本文摘要：工程地質(zhì)問題中,水文地質(zhì)在建筑物持力層選擇、基礎(chǔ)設(shè)計、工程地質(zhì)災(zāi)害防治等方面都起著重要的作用,準(zhǔn)確合理地查明地下水位,不僅使資料的可靠程度更高,而且可更好地發(fā)揮巖土體的潛在能力。因此,為提高工程勘察質(zhì)量,在工程勘察中要求查明與巖土工程有關(guān)的水文
工程地質(zhì)問題中,水文地質(zhì)在建筑物持力層選擇、基礎(chǔ)設(shè)計、工程地質(zhì)災(zāi)害防治等方面都起著重要的作用,準(zhǔn)確合理地查明地下水位,不僅使資料的可靠程度更高,而且可更好地發(fā)揮巖土體的潛在能力。因此,為提高工程勘察質(zhì)量,在工程勘察中要求查明與巖土工程有關(guān)的水文地質(zhì)問題,以消除地下水對巖工程的危害。隨著工程地質(zhì)勘察的發(fā)展,水文地質(zhì)必將受到越來越廣泛的重視,切實做好水文地質(zhì)工作，將對工程地質(zhì)勘察水平的提高起極大的推動作用。
《石油地質(zhì)與工程》堅持為社會主義服務(wù)的方向，堅持以馬克思列寧主義、毛澤東思想和鄧小平理論為指導(dǎo)，貫徹“百花齊放、百家爭鳴”和“古為今用、洋為中用”的方針，堅持實事求是、理論與實際相結(jié)合的嚴(yán)謹(jǐn)學(xué)風(fēng)，傳播先進的科學(xué)文化知識，弘揚民族優(yōu)秀科學(xué)文化，促進國際科學(xué)文化交流，探索防災(zāi)科技教育、教學(xué)及管理諸方面的規(guī)律，活躍教學(xué)與科研的學(xué)術(shù)風(fēng)氣，為教學(xué)與科研服務(wù)。
摘 要：工程地質(zhì)和水文地質(zhì)二者關(guān)系極為密切,互相聯(lián)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(chǔ)工程的環(huán)境,影響建筑物的穩(wěn)定性和耐久性。
關(guān)鍵詞：工程地質(zhì);水文地質(zhì);關(guān)系
1.工程地質(zhì)概述
工程地質(zhì)是調(diào)查、研究、解決與人類活動及各類工程建筑有關(guān)的地質(zhì)問題的科學(xué)。工程地質(zhì)勘查的目的是為了查明各類工程場區(qū)的地質(zhì)條件,對場區(qū)及其有關(guān)的各種地質(zhì)問題進行綜合評價、分析、預(yù)測在工程建筑作用下,地質(zhì)條件可能出現(xiàn)的變化和作用。選擇最優(yōu)場地，并提出解決不良地質(zhì)問題的工程措施,為保證工程的合理設(shè)計、順利施工及正常使用,提供可靠的科學(xué)依據(jù)。工程地質(zhì)研究的主內(nèi)容有:確定巖土組分、組織結(jié)構(gòu)、物理、化學(xué)與力學(xué)性質(zhì)及其對建筑工程穩(wěn)定性的影響,進行巖土工程地質(zhì)分類,提出改良巖土的建筑性能的方法。研究由于人類工程活動的影響而破壞的自然環(huán)境的平衡以及自然發(fā)生的崩塌、滑坡、泥石流及地震等物理地質(zhì)作用對工程建筑的危害及其預(yù)測、評估和防治措施。研究解決各類工程建筑中的地基穩(wěn)定性,如邊坡、路基、壩基、橋墩、硐室以及黃土的濕陷、巖石的裂隙破壞等,制定一套科學(xué)的勘察程序、方法和手段,直接為各類工程的設(shè)計、施工提供地質(zhì)依據(jù)。研究建筑場區(qū)地下水運動規(guī)律及其對工程建筑的影響,制定必要的利用和防護方案。研究區(qū)域工程地質(zhì)條件的特征,預(yù)測人類工程活動對其影響而產(chǎn)生的變化,作出區(qū)域穩(wěn)定性評價,進行工程地質(zhì)分區(qū)和繪圖。
隨著大規(guī)模工程建設(shè)的發(fā)展,其研究領(lǐng)域日益擴大。除了巖土學(xué)和工程動力地質(zhì)學(xué)、專門工程地質(zhì)學(xué)和區(qū)域工程地質(zhì)學(xué)外,一些新的分支學(xué)科正在逐漸形成,如礦山工程地質(zhì)學(xué)、海洋工程地質(zhì)學(xué)、城市工程地質(zhì)及環(huán)境工程地質(zhì)學(xué)、工程地震學(xué)等。
2.水文地質(zhì)概述
