岩土工程勘察中常见水文地质问题分析

岩土工程勘察中常见水文地质问题分析

江苏省地质工程勘察院,江苏南京211102

摘要:在岩土工程勘察工作的推进当中,水文地质是极为重要的环节,并且对整体勘察结果以及整个工程项目的建设质量均存在一定影响作用。因此,水文地质是岩土工程勘察中不可忽视的一项环节,且与建设项目的质量及安全也有着紧密性的联系,只有科学的勘察出水文地质的实际情况,方可给予建设项目最根本和最为重要的施工保障。并且,在做好建设项目所在区域的水文地质相关工作同时,也将岩土工程勘察质量提升,且从中提前挖掘出对项目建设不利的影响因素,并对此制定有效的防范对策,进而确保整体建设的安全、稳定以及质量效率的提升。本文主要分析了岩石工程勘察中常见的水文地质问题。

关键词:岩土工程勘察;地下水;水文地质;问题

引言

在建设项目中,对该建设区域的水文地质进行全面、细致的勘察和分析研究,可为项目建设的岩土勘察相关工作的推进提供极其重要的依据,还可针对各项影响因素预先做好防范措施,以最大程度且最有效的方式为岩土勘察工作排除各方面的未知影响因素,有效的规避了对工程所形成的不利因素。

1岩土工程地质勘探中岩土水理性

1.1软化性

地下岩土形式分析中,工程地质勘探内容主要有毛细管水、结合水以及重力水,其中的结合水包括弱结合水、强结合水。通常状况下,在检测的过程中,软化性岩土浸水之后,相关的力学性能逐渐减小,勘察人员需要结合软化系数,正确判断岩土工程的耐水浸、耐风化能力等因素。由于岩层存在软化的特点,在地下水作用的状况下,会出现软弱夹层的问题,所以,需要提高勘察人员的重视。

1.2透水性

工程地质勘探的过程中,需要结合岩土水理的透水性特点,进行勘察内容的分析。整个过程中,对于发育较高的岩溶以及坚硬的岩石裂隙,透水性越强;岩层松散的岩土颗粒,由于结构不均匀性,透水性能较差。通过抽水实验可以掌握岩土体渗透系数,地质勘测中需要通过渗透系数进行透水性的表示。

1.3崩解性

结合岩土的水理性质,崩解性主要是在岩土湿化后,岩土连接受到破坏,出现土体解体、崩散的现象,这种现象的发生与岩土颗粒成分、结构体系存在着一定的关联性。

1.4给水性

对于给水性而言,主要是在重力的作用下,岩土在建筑物裂隙、空隙流出的水量性能,根据给水度标示。整个过程中,给水性作为水文参数,对场地的疏干时间会产生影响,所以,需要采用实验方法进行给水性的确定。

1.5胀缩性

岩土工程勘查的过程中,在岩土吸水之后体积会发生一定的转变,主要是在颗粒表层的状况下,结合水膜变化的特点,出现建筑物变薄失水的现象。通常状况下,在胀缩性指标测定的过程中,测定的内容主要有膨胀率等。

2地下水相关的岩土工程问题

地下水引发的岩土工程问题主要集中体现在地下水位升降变化和地下水压力作用、地下水的腐蚀性几个方面:

2.1地下水位升降相关的岩土工程问题

分析地下水位升降的起因以及对岩土体的作用机理有助于防控地下水引发的相关岩土工程问题。地下水位下降通常由人为原因所造成,如:地区性大量抽取地下水导致大范围的地下水位下降;兴修水利工程截断下游地下水的补给来源;基坑降水、全隔断落底式止水帷幕等等。自然和人为因素均会引起地下水位的上升,地下水位上升的自然因素如季节性降雨、气温变化,人为因素如施工、生产和生活污水排放渗透到地下。

2.1.1地下水位下降相关岩土工程问题

压缩从而发生沉降变形,尤其是压缩性强、孔隙率大的松软土层其变形将更为显著。地下水位下降可能诱发地面沉降、地裂缝、地面塌陷等地质灾害,对岩土体和建筑物的稳定性产生影响。基坑施工时降水形成的坑内外水头差还会引起地下水的流动,即地下水动水力的渗透作用,造成前述的潜蚀作用。

