浅析地下水升降引起的岩土工程问题

发表时间:2021/4/23   来源:《工程建设标准化》2021年第1期   作者:汪蒙
[导读] 岩土工程是建筑工程使用功能与安全性能重要的保障,直接关系到整个社会建设工作能合理有序的开展。
       汪蒙
        贵州省地质矿产勘查开发局114地质大队 贵州省 遵义市 563000
        摘要:岩土工程是建筑工程使用功能与安全性能重要的保障,直接关系到整个社会建设工作能合理有序的开展。水资源是岩土结构构成重要元素,同时也会直接发作用于岩土结构安全性。因此,在岩土工程在进行建设的过程中,要适时加大水位监测的力度,保证整个岩土工程整体的稳定性能,使工程的主体结构变得更加的稳定。但就目前整体的建设情况来看,还存在许多亟待解决的问题,通过对地下水位引起的岩土工程建设问题进行合理的分析,找到科学的解决途径,使整个工程的建设品质得到更好的保证。
        关键词:地下水;升降;岩土工程
        引言
        在岩土工程勘察工作当中,常常忽视水文地质方面的勘察,很多时候都是将水文地质勘察工作作为一项象征性的工作,只是在勘察报告当中简单的对其进行评价。然而,有些岩土工程,具有非常复杂的水文地质条件,会严重影响岩土工程勘察质量,对建筑工程的安全性,稳定性造成很大影响,所以必须要充分重视岩土工程水文地质勘察。尤其要对岩土工程勘察过程当中,地下水位升降变化给岩土工程造成的不利影响及引发的岩土工程问题给予充分重视,提高岩土工程勘察质量,避免由于地下水位升降改变,影响到建筑工程的施工质量、安全和进度等,为保证建筑工程整体质量奠定坚实的基础。
        1岩土工程水文地质勘察要求
岩土工程实地勘察是建筑工程的重点内容,在实施过程中,施工人员必须严格遵循设计要求,对勘察地点的地质条件以及周边环境等全面分析,为更好地完成这项工作,需要注意几点事项:
针对建设场地自然条件机芯勘察时,应该对该地区的水文特征和气候环境进行勘察。在这其中,地形地貌勘察工作主要包括当地的地质特征、侵蚀情况以及地下结构等。而气候环境勘察工作包括当地空气温湿度、气候条件等。地质环境勘察工作是重中之重,需要对地下水水位情况细致检测,不仅要对含水层和隔水层和埋藏条件进行勘察,还要对地下水流向和分布情况等全面分析。
针对建设场地岩土水理性质进行勘察,在实际作业中,必须要对地下水和岩土之间的潜在联系全面掌握。例如岩土的透水性、软化性等特征。软化性指的是岩土受到外界影响导致自身强度不断降低,可以利用软岩系数来对其进行衡量。若岩石层中存在易软化的岩层,当受到地下水水位升降的作用时,一部分岩层会转化为软弱夹层,同样受到影响的还有泥浆和黏土层等,这些都会带来一定的软化性。
针对建设场地土体之间连接破坏程度进行勘察。岩土土粒间的连接遭到破坏,容易出现土体瓦解的情况。岩土带有崩解性和其内部存在的矿物成分有着密切关系。另外,岩土具有透水性指的是水体在重力环境下被允许通过的能力,经过实际分析得知,岩石岩溶越好,则透水性越高。要是岩土结构比较松散,稳定性相对较差,而且其透水性也会随之降低。
        2水文地质评价内容
《岩土工程勘察规范》(GB50021-2001)2009年版中规定岩土工程勘察应根据工程要求,主要查明以下几点:
2.1查明地下水的类型及其赋存状态。地下水按埋藏条件可分为上层滞水、潜水及承压水,按含水层类型可分为孔隙水、裂隙水、溶洞水。
2.2收集区域性的气候资料以及地下水补径排条件,查明工程场区地表水流分布情况,明确其对地下水的影响。
2.3掌握勘察期间地下水位,收集历史最高水位及地下水位变化趋势,分析影响地下水位变化的因素。
2.4查明场区附近是否存在对地表水及地下水可能造成污染的污染源,若存在,分析其可能引起的污染程度。
