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水文地质对岩土工程勘察的影响
水文地质问题一直是岩土工程勘察中不可忽视的问题,在具体工程中要因地制
宜,根据勘察到的工程所处地域的地质水文条件,做好水文地质方面的问题分析,
制定相应的防护措施及其施工计划,真正保证工程的质量。
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。
(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
是指工程所属地域,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。
(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。
(3)地下水位情况。包括近2~5年最高地下水位、水位变化趋势;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。地下水位的变化对
岩土工程的影响巨大,是工程勘察的重点内容。
(4)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;主
要含水层的分布、厚度及埋深;通过现场试验测定地层渗透系数等水文地质参数等;
场地地质条件下对地下水赋存和渗流状态的影响、判定地下水水质对建筑材料的腐
蚀性等。
2、岩土水理性质
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岩土的水理性质是岩土与地下水相互作用显示出来的性质,首先介绍一下地下
水的赋存形式及对岩土水理性质的影响,然后再对岩土的几个重要的水理性质及研
究测试方法进行简单的介绍。地下水的赋存形式: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。
岩土的主要的水理性质及其测试办法有五种:软化性;透水性;崩解性;给水性;
胀缩性。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,
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。各类成因的粘性土层、岩、泥页岩、质泥砂岩等
均普遍存在软化特性;透水性是指水在重力作用下,岩土容许水透过自身的性能。
松散岩土的颗粒愈细、愈不均匀,其透水性便愈弱。坚硬岩石的裂隙或岩溶愈发育,
其透水性就愈强。透水性一般可用渗透系数表示,岩土体的渗透系数可通过抽水试
验求取;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。岩土的崩解性与土的颗粒成分、矿物成分、结构等关系极大,以广东
地区的残积土为例,一般崩解时间5h~24h,~34,以蒙脱石、水云母、
高岭土为主的残积土以散开方式崩解,而以石英为主的残积土多以裂开状崩解为主。
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,也影响场地疏干时间。给
水度一般采用实验室方法测定。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、基坑隆起的重要原因之一,对地基变形和土坡表层稳
定性有重要影响。标定岩土胀缩性的指标有:膨胀率、自由膨胀率、体缩率、收缩系
数等。岩土的水理性质尚有持水性,溶水性,毛细管性,可塑性等。
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3、地下水对岩土工程的影响
岩土工程问题中,地下水问题占有相当重要的位置鉴于以往在评价地下水对岩
土工程的作用和危害过程中,所做的分析工作和基础设计和施工需要结合不够紧密,
更有甚者在建造简单建筑物时自认为地基不需勘察,导致了许多基础破坏和建筑物
开裂的事故,总结以往经验教训,在设计和施工前一定要分析水文地质的作用,以
消除或减少地下水对岩土工程的危害
(1)地下水对基础埋深的影响
选择基础埋深时应注意地下水的埋藏条件和动态以及地表水的情况,当有地下
水存在时,基础底应面尽量埋置在地下水位以上,若基础底面必须埋置在地下水位
以下,则应考虑排水降水措施,对钢筋混凝土等的腐蚀性和可能出现的危害及防治
措施。对埋藏有承压含水层的地基,选择基础埋深时必须考虑承压水的作用,以免
在基坑开挖时坑底土被承压水突破地表流水是影响桥梁墩台基础埋深的因素之一,
基础必须埋置在设计洪水的最大冲刷线以下一定深度,以保证稳定性
(2)地下水对桩基工程的影响
天然地基造价低,施工简便,所以在工程建设中应优先考虑使用。当基础沉降
量过大或地基的稳定性不能满足设计要求时,就必须进行地基加固处理或改变上部
结构。当地基上部软土层很厚变化相对复杂时往往采用桩基础加固地基,提高承载
力。为了不使桩周地层坍塌和松动,提高成桩质量,选择相应的成桩方案时必须考
虑地下水的赋存运动情况;另外,当桩身下沉量小于土层下沉量时,桩周土对桩身
产生负摩阻力,严重影响单桩承载力,特别是建筑场地承压地下水或流动地下水的
流速大于3m/min时,不宜使用混凝土灌注桩或水泥搅拌桩。此外,地下水对桩的腐
蚀性也不容小觑,地下水腐蚀性强时对桩的破坏作用非常大。
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(3)地下水对基础开挖的影响
地下水位上升可引起粉细砂及粉土饱和液化,出现流砂、管涌等现象,给施工
带来很多困难,还可能出现基坑坍塌、滑移,在抗震设防烈度要求时要评价其液化
可能。土体软化后强度降低,基坑会沉降或倾斜,膨胀土的胀缩性会使基础开裂变
形。
基础破坏时,波及范围内的建筑物也会受到影响。地下水位高时会对地下室、
地下构筑物的防潮、防湿、防水或稳定性产生影响,会引起土壤盐渍化,对建筑物
的腐蚀性增强,还可引起地基土附沉降和变形,加从而造成建筑物变形破坏。此外,
人工降低地下水位时可能会直接导致周围建筑物破坏或通过引发一系列地质灾害
(如地裂缝的产生、地表塌陷等)使建筑物破坏。当水位频繁升降时,会引起膨胀
土产生不均匀的胀缩变形,进而形成地裂造成建筑物的破坏。
随着高层建筑日益增多,特别在旧城改造中高层建筑受施工场地、施工工艺影
响,往往要求采用垂直开挖、基坑开挖中常采用抽水方法降低地下水位,减少土侧
压力的影响,但因局部的抽水或排水,能使基础底面以下的地下水位突然下降,引
起挡土墙和邻近建筑物变形,造成地表塌陷或地面沉降。特别在地下工程中,开挖
时要设止水帷幕,安装支护体时要采取防水设施,如涂防水涂层等等,以防止地下
水进入地下工程建设需要的地段。
结语
岩土工程中的水文地质问题是不可忽视的重要问题,切实做好水文地质工作,
掌握水文地质的相关理论知识,正确运用各种方法准确地测定各个重要的水文地质
参数,可以帮助设计和施工,并且可以有效地预防和减免岩土工程危害。在岩土工
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程勘察过程中,做好水文地质方面的问题分析,可以给整个勘察带来积极、良好影
响和作用,是让岩土工程实现可持续发展的重要保证。
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