探讨岩土工程地质勘察中地下水问题的重要性

李发艳

(华设设计集团股份有限公司 江苏南京 210014)

在工程建设过程中，地下水会对整个工程的质量与稳定性产生较大的影响。因此，在勘察过程中，勘察单位应对地下水的具体情况实施勘察，确保勘察准确性，为工程施工奠定基础。

1 地下水的分类与性质

1.1 地下水的分类

以埋藏条件为依据，可以将地下水分成承压水、潜水与饱气带水；以含水介质为依据，可以将地下水分成岩溶水、裂隙水与孔隙水。在我国岩土工程勘察过程中，承压水和潜水是最主要的研究对象。图1 为某地下水分布图。

图1 地下水分布示意图

1.2 地下水的性质

1.2.1 物理性质

地下水的物理性质主要为放射性 、导电性、温度、比重以及颜色等。地下水的温度主要受埋藏深度、大气温度等环境因素的影响，在外界环境变化过程中，其温度也会发生变化。通常情况下，纯净的地下水为无味、无色的，当温度为49 ℃时，其透明度较好、比重为1，既不存在放射性也不存在导电性。

1.2.2 化学性质通常情况下，地下水包含各种化学物质，其不但包含H2O，还含有胶体、气体、微生物、同位素成分、有机物以及离子等，这些物质使地下水展现出不同化学性质。在岩土工程中，地下水的化学作用主要有脱销作用、阳离子交替吸附作用、蒸发浓缩作用以及溶滤作用等。

2 岩土工程中地下水的危害

2.1 地下水上升的危害

当岩土工程所处地区地下水较为活跃时，其地下水活动会相对较为频繁，出现上升的情况，进而对岩土工程产生较大的影响。在地下水位上升过程中，可能会使岩土工程基础出现盐渍化、土壤软化等问题，不但会使建筑和岩土工程的稳定性受到影响，还会使岩土工程被腐蚀，影响工程的使用寿命。与此同时，在地下水位上升时，还可能出现边坡土体塌方的问题，导致工程基础上浮，甚至出现基础渗水的情况，不利于工程整体质量的控制。由于建筑物的地下室与地层最为接近，因此，当基础出现渗水问题时，可能会使地下室出现各种质量问题，造成不必要的经济损失。除此之外，地下水不断上升和下降的过程中，会导致岩土工程出现水土流失，不但会使岩土和建筑工程使用风险进一步增加，还会对业主生命财产安全造成影响。

2.2 地下水下降的危害

在地下水位下降过程中，会使工程的稳定性受到影响，导致其使用寿命缩短，因此，在勘察过程中，应以工程所处地区实际情况为依据，对其地下水下降情况进行分析[1]。例如：当工程所在地为我国东南部地区时，地下水位的变化会呈现出季节性的特点，在7～8月份，其降雨量相对较多，此时，地下水位会升高，当1月、11 月和12 月降水较少时，其地下水位会下降。在地下水位下降过程中，可能会使岩土工程基础出现流失，进而导致路面出现沉降等问题；与此同时，在地下水位下降时，岩土的膨胀收缩度还会随之增加，产生地裂等问题，导致岩土工程基础被破坏，进而使工程稳定性受到影响。

2.3 地下水压力的危害

通常情况下，地下水的压力相对较为平衡，不会产生较大的变化，但是，在对工程进行施工时，可能会使基础周边的环境产生变化，进而使地下水平衡状态被打破。在地下水压力的影响下，可能会出现流沙、基坑突拥等问题如图2 所示，进而对整个工程产生影响。因此，勘察人员应对工程周边的水文地质情况实施监控，防止出现失衡的状态[2]。

图2 基坑突涌示意图

2.4 地下水腐蚀性的危害

（1）通常情况下，当地下水中部分化学成分含量超过一定值时，可能会使器材、钢铁构件、管道、可溶性石材以及混凝土等被腐蚀。例如：当地下水中的SO2-4、Cl-含量较高时，在水泥水化反应过程中，混凝土中的钢筋会与SO2-4发生反应，进而使其表面产生钝化保护层，减缓其被腐蚀的过程，但是，在Cl-的作用下，这个保护层会被破坏，进而使钢筋被锈蚀。当钢筋被锈蚀后，其体积会增加，使混凝土出现分层、剥落以及破裂等问题，从而导致钢筋锈蚀速度增加，使钢筋的横截面积降低，使其承载能力受到影响，不但会影响工程施工质量和安全性，还有可能造成严重的安全事故。

