矿山岩土工程勘察中的水文地质危害及预防措施.pdf

2023年6月上 世界有色金属 229矿山岩土工程勘察中的水文地质危害及预防措施刘萌（中国建筑材料工业地质勘查中心河北总队，河北 保定 0 7 1 0 5 1）摘 要：随着我们国家经济不断的发展，对矿山岩土工程勘察也越来越重视。矿山岩土工程勘察工程中，地下水是一个非常重要而且容易被忽视的问题。矿山岩土工程勘察过程中，由于对水文地质不够重视，经常会引发地质灾害。因此要加强矿山岩土工程勘察中的水文地质的问题，不仅能够减少勘察中水文地质危害的发生，还能够为施工人员以及设计方提供重要水文地质资料。本文主要阐述了矿山岩土工程勘察中的水文地质危害，并提出了合理措施。关键词：水文地质；勘察；矿山；岩土工程中图分类号：T U1 9 5 文献标识码：A 文章编号：1 0 0 2-5 0 6 5（2 0 2 3）1 1-0 2 2 9-3Hydrogeological hazards and preventive measures in mine Geotechnical investigationLIUMeng(He b e i He a d q u a r t e r s o f C h i n a C o n s t r u c t i o n Ma t e r i a l s I n d u s t r y G e o l o g i c a l E x p l o r a t i o n C e n t e r,B a o d i n g 0 7 1 0 5 1,C h i n a)Abstract:Wi t h t h e c o n t i n u o u s d e v e l o p me n t o f o u r n a t i o n a l e c o n o my,mo r e a n d mo r e a t t e n t i o n h a s b e e n p a i d t o t h e G e o t e c h n i c a l i n v e s t i g a t i o n o f mi n e s.G r o u n d w a t e r i s a v e r y i mp o r t a n t a n d e a s i l y n e g l e c t e d p r o b l e m i n G e o t e c h n i c a l i n v e s t i g a t i o n e n g i n e e r i n g o f mi n e s.I n t h e p r o c e s s o f mi n e G e o t e c h n i c a l i n v e s t i g a t i o n,g e o l o g i c a l d i s a s t e r s a r e o f t e n c a u s e d d u e t o i n s u f f i c i e n t a t t e n t i o n t o h y d r o g e o l o g y.T h e r e f o r e,i t i s n e c e s s a r y t o s t r e n g t h e n t h e h y d r o g e o l o g i c a l p r o b l e ms i n t h e G e o t e c h n i c a l i n v e s t i g a t i o n o f t h e mi n e,w h i c h c a n n o t o n l y r e d u c e t h e o c c u r r e n c e o f h y d r o g e o l o g i c a l h a z a r d s