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工程勘察中的水文地質問題論文
工程勘察中的水文地質問題論文探究以往工程勘察設計中水文地質問題被忽視的原因;結合文獻資料與工作經驗,提出增加相關水文地質評價內容的建議;并評價其危害給工程帶來的不便。
工程勘察中的水文地質問題論文【1】
【關鍵詞】工程勘察;水文地質;危害
1. 前言
地下水是巖土體的組成部分,它既影響建筑物場地地基巖土體的工程特性,又對建筑物地基基礎的穩定性和耐久性產生影響。
實踐證明, 在工程勘察、設計和施工過程中, 水文地質問題始終是一個極為重要但也是一個易于被忽視的問題。
之所以重要, 是因為水文地質和工程地質二者關系極為密切, 互相聯系和互相作用, 地下水既是巖土體的組成部分, 直接影響巖土體工程特性, 又是基礎工程的環境, 影響建筑物的穩定性和耐久性。
市場競爭激烈,不少勘察單位由于種種原因低價承接勘察業務,導致勘察質量和技術進步有停滯不前的趨勢。
而在實際的勘察工作中,在勘探成果內因為很少直接涉及水文參數的利用, 水文地質問題往往只被認為是象征性的工作, 在勘察中大多只是簡單地對天然狀態下的水文地質條件作一般性評價,因而容易被忽視。
在一些水文地質條件較復雜的地區, 由于工程勘察中對水文地質問題研究不深入, 設計中又常忽視水文地質問題, 經常發生由地下水引發的各種巖土工程危害問題,令勘察和設計處于難堪的境地。
例如:江西省某地區某高層建筑,基坑埋深-7.5米,基礎采用沖擊成孔灌注樁,整個基礎的按圖施工,在東側進行沖擊成孔灌注樁時,地下水位升高,造成基坑積水,無法成樁。
但基礎形式已無法更改,只好擴建排水設施,采用護壁和支護的辦法成孔,造成施工成本加大,工期延誤。
經分析是因勘察設計時對地下水位判定有誤造成的,給建設和施工方都造成一定的損失。
為提高工程勘察質量, 在勘察中加強水文地質問題的研究是十分必要的, 在工程勘察中不僅要求查明與巖土工程有關的水文地質問題, 評價地下水對巖土體和建筑物的作用及其影響, 更要提出預防及治理措施的建議, 為設計和施工提供必要的水文地質資料, 以消除或減少地下水對巖土工程的危害。
2. 工程地質勘察中水文地質評價內容
總結以往的經驗和教訓, 結合基礎設計和施工的需要評價地下水對巖土工程的作用和危害。
我們認為今后在工程勘察中, 對水文地質問題的評價, 主要應考慮以下內容:
(1)應重點評價地下水對巖土體和建筑物的作用和影響, 預測可能產生的巖土工程危害, 提出防治措施。
(2)工程勘察中還應密切結合建筑物地基基礎類型的需要, 查明有關水文地質問題, 提供選型所需的水文地質資料。
(3)不僅要查明地下水的天然狀態和天然條件下的影響, 更重要的是分析預測在人為工程活動中地下水的變化情況, 及對巖土體和建筑物的反作用。
(4)應從工程角度, 按地下水對工程的作用與影響, 提出不同條件下應當著重評價的地質問題。
3. 工民建巖土工程勘察中水文地質評價內容
結合我們在工民建巖土工程勘察中實際遇到的水文地質問題,應從以下幾方面著重注意,做好水文地質評價:
(1)埋藏在地下水的水位以下的建筑地基基礎,應根據地下水水質分析資料和地基基礎所處的地下水環境,評價地下水對混凝土等的腐蝕性。
(2)對選用軟質巖石,強風化巖,殘積土,膨脹土等巖土體,作為地基基礎持力層的建筑場地中。
應根據地下水水位埋藏深度及其動態變化資料,評價地下水活動對上述巖土體可能產生的軟化崩解、脹縮等有害作用。
