巖土工程中的水文地質(zhì)分析

1、<p>　　巖土工程中的水文地質(zhì)分析</p><p>　　摘要：本文首先分析了巖土工程勘察中水文地質(zhì)評價內(nèi)容，然后探討來如何重視巖土水理性質(zhì)的測試和研究，最后研究了水文地質(zhì)問題對巖土工程的危害，具有重要的意義和價值，供參考。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：巖土工程；水文地質(zhì)；水理性質(zhì)；地下水；危害 </p><p>　　中圖分類號：P331 文獻標識碼：

2、A </p><p>　　在巖土工程、設(shè)計和施工過程中，水文地質(zhì)問題始終是一個極為重要但也是一個易于被忽視的問題。之所以重要，是因為水文地質(zhì)和工程地質(zhì)二者關(guān)系極為密切，互相聯(lián)系和互相作用，地下水既是巖土體的組成部分，直接影響巖土體工程特性，又是基礎(chǔ)工程的環(huán)境，影響建筑物的穩(wěn)定性和耐久性。至于容易被忽視，是在實際的施工過程中，在勘探成果內(nèi)因為很少直接涉及水文參數(shù)的利用，水文地質(zhì)問題往往只被認為是象征性的工作，在勘察

3、中大多只是簡單地對天然狀態(tài)下的水文地質(zhì)條件作一般性評價。在一些水文地質(zhì)條件較復雜的地區(qū)，由于工程勘察中對水文地質(zhì)問題研究不深入，設(shè)計中又忽視了水文地質(zhì)問題，經(jīng)常發(fā)生由地下水引發(fā)的各種巖土工程危害問題，令勘察和設(shè)計處于難堪的境地。下面就鞍山地區(qū)工程地質(zhì)勘察和水文地質(zhì)工作現(xiàn)狀，對在巖土工程施工中需要注意的水文地質(zhì)問題進行簡單的介紹。 </p><p>　　1巖土工程勘察中水文地質(zhì)評價內(nèi)容 </p>&l

4、t;p>　　在以往的工程勘察報告中，由于缺少結(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，在鞍山地區(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，總結(jié)以往的經(jīng)驗和教訓，今后在巖土工程施工中，對水文地質(zhì)問題的要求，主要應考慮以下內(nèi)容： </p><p>　?。?）應重點評價地下水對巖土體和建筑物的作用和影響，預測可能產(chǎn)生的巖土工程危害，提出防治措施。 </p><p>

5、;　?。?）工程勘察中還應密切結(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。 </p><p>　?。?）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。 </p><p>　?。?）應從工程角度，按地下水對工程的作用與影響，提出不同條件下應當著重評價的地質(zhì)問題，如： </

6、p><p>　?、賹β癫卦诘叵滤灰韵碌慕ㄖ锘A(chǔ)中水對混凝土及混凝土內(nèi)鋼筋的腐蝕性。 </p><p>　?、趯x用軟質(zhì)巖石、強風化巖、殘積土、膨脹土等巖土體作為基礎(chǔ)持力層的建筑場地，應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。 </p><p>　?、墼诘鼗A(chǔ)壓縮層范圍內(nèi)存在松散、飽和的粉細砂、粉土時，應預測產(chǎn)生潛蝕、流砂、管涌的可能性。 &

7、lt;/p><p>　?、墚敾A(chǔ)下部存在承壓含水層，應對基坑開挖后承壓水沖毀基坑底板的可能性進行計算和評價。 </p><p>　?、菰诘叵滤灰韵麻_挖基坑，應進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)進而影響周圍建筑物穩(wěn)定性的可能性。 </p><p>　　2重視巖土水理性質(zhì)的測試和研究 </p><p>　　巖土水理性質(zhì)

8、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。 </p><p>　　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

9、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)及研究測試方法進行簡單的介紹。 </p><p>　?。?）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、毛細管水和重力水三種，其中結(jié)合水又可分為強結(jié)合水和弱結(jié)合水兩種。 </p><p>　　

10、①-1強結(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10MPa，在強壓下，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。 </p><p>　?、?2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

11、變形，但同樣不受重力影響，且不能傳遞靜水壓力。結(jié)合水是地下水在粘性土中的主要賦存形式，在砂土中含量甚微。結(jié)合水尤其是弱結(jié)合水與粘性土相互作用時顯示出來的性質(zhì)如可塑性、膨脹性、收縮性等歸為粘性土的物理力學性質(zhì)，因其受強力束縛，活動范圍極為有限，對巖土的動態(tài)水理性質(zhì)影響較小。 </p><p>　?、诿毠芩?，是指由毛細管作用保持在巖土毛細管空隙中的地下水，可細分為孤立毛細管水、懸掛毛細管水、真正毛細管水。它同時受毛

12、細管力和重力的作用，當毛細管力大于重力時，毛細管水就上升，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巖土體及地下水對建筑材料的腐蝕性。毛細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。 </p><p>　?、壑亓λ?，是指在重力作用下能在巖土孔隙、裂隙中

