水文地質(zhì)勘查技術(shù)巖土工程分析
時間:2022-05-30 10:59:05
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【摘要】針對在工程項(xiàng)目實(shí)施中具有重要作用和意義的巖土工程勘察,對其重要內(nèi)容———水文地質(zhì)勘察的應(yīng)用進(jìn)行深入分析,提出常用和勘察措施,如測繪、物探、鉆探、測試、實(shí)驗(yàn)、監(jiān)測,并明確水文地質(zhì)勘察工作需要查明的問題,以此為實(shí)際的勘察工作提供可靠參考借鑒。
【關(guān)鍵詞】巖土工程勘察;水文地質(zhì)勘察
如今,工程建設(shè)要求不斷提高,這對巖土工程勘察的要求也越來越高,在實(shí)際的巖土工程勘察工作中,需要高度重視和做好水文地質(zhì)勘察工作,明確所有和區(qū)域內(nèi)水有關(guān)的所有問題,進(jìn)而為了將水對工程建設(shè)造成的應(yīng)將降至最低提供可靠的參考依據(jù)。
1水文地質(zhì)勘察措施
1.1測繪將地質(zhì)圖作為底圖,對點(diǎn)、線、面進(jìn)行觀測與記錄,以此查明并掌握相關(guān)問題,如果沒有地質(zhì)底圖,則可以使用地形圖來完成測繪。在測繪過程中需要注意以下幾點(diǎn):(1)綜合利用遙感影像,保證測繪工作的效率及成果質(zhì)量,并對野外驗(yàn)證與室內(nèi)判釋進(jìn)行充分結(jié)合[1]。(2)實(shí)際工作中需要向當(dāng)?shù)仄髽I(yè)或居民了解情況。(3)保證所選點(diǎn)、線、面的代表性,宜采用穿越法,輔以必要的追蹤法等。對于觀測路線,按照以下要求進(jìn)行布置:(1)與巖層或構(gòu)造線實(shí)際走向保持垂直;(2)沿區(qū)域地貌明顯變化的方向布置;(3)應(yīng)處在地下水露頭相對較多的位置;(4)應(yīng)處在含水層或含水帶的具體走向上。對于觀測點(diǎn),按照以下要求進(jìn)行布置:(1)不同地層之間的界線、區(qū)域斷層與褶皺、具有一定標(biāo)志性的地層、區(qū)域內(nèi)典型的露頭及巖性巖相明顯變化部位、圍巖和巖漿巖之間的接觸帶等。(2)布置在區(qū)域不同地貌之間的界線。(3)預(yù)測可能發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害的具體點(diǎn)位。(4)布置在井點(diǎn)、泉點(diǎn)、鉆孔及巖溶段中,包括溪溝。一般情況下,水位地質(zhì)測繪需要在每年的旱季實(shí)施,為溪溝流量測定創(chuàng)造基本條件。在雨季需要對比較重要的井點(diǎn)和泉點(diǎn)進(jìn)行復(fù)查,從而了解地下水實(shí)際情況及其動態(tài)變化。
1.2物探這是一種先進(jìn)且常用的勘察技術(shù),在實(shí)際應(yīng)用中需要注意它的適用性與針對性,采用盡可能多的措施方法,同時注意要輔以鉆探的驗(yàn)證。現(xiàn)在比較常用的物探方式包括:①高密度電法;②電磁波探測法;④淺震法;④放射性探測法;⑤聲波探測法。目前很多地區(qū)的物探在諸多方面已取得顯著成效,如掌握古河床具體分布情況、區(qū)域巖溶段具體分布情況、斷裂腹水帶探測[2]。我國的水文測井技術(shù)已經(jīng)達(dá)到國際領(lǐng)先水平。部分地區(qū)借助測井資料成功劃分了咸水和含水層,并完成對井斜、水溫與井徑等的測量,極大地促進(jìn)了無巖芯鉆進(jìn)發(fā)展,提高鉆探成井效率。此外,現(xiàn)在已經(jīng)從過去的模擬測井變?yōu)閿?shù)字測井,從本質(zhì)上保證了探測精度。