(3)在地基基礎壓縮層的范圍內存在松散飽和的粉細砂和粉土層。
基礎工程施工過程中可能引起水頭差時。
應根據地下水動水壓力變化資料,預測產生潛蝕、流砂、管涌的可能性。
(4)埋藏在地下水位以下的粉砂、粉細砂、粉土類在抗震設防烈度要求時要評價其液化可能,在壓縮層范圍內的地基在基礎設計施工中應重點維護其天然狀態的穩定性,預測整體工程竣工后維護不當可能引起的地基蠕變。
(5)地下水在凍脹和融沉中的作用:在鹽漬化地區應提供地下水的水位毛細上升高度等,評價地下水在形成鹽漬化中的作用,在山區,由于地下水參與作用可能造成的崩塌、巖土滑坡等應做出預測評估。
(6)在地下水位以下開挖基坑,采取排水措施,應根據抽水試驗資料,評價含水層的滲透型和富水性,以及由于工程施工降水在地下水位下降期的范圍內,能否引起土體沉降或邊坡失穩,影響周圍構筑物的穩定性。
當基礎下部存在承壓含水層,在評價基坑開挖后應注意引起承壓水頭壓力沖毀基坑底板,造成突涌的可能性。
(7)對重要工程的水文地質參數應大量獲取當前資料,如年度水位變幅及最高水位,還應根據需要提供或評價50年或100年一遇的洪水對其的影響。
(8)巖土工程勘察中要按規范和工程需要做好有關水文地質測試工作和地下水檢測工作。
4. 全面了解地下水引起的巖土工程危害
地下水引起的巖土工程危害, 主要是由于地下水位升降變化和地下水動水壓力作用兩個方面的原因造成的。
地下水位變化可由天然因素或人為因素引起, 但不管什么原因,當地下水位的變化達到一定程度時, 都會對巖土工程造成危害, 地下水位變化引起危害又可分為三種方式:
(1)水位上升引起的巖土工程危害。
潛水位上升的原因是多種多樣的, 其主要受地質因素如含水層結構、總體巖性產狀; 水文氣象因素如降雨量、氣溫等及人為因素如灌溉、施工等的影響, 有時往往是幾種因素的綜合結果。
(2)地下水位下降引起的巖土工程危害。
地下水位的降低多是由于人為因素造成的, 如集中大量抽取地下水、采礦活動中的礦床疏干以及上游筑壩、修建水庫截奪下游地下水的補給等。
地下水的過大下降,常常誘發地裂、地面沉降、地面塌陷等地質災害以及地下水源枯竭、水質惡化等環境問題, 對巖土體、建筑物的穩定性和人類自身的居住環境造成很大威脅。
(3)地下水頻繁升降對巖土工程造成的危害。
地下水的升降變化能引起膨脹性巖土產生不均勻的脹縮變形, 當地下水升降頻繁時, 不僅使巖土的膨脹收縮變形往復, 而且會導致巖土的膨脹收縮幅度不斷加大, 進而形成地裂引起建筑物特別是輕型建筑物的破壞。
尤其是以膨脹型粘土為淺基礎的輕型建筑物,常發生膨脹收縮變形造成房屋開裂。
地下水在天然狀態下動水壓力作用比較微弱, 一般不會造成什么危害, 但在人為工程活動中由于改變了地下水天然動力平衡條件, 在移動的動水壓力作用下, 往往會引起一些嚴重的巖土工程危害,如流砂、管涌、基坑突涌等。
流砂、管涌、基坑突涌的形成條件和防治措施在有關的工程地質文獻中已有較詳細的論述, 這里不再重復。
水文地質工作在建筑物持力層選擇、基礎設計、工程地質災害防治等方面都起著重要的作用, 隨著工程勘察設計的發展, 其必將受到越來越廣泛的重視, 切實做好水文地質工作將對工程勘察水平的提高起著極大的推動作用。
參考文獻
[1]GB50021-2001,巖土工程勘察規范,中國建筑工業出版社,2002.
[2]工程地質手冊,中國建筑工業出版社,1992.
[3]孔德坊, 工程巖土學,地質出版社, 1994.
[4]郭超英,《巖土工程勘察》,地質出版社出版.