2.5应取场地地下水水样进行试验进行腐蚀性评价,评价地下水对建筑材料的腐蚀性。
        3地下水升降变化对岩土工程危害
        对于岩土工程建设而言,受地下水因素影响,会造成地下水和岩土之间,有各种物理化学因素影响,地下水性质会改变岩土的性质,同时,矿物质会使地下水化学成分出现改变,倘若地下水具有腐蚀性问题存在,就会腐蚀掉岩土,对岩土性质形成较大影响。
        3.1地下水水位上升对岩土工程的危害
        对于岩土工程当中,地下水位的不断上升而言,最为重要的是指潜水位上升,而引发这种情况的因素非常多,特别是水文气象以及地质条件,都会导致地下水位上升,如施工区的地质构造以及盐性特征。气温、降水以及人为因素灌溉等水文气象因素,会对潜水位造成很大影响,同时地表水补给也会影响潜水位。通常情况下,岩土工程受到地下水位上升造成的影响主要体现在:倘若地下水水位上升,会引发地下水和岩土之间出现明显的相互作用,同时由于地下水不断的侵蚀,导致岩土的承载能力出现明显下降,给地基稳定性影响极大,倘若施工区域主要是细沙和粉土,由于空隙水压力因素影响,导致沙土颗粒存在的接触压力和摩擦力出现明显下降,进而降低其抗剪切能力,引发砂土液化现象。而且受这一因素影响,会引发建筑工程出现震陷,同时会引发土壤发生沼泽化,严重影响岩土工程安全性。倘若地下水水位不断上升,还会导致不良地质问题的发生,在一些岸边斜坡以及河谷阶地区域上,由于不断上升的地下水水位,会加重岩土的浸润范围,逐渐发生饱和,导致软化问题出现,影响其抗剪切性,导致岩土性质出现改变,发生滑移和坍塌。倘若和建筑物基础底面相比,地下水位明显较低时,会引发压缩层不断上升,地基强度也会随之降低,另外还会使其压缩性不断加剧,这样一来就会引发建筑工程发生变性以及沉降等。倘若粉土细砂是施工区的主要土质特点,便会导致坍塌,侧壁变形、流沙、管涌等问题发生。另外,如果不断上升的地下水水位,影响膨胀性的岩土,会使其出现变形,通常而言,膨胀性岩土是施工区域的主要土质,一般分布于浅层的地下水主要为裂隙水以及上层滞水,地下水位有着非常大的差异性,而且时常会由于季节因素造成不利影响,改变地下水水位时,就会改变膨胀性岩土当中的水分。因此伴随季节不断改变以及人为原因造成的影响,会导致地下水位不断上升,引发膨胀性岩土出现膨胀变形等。
        3.2地下水水位下降对岩土工程的危害
        通常而言,地下水位下降很多都是由于人为因素所导致,导致水量出现明显减少,由于人为因素过量的抽采地下水,导致水位不断下降。水库地下水补给都是通过下游地下水来实现,很多都是通过节流措施来进行补给,这些都会引发地下水位出现明显降低,面对这种问题,岩土工程会发生地面塌陷以及沉降裂缝等,严重威胁到岩土工程的安全性与稳定性,同时还会改变水质,使水质发生恶化,导致水资源明显减少,引发严重的生态环境问题。
        4分析地下水位升降对岩土工程的影响
        4.1分析不同的场区地下水位的情况,结合岩土工程性质分析评价
        首先,对于地下水位上升期,主要是以潜水位上升为主,在此阶段上,也会受到影响从而使得地质因素上满足水文气象的问题,对于地质因素来说,主要决定性问题是水层的结构,主要是以岩性和地质构造为主,但是还要结合水文气象来控制外界因素的影响,主要是结合天气变化和降雨量来完善地表水的补给,完善其中的作用。其次,在进行地下水位上升阶段,还要结合各岩土之间的关系进行加强,岩土体在进行地下水浸润时,各个地基土体承载力也逐渐降低,一旦出现场区内有杂质,则在水压力持续上升,但是在此阶段上,主要是因为砂砾颗粒丧失了接触地面之间的摩擦力,这样的发生会导致沙土液化的现象。
        4.2结合地质条件来分析地下水对场区岩土工程的性质分析