水文地質(zhì)主要研究地下水的分布、運動和形成規(guī)律，地下水的物理性質(zhì)和化學(xué)成分，地下水資源評價、開發(fā)及其合理利用，地下水對工程建設(shè)和礦山開采的不利影響及其防治等。在不同環(huán)境中地下水的埋藏、分布、運動和組成成分均不相同。查明上述各方面狀況，可為科學(xué)地利用或防治地下水提供根據(jù)。水文地質(zhì)學(xué)對地下水的研究，著重自然歷史和地質(zhì)環(huán)境的影響，同主要用水文循環(huán)和水量平衡原理研究地下水的地下水水文學(xué)關(guān)系密切，只是研究的側(cè)重點稍有不同。
隨著科學(xué)的發(fā)展和生產(chǎn)建設(shè)的需要，水文地質(zhì)學(xué)又分為區(qū)域水文地質(zhì)學(xué)、地下水動力學(xué)、水文地球化學(xué)、供水水文地質(zhì)學(xué)、礦床水文地質(zhì)學(xué)、土壤改良水文地質(zhì)學(xué)等分支學(xué)科。近年來，水文地質(zhì)學(xué)與地?zé)�、地震、環(huán)境地質(zhì)等方面的研究相互滲透，又形成了若干新領(lǐng)域，如環(huán)境水文地質(zhì)學(xué)、地下水資源管理、同位素水文地質(zhì)學(xué)等。
3.工程地質(zhì)與水文地質(zhì)密切相關(guān)
實踐證明,在工程勘察、設(shè)計和施工過程中,水文地質(zhì)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(zhì)和工程地質(zhì)二者關(guān)系極為密切,互相聯(lián)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(chǔ)工程的環(huán)境,影響建筑物的穩(wěn)定性和耐久性。至于容易被忽視,是在實際的地質(zhì)勘察工作中,在勘探成果內(nèi)因為很少直接涉及水文參數(shù)的利用,水文地質(zhì)問題往往只被認(rèn)為是象征性的工作,在勘察中大多只是簡單地對天然狀態(tài)下的水文地質(zhì)條件作一般性評價。在一些水文地質(zhì)條件較復(fù)雜的地區(qū),由于工程勘察中對水文地質(zhì)問題研究不深入,設(shè)計中又忽視了水文地質(zhì)問題,經(jīng)常發(fā)生由地下水引發(fā)的各種巖土工程危害問題,令勘察和設(shè)計處于難堪的境地。
為提高工程勘察質(zhì)量,在勘察中加強水文地質(zhì)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(guān)的水文地質(zhì)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(yù)防及治理措施的建議,為設(shè)計和施工提供必要的水文地質(zhì)資料,以消除或減少地下水對巖土工程的危害。
3.1工程地質(zhì)勘察中水文地質(zhì)評價內(nèi)容
3.1.1應(yīng)重點評價地下水對巖土體和建筑物的作用和影響,預(yù)測可能產(chǎn)生的巖土工程危害,提出防治措施。
3.1.2工程勘察中還應(yīng)密切結(jié)合建筑物地基基礎(chǔ)類型的需要,查明有關(guān)水文地質(zhì)問題,提供選型所需的水文地質(zhì)資料。
3.1.3不僅要查明地下水的天然狀態(tài)和天然條件下的影響,更重要的是分析預(yù)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。
3.1.4應(yīng)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(yīng)當(dāng)著重評價的地質(zhì)問題。
3.2巖土水理性質(zhì)的測試和研究。
巖土水理性質(zhì)是指巖土與地下水相互作用時顯示出來的各種性質(zhì)。巖土水理性質(zhì)與巖土的物理性質(zhì)都是巖土重要的工程地質(zhì)性質(zhì)。巖土的水理性質(zhì)不僅影響巖土的強度和變形,而且有些性質(zhì)還直接影響到建筑物的穩(wěn)定性。以往在勘察中對巖土的物理力學(xué)性質(zhì)的測試比較重視,對巖土的水理性質(zhì)卻有所忽視,因而對巖土工程地質(zhì)性質(zhì)的評價是不夠全面的。結(jié)合水是地下水在粘性土中的主要賦存形式,在砂土中含量甚微。結(jié)合水尤其是弱結(jié)合水與粘性土相互作用時顯示出來的性質(zhì)如可塑性、膨脹性、收縮性等歸為粘性土的物理力學(xué)性質(zhì),因其受強力束縛,活動范圍極為有限,對巖土的動態(tài)水理性質(zhì)影響較小。