工程地質勘察中的水文地質問題【2】
摘要:隨著我國經濟的發展和各項工程項目的開展,地質勘查工作也越來越多,越來越重要了,而在地質勘查中水文地質的影響是最為嚴重的,如何在地質勘查中排除水文地質的影響是一直困擾著我們的首要問題。
本文主要探討了在工程地質勘查中的一些水文地質問題。
關鍵詞:工程地質勘察;水文地質問題;危害
1.引言
在任何一項工程項目開始之前,我們都需要進行必要的地質勘查工作,而在地質勘查工作中影響最為嚴重的就是數水文地質問題了,如何嚴格控制水文地質問題對工程地質勘察的影響成為我們工程研究的必要的一部分。
2.巖土的水理性質
巖土的水理性質是指巖土與水相互作用時巖土顯示出來的各種性質。
巖土的水理性質不僅影響巖土的強度和變形,而且有些性質還直接影響到建筑物的穩定性。
我們以往在巖土勘察中對巖土的物理力學性質的測試比較重視,對巖土的水理性質卻有所忽視,因而對巖土工程地質的評價是不夠全面的。
巖土的水理性質是巖土與地下水相互作用顯示出來的性質,下面首先介紹一下地下水的賦存形式及對巖土水理性質的影響,然后再對巖土的幾個重要的水理性質及研究測試方法進行簡單的介紹。
(一)巖土的軟化性
當水浸過巖土體后,降低了本身的力學強度,此時所呈現的性質即為巖土的軟化性。
其表示方式為軟化系數,是巖石耐水浸能力、耐風化能力的判斷指標。
像頁巖、粘性土層、砂巖、泥巖等巖類土體都存在著軟化特性,通過地下水的作用,形成軟弱的夾層,降低了巖層的強度和整體特性。
(二)巖土的崩解性
巖土的崩解性即巖土被水濕化后形成的特性。
水在侵入巖石之后,會造成巖土體內結構連接的破壞和消弱,使土體內部的膠結物發生溶解。
同時,水分子會吸附在巖土的顆粒表面上,形成一種水化膜,也使巖土表面之間的顆粒產生破壞。
(三)巖土的透水性
透水性的表示方法一般為滲透系數的表示方法,可通過抽水試驗進行巖土體滲透系數的獲取。
地下水的滲透徑流是透水性造成的,這不僅溶蝕、泥化、軟化了巖體,降低巖土的強度,還產生了巖土的揚壓力,使建筑物自重的垂直荷載有所削減,并形成了動水壓力,導致基礎沉陷變形或遭到更嚴重的破壞。
這都會影響到上部建筑物的穩定和全安,如國內外的大壩事故中,多數都是因為這些原因而造成的。
(四)巖土的溶水性
飽水巖土在重力作用下,會從裂隙和孔隙中自行流出一定水量,一般由給水度進行表示。
作為水文地質參數的給水度,所變現的意義也是非常重要的,其能夠對地下水的疏干時間產生影響,一般采用實驗室方法來進行測定。
(五)巖土的脹縮性
巖土的脹縮性指的是巖土吸水膨脹、失水收縮的一種特性。
其指標有收縮系數、自由膨脹率、體縮率、膨脹率等。
當巖土失水后,表面的顆粒間距就會變小,其顆粒表面會和水膜結合而變薄,使土體產生收縮。
而當巖土被水浸過后,會使表面的顆粒間隙變大,就會與水膜結合變得越來越厚,進而形成土體的膨脹。
如果巖土反復地進行土體的收縮和膨脹,就會引起土上部建筑物的開裂和破壞。
3.水文地質問題對巖土工程的危害
水文地質問題對巖土工程的危害主要是因為地下水徑流、地下水位升降變化、壓力的作用、地下水動力等因素導致的。
其地下水位的變化主要分為人為因素和天然因素,當到達一定程度的水位變化時,都會影響到巖土工程的安全和穩定。
因地下水位變化而引起的巖土工程危害主要有以下一些方式:
(一)潛水位上升
很多種原因都會導致潛水位的上升,而地質因素的影響則是最主要的。
如總體巖性產狀、含水層結構、水文氣象因素(氣溫、降雨量等)、人為因素(施工、灌溉)等。
