摘要:地下水是岩土的组成部分之一,其实际情况会对岩土的性状等产生十分重要的影响。因此,在开展各种岩土工程的时候,在工程勘察方面,需要对相应的地下水问题予以充分的重视。要注意通过科学、全面的勘察,对工程相关地下水的各种情况予以充分的重视。全面研究地下水可能会对岩土工程造成的影响,广泛收集各种数据和信息,以更好地提高勘察效果,为工程设计、施工提供可靠的参考依据。文章从地下水对岩土工程的危害入手,重点分析岩土工程勘察地下水问题的防范与处理措施。
关键词:岩土工程;勘察地下水;水文地质
引 言
岩土工程中的地下水问题非常重要,具体体现在以下几个方面:一是地下水是水土地质环境的主要组成部分,直接影响着岩土性状以及其行为;二是地下水对建筑物地基影响较大,直接关系到了建筑物的稳定可靠性和耐久性;三是因忽视水文地质问题所引发的岩土工程危害屡见不鲜,出现问题后补救起来则非常棘手。我国的设计单位在勘察中往往重物理力学性质测试而轻岩土水理性质,对地下水勘察较为盲目,防治效果也较差。因此,必须在今后提高对地下水问题的重视程度,加强研究。
一 岩土工程勘察中的水文地质评价
改革开放以来,依据《岩土工程勘察规范》新规中对有关地下水作用勘察与评价、水文地质方面参数测定的要求,结合以往工作中出现的因地下水对岩土工程作用分析不到位引起的房屋下陷开裂的质量事故,我们认为工程勘察中对水文地质评价应考虑以下内容:
1)在查明地下水主要含水层、类型和赋存状态的基础上,着重分析地下水对于岩土体和建筑物产生的作用及危害,并提出相应防治措施。
2)根据建筑物地基基础类型需要,查明并提供选型所需的地下水补排条件、地下地表水补排关系和水位等水文地质资料。
3)分析人类工程活动影响下地下水对工程的反作用,以及应着重评价的地质问题。如:地下水对砼内钢筋腐蚀性,地下水对基础持力层岩体的作用,开挖基坑后的渗透富水计算,基坑周围建筑物稳定性评价等
二 地下水的危害
在岩土工程的勘察过程中,地下水是影响勘察质量的一项重要因素。由于地下水的多样性和不可控性,给地质勘察工作增加了较大的难度。其多样性和不可控性主要表现在地下水的水位升降变化以及地下水的水位在升降过程中出现的地下水的动水压力的作用,使岩土工程勘察过程中很容易出现一些问题。
地下水的水位发生变化时,会对岩土勘察结果产生较大的影响。由于气候因素以及工程所在地附近居民的生产和生活的影响,如降雨、农田的灌溉和生活废水的排放,都会使地下水的水位上升。地下水的水位上升后,会使土体的密实度受到较大的影响,从而影响岩土结构的稳定性。另外,在一些盐渍化比较严重的地区,地下水水位的上升会使建筑的地下结构受到腐蚀,从而降低钢筋混凝土结构的强度。在地质勘察过程中,会发现地下水的水位降低的主要原因是对地下水的大量的抽取和在河流的上游地区进行筑坝,将水拦截在上游,使地下水的水量出现较大的缺失,从而对地下环境产生较大的影响,很容易导致地面出现皲裂和地面的不均匀沉降等现象。而且水资源的频繁变化,会使岩土性质发生较大的变化,从而影响建筑物的稳定性。
二 岩土勘察工程案例及工程中地下水问题分析
2.1 简述工程案例
四川省某城市拟建一座大型的花园大厦,其组成情况如下: 一幢一共有二十四层,作为办公楼,四层是地下车库,其中住宅区的组成是七幢,在十六层至十八层是住宅,采用的是框架结构,单柱的荷重为4800kN,而且在住宅区中通过一层贯通地下室。此时建设需要勘察的面积为3.5万平方米。由于四川省受到季风环流以及复杂的地形地貌影响,降水特征在空分布方面十分均匀,因此,地下水变化较大,对岩土勘察而言,需要充分把握地下水的情况。在本次勘察工作中主要针对地下水的问题进行分析,从地下水位上升或者是下降情况、动水压力以及地下水腐蚀方面入手,然后分析防范岩土勘察中地下水问题策略。
