浅析工程勘察中地下水监测与水文地质测试的重要性

高巍

摘要：本文通过具体的一些工程地质情况，地下水水位在建筑地基基础中的岩土工程风险，探讨了地下水监测与水文地质测试在工程地质勘察中的重要性。

关键词：地下水；工程勘察；地下水监测；水文地质测试

地下水对工程勘察、设计以及施土有很大的影响，但是普遍的重视程度依然不够。一般工程地质勘察时，需查清工程范围内水文地质及与本工程有关的其它水文地质情况，并评价地下水对本工程的影响，提出建议和意见为设计和施工提供参考，有效预防地下水造成的岩土工程危害。但是地下水问题的轻视导致经常发生地下水造成的工程灾害。地下水对工程的风险主要是：地下水位的升降、动水压力作用。

一、地下水位升降变化的影响

工程地质勘察过程中需对地下水位的理藏条件及水位变化着重调查，地下水位升降变化。天然的地下水位变化具有地域性和渐变性的特点，并且渐变的幅度不大，但非天然的的地下水位局部升降变化是的幅度可以很大，变化的速度也很快，它往往是引起严重岩土工程危害的罪魁祸首。

为了能全面正确的评价岩土工程中地下水位升降变化的影响，准确的静水位是工程地质勘察首先要测定的。测定静水位时要做到以下几点：（1）含水层分上部潜压水和下部承压水的，或其它多层含水层地区，水位均应分层测定；（2）静水位的测定需要多次测定且需要一定的稳定时间和间隔时间，不能把钻孔的初见水位不一定认定为静水位。大部分地区需每小时测定一次，测三次，如果所测水位不变或者变化幅度小于3厘米，该水位可认为是静水位；（3）在工程勘察最后阶段整体再测一遍静水位。静水位不是固定的，是相对的，会随着排泄条件，地下水补等变化；（4）采用泥浆钻进行工程勘察的，孔内的泥浆可能会对含水层造成封闭效应，可以在测定静水位前洗清钻孔，也可以将测水管打进含水层二十厘米再測量静水位。

下面我们来分析一下地下水位变化的主要原因以及一些主要岩土工程危害

（一）地下水位上升的主要原因以及一些工程危害

1、潜水位上升的主要原因有：（1）含水层的颗粒比较细小，渗透性也比较弱，地下水水流速慢，特别上部土层为松散粗粒层时，出现地表水下渗现象；（2）土饱和差小，包气带较薄，毛细带跟地表很接近，（3）排泄不畅，地下水流平缓或者水流梯度小；（4）潜水排泄困难，岩土在含水层沿着水流的方向骤然变细、减弱了渗透能力，或者是遇上了隔水层。

2、潜水位上升可能引发以下几种工程危害：（1）主要发生在海积平原低洼地带的土壤盐渍化、沼泽化；（2）主要发生在风化作用强烈的丘陵台地区的斜坡岩体滑移、岩体崩塌等；（3）主要发生在风化残积土及强风化岩地区的岩体结构破坏，崩解性岩土软化崩解，岩土强度降低，岩土压缩性增大；（4）主要发生在第四系全新统冲积、海积松散粉细砂层中的，被水饱和的粉细砂及粉土，呈松散状态，可能产生砂土液化、流砂等；（5）建筑物基础上浮，导致整体失稳（6）地下洞室内充水淹没。

（二）地下水位过大下降的主要原因以及引起一些主要工程危害

1、地下水位局部下降过大通常是为位造成的，人为破坏了原有的水文地质条件：（1）集中的、过量的进行地下水抽取，导致地下水的开采量超过补给量，导致地下水位持续下降，相应的降落漏斗也不断的扩大；（2）工程降水和排水等也可能导致地下水位过大下降。

2、地下水位下降引起的岩土工程危害主要有地面沉降和塌陷、地裂等岩土体破坏，导致建筑物地基基础失稳而整体失稳。岩溶地区特别是隐伏岩溶，因供排水导致地下水位下降过大时，往往会引起地面严重塌陷、地面沉降、地表开裂等。