多數情況下都是多種因素的綜合作用而引起潛水位上升的。
一般來說,潛水位的上升會危害到巖土工程的穩定和安全,如鹽漬化、土壤沼澤化等都會對巖土工程進行嚴重的腐蝕,使其結構受到破壞,出現斜坡、巖體滑移、崩塌等地質現象。
此外,一些特殊性的巖土體(花崗巖殘積土、泥質砂巖、泥巖、頁巖)的結構也會受到破壞,引發粉土飽和液化和粉細砂,造成管漏、流砂等嚴重的現象出現,此時,水會將地下洞室淹沒,使基礎上浮,影響建筑物得穩定。
(二)人為因素造成地下水位的降低
地下水位的下降,會導致巖土工程的重大危害,如采礦中的礦床疏干、上游筑壩、水庫截奪下游地下水的補給、地下水的集中抽取等。
種種現象會很大程度上對地下水的補給產生影響,因常常達不到有效地補給,會造成地面坍塌、地面沉降、地裂現象等嚴重的地質災害,并引起水源惡化和地下水源枯竭等環境危害,對人們的生活和建筑物的穩定都會造成大的威脅。
如:建筑物開裂、建筑物失穩破壞、地面不均勻坍塌、壩基地下水滲流等;其次還會引發隧洞膨脹變形的破壞,如洞頂坍方、洞底鼓脹、側壁滑塌。
(三)地下水頻繁升降的危害
膨脹性巖土的不均勻脹縮變形是地下水的升降變化引起的,如果地下水升降嚴重時,就會形成巖土的膨脹收縮,還是其收縮幅度有所增大,引起地裂造成建筑物的塌陷和破壞。
在地下水升降的變動中,由于其變化的頻繁交替,會淋失土層中的鋁、鐵等膠結物質,而失去膠結能力的土層會變的非常的松軟,這就降低了承載力和壓縮模量,增大了含水量孔隙比,從而給巖土工程基礎的處理和選擇帶來許多的困擾。
(四)地下水壓力、動力作用產生的危害
在天然的狀態中,地下水的壓力和動力的作用就會相對的薄弱,不會產生什么重大的危害,但由于受到人類活動的影響,使地下水的動力平衡條件遭到破壞和改變,在動水壓力的影響下,就會造成管涌、流砂、基坑突涌等一些嚴重的巖土工程危害。
4.巖土工程勘察中水文地質的評價內容
在實際的工程勘察報告中,往往缺少地下水對巖土層及其建筑物危害的評價內容,其施工需要和基礎設計的針對性也不夠強,因此總會造成一些地質的危害現象。
為充分解決這一問題,就要做好水文地質評價的工作,值得注重的內容有以下幾個方面:(1)在巖土工程勘察中,地下水對建筑物和巖土層的影響與作用應進行重點的評價,做好防治巖土工程危害的準備工作;(2)注重結合建筑物地基基礎的類型,對相關的水文地質問題進行查明,使所提供的水文地質資料能夠服務于地基基礎類型的選擇;(3)了解地下水的天然條件和狀態所產生的影響,并能夠分析和預測地下水的變化對建筑物的反作用;(4)依據地下水對工程的影響和作用,從工程的角度出發,提出地質問題在不同條件下的評價。
5.結語
綜上所述,水文地質工作在建筑物持力層的選擇、基礎設計、工程地質災害防治等方面都起著極為重要的作用,隨著巖土工程地質勘察的發展,將受到越來越廣泛的重視,切實做好水文地質工作將對工程地質勘察水平的提高起著極大的推動作用。
總而言之,在建筑工程中的建筑物持力層選擇、工程地質災害的防治、基礎設計等內容上,水文地質工作起著非常重要的作用。
在具體的巖土工程勘察實施時,有關水文地質問題的查明就非常的必要,只有明確地下水對巖土的影響,制定出有效的防治措施,才能進一步消除地下水對工程的危害,從而發揮提高勘察水平的重要作用
參考文獻:
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[2]中華人民共和國住房和城鄉建設部.JGJ94-2008J793-2008建筑樁基技術規范[S].北京:中國建筑工業出版社,2008.