1.3鉆探鉆孔以測繪及物探為基礎(chǔ)進(jìn)行布置,每個勘探點(diǎn)及勘探線的實(shí)際布置都應(yīng)達(dá)到科學(xué)合理,而且鉆孔的結(jié)構(gòu)應(yīng)能符合后續(xù)試驗(yàn)及成井基本要求。當(dāng)為巖石時,采用清水沖洗,而為松散層,必須用泥漿進(jìn)行沖洗時,要在試驗(yàn)開始前用水洗孔。對于鉆探的質(zhì)量,尤其是巖芯采取率,必須符合相應(yīng)的要求,比如當(dāng)巖層比較完整時,巖芯采取率應(yīng)達(dá)到70%以上;當(dāng)巖層不完整時,巖芯采取率也應(yīng)達(dá)到30%以說銀行。另外,在鉆孔時應(yīng)對進(jìn)尺的速度、聽到的聲響、從孔中返出的漿液等進(jìn)行記錄。取得巖芯后,按照一定的順序進(jìn)行排列,做好編錄。
1.4測試水文地質(zhì)勘察的測試工作主要包含以下幾種:抽水、注水、壓水與滲水試驗(yàn);測定地下水流速;地下水連通試驗(yàn)。其中,以抽水試驗(yàn)最為常見。在抽水試驗(yàn)時,將試驗(yàn)段布置于具有良好富水性的位置。按照鉆孔的水量及水位控制方式可將試驗(yàn)分成穩(wěn)定流與非穩(wěn)定流兩種;按照抽數(shù)與觀測鉆孔數(shù)目可將試驗(yàn)分成單孔、多孔與群孔三種;按照含水層數(shù)量可將試驗(yàn)分成分層與混合兩種;按照試驗(yàn)段揭露含水層是否完整可將試驗(yàn)分成完整井與不完整井兩種;按照抽水降深的順序還可將試驗(yàn)分成正向與反向兩種[3]。當(dāng)抽水段的巖石比較完整時,可采用裸孔進(jìn)行試驗(yàn);而當(dāng)抽水段的巖石比較破碎時,需要下入過濾管,通常抽水段的管徑需要達(dá)到108mm以上,同時要在抽水段的上部和下部均加強(qiáng)止水,在試驗(yàn)開始前全面洗孔。抽水試驗(yàn)過程中不僅要對靜止、動態(tài)的水位與實(shí)際涌水量進(jìn)行觀測,而且還要對水溫進(jìn)行測定,并在試驗(yàn)完成前進(jìn)行水樣采集,完成實(shí)驗(yàn)后對恢復(fù)的水位進(jìn)行測定。當(dāng)在巖溶區(qū)開展抽水試驗(yàn)時,需要密切觀察鉆孔周圍地面發(fā)生的變形,避免產(chǎn)生裂縫與塌陷。
1.5實(shí)驗(yàn)在水文地質(zhì)勘察中,還要采集足夠巖樣進(jìn)行必要的測定,如磨片鑒定、物化分析、性質(zhì)分析和力學(xué)測定采集;并采集水樣進(jìn)行化學(xué)、光譜和細(xì)菌分析。此外,在必要時還應(yīng)采集古生物實(shí)施鑒定,采集砂、土進(jìn)行分析檢定等。
1.6監(jiān)測是指對地下水進(jìn)行動態(tài)長時間的觀測,同時對水源地周圍地面實(shí)際情況作長時間觀測。采用鉆孔、井點(diǎn)、泉點(diǎn)或設(shè)置在地面的變形監(jiān)測點(diǎn)作為觀測點(diǎn),以水文地質(zhì)條件為依據(jù),結(jié)合地下水動態(tài)所屬類型進(jìn)行布置。其中,對于地下水的動態(tài)類型,主要有以下三種:第一種為氣象型,即會隨著氣象改變而動態(tài)變化的地下水,是最常見的一種類型;第二種為潮汐型,即隨著潮汐變化而變化的地下水,以日變化為主,在海岸地下水中比較常見;第三種類型為人工開采型,即隨著開采強(qiáng)度變化而變化的地下水,具有多年變化的特征,在開采區(qū)地下水中比較常見[4]。動態(tài)觀測時需要掌握地下水位及其變化、涌水量、水質(zhì)成分、水溫及引起的地面變形。其中,水位及其變化、涌水量和水溫每半個月到一個月做一次觀測,水質(zhì)成分在每年的枯水期、平水期和豐水期分別做一次觀測,由地下水位變化引起的地面變形根據(jù)實(shí)際情況每年或多年做一次觀測。總的觀測時間需要達(dá)到一個水文年以上。
