岩土工程勘察中的水理性质及地下水危害问题

岩土工程勘察在建筑物持力层选择、基础设计、工程地质灾难防治等方面起着重要的作用。随着工程地质勘察的发展，其必将受到越来越广泛的重视。但目前很多建筑企业在工程勘察、设计和施工过程中仍存在不少问题，应该引起足够重视。
一、 工程勘察评价内容
岩土工程地质勘察中水文地质评价内容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, 在很多地区已发生多起因地下水造成基础下沉和建筑物开裂的质量事故, 总结以往的经验和教训, 我们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：
（一）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。
（二）工程勘察中还应密切结合建筑物地基基础类型的需要,查明有关水文地质问题, 提供选型所铸的水文地质资料。
（三）应从工程角度, 按地下水对工程的作用与影响, 提出不同条件下应当着重评价的地质问题, 如：
1、对埋藏在地下水位以下的建筑物基础中水对混凝土及混凝土内钢筋的腐蚀性。
2、对选用软质岩石、强风化岩、残积土、膨胀土等岩土体作为基础持力层的建筑场地, 应着重评价地下水活动对上述岩土体可能产生的软化、崩解、胀缩等作用。
3、在地基基础压缩层范围内存在松散、饱和的粉细砂、粉土时, 应预测产生潜蚀、流砂、管涌的可能性。
4、当基础下部存在承压含水层, 应对基坑开挖后承压水冲毁基坑底板的可能性进行计算和评价。
5、在地下水位以下开挖基坑, 应进行渗透性和富水性试验,并评价由于人工降水引起土体沉降、边坡失稳进而影晌周围建筑物稳定性的可能性。
二、岩土水理性质
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, 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。以往在勘察中对岩土的物理力学性质的测试比较重视, 对岩土的水理性质却有所忽视, 因而对岩土工程地质性质的评价是不够全面的。
 (一)、地下水的赋存形式地下水按其在岩土中的赎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。
(二)、岩土的主要的水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, 它是判断岩石耐风化、耐水漫水能力的指标。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、泥岩、页岩、泥质砂岩等均普遍存在软化特性。
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。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。
3、崩解性, 是指岩土漫水湿化后, 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5~24h, 崩解量1.79~34, 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。
4、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、容水性、毛细管性、可塑性等等。
三、地下水引起的岩土工程危害
水文地质和土程地质二者关系极为密切互相联系和互相作用。地下水是岩土体的组成部分, 直接影岩土体的工程特性,影响建筑物的稳定性和耐久性。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。
（一）、地下水位升降变化引起的岩土工程危容
在工程勘察中, 我们要注意调查了解地下水位条件及其升降变化。在天然条件下地下水位一般是季节性的变化, 雨季水位上升, 早季水位下降, 最高水位与最低水位之间称为水位变动带。地下水位的天然变化是区域性、渐变的, 而且变化幅度较小。但是, 人为因素引起的局部性地下水位升降变化的幅度和速度往往大干天然变化, 它所引起的岩土工程危害更为严重。
为了正确评价地下水位升降变化对岩土工程的影响, 在工程勘察中首先要准确地测定静水位。静水位是指天然状态下地下水稳定水位, 在测定静水位时应符合下列要求
1、在上部为潜水、下部为承压水或多层含水层地区, 均应分层测定水位。
2、静水位的测定应有一定的稳定时间, 钻进过程中的初见水位不一定是静水位。一般地区每小时测定一次, 三次所侧水位值相同或孔内水位差不超过2~3cm者, 可作为静水位。
3、工程勘察结束后,要统一测一次静水位。因为静水位是相对的, 它也随若地下水补给或排泄条件的变化而变化。
4、当采用泥浆钻进时, 为了避免孔内泥浆对含水层的封闭影响, 测定静水位前应将测水管打入含水层20cm或钻孔洗清后, 再测静水位。
（二）、地下水位对岩土物理力学性质的影响
在地下水位以上、地下水位变动带和地下水位以下, 具有明显的变化规律土体从上到下, 有天然含水量、孔隙比由小一大一小, 压缩模盆、承载力由大一小一大的变化规律。这是由于地下水位以上部位, 经长期淋滤作用, 铁铝富集, 并对土颗粒起胶结和充填作用, 增大了土拉间连接力, 往往形成 “ 硬壳层” ,因而含水、孔隙比小而压缩模和承载力增高而位于地下水位变动带的土层, 由于地下水积极文替, 土中的铁铝成分淋失, 土质变松, 因而含水量、孔隙比增大, 压缩模量、承载力降低位于地下水位以下的土层, 由于地下水交替缓慢, 氧化、水解作用减弱, 加之上扭土层的自重压力作用, 土质比较密实, 因而含水贫、孔隙比减小, 压缩模、承载力增高。
（三）、地下水动水压力作用引起的岩土工程危害
地下水在天然状态下动水压力作用比较微弱, 但是在人为工程活动中由于改变了地下水天然动力平衡条件, 在一定的动水压力作用下, 往往会引起一些严重的岩土工程危害。如流砂、管涌、基坑突涌等。
基坑突涌形式及其危害基坑突涌形式主要与承压含水层的类型及其岩性有关。当承压含水层为裂隙水、岩溶水或中粗砂、砾砂卵砾孔隙水时, 基底顶裂, 地下水从裂缝中涌出,使其基坑积水当承压含水层为细粒砂层时, 基底产生喷水, 砂现象。基坑突涌不但给施工带来很大困难, 而且破坏地基强度, 造成边坡失稳。故应重视防治基坑突涌。
四、结语
岩土工程问题中, 地下水问题占有相当重要的位置, 准确合理地查明地下水位, 不仅使资料的可靠程度更高, 而且可更好地利用岩土体的潜在能力。因此, 为提高工程勘察质, 在工程勘察中不仅要求查明与岩土工程有关的水文地质问题, 以消除或减少地下水对岩土工程的危害随着工程勘察的发展, 其必将受到越来越广泛的重视, 切实做好水文地质工作将对勘察水平的提高起着极大的推动作用。
 
【参考文献】
 

1. 工程地质手册M.中国建筑工业出版社.
2. 孔德坊  《工程岩土学》  .地质出版社，1994.
3. 中华人民共和国建设部,岩土工程勘察规范[M],中国建筑工业出版社,2002年2月。
4. 王红莲,赵铁峰浅谈钻孔原始地质编录[J]中国科技信息,2007,2,1
5. 李小爽《水文地质问题在工程地质勘察中的重要性》