        膨胀性岩土会出现膨胀现象,对于膨胀性岩土地区来说,结合地下水的不同层次来进行分析,以统一来实现地下水位,结合季节来完善影响,因此地下水变化也会引起直接的因素,导致岩土之间出现分层和增减工作,在此阶段上,一旦出现地下水位,需要结合膨胀的问题来实现水分增减过程,因此,在此阶段需要结合地下水的季节性来完善岩土的变化,同时还要避免岩土之间出现膨胀的问题。


        4.3结合不同场区地下水位下降对场区岩土工程性质影响评价
        地下水位也会出现降低问题,结合不同的降雨量来减少人为的因素,需要通过人为因素,对地下水进行大量开采,这种现象则会需要结合抽取的方式,以水库对地下水补给的来源来进截流,避免在此过程中造成地下水下降,这样的现象还要不断的分析地质灾害问题,对地面的塌陷和裂缝现象及其沉降问题上来实现岩土体层的稳定,只有这样才能使得地下水水质出现恶化,避免大量的减少水资源的浪费及其环境污染。
        4.4结合地下水位的勘查工作来完善岩土工程的应用
        在岩土工程的施工中,地下水位在整个施工中存在很大的安全性和稳定性的问题,需要结合建筑的性质和实际情况来避免带来的影响,在岩土工程展开工作上,对地下水的勘查相对比较严密且有着很实际的意义,在此过程中,需要结合相关工艺来强化和收集相关数据,同时还要由数据库的系统来进行地下水的分析和数据勘查工作。
        5地下水位升降引起岩土工程问题处理的有效策略
        5.1重视水文地质问题
为了有效的解决地下水升降变化问题,提高岩土工程勘察质量,需要在勘察工作中重视水文地质问题的研究。在实际工作中,不但要明确岩土工程中与水文地质相关的问题,还要对地下水可能对岩土造成的危害进行准确的评价,一般情况下,需要做好以下几个方面的工作:第一,重点关注地下水对岩土工程以及建筑工程产生的作用与影响,对其作出准确的平键,并对可能会对岩土工程造成的危害进行预测,制定针对性的防治措施。第二,在地质勘察工作中,需要结合建筑工程基础的类型,明确与基础相关的水文地质问题,为基础类型的选择提供必要的水文地质资料。第三,在进行地质问题分析的过程中,需要区分地下水水位以上或以下的部分,采取不同的措施,从岩土工程的角度出发,根据地下水对工程造成的影响,对不同的地质问题进行评价。
5.2重视岩土水理性质
在地质学中,岩土的水理性质就是在岩土与地下水在互相作用的情况下表现出来的各类不同的性质,其中包括容水性、持水性、给水性、毛细管性以及透水性等性质。这些性质会受到岩土构成的固态、液态、气态的影响,由于地下水的形式不同,其对岩土水理性质的影响也存在较大的差异。一般情况下,岩土的水理性质不但会对岩土工程的强度以及形变造成影响,而且会对建筑工程的稳定性造成直接的影响。在以往的地质勘察工作中,一般没有不对岩土工程的地质性质进行全面的评价。所以,在进行地质勘察工作时,必须进行岩土水理性质测试,明确岩土工程的水理性质,不但能够为在地下水水位发生变化时采取的应对措施提供有价值的参考,而且可以对岩土工程的地质特性进行准确的评价。
        5.3加大水位实时监测的力度
        要想更好的保证岩土结构的稳定性,要适时加大水位实时监测的力度,更好的避免水位对于岩土结构产生的变化。利用信息技术与先进的检测手段,加强水位基线检测的力度,实时监控水位产生的变化,应用智能化设备进行监测预警,保证能够在水准发生变化的第一时间及时地做出响应。
        5.4建立健全水位管理体系
        制度是执行的重要依据,导致地下水位升降变化的因素多种多样,为了能够更好的保障岩土结构的安全性,要通过建立健全水位管理的体系,使水位管理的职责更加细化,管理工作的开展更加标准化。推动整个水位管理工作的标准化进程。分析水位升降变化产生的主要原因,与地方企业共同努力,共同开展水利基础设施的建设,强化岩土工程作业人员的职能,将责任制度进一步进行细化,具体至每个作业人员,应用现代的管理理念,将水位检测工作作为首要的工作来抓,更好的保证岩土工程的稳定性能。
