工程地质勘察中水文地质问题的危害分析

陈莹莹

（河南省地矿信息中心，河南 郑州 450000）

经济快速发展，建筑业乘势而上，各种工程鳞次栉比，呈现出兴旺之势。与此同时，建筑质量问题也日益突出，其中地基工程质量问题最为显著。其导致的沉降、裂缝等，无不影响着建筑体的安全。深层追求不难发现，这是因为在工程前的水文地质勘察工作不够严密科学，导致对地下情况不明，不能保证建筑体重量在地面负载之内。

1 现阶段工程水文地质勘察存在的问题

从现有的工程水文地质勘察现状来看，主要存在两个问题，第一水分地质割裂问题，并非将二者统一看待研究其内在影响机制。第二，勘察报告不全面，不能够为工程施工设计提供更多的参考。

1.1 水文地质割裂问题

在以往的建筑工程当中，对地质水文的勘察往往人为割裂，对于地质的勘察比重较大，而于于地下水对地下岩层土质影响缺乏进一步的论证。这就是一些工程在地质勘测中，发现地下岩层满足建设要求，但工程完成后若干年沉降超标的原因。比如在网络新闻平台中《部分新房发生沉降，八达岭孔雀城业务如何维权》，其中所讲述的民居工程就是因为前置的水文地质勘察不科学不详尽，将地质和水文二者割裂开来，着重于地质勘察，没有研究二者作用机制，使得设计方案存在缺陷，最终导致了C级沉降的现实结果[1]。

1.2 勘察报告水文地质影响机制内容缺乏

勘察报告是为设计方案提供参考的，因此必须要明确水文地质二者间的作用机理，并对这种机理对建筑影响予以评价，这样能够积极地推出预防措施，确保工程总重量处在工程区域地面负载范围之内，使得工程顺利进行。但实际工作中，勘察报告这方面的内容是不足甚至缺失的。

导致以上问题的根本原因在于制度不完善、人员素质低。避免这两类问题，第一就是出台具体的规范，提高水分地质勘察人员的综合素养，确保其将水分和地质统一辩证来看，其实这就是所谓的岩土水理性质的研究工作。该种工作是通过权威的水文、地质数据采集，结合具体的工程信息，来充分地实现辩证考量，寻找工程于岩土水理性质之间影响机制，为设计环节施工方案的形成提供参考。

2 岩土水理性质和工程间的影响机制

2.1 研究岩土水理性质的重要性

地下岩石土壤往往和地下水共同存在形成了复杂的地下环境，因为水是最为强大的溶剂，其对于各种岩石、土壤都有不同的溶解稀释能力。岩石土壤中的含水量不同，所体现出的物理特性也存在差异，最直接的体现就是岩石土壤的重量、体积、硬度、形状上的变化，其直接影响到上部工程的稳定性，特别是地基工程的质量。

2.2 岩土水理性质影响机制

影响到工程区地下环境岩土水理性质的因素主要是地下水。因为土质变化是缓慢的，而地下水流可以因为自然环境而发生调整。具体来说地下水有几种存在状态，即：结合水（强结合水、弱结合水）、毛细管水、重力水。所谓结合水，就是存在于非水组分之间与溶质以化学键形式链接那一部分水。按其流动性强弱可分为强结合水，和弱结合水。强结合水流动性差，冰点低，不能在土颗粒间形成转移。弱结合水则于此相反，具有土颗粒之间转移性。结合水主要存在于黏土当中。毛细管水这是存在于岩石土层间隙之间，可以传递静水压力，存在于砂土和粉土层中。毛细管水可以导致土壤翻浆和冻胀，更可以引起土壤沼泽化，故此在工程建筑中拥有重要意义。重力水顾名思义就是地下流动水，传递静压力同时具有溶解能力，其对于地下岩石土壤影响非常明确。毛细管水和重力水是工程水文地质勘察的主要对象。而毛细管水、重力水和当地气候联系紧密。这就是想对比而言，广东一带工程对地基质量要求严格的原因。因为广东地下水丰富，对地下岩石土壤影响明确，容易出现地下沼泽，影响地基质量和施工工艺[2]。

