论水文地质岩土工程勘察设计与施工

王科以

摘 要：水文地质岩土工程勘探的主要目的是查明建设区域的地质条件，分析、预测以及评价可能存在或发生的地质问题，为防治不良地质措施提供可靠的数据参考，最终目标时为了保证工程建设正确设计，顺利施工。为此文章重点介绍水文地质条件下的岩土工程勘探设计和施工，对存在的一些问题提供可行性建议。旨在加强工程建设的质量安全控制。

关键词：水文地质；岩土工程；勘察；地下水；施工

1 前言

岩土工程勘察的主要内容是确定岩土的组分、结构以及物理化学等方面的性质，确定其对建筑工程建设的稳定性影响。对于水文地质条件下的勘察目标主要指研究地下水的运动规律，确定水文对工程区域的影响，做出区域稳定性评价，进行工程地质绘图和分区。实践表明，水文地质问题是工程施工设计中较为重要的一个问题，许多勘察最终只是做出一般性的评价，不进行较为深入的问题分析，导致施工中出现岩土工程危害问题。

2 水文地质勘察设计

2.1 勘察目标与任务

水文地质勘察的目标就是为了查明地下水的形成、分布规律，在此基础上做出对地下水情况的评价，评价内容包括水量与水质，不同的工程建设所要解决的水文地质问题各不相同，因此对工程勘察工作要求具有明确的目的性。

2.2 设计与任务

根据一般的工程地质勘察工作，一般可划分为勘察规划、可行性研究、初步设计和技术实施设计四个阶段，现重点介绍初步设计阶段和技施设计连个重要阶段，简单介绍规划勘察与可行新研究勘察两阶段：（1）规划勘察与可行性研究。规划勘察的整体目标是为工程选点提供初步的工程地质资料。该阶段的主要任务是搜集整合区域水文地质资料，对于水利水电工程的规划勘察内容包括：合流、河段与地质构造、地层岩土性质以及地震等。可行性研究是在规划选定方案的基础上进行勘察工作，其目的是为建筑工程设置施工方案进行地质论证，对于该阶段的主要任务是对该区域的构造稳定性进行精确确认，并作出评价。（2）设计勘察。该阶段的主要任务是查明水文地质条件、工程地质问题以及预测蓄水后的情况变化。对地下水实行动态监测和岩土体位移监测，需要提出地质工程问题一级处理建议；引水隧洞工程地质条件分段特征，围岩工程地质分类等问题做出评价和建议。

3 水文地质测绘

水文地质测绘工作是水文地质勘察工作的基础部分，是工程地质与水文地质勘察中的重要手段之一。测绘工作的流程包括：准备、野外作业、内业整编。测绘结构的呈现形式主要包括：提出相应的地质图、地貌图、综合水文地质图、刨面图以及水文、气象图表和文字报告。

水文地质测绘必须注意精度的选取，应该根据比例尺的精度要求确定单位面积内的观测点以及观测线路的长度等，比如对于1：50000的测绘比例精度下，对于预松散岩层地区选择地质观测点歌说为0.3～0.6个每平方千米，对于基岩地区应设置0.75～2.0个每平方千米；对于水文地质观测点个数一般为0.2～0.6个，选择的观测线路长度应为1.0～2.0km每平方千米。对于同时进行地质和水文地质的观测时应相应扩大观测点数量。

4 勘察施工要点

4.1 物探工作

根据岩层具有不同的物理性质，常用电法勘探和弹性波勘探两种方法测定地下深处地质层物理参数，了解深处地质体的情况。其中，弹性波勘探包括地震勘探、声波和超声波勘探等，可以探测大范围内覆盖层厚度和基岩状况，探查含水层，追踪古河道位置，查询断层碎带，测定风化层厚度以及岩土的弹性参数等。

4.2 钻探工作

通过在人力、物力的带动下旋转切割或冲击凿碎岩石，形成直径比较小的深度比较大的钻孔。通过去除的岩芯可以直观的确定岩层性质、地质构造、岩体风化等特征。根据从钻孔中去除的岩样和水样，设计相关试验，比如工程地质、水文地质以及灌浆试验、长期观测工作以及地应力测量等。相对于物探工作而言，钻探勘探精度比较高，勘探深度大、受地下水限制、钻进速度快，是在水文地质条件下，岩土工程勘察的常用手段。

