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摘要水文地质问题一直是岩土工程勘察中不可忽视的重要问题,在具体工程中,认为要因地制宜,根据不同勘察的工程所处区域水文地质条件,查明地下水的性质和变化规律,提供水文地质参数,预估可能产生的危害,制定相应的预防措施和施工方案,真正保证拟建工程的质量。
关键词岩土工程地质;水文地质;评价内容
中图分类号P62文献标识码A文章编号1673-9671-(2010)032-0007-01
1岩土工程中水文地质的勘察要求
在岩土工程勘察中,应根据工程的具体要求,通过搜集资料和水文地质勘察工作,查明工程所属区域的水文地质条件、性质及变化规律。
1.1自然地理条件
这里面包括气象、水文特征和地形地貌等内容,气象、水文特征是指工程所属区域,是属于亚热带还是热带、季风气候与否,拥有的湿润程度与热量等。地形地貌是指工程区域周围的水系、平原或高原特征、地形开阔平坦与否、地貌侵蚀和堆积情况如何等。
1.2地质环境
包括工程所在区域的地质构造特征、基底构造及其对第四系厚度的控制、地层岩性、新构造运动等方面的内容。
1.3地下水位情况
包括历史最高、最低地下水位和近3-5年水位动态变化趋势;地下水补给排泄条件、地表水与地下水的补排关系及对地下水位的影响等。各含水层和隔水层的埋藏条件、地下水类型、流向、水位及其变化幅度;场地地质条件下对地下水赋存和渗流状态的影响,查明场地污染源及判定地下水水质对建筑材料的腐蚀性等。
2水文地质问题评价内容
查明地下水在天然状态及天然条件下的影响,分析预测在人为工程活动中地下水的变化情况,及对岩土体和建筑物的不良作用。在以往的工程勘察报告中,由于缺少结合基础设计和施工需要评价地下水对岩土工程的作用和危害,已发生多起因地下水造成基础下沉和建筑物开裂等质量事故,总结以往的经验和教训,笔者认为今后在工程勘察中,对水文地质问题的评价,主要应考虑以下内容:
1)应重点评价地下水对岩土体和建筑物的作用和影响,预测可能产生的岩土工程危害,提出防治措施。
2)工程勘察中还应密切结合建筑物地基基础类型、基坑开挖、隧道等工程施工和不同工程勘察项目的需要,查明和分析有关水文地质问题,为设计和施工提供所需的水文地质资料。
3)不仅要查明地下水的天然状态和天然条件下的影响,更重要的是分析预测在人为工程活动中地下水的变化情况,及对岩土体和建筑物的反作用。
3岩土水理性质的测试和研究
岩土水理性质是指岩土与地下水相互作用时显示出来的各种性质。岩土水理性质与岩土的物理性质都是岩土重要的工程地质性质。岩土的水理性质不仅影响岩土的强度和变形,而且有些性质还直接影响到建筑物的稳定性。
3.1地下水的赋存形式及对岩土水理性质的影响
地下水按其在岩土中的赋存形式可分为结合水、毛细管水和重力水三种,其中结合水又可分为强结合水和弱结合水两种。
3.1.1结合水
1)强结合水,又称吸湿水,吸湿水被分子力吸附在岩土颗粒周嗣形成极薄的水膜,是紧附于颗粒表面结合最牢固的一层水,其吸附力高达10MPa,在强压下,其密度接近普通水的两倍,具有极大粘滞性和弹性,可以抗剪切,但不受重力作用,也不能传递静水压力。
2)弱结合水,又称弱薄膜水,它处于吸着水之外,厚度大于吸着水。弱结合水所受的吸附力小于强结合水,可以在颗粒水膜之间作缓慢的移动,薄膜水在外界压力下可以变形,但同样不受重力影响,且不能传递静水压力。
3.1.2毛细管水
毛细管水是指由毛细管作用保持在岩土毛细管空隙中的地下水,可细分为孤立毛细管水、悬挂毛细管水、真正毛细管水。它同时受毛细管力和重力的作用,当毛细管力大于重力时,毛细管水就上升,因此地下水潜水面以上的普遍形式是一个与饱水带有水力联系的含水量较高的湿水层。
3.1.3重力水
重力水是指在重力作用下能在岩土孔隙、裂隙中自由运动的水,即我们通常所称的狭义“地下水”。由于重力水在天然和人为因素的影响下,在岩土中的渗流活动非常活跃,对岩土的水理性质有显著的影响。
3.2岩土的主要物理性质及其测试办法
1)软化性。是指岩土体浸水后,力学强度降低的特性,一般用软化系数表示,即岩石在浸水饱和状态下与风干状态下极限抗压强度之比,它是判断岩石耐风化、耐水浸能力的指标。在岩石层中存在易软化岩层时,在地下水的作用下往往会形成软弱夹层。
