摘 要: 工程地质勘察作为工程地质学的一个重要分支,为城市规划、片区开发、旧城改造等工程建设提供地质资料。水文地质和工程地质勘察二者相互联系、相互作用,关系极为密切,地下水是岩土体的组成部分,直接影响建筑场地基岩土体的工程特性,又作为建筑物的环境条件与基础工程紧密接触,对建筑场地基础的稳定性和耐久性均产生相应的影响。
关键词: 工程地质勘察 水文地质 岩土水理性质 地下水
1.引言
工程地质勘察作为工程地质学的一个重要分支,为城市规划、片区开发、旧城改造等工程建设提供地质资料。由于工程建筑与它所处的地质环境均产生着不同性质、不同规模、不同程度的相互作用和相互制约,一方面由于工程建筑的建设,必然在一定程度上破坏和改造着地质环境,从而给周围的地质环境增添新的有利或不利的因素,改变着原有的地质条件,另一方面则由于拟建场区的施工对周围地质环境的破坏和改造,势必关系到工程建筑的施工条件、造价,以及建筑物的稳定性和使用条件。
2.工程地质概述
工程地质是调查、研究、解决与人类活动及各类工程建筑有关的地质问题的科学。目的是查明各类工程场区的地质条件,对场区及其有关的各种地质问题进行综合评价,分析、预测在工程建筑作用下,地质条件可能出现的变化和作用,选择最优场地,并提出解决不良地质问题的工程措施,为保证工程的合理设计、顺利施工与正常使用提供可靠的科学依据。研究的主要内容有:确定岩土组分、组织结构(微观结构)物理、化学与力学性质(特别是强度及应变)及其对建筑工程稳定性的影响,进行岩土工程地质分类,提出改良岩土的建筑性能。
工程地质勘察的基本任务是运用地质和力学知识回答工程上的地质问题,目的主要是查明工程地质条件,分析存在的工程地质问题,对建筑场区作出工程地质评价,从地质方面保证工程建筑与地质环境相适应,使工程安全、经济、运行正常。
3.工程地质与水文地质密切相关
在工程勘察、设计和施工过程中,水文地质问题始终是一个极为重要但却易被忽视的问题。地下水是岩土体的组成部分,它直接影响建筑场地基岩土体的工程特性,又作为建筑物的环境条件与基础工程紧密接触,对建筑物地基础的稳定性和耐久性产生影响,而在实际的勘察工作中,因为很少直接涉及水文参数的利用,水文地质问题往往只被认为是象征性的工作,在勘察中大多只是简单地对天然状态下的水文地质条件作一般性评价。
3.1明确工程地质勘察中水文地质问题评价内容
影响工程的水文地质因素有:地下水的类型,地下水位及变动幅度,含水层和隔水层的厚度和分布及组合关系,土层或岩层渗透性的强弱及渗透系数,等等。为提高工程地质勘察质量,应在工程地质勘察中加强对水文地质问题的研究,不仅要查明与岩土工程有关的水文地质问题,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,而且要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。但在工程地质勘察报告中,通常缺少结合基础设计和施工的需要评价地下水对岩土工程的作用和危害。今后在工程地质勘察中,对水文地质问题的评价,主要应考虑以下几个方面:
3.1.1评价地下水对岩土体和建筑物的作用和影响,预测可能产生的岩土工程危害,提出相应的防治措施。
3.1.2进行工程勘察,查明有关水文地质问题,提供选型所需的水文地质资料。
3.1.3在明确地下水的天然状态和天然条件下的影响,更重要的是分析预测在人为工程活动中地下水的变化情况,以及对岩土体和建筑物的反作用。
3.1.4地下水对工程的作用与影响,提出不同条件下应当着重评价的地质问题。
3.2岩土水理性质的测试和研究
岩土的水理性质是指岩土与地下水相互作用时岩土显示出来的各种性质,主要有容水生、持水性、透水性等,这些特性与构成岩土的固态、液态和气态三态紧密相关。地下水在岩土体中有不同的赋存方式:按埋藏条件分为上层滞水、潜水、承压水,按含水层空隙性质分为孔隙水、裂隙水、岩溶水。不同形式的地下水对岩土水理性质的影响程度有所不同,而且影响程度与岩土的类型有关。以往在工程地质勘察中对岩土水理性质的测试多被忽视,因此应重视岩土的水理性质的多方位分析评价。
3.3充分认识地下水对岩土工程危害
地下水引起的岩土工程危害,主要是由于地下水位升降变化和地下水动水压力作用两个方面的原因造成的。引起地下水位的变化可分天然因素和人为因素,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可分为三种方式。
3.3.1水位上升对岩土工程危害
造成潜水位上升的因素包括:附近修建水库,附近河流、湖泊、水库的水位升高,灌溉工程包括引水渠道和水浇地渗漏工程施工,工业废水和各种地下给排水管道的渗漏,等等。潜水位的上升对建筑物的安全是极其不利的:它会软化地基,使粘性土含水率增高而强度降低压缩性增高,进而使建筑物产生较大的沉降变形;使地基隆起或产生侧向位移,引起基础上浮,建筑物失稳;使原本并没有达到饱和状态的砂土及粉土达到饱和状态,引发砂土地震液化问题,或者引发流砂、管涌等现象;斜坡、河岸临空面因潜水位上升降低了岩土体力学性能而产生滑移、崩塌等不良地质现象,导致破坏或失去正常的使用功能。
3.3.2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。
3.3.3地下水频繁升降对岩土工程造成的危害
地下水的升降变化能引起膨胀性岩土产生不均匀的胀缩变形,地下水升降频繁,不仅会使岩土的膨胀收缩变形往复,而且会导致岩土的膨胀收缩幅度不断加大,进而形成地裂,引起建筑物特别是轻型建筑物的破坏。
4.结语
综上所述,水文地质工作在建筑物基础持力层选择、基础设计、工程地质灾害防治等方面所起的重要作用显而易见,城市工程地质勘察中的环境地质问题,是直接影响拟建物建设安全、造价与使用效果的关键问题。
随着工程地质勘察的发展,其影响越来越广泛,只有在实际工作中,充分收集已有的地质资料和相邻旧建筑物的施工竣工资料,进行综合分析、评判,并结合本地区成功的建筑经验,提出合理的施工措施,保证拟建物经济、快速、安全的建设,同时又使相邻旧建筑物安全稳定和环境地质保持稳定甚至加强,才能取得较好的社会效益和经济效益,使工程地质勘察成果的实用性和预见性更好地服务于工程建设。
参考文献:
[1]孙广忠.地质工程学原理[M].北京地震出版社,2004.
[2]陈铁林等.裂隙对非饱和土边边缘稳定性的影响[J].岩土工程学报,28,(2).
[3]张咸恭等.专门工程地质学[M].北京:地质出版社,2001.
[4]张喜发.岩土工程勘察与评价[M].长春:吉林科学技术出版社,1995.
