岩土工程勘察中地下水的作用分析

岩土工程勘察中地下水的作用分析

张建鹏

张建鹏广东省有色金属地质勘查局940队广东省清远市511500

摘要：地下水的分布及其形成原因，地下水的物理性质和化学性质，合理利用地下水，地下水对工程建设的影响以及如何防治等都是水文地质研究的重要方面，在岩土工程勘察中地下水的问题显得尤为重要，本文就地下水的作用，发表笔者的一些初步看法，希望对从事相关行业的人员有所帮助。

关键词：工程勘察;地下水;危害

岩土工程勘察的好坏直接关系到岩土工程设计的质量，岩土工程勘察主要是为建筑物的地基修筑、边坡的防护和基础施工提供地质参考和技术参数，提供科学合理的岩土参数对基础设计有着重大的作用，而地下水在决定工程地质条件时，有着非常重要的作用。科学合理地弄清楚地下水的水位，并根据勘察的参数对地下水进行科学的评价，对工程的建设和有可能出现的不良后果才能提出建设性的建议。

一、有关岩土工程勘察中对地下水作用分析的几个方面

1.岩土工程勘察中应地下水把岩土体和建筑物基础建设的作用和影响作为重点进行分析和评价，预测可能出现的岩土工程危害，并提出科学合理的建议进行防治。

2.岩土工程勘察要与建筑物基础选型相结合，弄清楚有关的水文地质条件，提供科学有效的水文地质参数。

3.在岩土工程勘察中要弄清楚地下水的天然状态和条件，并分析预测在施工过程中地下水的天然状态和条件会发生的变化，以及对岩土体和建筑物的不利影响。

4.岩土工程勘察中水文地质评价应结合各种条件进行综合考虑，将岩土工程的特点，当地的气候与地下水位、水质等因素相结合，综合分析在这些条件下可能会出现的变化，以及对岩土体和建筑物在物理、化学方面所带来的影响。

二、地下水的类别

机械地按照岩石类型和空隙特征对地下水进行分类，不能很好的描述地下水的实际情况，对下水的存在状态的概括也有一定的欠缺，为了弥补以上不足，根据地下水的特点将其分为以下几类:

1.留滞在上层的地下水

留滞在上层的地下水即部分或短暂地留滞在透水层内的不透水或透水性差的透镜体上的土中所含的水。

2.承压水

承压水处于两个稳固的隔水层间的重力水和在第一个稳固的隔水层上的水层中的重力水，并且有承压水头。

3.裂缝水

裂隙水即各个岩层裂缝中的重力水，有节理性裂缝水、断裂性裂缝水、风化性裂缝水和成岩性裂缝水四种。

4、溶洞水

溶洞水即分布在各岩层溶洞中的地下水。

三、地下水给岩土工程带来的危害

水文地质和工程地质二者密不可分，互相作用。地下水作为岩土体的组成部分之一，对岩土体的工程有很大的影响，特别是在建筑工程的稳定性和持久性方面。

1.地下水位变化造成的危害

1.1地下水水位下降幅度过大造成的危害

地下水部分集中大量的抽取地下水，地下水的抽取量超过补给量就会造成地下水水位大幅度下降的局面，降落漏斗也会随之增大；除此之外，矿床疏通、施工排水等也可能导致部分地区地下水位大幅度下降。地下水位下降幅度过大有可能导致地基坍塌、地基下沉、地面开裂，这给建筑物的稳定性带来了极大的安全隐患。

1.2地下水位升降变化造成的危害

地下水位升降变化会致使膨胀性岩土无规律的胀大、缩小、变形甚至会造成地面开裂，进而破坏低层或轻型建筑物。而地下水位变化频率高或变化程度大时，会造成岩土的胀大、缩小、变形反复出现，而且幅度也会增大。

在建筑工程的地基范围内，地下水位在建筑物基础地面下压缩层内产生变化，就会对建筑物的稳定性形成影响。如果地下水位在压缩层内上升，就会致使地基土软化，地基的强度就会下降，可能会导致建筑物的沉降或是坍塌；如果地下水位在压缩层内下降，岩土的自重应力会加大，可能会导致地基基础的下沉；如果地基土质不均匀或地下水位的急剧升降，也会导致建筑物发生不同程度的损坏。

