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小议地下水对岩土工程的作用

2013/06/19 阅读:

岩土的水理性质

岩土的工程地质性质不仅包括岩土的物理性质,也包括岩土的水理性质。岩土的水理性质是值得我们在工程地质勘察过程中应考虑的一个重要因素,因为其不仅能够影响岩土的强度性能和塑性性能,有些特殊的性质还能够直接对岩土工程的稳定性产生影响。

1地下水储存形式

依据地下水岩土中的储存形式,地下水可以分为以下三种:重力水、毛细管水以及结合水,其中,以结合水形式存在的地下水又可分为弱结合水和强结合水。

2地下水对岩土水理性质的影响

岩土在失去地下水后体积变小、吸取地下水后体积变大的特性即为岩土的胀缩性。岩土的胀缩性能够直接影响土坡表层稳定性以及地基的变形情况,岩土工程产生裂缝、基坑隆起等的现象大多是由岩土的胀缩性所引起的。饱水岩土在受到重力的作用时,能够从岩土孔隙中流出一定的水量即为岩土的给水性,可以用给水度表示。给水度不仅会影响工程施工区域疏干的时间,也是地下含水层重要的水文地质参数之一,其测定方法一般采用实验室方法。由于岩土的土粒不断被破坏和削弱,岩土在受到水浸后会发生土体解体和崩散的性质即为岩土的崩解行。岩土的结构、矿物成分以及颗粒大小等都会影响岩土的崩解性。其中不同的岩土具有不同的崩解形式,主要成分为石英的岩土多以裂开状形式崩解,而主要成分为高岭土、水云母以及蒙脱石的岩土在崩解时多呈散开的方式[2]。岩土透水为岩土容许水在受到重力作用时透过岩土的性质。一般坚硬岩石的岩溶或者裂隙发育现象越严重,岩土的透水能力就越强;松散岩土的颗粒越不均匀、越细,则岩土的透水能力就越弱[3]。一般可以用渗透系数表示岩土的透水性,我们可以通过压水试验、渗水试验以及抽水试验等求取岩土的渗透系数。岩土在受到水浸后其力学性能降低的性质即为岩土的软化性,可以用软化系数来表示。岩土软化性是影响岩石耐水浸能力以及耐风化重要因子。软化是岩土的一种特性,普遍存在于各类成因的泥质砂岩、页岩、泥岩以及粘性土层等。

地下水对岩土工程的影响

当岩土工程区域的地下水发生升降变化时容易对岩土工程产生影响。自然环境或者人为因素均有可能引起地下水水位的变化,当地下水位的变化超过一定的极限时就会对岩土工程产生不良的影响。

1水位上升对岩土工程的影响

引起地下水水位上升现象的因素多种多样。其中地质因素如总体岩性产状以及含水层结构等是其中重要的一个因素;气象因素如气温、降雨量等也会影响地下水的水位;人为因素如工程施工、灌溉等也会对地下水位造成影响[4]。地下水水位上升对岩土工程的影响如表1所示。地处我国某地的公路是一条交通主干道,建于20世纪末,日通车量高达8000~9000辆。该交通要道的某段坡体在2008年2月3日左右由于斜坡失稳出现七条较大的裂缝,又发生滑坡的潜在隐患。相关的工作人员经现场勘察得知,平面上观察滑坡周围区域呈现簸箕形状。滑坡的边缘部分标高为184m,此处在滑坡前的标高为124~134m;滑坡的两侧大约以山脊向山谷过渡部分为界,海拔高程为124~184m,地形坡度为14~34°,公路下部的切坡段为55~65°。此地的排水系统由于年久失修已经不能正常使用;在这段公路的局部坡上发现“马刀树”,相关人员猜测滑坡体可能有滑移现象,目前此地段处于蠕滑的状态。在2008年冬季这部分地区出现大雪,积雪存在的时间较长,部分融化的雪水渗入公路的坡体并反复胀冻,降低了岩土体的强度,最终导致公路在此段出现七条裂缝,裂缝断续出现,裂缝的方向大致与公路方向平行,其中裂缝宽约0.3~1.4m,长约5~21m,深约0.6~3.4m。滑坡的宽度宽约为120m,最大斜长部分约长128m;滑坡体主要成分为全风化熔结凝灰岩、粉质粘土以及含碎石粉质粘土等[5]。工作人员在调查中发现,在此段坡体发生滑坡前在其边缘处并没有发现基岩内有泉水渗透,经综合调查取样后确定,该路段的滑坡为中型浅层滑坡。目前坡体滑坡现象还不明显,有较大的剩余推力,处于临界稳定的状态,在遭到强降雨或连续降雨的侵袭时非常容易滑动。坡体滑坡的主滑方向225~245°,因为地处交通主干道,所以对人员和财物的潜在危害较大,需要对此段坡体滑坡进行治理才能继续投入使用。最终确定的治理方案为坡上排水、格构梁护坡以及放坡等措施对其进行综合治理,竣工后能够满足安全要求。

2水位下降对岩土工程的影响

一般引起地下水位的降低的因素多是人为因素,其中人为因素包括上游修建水库、筑坝等阻断了下游地下水的补给水源、采矿活动中的矿床疏干以及对某地地下水大量集中的抽取等,这些都会引起地下水水位的下降[6]。地下水水位下降会引起严重的后果,如地面塌陷、地面沉降、诱发地裂等地质灾害,也会造成水质恶化、地下水源枯竭等一系列问题,会严重危害岩土工程的稳定性以及人员和财物的安全等。浙江一所医院在1994年14月18日发生一起地面塌陷事件,路面塌出一个长约8m、宽约4m的椭圆形的大坑,结果造成一人死亡。相关人员经过现场调查后发现,这期事故产生的原因主要是此处地下水被过量的开采,进而引起了地面塌陷现象。

结语

综上所述,在工程地质勘察中我们应对水文地质问题高度重视,在进行岩土工程的勘察、设计和施工的过程中,我们均要考虑水文地质的重要作用,避免水文地质对岩土工程产生不良的影响。随着我们对工程地质勘察质量的要求不断提高,岩土的水理性质在工程地质勘察中必然扮演着重要的角色。岩土水理性质勘察工作的高效完成,必然会提高工程地质勘察的质量,具有非常重要的现实意义。

小议地下水对岩土工程的作用

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