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一、做好水文地質工程勘察工作的必要性
水文地質工程勘察工作是人們了解和掌握水文地質條件的重要途徑,隨著各類現(xiàn)代巖土工程建設量的不斷增加,對于水文地質條件的把握已經(jīng)顯現(xiàn)出越來越重要的意義和價值。其不僅能夠指導工程建設施工單位規(guī)避不良水文地質條件下的施工,減少水文地質工程災害對工程建設的不良影響,提高工程的整體建設質量與穩(wěn)定性,同時也能夠為地下水污染治理工作提供重要的指導依據(jù),為相關部門掌握地下水污染情況,分析污染原因與污染發(fā)展變化趨勢提供幫助,也能夠防止含鹽度較高的受污染地下水環(huán)境對巖土工程的基礎造成侵蝕,影響巖土工程的安全性與穩(wěn)定性。常見的水文地質危害情況主要體現(xiàn)在以下幾個方面:(1)地下水位下降造成地面沉陷、裂縫、塌陷等問題,并可能導致地表植被破壞和水土流失問題;(2)潛水位上升導致建筑地基軟化,易造成建筑地基側向位移,還有可能導致建筑物地下室侵水以及建筑物地下結構腐蝕的加劇;(3)地下水流量較大情況下,如采取樁基礎施工技術,會導致樁基區(qū)域水土強度下降,甚至出現(xiàn)水土流失,破壞樁基礎的穩(wěn)定性;(4)基坑工程施工時的不合理抽排地下水,也可能導致地下水位變化危害建筑結構安全。
二、當前水文地質工程勘察中存在的主要問題
1.對工程建設中的水文地質工程勘察工作重要性認識不足。
水文地質工程勘察工作本身具有較強的專業(yè)性與綜合性,但在許多的現(xiàn)代巖土工程建設過程中,并沒有真正認識到水文地質工程勘察工作的重要性,在工程勘察工作的開展過程中,勘察的重心也往往集中于常規(guī)的巖土工程條件及常見地質災害的勘察中,水文地質方面的勘察工作則相對較為隨意,甚至沒有按照要求配置專業(yè)的水文地質工程勘察設備與專業(yè)技術人員,這也就導致了水文地質工程勘察的結果往往不能真實反映出施工地區(qū)的實際水文地質條件,影響工程施工的安全開展,也可能因為不科學的施工行為對地下水文地質環(huán)境造成影響。
2.水文地質勘察工作不到位,勘察技術水平亟待提高。
在一些工程建設項目中,對于水文地質的勘察工作往往只是為了應付國家相關的地質勘察工作規(guī)范要求,在實際工作中并不注重勘察工作的深度,許多勘察內容只是停留于表面,實地勘察點位數(shù)量較少,勘察內容也不夠深入,工作存在著一定的缺陷和不足。此外,在對勘查技術與工作方法的更新方面也缺乏應有的重視,導致勘察技術水平較為落后,工作效率低質量差,已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代工程建設中對于水文地質工程勘察工作的實際需求。
3.水文地質分析工作不到位,影響勘察成果評價的科學性。
水文地質具有特殊性,如果在工程勘察中未能對水文地質條件進行詳細分析,未能掌握巖、土地層的透水性及富水性等水理性能,以及地下水的運動規(guī)律等條件情況,未能按工程設計要求進行水文地質試驗以求得水文地質參數(shù)。其工程勘察成果就不能正確評價場地的水文地質條件,對工程設計與施工有很大害處,給工程建設帶來安全隱患。水文地質勘察是一項嚴謹?shù)墓ぷ?,只有對水文地質條件進行全方位的分析和總結,才能對其進行正確的評價。
三、加強水文地質工程勘察工作的有效策略
1.提高對水文地質工程勘察工作準備環(huán)節(jié)的重視。
水文地質工程勘察工作正式開展之前,應做好相應的準備工作,主要包括兩個方面的內容,一方面是要結合巖土工程勘察工作所獲取的資料數(shù)據(jù),準確把握工程建設場地的實際地形地貌、地質構造情況、地層結構、巖土性質等一系列基礎信息,并且要結合地區(qū)性的氣候、降水等實際條件對水文地質條件及地下水分布運行規(guī)律等進行初步分析,從而制定科學的水文地質工程勘察方案。另一方面,要進一步明確國家相關規(guī)范標準對于水文地質工程勘察工作的具體要求,并要結合建筑物建設的具體設計方案,工程施工材料,建筑工程的實際用途及建設要求,對水文地質工程勘察的各項工作及任務進行明確的規(guī)范與要求,明確各項勘察工作的目標與技術標準,最大限度保障水文地質工程勘察工作能夠規(guī)范、全面、到位的得到落實,以發(fā)揮出其對于工程建設的指導作用。
2.建立完善的水文地質工程勘察工作制度體系。
要保障水文地質工程勘察工作的有效開展,完善的工作制度體系是必不可少的。首先,要建立完善的水文地質工程勘察工作管理制度,對勘察工作中的各項內容進行標準化的要求,明確采樣、測量、實驗等各項內容的規(guī)范化操作流程與標準,并對相應的計算、測量精度進行嚴格要求,控制數(shù)據(jù)誤差范圍,對數(shù)據(jù)記錄進行規(guī)范化的要求,為后續(xù)的水文地質參數(shù)計算及勘察成果分析等環(huán)節(jié)的打好基礎。其次,要制定相應的技術管理制度加強技術管理工作,應通過制度加強相關勘察技術的更新與完善,并對勘測設備的標準化使用與維護進行明確的要求,從而促進水文地質勘察工作技術水平的提高,也為勘察工作方法的創(chuàng)新提供有力的條件。最后,應建立科學的勘察工作責任制度,由于水文地質勘察工作意義重大,因此必須要通過責任制度明確水文地質工程勘察工作中的責任分配,將責任細化到個人,對于勘察工作中出現(xiàn)的問題失誤及失責行為,進行嚴厲問責,并依據(jù)所導致后果的嚴重性進行懲處,以提高水文地質工程勘察工作的質量與水平。
3.做好參數(shù)計算,加強水文地質分析。
首先應通過對計算模型與公式的合理選擇提高參數(shù)計算準確性,在參數(shù)計算模型公式的選擇時,要結合地下水和含水層類型、實驗裝置情況等實際條件與影響因素,選擇最為適宜的計算模型公式,并要在計算過程中及得出計算結果后做好審核工作,確保計算結果的準確性與有效性。此外,還要充分認識到水文地質的特殊性,結合實際的巖土層水理性質、地下水運動規(guī)律等特性,以及水文地質參數(shù)計算的結果,加強水文地質分析工作,以更好的指導工程建設對水文地質災害的防治,保障工程建設的質量與安全。
參考文獻:
[關鍵詞]巖土勘察 水文地質工作 注意事項
[中圖分類號] U212.23 [文獻碼] B [文章編號] 1000-405X(2014)-4-118-1
我國巖土工程勘測中的水文地質問題長期處于被忽視的狀態(tài),造成在巖土工程中發(fā)生各式各樣的問題,因此在巖土工程勘察中不能忽視水文地質工作,尤其是在勘查工作中,一定要對水文地質進行認真的勘察,保證工程質量,為更好的說明進行水文地質工作需要注意的問題,本文先從水文地質評價內容說起。
1巖土勘察水文地質工作評價內容以及地下水對巖土工程的危害
1.1巖土勘察水文地質工作評價內容
巖土勘察水文地質工作評價內容包括以下內容,首先切合實際,結合建筑物的類型,重點評價地下水對巖土以及建筑物的影響,進而預測地下水可能產(chǎn)生的危害及時的做出預防措施;結合建筑物的建筑性質來查明水文地質內容,并提供勘察人員所需要的水文地質資料;預測地下水可能會對建筑物造成的影響,提出相應的地質問題;基礎下部存在承壓水時,應考慮到承壓水沖損基坑底板可能性。
1.2地下水對巖土工程的危害
