浅析岩土工程勘察设计与施工中地质问题研究

发表时间:2021/6/1   来源:《基层建设》2021年第3期   作者:罗瑞孟
[导读] 摘要:一直以来,在岩土工程勘察设计与施工中,水文地质问题都是非常主要且易被忽视的问题之一。
        玉林市建设工程质量检测中心  广西玉林市  537000
        摘要:一直以来,在岩土工程勘察设计与施工中,水文地质问题都是非常主要且易被忽视的问题之一。地下水不仅作为岩土体的主要构成部分,还会对岩土层工程特点形成直接的影响,还是基础工程中非常重要的环境元素,逐渐变成让岩土层特征发生变化的一大因素,对建筑物耐久性与整体稳固性具有直接的影响。因其并未得到高度重视,造成地下水诱发的各类岩土工程的施工环节频发故障。所以,对岩土工程勘察设计与施工中水文地质出现的问题深入研究意义重大。基于此,本文就岩土工程勘察设计和施工中的水文地质问题的重要性,分析岩土工程与水文地质的密切关系,提出岩土工程勘查与设计中应着重注意的水文地质问题,意在为岩土工程勘察工作的有效开展及工程质量的提高夯实基础。
        关键词:岩土勘察工程;设计与施工;地质问题;
        岩土工程的勘察设计与施工环节指的是对各类现代化技术的充分运用,测试施工区域的环境特质、地质状况、岩土工程的条件等,并给工程设计方面提供有效的参考依据。伴随社会的不断进步,我国建筑行业得到了有史以来从未有过的繁荣局面,在此类发展背景下,岩土勘察工程的设计与施工作用略显尤为重要。但在一般状况之下,地质问题相对复杂,且存在着多变性特征,如地下水位升高和降低、岩土工程施工材料、整体结构的复杂性、地理环境相对复杂等。若岩土工程在勘察设计与施工中未对地质问题充分考虑,容易让工程施工和后期投用构成极大威胁。所以需要对地质问题采取针对性防护措施,从而为工程的安全施工与提高工程质量夯实基础。
        1.研究岩土工程勘察设计和施工中的水文地质问题的重要性
        在岩土工程勘察的全部工作中,水文地质勘察作为最易被忽视的问题之一。究其原因,工程地质和水文地质之间存在着非常密切的关系,而且不仅互为影响而且互相作用。但是,在岩土体中地下水又是重要内容之一,因此,容易影响到岩土体特性,同时,还会影响到工程整体的稳固性。在我国一些水文地质条件相对复杂之处,由于并未深入研究水文地质,使得工程的设计阶段发生容易被忽视的水文地质问题,常见因地下水对岩土工程产生影响的相关问题,如此工程质量也就无法实现进一步提升。由此可见,水文地质勘察质量的提升非常重要。
        2.岩土工程与水文地质的密切关系
        2.1工程地质勘察中水文地质评价内容
        在传统岩土工程的勘察报告中,因工程地质勘察在评估水文地质问题的内容方面并未将基础设计与施工需求相结合,来客观评估地下水对于岩土工程构成的危害与产生的作用,在诸多区域已经出现过多次因地下水导致的基础沉降与建筑整体裂缝等质量方面的故障,通过对传统教训与经验的总结,在岩土工程后续的勘察过程中,评价水文地质的问题需考虑到以下几点:
        (1)需着重评估地下水对于建筑物与岩土层所产生的影响与作用,评测岩土工程容易出现的危害,并提出针对性防止策略。
        (2)工程勘察工作需要和建筑物地基基础种类需求密切结合,并对水文地质问题深入探查,提供选型需要的水文地质数据。
