浅析水文地质问题在工程地质勘察中的重要性

2016-04-14 22:00邱川庭
地球 2016年7期
关键词:水理毛细管工程地质

■邱川庭

(四川省冶金地质勘查局成都地质调查所四川成都610203)

浅析水文地质问题在工程地质勘察中的重要性

■邱川庭

(四川省冶金地质勘查局成都地质调查所四川成都610203)

本文简要分析了水文问题对于工程勘探工作的重要性。

水文地质 工程地质勘察 地下水

1 水文地质问题在工程地质勘察中的重要性

水文地质问题贯穿整个工程的始终,因此我们要对其持有足够的重视度。水文地质问题与工程地质工作息息相关,相互影响和作用,有着千丝万缕的联系。其重要性主要表现在以下方面:①地下水是水文地质勘探的主要部分,地下水作为岩土体的一部分,对岩土体的特性形成有很大作用;②地下水对基础工程也有直接的影响,地下水是基础工程存在的环境,因此地下水对基础工程也有直接的影响;③地下水具有一定的腐蚀性,因此对于建筑物的安全稳定和使用期限有着很大的影响。但事实上,我们经常忽视水文地质问题,因为一般的勘察工水文参数并没有直接要求,只要求天然状态下水文地质的一般性评价。以上原因造成了岩土工程的极大损害。因此必须加强对水文地质的重视。

2 工程地质勘察中水文地质评价内容

大量的由地下水引起的建筑基础下沉事件和建筑物开裂问题,引起了人们对地下水的重视。即在工程勘探中加强对水文地质问题的评价。其评价的主要内容有:地下水对岩土体、建筑物、地基基础等方面的的作用和影响,预测可能产生的岩土工程危害,提出防治措施。其中对于建筑物地基基础,要根据建筑要求,确定最合适的类型,并对其相应的水文地质进行调查,获得选堑所需的水文地质资料。除此之外,还要调查人为工程活动的影响下,地下水对岩土体和建筑工程的影响。

在不同情况下,对水文地质问题评价的重点是不同,以下是在工程角度对不同情况的分析:①位于地下水水位之下的建筑。对于这种建筑物,主要评价地下水对其构成材料的腐蚀作用,如对混凝土和钢筋的腐蚀作用。②基础持力层。构成基础持力层的材料主要有:软质岩石、强风化岩、残积土、膨胀土等岩土体,因此此时对水文地质的评价重点是地下水对以上材料是否有软化、崩解、涨缩等影响,以及影响的大小程度。③地基基础压缩层。在此部分,由于会有松散、饱和的粉细砂、粉土,因此评价侧重于地下水是否会引发液化潜蚀、漉砂、管涌等现象,并提出预防建议。④建筑基础下部的承压含水层。此时的评价重点是承压水是否会冲毁基坑底板,并计算其发生的可能性。⑤基坑位于地下水位以下。此时的评价方法为:通过渗透性和富水性试验,得出人工降水引起土体沉降、边坡失稳进而影响周围建筑物稳定性的可能性。

3 重视岩土水理性质的测试和研究

所谓岩土水理性质,指的是岩土与地下水相互影响、相互作用时,从而显现出各种不同的性质。岩土的水理性质对岩土的强度、变形建筑物的稳定等都有一定的影响。目前的工程地质勘探将重点放在对沿途的五力力学性质的评价方面,忽视岩土水理性质,造成其评价内容完整性下降,因此要加强对岩土水理性质的测试和研究。

不同形式的地下水与岩土发生的作用是不同的,因此造就不同的岩土水理性质。此外,不同类型的岩土具有不同的水理性质,但这不是本文的研究重点。本文主要研究不同的地下水的赋存形式对岩土水理性质的影响,以及部分重要水理性质的研究测试方法。地下水的赋存形式主要有三种:结合水(强、弱结合水)、毛细管水和重力水。

①强结合水:也叫做吸湿水,他可以依靠分子力,对岩土颗粒形成强烈的吸附力,最终形成一层薄切牢固的水膜,一般情况下其吸附力可达10MPa,强压条件下,密度增加为原来的两倍,因而其粘滞性、弹性和抗剪切力都极大。但其缺点为:不受重力作用、不能传递静水压力。弱结合水:也叫作弱薄膜水,它是包裹在强结合水形成的薄膜之外的一层厚度较大的水膜。其特点为:能够进行缓慢移动、可变形。其缺点与强结合水一样。结合水主要存在于粘性土中。因此其主要与黏土进行反应,主要表现为物理性质,如:可塑性、膨胀性、收缩性,因其低流动性,所以很难影响岩土的动态水理性质。

②毛细管水:主要存在于在岩土毛细管空隙中、受毛细作用力影响的地下水,主要有三种类型:孤立、悬挂和真正毛细管水。毛细管水可以在岩土空隙中进行垂直运动,当所承受的毛细管力超过其承受的重力时,水就会垂直上升:反之,水就会垂直下降。因此在地下水水位之上,会存在一个与保水带有水力联系的含水量较高的湿水层。毛细管水最主要的作用为:软化岩土层。

③重力水:狭义的“地下水”,指受到重力作用,在岩土孔隙、裂隙中自由运动的水。其特点为:无分子力影响,不抗剪切,能够传递静水压力。重力水在岩层中非常活跃,对岩土水理性质的影响作用巨大,因此人们对其影响和关注是最多的。

4 全面了解地下水引起的岩土工程危害

地下水引起的岩土工程危害的原因有两个:地下水位升降和地下水动水压力作用。

4.1地下水升降变化引起的岩土工程危害

人为和自然的原因都可以使得地下水位发生改变,当其水位变化过大时,就会危害岩土工程。地下水位变化主要有三种方式可以对岩土工程造成影响:①地下水不规律的升降,会使得一部分极易膨胀渗水和收缩的岩石发生不均匀胀缩变形;②地下水位变化过于频繁,不仅仅会加剧岩土的变形,甚至会增加其膨胀收缩幅度,当膨胀收缩程度超过建筑工程的承受度之后,就会产生地裂,对建筑物产生不同程度的破坏;③地下水水位的变化加剧了岩层中水的流动性,不断流动的水,会带走土层中的胶结物--铁、铝等成分,造成土质疏松、含水量增大,降低土层承载力和压缩模量,进而影响岩土工程基础选择和处理。

4.2地下水动压力作用引起岩土工程危害

地下水在天然状态下动水压力作用比较微弱,一般不会造成什么危害。但是随着人类的工程建设力度增大,人类对地下水的水压平衡,造成地下水的大规模流动现象,从而引发流砂、管涌、基坑突涌等严重的岩土工程危害。

5 结束语

综上所述,水文地质问题对岩土工程勘查的影响是巨大的,因此我们必须加强对水文问题的重视。要认真对待每一次水文地质勘探,积累经验,总结出不同地质、不同形式地下水所需要的评价手段,因地制宜。

[1]陈国明.浅谈地下水危害及工程勘察水文地质评价 [J].西部探矿工程,2015(3).

P641.4+3[文献码]B

1000-405X(2016)-7-309-1

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