地下水會因為水位的升降變化以及壓力變化而對巖土工程造成危害,下文具體講述。
水位的變化對巖土工程造成的危害可以分為三種形式,水位由于水層結構、降雨以及氣候等上升就會導致土壤沼澤化、鹽漬化,使得建筑物遭受地下水嚴重腐蝕,水位上升還會造成斜坡坍塌等不良地質現(xiàn)象,使得地下洞充滿水威脅建筑物的穩(wěn)定性;地下水位下降通常是由于人為原因,若是地下水位下降比較嚴重就會導致地裂以及地面坍塌等惡性事件,為建筑物以及人的生命安全造成威脅;地下水水位升降比較頻繁容易使得巖土出現(xiàn)不均勻的變形現(xiàn)象,進而引發(fā)地裂,使得一些小建筑物發(fā)生傾斜現(xiàn)象。在通常情況下地下水的壓力并不會對建筑物造成什么危害,但是由于人為的活動使得壓力平衡遭到破壞,就會引起比較嚴重的如流砂、管涌等巖土工程危害。
2巖土工程勘察中水文地質工作的內容
2.1勘察內容
影響水文地質的因素有地下水位、分布以及隔水層厚度等多種因素,在進行評價時需要考慮多方面的因素,通常水文地質勘察的內容包括自然地理情況、地質環(huán)境條件、地下水位情況以及其他的一些內容。
自然地理情況包括地形地貌以及氣象水文特征等內容,地形地貌包括工程區(qū)域周圍的水系、地形開闊程度、地貌特征等,氣象水文特征包括水文地質所屬氣候地帶以及氣候濕潤情況等;地質環(huán)境包括巖土工程所在地區(qū)的地質地貌、地層巖性等情況;地下水位工程勘察的重點內容,包括近5年內的水位變化趨勢、補給排泄條件、地表水與地下水的變化情況等;其他還包括地下水類型、流向、含水層分布、水文地質參數(shù)以及地下水質等。
2.2 關鍵問題
巖土重要的工程地質特性包括巖土的水理性質,在進行勘查時要注意到沿途的軟化性、透水性、以及脹縮性等。水文地質勘查工作關鍵性問題包括巖石的裂縫性、土的空隙性、以及地下水的腐蝕性問題。
巖石的裂縫形成因素有很多,勘查巖石的裂縫性時水文地質勘察的重點和難點需要根據(jù)地下水的走勢、裂隙和洞穴的形態(tài)以及地下水類型等進行綜合考察;土屬于一種散體材料,必然會存在空隙,對土的空隙性進行考察主要是為了把握巖土工程的有效壓力及孔隙壓力,在進行勘察時一定要先知道土的組成,根據(jù)不同情況來進行分析,如對于固液兩相的飽和土,孔隙壓力就包括了孔隙氣壓力和孔隙水壓力,對于非飽和土的孔隙氣壓力形成的固相,氣基質吸力就不是固定的;地下水類型不同,含有的腐蝕性也是不相同,隨著地下水水位的不同,腐蝕性也是不相同,當?shù)叵滤幕瘜W成分達到一定含量時就會對混凝土材料造成腐蝕,因此在進行勘查時,這同樣也是一個重點內容。
3水文地質工作需要注意的問題
在對水文地質進行勘查時,要注意以下幾點,首先要明確勘查的目標,針對建筑物的性質對地下水進行考察,合理的把工作任務分配到勘察人員身上,勘查人員在進行場地之前,要明確建筑物所屬單元的位置區(qū)域。
進行現(xiàn)場勘查時,先對現(xiàn)場鉆探孔內進行試驗,調查地下水情況,明確現(xiàn)場巖土層含水層預計隔水層的分布情況、水位的變化等,若是場地比較特殊,就需要作壓水試驗,可以采取人工開坑來節(jié)省資金。在進行勘查后要收集包括降雨量、蒸發(fā)量以及歷史水位變化趨勢等在內的區(qū)域水文、氣象資料,為以后的構筑物抗浮能力提供相關參數(shù)。若是考察的地質比較特殊如砂土、粉砂地質,就需要對歷史最高水位進行判別,若是如泥灰?guī)r等的泥質巖類,在勘查過程中一定要充分考慮到降雨浸泡以及巖石軟化等問題。
根據(jù)國家2009年制定的《巖土工程勘察規(guī)范》的要求規(guī)范來準備資料,若是認定地下水腐蝕性不強,只需要進行腐蝕性評價即可,若是腐蝕性比較強,就需要取樣進行試驗對建筑物材料的腐蝕性。若是在勘察時發(fā)現(xiàn)地下水存在水頭壓差,或是橫向滲流,就需要考慮到巖土層的管涌以及潛蝕的可能性,若是當?shù)氐叵滤怀霈F(xiàn)過猛烈變化,就需要充分考慮地下水位變化對建筑物的影響。
4結語
綜上所述,本文先講述了我國水文地質評價內容,接著講述了巖土工程勘察中水文地質工作的內容以及水文地質工作需要注意的問題,隨著我國科技的發(fā)展,將會有越來越多的新科技運用在巖土勘察中,同樣在水文地質工作中也會出現(xiàn)新的問題,這些問題仍然需要更多的人員去探討。
參考文獻
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[2]李銘鵬,賴麗婷.論巖土工程勘察中水文地質工作的重要性[J].地球 ,2013,(8):179-179.
關鍵詞微水試驗抽水試驗滲透系數(shù)
1 微水試驗的現(xiàn)場試驗技術
1.1現(xiàn)場試驗技術
微水試驗可以從現(xiàn)場試驗技術和數(shù)據(jù)處理模型兩個方面進行闡述?,F(xiàn)場試驗技術可以概括為五步:(1)將水壓傳感器放入井孔一定深度; (2)將水位擾動設備放入井孔,靜待水位穩(wěn)定; (3)使用擾動設備瞬間改變井孔內水位; (4)記錄水位恢復數(shù)據(jù); (5)最后用圖表的分析方法計算滲透系數(shù)值。
試驗方法使孔內水位瞬時下降,然后等待水位上升恢復, 故又稱“升水頭試驗( Rising HeadTest) ”。同理,“降水頭試驗( Falling Head Test) ”是在孔內放入探頭,并且水位穩(wěn)定后,快速插入一個圓柱體,使水位瞬時上升,然后記錄水位下降恢復的方法。目前水位變化的數(shù)據(jù)基本上都是使用水壓傳感器進行記錄,配合數(shù)據(jù)采集裝置,可以自動、高效的記錄水位變化的全程數(shù)據(jù)。
在試驗時,為了捕捉井孔中最大的初始位移,需要在圓柱體插入或從井中提出之前就開始記錄動水位變化(從井口到水位的距離) ,一直記錄到試驗結束。不管應用何種微水試驗理論求取滲透系數(shù),并不是所有數(shù)據(jù)都有用,對分析計算有用的只是水位變化達到最大值之后到水位達到穩(wěn)定這一段時間內的數(shù)據(jù)。試驗結束后,從動水位時間曲線中選擇合適的時間作為計算數(shù)據(jù)的起點,相應這個起點的時間也設為0,以后的時間都要減去起點的時間(如圖1所示) 。
圖 1從完整數(shù)據(jù)中摘取計算數(shù)據(jù)
1.2過阻尼衰減和欠阻尼衰減
微水試驗是建立在達西定律的基礎上,地下水流動時水分子之間的粘滯力要遠比其慣性力明顯,慣性力通常在數(shù)學分析中忽略不計。但通過多年的研究,學者們發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場水位變化的數(shù)據(jù)除了圖3所表現(xiàn)出的指數(shù)形式衰減外,還有另一種表現(xiàn)形式。
在圖1所示的升水頭試驗中可以看出,當水位變化快速達到最大( h0 )后,開始的恢復速度快(斜率大) ,隨后恢復速度變慢,逐漸停止,未發(fā)生原始靜止水位附近的振蕩,水流初始的動能已在水位達到靜止時被水分子之間的摩擦、水柱與井壁的摩擦和水柱增大的勢能消耗完畢,稱之為“過阻尼衰減”。此種情況多發(fā)生在弱滲透性地層和中等滲透性地層中。
但在某些情況下,地下水流動所引起的慣性力是不能忽略的。對于強滲透地層,水位恢復速度很快,在達到原始靜止水位時,可能還會有剩余的動能克服粘滯力,從而在靜止水位上下發(fā)生振蕩,如同一個有一定阻尼的彈簧,逐漸穩(wěn)定在平衡狀態(tài),此即“欠阻尼衰減”,此時慣性力不能再忽略。
