岩土工程勘察中的水文地质的作用

曾文婉

（江西省勘察设计研究院，江西 吉安 343000）

由于岩土工程勘察中的水文地质工作直接影响到工程的安全，特别是水害对工作人员的人身安全有着很大的影响。本文介绍了岩土工程勘察中水文地质带来的影响，水文地质信息管理与水害测量系统的设计，岩土工程勘察中水文地质数据的管理与可视化，深入研究了水害发生的严重程度分类和有可能存在的成因。研究分析主要实现矿山水文地质数据的调查编辑、查询分析、计算输出。水文地质图形管理主要实现岩土工程勘察中水文地质图形的输入制图和编辑输出，以及图形属性数据的查询编辑。水害评价与预测主要基于水文地质数据和水文地质图形提供的数值和图形等。本次研究对整个岩土工程的多个工作面水文地质进行了预测和分析，收获了良好的效果[1]。

1 岩土工程勘察中的水文地质内容

岩土工程勘察中区域内岩层分碳酸盐岩和碎屑岩、火成岩三大类。碳酸盐岩赋存着丰富的岩 溶裂隙水及管道水。碎屑岩或碎 屑岩间夹有可溶岩岩层，含溶隙、裂隙水，如飞仙关组一段及龙潭组含煤地层富 水性弱。火成岩以斑斓状玄武岩为主，浅部以含 溶隙、裂隙水为主。

水中分布最广的有八种离子，称为主要离子，其含量多少决定了其化学类型。地下水中这批常规离子数据在常规实验室条件下易于测定，具有速度快和成本低的特点，因此常规离子在地下水水化学分析应用最为广泛。

2 岩土工程勘察中的水文地质的研究方法和路线

多年来，通过众多学者的努力，在岩土工程勘察地质、岩土工程钻探与转化理论等方面取得了大量的研究成果，并以高水平的岩土工程勘察为主开发了一批优质项目，因此，该项目已成为中国的一个热点。综合研究水文地质条件对岩土工程勘察的影响与控制一直是该地区岩土工程勘察开发生产的薄弱环节，因此仍存在以下主要问题:了解影响岩土工程的模糊因素可以将影响岩土工程勘察的因素控制在十大控制中，往往把这些因素分开考虑，而岩土工程的发展潜力是这些因素综合影响的结果，各种因素受人为因素的影响，预测理论和方法要更加深入。

岩土工程勘察的开启方法是通过排水降压来实现的，排水降压的效果直接控制着岩土工程勘察和开发。在水文地质条件的研究中，人们往往更加关注水文地质条件对岩土工程勘察进度的控制，这是影响岩土工程勘察的重要地质因素。然而，在岩土工程勘察初期，对不同储层渗透率和围岩条件下的压力传递规律和岩土控制范围的研究并没有得到足够的重视。因此，在岩土工程中，不能根据具体的地质条件来选择井网布置，也不能根据地层的供液能力来选择井网布置[2,3]。

首先,通过充分利用数据获得岩层开发的发展,各种地图如岩层埋深图,岩石地层等厚图、关键层等厚图和关键地层等厚图的编译，主要是为了揭示岩层的岩性空间分布规律,研究关键层的层顶和层底区域。通过试井，基础岩石资料揭示了研究区渗透率的空间分布规律，绘制了储层压力等值线，通过对区域水文地质条件的研究，建立了主要关键层与顶底板岩石水文地质空间结构关系，结合地质构造特征和水文地质条件，确定了水文地质边界，建立了水文地质模型，通过对岩层条件下地下水渗流场的数值模拟分析，确定了不同地质和水文地质条件下的压力传递规律和控制区域，并提出了研究区最优开发方案建议。通过对岩层和不同含水层出水口的同位素分析和水化学分析，基本了解了岩层不同含水层的来源和它们之间的具体补给流程。通过对储气条件、埋藏条件、含气条件的研究与分析，确定影响井产能的地层地质控制因素，利用地理时间速率系统的数据采集功能将收集到的相关信息量化，建立含气主要控制因素专题图。建立人工潜力评价模型，划分出地层气体的显著区域。

总体研究分为三个阶段:信息收集、整理和分析。收集岩石、试井、水力压裂等岩层勘探开发资料信息和地层完成现场实验室测试，在综合分析研究区水文地质资料的基础上，进行实地等级检验。现场调查并采集水样，完成室内相关试验。综合研究阶段主要是编制各类文献资料，对产气地质条件和产层水文地质条件进行了分析，并针对不同地质和水文地质条件下的压力复制通过规律和控制产品开发，提出优化开发方案。

