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118工程勘察设计和施工过程中的水文地质问题研究成涵1汤维21.中化地质矿山总局湖南地质勘查院湖南长沙4100292.岳阳市自然资源和规划事务中心湖南岳阳414000摘 要：水文地质问题是工程勘察设计以及施工阶段需要高度重视的问题之一，地下水作为岩土体重要构成部分，对于地质特性有直接影响，同时对于建筑物耐久性以及稳定性也会产生较大影响，因此在工程项目勘察设计以及施工环节必须全面收集水文地质资料，评估工程水文地质问题，从而制定针对性的处理措施，降低水文地质问题对工程项目的影响。本文简要对水文地质勘察工作进行阐述，分析工程勘察设计和施工过程中的水文地质问题的影响的影响，探讨工程勘察设计以及施工环节中水文地质方面的注意事项。关键词：水文地质；基本内容；危害；工程勘察设计；注意事项DOI:10.19569/119313/tu.202318040在工程勘察设计中，水文地质勘察是重要内容之一，水文地质评估结果对于后续施工活动的开展具有重要参考作用，因此在勘察设计阶段必须准确、全面的收集施工区域的水文地质资料，对可能出现的水文地质问题进行精准评估，包括其危害性、影响范围等，以便于在工程施工阶段作出及时、有效的应对措施，保障工程施工活动顺利进行。从过往工程施工经验来看，比较突出的水文地质问题主要包括地下水动压力作用、地下水位频繁变化以及地下水位对岩土体物理性质的影响等，可能造成管涌、流砂、地面沉降等多种问题，对于地下水环境、工程施工活动以及地面建筑的危害性极大，因此有必要对其进行深入研究。1 水文地质勘察工作的基本内容水文地质作为工程勘察设计阶段的主要工作内容之一，其基本工作内容是收集施工区域的水文地质资料，同时对地下水可能对岩土体与工程项目所产生的影响进行分析，评估发生危害的风险并提出相应的处理措施。结合相关工程水文地质问题的文献研究以及过往工程水文地质勘察工作经验，笔者认为在工程水文地质勘察工作中影响重点关注以下几方面：一是要全面、准确的收集施工区域内的水文地质资料，这才能全面了解掌握施工区域地下水的情况，最终得出客观、准确、具有较高参考价值的水文地质评价结果1。二是要重点分析地下水对环境、岩土体以及建筑物的影响进行分析，包括作用机理、可能造成的问题、影响范围、危害程度等，同时结合工程实际情况提出具有可行性的处理措施。三是结合地下水对项目工程的影响，具体研究不同条件下需要重点关注的问题，比如地下水对混凝土结构的腐蚀性、地下水位频繁变化对地表建筑的影响等2。四是结合水文地质评价结果，就施工区域内发现的水文地质问题进行深入研究，制定具有可操作性的水文地质问题处理方案，便于后续施工阶段对这些问题及时采取治理措施，避免对工程造成不良影响。2 工程勘察设计和施工过程中的水文地质问题的影响分析在工程勘察设计以及施工阶段，水文地质问题对于工程建设所产生的影响，主要体现在地下水位变化、地下水水动压力等方面，下面进行具体分析：2.1 地下水位变化的影响关于地下水位变化的影响，具体可以分为三个方面，一是地下水位频繁变化，具体表现为地下水位频繁下降或者上升，虽然变化幅度处于正常范围内，但是由于变化频率过快，则会导致工程岩土结构遭到破坏，进而影响岩土工程施工质量，同时若岩土结构发生变化，还可能威胁到地表构筑物的稳定性，造成严重后果。此外，受地下水位频繁变化的影响，土层当中其他元素会大量流失，可能会影响到土层稳定性，在后续施工过程中可能出现或者沉降等问题，进而直接影响到工程施工质量以及施工进度。图1 地下水位变化导致地面塌陷二是水位上升，受气候因素（如气温、降雨）、人为因素（施工、灌溉等）以及土层结构等地质因素的影响，地下水位会出现异常升高的情况，其危害性主要表现为以下几方面：（1）土壤会盐渍化、沼泽化，地下水以及土层对于建筑物地下部分的腐蚀性会增强，进而影响到建筑的稳定性3，如图1所示；（2）河岸、边坡等具有一定斜度的岩土体可能会发生崩塌以及滑移等情况，进而对施工活动造勘探测绘119成威胁；（3）部分特殊的岩土结构会遭到破坏，可能出现强度降低、稳定性变差以及软化等情况；（4）可能会导致粉细砂、粉土达到饱和液化状态，进而造成管涌、流砂等事故，影响正常的施工秩序；（5）建筑物地下部分会受到地下水的侵蚀、浸泡，进而造成建筑物稳定性下降。