2 微水試驗和抽水試驗的選擇
微水試驗時間非常短,影響半徑又小,其結果的準確性常常受到質疑,有必要對兩者進行對比分析。
抽水試驗周期長,影響的含水層體積大;微水試驗周期短,影響的含水層體積小,對于測定特定含水層有自己的優(yōu)勢,比如體積較大的透鏡體,如果采用抽水試驗,流入井孔中的地下水不僅包括透鏡體的水,還包括透鏡體之外含水層的水,得到的滲透系數(shù)是一平均值。而微水試驗的影響半徑小, 其所測得的滲透系數(shù)為透鏡體自身的滲透性。因此,對于同一地點,微水試驗和抽水試驗的結果往往并不相同, 計算結果可能差一個數(shù)量級,主要是因為影響半徑不同。如果地層很不均勻,可能需要同時做抽水和微水試驗。
在工程實踐中大多采用抽水試驗技術, 認為利用抽水試驗計算的滲透系數(shù)比微水試驗更準確。從區(qū)域范圍來看,這種觀點是正確的,但是抽水試驗也有自己的局限性,因為抽水試驗所確定的滲透系數(shù)是較大范圍地層的平均值,往往低估了最高滲透系數(shù),又高估了最低滲透系數(shù)。微水試驗影響半徑小, 在同一個地點多做幾組試驗,單個微水試驗對于沉積層中相變的情況并不考慮,所取得的滲透系數(shù)是一種經(jīng)過數(shù)學平均的均值。抽水試驗和微水試驗的計算結果都會與實際有一定誤差,抽水試驗由于影響半徑大,滲透系數(shù)代表大范圍地層的平均滲透系數(shù), 而微水試驗由于影響半徑小,滲透系數(shù)代表只能代表近井孔處某一個巖土層的特性,而未能考慮遠處不同巖相對滲透系數(shù)的影響。
雖然一些學者針對微水試驗提出了自己的觀點,認為井孔的質量對于微水試驗結果的影響較大,且滲透系數(shù)不能代表大范圍含水層,當沒有條件進行抽水試驗時寧愿通過經(jīng)驗方法確定滲透系數(shù)。雖然微水試驗有其固有的缺點,但其優(yōu)勢也很明顯,并且根據(jù)工程所處階段和重要性,選用微水試驗也不失為一種好方法。
“利用水文試驗得到的滲透系數(shù)到底代表哪個含水層”這個問題決定于進入井孔中水體來自哪個含水層。如果流入井孔的水全部來自A含水層,那么所得結果即為A含水層的滲透系數(shù)。但如果流入井孔的水來自多個含水層,比如來自A和B 含水層(或者雖然進水段位于A含水層,但B 含水層通過越流補給或其他方式間接進入井孔) ,那么所得滲透系數(shù)代表的是A 和B 含水層的平均值。抽水試驗由于影響半徑大、單次降深大,如果含水層厚度較大,進入井孔中的水可能來自單個含水層,但當含水層厚度較小或存在越流補給的情況下,進入井孔的水一般來自多個含水層。而微水試驗由于影響半徑小、單次降深小、周期短,即使對于含水層較薄的情況,進入井孔的水也來自試驗含水層,發(fā)生越流補給的可能性很小。因此可見,抽水試驗和微水試驗的針對性是不同的,即滲透系數(shù)所代表的地層范圍不同。表1為抽水試驗和微水試驗的比較。
表1抽水試驗和微水試驗的比較
因此,在同一個孔中對同一深度段地層進行抽水試驗和微水試驗,如果計算的滲透系數(shù)不同,不能輕易說某一個試驗是錯的,要仔細分析地層和鉆孔結構,有可能各自的滲透系數(shù)代表的地層范圍是不同的。
如果含水層較厚,地層較為均一,抽水試驗和微水試驗可以得到近似的滲透系數(shù)。當承壓含水層中隔水頂?shù)装甯羲阅懿缓脮r,在抽水試驗時可能會發(fā)生越流補給,造成兩種試驗結果不一致。微水試驗由于水頭差小、影響半徑小、試驗周期短,即使隔水層性能不好,在試驗過程中一般也不發(fā)生越流補給,所得的滲透系數(shù)反映的只是含水層自身的滲透性。
如果不同滲透性的含水層交互分布,使用抽水試驗較難測得其中某一層的滲透系數(shù)值,得到的多是各層平均值。而微水試驗可以較順利求得某一含水層的滲透系數(shù)。
綜上所述,對于含水層發(fā)育較穩(wěn)定,連續(xù)性較好的情況,特別是滲透性不同的含水層上下相連時,采用微水試驗獲取的滲透系數(shù)更為可信,而采用抽水試驗由于影響半徑比較大,除了試驗含水層,也可能有其他含水層的水進入井孔,滲透系數(shù)往往是多個含水層的平均值。在實際工程中可依據(jù)試驗的目的選擇合適的試驗方法。
3 微水試驗的井孔設計
為了順利進行微水試驗,需要在現(xiàn)場試驗之前根據(jù)現(xiàn)場的條件(設備條件、地質條件等)預先設計井孔,水文試驗井孔不同于一般勘探孔,井孔的結構和質量對水文試驗的結果影響很大,但常常為技術人員所忽略。井孔的兩個方面對于試驗的影響最重要,一是井孔結構,二是洗井的效果。
3.1井孔結構
進行鉆探施工時,采用何種方法主要取決于水文地質條件和井孔的目的,比如在地下水污染地區(qū)設立的監(jiān)測孔,因為要提取水樣進行化學分析,所以在成孔時盡量不要采用可能影響試驗結果的外加物質。但不管采用何種成孔技術,在成孔過程中難免會產(chǎn)生大量的碎屑,包括殘余的泥漿、破碎的細顆粒等。這些碎屑會聚集在井壁,對緊鄰井壁的地層滲透性產(chǎn)生較大影響。水文試驗井孔的結構主要包括4個方面:套管、過濾管、環(huán)狀過濾層、環(huán)狀止水層,如圖2所示。
圖 2 井孔結構示意圖
(1)套管:在微水試驗中,套管半徑?jīng)Q定了試驗的時間和放入井孔中設備(電纜、提筒)的尺寸。水位恢復的時間與半徑成正比,即半徑越大,試驗周期就越長。針對低滲透地層,栓塞2微水試驗和閉合2微水試
驗即通過改變栓塞上部豎管的直徑達到改變套管直徑而縮短試驗時間的目的。
(2)過濾管:過濾管有多種,有骨架過濾管(俗稱花管) 、包網(wǎng)過濾管、纏絲過濾管、填礫過濾管等,后三種過濾管都是以骨架過濾管為基礎制作,應根據(jù)含水層巖性構成和井壁穩(wěn)定情況選用。如果孔隙率小,地下水會在孔處收斂,產(chǎn)生額外的水頭損失,使微水試驗的結果復雜化。
(3)過濾層:指位于過濾管和井壁之間的材料,功能是防止細顆粒隨地下水流入井中,在井壁穩(wěn)定的含水層中,過濾層的另一個作用是給上面的環(huán)狀止水層提供支撐。
(4)止水層:指位于套管和井壁之間的低滲透材料,對非試驗含水層進行止水,阻止非試驗含水層地下水向過濾管段的垂直運動。對于微水試驗,必須保證進入井管的水來自試驗含水層,否則會出現(xiàn)異常的結果。
3.2洗井
在成孔過程中會形成大量碎屑,洗井的目的就是清除過濾段地層中的碎屑。對于微水試驗而言,這是一項非常重要的工作,但常常又不被重視,以至于試驗結果和實際相差甚遠。說明在正式微水試驗前進行充分洗井的必要性。
微水試驗的結果受井壁條件影響很大,即所謂的“皮膚效應”,如圖3。在井壁周圍可形成比原地層滲透性高或低的區(qū)域,因此皮膚效應可分為正皮膚效應(滲透系數(shù)減小)與負皮膚效應(滲透系數(shù)增大)兩種。正皮膚效應對微水試驗的影響最大。
(A)存在皮膚效應的井孔(B)理想井孔
圖3 皮膚效應
國外學者認為,微水試驗和抽水試驗所計算的滲透系數(shù)差異主要源于皮膚效應的影響,并且皮膚效應會造成微水試驗結果小于抽水試驗。這里需要指出的是,此種說法應該有一個前提條件,即含水層較厚,地層較為均一。因為對同一含水層進行抽水試驗和微水試驗,從表面看進入水井的水都是同一含水層,但如果含水層較薄,或巖性組成變化較大,此時抽水試驗和微水試驗的實際試驗含水層并不一致,因此滲透系數(shù)的差異原因不僅僅是皮膚效應引起的,單純比較兩種試驗方法的滲透系數(shù)大小是沒有意義的。