2)透水性。是指水在重力作用下,岩土容许水透过自身的性能。岩土的渗透性的强弱首先决定于岩土空隙的大小和连通性,其次是空隙度的多少。松散岩土的颗粒愈细、愈不均匀,其透水性便愈弱。
3)崩解性。是指岩土浸水湿化后,由于土粒连接被削弱、破坏,使土体崩散、解体的特性。岩土体的崩解特性包括崩解所需时间、崩解量、崩解方式等。
4)给水性。是指在重力作用下饱水岩土能从孔隙、裂隙中自由流出一定水量的性能,以给水度表示。给水度是含水层的一个重要水文地质参数,它不但影响基坑涌水量大小,同时也影响场地疏干时间。
5)胀缩性。是指岩土吸水后体积增大,失水后体积减小的特性,岩土的胀缩性是由于颗粒表面结合水膜吸水变厚,失水变薄造成的。岩土的胀缩性往往是产生地裂缝、或产生基坑底隆起及突涌的重要原因之一,对地基变形和边坡稳定性有重要影响。
3.3地下水引起的岩土工程危害
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和地下水动水压力作用两个方面的原因造成的。地下水位变化包括地下水位上升、地下水位下降、地下水位频繁升降三个方面。地下水位频繁升降对岩土工程造成的危害主要包括可能引起建筑物的破坏和膨胀性岩土胀缩变形。
4结束语
水文地质勘察工作在建筑物持力层选择、基础设计与施工、工程地质灾害防治等方面都起着重要的作用,随着工程勘察的发展,其必将受到越来越广泛的重视,切实做好水文地质勘察工作,为建筑设计与施工提供准确的水文地质参数,将有效地减少或消除地下水对工程建筑和人类生产生活的危害,同时也对勘察水平的提高起着极大的推动作用。本文结合实际,评价地下水对岩土体和建筑物的作用及其影响,明确工程勘察中水文地质问题分析研究的内容及采用的方法,以消除或减少地下水对岩土工程的危害。
参考文献
[1]潘乃礼.水文地质变异因素的定量分析—方差分析在水文地质工作中的应用[J].华东地质学院学报,1987,04:02.
[2]邵益生.水文地质勘察技术发展状况与展望[J]工程勘察,1998,07:22.
[3]高洪烈.对环境地质、水文地质、工程地质工作取向的讨论[J]中国煤田地质,2003,04,30.
关键词岩土工程地质;水文地质;评价内容
中图分类号P62文献标识码A文章编号1673-9671-(2010)032-0007-01
1岩土工程中水文地质的勘察要求
在岩土工程勘察中,应根据工程的具体要求,通过搜集资料和水文地质勘察工作,查明工程所属区域的水文地质条件、性质及变化规律。
1.1自然地理条件
这里面包括气象、水文特征和地形地貌等内容,气象、水文特征是指工程所属区域,是属于亚热带还是热带、季风气候与否,拥有的湿润程度与热量等。地形地貌是指工程区域周围的水系、平原或高原特征、地形开阔平坦与否、地貌侵蚀和堆积情况如何等。
1.2地质环境
包括工程所在区域的地质构造特征、基底构造及其对第四系厚度的控制、地层岩性、新构造运动等方面的内容。
1.3地下水位情况
包括历史最高、最低地下水位和近3-5年水位动态变化趋势;地下水补给排泄条件、地表水与地下水的补排关系及对地下水位的影响等。各含水层和隔水层的埋藏条件、地下水类型、流向、水位及其变化幅度;场地地质条件下对地下水赋存和渗流状态的影响,查明场地污染源及判定地下水水质对建筑材料的腐蚀性等。
2水文地质问题评价内容
查明地下水在天然状态及天然条件下的影响,分析预测在人为工程活动中地下水的变化情况,及对岩土体和建筑物的不良作用。在以往的工程勘察报告中,由于缺少结合基础设计和施工需要评价地下水对岩土工程的作用和危害,已发生多起因地下水造成基础下沉和建筑物开裂等质量事故,总结以往的经验和教训,笔者认为今后在工程勘察中,对水文地质问题的评价,主要应考虑以下内容:
1)应重点评价地下水对岩土体和建筑物的作用和影响,预测可能产生的岩土工程危害,提出防治措施。
2)工程勘察中还应密切结合建筑物地基基础类型、基坑开挖、隧道等工程施工和不同工程勘察项目的需要,查明和分析有关水文地质问题,为设计和施工提供所需的水文地质资料。