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[4]郭永海,王駒.高放廢物地質處置中的地質、水文地質、地球化學關鍵科學問題[J].巖石力學與工程學報,2007
工程勘察中的水文地質問題【3】
【摘要】:水文地質問題,始終是一個極為重要。
在工程勘察、設計和施工過程中,也是一個易于被忽視的問題。
本文著重對工程勘察中的水文地質問題進行探討。
【關鍵詞】:工程勘察、水文地質、巖土工程、問題
在工程勘察中,水文地質與工程地質兩者關系非常的密切,水文地質的問題更為重要。
地下水既是巖土體的組成部分,直接影響巖土體工程特性,又是基礎工程的環境,影響建筑物的穩定性和耐久性。
本文從評價內容、測試和研究、對工程的危害各方面進行探討。
一、水文地質的評價內容
(一)水文地質的評價內容
1、工程勘察中,應密切結合建筑物地基基礎類型的需要,查明有關水文地質問題,提供選型所需的水文地質資料;
2、應重點評價地下水對巖土體和建筑物的作用和影響,預測可能產生的巖土工程危害,提出防治措施;
3、不僅要查明地下水的天然狀態和天然條件下的影響,更重要的是分析預測在人為工程活動中地下水的變化情況,及對巖土體和建筑物的反作用;
4、應從工程角度,按地下水對工程的作用與影響,提出不同條件下應當著重評價的地質問題。
(二)根據不同條件提出的重點評價的問題
1、對選用軟質巖石、強風化巖、殘積±、膨脹土等巖土體,作為基礎持力層的的建筑場地,應著重評價地下水活動,對上述巖土體可能產生的軟化、崩解、脹縮等作用。
2、對埋藏在地下水位以下的建筑物,基礎中水對砼及砼內鋼筋的腐蝕性。
3、當基礎下部存在承壓含水層,應對基坑開挖后承壓水沖毀基坑底板的可能性進行計算和評價。
4、在地基基礎壓縮層范嗣內存在松散、飽和的粉細砂、粉土時,應預測產生潛蝕、流砂、管涌的可能性。
5、在地下水位以下開挖基坑,應進行滲透性和富水性試驗,并評價由于人工降水引起土體沉降、邊坡失穩進而影響周圍建筑物穩定性的可能性。
二、巖土水理性質的測試和研究
(一)地下水的賦存形式及對巖土水理性質的影響
1、 結合水
(1)強結合水,又稱吸濕水。
吸濕水被分子力吸附在巖土顆粒周圍形成極薄的水膜,緊附于顆粒表面結合最牢固的一層水,在強壓下,其密度接近普通水的兩倍,具有極大粘滯性和彈性,可以抗剪切。
(2)弱結合水,又稱弱薄膜水,它處于吸著水之外.厚度大于吸著水。
結合水尤其是弱結合水與粘性土,相互作用時顯示出來的性質如可塑性、膨脹性、收縮性等歸為粘性土的物理力學性質,因其受強力束縛,活動范圍極為有限,對巖土的動態水理性質影響較小。
2、 毛細管水
毛細管水在砂土和粉土中含量較高,在砂礫層含量較少,在粘土中含量很少。
毛細管水,是指由毛細管作用保持在巖土毛細管空隙中的地下水,可細分為孤立毛細管水、懸掛毛細管水、真正毛細管水。
3、重力水
由于重力水在天然和人為因素的影響下,在巖土中的滲流活動非常活躍,對巖土的水理性質有顯著的影響。
重力水,是指在霞力作用下能在巖土孔隙、裂隙中自由運動的水,即我們通常所稱的狹義“地下水”。
(二)巖土的主要物理性質及其測試辦法
1、軟化性
在巖石層中存在易軟化巖層時,在地下水的作用下往往會形成軟弱夾層。
它是指巖土體浸水后,力學強度降低的特性,一般用軟化系數表示,即巖石在浸水飽和狀態下與風干狀態下極限抗壓強度之比,它是判斷巖石耐風化、耐水浸能力的指標。
2、透水性