目前處理微水試驗數(shù)據(jù)的數(shù)學模型皆建立在不存在皮膚效應的基礎上,即圖3 ( b)所示的情況,雖然目前提出了一些考慮皮膚效應的模型,但很少應用,因為現(xiàn)實情況很難通過幾個假設來說明,因此最好在洗井階段就將碎屑盡可能的清除,而不要將皮膚效應留到數(shù)據(jù)處理階段。
關鍵詞:地質勘查;水文問題
中圖分類號:P64文獻標識碼: A
一、水文地質勘察存在的問題
1各種類型的地下水
1.1地下水類型
根據(jù)特有性質,及賦存介質將地下水分為松散巖類孔隙水,碎屑巖裂隙孔隙水,碳酸鹽巖裂隙喀斯特水,火山巖裂隙孔隙水、基巖裂隙水;按其埋藏條件和水力特性是棲息,潛水和承壓水。
1.2含水層水平,分布,巖性,厚度,埋藏深度含水層:(卵石礫石土,礫石,礫石,砂礫巖),性別(礫砂,砂礫,沙,沙細,淤泥,淤泥質土)破碎基巖風化帶,構造破碎帶,巖層孔隙與裂縫,石灰?guī)r的溶蝕、孔洞、漏斗、山洞等,玄武巖的裂隙帶。隔水層:粉質粘土和致密完整巖石。
2靜水位和變化幅度
天然地基承載力設計值計算砂土地震液化,膨脹土,脹縮深度確定,基礎深度的確定,邊坡穩(wěn)定性評價?;觽韧翂毫τ嬎慊咏邓偷叵鹿こ蹋克坑嬎?,計算深基坑,地下室底板抗浮計算,判別巖石滲透變形(流土,管道,腐蝕)等一系列問題,需要靜水位地下水資料。要準確的測定,一般在洞后24h后統(tǒng)一測定。充分利用抽水孔觀察孔觀察,必要時下測水管觀測。地下水位的地形,氣象,水文和人的因素和變化,收集區(qū)域水文地質數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)的鄰近地區(qū)或通過長期觀察和調查,查明地下水水位變化特征。一般隨季節(jié)變化而變化,隨潮汐海岸,河流和湖泊岸邊洪水影響,人工排水區(qū)抽水影響地下室底板的抗浮計算時,應提供最高水位數(shù)據(jù)。如果不是最高水位,平原區(qū)地下水設防水準的建筑室外地坪標高。
3地下水的徑流、補給、排泄
根據(jù)地形,氣象,水文,地質結構,含水層分布狀況及其與水接觸,分析地下水流動和動態(tài)特性。地下的水流量,根據(jù)水位(壓力)線圖確定。水力坡度根據(jù)水位(壓力)圖計算。
4地下水化學成分及其對建筑材料腐蝕評價,需要飲用水,適宜性評價
只為腐蝕性評價淺析,需要飲用水適宜性評價分析。評價腐蝕的二級或三環(huán)境評價,根據(jù)地層滲透性評價,弱透水層是指粉土和粘性土,強透水層是指沙質土壤(粉砂,細砂,砂,砂,礫石,碎石土和裂縫,沙)孔和搖滾的發(fā)展。
5測定水文地質參數(shù)
根據(jù)工程要求,通過抽水試驗,滲透試驗,注水試驗,水壓試驗測定地下水流速,孔隙水壓力,測定長期觀測和室內試驗,滲透系數(shù),影響半徑,提供導水系數(shù),水供應,釋水因子,吸收率,地下水實際流速流量,孔隙水壓力等參數(shù)。一般工程測量中,經(jīng)常只做簡單的抽水試驗,提供粗略的滲透系數(shù)。重要的項目要做2次以上的降水抽水試驗,至少要有1個觀察孔的安排,最大下降方法的工程設計需要縮編水平或達到降水設計降深的一半。常用的方法計算地下水井
6地下水預測不良地質作用
沼澤和鹽堿化;巖石軟化,解體和濕陷性;膨脹土脹縮變形;地面塌陷;邊坡失穩(wěn);井下突水;基礎上浮,坑底突涌;海水入侵。
二、對水文地質工作的建議
1地下水水質污染情況的調查是保障供水安全的基本措施
針對我國的水質受到嚴重污染的情況,因此急需發(fā)展的全面調查地下水水質,并作為一個主要的工程來抓。在工作部署上可以是大流域或經(jīng)濟發(fā)展重點區(qū)域,城市群區(qū)域,農(nóng)牧業(yè)重點開發(fā)區(qū)逐步蔓延。建議這項工作已進行了地下水與環(huán)境地質調查項目中分離出來,作為一個單獨的項目。在我國現(xiàn)在已經(jīng)很難找到地下水反映本地背景值的區(qū)域作為對比,提供l?20萬區(qū)域水文地質普查數(shù)據(jù)作為原始背景。
2加強地下水均衡試驗基地建設
論加強水文地質參數(shù),為不同地區(qū)(代表不同的水文地質類型)地下水科學實驗基地,發(fā)展和地下水科學實驗。除了測試地下水蒸發(fā)蒸騰的研究,還應結合不同的地貌類型。
3全面實施地下水監(jiān)測項目規(guī)劃
根據(jù)示范多個地區(qū),全面建設地下水監(jiān)測網(wǎng)絡,數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和自動傳輸系統(tǒng),一批有代表性的監(jiān)測點。自從我國開始實施監(jiān)測以來,不能反映真實的數(shù)據(jù),急需一批新的監(jiān)測孔,這是實施國土資源部對地下水監(jiān)測,防止地下水的過度開采污染和重大舉措。
4積極實施新理論、新技術和新方法的研究和推廣
應用遙感技術,同位素技術,數(shù)值模擬技術,信息技術是提高水文地質特征和機制的重要技術方法。目前研究的服務繼續(xù)擴大,以準確的水文地質參數(shù),降低身體的工作量,為決策分析提供技術支持與管理。地下水系統(tǒng)理論,系統(tǒng)理論在水文地質中的應用,地下水運動和分析的水資源評價的基本理論,要結合中國的實踐,進一步完善和提高。
5加強區(qū)域綜合研究和專題研究
我國地域遼闊,自然地理和地質條件復雜,地質條件極其復雜,我國地下水的分布和演化具有深刻影響。地下水的形成理論,平均價值的地下水運動,水文學與地球化學作用,人為干擾的影響下條件的變化,需要進行深入的研究。中國地質調查局已明確區(qū)域研究院,是一家專業(yè)研究機構,也是區(qū)域管理中心,中國地質環(huán)境監(jiān)測研究所與各大專院校,更應成為跨學科研究中心,培訓水文地質專家的理論和實際應用的專家,并不斷的提高我們的水文地質研究。
6加強地下水合理利用與保護
繼續(xù)實施的帶有全局性,長期性,定向問題研究。國民經(jīng)濟發(fā)展規(guī)劃中,規(guī)劃的水文地質工作的發(fā)展帶來了巨大的機遇。國家需要的是水文地質工作的出發(fā)點和落腳點,結合經(jīng)濟和社會發(fā)展的需要,服務經(jīng)濟社會的發(fā)展,水文工作才有生命力。根據(jù)政府的職能部門,應不斷加強地下水開發(fā)利用和保護的相關政策的戰(zhàn)略研究,使地下水這一寶貴資源的自然屬性和社會屬性是緊密結合經(jīng)濟,走出一條適合我國國情和自然環(huán)境的綜合與協(xié)調的辦法可持續(xù)發(fā)展。
結束語
地下水是巖土體的組成部分,它直接影響建筑場地地基巖土體的工程特性,對建筑物地基基礎的穩(wěn)定性和耐久性都產(chǎn)生影響,但在工程勘察設計和施工過程中水文地質問題卻常常被忽視。本文結合筆者多年工作經(jīng)驗,就水文地質的分類以及存在的問題進行了初步的分析,并對水文地質勘查工作提出了相關的建議,供相關人員參考。
參考文獻
[1]吳波.工程地質勘察中水文地質測試與研究[J].中國新技術新產(chǎn)品,2009第2l期.
