论水文地质勘察对工程基础建筑的重要性

水文地质勘察是运用地质学、岩土力学、工程地质学、测量学的理论，按照科学的勘察程序与方法，利用有效的测试仪器和钻探技术，调查和工程建设有关的工程地质条件和水文地质条件，评价存在的与工程有关的工程地质和水文地质问题，为工程建设的设计、施工等提供详实、科学、准确的地质资料。
水文地质工作在工程勘察、基础设计、工程地质灾害与防治等方面都起着重要的作用。对工程基础施工尤为重要，但是在实际的工程地质勘察工作中，人们通常更加注重对勘察揭露出来的岩土类型及其工程地质性质、地质结构的研究，很少直接涉及水文地质参数的利用，在勘察报告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的评价，导致经常发生由地下水引发的各种地基工程危害问题，令勘察和设计处于困难的境地。由此可见，重视水文地质勘察对地基处理的重要作用，对提高基础工程的设计、施工、质量都有很大的作用。
一、基础建筑工程地质勘察中水文地质评价内容
在过去的基础建筑工程勘察报告中, 由于忽视了结合基础设计和施工需要评价地下水对岩土工程的作用和危害, 在某些地区已发生多起因地下水造成基础下沉和建筑物开裂的质量事故, 通过对众多因水文地质问题引起的工程危害分析, 总结出在工程勘察中, 对水文地质问题的评价,主要应考虑以下内容:
1、应重点评价地下水对岩土体和建筑物基础部分的作用和影响,预测可能产生的岩土工程危害, 提出防治措施。
2、工程勘察中应密切结合建筑物地基基础类型的需要,查明有关水文地质问题, 提供选型所需的水文地质资料。
3、不仅要查明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, 及对岩土体和建筑物的反作用，以及对基础部分的侵蚀作用。
4、应从工程角度, 按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, 如：
（1）对埋藏在地下水位以下的建筑物基础中水对混凝土及混凝土内钢筋的腐蚀性。
（2）对选用软质岩石、强风化岩、残积土、膨胀土等岩土体作为基础持力层的的建筑场地, 应着重评价地下水活动对上述岩土体可能产生的软化、崩解、胀缩等作用。
（3）在地基基础压缩层范围内存在松散、饱和的粉细砂、粉土时, 应预测产生液化潜蚀、流砂、管涌的可能性。
（4）当基础下部存在承压含水层, 应对基坑开挖后承压水冲毁基坑底板的可能性进行计算和评价。
（5）在地下水位以下开挖基坑, 应进行渗透性和富水性试验, 并评价由于人工降水引起土体沉降、边坡失稳进而影响周围建筑物稳定性的可能性。

二、地下水对基础建筑的危害
　　 1、地下水位的变化,对工程建筑的危害影响极大,如地下水位上升,可引起浅基础地基承载力的降低,在有地震砂土液化的地区会引起液化的加剧,岩土体产生变形、滑移、崩塌失稳等不良的地质作用。再有,在寒冷地区产生地下水的冻胀影响。其实就建筑物本身而言,若是地下水位在基础底面以下压缩层内发生上升变化,水浸湿和软化岩土,因而使地基土的强度降低,压缩性增大,建筑物则会产生过大的沉降,导致地基严重变形。尤其是对于结构不稳定的土(例如湿陷性黄土,膨胀土等)这种现象更为严重,对设有地下室的建筑的防潮和防湿也很不利。
　　2、地下水侵蚀性的影响主要体现在水对混凝土、可溶性石材、管道以及金属材料的侵蚀和危害。突出表现在地下水的侵蚀性和地下水中的化学性质的积极作用,在工程上带来很大的危害,侵蚀性在或快或慢的进行着,改变了各种建筑材料的使用预期。
　　3、在饱和的砂性土层中施工,由于地下水的水力状态的改变,使土颗粒之间的有效应力等于零,土颗粒悬浮于水中,随着水一起流出的现象被称为流砂。这种不良地质作用的影响主要表现为在工程施工过程中会造成大量的土体流动,致使地表塌陷或建筑物的地基破坏,会给工程施工带来极大的困难,或者直接影响建筑工程及附近建筑物的稳定。
　　4、如果地下水渗流，水力坡度小于临界水力坡度,那么虽然不会产生流砂现象,但是土中细小颗粒仍有可能穿过粗颗粒之间的孔隙被渗流带走。其结果是使地基土的强度受到破坏,土下形成空洞,从而导致地表塌陷,破坏建筑场地的稳定,此种现象就是常说的潜蚀。
　　5、地下水的不良地质作用中,还有一个应尤为注意的是基坑涌水现象。这种现象发生在建筑物基坑下有承压水时,开挖基坑会减小基坑底下承压水上部的隔水层厚度,减小过多会使承压水的水头压力冲破基坑底板形成涌水现象。涌水会冲毁基坑,破坏地基,给工程带来一定程度的经济损失。
　　6、过度开采地下水,经常造成地面沉陷,塌陷的地面给工程造成极大的危害,经济损失很大。此类的工程实例很多,例如某一工厂为了赚取更大的利润,工业用水采用地下水,由于开采量超大,过度抽取地下水而造成了地面塌陷，形成很大的漏斗状,因此而造成周边的建筑开裂,地基很多失稳,给人们带来了极大的安全隐患,。