3 岩土工程勘察中的水文地质的作用

3.1 水文地质的制约作用

地下水水位的上升会引发很多不可预估的后果，不同地质和气候条件的影响之下，水文地质所能产生的效应受到很多因素的制约，如岩层的岩石硬度、岩土层所分布的具体位置、当地每日的温度、季节性降水和不同种类的人类活动等，这会导致地下水位不同程度地上升和下降。其中最需要注意的是潜水水位，如若水位上升，带来的后果和影响不容小觑。不仅会带来土地沼泽化，还会对地上建筑形成或大或小的腐蚀侵害。由于水位异动导致的地基不稳，极易引发滑坡、地陷以及泥石流等不可预估的自然地质灾害。

地下水水位的下降也可能造成一些突发状况。各种各样的人类活动是造成水文地质下降的主要原因之一。河流的灌溉和开采矿石都会影响水文地质。特别是在上游建设水库、水电站，从而造成下游水资源的严重短缺，地下水水位直线下降，可能带来严重的地面下沉和土地龟裂。同时，缺乏地下水会带来一系列的自然地质灾害，影响人类人身安全，甚至会带来疾病，给人类健康造成隐患。信息时代下社会经济繁荣，不断向前发展，人民住房的需求持续上升，不同的现代化建筑轮番出现。这就需要把大量的老房子改造成新建筑，但在实际的改造过程中，为了节省时间，施工人员大多采用垂直开挖，一般会选择采用抽水作业来解决遇到的地下水问题。这种方式可以在一定程度上减少土地本身的压力,虽然在一些地区地下水的抽取可以减少土地的压力,但同样也会使地下水位迅速下降，导致附近的建筑和工程的变形,甚至导致地面的裂缝和向下运动。

3.2 水文地质的作用影响

根据上面的详细分析，在此基础上的三维概念模型和数学模型的水文地质条件，地下水系统的三维可视化渗流数值模型建立了利用地下水三维可视化软件的数量和质量评估，这和研究结果一致。规则的变化。整个铸件三分之一的宽度约为一千米，南北长度也是一样。据要采用“等间距、有限差、分离散”的方法自动划分水文地质。由于整体岩层渗透率较小，开发过程中单井降水漏斗的影响范围一般不超过整个模型的影响范围，模拟结果无法在模型中显示。因此，将从模型中移除的模块，建立起一个小的模型网格单元，显示为网格。图1为模型三维结构示意图。

图1 水文地质模型三维立体结构示意图

在模拟期间，将地层气开发的初始动态水位作为地下水位，将岩层初始水位作为一定条件下的初始水位。每一个流动边界的参数条件，关键考虑模拟开始和模拟结束时的流场运作，以方便用来拟合流动边界的输入和输出。

模型计算中，对水文地质的参数进行选择是一件非常重要的事情，参数是否合理会直接影响到模型的准确性和计算结果的可靠性。岩层和含水层参数的选取应以钻井资料、抽水试验资料和附近抽水资料为依据。根据岩层的富水性和含水率以及压裂前后渗透率的变化，设置不同的渗透系数和保水率，如表1所示。

表1 岩层及含水层渗透参数

模型识别与验证是水文地质参数反复计算的过程，又称“反演”，是数学运算中的反运算问题。在地质学上，能够试图解释为对岩层勘测中水文地质条件的全方位证实。主要内容是依照观测点所反映出来的数据，对水文地质参数进行反演，并得出其边界值，直至边界值的误差可以达到精度范围。识别模型最关键的原则在于模拟地下水的流场，其流场要与实际地下水流场的一致度相似，模拟地下水位的变化要与抽水孔及观测孔的具体水位变化几乎相似。模拟地下水开水孔要与排水或抽水的实际量一致，要依照以上的原则来识别验证模拟模型。

结果表明，地层顶板和底板存在不相同的渗透率，地层气井的抽采过程受到不同的含水层。当顶板和底板分离时，岩石与水文地质层之间的关联较小。顶板和底板之间存在的渗透性较大，岩层在排水和开采过程中可接受其他含水层[4]。

4 结语

在实地调查和分析地质水文地质条件的基础上，综合运用水文地质学、岩石力学、构造地质学、地下动力学、地球化学等多学科的理论和方法，通过搜集具体资料、对理论进行恰当分析、在现场进行试验和对实验数值进行模拟等方法来验证。对关键控制原因进行了系统分析，构建研究模型用作评价。当今社会经济正在不断地发展，我国岩土工程获得不小的飞跃。要在做好水土地质调查工作的同时，把水土地质调查作为工作重点。根据岩土工程勘察的水力评价得分，对勘察数据进行科学、合理的分析。充分了解水土地质调查对岩土工程过程各方面的影响，以保证岩土工程地质工程工作的开展，减少水文地质对整个岩土工程的破坏程度。