（2）地下水中可能存在某些盐类物质，在毛隙水上升的过程中，这些盐类物质也会随之上升，入侵到混凝土毛细孔中，随着不断的干湿交替作用，毛细孔中的盐类物质会浓缩到饱和，饱和后的盐溶液随着温度的降低会析出结晶，腐蚀混凝土，使混凝土被损坏，温度上升结晶会被溶解，温度下降则被再次析出，导致混凝土的腐蚀程度进一步增加。在温度不断变化时，地下水中盐类物质的腐蚀作用也会随之增加，进而导致混凝土的腐蚀程度增加，严重影响工程的使用寿命[3]。

总之，为了有效防治地下水的各种危害，在岩土工程勘察过程中，勘察单位应严格控制地下水勘察质量。

3 水文地质勘察的主要内容与关键因素

3.1 水文地质勘察主要内容

3.1.1 测定各岩土层的渗透系数

在对水文地质勘察的过程中，岩土层渗透系数测定具有重要意义，其会对降水方法选择与降水工程设计产生较大的影响，进而使降水效果受到影响，因此，勘察单位应对其测定质量进行控制。在对各岩层土层渗透系数进行测定过程中，若采用室内试验或现场注水试验会产生较大的误差；而采用野外试验，虽然其误差相对较小，但是存在费用较高、周期较长的问题，应用相对较少。因此，在对降水有特殊要求的工程中的各岩层渗透系数实施测定过程中，勘察单位应以实际工程为依据，借助经验值，对比现场注水试验、室内试验等，保障渗透系数的准确性。

3.1.2 测定地下水

根据相关规范可知，在对稳定水位进行勘察时，勘察人员应以地层的渗透性为依据，对其勘察时间间隔进行控制。例如：在对黏性土或粉土进行勘察时，其间隔时间应大于8 h，在对碎石土和沙土进行勘察时，其间隔时间应大于0.5 h，且勘察结束后，勘察人员应对稳定水位进行统一量测。通常情况下，当地层渗透性存在差异时，其地下水位稳定时间也各不相同，与此同时，若钻进过程所使用的工艺为泥浆钻进工艺，在孔内泥浆的影响下，稳定水位的时间通常会大于规范要求时间，若静止时间较短，可能会出现水位量测不可靠、不准确等问题。因此，为了有效解决上述问题，场地钻探24 h后，勘察人员应对其静止水位进行测定，并定期使用钢尺对测量工具进行校正[4]。

3.2 水文地质勘察的关键因素

3.2.1 土的孔隙性

作为一种散体材料，土之间会存在孔隙，在对土体中孔隙进行分析的过程中，勘察人员应明确以下几点问题。

（1）饱和土主要由液态和固态组成，非饱和土则主要包括固态、液体与气态。与此同时，土体中存在孔隙压力和有效压力，其中，孔隙压力也可以分为孔隙气压力和孔隙水压力，勘察人员应对其数据进行准确勘察。

（2）在饱和土中，存在超静水压力，该种压力会使土体出现挤土效应，进而使工程桩基出现上浮、挤歪以及挤断等问题。与此同时，在地震时，超静水压力还会使粉土以及砂土出现液化等情况。

（3）在非饱和土中，存在孔隙气压力，该种压力会产生基质吸力，在土中含水量在增加过程中，基质吸力会随之降低，导致土体稳定性受到影响。

3.2.2 岩石的裂隙性

由于多种因素的影响，会导致岩石出现裂隙，裂隙和岩石两者的合体被称为“岩体”，其中裂隙被称为“结构面”。通常情况下，岩体中的地下水流动方向与洞穴和裂隙的方向一致，根据洞穴和裂隙分布和形态，可以将地下水分成洞穴水、层状裂隙水、网状裂隙水、有脉状裂隙水等，不同类型的地下水对岩土工程勘察的影响也各不相同。

4 岩土水理性质研究

4.1 透水性

在对岩土工程进行勘察时，勘察人员应明确岩层的透水性。在对其透水性实施检测过程中，勘察人员可以借助压水试验、透水试验以及渗水试验，结合岩土颗粒的情况，对其透水性进行判断，通常情况下，当岩层颗粒均匀性较差时，其透水性也会相对较差；在岩溶发育岩层和坚硬的岩土裂缝中，岩土的透水性较强。岩土的透水性可以通过透水、渗水以及压水实验得到。

4.2 软化性

软化性主要是指在地下水浸入后，岩土的力学性能会降低，该种性质即被称为软化性。为了对其软化性进行评价，勘察人员应对软化系数进行勘察[5]。

4.3 给水性

在重力作用下，饱和岩土的孔隙会出现溢水的情况，这种特点即为给水性，勘察人员可以根据给水度对岩土给水性进行评价。

4.4 崩解性

在地下水不断侵蚀过程中，岩土土体会出现离散解体的问题，此过程即被称为崩解性。岩土结构的崩解性主要受自身结构特点、矿物组成成分、岩土颗粒组成成分以及土体结构等影响。

