉆探技術(shù)，調(diào)查和工程建設(shè)有關(guān)的工程地質(zhì)條件和水文地質(zhì)條件，評價存在的與工程有關(guān)的工程地質(zhì)和水文地質(zhì)問題，為工程建設(shè)的設(shè)計、施工等提供詳實、科學(xué)、準(zhǔn)確的地質(zhì)資料。
水文地質(zhì)工作在工程勘察、基礎(chǔ)設(shè)計、工程地質(zhì)災(zāi)害與防治等方面都起著重要的作用。對工程基礎(chǔ)施工尤為重要，但是在實際的工程地質(zhì)勘察工作中，人們通常更加注重對勘察揭露出來的巖土類型及其工程地質(zhì)性質(zhì)、地質(zhì)結(jié)構(gòu)的研究，很少直接涉及水文地質(zhì)參數(shù)的利用，在勘察報告中大多只是簡單地對天然狀態(tài)下的水文地質(zhì)條件作一般性的評價，導(dǎo)致經(jīng)常發(fā)生由地下水引發(fā)的各種地基工程危害問題，令勘察和設(shè)計處于困難的境地。由此可見，重視水文地質(zhì)勘察對地基處理的重要作用，對提高基礎(chǔ)工程的設(shè)計、施工、質(zhì)量都有很大的作用。
一、基礎(chǔ)建筑工程地質(zhì)勘察中水文地質(zhì)評價內(nèi)容
在過去的基礎(chǔ)建筑工程勘察報告中, 由于忽視了結(jié)合基礎(chǔ)設(shè)計和施工需要評價地下水對巖土工程的作用和危害, 在某些地區(qū)已發(fā)生多起因地下水造成基礎(chǔ)下沉和建筑物開裂的質(zhì)量事故, 通過對眾多因水文地質(zhì)問題引起的工程危害分析, 總結(jié)出在工程勘察中, 對水文地質(zhì)問題的評價,主要應(yīng)考慮以下內(nèi)容:
1、 應(yīng)重點評價地下水對巖土體和建筑物基礎(chǔ)部分的作用和影響,預(yù)測可能產(chǎn)生的巖土工程危害, 提出防治措施。
2、工程勘察中應(yīng)密切結(jié)合建筑物地基基礎(chǔ)類型的需要,查明有關(guān)水文地質(zhì)問題, 提供選型所需的水文地質(zhì)資料。
3、不僅要查明地下水的天然狀態(tài)和天然條件下的影響,更重要的是分析預(yù)測在人為工程活動中地下水的變化情況, 及對巖土體和建筑物的反作用，以及對基礎(chǔ)部分的侵蝕作用。
4、 應(yīng)從工程角度, 按地下水對工程的作用與影響, 提出不同條件下應(yīng)當(dāng)著重評價的地質(zhì)問題, 如：
（1）對埋藏在地下水位以下的建筑物基礎(chǔ)中水對混凝土及混凝土內(nèi)鋼筋的腐蝕性。
（2）對選用軟質(zhì)巖石、強(qiáng)風(fēng)化巖、殘積土、膨脹土等巖土體作為基礎(chǔ)持力層的的建筑場地, 應(yīng)著重評價地下水活動對上述巖土體可能產(chǎn)生的軟化、崩解、脹縮等作用。
（3）在地基基礎(chǔ)壓縮層范圍內(nèi)存在松散、飽和的粉細(xì)砂、粉土?xí)r, 應(yīng)預(yù)測產(chǎn)生液化潛蝕、流砂、管涌的可能性。
（4）當(dāng)基礎(chǔ)下部存在承壓含水層, 應(yīng)對基坑開挖后承壓水沖毀基坑底板的可能性進(jìn)行計算和評價。
（5）在地下水位以下開挖基坑, 應(yīng)進(jìn)行滲透性和富水性試驗, 并評價由于人工降水引起土體沉降、邊坡失穩(wěn)進(jìn)而影響周圍建筑物穩(wěn)定性的可能性。

二、地下水對基礎(chǔ)建筑的危害
　　 1、地下水位的變化,對工程建筑的危害影響極大,如地下水位上升,可引起淺基礎(chǔ)地基承載力的降低,在有地震砂土液化的地區(qū)會引起液化的加劇,巖土體產(chǎn)生變形、滑移、崩塌失穩(wěn)等不良的地質(zhì)作用。再有,在寒冷地區(qū)產(chǎn)生地下水的凍脹影響。其實就建筑物本身而言,若是地下水位在基礎(chǔ)底面以下壓縮層內(nèi)發(fā)生上升變化,水浸濕和軟化巖土,因而使地基土的強(qiáng)度降低,壓縮性增大,建筑物則會產(chǎn)生過大的沉降,導(dǎo)致地基嚴(yán)重變形。尤其是對于結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定的土(例如濕陷性黃土,膨脹土等)這種現(xiàn)象更為嚴(yán)重,對設(shè)有地下室的建筑的防潮和防濕也很不利。