巖土的滲透性的強弱首先決定于巖土空隙的大小和連通性,其次足窄隙度的多少。
它是指水在荸力作用下,巖士容許水透過自身的性能。
堅硬巖石的裂隙或巖溶愈發育,其透水性就愈強。
3、崩解性
它是指巖土浸水濕化后,由于土耥連接被削弱、破壞,使土體崩散、解體的特性。
巖土的崩解性與土的顆粒成分、礦物成分、結構等關系極大。
巖士體的崩解特性包括崩解所需時間、崩解量、崩解方式等。
4、 給水性
它是指在重力作用下飽水巖土能從孔隙、裂隙中自由流出一定水量的性能,以給水度表示。
給水度一般采用實驗室方法測定。
給水度是含水層的一個蕈要水文地質參數,它不但影響基坑涌水量大小,同時也影響場地疏干時間。
5、脹縮性
巖土的脹縮性往往是產生地裂縫、基坑隆起的重要原因之一。
它是指巖土吸水后體積增大,失水后體積減小的特性,巖土的脹縮性是由于顆粒表面結合水膜吸水變厚,失水變薄造成的。
三、地下水引起的巖土工程危害
(一)地下水升降變化引起的巖土工程危害
當地下水位的變化達到一定程度時,地下水位變化由天然因素或人為因素引起,但不管什么原因,都會對巖土工程造成危害,地下水位變化引起危害又可分為三種方式:
1、水位上升引起的巖土工程危害。
(1)斜坡、河岸等巖土體巖產生滑移、崩塌等不良地質現象。
(2)一些具特殊性的巖土體結構破壞、強度降低、軟化。
(3)土壤沼澤化、鹽漬化,巖土及地下水對建筑物腐蝕性增強。
(4)地下洞室充水淹沒,基礎上浮、建筑物失穩。
(5)引起粉細砂及粉土飽和液化、出現流砂、管涌等現象。
2、地下水位下降引起的巖土工程危害。
集中大量摘取地下水、采礦活動中的礦床疏十以及七游筑壩、修建水庫截奪下游地下水的補給等地下水位的降低,都屬于人為因素造成的。
如地下水的過大下降,常常誘發地裂、地面沉降、地面塌陷等地質災害以及地下水源枯竭、水質惡化等環境問題,對巖土體、建筑物的穩定性和人類自身的居住環境造成很大威脅。
3、地下水頻繁升降對巖土工程造成的危害。
當地下水升降頻繁時,不僅使巖土的膨脹收縮變形往復,而且會導致巖土的膨脹收縮幅度不斷加大,地下水的升降變化,能引起膨脹性巖土產生不均勻的脹縮變形,進而形成地裂引起建筑物特別是輕型建筑物的破壞。
(二)地下水動壓力作用引起巖土工程危害
由于改變了地下水天然動力平衡條件,在移動的動水壓力作用下,往往會引起一些嚴重的巖土工程危害,如流砂、管涌、基坑突涌等。
地下水在天然狀態下動水壓力作用比較微弱,一般不會造成什么危害,但在人為工程活動中流砂、管涌、基坑突涌的形成條件和防治措施,在有關的工程地質文獻中已有較詳細的論述,本文不再重復。
四、總結
水文地質,在工程勘察中的作用將會越來越重要,巖土工程問題中,地下水問題占有相當重要的位置。
準確合理地查明地下水位,不僅使資料的可靠程度更高,而且可更好地用巖土體的潛在能力。
因此,為提高工程勘察質,在工程勘察中不僅要求查明與巖土工程有關的水文地質問題,以消除下水對巖工程的危害隨著工程勘察的發展,其必將受到越來越廣泛的重視,切實做好水文地質工作,將對勘察水平的提高起極大的推動用。
參考文獻:
[1] 陳壽根 工程勘察中的水文地質問題探討 2011年12期
[2] 王生旭 工程勘察中水文地質測試和地下水監測的重要性 2011年10期
[3] 王海燕 地下水的危害及工程勘察中的水文地質勘察研究 2010年18期
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