        (3)需要从工程的角度,根据地下水对于工程产生的影响与作用,提出不同基础下需着重评估的地质问题,比如说,评估埋藏于地下水位中建筑基础中水对于砼内钢筋以及砼的腐蚀性。对使用膨胀土、残积土、强风化岩、软质岩石等岩土体为基础的持力层建筑基底,需重视评估地下水对于以上岩土体易形成的胀缩、崩解、软化等作用;在地基基础的压缩层内具有粉土、饱和粉细砂、松散粉土的同时,应该提前预测可能产生的管涌、流砂、潜蚀等;待基础下端具有承压含水层时,应计算与评估开挖基坑后基坑底板容易被承压水冲毁的可能;在开挖地下水以下位置时,需开展渗透性与富水性测试。并对因人工降水造成的土体下沉实施评价,以及边坡不稳对建筑物整体稳定影响的可能性。
        2.2全面了解地下水引起的岩土工程危害
        岩土工程受地下水的影响,具体是因地下水位置发生上升或下降变化与地下水的动水压力两方面因素造成的。
        (1)地下水位置升降变化引发的危害。地下水位出现变化可能是因为天然因素或是人工因素造成的,但无论何种因素,待地下水位变化达到相应的程度后,都会危害到岩土工程,地下水位发生变化容易引发的危害可分成以下三种:
        第一种,水位升高造成的危害。潜水为升高具有多种多样的原因,其在水层结构及总体岩性产状地质因素的影响;气温、降雨量等水文气象因素的影响;灌溉、施工等人为因素的影响,有时通常作为积累因素统一后的结果。因潜水面升高容易对岩土工程产生盐渍化、土壤沼泽化影响,岩土以及地下水会有严重腐蚀建筑物;河岸、斜坡等岩土容易出现的不良地质情况有崩塌及滑移等;有些特殊岩土结构被破坏、强度下降以及软化,都会造成粉土饱和液化、粉细砂、管涌、流砂等相关状况。
        第二种,地下水下沉造成的危害。地下水下沉通常是因认为因素导致的,比如说对大量地下水集中抽取、采矿活动中矿床疏干及其上游通过筑坝、修建水库等对下游地下水补给进行截夺等。地下水下沉太大,经常出现的地质灾害有地面塌陷、地面下沉、地裂及其地下水质受到污染、地下水枯竭等环境方面的问题,这对于岩土层、建筑整体稳固性、人类居住环境都存在着直接的危害。
        第三种,地下水频发升降造成的危害。地下水水位升降变化容易造成膨胀岩土出现不均匀胀缩变形,待地下水位频繁升降时,除了会让膨胀岩土循环收缩变形以外,还会增加膨胀岩土的收缩度,从而产生地裂导致建筑尤其是重量偏轻的建筑受到破坏。地下水位频繁升降是因其积极交替,土层当中的铝、铁、胶结物等分流失后,就会事物胶结物导致土质的含水量孔隙比加大、土质松散、承载能力下降、压缩模量,从而为岩土工程选择基础及解决方面造成诸多麻烦。
        (2)地下水动压作用造成的危害。

在天然情况下,地下水的动水压力作用较弱,通常不会产生任何危害,然而在认为工程的活动中,因地下水的天然动力均衡条件发生了变化,动水压力作用在移动的情况下,通常会引发基坑突涌、管涌、流砂等严重的危害。
        3.岩土工程勘查与设计中应着重注意的水文地质问题
        3.1明确岩土工程勘察中水文地质的勘察要求
        在岩土工程的勘察过程张,需按照工程实际需求,通过对水文地质勘察数据与工作资料的全面收集,明确探查工程施工地区的水文地质情况。
        (1)地理条件:其中包含地形地貌、水文气象特点等内容。水文气象特点指的是工程所属区域为热带或是亚热带,季节气候的好坏,空气热量和湿润度等情况。地形地貌指的是工程周边高原或者平原特点、水系、地形是否平坦开阔、地貌的堆积与侵蚀等状况。
        (2)地质条件:其中包含工程所属地区的基底结构、地质结构特点、控制第四系厚度、新构筑的运动、地层岩性等内容。