13、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。 </p><p>　　（2）巖土的主要的水理性質(zhì)及其測試辦法： </p><p>　?、佘浕?，是指巖土體浸水后，力學強度降低的特性，一般用軟化系數(shù)表示，即

14、巖石在浸水飽和狀態(tài)下與風干狀態(tài)下極限抗壓強度之比，它是判斷巖石耐風化、耐水浸能力的指標。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。 </p><p>　?、谕杆?，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、愈不均勻，其透水性便愈弱。堅硬

15、巖石的裂隙或巖溶愈發(fā)育，其透水性就愈強。透水性一般可用滲透系數(shù)表示，巖土體的滲透系數(shù)可通過抽水試驗求取。 </p><p>　?、郾澜庑裕侵笌r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，以廣東地區(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

16、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。 </p><p>　　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。 </p><p>　　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

17、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。標定巖土脹縮性的指標有：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、毛細管性、可塑性等等，在這里不再一一敘述。 </p><p>　　3水文地質(zhì)問題對巖土工程的危害 </p><p>　　水文地質(zhì)問題對巖土工程的危害主要是因為地

18、下水徑流、地下水位升降變化、壓力的作用、地下水動力等因素導致的。其地下水位的變化主要分為人為因素和天然因素，當?shù)竭_一定程度的水位變化時，都會影響到巖土工程的安全和穩(wěn)定。因地下水位變化而引起的巖土工程危害主要有以下一些方式： </p><p><b>　?。ㄒ唬撍簧仙?</b></p><p>　　很多種原因都會導致潛水位的上升，而地質(zhì)因素的影響則是最主要的。如總體

19、巖性產(chǎn)狀、含水層結(jié)構(gòu)、水文氣象因素（氣溫、降雨量等）、人為因素（施工、灌溉）等。多數(shù)情況下都是多種因素的綜合作用而引起潛水位上升的。一般來說，潛水位的上升會危害到巖土工程的穩(wěn)定和安全，如鹽漬化、土壤沼澤化等都會對巖土工程進行嚴重的腐蝕，使其結(jié)構(gòu)受到破壞，出現(xiàn)斜坡、巖體滑移、崩塌等地質(zhì)現(xiàn)象。 </p><p>　?。ǘ┤藶橐蛩卦斐傻叵滤坏慕档?</p><p>　　地下水位的下降，會導致

20、巖土工程的重大危害，如采礦中的礦床疏干、上游筑壩、水庫截奪下游地下水的補給、地下水的集中抽取等。種種現(xiàn)象會很大程度上對地下水的補給產(chǎn)生影響，因常常達不到有效地補給，會造成地面坍塌、地面沉降、地裂現(xiàn)象等嚴重的地質(zhì)災害，并引起水源惡化和地下水源枯竭等環(huán)境危害，對人們的生活和建筑物的穩(wěn)定都會造成大的威脅。如：建筑物開裂、建筑物失穩(wěn)破壞、地面不均勻坍塌、壩基地下水滲流等；其次還會引發(fā)隧洞膨脹變形的破壞，如洞頂坍方、洞底鼓脹、側(cè)壁滑塌。 <

21、/p><p>　?。ㄈ┑叵滤l繁升降的危害 </p><p>　　膨脹性巖土的不均勻脹縮變形是地下水的升降變化引起的，如果地下水升降嚴重時，就會形成巖土的膨脹收縮，還是其收縮幅度有所增大，引起地裂造成建筑物的塌陷和破壞。在地下水升降的變動中，由于其變化的頻繁交替，會淋失土層中的鋁、鐵等膠結(jié)物質(zhì)，而失去膠結(jié)能力的土層會變的非常的松軟，這就降低了承載力和壓縮模量，增大了含水量孔隙比，從而給巖土工

22、程基礎(chǔ)的處理和選擇帶來許多的困擾。 </p><p>　?。ㄋ模┑叵滤畨毫Α恿ψ饔卯a(chǎn)生的危害 </p><p>　　在天然的狀態(tài)中，地下水的壓力和動力的作用就會相對的薄弱，不會產(chǎn)生什么重大的危害，但由于受到人類活動的影響，使地下水的動力平衡條件遭到破壞和改變，在動水壓力的影響下，就會造成管涌、流砂、基坑突涌等一些嚴重的巖土工程危害。 </p><p><b&

23、gt;　　結(jié)語 </b></p><p>　　在具體的巖土工程勘察實施時，有關(guān)水文地質(zhì)問題的查明就非常的必要，只有明確地下水對巖土的影響，制定出有效的防治措施，才能進一步消除地下水對工程的危害，從而發(fā)揮提高勘察水平的重要作用。 </p><p><b>　　參考文獻 </b></p><p>　　[1]樂安祺，宋贊．工程勘察中的水文