i n t h e s u r v e y,b u t a l s o p r o v i d e i mp o r t a n t h y d r o g e o l o g i c a l d a t a f o r c o n s t r u c t i o n p e r s o n n e l a n d d e s i g n e r s.T h i s p a p e r ma i n l y e x p o u n d s t h e h y d r o g e o l o g i c a l h a z a r d s i n G e o t e c h n i c a l i n v e s t i g a t i o n o f mi n e s,a n d p u t s f o r w a r d r e a s o n a b l e me a s u r e s.Keywords:h y d r o g e o l o g y;S u r v e y;Mi n e s;G e o t e c h n i c a l e n g i n e e r i n g收稿日期：2 0 2 3-0 3作者简介：刘萌，女，生于 1 9 8 9 年，汉族，河北保定人，硕士研究生，工 程师，研究方向：岩土工程、地质工程。相对于普通工程而言，矿山岩土工程的工作更为复杂，工作量大，面临着各种挑战。由于水文地质条件相对复杂，在实际开展工作前要进行工程勘察工作，而且会受到水文地质的影响。我们要深入分析矿山岩土工程工作中水文地质带来的灾害，并提出合适措施。1 水文地质工作在矿山岩土工程勘察中的作用价值1.1 矿山岩土工程勘察精度得到有效提升水文地质工作在矿山岩土工程勘察中占据着重要作用，因此要加强水文地质工作。在工程施工前，相关工作人员需要分析岩土工程所在区域的水文地质条件以及地下水分布情况，并作出全面、科学、合理地分析。然后通过对地下水分布情况的详细了解和分析才能够及时发现岩土工程地质当中存在的问题。这不仅为制定建设施工方案提供充足的信息，还有效的为后续工程保障方案，增加了安全性的同时，提升了方案可行性。矿山岩土工程中，勘察工作的开展能够帮助相关工作人员探索出更详细的水文地质信息，能够加大勘察精准度1。所以，要积极落实相关勘察工作，提高水文地质工作的关注度，及时获取矿山岩土工程信息，有利于矿山工程建设的顺利开展。1.2 减弱了勘察工作对环境的干扰众所周知，矿山岩土工程勘察中水文地质勘察的重要性，在传统矿山岩土工程中进行勘察工作往往忽略了水文地质的重要性。这就导致了对周围自然环境的污染，造成了非常严重的干扰。为了能够深入了解矿山岩土工程的水文地质情况，就要加强对水文地质的重视程度，不仅可以科学地预测出矿井涌水量，还能够在很大程度上减少对环境的污染。在保障后续矿山岩土工程安全的同时，还奠定了后续矿产资源节能工作的基础。使矿山岩土工程朝着绿色、环保开采的方向发展。在实际矿山岩土工程勘察的过程当中，如果缺乏对地下水的了解，就很容易忽略水文地质的灾害，不利于排水作业的实施，将会对周围自然环境产生不良影响，会出现地下水质受到污染。这样不仅造成地下水枯竭，甚至还会引起地面的坍塌，后果不堪设想2。所以，一定要加强水文地质工作，认识到矿山岩土工程勘察中水文地质工作的作用。只有这样，才能保障矿山岩土工程勘察工作的顺利展开，提高建设工程的经济与环保效益。1.3 提升矿区开采的综合经济效益为了使矿山生产开展工作顺利开展，矿山岩土工程需要提前进行勘察工作，通过勘察分析，最终提高矿山企业的经济收益。矿山岩土工程勘察工作进行时，要重视水文报告审批，并了解掌握水文地质信息。工程施工人员要提高对水文地质工作的勘察，不仅能及时了解矿山岩土工程中，地下水是否发生变化，还能够根据发现问题的不同，采取不同的措施。及时的降低水文地质变化带来的影响，保障矿区开采工作的顺利进行，提高工程的经济效益。