3.3由水文地質(zhì)引起的工程地質(zhì)危害。
3.3.1地下水升降變化引起的巖土工程危害
在巖土工程勘察中，要注意調(diào)查了解地下水位條件及其升降變化。在天然條件下地下水位一般是季節(jié)性變化的，雨季水位水位上升旱季水位下降，其天然變化是區(qū)域性漸變的，而且變幅較小。但是,人為因素引起的局部性地下水位升降變化的幅度往往大于天然變化所引起的巖土工程危害更為嚴(yán)重。
3.3.1.1水位上升引起的巖土工程危害
潛水水位上升的原因是多種多樣的,其主要受地質(zhì)因素如含水層結(jié)構(gòu)、總體巖性產(chǎn)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(jié)果。由于潛水面上升對巖土工程可能造成如下影響：土壤沼澤化、鹽漬化,巖土及地下水對建筑物腐蝕性增強;斜坡、河岸塌陷等巖土體產(chǎn)生滑移、崩塌等不良地質(zhì)現(xiàn)象;一些具特殊性的巖土體結(jié)構(gòu)破壞、強度降低、軟化;引起粉細(xì)砂及粉土飽和液化、出現(xiàn)流砂、管涌等現(xiàn)象;地下硐室充水淹沒,基礎(chǔ)上浮、建筑物失穩(wěn)。
3.3.1.2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(fā)地裂、地面沉降、地面塌陷等地質(zhì)災(zāi)害以及地下水源枯竭、水質(zhì)惡化等環(huán)境問題，對巖土體、建筑物的穩(wěn)定性和人類自身的居住環(huán)境造成很大威脅。
3.3.2地下水位對巖土物理力學(xué)性質(zhì)的影響
地下水的升降變化能引起膨脹性巖土產(chǎn)生不均勻的脹縮變形,嚴(yán)重時形成地裂,引起建筑物特別是低層或輕型建筑物的破壞。當(dāng)?shù)叵滤殿l繁時或變化幅度大時，不僅使巖土的膨脹收縮變形往復(fù),而且會導(dǎo)致巖土的膨脹收縮幅度加大。因此,在膨脹性巖土地區(qū)進行工程勘察時應(yīng)特別注意對場地水文地質(zhì)條件的研究,特別是地下水升降變化高度和變化規(guī)律，這對地基基礎(chǔ)深度的選擇(宜選在地下水位以上或地下水位以下,不宜選在地下水位變動帶內(nèi))有主要的參考價值。
在建筑工程的地基內(nèi),當(dāng)?shù)叵滤辉诨A(chǔ)底面以下壓縮層范圍內(nèi)發(fā)生變化時,就能直接影響建筑物的穩(wěn)定性。若水位在壓縮層范圍以上時,軟化地基土,使其強度降低、壓縮性增大,建筑物可能產(chǎn)生較大的沉降變形。若水位在壓縮層范圍以下時,巖土的自重應(yīng)力增加,可能引起地基基礎(chǔ)的附加沉降,如果土質(zhì)不均勻或地下水位的突然下降也可能使建筑物發(fā)生變形破壞。在地下水位以上、地下水位變動帶和地下水位以下,具有明顯的變化規(guī)律。土體從上到下,天然含水量、孔隙比由小一大一小,壓縮模量、承載力由大一小一大的變化規(guī)律。這是由于地下水位以上部位,經(jīng)長期淋濾作用,鐵鋁富集,并對土顆粒起膠結(jié)和充填作用,增大了土粒間連接力,往往形成“硬殼層”,因而含水量、孔隙比小而壓縮模和承載力高。而位于地下水位變動帶的土層,由于地下水積極交替,土中的鐵鋁成分流失,土質(zhì)變松,因而含水量、孔隙比增大,壓縮模量、承載力降低。位于地下水位以下的土層,由于地下水交替緩慢, 氧化、水解作用減弱,加之上覆土層的自重壓力作用,土質(zhì)比較密實,因而含水量、孔隙比減小,壓縮模量、承載力增高。巖土特別是各類軟質(zhì)巖石、風(fēng)化殘積土、不同成因的粘性土等,其物理力學(xué)性質(zhì)的變化規(guī)律,與地下水位有著密切的聯(lián)系。因此,在分析研究巖土物理力學(xué)的變化規(guī)律時,應(yīng)充分重視地下水位這一重要影響因素。
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