關鍵詞:地質勘查;水文地質;巖土;危害;措施
中圖分類號:U469文獻標識碼: A
引言
地下水作為巖土體的主要組成部分,與巖土體的工程特性具有非常密切的關系,是建筑施工的地質環(huán)境基礎。在進行工程地質勘查和設計施工的過程中,加強水文地質勘查可以有效提高建筑施工的安全性、穩(wěn)定性、耐久性,直接影響著地質工程質量。因此,在進行工程地質勘查過程中,相關人員要對水文地質問題進行充分研究,對水文地質危害進行預防和控制。
一、工程地質的簡要概述
我們將人類活動范圍內進行的工程施工中有關問題的研究、調查以及解決的措施的一門科學稱之為工程地質。人們研究工程地質的主要目的是為了能夠通過對施工場區(qū)以及周圍環(huán)境的地質條件進行詳細的考察,并根據(jù)實際的情況來分析和預測在某個地質條件下,工程施工可能會出現(xiàn)的問題,以及根據(jù)問題提出具體的解決方案。并依此為依據(jù)來選擇最適合的工程地質施工地點,為有關的可能會出現(xiàn)的有害的地質問題提出相應的解決措施,保證地質工程在設計方面的科學性、合理性,以及在施工過程中的可行性、穩(wěn)定性。
能夠提出對巖良的建設性措施;能夠準確的鑒定巖土的成分;能夠分析并確認巖土組織的自然屬性對地質工程穩(wěn)定性的影響。上述三點是地質工程主要的研究內容。但是,地質工程勘察的基本任務是有針對性的,可以專業(yè)的回答在工程施工方面遇到的地質問題,并能夠給予相應的解答,其主要的目的是通過對地質的實地勘察來了解工程地質問題,以及通過相應的措施和解決辦法來確保地質工程施工安全、有序的進行。
二、水文地質勘查評價內容
1. 影響工程質量的水文地質因素相關資料顯示,影響工程質量的水文地質因素主要包括:①地下水位與地下水類型;②隔水層和含水層之間的組合關系;③隔水層與含水層各自厚度;④隔水層和含水層水分的分布、水頭等特點;⑤巖土層滲透系數(shù)及滲透性的強弱;⑥地下水位變動幅度。
2. 水文地質評價內容
在對水文地質進行評價的過程中,主要對以下內容進行分析。
1)對地質地下水位與巖土層之間的狀況進行分析,觀察兩者對建筑物的作用效果。根據(jù)分析資料,對可能出現(xiàn)的巖土工程危害進行控制,提出相關解決對策。
2)工程勘察過程中要對建筑物的基礎地基類型及相關水文地質進行分析,根據(jù)地基及水文地質資料對水文地質可能出現(xiàn)的問題進行預防。
3)在進行分析的過程中,相關人員要對不同條件下的地下水對建筑物基礎地基的影響進行分析。例如:①觀察地下水對埋藏的鋼筋、砼等的腐蝕效果;②對軟土巖石、強風化巖、膨脹土等巖土體進行分析,對可能出現(xiàn)的膨脹作用、軟化作用、崩解作用進行研究;③對地下水位基坑滲透及富水狀況進行分析,對人工降水可能出現(xiàn)的土體沉降、邊坡失衡等狀況進行控制。
三、巖土水理性質
巖土的物理性質和水理性質是巖土具備的重要性質。在地下水和巖土之間存在著某種必要的相互作用,而此時顯示出來的各種巖土的表現(xiàn)稱之為巖土水理性質。在實際的工程地質勘查過程中,巖土的水理性質通常是直接影響工程建筑穩(wěn)定性的因素。在過去的工程地質勘查過程中,經(jīng)常會出現(xiàn)忽視對于巖土水理性質的研究。對于巖土水理性質的研究有利于加強對巖土強度和形變的了解。在實際的工程地質勘查過程中,如果忽視了對巖土水理性質的研究,那么說明在此勘查過程中沒能全面的評價巖土工程地質。從以下兩點介紹一下巖土的水理性質:①地下水的存在形式;可以分為結合水、毛細管水和重力水三種,其中結合水又可分為強結合水和弱結合水兩種;②巖土的重要的水理性質;巖土的重要水理性質包括:于透水性、淤軟化性、崩解性,榆給水性、虞脹縮性。
四、 地下水升降變化造成的工程危害
地下水位在很大程度上影響著工程地質效果,水位的升降變化直接導致工程地質土質發(fā)生轉變。土質土壤空隙加大,造成土壤的滲水性、透水性等性質發(fā)生轉變。
1、地下水位上升引起的工程危害
水位上升可以導致巖土工程出現(xiàn)土壤沼澤化、鹽漬化等,造成巖土工程質量大打折扣。地下水位可能在很大程度上造成建筑物的腐蝕效果加重,導致巖土體出現(xiàn)滑動。部分水位上升還可能導致巖土結構破壞,造成巖土層結構強度降低,出現(xiàn)流砂、管涌等現(xiàn)象。除此之外,上述狀況還可能導致河岸、斜坡等崩塌,造成地質不良的產(chǎn)生。在實際地質工程中,導致水位上升的因素主要包括大量降雨、溫度上升、含水層結構及總體巖土性質改變、施工因素等。
2、地下水位下降引起的工程危害
地下水位降低可以導致低劣、地面沉降等,導致工程地面出現(xiàn)塌陷,造成地下水枯竭。這種狀況加劇了地下水位惡化狀況,對工程地質的穩(wěn)定性、安全性具有非常大的威脅。在正常地質中,導致地下水位下降的因素有許多種。其中大多數(shù)是由于人為因素造成的,主要包括采礦人員采礦活動、建筑水庫補給、地下水大量抽取等。
3、地下水動壓力作用引起的工程危害
地下水動壓力改變可以在很大程度上造成地下水天然動力平衡效果降低,造成移動水壓出現(xiàn)改變。巖土工程地下水動壓力改變還可以引起巖土層出現(xiàn)流砂、管涌、基坑突涌等現(xiàn)象,造成水文地質整體狀況大幅降低。除此之外,地下水動壓力作用還可以導致地下水天然動力平衡條件發(fā)生轉變。這種狀況導致人為工程活動效果降低,造成巖土工程危害加重
五、地質勘查中水文地質問題應該注意的事項
1、高度重視在水文地質中遇到的問題
為了確保地質勘查的質量,在工程地質的勘查過程中,不僅僅要深入的研究水文地質問題,還要重點研究和巖土有關的水文地質問題。在實際的勘查過程中,可以從以下幾個方面加強對水文地質問題的研究:
1)自然地理條件。主要包括研究地區(qū)的氣象水文特征(包括季風情況和氣候的濕潤程度)和地形地貌(水系、地貌的侵蝕情況、地質環(huán)境等)等內容;
2)地下水位的情況。主要是要注意最近幾年該地區(qū)的地下水位的變化趨勢,以及有效的分析地下水與地表水之間的補給關系等內容;
3)科學有效的分析含隔水層情況。其主要的分析內容包括對這兩個水層的埋藏條件、地下水類型、流向、水位等內容進行勘察。除此之外,還要研究含水層的實際分布情況以及其厚度和深度等。
2、重視水文地質參數(shù)測定
在工程地質的勘查過程中,應該及時的做好以下工作來保證獲得精準的水文地質參數(shù):
1)及時測定水文地質勘查中的地下水壓,即要做好壓水試驗,根據(jù)實際情況確定試驗的起始壓力、最大壓力和壓力基數(shù),并根據(jù)壓力和入水量的關系繪制成最終的P-Q曲線;
2)用幾何法測量和確定地下水的流向,用充電法測定地下水的流速;
3)做好工程地下水位的測定工作,凡在工程地質勘查的過程中遇到地下水層時,都需要及時的測定其水位。
結束語
總而言之,不同的巖土水理性質對巖土地質效果具有非常大的影響,直接決定著地質施工質量。通過對不同水文地質狀況進行全面研究,可以在最大限度控制危害因素,減少巖土工程存在的風險隱患。水文地質勘查狀況已經(jīng)成為人們關注的焦點,因此在進行水文地質勘查的過程中,相關人員要對存在的水文問題進行全面勘查,確保從本質上降低水文地質對地質工程的影響,提高工程質量。
參考文獻
[1]李建生.工程勘察中水文地質問題分析研究[J].中國新技術新產(chǎn)品.2010年
關鍵詞:水文地質;工程地質;作用
中圖分類號: P64文獻標識碼: A
引言
水文地質問題在工程設計、勘察和施工過程中一直都是一個非常重要的問題,例如對建筑物持力層的確定、基本設計以及工程整體的地址危害控制等內容都離不開對水文地質的勘探,但也是一個非常容易被忽略的問題。因此,在工程勘察階段一定要對水文地質問題進行高度重視,并在實際中充分發(fā)揮水文地質的有效性作用。
1、工程地質概述
工程地質是研究、調查并解決各種建筑工程或者人類活動中遇到的一些地質科學問題。工程地質研究的主要內容主要有確定巖土組分、力學性質與物理化學、組織結構以及對建筑工程穩(wěn)定性等方面可能產(chǎn)生的影響。工程地質主要是對各種工程地區(qū)的地質條件進行調查,對工程地區(qū)內的各種地質問題進行客觀評價,預測工程過程中容易產(chǎn)生的地質條件的變化和對影響建筑工程的因素。對巖土進行工程地質進行分類,在此基礎上對巖土的建筑性能進行改善。選擇最佳的施工地點,提供施工地區(qū)的不良地質問題解決方案,保證建筑工程的順利進行。
