水文地質(zhì)

巖土工程中的水文地質(zhì)問題

 
  一、前言
 
  在《巖土工程勘察規(guī)范GB50021- 2008》中,明確了地下水勘察要求、水文地質(zhì)參數(shù)的測(cè)定、地下水作用的評(píng)價(jià);但在實(shí)際勘察工作中,水文地質(zhì)問題又是常被忽視的問題,勘察人員一般都注重工程條件、地基條件和場(chǎng)地條件的勘察,而忽視對(duì)水文地質(zhì)條件的勘察,水文地質(zhì)問題被認(rèn)為是象征性的工作,只簡(jiǎn)單對(duì)水文地質(zhì)條件做一般性評(píng)價(jià)。事實(shí)上,水文地質(zhì)工作巖土工程勘察、基礎(chǔ)設(shè)計(jì)、工程地質(zhì)防治等方面都有著極其重要的影響。方面都有著極其重要的影響。水文地質(zhì)工程地質(zhì)二者關(guān)系密切,互相聯(lián)系和互相作用,地下水既是巖土體的組成部分,直接影響巖土體的工程特性,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。為了提高巖土工程勘察質(zhì)量,確保設(shè)計(jì)和施工的順利進(jìn)行,不僅要查明調(diào)查區(qū)的水文地質(zhì)條件,而且要提出可能發(fā)生的水文地質(zhì)問題并給出預(yù)防和治理的措施建議,以保證工程的安全。
 
  二、巖土工程勘察中的水文地質(zhì)分析
 
  1、勘察要求  由于地質(zhì)、氣候、水文、人類的生產(chǎn)活動(dòng)等因素的作用,特別是隨著高層建筑與深挖工程,地下水位的變化對(duì)已有建筑物可能引起各種不良的后果日日趨嚴(yán)重,分析了解工程場(chǎng)地的水文地質(zhì)條件是保證建設(shè)工程安全的前提和基礎(chǔ)。在調(diào)查區(qū)特別是地質(zhì)條件復(fù)雜的地區(qū),應(yīng)根據(jù)工程的具體要求,查閱該區(qū)的以往的水文地質(zhì)資料,通過鉆孔和測(cè)試等水文地質(zhì)勘查工作,查明調(diào)查區(qū)的水文地質(zhì)條件,除滿足《規(guī)范》要求外,還應(yīng)包括:自然地理及地形地貌,地質(zhì)環(huán)境及構(gòu)造特征,揭露地下水水位(包括近幾年的各層地下水位、水位變化趨勢(shì);地下水的補(bǔ)給、排泄、徑流情況,人為影響地下水的情況等),鑒定水質(zhì)與水溫,通過現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定水文參數(shù),各含水層和隔水層的埋藏條件,場(chǎng)地地質(zhì)條件對(duì)地下水的賦存和影響等。
 
  2、重視巖土水理性質(zhì)的測(cè)試和研究  巖土水理性質(zhì)是指巖土與地下水相互作用時(shí)顯示出來(lái)的各種性質(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。以往的勘察對(duì)巖土的物理力學(xué)性質(zhì)的測(cè)試比較重視,對(duì)巖土的水理性質(zhì)卻有所忽視,因而對(duì)巖土工程地質(zhì)性質(zhì)的評(píng)價(jià)是不夠全面的。巖土的水理性質(zhì)主要有可塑性及稠度狀態(tài)、滲透性、軟化性、崩解性、透水性、給水性和脹縮性等。
 
  (1)可塑性及稠度狀態(tài),是粘性土區(qū)別于砂土的重要特征,可用塑性指數(shù)與液性指數(shù)來(lái)判別,由土的狀態(tài)可推知土的性能。
 
  (2)滲透性,可用滲透系數(shù)表征,滲透系數(shù)可通過抽水試驗(yàn)、注水試驗(yàn)和壓水試驗(yàn)確定。
 
  (3)軟化性,量化指標(biāo)是軟化系數(shù),在巖層中存在易軟化巖層時(shí),在地下水的作用下往往形成軟弱夾層,各類成因的粘土層、泥巖、頁(yè)巖、泥質(zhì)砂巖等均普遍存在軟化特性。
 
  (4)崩解性,包括崩解所需的時(shí)間、崩解速度、崩 解率等,通常采用耐崩解系數(shù)予以表征。
 
  (5)脹縮性,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,特別是膨脹土表現(xiàn)尤為明顯。量化指標(biāo)有膨脹率、自由膨脹率、體縮率、收縮系數(shù)等。
 
  三、地下水對(duì)巖土工程的影響
 
  巖土工程問題中,地下水問題占有相當(dāng)重要的位置。鑒于以往在評(píng)價(jià)地下水對(duì)巖土工程的作用和危害過程中,所做的分析工作和基礎(chǔ)設(shè)計(jì)和施工需要結(jié)合不夠緊密,更有甚者在建造簡(jiǎn)單建筑物時(shí)自認(rèn)為地基不需勘察,導(dǎo)致了許多基礎(chǔ)破壞和建筑物開裂的事故,總結(jié)以往經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn),在設(shè)計(jì)和施工前一定要分析水文地質(zhì)的作用,以消除或減少地下水對(duì)巖土工程的危害。
 
