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水文地质问题对工程地质勘察的作用

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《南昌工程学院学报》2018年第1期

摘要:首先分析了水文地质研究的重要性和水文地质评价内容。之后从地下水压力和腐蚀性引起的危害、地下水水位变化引起的危害以及潜水位上升引起的危害三个角度分析了工程勘察过程中水文地质问题潜在危害。最后分别提出了调整水文地质相关参数的测定、加强对水文地质问题的重视程度以及规范勘察工作流程三个避免水文地质问题的重要举措。

关键词:水文地质;工程地质勘察;地下水

近二十年来,在我国经济快速增长的带动下,各类基础设施建设项目纷纷上马。在诸多的基础设施项目中,有大量的桥梁、隧道以及公路等需要在山区、河流附近进行施工的项目。根据之前的施工经验,在山区、河流附近开展的包括工程地质勘察、工程项目设计以及施工的过程中极容易出现因地区水文地质问题而带来勘察、设计以及施工困难的问题。而由于水文地质,尤其是地下水不但是岩土体的重要组成部分,更是影响水文地质的主要因子并给岩土体的特性带来一定的影响,进而又会给岩土体之上的各类建筑物自身的耐久性和稳定性造成一定的影响。虽然水文地质所带来的各类影响会制约地质勘察以及后续的项目设计和施工,但需要认识到在实际的操作过程、勘察以及施工过程中很少将水文地质参数作为重要参考因子[1,2]。不仅如此,部分项目设计施工人员甚至仅仅将存在的水文地质问题作为象征性的工作并简单的做一般性评价。这一现象在水文地质条件简单的地区并不会给项目建设带来较大的影响,而一旦在条件比较复杂的地区忽略了水文地质条件和参数就极容易导致在地质勘察、项目施工过程中造成困难。正是基于这一问题,有必要对水文地质问题给工程勘察所带来的各类问题以及避免水文地质问题的举措进行分析,进而保证工程地质勘察顺利进行以及保证工程项目进度质量。

1水文地质及其评价内容

1.1水文地质研究的重要性

所谓水文地质问题指的是在自然界环境之中,因为地下水的活动以及变化所带来的诸多问题。通过对水文地质开展研究将有助于了解自然界之中,尤其是了解项目所在区域内地下水的分布情况、形成原因及规律以及地下水中所蕴含的化学成分以及物理组成,进而通过了解地下水水文地质问题以开展对地下水资源的有效开发利用、避免地下水可能对工程项目建设过程中造成的各类维护和影响以及为矿山开采等提供参考意见[3]。可以说,水文地质问题应该被视作工程项目地质勘察过程中的重要组成和重点内容。总体而言,开展水文地质划分要根据地下水的评价、岩石土体成因和类型等进行划分。

1.2水文地质评价内容

通过开展水文地质评价将有效强化并保证水文地质勘察结果的有效性和水文资料的全面性、科学性,进而将有助于为工程项目建设提供参考依据。目前,水文地质评价内容的指标主要包括以下四个方面[4]。第一个方面是工程项目所在地区的岩土结构受水文地质的影响程度情况。一般而言,地下水会对工程项目所在地区的土层产生影响。这就要求勘察人员在开展水文地质勘察时要对地下水的构成、性质、分布等进行综合的分析,进而以次作为工程项目设计的依据、降低地下水等水文地质因素对工程项目造成的坍塌、沉降的影响。第二个方面是工程项目自身地基受水文地质的影响情况。这就要求勘察人员能够着重对地下水进行勘察,进而提升建筑地基质量。第三个方面是工程项目整体与水文地质相互影响的情况。一般而言,地下水的自然状况往往能够直接影响着工程的施工进度、效益[5]。不仅如此,工程项目在建设完工之后也会对所处地区的水文地质情况产生反馈机制。因此,在进行勘察的过程中也要充分考虑到这一反馈机制。第四个方面是水文地质情况对不同工程产生不同的影响和作用。

2工程勘察过程中水文地质问题潜在危害

2.1地下水压力和腐蚀性引起的危害

当地下水处于较为天然的状态下时,其自身的压力对周边环境的影响往往可以忽略不计。同时,其对建筑工程以及各类项目也不会产生较大的影响。但当工程项目处于施工状态的过程中时,往往会对地下水的动力平衡等属性产生影响,进而使得地下水压力产生变化并引起诸多地质灾害。例如流沙、管涌以及突涌等地质灾害均可以由地下水压力发生变化而引起。而一旦在工程项目施工过程中发生上述灾害,施工现场还聚集有大量的施工人员、机械设备和施工材料,则极容易导致工程事故的发生。即使没有发生工程事故,由于发生了上述灾害,也会对工程建设项目自身的质量产生一定的影响,进而带来一定的经济损失。同时,在工程勘察过程中还容易发生地下水腐蚀性危害。顾名思义,所谓地下水腐蚀性危害就是指因地下水具有一定的腐蚀性而产生的危害。当地下水的水质咸度比较低时,地下水所具备的腐蚀性就比较弱;反之咸度较高时,地下水所具备的腐蚀性就比较强。当地下水中所含有的矿物质过多时就会使得地下水具备一定的腐蚀性。而一旦地下水具备了腐蚀性就会给建筑物的地基等造成影响,使得工程项目质量难以得到有效保证。