作為巖土體的重要組成部分,地下水會對建筑工程地區(qū)基巖土體的工程特性產(chǎn)生直接的影響。除此以外,建筑物環(huán)境條件的地下水還會對建筑工程基礎的穩(wěn)定性以及耐久性產(chǎn)生影響。但是在實際的勘察工作中,由于水文參數(shù)的利用比較少,所以水文地質勘察常常被作為一種象征性的工作。
2、工程地質勘察中水文地質評價內容
在以前的工程勘察報告中,因為并未完全結合施工需要和基礎設計評價地下水對巖土工程的危害和作用,在許多地區(qū)已經(jīng)出現(xiàn)了多個由于水文地質造成建筑物開裂和基礎下沉的質量事故。在山區(qū)中,經(jīng)常會因為強降水而引發(fā)泥石流、山體滑坡等地質災害。對經(jīng)驗和教訓進行總結,在今后的工程勘察中,要對水文地質問題的評價,應重視以下幾方面:
(1)預測可能產(chǎn)生的巖土工程危害,并對地下水對巖土體和建筑物的作用和影響進行重點評價,同時提出相應的防治措施。
(2)調查相關的水文地質問題,全面結合建筑物地基基礎類型的需要,并搜集所需要的有關選型的水文地質資料。
(3)探查地下水的天然條件和天然狀態(tài)下的影響,并對巖土體和建筑物的反作用以及對人為工程活動中地下水的變化情況進行分析并預側。
(4)從工程角度,根據(jù)地下水對工程的影響與作用,提出在不同的條件下應該重點評價的地質問題:
①對埋藏在地下水位以下的建筑物基礎中水對砼及砼中鋼筋的腐蝕性。
②對選用強風化巖、殘積土、軟質巖石、膨脹土等巖土體作為基礎持力層的建筑場地,應重點評價地下水活動對上述巖土體可能產(chǎn)生的崩解、脹縮、軟化等作用。
③當?shù)鼗A壓縮層范圍內存在飽和、松散的粉土、粉細砂時,應對可能產(chǎn)生的地震液化、流砂、管涌、潛蝕進行預測。
④在設計施工地下室車庫中,因為地下水位變化而產(chǎn)生的基坑上浮問題。
在山西中南部鐵路通道某地段工程地質問題突出。根據(jù)該段線路工程地質與水文地質調查和勘探成果,分析了區(qū)段內工程地質概況與水文地質概況,并通過對工程地質調查與工程地質勘探所收集的地質資料,對該地段的水文地質條件進行工程地質分區(qū)。
3、巖土水位環(huán)境研究
巖土水理性質說的是在地下水互相作用的同時表現(xiàn)的物理特性,巖土水理性質在地下水文勘探中主要用于研究巖土強度變化和脫水或吸水后巖土層物理形變產(chǎn)生的對附近建筑物結構安全造成隱患。以前的勘探工作中,對其水理性質的研究就不夠充分。巖土的水理性質是巖土和地下水互相作用展現(xiàn)的結果。
地表下水儲存按貯存形式和物理性的不同可以分為重力水、毛細管水以及結合水三大類型。其中結合水根據(jù)結合強度的不同又可以細分為弱結合水和強結合水。
巖土水理性質及測試辦法:
(1)軟化性,主要是對演示耐水浸水能力、耐風化能力加以判斷的指標。一般粘土層、頁巖、泥沙質巖、泥巖等都存在一定的軟化性。據(jù)研究得知,如果地下環(huán)境中存在易軟化巖層,在地下水的長期持續(xù)侵蝕下逐漸產(chǎn)生軟弱夾層。
(2)透水性,是指巖土層可以析出水分的物理特性。巖上體滲透系數(shù),是一項重要紙幣,在地質調查中靠抽水試驗獲取,在勘探后活動中,物理特性中的透水性通常用滲透系數(shù)測算。
(3)崩解性,說的是巖浸水濕化之后,因為土粒遭受到損壞,使得其整體的土質崩解。
(4)給水性,飽水巖土在地球重力影響下從縫隙中滲出水分,通常用給水度來衡量滲出水的量。在地質勘探活動中給水度是一項重要的指標,對場地疏時間產(chǎn)生重要影響,給水度主要通過幾項實驗進行測定。
(5)脹縮性,說的是巖土在吸收充足的水分之后體積有所增加,在失去水分之后體積有所減少,這種特性的根本就是因為其表面的顆粒通過吸水增加水膜的厚度,以及水膜脫水導致形變而產(chǎn)生的。
4、地下水引起的巖土工程危害
(1)地下水升降變化引起的巖土工程危害:地下水位變化可由天然因素或人為因素引起,但不管什么原因,當?shù)叵滤坏淖兓_到一定程度時,都會對巖土工程造成危害,地下水位變化引起危害又可分為三種方式:
①水位上升引起的巖土工程危害。潛水位上升的原因是多種多樣的,其主要受地質因素如含水層結構、總體巖性產(chǎn)狀.水文氣象因素如降雨量、氣溫等及人為因素如灌溉、施工等的影響,有時往往是幾種因素的綜合結果。由干潛水面上升對巖土工程可能造成:
a.土體沼澤化、鹽漬化,巖土及地下水對建筑物腐蝕性增強。
b.斜坡、河岸等巖土體產(chǎn)生滑移、崩塌等不良地質現(xiàn)象。
c.一些具特殊性的巖土體結構破壞、強度降低、軟化,引發(fā)山體滑坡。
d.引起粉細砂及粉土飽和液化、出現(xiàn)流砂、管涌等現(xiàn)象。
e.地下洞室充水淹沒,基礎上浮、建筑物失穩(wěn)。
②地下水位下降引起的巖土工程危害。地下水位的降低多是由于人為因素造成的,如集中大量抽取地下水、采礦活動中的礦床疏干以及上游筑壩、修建水庫截奪下游地下水的補給等。地下水的過大下降,常常誘發(fā)地裂、地面沉降、地面塌陷等地質災害以及地下水源枯竭、水質惡化等環(huán)境問題,對巖土體、建筑物的穩(wěn)定性和人類自身的居住環(huán)境造成很大威脅。
③地下水的升降變化能引起膨脹性巖土產(chǎn)生不均勻的脹縮變形,當?shù)叵滤殿l繁時,不僅使巖土的膨脹收縮變形往復,而且會導致巖土的膨脹收縮幅度不斷加大,進而形成地裂引起建筑物特別是輕型建筑物的破壞。
(2)地下水在天然狀態(tài)下動水壓力作用比較微弱,一般不會造成什么危害,但在人為工程活動中由于改變了地下水天然動力平衡條件,在移動的動水壓力作用下,往往會引起一些嚴重的巖土工程危害,如流砂、管涌、基坑突涌等。流砂、管涌、基坑突涌的形成條件和防治措施在有關的工程地質文獻中已有較詳細的論述,這里不再重復。水文地質工作在建筑物持力層選擇、基礎設計、工程地質災害防治等方面都起著重要的作用,隨著工程勘察的發(fā)展,其必將受到越來越廣泛的重視,切實做好水文地質工作將對勘察水平的提高起著極大的推動作用。
在工程勘察中,我們要注意調查了解地下水位條件及其升降變化。為了正確評價地下水位升降變化對巖土工程的影響,在工程勘察中首先要準確地測定靜水位。在測定靜水位時應符合下列要求:
1、上部為潛水、下部為承壓水或多層含水層地區(qū),均應分層測定水位。
2、測定靜水位時應有一定的穩(wěn)定時間,鉆進過程中的初見水位不一定是靜水位。一般地區(qū)每小時測定一次,三次所側水位值相同或孔內水位差不超過2―3cm可作為靜水位。
3、工程勘察需要時,應該在勘察結束后,對靜水位進行一次統(tǒng)一測定。由于靜水位是相對的,會隨著地下水排泄或補給條件的變化而產(chǎn)生變化。
結語
總而言之,水文地質和工程地質二者關系極為密切,互相聯(lián)系和互相作用,因此,需要通過科學合理的方法精確計算出與水文地質相關的參數(shù),全面發(fā)揮水文地質應有的效用。
參考文獻:
中圖分類號:P64文獻標識碼: A
1 工程地質勘察中水文地質評價內容
在工程勘察中,對水文地質問題的評價,主要應考慮以下內容:
1.1 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。
1.2 工程勘察中還應密切結合建筑物地基基礎類型的需要,查明有關水文地質問題,提供選型所需的水文地質資料。
1.3 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問題,如:①對埋藏在地下水位以下的建筑物基礎中水對砼及砼內鋼筋的腐蝕性。②對選用軟質巖石、強風化巖、殘積土、膨脹土等巖土體作為基礎持力層的建筑場地,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。在地基基礎壓縮層范圍內存在松散、飽和的粉細砂、粉上時,應預測產(chǎn)生潛蝕、流砂、管涌的可能性。③當基礎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。④在地下水位以下開挖基坑,應進行滲透和富水試驗,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)定的可能性。
2 巖土水理性質
巖土水理性質是指巖士與地下水相互作用時顯示出來的各種性質。巖土水理性質與巖土的物理性質都是巖:巖土的水理性質不僅影響巖土的強度和變形,而且有些性質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的測試比較重視,對巖土的水理性質卻有所忽視,因而對巖土工程地質的評價是不夠全面的。巖土的水理性質是巖土與地下水相互作用顯示出來的性質,下面首先介紹一下地下水的賦存形式及對巖土水理性質的影響,然后再對巖土的幾個重要的水理性質及研究測試方法進行簡單的介紹。