2.2 分析岩土勘察中地下水的问题
2.2.1 水位下降的危害分析
四川省某城市雨季水位变化比较大,在枯水期地下水位出现下降的情况,给岩土工程会带来不良的影响。发生此问题的主要原因如下: 第一个原因是自然因素的影响,即季节性的雨季变化在冬季进入枯水期。第二个原因是,人们没有对地表水以及地下水进行合理开发以及采集,导致地下水出现大幅度下降,比较典型的情况有: 工业生产以及工程施工过程中没有充分合理规划河流水; 第三个原因是农业用水也无节制抽取等,这就导致地下水位的平衡性受到破坏而影响地表水,而且地面还会出现下沉以及地面塌陷的问题。
2.2.2 水位上升的影响分析
( 1) 雨季到来水位上升。本工程位于南方,遇到雨季的情况,汛期导致河流水位上升,污水以及生活废水排放使水位上升时,影响岩土勘察。如地下水逐渐渗透在岩土当中,此时土体就会受到腐蚀和渗透,由此而导致发生沼泽化以及盐渍化,破坏了岩土工程地基牢固性,影响岩土勘察过程。在地下水位上升时,土体中的水分含量也会随之增加,此时一些地势陡峭或者是起伏不平地段,则容易出现变形以及滑坡的危险。
( 2) 特殊岩土吸收水分。通过勘察可知,本工程的岩层中出现了特殊性的土体,如粉土以及细砂土会吸收水分,在水位上升的情况下,土体会被液化,而在液化之后的土体则会呈颗粒状,此时就会发生管涌以及流沙的问题,如膨胀土膨胀发生变形等,将给岩土工程、勘测工作带来不便。
2.2.3 地下水的动水压力因素影响
地下水环境如果没有发生变化,则水动力压力也会保持不变,岩土勘察会比较顺利。如果地下水中的水动力发生变化,随之带来的是动水压力也发生变化,这就导致土体、岩石发生变形以及松动,影响岩土地基的稳定性,进而威胁岩土构造以及工程结构的稳定性,此时难以保障下一步的施工安全性。
地基是保障工程建设中建筑的稳定性和安全性的重要基础,承压水层承受主要来自建筑工程的压力,因此,在基坑中需承担的水体压力升高时,动水压力对基坑结构以及根部的压力也会增大,出现地下水外涌以及上泛的问题。
2.2.4 地下水的腐蚀因素
由于地下水中含有一定的腐蚀成分,而且在岩土地基中所使用的混凝土也存在一定的腐蚀性物质,二者都增加混凝土受到腐蚀破坏的作用,尤其是其中所包含的盐分以及碱性物质,在不断渗透至砼纹理当中,对混凝土会造成较大的破坏作用。
( 1) 水分布不均,盐分聚集。本工程岩土勘察会受到外界环境影响,水分布不均会导致盐分发生聚集,饱和盐溶液在低温下会析出晶状成分,此时产生的膨胀作用导致混凝土的内部构造破坏。反之,盐溶液在温度升高之后,盐分在水中溶解而发生潮解,而混凝土受到反复性
潮解以及膨胀将影响稳定性,出现腐蚀和变质问题。
( 2) 地理环境复杂性。本地拟建的工程所在地的地下水具体的地理环境复杂,而且其内部含许多的化学成分,各类不同的化学成分发生反应对岩土地基会产生破坏性,其中最为典型的就是腐蚀性。除此之外,化学物质直接作用在石料、混凝土、石材以及钢材上,此时会导致岩土的建材表面受到腐蚀,尤其在地下水中所具有的一些微粒子,如 SO42-、NO3-以及 Cl-等,可以生成新的物质,如 HCl,这是一种酸性物质,比较容易和砼外部进行氧化而导致膜受到腐蚀,在腐蚀之后,使得地基中的混凝土受到较大的破坏,影响岩土地基的使用寿命。