　　2、地下水侵蝕性的影響主要體現(xiàn)在水對混凝土、可溶性石材、管道以及金屬材料的侵蝕和危害。突出表現(xiàn)在地下水的侵蝕性和地下水中的化學(xué)性質(zhì)的積極作用,在工程上帶來很大的危害,侵蝕性在或快或慢的進(jìn)行著,改變了各種建筑材料的使用預(yù)期。
　　3、在飽和的砂性土層中施工,由于地下水的水力狀態(tài)的改變,使土顆粒之間的有效應(yīng)力等于零,土顆粒懸浮于水中,隨著水一起流出的現(xiàn)象被稱為流砂。這種不良地質(zhì)作用的影響主要表現(xiàn)為在工程施工過程中會造成大量的土體流動,致使地表塌陷或建筑物的地基破壞,會給工程施工帶來極大的困難,或者直接影響建筑工程及附近建筑物的穩(wěn)定。
　　4、如果地下水滲流，水力坡度小于臨界水力坡度,那么雖然不會產(chǎn)生流砂現(xiàn)象,但是土中細(xì)小顆粒仍有可能穿過粗顆粒之間的孔隙被滲流帶走。其結(jié)果是使地基土的強(qiáng)度受到破壞,土下形成空洞,從而導(dǎo)致地表塌陷,破壞建筑場地的穩(wěn)定,此種現(xiàn)象就是常說的潛蝕。
　　5、地下水的不良地質(zhì)作用中,還有一個應(yīng)尤為注意的是基坑涌水現(xiàn)象。這種現(xiàn)象發(fā)生在建筑物基坑下有承壓水時,開挖基坑會減小基坑底下承壓水上部的隔水層厚度,減小過多會使承壓水的水頭壓力沖破基坑底板形成涌水現(xiàn)象。涌水會沖毀基坑,破壞地基,給工程帶來一定程度的經(jīng)濟(jì)損失。
　　6、過度開采地下水,經(jīng)常造成地面沉陷,塌陷的地面給工程造成極大的危害,經(jīng)濟(jì)損失很大。此類的工程實例很多,例如某一工廠為了賺取更大的利潤,工業(yè)用水采用地下水,由于開采量超大,過度抽取地下水而造成了地面塌陷，形成很大的漏斗狀,因此而造成周邊的建筑開裂,地基很多失穩(wěn),給人們帶來了極大的安全隱患,。
三、基礎(chǔ)建筑中水文地質(zhì)勘察的重點和方法
1、重視巖土水理性質(zhì)的測試和研究
巖土水理性質(zhì)是指巖土與地下水相互作用時顯示出來的各種性質(zhì)。巖土水理性質(zhì)與巖土的物理性質(zhì)都是巖土重要的工程地質(zhì)性質(zhì)。巖土的水理性質(zhì)不僅影響巖土的強(qiáng)度和變形, 而且有些性質(zhì)還直接影響到建筑物的穩(wěn)定性。以往在勘察中對巖土的物理力學(xué)性質(zhì)的測試比較重視, 對巖土的水理性質(zhì)卻有所忽視, 因而對巖土工程地質(zhì)性質(zhì)的評價是不夠全面的。
巖土的水理性質(zhì)是巖土與地下水相互作用顯示出來的性質(zhì), 而地下水在巖土中有不同的賦存方式, 不同形式的地下水對巖土水理性質(zhì)的影響程度有所不同, 而且影響程度又與巖土類型有關(guān)。下面首先介紹一下地下水的賦存形式及對巖土水理性質(zhì)的影響, 然后再對巖土的幾個重要的水理性質(zhì)及研究測試方法進(jìn)行簡單的介紹。
地下水的賦存形式及對巖土水理性質(zhì)的影響，地下水按其在巖土中的賦存形式可分為結(jié)合水、毛細(xì)管水和重力水三種, 其中結(jié)合水又可分為強(qiáng)結(jié)合水和弱結(jié)合水兩種。
（1）強(qiáng)結(jié)合水, 又稱吸濕水, 吸濕水被分子力吸附在巖土顆粒周圍形成極薄的水膜, 是緊附于顆粒表面結(jié)合最牢固的一層水, 其吸附力高達(dá)10MPa, 在強(qiáng)壓下, 其密度接近普通水的兩倍, 具有極大粘滯性和彈性, 可以抗剪切, 但不受重力作用, 也不能傳遞靜水壓力。弱結(jié)合水, 又稱弱薄膜水, 它處于吸著水之外, 厚度大于吸著水。弱結(jié)合水所受的吸附力小于強(qiáng)結(jié)合水, 可以在顆粒水膜之間作緩慢的移動, 薄膜水在外界壓力下可以變形, 但同樣不受重力影響, 且不能傳遞靜水壓力。