1.3潜水水位升高带来的危害

在平原低洼地带容易出现土壤盐碱化或是出现大片沼泽；在分化作用较严重的山区或丘陵容易出现斜坡岩土体滑移甚至是坍塌的现象；在风化作用特别严重的山岩地区和风化残积土地区容易出现岩土软化甚至是崩解的现象，岩体结构也会遭到破坏，强度下降，压缩性变大；由于潜水位于第一个稳定的隔水层以上，潜水位的过度上升可能会导致建筑物的地下洞室被水淹没，进而导致建筑物重心不稳，给建筑物的稳定性带来了极大的隐患。

2.地下水位给岩土力学性质带来的影响

土体由地下水位之上到地下水位的变化到地下水位之下，天然含水量、空隙有着由小变大再由大变小的规律，压缩规模量、承载力有着由大变小再由小变大的规律，导致这些规律出现的原因是地下水位之上由于长期的淋滤作用，铝铁丰富且密集，对土颗粒有着胶结和填充作用，这就增加了土粒间的连接力，一般会形成一层硬壳，所以含水量、空隙比例较小但压缩规模量和承载力增大。处于地下水位变动处的土层，因为地下水交替频繁，土中的铝铁成分因为淋滤作用而丧失，土质变得松软，所以含水量、空隙比例较大，压缩规模量、承载力变小。处于地下水位下面的土层，因为地下水交替迟缓，氧化、水解作用都比较弱，再加之覆土层的自重压力作用，土质比较密集厚实，所以含水量、空隙比例较小，压缩规模量和承载力增大。

3.地下水水力作用造成的危害

地下水在天然条件下水力作用较小，但如果在人工施工过程中改变了地下水天然动力平衡状态，在动水的压力影响下，一般会造成流砂、管涌等较为严重的岩土工程危害。

3.1基坑突涌及其造成的危害

基坑突涌和承压含水层的性质相关。如果承压含水层是裂缝水、溶洞水或中粗砂、砾砂、卵砾孔隙水，一旦基底顶破裂后，地下水会从裂缝中流出，会造成基坑积水，一般承压含水层是比较细小的颗粒沙层时，基底容易出现喷水冒砂的情况。

3.2基坑突涌的防治方法

要弄清楚基坑周围隔水层的厚度、岩土性质以及其重量，承压含水层顶板掩埋的深度、承压水头的高度等情况，再以基坑挖掘的深度进行分析预测出现突涌的可能性及其危害性。要把握好基坑挖掘的深度，确保基底隔水层的厚度不会产生突涌。除此之外，在基坑的周边设置排水孔，是承压水位下降。

四、岩土工程勘察地下水带来危害的解决方法

由于岩体中地下水沿着裂缝渗出流动，也就说明岩体中有含水裂缝带，在进行岩土工程勘探时，我们应找出含水裂缝带的具体位置，用含水裂缝带渗出流动的思路进行分析。

为了科学准确地测量岩体中的地下水位，以便找出透水带，有以下几种方法在钻孔中测量地下水位。采用操作比较方便的分段钻进法，提前设计好每天的钻进工作进度，开钻后先以一天的钻进工作量为一段，在一天的钻进工作结束后，将空中的水抽干，第二天开钻前测量好水位，通过这种方法，可以弄清楚这段是否含水。如果上部地层检测不含水，这种方法可以一直使用。如果上部地层通过检测存在含水层，则需要采取一定的措施将测量段的水抽干，第二天再测量该段是否还有水，如果还有水应测量其水压大小以判断其含水性和水位。通过上述方法，可以将地层分为含水段和不含水段，再结合其他物理测量参数确定地层的裂缝带和不含水地带。

总之,岩土工程勘察中，地下水的作用有着非常重要的地位，科学准确地弄清楚地下水的水文条件，不仅能提供有效的地质参数，而且能更好地在建筑设计过程中发挥岩体的潜力。所以在岩土工程勘察中要确保与岩土工程相关的水文地质问题得到妥善解决，以降低或消除地下水给岩土工程造成的危害。随着工程勘察额不断发展和完善，地下水的作用也越来越被人们所重视，在岩土工程勘察中重视地下水的作用将会不断提高工程勘察水平。

参考文献：

[1]工程地质手册[M].中国建筑出版社.

[2]曹建峰.专门地质手册[M].中国科学技术出版社,2007.

[3]孔德坊．工程岩土学[M]．北京：地质出版社，1994．