2.1 地下水的賦存形式:地下水按其在巖土中的賦存形式可分為結合水、毛細管水和重力水三種,其中結合水又可分為強結合水和弱結合水兩種。
2.2 巖土的主要的水理性質及測試辦法:①軟化性,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,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。各類成因的粘性上層、泥巖、頁巖、泥質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。松散巖上的顆粒愈細、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。透水性一般可用滲透系數(shù)表示,巖上體的滲透系數(shù)可通過抽水試驗求取。 ③崩解性,是指巖浸水濕化后,由于土粒連接被削弱,破壞,使土體崩敞、解體的特性。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的性能,以給水度表示。給水度是含水層的幾個重要水文地質參數(shù),也影響場地疏時間。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,巖土的漲縮性是由于顆粒表面結合水膜吸水變厚,失水變薄造成的。
3 地下水引起的巖土工程危害
地下水引起的巖土工程危害,主要是由于地下水位升降變化和地下水動水壓力作用兩個方面的原因造成的。
3.1 地下水升降變化引起的巖土工程危害。地下水位變化可由天然因素或人為因素引起,但不管什么原因,當?shù)叵滤坏淖兓_到一定程度時,都會對巖土工程造成危害,地下水位變化引起危害又可分為三種方式:
3.1.1 水位上升引起的巖土工程危害。潛水位上升的原因是多種多樣的,其主要受地質因素如含水層結構、總體巖性產(chǎn)狀;水文氣象因素如降雨量、氣溫等及人為因素如灌溉、施工等的影響,有時往往是幾種因素的綜合結果。由于潛水面上升對巖土工程可能造成:①土壤沼澤化、鹽漬化,巖土及地下水對建筑物腐蝕性增強。②斜坡、河岸等巖土體巖產(chǎn)生滑移、崩塌等不良地質現(xiàn)象。③一些具特殊性的巖土體結構破壞、強度降低、軟化。④引起粉細砂及粉土飽和液化、出現(xiàn)流砂,管涌等現(xiàn)象。⑤地下洞室充水淹沒,基礎上浮,建筑物失穩(wěn)。
3.1.2 地下水位下降引起的巖土工程危害。地下水位的降低多是由于人為因素造成的,如集中大量抽取地下水.采礦活動中的礦床疏干以及上游筑壩,修建水庫截奪下游地下水的補給等。地下水的過大下降,常常誘發(fā)地裂、地面沉降、地面塌陷等地質災害以及地下水源枯竭、水質惡化等環(huán)境問題,對巖土體、建筑物的穩(wěn)定性和人類自身的居住環(huán)境造成很大威脅。
3.1.3 地下水頻繁升降對巖土工程造成的危害。地下水的升降變化能引起膨脹性巖土產(chǎn)生不均勻的脹縮變形,當?shù)叵滤殿l繁時.不僅使巖上的膨脹收縮變形往復,而且會導致巖土的膨脹收縮幅度不斷加大,進而形成地裂引起建筑物特別是輕型建筑物的破壞。地下水升降變動帶內由于地下水的滲透,會將土層中的鐵、鋁成分淋失,土層失去膠結物將造成土質變松、含水量孔隙比增大,壓縮模量、承載力降低,給巖土工程基礎選擇、處理帶來較大的麻煩。
3.2 地下水動壓力作用引起巖土工程危害。地下水在天然狀態(tài)下動水壓力作用比較微弱,一般不會造成什么危害,但在人為工程活動中由于改變地下水天然動力平衡條件,在移動的動水壓力作用下,往往會引起一些嚴重的巖土工程危害,如流砂、管涌、基坑突涌等。流砂、管涌、基坑突涌的形成條件和防治措施在有關的工程地質文獻已有較詳細的論述,這里不再重復。
關鍵詞: 水文地質;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
中圖分類號U652.2:文獻標識碼: A 文章編號:2095-2104(2012)07-0020-02
一、工程地質勘察工作的基本原則
以查明與地質條件有關的險工、險段和險情部位的出險原因,這是除險加固工程勘察工作的基本原則,其余沒有出險的部位不必進行勘察,除非委托方另有要求。此原則就相當于醫(yī)生面對一個腿關節(jié)疼痛的病人,用不著給人家做胸部CT和謂鏡檢查,除非病人要求作全面體檢,否則就有“敲詐”之嫌!對于病險工程的全面體檢,那是安全鑒定的任務,這個原則一定要分清楚,否則費力不討好。
某些工程還有大壩加高任務,是在原大壩上增加了新的荷載,壩基受力條件有所變化,這時必須進行壩基工程地質評價,作出壩基地質體是否能夠滿足大壩加高要求的地質結論,這一點在實際工作中往往容易被忽略,因為工程安全鑒定報告并不一定對此提出要求。某些特殊工程的大壩加高,還需對壩基地質體進行科學研究,以便得出具有足夠說服力的結論。例如,南水北調中線水源工程~丹江口大壩加高工程,雖然在該大壩興建時壩基就已經(jīng)按照今后最終壩高要求進行了工程處理,但仍然不能簡單地認為加高是可行的。因為原大壩已經(jīng)建成運行了三十多年,壩基地質體受力變形已經(jīng)達到了協(xié)調平衡,加高大壩后,壩基必需接受新增加的大壩荷載、水荷載和其它荷載,壩基地質體必然要打破原來的平衡并進行新的應力應變調整,以達到新的受力平衡。顯然,研究新的平衡條件下地質體的工作狀態(tài)及其對上部結構的影響,滲流場的改變等,也許是有必要的。
二、工程地質勘察中水文地質評價內容
在以往的工程勘察報告中,由于缺少結合基礎設計和施工需要評價地下水對巖土工程的作用和危害,總結以往的經(jīng)驗和教訓,我們認為今后在工程勘察中,對水文地質問題的評價,主要應考慮以下內容:
(1)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。
(2)工程勘察中還應密切結合建筑物地基基礎類型的需要,查明有關水文地質問題,提供選型所需的水文地質資料。
(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。
(4)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問題。
三、巖土水理性質的測試和研究巖土水理性質是指巖土與地下水相互作用時顯示出來的各種性質。巖土水理性質與巖土的物理性質都是巖土重要的工程地質性質。巖土的水理性質不僅影響巖土的強度和變形,而且有些性質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的測試比較重視,對巖土的水理性質卻有所忽視,因而對巖土工程地質性質的評價是不夠全面的。巖土的水理性質是巖土與地下水相互作用顯示出來的性質,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的影響程度有所不同,而且影響程度又與巖土類型有關。
1、巖土的主要的水理性質及其測試辦法:
(1)軟化性,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。
(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、結構等關系極大,以普洱景東地區(qū)的殘積土為例,一般崩解時間5~24h,崩解量1.79%一34% ,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。
四、地下水引起的巖土工程危害
地下水引起的巖土工程危害,主要是由于地下水位升降變化和地下水動水壓力作用兩個方面的原因造成的。
1、地下水升降變化引起的巖土工程危害
地下水位變化可由天然因素或人為因素引起,但不管什么原因,當?shù)叵滤坏淖兓_到一定程度時,都會對巖土工程造成危害,地下水位變化引起危害又可分為3種方式:
(1)水位上升引起的巖土工程危害。
潛水位上升的原因是多種多樣的,其主要受地質因素如含水層結構、總體巖性產(chǎn)狀;水文氣象因素如降雨量、氣溫等及人為因素如灌溉、施工等的影響,有時往往是幾種因素的綜合結果。由于潛水面上升對巖土工程可能造成:① 土壤沼澤化、鹽漬化,巖土及地下水對建筑物腐蝕性增強。② 斜坡、河岸等巖土體巖產(chǎn)生滑移、崩塌等不良地質現(xiàn)象。③ 一些具特殊性的巖土體結構破壞、強度降低、軟化。④ 引起粉細砂及粉土飽和液化、出現(xiàn)流砂、管涌等現(xiàn)象。⑤ 地下洞室充水淹沒,基礎上浮、建筑物失穩(wěn)。