（三）、地下水位升降对岩土体的影响以及其对地基基础的影响

对于膨胀性岩土，地下水位变化会导致岩土的收缩或膨胀变形，并且这种变形不是均匀的，很可能会随之出现地裂，低层建筑物和轻型建筑物特别容易遭到损坏。地下水位频繁变化对应的岩土的频繁收缩膨胀，地下水位变化幅度大对应的缩胀幅度也大。地基基础通常埋置在地下水位以上或以下，不适合埋置在变动带内，所以地下水位对地基基础埋深的选择有重大的意义。

（四）、岩土的物理力学性能随着地下水位的变化规律

岩土物理力学性能随着地下水位以上、变动带、水位以下这样的位置变化而变化：土体由上往下，天然含水量和孔隙比的变化规律是从小到大再到小，压缩模量和承载力的变化规律是从大到小再到大。地下水位的上部位土层，在长期雨水冲泡下而铁铝含量高，充填和胶结土颗粒使得土颗粒间具有很强的粘结力，形成“硬壳层”，含水量和孔隙比小，压缩和承载力大；变动带的土层，地下水频繁流动，铁铝流失，充填和胶结的作用减小，土体呈松散状，含水量和孔隙比变大，压缩和承载力减小；地下水位以下的土层，受外界的影响很小，且在上面土层自重大，土体密实，孔隙比和含水量减小，压缩和承载力加大。特别要指出强风化岩和残积土相接的部位，强风化岩中的风化孔隙裂隙水会软化接触的残积土底部土层形成软土层。

二、地下水的动水压力作用

自然情况下的地下水动水压力作用并不大、但一些非自然的原因破坏了地下水的平衡，这样的动水压力作用通常会引发如基坑突涌、管涌、流砂等，对岩土工程造成很大的损害。

接下来探讨分析高层建筑深基坑开挖中的承压水头压力作用引起的基坑突涌：（1）基坑突涌的形式：取决于承压含水层的类型和含水层的岩性。承压含水层为岩溶水、裂隙水或砾砂、中粗砂、卵砾孔隙水时，基础底被顶裂，水从裂缝中涌入；细粒砂层的承压含水层，基础底喷水会带起沙子。（2）基坑突涌危害：基坑突涌往往会造成施工困难，不仅如此基坑突涌导致地基强度破坏，从而破坏地基基础稳定性。因而基坑突涌应重视防治；（3）基坑突涌的防治措施：首先应该判断是否能发生基坑突涌现象。工程勘察中应查明基坑范围内含水层的类型和岩性，隔水层的厚度、岩性以及重度，承压含水层埋深、承压水的水头高度等，再根据所需的基坑开挖深度，判断产生突涌现象的可能性，并预测基坑突涌的形式和危害。对于可能产生基坑突涌现象的，则应该提出相应的防治措施。基坑突涌的防治通常采用一下两个措施：第一个措施是控制基坑的开挖深度，保留一定厚度的基底隔水层，从而防止基坑突涌；第二个措施是在基坑外围布设排水孔，通过降低承压的水位，减小承压水的水头压力。

三、水文地质评价

参考一些已有的经验教训，工程勘察评价水文地质应注意做到一下几点：（1）工程地质勘察中地下水对岩土体、建筑物的效力应重点评价，还应预估计地下水可能对工程项目的造成的影响，提出防治的建议和意见；（2）工程地质勘察需考虑到工程基础的基础选型需要，查清相关的水文地质条件，编制准确有用的水文地质报告；（3）在查明地下水地下水的天然状态和条件的同时，也要分析是否存在其它的不确定因素，所有的岩土工程的设计和施工中都存在这样的问题；（4）对工程勘察中的水文地质评价应从针对不同的工程项目，具体问题具体分析，具体评价水文地质问题。

四、结论

地下水对工程勘察、设计以及施土有很大的影响，但是普遍的重视程度依然不够。准确的静水位是工程地质勘察首先要测定的。工程勘察中的地下水监测工作和水文地质测试工作为水文地质评价提供充分、可靠的依据，要切实做好。