2.1.2地下水水位上升相关岩土工程问题

地下水水位上升引发的问题如:①恶化地基岩土的工程性质:如软化、崩解粘土质岩土,使其强度降低、压缩性增大,建筑物产生沉降变形;破坏特殊性岩土体的结构,致使其强度降低如溶解湿陷性黄土中可溶盐类,使黄土的裂隙架空结构遭到破坏产生塌陷变形,使膨胀性岩土产生不均匀胀缩变形。②使粉细砂及粉土呈饱和松散状态,可能产生流砂、砂土液化等现象。③基础受地下水的浮力增大,抗浮力不足会导致基础上浮、建筑失稳。

2.2地下水压力相关的岩土工程问题

地下水压力对岩土体所产生的作用主要包括浮力和渗透力两个方面。前者主要源于水位上升地下水对位于其中的土体及地下基础结构的浮力增强,以及水位下降使岩土体失去水的浮力造成有效应力增加;后者为运动的水流作用于土颗粒上的渗透力,当渗透力大于土颗粒的有效重力时将被水流冲刷带走,从而引致流土、管涌、砂土液化等问题。

2.3地下水水质相关的岩土工程问题

地下水中的阴阳离子可与混凝土中的主要成分发生结晶作用、分解作用和复合作用,从而破坏混凝土的结构、降低其强度。地下水水质呈酸性时,对钢筋混凝土结构中的钢筋将产生腐蚀作用。

3工程勘察中水文地质勘察的要求及分析评价方法

3.1工程勘察对水文地质勘察的要求

由于地下水对地基基础工程可能产生的各种不利影响,岩土工程勘察应掌握工程相关的水文地质条件,查明地下水的分布和埋藏情况以及受季节、外部环境的动态变化,分析地下水与工程建设活动之间的相互制约关系,预测地下水对岩土体和拟建物、周边环境的不利影响,并提出解决办法。对于高层建筑或重大工程,当水文地质条件对地基评价、基础抗浮和工程降水有重大影响时,宜进行专门的水文地质勘察。

3.2地下水作用评价

3.2.1地下水力学作用评价

如前所述,地下水对岩土体和基础的作用力主要体现在浮力及渗透力两方面。对于地下水力作用的对象,如基础、地下结构和挡土墙、斜坡岩土体,应考虑最不利情况下地下水的浮力及渗透力作用。以高层建筑为例,高层建筑的突出问题是深基坑开挖支护和降水以及基础抗浮问题。相应地,岩土工程勘察除应查明场地的水文地质条件,对地下水水位进行实测并结合其动态变化分析评价基坑支护结构稳定性、基础的抗浮稳定性,当场地存在承压水或需要进行降水时,宜通过渗流计算评价产生潜蚀、流土、管涌、基坑突涌的可能性,当水位以下的地基主要压缩层范围内存在饱和的粉土、粉细砂时,还应对地基土地震液化可能性进行判定。

3.2.2地下水的物理、化学作用评价

对埋藏于地下水位以下的建筑物基础,岩土工程勘察应采取水样进行水质分析从而判定其对建筑材料的腐蚀性。当推荐采用软质岩、强风化岩、残积土、膨胀土等岩土体作为基础持力层时,应重点评价地下水活动对以上岩土体可能产生的软化、崩解、胀缩作用。在存在冻土的地区,还应评价地下水对土的冻胀和融陷作用。

结束语

总而言之,在岩土工程勘探中,为了提高工程部门对水文地质勘探的重视,应该针对地质勘探中存在的限制性问题,进行地质勘探方法的完善,并针对工程项目设计理念,提升勘探的质量性,展现工程施工的有效性。通常状况下,在岩土水文地质勘查中,应该结合水文地质条件、水文地质问题等,进行勘探方法的构建,保证勘探结构的有效性,积极促进岩土工程勘探工作的质量提升。

参考文献:

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