  1、地下水對(duì)基礎(chǔ)的影響
 
  (1)地下水對(duì)基礎(chǔ)埋深的影響。選擇基礎(chǔ)埋深時(shí)應(yīng)注意地下水的埋藏條件和動(dòng)態(tài)以及地表水的情況。當(dāng)有地下水存在時(shí),基礎(chǔ)底面應(yīng)盡量埋置在地下水位以上,若基礎(chǔ)底面必須埋置在地下水位以下,則  應(yīng)考慮排水降水措施、對(duì)鋼筋混凝土等的腐蝕性和可能出現(xiàn)的危害及防治措施。對(duì)埋藏有承壓含水層的地基,選擇基礎(chǔ)埋深時(shí)必須考慮承壓水的作用,以免在基坑開挖時(shí)坑底土被承壓水突破。地表流水是影響橋梁墩臺(tái)基礎(chǔ)埋深的因素之一,基礎(chǔ)必須埋置在設(shè)計(jì)洪水的最大沖刷線以下一定深度,以保證穩(wěn)定性。
 
  (2)地下水對(duì)樁基工程的影響。天然地基造價(jià)低,施工簡(jiǎn)便,所以在工程建設(shè)中應(yīng)優(yōu)先考慮使用。當(dāng)基礎(chǔ)沉降量過大或地基的穩(wěn)定性不能滿足設(shè)計(jì)要求時(shí),就必須進(jìn)行地基加固處理或改變上部結(jié)構(gòu)。當(dāng)  地基上部軟土層很厚變化相對(duì)復(fù)雜時(shí)往往采用樁基礎(chǔ)加固地基,提高承載力。為了不使樁周地層坍塌和松動(dòng),提高成樁質(zhì)量,選擇相應(yīng)的成樁方案時(shí)必須考慮地下水的賦存運(yùn)動(dòng)情況;另外,當(dāng)樁身下沉量小于土層下沉量時(shí),樁周土對(duì)樁身產(chǎn)生負(fù)摩阻力,嚴(yán)重影響單樁承載力,特別是建筑場(chǎng)地承壓地下水或流動(dòng)地下水的流速大于3m/min 時(shí),不宜使用混凝土灌注樁或水泥攪拌樁。此外,地下水對(duì)樁的腐蝕性也不容小覷,地下水腐蝕性強(qiáng)時(shí)對(duì)樁的破壞作用非常大。
 
  (3)地下水對(duì)基礎(chǔ)開挖的影響。地下水位上升可引起粉細(xì)砂及粉土飽和液化,出現(xiàn)流砂、管涌等現(xiàn)象,給施工帶來(lái)很多困難,還可能出現(xiàn)基坑坍塌、滑移,在抗震設(shè)防烈度要求時(shí)要評(píng)價(jià)其液化可能。土體軟化后強(qiáng)度降低,基坑會(huì)沉降或傾斜,膨脹土的脹縮性會(huì)使基礎(chǔ)開裂變形。
 
  2、地下水對(duì)建筑物的影響
 
  基礎(chǔ)破壞時(shí),波及范圍內(nèi)的建筑物也會(huì)受到影響。地下水位高時(shí)會(huì)對(duì)地下室、地下構(gòu)筑物的防潮、防濕、防水或穩(wěn)定性產(chǎn)生影響,會(huì)引起土壤鹽漬化,對(duì)建筑物的腐蝕性增強(qiáng),還可引起地基土附加沉降和變形,從而造成建筑物變形破壞。此外,人工降低地下水位時(shí)可能會(huì)直接導(dǎo)致周圍建筑物破壞或通過引發(fā)一系列地質(zhì)災(zāi)害(如地裂縫的產(chǎn)生、地表塌陷等)使建筑物破壞。當(dāng)水位頻繁升降時(shí),會(huì)引起膨脹  土產(chǎn)生不均勻的脹縮變形,進(jìn)而形成地裂造成建筑物的破壞。
 
  3、地下水對(duì)基坑開挖支護(hù)的影響
 
  隨著高層建筑日益增多,特別在舊城改造中高層建筑受施工場(chǎng)地、施工工藝影響,往往要求采用垂直開挖。基坑開挖中常采用抽水方法降低地下水位,減少土側(cè)壓力的影響,但因局部的抽水或排水,能使基礎(chǔ)底面以下的地下水位突然下降,引起擋土墻和鄰近建筑物變形,造成地表塌陷或地面沉降。特別在地下工程中,開挖時(shí)要設(shè)止水帷幕,安裝支護(hù)體時(shí)要采取防水設(shè)施,如涂防水涂層等等,以防止地下水進(jìn)入地下工程建設(shè)需要的地段。
 
  四、結(jié)束語(yǔ)
 
  巖土工程中的水文地質(zhì)問題是不可忽視的重要問題,切實(shí)做好水文地質(zhì)工作,掌握水文地質(zhì)的相關(guān)理論知識(shí),正確運(yùn)用各種方法準(zhǔn)確地測(cè)定各個(gè)重要的水文地質(zhì)參數(shù),可以幫助設(shè)計(jì)和施工,并且可以有效地預(yù)防和減免巖土工程危害。因此,工程技術(shù)人員應(yīng)該在工程勘察中做好水文地質(zhì)工作的調(diào)查與分析,根據(jù)勘察到的情況制定相應(yīng)的防護(hù)措施和施工計(jì)劃,為設(shè)計(jì)和施工提供必要的水文參數(shù),使巖土工程勘察成果更具實(shí)用性和預(yù)見性,真正保證工程的質(zhì)量。