2 岩土工程勘察中水文地质勘察的目的及必要性2.1 工程地质勘察目的勘察地质与工程研究是要结合工程周围的实际情况，通过研究建筑环境并进行分析，以此来预测出岩土工程的地质条件以及施工中可能遇到的问题。并且通过对水文地质的分析，提出合理的解决措施，选择更加适合工程的施工方法。在此时期也可以通过分析土壤成分，提出改善土壤的合理措施3。2.2 工程地质勘察必要性水文地质与岩土工程勘察有着密切关系。在岩土工程勘察的过程中，要重视水文地质勘察工作，减少地质工程中的危险。岩土的设计性质直接决定着建筑物的稳定性，同时对地基世界有色金属2023年6月上230工程也有着重大影响。地下水工程属于岩土工程科学，在施工当中一定要加强对水文地质的研究。相关工作人员要认真的分析地下水对岩石的影响，并提出有效对策。这样一来，在实际应用岩土工程技术时能很大程度上减少地下水造成的破坏。详细勘察流程见图1。图1岩土工程勘察流程3 岩土工程勘察中水文地质危害分析3.1 地下水对于工程造成危害分析（1）容易造成软土地基沉降问题。在软土区域施工，首先要保证工程基础的稳定性。通常第一点是要通过合理的人工的方式进行降水，就能够避免造成对土基的破坏。如果施工方式不合理会造成周边建筑物下沉、地下水管道发生破坏，影响建筑物整体。除此之外，由于受到不对称落差，有可能造成施工区域的下沉，其中包括周边建筑物以及地下管线，严重时会发生断裂现象。（2）地下水动水压力所引发的岩土工程危害。一般情况下，地下水在没有受到外部因素影响时，动水压力不会产生危害性。但是在工程施工时，外部因素较多，则会造成动态地下水平衡条件发生变化，岩土工程由于受到动水压力运动的影响，就容易发生流沙、管涌以及爆破地基等现象。3.2 地下水腐蚀问题对于岩土工程的危害（1）腐蚀原理概述。在进行地下水情况分析时因腐蚀性情况评定，在评定过程中要对水中的总体盐度以及pH进行测定，还要对地下水中的颗粒和主体离子进行测量。总盐度表示地下水中的总体含盐量，pH代表酸碱性，强酸性水pH在5以下，弱酸性水pH在5-7，中性水pH为7，弱碱性水pH在7-9，强碱性水pH在9以上。对水文条件影响大的因素是水位的高低变化。不同的季节含水量也有所不同，但是地表水和地下水都具有防腐性，这是由于地下水中有很多矿物质。地下水如果受到污染，矿物质的化学成分就会发生变化4。所以在岩土工程勘察中要详尽的测量地下水并分析地下水的腐蚀性，通过分析我们得出位置较高的地下水更具有腐蚀性。位置在15m之上的地下水水质较咸、腐蚀性较强，位置在15m之下的地下水腐蚀性较弱。（2）地下水腐蚀性对于建筑物危害分析。第一，地下水由于腐蚀性较强，对建筑物造成的影响较大。如果水体中还有的腐蚀性化学成分较多，对混凝土、管道、钢构件等也会造成一定的腐蚀。另外，地下水中含有的盐分，对建筑物也会造成一定的腐蚀。因此，加速了地下水对混凝土的腐蚀程度，同时会缩短建筑物的寿命。第二，地下水中存在很多SO2，会对建筑物产生很大破坏，造成建筑物腐蚀。如果地下水处于高位，那么水中的SO2含量较高，长时间腐蚀建筑物就会影响建筑物的稳定性。3.3 岩土工程受地下水位变化的影响（1）土地深受地下水位变化影响。岩土工程施工区域土质如果发生变化，要掌握相应的变化规律，再进行后续施工，这样才能满足工程建设需要。由于地下水位上升，承载力也会上升，土壤中的含水量、孔隙率也都随之上升，同时压缩变形模量也跟着上升。相关人员在施工的过程中，要利用科学的方法降低地下水对岩土工程的危害，密切关注地下水位的变化。（2）建筑物的稳定性受地下水位变化影响。由于地下水位有着持续性、间歇性的特点，发生改变时会直接影响到岩石的内部结构。地下水位降低时会影响到周围环境，而地下水位上升会影响岩体结构张力，有可能造成坍塌和土体滑动。另外，如果工程项目建在高盐土层上，岩层发生溶蚀会造成建筑物的移动，破坏建筑物的结构，引发土壤裂缝出现。