        (3)地下水状况:其中包含近几年地下最高水位、水位的变化形式;地下水的排泄补给条件、地下水与地表水之间的排补关系以及地下水所受影响等。地下水变化会严重影响到岩土工程,作为岩土工程重点勘察的内容。
        (4)各个隔水层与含水层隐性条件、流向、种类、水位及变化程度;重要含水层分布、埋深、厚度;利用现场测试的方式对水文地质底层渗透系数等参数进行侧定;鉴于场地地质情况下,对于地下水渗流情况与赋存的影响以及评估建筑材料受地下水的腐蚀影响等。
        3.2正确区分潜水与上层滞水
        上层滞水和潜水的偏差非常明显,首先为所处底层不同,上层滞水处在包气带之中,而潜水则处在饱水带之中;其次具有不同的产生条件,上层滞水在包气带中间局部的隔水层产生,而潜水则是在饱和带稳固隔水层之上产生。上层滞水和潜水存在着具备自由水面重力水的相同点。按照上层滞水和潜水二者存在的偏差,对场地底层性质进行鉴别,观察到底是饱水带亦或包气带,唯有在包气带前提下,才能鉴别处上层滞水。若整体地层皆为饱水带,局部隔水层之下同样为饱水,那就不是上层之水,仍是上层滞水和潜水实质方面的偏差。基于岩土工程的施工方面来说,就算确定是上层滞水,对安全施工方面也非常重要,切不可掉以轻心,有些基坑工程事故是因开挖基坑中破坏临近下水道导致的,所以基坑不稳的主要原因在于地下水。
        3.3关于分层量测各含水层水位的问题
        在具体勘察岩土工程的过程中,场地地下水的种类通常可以分成基岩裂隙水、第四系孔潜水、上层滞水,而在外业施工的勘察过程中,通常接受测量的终孔稳定水位皆为混合水位,所以需按照实际情况分层止水对各含水层水位实施测量。这就要对多层水位能否影响到工程施工进行深层分析,比如说地面下3m处可见孔隙潜水,地面下10m处可见基岩裂缝的承压水,若此类建筑所运用的是浅基础,基础埋深需达到1.5m,因为成下水不会影响到岩土工程,无需使用分层止水对各含水层的水位进行量测,若此类建筑具有两层地下室,开挖的深度应该在8m左右,由于需对基坑底层抗突涌的稳固性实施评估,在实际勘察中需使用相应的止水方法,对潜水与承压水水位进行分层测量,若并未采用任何止水方法,测量的是混合水位,可能会误判抗突涌的稳固性。没有进行分层测量的含水层水位主要存在的问题有岩土工程的勘察报告常见的审图问题,有关这一方面需获得工程勘察施工的高度重视。
        3.4取土样还是取水样做腐蚀性分析
        按照《岩土工程的勘察规范》提出,在并无丰富经验或是资料不足的状况下,需要进入工程现场及周边水土实施取样测试,以此来评估其对于建筑材料可能产生的腐蚀性。在具体勘察工作中,通常试验以取水样为准,很少取土样测试腐蚀性,测试土样腐蚀性的主要流程为将土样置于纯净水之中制备浸出液,测定该液体结果即为土体腐蚀性。地下水腐蚀性通常比土体腐蚀性要高,由于地下水之下的土体长时间在水中浸泡,明显地下水自身的腐蚀性要比土体腐蚀性高,所以秩序对地下水腐蚀性实施测定即可。而《岩土工程的勘察规范》中明确提出:“待地下水很浅,且其上土常年处在毛细带的时候不能取土样”,所以说,待地下水的水位较浅时,只需对水质腐蚀性进行测定即可。
        结束语:
        总之,岩土工程和水文地质之间存在着密切联系,伴随勘察工程的深化发展,要求岩土工程必须对水文地质工作加强勘察力度,确保对水文地质中存在的问题做到早发现、早防治。通过对岩土工程相关水文地质问题的有效查明,可降低与根除地下水对于岩土工程所产生的危害,为此,岩土工程勘察中的水文地质问题获得了业界与社会的高度重视。
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