（2）毛細(xì)管水, 是指由毛細(xì)管作用保持在巖土毛細(xì)管空隙中的地下水, 可細(xì)分為孤立毛細(xì)管水、懸掛毛細(xì)管水、真正毛細(xì)管水。它同時受毛細(xì)管力和重力的作用, 當(dāng)毛細(xì)管力大于重力時,毛細(xì)管水就上升, 因此地下水潛水面以上的普遍形式是一個與保水帶有水力聯(lián)系的含水量較高的濕水層。毛細(xì)管水能傳遞靜水壓力, 并能在空隙中垂直上下運動, 對巖土體能起到軟化的作用, 有時會引起土壤的沼澤化或鹽漬化增強(qiáng)巖土體及地下水對建筑材料的腐蝕性。毛細(xì)管水在砂土和粉土中含量較高, 在砂礫層含量較少, 在粘土中含量很少。
（3）重力水, 是指在重力作用下能在巖土孔隙、裂隙中自由運動的水, 即我們通常所稱的狹義“地下水”。它不受分子力的影響, 不能抗剪切, 可以傳遞靜水壓力。由于重力水在天然和人為因素的影響下, 在巖土中的滲流活動非�；钴S, 對巖土的水理性質(zhì)有顯著的影響。重力水是我們研究巖土水理性質(zhì)的重點關(guān)注對象。
2、 巖土的主要的水理性質(zhì)及其測試辦法:
（1）軟化性, 是指巖土體浸水后, 力學(xué)強(qiáng)度降低的特性, 一般用軟化系數(shù)表示, 即巖石在浸水飽和狀態(tài)下與風(fēng)干狀態(tài)下極限抗壓強(qiáng)度之比, 它是判斷巖石耐風(fēng)化、耐水浸能力的指標(biāo)。在巖石層中存在易軟化巖層時, 在地下水的作用下往往會形成軟弱夾層。各類成因的粘性土層、泥巖、頁巖、泥質(zhì)砂巖等均普遍存在軟化特性。
（2）透水性, 是指水在重力作用下, 巖土容許水透過自身的性能。巖土的滲透性的強(qiáng)弱首先決定于巖土空隙的大小和連通性, 其次是空隙度的多少。松散巖土的顆粒愈細(xì)、愈不均勻, 其透水性便愈弱。堅硬巖石的裂隙或巖溶愈發(fā)育, 其透水性就愈強(qiáng)。透水性一般可用滲透系數(shù)表示, 巖土體的滲透系數(shù)可通過抽水、注水和壓水試驗求取。
（3）崩解性, 是指巖土浸水濕化后, 由于土粒連接被削弱、破壞, 使土體崩散、解體的特性。巖土體的崩解特性包括崩解所需時間、崩解量、崩解方式等。巖土的崩解性與土的顆粒成分、礦物成分、結(jié)構(gòu)等關(guān)系極大, 以某地區(qū)的殘積土為例, 一般崩解時間5～24h, 崩解量1.79%～34% , 以蒙脫石、水云母、高嶺土為主的殘積土以散開方式崩解, 而以石英為主的殘積土多以裂開狀崩解為主。
（4）給水性, 是指在重力作用下飽水巖土能從孔隙、裂隙中自由流出一定水量的性能, 以給水度表示。給水度是含水層的一個重要水文地質(zhì)參數(shù), 它不但影響基坑涌水量大小, 同時也影響場地疏干時間。給水度一般采用實驗室方法測定。
（5）脹縮性, 是指巖土吸水后體積增大, 失水后體積減小的特性, 巖土的脹縮性是由于顆粒表面結(jié)合水膜吸水變厚, 失水變薄造成的。巖土的脹縮性往往是產(chǎn)生地裂縫、基坑隆起的重要原因之一, 對地基變形和土坡表層穩(wěn)定性有重要影響。標(biāo)定巖土脹縮性的指標(biāo)有:膨脹率、自由膨脹率、體縮率、收縮系數(shù)等。巖土的水理性質(zhì)尚有持水性、容水性、毛細(xì)管性、可塑性等等。
四、結(jié)束語
水文地質(zhì)勘察在基礎(chǔ)工程勘察中是極其重要的，在具體工程中，一定要根據(jù)勘察到的工程所處地域的水文地質(zhì)條件，制定相應(yīng)的防護(hù)措施和施工計劃，真正保證工程的質(zhì)量。在工程地質(zhì)勘察中切實加強(qiáng)對水文地質(zhì)問題的分析，使工程地質(zhì)勘察成果的實用性和預(yù)見性更好，為實際的工程建設(shè)打下堅實的基礎(chǔ)。
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