三、基础建筑中水文地质勘察的重点和方法
1、重视岩土水理性质的测试和研究
岩土水理性质是指岩土与地下水相互作用时显示出来的各种性质。岩土水理性质与岩土的物理性质都是岩土重要的工程地质性质。岩土的水理性质不仅影响岩土的强度和变形, 而且有些性质还直接影响到建筑物的稳定性。以往在勘察中对岩土的物理力学性质的测试比较重视, 对岩土的水理性质却有所忽视, 因而对岩土工程地质性质的评价是不够全面的。
岩土的水理性质是岩土与地下水相互作用显示出来的性质, 而地下水在岩土中有不同的赋存方式, 不同形式的地下水对岩土水理性质的影响程度有所不同, 而且影响程度又与岩土类型有关。下面首先介绍一下地下水的赋存形式及对岩土水理性质的影响, 然后再对岩土的几个重要的水理性质及研究测试方法进行简单的介绍。
地下水的赋存形式及对岩土水理性质的影响，地下水按其在岩土中的赋存形式可分为结合水、毛细管水和重力水三种, 其中结合水又可分为强结合水和弱结合水两种。
（1）强结合水, 又称吸湿水, 吸湿水被分子力吸附在岩土颗粒周围形成极薄的水膜, 是紧附于颗粒表面结合最牢固的一层水, 其吸附力高达10MPa, 在强压下, 其密度接近普通水的两倍, 具有极大粘滞性和弹性, 可以抗剪切, 但不受重力作用, 也不能传递静水压力。弱结合水, 又称弱薄膜水, 它处于吸着水之外, 厚度大于吸着水。弱结合水所受的吸附力小于强结合水, 可以在颗粒水膜之间作缓慢的移动, 薄膜水在外界压力下可以变形, 但同样不受重力影响, 且不能传递静水压力。
（2）毛细管水, 是指由毛细管作用保持在岩土毛细管空隙中的地下水, 可细分为孤立毛细管水、悬挂毛细管水、真正毛细管水。它同时受毛细管力和重力的作用, 当毛细管力大于重力时,毛细管水就上升, 因此地下水潜水面以上的普遍形式是一个与保水带有水力联系的含水量较高的湿水层。毛细管水能传递静水压力, 并能在空隙中垂直上下运动, 对岩土体能起到软化的作用, 有时会引起土壤的沼泽化或盐渍化增强岩土体及地下水对建筑材料的腐蚀性。毛细管水在砂土和粉土中含量较高, 在砂砾层含量较少, 在粘土中含量很少。
（3）重力水, 是指在重力作用下能在岩土孔隙、裂隙中自由运动的水, 即我们通常所称的狭义“地下水”。它不受分子力的影响, 不能抗剪切, 可以传递静水压力。由于重力水在天然和人为因素的影响下, 在岩土中的渗流活动非常活跃, 对岩土的水理性质有显著的影响。重力水是我们研究岩土水理性质的重点关注对象。
2、岩土的主要的水理性质及其测试办法:
（1）软化性, 是指岩土体浸水后, 力学强度降低的特性, 一般用软化系数表示, 即岩石在浸水饱和状态下与风干状态下极限抗压强度之比, 它是判断岩石耐风化、耐水浸能力的指标。在岩石层中存在易软化岩层时, 在地下水的作用下往往会形成软弱夹层。各类成因的粘性土层、泥岩、页岩、泥质砂岩等均普遍存在软化特性。
（2）透水性, 是指水在重力作用下, 岩土容许水透过自身的性能。岩土的渗透性的强弱首先决定于岩土空隙的大小和连通性, 其次是空隙度的多少。松散岩土的颗粒愈细、愈不均匀, 其透水性便愈弱。坚硬岩石的裂隙或岩溶愈发育, 其透水性就愈强。透水性一般可用渗透系数表示, 岩土体的渗透系数可通过抽水、注水和压水试验求取。
（3）崩解性, 是指岩土浸水湿化后, 由于土粒连接被削弱、破坏, 使土体崩散、解体的特性。岩土体的崩解特性包括崩解所需时间、崩解量、崩解方式等。岩土的崩解性与土的颗粒成分、矿物成分、结构等关系极大, 以某地区的残积土为例, 一般崩解时间5～24h, 崩解量1.79%～34% , 以蒙脱石、水云母、高岭土为主的残积土以散开方式崩解, 而以石英为主的残积土多以裂开状崩解为主。
（4）给水性, 是指在重力作用下饱水岩土能从孔隙、裂隙中自由流出一定水量的性能, 以给水度表示。给水度是含水层的一个重要水文地质参数, 它不但影响基坑涌水量大小, 同时也影响场地疏干时间。给水度一般采用实验室方法测定。
（5）胀缩性, 是指岩土吸水后体积增大, 失水后体积减小的特性, 岩土的胀缩性是由于颗粒表面结合水膜吸水变厚, 失水变薄造成的。岩土的胀缩性往往是产生地裂缝、基坑隆起的重要原因之一, 对地基变形和土坡表层稳定性有重要影响。标定岩土胀缩性的指标有:膨胀率、自由膨胀率、体缩率、收缩系数等。岩土的水理性质尚有持水性、容水性、毛细管性、可塑性等等。
四、结束语
水文地质勘察在基础工程勘察中是极其重要的，在具体工程中，一定要根据勘察到的工程所处地域的水文地质条件，制定相应的防护措施和施工计划，真正保证工程的质量。在工程地质勘察中切实加强对水文地质问题的分析，使工程地质勘察成果的实用性和预见性更好，为实际的工程建设打下坚实的基础。
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