3)不仅要查明地下水的天然状态和天然条件下的影响,更重要的是分析预测在人为工程活动中地下水的变化情况,及对岩土体和建筑物的反作用。
3岩土水理性质的测试和研究
岩土水理性质是指岩土与地下水相互作用时显示出来的各种性质。岩土水理性质与岩土的物理性质都是岩土重要的工程地质性质。岩土的水理性质不仅影响岩土的强度和变形,而且有些性质还直接影响到建筑物的稳定性。
3.1地下水的赋存形式及对岩土水理性质的影响
地下水按其在岩土中的赋存形式可分为结合水、毛细管水和重力水三种,其中结合水又可分为强结合水和弱结合水两种。
3.1.1结合水
1)强结合水,又称吸湿水,吸湿水被分子力吸附在岩土颗粒周嗣形成极薄的水膜,是紧附于颗粒表面结合最牢固的一层水,其吸附力高达10MPa,在强压下,其密度接近普通水的两倍,具有极大粘滞性和弹性,可以抗剪切,但不受重力作用,也不能传递静水压力。
2)弱结合水,又称弱薄膜水,它处于吸着水之外,厚度大于吸着水。弱结合水所受的吸附力小于强结合水,可以在颗粒水膜之间作缓慢的移动,薄膜水在外界压力下可以变形,但同样不受重力影响,且不能传递静水压力。
3.1.2毛细管水
毛细管水是指由毛细管作用保持在岩土毛细管空隙中的地下水,可细分为孤立毛细管水、悬挂毛细管水、真正毛细管水。它同时受毛细管力和重力的作用,当毛细管力大于重力时,毛细管水就上升,因此地下水潜水面以上的普遍形式是一个与饱水带有水力联系的含水量较高的湿水层。
3.1.3重力水
重力水是指在重力作用下能在岩土孔隙、裂隙中自由运动的水,即我们通常所称的狭义“地下水”。由于重力水在天然和人为因素的影响下,在岩土中的渗流活动非常活跃,对岩土的水理性质有显著的影响。
3.2岩土的主要物理性质及其测试办法
1)软化性。是指岩土体浸水后,力学强度降低的特性,一般用软化系数表示,即岩石在浸水饱和状态下与风干状态下极限抗压强度之比,它是判断岩石耐风化、耐水浸能力的指标。在岩石层中存在易软化岩层时,在地下水的作用下往往会形成软弱夹层。
2)透水性。是指水在重力作用下,岩土容许水透过自身的性能。岩土的渗透性的强弱首先决定于岩土空隙的大小和连通性,其次是空隙度的多少。松散岩土的颗粒愈细、愈不均匀,其透水性便愈弱。
3)崩解性。是指岩土浸水湿化后,由于土粒连接被削弱、破坏,使土体崩散、解体的特性。岩土体的崩解特性包括崩解所需时间、崩解量、崩解方式等。
4)给水性。是指在重力作用下饱水岩土能从孔隙、裂隙中自由流出一定水量的性能,以给水度表示。给水度是含水层的一个重要水文地质参数,它不但影响基坑涌水量大小,同时也影响场地疏干时间。
5)胀缩性。是指岩土吸水后体积增大,失水后体积减小的特性,岩土的胀缩性是由于颗粒表面结合水膜吸水变厚,失水变薄造成的。岩土的胀缩性往往是产生地裂缝、或产生基坑底隆起及突涌的重要原因之一,对地基变形和边坡稳定性有重要影响。
3.3地下水引起的岩土工程危害
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和地下水动水压力作用两个方面的原因造成的。地下水位变化包括地下水位上升、地下水位下降、地下水位频繁升降三个方面。地下水位频繁升降对岩土工程造成的危害主要包括可能引起建筑物的破坏和膨胀性岩土胀缩变形。
4结束语
水文地质勘察工作在建筑物持力层选择、基础设计与施工、工程地质灾害防治等方面都起着重要的作用,随着工程勘察的发展,其必将受到越来越广泛的重视,切实做好水文地质勘察工作,为建筑设计与施工提供准确的水文地质参数,将有效地减少或消除地下水对工程建筑和人类生产生活的危害,同时也对勘察水平的提高起着极大的推动作用。本文结合实际,评价地下水对岩土体和建筑物的作用及其影响,明确工程勘察中水文地质问题分析研究的内容及采用的方法,以消除或减少地下水对岩土工程的危害。
参考文献
[1]潘乃礼.水文地质变异因素的定量分析—方差分析在水文地质工作中的应用[J].华东地质学院学报,1987,04:02.
[2]邵益生.水文地质勘察技术发展状况与展望[J]工程勘察,1998,07:22.
[3]高洪烈.对环境地质、水文地质、工程地质工作取向的讨论[J]中国煤田地质,2003,04,30.