4.3 坑探工作

坑探工作虽然受到限制，而且成本比较高，但是其具有工具简单，技术要求不高，揭露的面积比较大，勘探人员可以直接观察到地质现象等诸多优点，因此也是勘探中常用手段。

5 重视野外试验

该项工作是水文地质勘探中经常进行且十分重要的勘察方法。是获得工程地质水文地质问题定量评价、工程设计、施工和认识水文地质条件，评价地下水资源所需参数的主要手段。具体野外水文试验主要包括抽水试验、渗水试验、岩溶连通试验、钻孔压水试验、回灌试验、地下水流向以及流速测定试验等。除此之外，还包括对岩土的野外试验，主要内容包括岩土大型剪力试验、岩土力学性质、载荷试验、触探与岩体弹性模型测定等。在实际工程建设中，还应加入对低级处理试验，主要包括装机承载力试验和灌浆试验等。

5.1 钻孔压水试验

钻孔压水试验评价岩层的完整性和渗水程度具有重要意义。根据压水水头、试段长度以及深入水量，能够确定裂隙岩石的渗透性能。通过该试验，还可以定性的了解地下不同深度处岩层的裂隙发育的相对程度以及相对透水性，为论证水利建筑物地基与库区岩层的透水情况、制定防渗处理办法提供最基础的数据资料。

5.2 岩土力学性质试验

岩土力学性质试验是水文地质岩土工程勘察的重要勘察目标，因此必须重视岩土的力学性质。具体包括抗压试验、载荷试验、变形性试验、抗剪应力试验等内容，具体内容如下：（1）岩体抗压试验。将延时时间加压至破坏，测出岩石抗压强度。（2）岩体抗剪应力试验。该实验包括对岩体软弱结构面的抗剪强度试验，岩体本身抗剪力试验和混凝土与岩体胶结面抗剪力试验。通过相互垂直的两个方向的作用力，绘制不同方向剪应力与剪切位移的关系曲线，确定抗剪强度参数。

5.3 土体载荷试验

土体载荷试验是一种现场模拟试验。该实验用来测量和确定地基土体容许承载力、研究地基土体变形范围以及应力分布状况、测定地基土体变形模量和地基土体容许承载力强度等。土体载荷试验对于在地质比较软弱和不均匀的地基工程地质勘探中应用极为广泛，特别是对于大型的工业、民用建筑建设勘探中应用较多，对获得评价地基稳定性结论具有重要意义。

6 需要注意的问题

对于水文地质岩土勘察应当重视对岩土水理性质的实验和研究，重视地下水可能引起的岩土工程危害。岩土水理性质可以通过改变岩土强度，时期变形，进而影响建筑物稳定性。根据地下水的赋存形式，比如毛细管水、结合水、重力水三种形式的分析和测定，对地下水升降变化进行长期观测等，对岩土的透水性、崩解性、给水性、软化性和胀缩性进行全面的分析，并作出评价和给出明确的解决办法。

7 结束语

水文地质条件下的岩土工程由于要改变地下水天然的动力平衡条件，将会造成严重岩土工程危害，常见的危害如基坑、惯用和流砂等，因此一方面要加强前期的各项地质、水文地质的勘察和试验，另一方面，随着工程的进展，还要根据进度，进行长期观测，长期观测部分是对前期勘探复验的重要一步，便于设计和施工的调整，对避免重大工程事故具有重要意义。

参考文献

[1]何永光，孙誉.水文地质岩土工程勘察设计及施工[J].中国新技术新产品，2010（2）：114-115.

[2]李君源，范维强.工程勘察中的水文地质问题[J].西部探矿工程，2005（S1）：177-178.

[3]王凯.综述水文地质岩土工程勘察设计及施工[J].科技风，2011（8）：120.

[4]刘慧，林立春，邹兆钢.岩土工程勘察中的水文地质的作用[J].科技致富向导，2011（21）：203.

[5]胡景文.工程勘察设计和施工过程中应注意的水文地质问题[J].广东科技，2008（4）：161-162.

[6]马秋磊，马丽辉.浅谈岩土工程勘察中的水文地质问题[J].科技创新与应用，2013（3）：44.