2水文地質(zhì)勘察應(yīng)查明的問題
在巖土工程勘察中,水文地質(zhì)勘察為重要內(nèi)容之一,在實(shí)際的巖土勘察過程中完成,如果巖土勘察無法達(dá)到要求,或在設(shè)計(jì)與施工中產(chǎn)生水的問題,都需要進(jìn)行水文地質(zhì)勘察的補(bǔ)做,以此確定地下水可能帶來的影響及防治措施。通過水文地質(zhì)勘察,可以查明以下實(shí)際問題:(1)能查明地下水的具體類型及含水層實(shí)際分布與埋藏情況。(2)能查明地下水在靜止?fàn)顟B(tài)下的水位和變化,天然地基設(shè)計(jì)、砂土液化判別、基礎(chǔ)深度選定、邊坡穩(wěn)定分析等均得到靜止?fàn)顟B(tài)下地下水位及變化資料,必須準(zhǔn)確測定,通常在成孔后1d實(shí)施統(tǒng)一測定。優(yōu)先考慮用觀測與抽水孔進(jìn)行觀測,在必要時可以采用測水管進(jìn)行觀測。區(qū)域地下水的水位會因?yàn)槭艿讲煌蛩赜绊懏a(chǎn)生明顯變化,對此需要收集該地區(qū)內(nèi)的相關(guān)資料,然后通過長時間的調(diào)查及觀測,掌握區(qū)域地下水水位具有的變化特征。如前所述,或受到氣象因素變化而呈季節(jié)性變化,或受到海岸帶影響而呈潮汐周期性變化,或受洪汛影響,或受人工采排影響[5]。(3)能查明地下水補(bǔ)給方式、徑流情況及排泄條件。(4)能查明地下水水質(zhì)成分,進(jìn)而明顯地下水是否對工程材料有腐蝕作用,必要時還能完成飲用水適宜性綜合評價。(5)能測定必要的水文地質(zhì)參數(shù)。在普通勘察項(xiàng)目中,大多只進(jìn)行簡易的抽水試驗(yàn),穩(wěn)定時間不超過4h,所提供滲透系數(shù)比較粗略。而重要的工程需要做至少兩次試驗(yàn),采用大經(jīng)法對工程的涌水量進(jìn)行計(jì)算[6]。(6)能預(yù)測由地下水可能造成的所有不良地質(zhì)作用,包括:①土體的沼澤化與鹽漬化;②巖土軟化,導(dǎo)致濕陷與崩解;③膨脹土發(fā)生脹縮變形;④地面產(chǎn)生塌陷與沉降;⑤邊坡失穩(wěn);⑥在地下工程施工中發(fā)生突水;⑦建筑基礎(chǔ)上浮,在基坑底部發(fā)生突水、涌水;⑧海水入侵[7]。
3結(jié)束語
綜上所述,在工程項(xiàng)目實(shí)施前,必須開展巖土工程勘察,而在巖土工程勘察中,水文地質(zhì)勘察是一項(xiàng)重要內(nèi)容,它的意義在于明確水可能對工程建設(shè)造成的影響,對保證工程建設(shè)順利完成,并實(shí)現(xiàn)安全、質(zhì)量目標(biāo)提供可靠的參考依據(jù)。
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作者:王潔 周慶國 單位:1.貴州水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院 2.貴陽建筑勘察設(shè)計(jì)有限公司