浅论地下水对岩土工程的危害

文/王树坡 北京市建平工程勘察有限责任公司 北京 102200

根据埋藏条件，地下水分为包气带水、潜水、承压水三大类。包气带水处于地表面以下潜水位以上的包气带岩土层中，雨季水量多，旱季水量少；潜水是埋藏在地表以下第一层较稳定的隔水层以上具有自由水面的重力水，受气候条件影响，季节性变化明显，也受地形、地质、气象、水文等自然因素控制，并常与地形有一定程度的一致性；承压水是地表以下充满两个稳定隔水层之间具有一定压力的重力水，不受气候的影响，动态较稳定。地下水引起的岩土工程危害，主要是由于地下水位升降变化、地下水动水压力作用、地下水的腐蚀性等几个方面的原因造成的。

1、地下水位升降带来的危害

1.1 地下水位下降的危害

地下水位下降很多情况下是人为因素导致的，例如：采矿活动中的矿床疏干以及上游筑坝工程、人工灌溉中大量抽取地下水、修建水库工程中截夺下游地下水的补给等。地下水位下降的危害通常表现在：①常常诱发地裂、地面塌陷等地质灾害，邻近建筑物或地下管线的不均匀沉降、建筑物基础下的土体颗粒流失，甚至掏空，对岩土体、建筑物的稳定性产生重大影响并直接威胁人类生命财产安全。②地下水资源枯竭、水质恶化、土壤盐渍化等环境问题，对人类的生活和生存环境造成巨大影响。

1.2 地下水位上升的危害

地下水水位上升的原因是多种多样的，例如含水层结构、总体岩性产状、水文气象因素如降雨量、气温等及一些人为因素如灌溉、施工等。其危害主要有以下几点：

① 土壤沼泽化、盐渍化。

② 斜坡、河岸等岩土产生滑移、崩塌等不良地质现象。充满裂隙的地下水及其流动对潜在的崩塌体产生静水压力和动水压力，也可以产生浮托力。地下水降低了潜在崩塌体与稳定岩体之间的抗拉强度，也使裂隙充填物的抗剪强度在水的软化作用下大大降低。这些都使得边坡上潜在的崩塌体更易于失稳。

③ 一些具特殊性的岩土体结构破坏、强度降低、软化。

④ 引起饱和砂类土及粉土液化、出现流砂、潜蚀等现象。流砂是在地下渗流动水压力作用下细小颗粒随着地下水渗漏穿过缝隙而流失，造成地层塌陷或崩溃的现象。在地下水的渗流作用下单个土颗粒发生独立移动的现象，称潜蚀或管涌。潜蚀较普遍地发生在不均匀的砂层或砂卵(砾)石层中，细粒物质从粗粒骨架孔隙中被渗流携走，使土层的孔隙增大，强度降低，发展下去会呈现"架空结构"甚至造成地面塌陷。

⑤ 地下水的浮托作用。当建筑物基础底面位于地下水位以下时，地下水对基础底面产生静水压力，即浮托力。浮托力减少地基对基础底面的正压力，即减小对基础滑动的抗滑力，严重影响基础的抗滑稳定性。

地下水位不论过度上升还是下降都会带来土地盐碱化，但原理是不一样的，地下水位上升会使盐分残留在土壤内，而地下水位下降则是引起了海水倒灌，从而造成土地盐碱化。相比较而言，地下水位下降带来的危害要更为严重。

2、承压水对基坑的作用

当深基坑下部有承压含水层存在，开挖基坑会减小含水层上覆隔水层的厚度，在隔水层厚度减小到一定程度时，承压水的水头压力能顶裂或冲毁基坑底板，造成突涌现象。基坑突涌将会破坏地基强度，并给施工带来很大困难。

3、地下水的腐蚀性

地下水对钢筋及混凝土的腐蚀。当地下水中的二氧化碳或二氧化硫过多、H+浓度较高时，水就具有侵蚀性。含侵蚀性二氧化碳的水能溶解混凝土中的钙质而使混凝土崩解。二氧化硫与混凝土作用时能生成硫铝酸钙，这种化合物形成时体积要膨胀而使混凝土胀裂。有时地下水因污染原因会带有某些矿物质，也会对钢筋及混凝土产生腐蚀影响。岩土工程的地基长时间受地下水腐蚀，将会大大影响建筑物的使用寿命。

结论：

地下水对场地的土质和地基有巨大影响，在岩土工程勘探中十分重要。如何切实做好水文地质勘察，是关系到能否提高工程勘察质量的重要环节，这应该引起广大勘察工作者的高度重视和深入研究。地下水的性质是多种多样的，产生的危害也不容小觑。在勘探过程中，需要对地下水进行全面分析，才能够根据各方面参数综合制定出最为合理的防治措施，保证岩土工程的安全进行和经济效益的最大优化。