摘要:随着工程地址勘察的普及化,人们对其也提出了较高的要求,所以,在工程地质勘察之中需要做好水文地质勘察工作。
关键词:岩土勘察;水文地质;措施
工程地质勘察一直是非常重要的工作,涉及到岩土结构的稳定性,也涉及到水文地质勘察的相关问题,但是,近些年,由于水文地质勘察工作经常容易被忽略,从而导致地下水对岩土结构带来较大的危害,为此,国家开始强调在工程地质勘察中必须注重水文地质的问题,重视地下水的影响危害,确保岩土结构稳定,同时,要意识到水文地质研究的重要性,对于水文地质勘察中发现的问题要及时解决,从而降低地下水对表层建筑和岩土结构的影响,从而保证地表建筑物的稳定和长久。
1地下水的基本类型
地下水可以以气态、吸着(结合水)、薄膜(空隙表面)、毛细、重力(饱和水)以及固态(冰、冻土中的冰)等多种状态存在。
1.1包气带水(Vadosewater,unsaturated water)
包括气态水,结合水,毛细管水,过路重力水,上层滞水等非饱和水。
1.2潜水(groundwater)
地面以下第一个稳定隔水层以上的饱和水(重力水)称为潜水,潜水具自由表面,称为潜水面(地下水面)(water table)。潜水层的水质、厚度、埋藏深度受自然地理环境和地形、季节的控制。潜水埋藏浅、分布广泛,易开发,但也易受污染,是最常用的水源,一般民井多挖到潜水含水层。
1.3承压水(confined aquifer)
充满于上、下两个稳定隔水层之间的含水层中的饱和水(重力水),具有静水压力。承压水在合适的岩性、地质构造、地形等条件相互配合下形成。承压水分布面积大,水量丰富,动态较稳定,不易被污染,可自喷出地表,是理想的水源。
2地下水的赋存条件
岩石空隙类型包括孔隙、裂隙和洞穴(溶隙),现分述如下
2.1孔隙(pore)
碎屑岩类或松散沉积物中碎屑间存在形态各异的孔隙,是地下水存在的地方,孔隙多少用孔隙度衡量。
孔隙度(porosity)n=Vn/V×100% 上式中Vn―孔隙体积,V―岩石体积。
影响孔隙度大小的因素有:
(1)沉积物的胶结压实程度。沉积物经压实、胶结,孔隙度会逐渐减小。
(2)颗粒的排列方式。假定碎屑颗粒为理想球形,几何学可以证明,立方体堆积的孔隙度(47.6%)要大于四面体堆积的孔隙度(26%),自然界中两种堆积方式兼而有之,平均值为37%左右。在松散层中大量开采地下水时,会使碎屑颗粒重新排列,孔隙度减小,土层压密,从而引起地面沉降。
(3)沉积物的粒度。粒度小,沉积物孔隙度大;粒度大,沉积物孔隙度小。例如,粘土的孔隙度为60%,而砂砾石的孔隙度仅有14%。
(4)颗粒的粗细均匀程度或分选好坏。分选好的碎屑孔隙度大,可以接近理想值(即37%左右),但分选不好的碎屑物,孔隙度降低。
(5)形态(磨圆度)。磨圆度高者孔隙度大,反之亦然。
2.2裂隙(fissure)
岩石在成岩时或成岩后的构造运动和风化作用均能产生裂隙,为地下水赋存提供了有利场所。张性裂隙含水条件好,但延伸不远;剪切裂隙延伸长,但含水条件欠佳;先剪后张的裂隙有利于地下水的富集。规模宏大的断层、特别是经历了多次活动的、现在仍在活动的张性断层含水条件最好,常成为地下水径流、排泄的主要通道。与孔隙度类似,可用裂隙度衡量裂隙的发育程度。
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2.3洞穴(溶隙)(cavity)
可溶性岩石(石灰岩等)中的裂隙经地下水的溶蚀逐渐扩大,形成大小不同、形态各异的洞穴,统称为溶隙。与裂隙度类似,可以用喀斯特率来衡量溶隙发育程度。
透水性大小的影响因素:① 孔隙大小;② 孔隙多少。以①为主,所以粘土和淤泥虽然孔隙度大,但孔隙小,所以透水性弱,常构成不透水层。