5 不同岩土工程地下水勘探的要求

在对岩土工程地下水实施勘察过程中，勘察人员应明确该地区水位变化和规律、地下水的蒸发、降水量、地表水和地下水的关系、地下含水层厚度以及深度等特点，而且勘察人员还应对该地区人类活动对地下水的影响情况进行调研，并对地下水中的化学以及物理性质进行分析。当前常见的岩土工程主要包含隧洞（隧道）工程、水利水电工程以及基坑降水等工程等。勘察人员应以不同岩土工程为依据，对地下水勘察过程进行控制。

5.1 基坑降水工程

在基坑降水工程中，主要是借助人工的方式对地基中的水分进行处理，使地下水的水位降低，使地基土强度进一步提高，从而达到保障施工安全性、提高工程质量、控制工期的目的。在此过程中，勘察单位应对地下水类型，地下水排泄、径流、补给，水质动态，地下水水位动态，隔水层和含水层的空间分布等情况进行分析，与此同时，勘察人员还应明确基岩构造、涵洞、岩溶、裂隙发育等情况对工程的影响，以此为基础，得到最佳降水方案。

5.2 隧洞（隧道）工程

在隧洞（隧道）工程中，勘察人员应借助水文地质钻探、物探以及测绘等方式，对该工程地下水排泄、径流和补给、地下水埋藏条件、岩土层属性、地下水的突水量以及涌水量等情况进行分析，为后续施工提供借鉴。

5.3 水利水电工程

水利水电工程主要可以分为堤坝工程、渠道工程、灌区工程、水闸工程、水库工程等。在水利水电工程中，勘察人员应对该地区岩土结构渗透性、水文地质条件等进行勘察，并以此为基础，对基坑用水、浸没以及渗漏等问题进行分析，得出相应的防治措施，保障水利水电工程施工质量[6]。

6 提高岩土工程地下水勘察质量的主要措施

6.1 提高勘察人员工作素养与态度

在对岩土工程地下水实施勘察过程中，勘察人员的工作素养与态度将会直接决定勘察质量，因此，勘察单位应重点关注勘察人员的工作素养和态度。在实际勘察过程中，勘察单位应对勘察人员进行培训，与时俱进，及时更新勘察技术，使勘察人员的专业水平进一步提高。在勘察时，勘察人员应从对自身行为进行约束，摆正自己的态度，保障勘察操作的准确性，控制勘察误差，使勘察质量进一步提高。

6.2 建立完善勘察机制

为了使岩土工程地下水勘察质量进一步提高，勘察单位应以自身实际为基础，建立监督机制并完善，使勘察监管过程更加科学合理。在此过程中，勘察单位应制定严格的责任制度，使勘察人员明确自身责任，保障勘察质量。与此同时，勘察单位还应建立相应的奖惩机制，在监督过程中，合理运用奖惩机制调动勘察人员的积极性，使其规范自身行为，从而达到提高勘察质量的目的。

6.3 严格控制各勘察环节的质量

（1）在对地下水进行勘察时，水文地质测绘具有重要意义，勘察人员应对其测绘过程进行控制，明确气象、水文、地貌以及地质等情况，并对地下水类型进行分析，划分隔水层与含水层。与此同时，勘察人员还应对地下水动态特征等情况进行勘察和记录。（2）在实施水文地质钻探过程中，勘察人员应对含水层的埋藏厚度与深度进行明确，并采取注水试验与抽水试验等方式对含水层的水文地质参数与富水性情况进行分析。与此同时，勘察人员还应对地下水和岩土进行采样，明确岩土水理与物理性质，并对含水层的水质进行分析。（3）勘察人员应借助各种试验方式对地下水进行定性与定量的分析，并对分析质量进行控制，保障其勘察准确性。（4）在对地下水进行勘察过程中，勘察人员应对地下水实施动态观测，定期对水温、水质以及水位进行测定，为后期施工提供借鉴[7-8]。

7 结语

综上所述，在对岩土工程施工过程中，地下水的上升、下降、压力以及腐蚀性都会对岩土工程施工质量产生影响，为了对岩土工程质量进行控制，勘察单位应对地下水勘察过程进行控制。在此过程中，勘察单位应以岩土工程类型为依据，明确地下水勘察的主要内容，并对勘察质量进行控制，使勘察误差进一步降低，从而达到提高勘察准确性的目的，为岩土工程施工提供借鉴。