2.2地下水水位变化引起的危害

地下水自身的水位是处于持续变化状态之下的。这就使得在勘察过程中会发生因为地下水水位的变化而导致的水文地质问题潜在危害。而由地下水水位变化引起的危害主要可以分为两个因素,分别为自然因素引起的水位变化和人为因素引起的水位变化。所谓自然因素引起的水位变化往往是由于各类降雨或板块地质挤压而引起的水位的上升或下降。而人为因素导致的水位变化则是因为过度抽取地下水而导致地下水水位的下降。一般而言,一旦水位变化达到一定的限度之后,就会对工程项目建设以及建筑物造成一定的影响和危害。这种影响和危害主要表现在三个方面。第一个方面是地下水水位的上升引起的影响和危害。当地下水水位在短时间内发生上升时就会使得地下水自身的化学性质发生包括沼泽化或者盐渍化在内的变化。而这种变化往往会造成建筑物受到腐蚀。同时,地下水水位的上升还会使得工程项目两侧斜坡或者河岸的土体发生位移或者滑坡。而一旦发生土体滑坡势必会给正在施工现场的工程项目人员、机械设施以及工程建筑材料产生影响。而当土体发生位移时,也会给完工的建筑物自身的稳定性造成影响。第二个方面是地下水水位的下降引起的影响和危害。当地下水水位发生下降时往往会伴随着地面的沉降以及地裂等现象发生。水位的下降往往是人为因素,包括过度抽取、河流上游修建水库、矿床疏干等引起的水位下降。第三个方面为地下水水位的频繁上升和下降。水位的频繁上升和下降还会导致岩土自身发生不均匀的收缩变形或膨胀,进而会建筑物的稳定性造成难以修复的影响。

2.3潜水位上升引起的危害

潜水位上升主要是由于建设水利工程而导致的。在水库的建设过程中往往会引起河流湖泊自身潜水位的上升。一旦发生潜水位的上升就会导致水库自身地基的软化或者地基的隆起等现象进而对水库自身的稳定性产生一定的影响。不仅如此,当潜水位上升时还会导致沙土达到饱和进而引发包括管涌以及流沙等现象的发生,危害水库的稳定性。

3避免水文地质问题的重要举措

3.1调整水文地质相关参数的测定

避免因为水文地质问题而给工程地质勘察造成的危害和影响首先可以从调整相关参数测定入手。在开展水文地质相关参数测定的过程中,测定人员需要根据工程项目的实际施工环境进行相应的调整。首先,可以根据在不同时期地下水水位发生变化的情况进行调整。即通过测定在正常静止状态下水位的情况,在发生有效降雨的情况下水位情况,使得水位地质勘察工作可以获取较为丰富的地下水测量指标,进而根据指标以丰富不同情况下地下水水位的测量数据以保障工程项目施工的可靠性和建筑物自身稳定性。不仅如此,为了丰富相关水文地质参数,还需要相应的对含水层进行一定的分析。通过采取相应的措施以完成对含水层的分离并形成一个单一的测量系统,进而达到保证水文地质相关参数的科学性。例如,可以在开展渗透指标的测量勘察过程中可以通过进行压水实验或者渗透实验的方式进行,进而构建P—Q曲线以丰富相关测量参数。

3.2加强对水文地质问题的重视程度

地质勘察是工程项目的前期工作也是重要工作之一。通过保证地质勘察的质量将为工程建设提供重要参考依据。而地质勘察工作的重点工作就是水文地质勘察。因此,需要通过提高对水文地质问题的重视程度以避免相关危害的发生。首先在勘察过程中需要充分重视工程项目所在地区的地理条件。这就要求在勘察过程中需要对工程项目所在地区的温度、风向风速变化、湿度年际变化以及所处水系、地貌情况等进行充分的分析。其次还需要在勘察过程中对地质构造和地下水情况进行相应的摸底,尤其是对地下水水位变化的规律进行相应的勘察,了解其变化趋势。第三就是对含水层和隔水层进行调研。通过了解地下水的分布、流向等为工程施工的地层渗透参数提供参考。

3.3规范勘察工作流程

为了避免相应的危害还需要对勘察工作流程进行规范。通过进一步对相关规章制度和行业标准、操作流程进行梳理以使得地质勘察工作中每一个工作目的、任务和评价都能够有书面性的规定,进而为地质勘察工作提供依据。

作者:宋亚坡 单位:河北省地矿局第九地质大队

南昌工程学院学报责任编辑:张雨    阅读:人次