不透水层(隔水层)、透水层和含水层。不能透过也不能排出地下水的岩层称为隔水层 (aquitard),分为致密岩石和细颗粒岩石两类。前者没有或很少有空隙,含水少且不透水,例如致密的结晶岩石(花岗岩、闪长岩、石英岩等);后者颗粒细小,孔隙度虽大,但孔隙小,岩层虽含水,但绝大多数是结合水,在常压下水即不能排出,也不能透过,成为不透水层(impermeable)。能够渗透地下水的岩层称为透水层(permeable bed)。既能透水又饱含水的岩层称为含水层(aquifer)。
3地下水引起的岩土工程危害及防治措施(限于篇幅简略分析)
地下水升降变化引起的岩土工程危害 地下水位变化可由天然因素或人为因素引起,但不管什么原因,当地下水位的变化达到一定程度时,都会对岩土工程造成危害,地下水位变化引起危害又可分为几种方式:
3.1水位上升引起的岩土工程危害。潜水位上升的原因是多种多样的,其主要受地质因素如含水层结构、总体岩性产状;水文气象因素如降雨量、气温等及人为因素如灌溉、施工等的影响,有时往往是几种因素的综合结果。
由于潜水面上升对岩土工程可能造成:①土壤沼泽化、盐渍化,岩土及地下水对建筑物腐蚀性增强。②斜坡、河岸等岩土体岩产生滑移、崩塌等不良地质现象。③一些具特殊性的岩土体结构破坏、强度降低、软化。④引起粉细砂及粉土饱和液化、出现流砂、管涌等现象。⑤地下洞室充水淹没,基础上浮,建筑物失稳。
3.2 地下水位下降引起的岩土工程危害。地下水位的降低多是由于人为因素造成的,如集中大量抽取地下水,采矿活动中的矿床疏干以及上游筑坝,修建水库截夺下游地下水的补给等。地下水的过大下降,常常诱发地裂、地面沉降、地面塌陷等地质灾害以及地下水源枯竭、水质恶化等环境问题,对岩土体、建筑物的稳定性和人类自身的居住环境造成很大威胁。
据统计,约有70%的基坑事故与地下水有关,因此,地下工程建设中应特别注意地下水的影响。地下工程建设绝大多数都需要进行人工降低地下水。要降低地下水位,就要合理地选择降水方法,在此基础上进行人工降水的方案设计,以及进行降水方案的水位预测,通过预测进行降水方案的优化,从而达到最佳的降水方案。此外,上述两种地下水引起的危害多与人类活动有关,所以人们要正确的开采利用地下水,从而降低并消除对建筑物或拟建工程的危害,减少地质灾害的发生。
3.3地下水的腐蚀性对建筑物危害。分为多种,这里对潜水型作下探讨,其地下水位动态主要受气象水文因素影响,呈季节性变化;补水来源主要是人工灌水渠道补给,大气降水补给甚少。当地下水中的某些化学成分含量过高时,水对建筑材料有腐蚀性;当地表水和土受到污染而某些成分过高时,也具有腐蚀性,因此在勘察、设计时需一并考虑。通过对若干地下水的水质资料的收集,发现对建筑材料有腐蚀性的SO42-以及Cl-含量同一地段下层潜水型地下水比上层具更高矿化度;勘察工程所取水样分析PH值均属于弱碱性水。
防止、降低地下水腐蚀要采取广泛的综合措施, 因为地下水的污染是由整个周围环境的污染造成的,地下水污染是可以防治的,把生产的工业废料减少到最低程度,改善污水净化排放工艺,加工利用工业和日常生活的废料是解决地下水污染的重要措施。
4结语
总之,水文地质工作在工程勘察中起着重要的作用,随着工程勘察的发展,其必将受到越来越广泛的重视,切实做好水文地质工作将对勘察水平的提高起着较大的推动作用。
参考文献
[1]李能芬.工程地质勘察中水文地质问题的危害探讨[J].甘肃科技,2011,12:34-35+91.
[2]尹湃.浅谈岩土工程勘察中水文地质勘察的地位及内容[J].科技信息,2011,22:482-483.
[3]张敏.岩土工程勘察中水文地质问题分析[J].科技风,2012,09:131.
[4]黄清龙.岩土工程勘察中的水文地质问题分析[J].门窗,2013,04:307-308.
论文作者:徐晓鹏
论文发表刊物:《新材料.新装饰》2019年2月下
论文发表时间:2019/7/19
标签:孔隙论文; 地下水论文; 水文地质论文; 岩土论文; 裂隙论文; 水层论文; 沉积物论文; 《新材料.新装饰》2019年2月下论文;