2.3 测试岩土水理性质的方法

主要通过地下水对岩石土壤的溶解等作用体现出来的一些物理性能予以测试。主要有软化性、透水性、崩解性、给水性、胀缩性。其实，它们都是地下水文土质的五个具体的指标，都有对应的系数。第一，软化性：其是衡量岩石浸水后强度改变程度的评价指标。其为饱水抗压强度和干抗压强度之比，用an表示，当其≤0.75时，说明工程区域岩石软化性弱，抗风和抗冻性能强。不同岩石不同软化性，对应着不同的建筑要求。第二，透水性：其衡量的是土壤和岩石允许水透过的性能。其和土壤岩石的孔隙、裂隙有关。一般来说砂石透水性强，而黏土透水性弱。透水性越弱说明岩石和土壤内部结构越紧密，反之越疏松。我国地基工程对透水性都有严格要求，故此其对于建筑设计方案具有明确的指导意义。第三，崩解性：在实验中将黏土放入静水中，观察土壤颗粒间连接强度改变。一般来说，土壤崩解性越高越不适合建设大型工程，因为这种土壤地质结构承载力有限，一旦超过极限容易发生大面积沉降以及崩塌事故。第四，给水性：指的是岩石土壤在重力之下流出水分的性能。给水性强说明岩石土壤内部构造存在空隙，对工程有积极的影响，故此是勘察中重要的水文指标。第五，胀缩性：指的是岩石土壤吸水以及失水之后体现出的膨胀和收缩的性能。胀缩越明显对地基影响越大。

通过综合勘察之后得到具体数据，根据数据设计施工方案。比如前文所述的崩解性强的地下环境就不能建筑高层，或者局部过重的结构设计。

3 地下水危害工程质量安全的主要机理

岩土水理性质是通过地下水和岩石土壤发生作用体现出来的，而该作用因为岩石土壤相对稳定，则主要取决于地下水位的改变。因此，地下水危害工程质量安全的主要机理就是水位的涨降。当然，前提是工程所在地质组成岩石和土壤受地下水影响明显。

3.1 地下水位上涨带来的危害

第一，在富含毛细管水的地区，容易发生翻浆和土壤碱化，这对于工程可以产生一定的腐蚀作用，使得地基功臣变得脆弱，增加了上部建筑沉降的可能性。第二，原本含水较少的岩石土壤因为地下水上涨体现出软化强度降低，这也是导致地基沉降墙体裂缝的主要因素之一；第三，地下岩石砂土透水性强，地下水在强大的压力下上涨，直接对建筑墙体发生冲刷，会导致建筑体失去稳定，有可能产生坍塌；第四，地下深土层含有黏土，导致自然降水不能有效渗透，在地下形成沼泽，无形中增加了建筑工程地基施工的难度[3]。

3.2 地下水位下降带来的危害

第一，地下水位下降，原本发生膨胀的岩石和土壤失去水分，导致颗粒间间隙减小，会导致地面下降。如果这种下降是不均匀的，则会导致建筑物发生不均匀沉降，给建筑带来安全危机。第二，地下水下降带来的一系列自然灾害，对于建筑工程功能的发挥产生负面影响。比如，某地区地下水下降导致这里的建筑发生坍塌的危险，自然而然会导致人们远离这里，直接会导致这里的经济受到影响，也许会造成一个真空地区，那么于这样的环境建设工程，其风险性可见一斑。目前就造成地下水位的原因予以研究，主要是人为破坏，比如农业灌溉将地下水大量抽出导致水位下降。大型城市建设导致的水位下降，因为城市建设中破坏了土壤层，失去了上部土壤的覆盖，地下水大量蒸发，或者进一步向下移动[4]。

3.3 地下水位反复涨落带来的危害

前文所述，岩石土壤都会和地下水发生一定的反应而产生胀缩。如果水位反复涨落，会导致岩石和土壤跟着发生胀缩，频繁的胀缩对于工程来说等同于不断地摇动地基，这会导致建筑不稳。再者建筑物对于地面来说是一种静压力，建筑物和地下环境处在平衡状态，但频繁胀缩给予建筑物向下沉降的惯性，这会进一步破坏地下岩层，如果岩层刚度下降，会导致突然沉降甚至于崩塌[5]。

4 总结

通过对工程地质勘察中水文地质问题的危害分析，明确了水文地质勘察的重要性，特别是二者互相影响形成的岩土水理性质体现出的软化性、透水性、崩解性、给水性、胀缩性于建筑工程的重要意义。对于地下水位升降对建筑质量影响进行了分析，可以通过对应的建筑问题找到对应的根源。其实，针对于水文地质对建筑工程影响来说，勘察者、设计者要担负的责任更大，故此建立相关的规范出台相关法律，是促进科学勘察和设计的根本保证。