三 在岩土勘察工作中加强地下水勘测的有效措施
3.1 对地下水水位进行重点勘察测量
地下水的水位变化主要表现在丰水期以及枯水期,因此,岩土勘察工作在勘测地下水的具体情况时应根据勘察季节的不同以及地下水在不同水期的具体特点等进行勘测,提高勘察工作的针对性和有效性,这样,才能更加及时准确地掌握地下水的实际变化,并通过动态测量方式来提高勘测结果的科学性。勘测人员还应以勘察数据为基础,对地下水水位的变化情况进行深入的分析研究,从而准确地计算出地下水水位在不同水期的变化幅度范围,这样,岩土工程在设计施工中才能在制定地下水问题的防控措施时获得更加科学准确的参考依据,从而有效减少岩土工程受地下水因素的影响。
当地下水处于枯水期阶段时,其水位会出现下降的情况,这样地面与地下水水体间就存在较大的距离,因此,在枯水期对地下水水位情况进行勘察时,其勘测数据往往难以保证其精确性,也就无法对地下水水位的高度以及变化幅度范围进行准确的了解,会对岩土工程的设计施工质量造成一定的影响。这就需要勘察人员在枯水期阶段对地下水水位进行测量时要准确锁定关键性的影响因素,并采取有针对性的勘测方法,尽可能提高勘察数据的准确性。解决这一问题最直接的方式是尽量选择在丰水期勘测地下水水位以及地下水位的变化幅度,这样由于地面与地下水之间有较近的间距,有利于提高测量的准确性,从而可以为工程的设计施工提供更加科学的参考数据,更好地保证岩土工程结构的稳固性和安全性。
3.2 对地下水的腐蚀性进行防治
可以说地下水的腐蚀性对岩土工程所造成的危害是比较大的。特别是在建筑工程中水泥的品质和水泥灰土比的用量是造成地下水具有腐蚀性的重要因素之一。相关的建筑人员要想防治地下水对岩土工程的影响,就必须重视对其混凝土的管理。不断地对水泥以及混凝土进行改进,对混凝土的外形加强保护。在地下水腐蚀性比较强的地方,要使用腐蚀性比较强的硫酸盐水泥。必要的情况下还可以对岩土的施工过程采用场地排水,从而保障岩土工程的建设质量。
3.3 岩土工程勘察中对岩土层渗透问题要高度重视
岩土工程勘察中要重视岩土层渗透问题。岩土工程勘察中,渗透系数所发挥的作用是不可忽视的。渗透系数作为水文地质参数,对于顺利开挖深基坑起到一定的保障作用。测定岩土层渗透系数需要采用两种方法:第一种方法是室内测试方法;第二种方法是现场注水测试方法。这两种方法在应用中,所获得的结果会与勘察实际存在很大的差距,对测量的准确度会产生一定的影响,这些都会不同程度地影响工程质量。所以,岩土工程勘查中要获得准确可靠的岩土层渗透系数,就要改变测试方法。采用实验的方法测定,会受到诸多因素的影响,导致成本过高。
如果岩体工程中对地下水的降水有所要求,就要做好测定结果的对比工作,选择合适的方法解决降水问题。通常在施工现场都会采用注水的方法,可以获得良好的效果。岩土工程勘察中,测试岩土层渗透系数的过程中,要做到室内测试与室外抽水测试相结合获得测试结果,确保数据信息的准确,保证岩土工程勘察的质量。
四 结束语
综上所述,岩土工程施工中,地质勘探是重要环节。一些地质工作人员没有认识到水文地质勘察的重要性,在勘察中往往忽视地下水问题。地下水是动态变化的,存在的问题多而且复杂,特别是地下水对工程结构的腐蚀性如果没有采取应对措施,工程建设就难以顺利展开。因此,在地下水勘察中,要保证勘察结果的准确性,确保岩土工程有序进行。
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