摘要：随着城镇化建设规模的推进，尤其近几年城市中心地下轨道交通建设的大力发展，城市地质环境日益复杂，岩土工程建设的难度不断加大，而地下水对岩土工程施工的影响也尤为突出。因此，水文地质在岩土工程勘察中就显得非常重要，对岩土工程勘察的质量起到举足轻重的作用。本文从岩土工程中可能产生的水文地质问题着手，简要阐述了岩土工程勘察中的水文地质工作及评价。
关键词：岩土工程；勘测；水文地质；问题
1岩土工程中的水文地质问题
地下水既是构成岩土体的重要组成部分,直接影响岩土体的工程特性,又是基础工程中的重要环境要素,成为改变岩土体特征的主要因素之一,从而直接影响岩土体的稳定性。
地下水在各岩土体中具有不同的透水性，在透水性较好的岩土体（如砂土）中施工，如不采取切实有效的措施，因地下水而引起渗流，可能造成潜蚀、流土或管涌等破坏。
受人类生产活动的影响，地下水质会发生变化，可能会对岩土工程中的建筑材料产生腐蚀作用，从而降低基础的强度，影响建筑物的稳定性。
就岩土工程而言，基坑开挖过程中，地下水处理不当会发生基坑的管涌突水，严重的导致基坑垮塌；基坑工程中，如果地下水降水过度，导致土体含水量减少，引起土体的下沉或变形过大，可能引起周边产生不均匀沉降，导致周围地面塌陷及建筑物变形等；对于边坡工程，地下水的上升会危害边坡稳定而造成滑坡，挡墙也可能被破坏；大坝工程中，土石坝下游坝坡浸润线过高容易引起坝坡的垮塌。
2岩土工程勘察中的水文地质工作
2.1气象水文及地形地貌
了解当地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，年降水量、蒸发量及变化对地下水位的影响。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等。
2.2地下水类型及赋存条件
查明含水层和隔水层的埋藏条件、地下水类型、流向；主要含水层的分布、厚度及埋深。
岩土工程钻探时，采用干钻，测量孔内初见水位；终孔后测量稳定水位。
当有多层含水层时，可钻孔至下部含水层1m左右，采用套管及黏土球隔阻上部各层水，按上述方法在管中量测水位。
搜集历史最高地下水位、近3～5年最高地下水位、水位变化趋势及年变化幅度和主要影响因素。
2.3地下水补给、迳流及排泄
查明场地下水的补给来源、迳流和排泄条件，地表水与地下水的补给、排泄关系及对地下水位的影响等；当场地有多种类型地下水时，应查明相互之间的补给关系。
2.4岩土体的渗透性
各岩土体对地下水具有不同的渗透性，可通过室内试验测定各土层的垂直和水平渗透系数，从而了解各土层的透水性。对于高层建筑或重大工程，当地下工程有基础抗浮和工程降水时宜通过现场试验，如抽水、注水或压水试验等，测定地层渗透系数等水文地质参数，为基坑降水提供准确可靠的设计参数。
2.5地下水样
在岩土工程勘察中采取进行腐蚀性评价的水样每个场地不应少于2件,对建筑群不宜少于3件。当有多层地下水时，应分层采取，其中1瓶置放有大理石粉。
水样室内试验测试项目包括：pH值、Ca2+、Mg2+、Cl-、SO42-、HCO3-、CO32-、侵蚀性CO2、游离CO2、NH4+、OH-、总矿化度。
3水文地质分析与评价
在岩土工程勘察时应分析评价地下水对岩土体和建筑工程可能产生的作用及其影响，提出预防及治理措施的建议，为设计和施工提供必要的水文地质资料，以消除或减少地下水对工程建设的危害。
3.1地下水位变化
地下水位升降变化能引起膨胀性岩土产生不均匀的胀缩变形，严重者形成地裂，引起建筑物特别是低层或轻型建筑物的破坏。当地下水位变化频繁或变化幅度大时，不仅岩土的膨胀收缩变形往复，而且胀缩幅度也大。因此，在膨胀性岩土地区进行工程勘察时，应特别注意对场地水文地质条件的研究，特别是地下水位的升降变化幅度和变化规律。这对地基基础深度的选择（宜选在地下水位以上或地下水位以下，不宜选在地下水位变动带内）有重要的参考价值。
若水位在压缩层范围内上升时，软化地基土，使其强度降低、压缩性增大，建筑物可能产生较大的沉降变形；若水位在压缩层范围下降时，岩土的自重应力增加，可能引起地基基础的附加沉降，如果土质不均匀或地下水位的突然下降也可能使建筑物发生变形破坏。
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3.2地下水力作用