三是地下水位下降，受气候（如干旱）、人为因素（抽取地下水、修建水库、河流筑坝等）等影响的影响，地下水位大幅下降，进而引发地面沉降、塌陷、裂缝等问题，严重干扰施工活动正常进行4。此外还可能造成地下水质恶化以及地下水枯竭等严重环境问题，对周围环境产生不良影响。2.2 地下水动压力的影响地下水动压力对于工程项目施工活动的影响较大，因此在岩土勘查阶段，必须准确、动态监测施工区域地下水动压力，以确保施工活动稳定、安全开展。一般来说，自然因素对于地下水动压力的影响较小，不会产生较大幅度的变化，因此所产生的危害性极为有限。导致地下水动压力大幅变化的主要因素是人为活动，比如施工、采矿等，均可能导致下水动压力大幅上升，进而引发如突涌、流砂以及管涌等严重地质灾害。2.3 对岩土物理性质的影响地下水位变化对岩土物理性质的影响主要表现为地下水位变化会引发膨胀性岩土出现不均匀膨胀变形，若变形严重则可能造成地裂，这就会使地表建筑物遭到一定程度的破坏。当地下水位频繁变化且变化幅度较大时，一方面岩土收缩膨胀变形往复循环，另一方面岩土收缩膨胀的幅度增加，因此在工程勘察阶段必须要重点关注施工区域地下水位的变化情况，尤其是地下水位的变化规律以及高度，这是设计工程基础深度的重要参考依据5。在工程地基区域，若地下水位在基础底面以下压缩层范围内发生变化，则会直接影响到建筑物稳定性；若地下水位在压缩层范围内上升时，会软化地基土，从而导致其压缩性变大、强度下降，受此影响地表建筑物会出现沉降变形，影响建筑结构的稳定性；若地下水位在压缩层范围内下降，则岩土自重应力会增加，进而使建筑地基附加沉降；若地下水位骤然下降或者地质不均匀，则也可能会导致建筑物出现形变，如图2所示，影响建筑物安全性。一般来说，地下水位以上区域、地下水位变化带以及地下水位以下区域，具有较为显著的变化规律，孔隙比的变化规律为小-大-小，承载力变化规律为大-小-大。这主要是由于地下水位以上区域在长时间淋滤作用影响下，微量元素富集，可以对土层起到填充以及胶结的作用，增加了土颗粒间的连接力，多形成硬壳层，因此含水量与孔隙比小，承载力高6。地下水位变化带区域的土层，受地下水变化的影响，土层中微量元素大量流失，土质较为疏松，因此含水量以及孔隙比大，承载力较低。而地下水位以下区域，地下水变化较小，水解以及氧化作用偏弱，同时受土层自动压力的作用，土质较为密实，因此含水量、孔隙比较小，承载力高。总的来说，岩土物理性质的变化与地下水位变化密切相关，尤其是风化残积土、粘性土以及软质岩石等土层，其受地下水位变化的影响较大，因此工程勘察人员在水文地质勘察以及评价过程中需要高度重视地下水位的影响。图2 地下水位下降导致建筑物变形3 工程勘察设计以及施工环节中水文地质方面的注意事项3.1 把握水文地质勘察关键内容由于水文地质问题对于工程施工活动的影响较大，因此在工程勘察工作就显得尤为重要，作为工程勘察人员必须要准确把握水文地质勘察的关键内容。通常来说需要重点关注的主要有两方面：一是水文地质信息的收集；二是水文地质勘察。工程勘察人员需要将施工区域地质环境、地形地貌、地下水位静水位、地下水位变化情况、含水层变化、隔水层情况以及其他相关内容列入到水文地质勘察工作内容中，同时还要全面掌握有关水文地质勘察工作的相关标准规范，以有效保障水文地质勘察结果的准确性、可靠性，以便为岩土工程设计以及工程施工方案设计提供有力的参考依据7。需要注意的是，在地质勘察阶段，工作人员需要对项目所处区域的气候特征、环境特征、水文特征、地形地貌特征以及土层结构等相关内容进行全面勘查以及评价，尤其是地貌侵蚀现状、堆积现状、水资源现状、地质结构特性、地层岩性以及地质结构运动等内容。全面勘查施工区域地下水的储量、水质以及渗流情况，结合过往的观测资料以及当下勘查结果分析把握地下水位的季节性变化规律以及受其他因素影响的变化幅度，以便得出全面、客观、真实、可靠的水文地质评价结果。