浅析地下水升降引起的岩土工程问题

来源: 发布时间:2019-09-10 08:59:10

  【摘要】岩土工程是现代工程领域重要的工程类型,对国民经济的发展和人民生活水平的提高有着密切的影响,而地下水位的升降可以引起多种岩土工程问题。本文论述了《岩土工程勘察规范》中水文地质勘察评价内容,并探讨了地下水位变化对岩土工程的影响。

  【关键词】 岩土工程;水文地质勘察;地下水位

  1.前言

  随着我国经济的发展和城市化进程的不断推进,越来越多的工民建项目投入到了建设和使用,岩土工程勘察是工程建设的先导,其地位及其重要性日益凸显。

  地下水赋存于岩土体中,对岩土体工程地质特性具有直接影响,必须引起重视。现阶段岩土工程勘察工作,基本只探讨勘察工作时的场区水文地质条件,对场区地下水类型、腐蚀性等进行一般性评价,极易被岩土工程师忽视。

  在水文地质、工程地质条件较为复杂场区,由于岩土工程师未对水文地质条件足够重视,对场区水文地质调查浮于表面,未进行深入调查,引起各种岩土工程危害的情况屡见不鲜[1]。

  本文梳理了《岩土工程勘察规范》(GB50021-2001)对水文地质的勘察要求,基于地下水对岩土工程的作用和危害,论述了今后岩土工程勘察中需重点关注并深入调查评价的水文地质问题。

  2.水文地质评价内容

  《岩土工程勘察规范》(GB50021-2001)2009年版中规定岩土工程勘察应根据工程要求,主要查明以下几点[2]:

  (1)查明地下水的类型及其赋存状态。地下水按埋藏条件可分为上层滞水、潜水及承压水,按含水层类型可分为孔隙水、裂隙水、溶洞水。

  (2)收集区域性的气候资料以及地下水补径排条件,查明工程场区地表水流分布情况,明确其对地下水的影响。

  (3)掌握勘察期间地下水位,收集历史最高水位及地下水位变化趋势,分析影响地下水位变化的因素。

  (4)查明场区附近是否存在对地表水及地下水可能造成污染的污染源,若存在,分析其可能引起的污染程度。

  (5)应取场地地下水水样进行试验进行腐蚀性评价,评价地下水对建筑材料的腐蚀性。

  3.地下水位对岩土工程的影响

  地下水赋存于岩土介质中,两者之间不断进行着物理化学作用,两者互相影响。岩土体性质影响场区地下水性质,矿物质还会影响地下水的化学组成;同时,地下水也有可能会腐蚀岩土体,影响岩土介质的状态[3]。

  3.1 场区地下水位上升对场区岩土工程性质影响评价

  地下水位上升一般是指潜水位的上升。其变化受多种因素综合作用,主要为地质因素和水文气象因素。地质因素决定含水层性质及结构,为场区岩性、地质构造条件,;水文气象因素主要指气温、降雨以及人为造成的施工灌溉等外界因素,因潜水位一般直接受地表水补给,水文气象因素对其影响较为明显。

  地下水位上升对岩土工程的影响主要体现在以下几个方面:

  (1)地下水位上升时,其与岩土体之间的相互作用加强,岩土体在地下水的浸润作用下,地基岩土体承载力降低。若场区为粉土及细砂,在孔隙水压力持续上升作用下,砂土颗粒丧失粒间接触压力及相互之间摩擦力,不能抵抗剪应力,会发生砂土液化的现象。另外,还有可能造成建筑物震陷加剧、土壤沼泽化等不良岩土工程危害[4]。

  (2)可能诱发不良地质现象。河谷阶地、斜坡及岸边地带,地下潜水位上升时,岩土体浸润范围增大而趋饱和发生软化,抗剪强度降低,岩土体有可能出现变形、坍塌、滑移等不良地质现象。当地下水在建筑基础底面以下压缩层范围内上升,地基土强度降低,压缩性增大,建筑物易发生沉降变形,在粉、细砂及粉土为主场地,还可能发生流沙、管涌、底鼓、侧壁变形、坍塌等不良地质现象。

  (3)膨胀性岩土发生膨胀变形。膨胀性岩土地区浅层地下水多为上层滞水或裂隙水,无统一地下水位,季节对其影响大,地下水位变化直接影响膨胀性岩土体中水分的增减。因此,一旦地下水位出现季节性升降或人为因素引起岩土体水分变化均会导致膨胀性岩土体发生膨胀变形。

  3.2 场区地下水位下降对场区岩土工程性质影响评价

  地下水位降低一般是由降雨量减少或人为因素造成,其中人为因素为主要原因。对地下水的大量开采抽取,以及水库对下游地下水补给来源的截流等,都会造成地下水位下降,可能造成的地质灾害主要为地面塌陷、地面沉降、地裂缝等,威胁建筑物、岩土体的稳定,另外还可能造成地下水水质恶化,水量减少等资源环境问题。

  4. 水文地质评价重点评价内容

  岩土工程师今后在进行岩土工程勘察工作中,应重点评价以下水文地质问题:

  (1)详细分析场区水文地质条件,预测可能造成的岩土工程危害并提出预防措施。

  (2)针对建筑物荷载以及基础选型情况,勘察时应有针对性的调查场区水文地质条件。

  (3)在不同工程地质条件下,水文地质条件评价应各有侧重。

  ①若建筑物基础埋藏在地下水位以下,应评价地下水对基础中砼及砼内钢筋的腐蚀性;若建筑物基础持力层选择为软岩、强风化岩石、残积土或膨胀土特殊性岩土,评价时,应特别关注地下水位变化造成持力层岩土软化、崩解、胀缩的情况。

  ②若建筑物基础压缩层内分布饱和、松散状态的粉细砂、粉土,且其中富含承压水,应重点评价是否会发生潜蚀、流砂、管涌等现象。

  ③若建筑物基础下部为承压含水层,应评价在基坑开挖后承压水突涌将基坑底板冲毁的可能性。

  ④若基坑开挖在地下水位以下,应进行渗透试验和富水性试验,评价在人工降水后土体发生沉降、边坡发生失稳的可能性,避免因此造成的建筑物失稳。

  5.结论

  工程地质与水文地质两者密不可分,地下水与岩土体互相作用互相影响,水文地质条件对岩土体工程地质特性有直接影响,从而影响基础工程。在过往的岩土工程勘察、设计及施工过程中,水文地质问题并没有得到足够的重视,复杂场区极有可能造成较为重大的危害。本次对地下水可能造成岩土工程危害的研究,在选择建筑持力层、基础设计、工程地质灾害防治等方面都起一定的指导作用。

  【参考文献】

  [1]苏明伟,董青.水文地质研究对勘察工作的重要性[j].城市建设理论研究(电子版),2011(36).[2] GB50021-2001 (2012) 岩土工程勘察规范(2009版). 中国建筑工业出版社, 北京.

  [3]唐顺.浅析地下水对岩土工程的影响及水文地质的条件评价[J].大科技科技天地,2011(3).[4]皮德金,张广森.岩土工程中地下水作用问题的探讨[J].中国高新技术企业,2008,(12).


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