在地下水位下开挖基坑或地下工程时，应根据岩土的渗透性、地下水补给条件，分析评价降水或隔水措施的可行性及其对基坑稳定和邻近工程的影响。
3.2.1地下水的渗流
当基坑底部某个部位的最大渗流梯度大于临界梯度,导致安全系数不能满足要求时，就会产生潜蚀、流砂、流土或管涌等渗透破坏。
抗渗安全系数Fs可按下列公式计算：
Fs=Icr/Imax（5.1）
Icr=γ’/γω（5.2）
Icr=(Gs－1)(1－n)（5.3）
Icr=2.2(Gs－1)(1－n)2d5/d20（5.4）
Imax=△h/L（5.5）
式中Icr、Imax─基坑底部某处临界水力梯度与最大水力梯度；
γ’、γω─土的浮重度（kN/m3）与水的重度（kN/m3）；
Gs─土粒比重；
n─土的孔隙率（以小数计）；
d5、d20─小于该粒径的含量占土重5%与20%的颗粒粒径（mm）；
△h、L─水头差及其相应的最短渗流路径长度（m）。
其中，分析流土时可根据已知条件选用式（5.2）或式（5.3）之一，分析管涌时可参考式（5.4），设置有隔水帷幕的L为绕流折线累加长度。建议的Fs可取1.5～2.0，不能满足时应采取坑底被动区加固等措施。
3.2.2基坑突涌评价
如在基坑施工过程中场地存在承压水时，为防止由于承压水水头压力而引起的基底突涌，可按《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-2012）附录C计算公式进行验算：
（Dγ）/（hwγw）≥Kh（5.6）
式中：Kh—突涌稳定安全系数；Kh不应小于1.1；
D—承压水含水层顶面至坑底的土层厚度（m）；
γ—承压水含水层顶面至坑底土层的天然重度（kN/m3）；对多层土，取按土层厚度加权的平均天然重度；
hw—承压水含水层顶面的压力水头高度（m）；
γw—水的重度（kN/m3）。
当Kh＜1.1时，应采取管井或轻型井点等降水降压措施，降低承压水水位至基坑底面以下（砂土应在0.5m以下，黏性土和粉土应在1.0m以下），这样才能防止基坑突涌现象，同时降水过程中应采取有效措施，防止土颗粒流失。
3.2.3地下工程的抗浮
当有地下工程的岩土工程勘察时，应提供合理的抗浮水位以便设计时进行抗浮验算。当有长期水位观测资料时，场地抗浮设防水位可采用实测最高水位；无长期水位观测资料或资料缺乏时，按勘察期间实测最高稳定水位并结合场地地形地貌、地下水补给、排泄条件等因素综合确定。
在地下水埋藏浅的滨海、滨江、滨湖等较平坦场地，对于地下水埋深大于0.5m的场地抗浮设防水位可取地面整平标高或室外地坪设计标高下0.5m考虑，对于地下水埋深小于0.5m的场地按历史最高水位考虑。
抗浮可按如下公式进行验算：W/F≥1.05（式中，W为地下室自重及其上作用的永久荷载标准值的总和，F为地下水浮力的标准值）。如不能满足要求，可采用抗拔桩进行抗浮。
3.3地下水的腐蚀性评价
对地下水位以下的工程结构，应按相关规范评价地下水对混凝土、金属材料的腐蚀性，可分为微、弱、中、强四个等级。当两种评价等级不同时,应按腐蚀等级最高综合评价地下水对混凝土的腐蚀性。
评价地下水对钢筋混凝土中钢筋的腐蚀性时要考虑长期侵水和干湿交替两种情况。
4结语
在岩土工程勘察过程中认真做好水文地质工作，查明水文地质条件，正确运用各种方法准确地测定水文地质参数，加强对水文地质问题的分析与评价，为岩土工程设计施工提供可靠依据，从而有效避免地下水对岩土工程及周边环境造成危害，为岩土工程建设保驾护航。
参考文献
［1］《岩土工程勘察规范》GB50021-2001(2009年版)，北京：中国建筑工业出版社，2009.
［2］《江苏省岩土工程勘察规范》DGJ32/TJ208-2016，南京：江苏凤凰科学技术出版社，2016.
［3］《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-2012，北京：中国建筑工业出版社，2012.
［4］《水文地质手册》（第二版），北京：地质出版社，2012.
［5］《工程地质手册》（第四版），北京：中国建筑工业出版社，2007.
论文作者:何文军
论文发表刊物:《江苏科技报》2016年11期
论文发表时间:2017/4/6
标签：岩土论文; 地下水论文; 水文地质论文; 基坑论文; 水位论文; 含水层论文; 地下水位论文; 《江苏科技报》2016年11期论文;