(2)地下水位下降引起的巖土工程危害。
地下水位的降低多是由于人為因素造成的,如集中大量抽取地下水、采礦活動中的礦床疏干以及上游筑壩、修建水庫截奪下游地下水的補給等。地下水的過大下降,常常誘發(fā)地裂、地面沉降、地面塌陷等地質災害以及地下水源枯竭、水質惡化等環(huán)境問題,對巖土體、建筑物的穩(wěn)定性和人類自身的居住環(huán)境造成很大威脅。
(3)地下水頻繁升降對巖土工程造成的危害。
地下水的升降變化能引起膨脹性巖土產(chǎn)生不均勻的脹縮變形,當?shù)叵滤殿l繁時,不僅使巖土的膨脹收縮變形往復,而且會導致巖土的膨脹收縮幅度不斷加大,進而形成地裂引起建筑物特別是輕型建筑物的破壞。地下水升降變動帶內由于地下水的積極交替,會將土層中的膠結物——鐵、鋁成分淋失,土層失去膠結物將造成土質變松、含水量孔隙比增大,壓縮模量、承載力降低,給巖土工程基礎選擇、處理帶來較大的麻煩。
關鍵詞:工程勘察;水文地質;巖土工程;施工;危害
中圖分類號:TU7 文獻標識碼: A
1 工程地質勘察中水文地質評價內容
在工程勘察中,對水文地質問題的評價,主要應考慮以下內容:
1.1 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。
1.2 工程勘察中還應密切結合建筑物地基基礎類型的需要,查明有關水文地質問題,提供選型所需的水文地質資料。
1.3 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問題,如:①對埋藏在地下水位以下的建筑物基礎中水對砼及砼內鋼筋的腐蝕性,重點查明地下水的化學類型。②對選用軟質巖石、強風化巖、殘積土、膨脹土等巖土體作為基礎持力層的建筑場地,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。在地基基礎壓縮層范圍內存在松散、飽和的粉細砂、粉上時,應預測產(chǎn)生潛蝕、流砂、管涌的可能性。③當基礎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。④在地下水位以下開挖基坑,應進行滲透和富水試驗,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)定的可能性。⑤其它情況需評價地下水的運動規(guī)律,調查因人工開采和各類工程建設引起的地下水補給、徑流、排泄條件的改變,水質變異和由此引起的地質環(huán)境問題。
2、巖土工程施工中水文地質評價內容
在巖土工程施工中涉及建(構)筑物、礦區(qū)壩體、水工構筑物、地質災害治理山體等,對水文地質問題的評價,主要應考慮如下內容:
2.1建(構)筑物施工中其基礎是保證建筑物穩(wěn)定的前提條件,應重點評價地下水對基坑開挖穩(wěn)定性的影響,提出防治措施。
2.2 礦區(qū)壩體(如尾沙壩、攔沙壩)中礦砂堆積至一定高度,其庫內水位增高,靜水壓力增大,對壩體側向壓力加大,存在垮壩的危險,應重點評價庫區(qū)內水體對壩體的影響評估,提出相應排滲措施。
2.3 水工構筑物施工,應評價地下水的動態(tài)情況、水體對圍堰施工的影響,提出防治措施。
2.4 地質災害治理的山體,需重點評價區(qū)域水文地質情況、巖土體的富水性。并提出山體排水措施。
論述地下水在巖土工程施工中的影響,水文地質研究的重要性
1、如礦區(qū)內尾礦庫的攔砂壩因庫內砂體堆積劇增,嚴重影響至壩體的穩(wěn)定性,通過水文地質評價,按調查結果采取壩體設置排滲管、集滲井排水施工,排除水體對壩體穩(wěn)定性的影響。
2、地質災害治理的山體,像南方地區(qū)降水充沛,對多危巖體的山體存在極大的隱患,通過水文地質調查,按評價情況設置排水溝、截水溝也是關鍵。
3、基坑施工中地下水對基坑開挖支護有著重要影響,水體是引起基坑坍塌的主要因素。地下水改變了土體以及支護結構的應力狀況以及受力情況,并弱化了土體自身的物理力學性質和支護結構的支護強度。水文地質評價對基坑施工起至到頭重要的作用。
3巖土水理性質
巖土水理性質是指巖土與地下水相互作用時顯示出來的各種性質。巖土水理性質與巖土的物理性質都是巖土重要的工程地質性質:巖土的水理性質不僅影響巖土的強度和變形,而且有些性質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的測試比較重視,對巖土的水理性質卻有所忽視,因而對巖土工程地質的評價是不夠全面的。巖土的水理性質是巖土與地下水相互作用顯示出來的性質,下面首先介紹一下地下水的賦存形式及對巖土水理性質的影響,然后再對巖土的幾個重要的水理性質及研究測試方法進行簡單的介紹。
3.1 地下水的賦存形式:地下水按其在巖土中的賦存形式可分為結合水、毛細管水和重力水三種,其中結合水又可分為強結合水和弱結合水兩種。
3.2 巖土的主要的水理性質及測試辦法:①軟化性,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,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。各類成因的粘性上層、泥巖、頁巖、泥質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。松散巖上的顆粒愈細、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。透水性一般可用滲透系數(shù)表示,巖上體的滲透系數(shù)可通過抽水試驗求取。③崩解性,是指巖浸水濕化后,由于土粒連接被削弱,破壞,使土體崩敞、解體的特性。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的性能,以給水度表示。給水度是含水層的幾個重要水文地質參數(shù),也影響場地疏時間。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,巖土的漲縮性是由于顆粒表面結合水膜吸水變厚,失水變薄造成的。
4地下水引起的巖土工程危害
地下水引起的巖土工程危害,主要是由于地下水位升降變化和地下水動水壓力作用兩個方面的原因造成的。
4.1 地下水升降變化引起的巖土工程危害。地下水位變化可由天然因素或人為因素引起,但不管什么原因,當?shù)叵滤坏淖兓_到一定程度時,都會對巖土工程造成危害,地下水位變化引起危害又可分為三種方式:
4.1.1 水位上升引起的巖土工程危害。潛水位上升的原因是多種多樣的,其主要受地質因素如含水層結構、總體巖性產(chǎn)狀;水文氣象因素如降雨量、氣溫等及人為因素如灌溉、施工等的影響,有時往往是幾種因素的綜合結果。由于潛水面上升對巖土工程可能造成:①土壤沼澤化、鹽漬化,巖土及地下水對建筑物腐蝕性增強。②斜坡、河岸等巖土體巖產(chǎn)生滑移、崩塌等不良地質現(xiàn)象。③一些具特殊性的巖土體結構破壞、強度降低、軟化。④引起粉細砂及粉土飽和液化、出現(xiàn)流砂,管涌等現(xiàn)象。⑤地下洞室充水淹沒,基礎上浮,建筑物失穩(wěn)。
4.1.2 地下水位下降引起的巖土工程危害。地下水位的降低多是由于人為因素造成的,如集中大量抽取地下水.采礦活動中的礦床疏干以及上游筑壩,修建水庫截奪下游地下水的補給等。地下水的過大下降,常常誘發(fā)地裂、地面沉降、地面塌陷等地質災害以及地下水源枯竭、水質惡化等環(huán)境問題,對巖土體、建筑物的穩(wěn)定性和人類自身的居住環(huán)境造成很大威脅。
4.1.3 地下水頻繁升降對巖土工程造成的危害。地下水的升降變化能引起膨脹性巖土產(chǎn)生不均勻的脹縮變形,當?shù)叵滤殿l繁時.不僅使巖上的膨脹收縮變形往復,而且會導致巖土的膨脹收縮幅度不斷加大,進而形成地裂引起建筑物特別是輕型建筑物的破壞。地下水升降變動帶內由于地下水的滲透,會將土層中的鐵、鋁成分淋失,土層失去膠結物將造成土質變松、含水量孔隙比增大,壓縮模量、承載力降低,給巖土工程基礎選擇、處理帶來較大的麻煩。
4.2 地下水動壓力作用引起巖土工程危害。地下水在天然狀態(tài)下動水壓力作用比較微弱,一般不會造成什么危害,但在人為工程活動中由于改變地下水天然動力平衡條件,在移動的動水壓力作用下,往往會引起一些嚴重的巖土工程危害,如流砂、管涌、基坑突涌等。流砂、管涌、基坑突涌的形成條件和防治措施在有關的工程地質文獻已有較詳細的論述,這里不再重復。