        5.5提升专业化队伍建设
        技术是岩土结构稳定控制的重要措施。而技术管理工作主要实施者是“人”,因此,要想更好的解决水位升降对于岩土工程的重要影响,需要适时加强人员的专业化素质建设的力度,组建一支技术管理能力过硬的队伍,应用先进的技术管理的理念,面向社会招聘具备专业化知识的专业技术管理人才,作为岩土工程水位监测的主力,使技术管理手段得以更好的应用。
        6水文地质评价重点评价内容
岩土工程师今后在进行岩土工程勘察工作中,应重点评价以下水文地质问题:
6.1详细分析场区水文地质条件,预测可能造成的岩土工程危害并提出预防措施。
6.2针对建筑物荷载以及基础选型情况,勘察时应有针对性的调查场区水文地质条件。
6.3在不同工程地质条件下,水文地质条件评价应各有侧重。①若建筑物基础埋藏在地下水位以下,应评价地下水对基础中砼及砼内钢筋的腐蚀性;若建筑物基础持力层选择为软岩、强风化岩石、残积土或膨胀土特殊性岩土,评价时,应特别关注地下水位变化造成持力层岩土软化、崩解、胀缩的情况。②若建筑物基础压缩层内分布饱和、松散状态的粉细砂、粉土,且其中富含承压水,应重点评价是否会发生潜蚀、流砂、管涌等现象。③若建筑物基础下部为承压含水层,应评价在基坑开挖后承压水突涌将基坑底板冲毁的可能性。④若基坑开挖在地下水位以下,应进行渗透试验和富水性试验,评价在人工降水后土体发生沉降、边坡发生失稳的可能性,避免因此造成的建筑物失稳。
        7坚持与时俱进,结合当前的水文地质分析和评价来完善岩土工程的应用
        第一,在进行岩土工程勘查工作中,需要结合相关重点进行评价和分析,前期先做好场区的水文地质条件的检测工作,在此阶段上需要结合预测工作来给予岩土工程带来的危害,对此问题提出相关预防措施来保证正常的运行,在进行场区的水位地质条件分析,结合相关的岩土工程来完善预测工作,结合建筑物带来的载荷能力选择基础选择,结合勘查的针对性来满足调查的水文地质条件。第二,在进行不同的工程地质条件下,需要结合水文的评价来进行抓住侧重点,对于建筑物的基础设置标准,结合地下水的基础结构来完善措施,来建立和内部结构的建筑钢筋腐蚀性,建筑物基础的各个层次在选择上,结合不同的岩土结构和评价,按照特别的地下水位的变化来完善和造成持力层土的软化和膨胀问题的情况。第三,在进行和完善建筑基础压缩的过程上,结合分布饱和和松散的状态,完善细沙和粉土同时还要结合承压水来进行评价和分析,避免会出现不足的现象,若建筑物基础的水层,按照评价的基坑开挖来完善和产能压力的底板冲毁的现象及其可能性,在此过程中一旦出现,地下水水位下降,则会结合渗透试验来满足需求,在评价上人工降水在此过程中导致沉降和失稳的可能性,从而避免在此操作上导致建筑物的损失。
        结束语
        综上所述,水文地质条件和岩土工程有着非常紧密的联系性,尤其是不断升降改变的地下水位,直接影响到岩土工程质量,同时对建筑工程的整体安全性和稳定性造成的影响巨大。过去在岩土工程勘察过程当中,很多时候都没有充分重视到水文地质条件勘察的重要性,致使地下水位升降改变,给岩土工程带来了很大的影响,所以应当对地下水位发生的升降改变给岩土工程带来的不利影响展开详细的分析和研究,加强勘察工作,并采取有效的措施进行应对,控制和减少地下水位升降改变给岩土工程质量带来的。不利影响,保证建筑工程整体稳定性。
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