3.2 动态监测地下水位变化地下水位在没有人为因素干扰的情况下，一般表现为季节性变化，雨季时由于降雨量较多，地下水位会上升，旱季时由于降雨较少，地面蒸发较大，则地下水位会下降，地下水位最高与最低之间的变化称之为地下水位变动带。天然地下水位变化表现出渐变性、区域性特征，并且变化幅度相对较小，仅在发生自然灾害或者其他异常情况是会出现大幅变化，因此在工程勘察阶段，需要特别注意人为因素引起的地下水位变化，这种变化幅度通常远高于自然勘探测绘120变化，相应的对于工程施工造成的影响和危害也就更大。为准确评估地下水位变化对工程的影响，在工程勘察阶段，首先需要准确测量施工区域的静水位，即在没有人为因素影响下的相对稳定的水位8。需要注意的是，在实际测量过程中必须重点关注以下几方面：一是若潜水层下层为承压水或者是岩土层存在多层含水的情况，则应该准确测量每层的静水位；二是注意观测静水位的时间，比较常用的方式是每个观测区域间隔1h测量1次，共观测3次，要求3次观测值相差不超过3cm，取3次观测值的平均值即为静水位；三是若工程勘察工作有特殊要求，则需要在勘察结束后，再次测量静水位；四是观测静水位时由于多采用泥浆钻进的方式，为避免泥浆对含水层封闭产生影响，应当将测水管打进含水层20cm左右的位置，或者可以先对钻孔进行清洗，然后测量静水位，以确保观测值的准确性。在后续阶段需要动态监测地下水位的变化幅度，以静水位作为基准值，评估地下水位的变化情况，从而准确地下水位变化对工程施工活动的影响，以便做出针对性的应对措施。其次要深入分析地下水位发生变化的原因，以便在制定水文地质问题处理方案时有的放矢。通常来说，造成地下水位上升的因素主要包括以下几方面：一是含水层颗粒比较小，导致含水层渗透性不佳，地下渗流量较小，尤其是地表土层为粗粒时，地表水下渗容易，会进一步增加含水层的储水量；二是地下水流梯度过小或者是处于平缓的状态，则地下水排泄必然受阻，也会导致含水层水量较大；三是在包气带比较薄时会导致毛细带靠近地表，土质饱和性较小，相应的含水层水量就较大。工程勘察人员在监测地下水位变化时要重点关注这几方面因素的影响，以准确判断地下水位升高的原因，从而制定出有效的应对方案。造成地下水位大幅下降的主要因素是人为活动，包括过量采集地下水、工程施工、采矿等，导致地下水补给严重下降，就会造成地下水位大幅下降9。工程勘察人员在监测过程地下水位过程中要准确判断这些因素对地下水位的影响，同时要准确评估出现基坑突涌的风险，结合评估结果重点勘察基坑周围承压水头高度、隔水层岩性、厚度以及含水层岩性等，预测出现突涌的形式，尽早制定防治方案。4 结语综上所述，水文地质问题对于工程施工的影响不容轻视，因此在工程地质勘察阶段必须将水文地质勘察作为重要内容之一，要在全面、准确收集施工区域水文地质资料的基础上，综合分析地下水位变化对施工活动的影响以及地下水位对岩土结构的影响，进而准确预测可能出现的各种危害，包括危害的形式、影响范围、风险性等，在此基础上制定出科学、合理、有效的防治方案，以避免因水文地质问题的影响导致工程施工活动受到干扰。参考文献：1 李艳龙.工程地质勘察中水文地质问题的危害性初探J.当代化工研究,2022,24:3.2 许模,蒋良文,李潇,等.川藏铁路雅安至林芝段重大工程水文地质问题J.水文地质工程地质,2021,48(5):10.3 贾云飞,李兰兰,李勇.工程地质中水文地质影响及加强措施研究J.地球,2016,1:98.4 王永红.岩土工程勘察中关于水文地质问题的相关研究J.地矿测绘,2021,4(5):56-57.5 乜艳.水利工程的工程地质和水文地质勘察方法与问题研究J.中国市场,2017,3:2.6 向武杰.复杂地质条件下矿山工程勘查中水文地质问题研究J.世界有色金属,2022,11:3.7 周小明,马艳秋.工程地质勘查中水文地质问题研究J.工程建设与设计,2018,4:2.8 王少雄.论水利工程的工程地质和水文地质勘察方法与问题研究J.名城绘,2019,9:1.作者简介：成涵，硕士，中化地质矿山总局湖南地质勘查院，中级工程师，研究方向：水文地质。汤维，本科，岳阳市自然资源和规划事务中心，中级工程师，研究方向：水文地质。勘探测绘