由于地下水位发生变化，岩土的收缩率和膨胀率出现上升，严重影响岩土结构的稳定性，从而影响到建筑物的稳定性，岩土工程中地下水的压缩层内部造成破坏，结构发生改变5。4 岩土工程勘察中水文地质危害的优化措施4.1 重视水文地质工作要高度重视水文地质工作，在岩土工程勘察中，要正确掌握勘察的目的、内容以及程序，这样能够避免在施工过程中发生混淆情况，再者，在岩土过程实际勘察中，对施工环节重点关注，尤其是由于地下水压力发生变化带来的一系列问题。只有这样，才能保证勘察数据的准确性和有效性，最大程度上避免勘察中发生的误差现象。4.2 提高水文地质勘察的准确性在水文地质调查中加强相关部门的监测，最大程度保证水文地质资料的准确。其中，工作人员应注意的是：地下水位位置非常重要，在调查水文地质中，有关部门一定要注意地下水的位置。（如图2某地正在进行地质勘探工作）。在研究过程中需要确定渗透率，这是最主要的参数。渗透率需要测试水压的方法待确定，在进行透水性实验时，相关工作人员要规范操作，保证动作的准确性，避免数据误差，为后续测试提供保障。在决策过程中，现场需监管机构进行监督，保障含水层的数据的准确性，其中包括：含水层及地下水流向，以及地下水位的状态。图2某地正在进行地质勘探工作4.3 关注地下水位的变化水文地质工作非常重要，如果水文地质发生问题，将会2023年6月上 世界有色金属 231给矿山岩土工程勘察带来影响，尤其是地下水文问题。在矿山岩土工程勘察中应提高对水文地质工作的认识，并充分关注岩土地下水的变化。工作人员通过分析地下水位，对水位变化进行预测，并合理的结合客观信息，能够采取有效针对性的措施，降低因水位变化对矿山岩土工程的影响。在勘察过程当中，相关工作人员为提高水文地质针对性，需要围绕着地质分类，全面了解相关水文地质信息，确保水文信息的准确性。例如：膨胀土区属于矿山岩土过程中典型的地质区域，这类型地质区域岩石基础强度较低，能够承受的压力比较大，如果地下水位出现了变化，会影响到整体结构的稳定性，使岩土发生涨缩，最终影响矿山岩土的安全。所以，在工程施工中要保障矿山岩土工程的顺利施工，就要加强水文地质情况的掌握6。与此同时，在工程施工中还应分析到气候因素产生的影响，气候因素能导致地下水位发生变化。施工人员要密切关注矿山岩土工程的气候变化，并根据实际情况采取相应措施来减少地下水位造成的影响。4.4 强化岩土工程基坑支护力度为了避免在矿山岩土工程中发生突水安全事故，就必须关注水文地质的变化。对矿山岩土工程而言，加强对水文地质的防护尤为重要。例如：岩土矿山工程在基坑建设施工中，一定要加强基坑支护，这样能够减少水文地质的问题，同时设计人员要做好止水设计，尤其在熔岩地区。矿山岩土工程建设中容易发生突水事故，是由于在熔岩区域内有许多溶洞，这些溶洞彼此相通，矿山岩土工程施工时会对溶洞产生扰动，所以在基坑中很容易发生突水。止水设计能够很好的防治基坑涌水。由于受到突水事故影响，破坏基坑基础，严重削弱基坑外土体，使稳定性发生变化，从而引发基坑坍塌事故。为有效解决问题，施工人员应注意以下问题：第一，要有效止水，工程施工人员需要把基坑地质内部的溶洞进行堵塞，并充分了解掌握熔岩区的水文地质环境，并防止水流在溶洞区域流动。对溶洞进行堵塞时，为了有效降低基坑突水的概率，可以利用水泥砂浆灌浆法。第二，需加强基坑支护，基坑支护能够起到良好的支护作用，可以在基坑中放入钢筋混凝土进行支撑。如果基坑开挖时深度很大，那么就要在基坑支护前进行处理，一般采用旋喷搅拌法，进行基坑加固处理。这样不仅能防止基坑变形，还能避免由于基坑加固发生扰动，对基坑稳定性造成影响。第三，在基坑支护中，还要注意基坑外部问题，对于外部的溶洞，要进行针对性的注浆堵漏工作，使岩土工程的地质内部稳固，在溶洞中的竖向层面形成完整的止水帷幕，为矿山岩土工程的顺利开展提供保障。4.5 减小地下水侵蚀带来的影响在实际的施工当中，地下水一直在发生变化，随着时间的变化，地下水本身会侵蚀矿山岩土，对工程造成一定的影响，要降低水侵蚀带来的影响，保证矿山岩土工程顺利开展，还应深入详细的分析水文地质情况，了解地下水的变化规律，并结合其特点合理预测水位。并以地下水规律为依据，合理补给水量，来减少水体对地质结构的侵蚀。在岩土工程施工中，还要重视水质，并检测地下水的pH值。如果地下水的pH值呈酸性，那么在矿山岩土工程施工时，一定要做好防腐工作。因为水侵蚀会对矿山岩土工程造成重大影响。比如:为了提高矿山岩土工程的安全性，提高结构的防腐蚀性，可以提高混凝土的强度，使混凝土结构的防腐蚀性得到提高。还可以选择加入防腐外加剂、在混凝土中加环氧树脂等。除此之外，针对问题制定防水方案，采用防水材料，并做好防水施工技术。为了提升混凝土结构的防水性，使用防水材料能很好的抵御地下水对矿山岩土工程带来的侵蚀，为后续矿山开采提供保障，提高了工程的稳定性，为后续工作创造有力条件。4.6 在矿山岩土工程中加强应用先进的技术矿山岩土工程的勘察效果与水文地质勘察数据的准确性有着直接关系，因此要提高勘察数据的准确性。我们要在施工人员传统的地质勘探基础上，利用先进的技术勘察手段，这样才能保障勘察数据的准确性和矿山岩土工程质量。第一，施工人员要了解矿山岩土工程周围的环境和地质要素，可以利用遥感技术（RS），遥感技术（RS）能够以天为周期进行地表信息的获取，具有动态性。遥感技术（RS）主要针对大面积的工程地质，例如矿山岩土工程。遥感技术（RS）可以对工程不同的开发阶段的水文地质进行分析，对要素阶段性回放，还能够形成不同比例尺所需要的图像。第二，卫星定位系统（GPS）。卫星定位系统（GPS）通常用于矿山岩土工程勘察工作，例如现场采集，利用导航卫星之间传输实时数据，岩土工程的数据采集，经过卫星定位系统（GPS）的助力，能够获取地质工程的信息，覆盖高、性能强、全天候，在很大程度上提高了矿山岩土工程野外水文地质的准确性。第三，地理信息系统技术（GIS），能够动态模拟水文地质。施工团队在矿山岩土勘察工作中，因受自然因素和人为因素的影响，导致水文地质勘测数据受到影响，许多工作需要共同协同完成。而地理信息系统技术（GIS）空间分析操作能力强大，还具有多元信息采集技术，通过叠加技术能建立数据链模块的子专题层，对空间进行分析操作，搭建出地质危害的模型。地理信息系统技术（GIS）能够帮助施工人员明确地质危害的数据，找出影响水文地质危害的因素，这样能够在施工过程中提前采取有效地措施，避免造成更大的负面影响，能够保证过程的顺利进行，提高工程的整体质量。5 结语综上所述，由于矿山岩土工程建设规模较大，地质复杂，且在施工过程中会对地质造成较大的扰动，所以需要提高勘察工作。在施工中及时发现水文地质问题，并及时采取解决措施，才能有效保障工程建设安全。因此，相关工作人员要充分学习水文地质相关理论知识、增强对水文地质灾害的认识、提高水文地质勘查能力、并结合实际情况，给出合理的水文地质参数。在矿山岩土勘察工作中，深入掌握水文地质情况，对于安全、稳定地使用建设工程至关重要。1张强.岩土工程勘察中的水文地质危害及预防措施J.西部资源，2021（12）：12-15.2邢志明.岩土工程勘察中水文地质条件存在的问题及防治措施分析J.建筑工程技术与设计,2018,000(033):462.3刘小燕.岩土工程中水文地质问题的危害性及防范措施分析J.安徽建筑,2019,26.233(09):187-188+218.4孙荣务.探究工程地质勘察中水文地质问题的危害性及防治对策J.低碳世界,2018,183(09):50-51.5靳晓明,王晓丰,李旺,等;在岩土工程勘察中足够重视水文地质产生的危害C/2020年9月建筑科技与管理学术交流会论文集.2020.6张琦,孟庆斋,等;岩土工程地质勘察中的水文地质问题探析J.世界有色金属,2020,000(004):154,156.