談論巖土水文地質問題
時間:2022-04-18 02:53:00
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在工程勘察中,水文地質和工程地質二者關系密切,互相聯系和互相作用,地下水既是巖土體的組成部分,直接影響巖土體的工程特性,又是基礎工程的環境,影響建筑物的穩定性和耐久性。為了提高巖土工程勘察質量,確保設計和施工的順利進行,不僅要查明調查區的水文地質條件,而且要提出可能發生的水文地質問題并給出預防和治理的措施建議,以保證工程的安全。
1巖土工程勘察中的水文地質分析
1.1勘察要求
分析和了解工程場地的水文地質條件是保證建設工程安全的前提和基礎。隨著高層建筑與深挖工程的的開展,地下水位的變化對已有建筑物可能引起各種不良的后果日趨嚴重,特別是在地質條件復雜的地區,應根據工程的具體要求,查閱該區的以往的水文地質資料,通過鉆孔和測試等水文地質勘查工作。查明調查區的水文地質條件,除滿足《規范》要求外,還應包括:自然地理及地形地貌,地質環境及構造特征,揭露地下水水位變化趨勢,鑒定水質與水溫,通過現場試驗確定水文參數,各含水層和隔水層的埋藏條件,場地地質條件對地下水的賦存和影響等。
1.2重視巖土水理性質的測試和研究
巖土的水理性質是巖土與地下水相互作用顯示出來的性質,而地下水在巖土中有不同的賦存方式,不同形式的地下水對巖土水理性質的影響程度有所不同,而且影響程度又與巖土類型有關。
(1)地下水的賦存形式及對巖土水理性質的影響:地下水按其在巖土中的賦存形式可分為結合水、毛細管水和重力水三種,其中結合水又可分為強結合水和弱結合水兩種。①結合水。a.強結合水,又稱吸濕水,吸濕水被分子力吸附在巖土顆粒周圍形成極薄的水膜.是緊附于顆粒表面結合最牢固的一層水,其吸附力高達IOMPa,在強壓下,其密度接近普通水的兩倍,具有極大粘滯性和彈性,可以抗剪切,但不受重力作用,也不能傳遞靜水壓力。b.弱結合水,又稱弱薄膜水,它處于吸著水之外,厚度大于吸著水。弱結合水所受的吸附力小于強結合水,可以在顆粒水膜之間作緩慢的移動,薄膜水在外界壓力下可以變形,但同樣不受重力影響,且不能傳遞靜水壓力。結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。②毛細管水,是指由毛細管作用保持在巖土毛細管空隙中的地下水,可細分為孤立毛細管水、懸掛毛細管水、真正毛細管水。它同時受毛細管力和重力的作用,當毛細管力大于重力時,毛細管水就上升,因此地下水潛水面以上的普遍形式是一個與保水帶有水力聯系的含水量較高的濕水層。毛細管水能傳遞靜水壓力,并能在空隙中垂直上下運動,對巖土體能起到軟化的作用,有時會引起土壤的沼澤化或鹽漬化增強巖土體及地下水對建筑材料的腐蝕性。毛細管水在砂土和粉土中含量較高,在砂礫層含量較少,在粘土中含量很少。③重力水,是指在重力作用下能在巖土孔隙、裂隙中自由運動的水,即我們通常所稱的狹義“地下水。它不受分子力的影響.不能抗剪切,可以傳遞靜水壓力。由于重力水在天然和人為因素的影響下,在巖土中的滲流活動非常活躍,對巖土的水理性質有顯著的影響。重力水是我們研究巖土水理性質的重點關注對象。
(2)巖土的主要物理性質及其測試辦法:①軟化性,是指巖土體浸水后,力學強度降低的特性,一般用軟化系數表示,即巖石在浸水飽和狀態下與風干狀態下極限抗壓強度之比,它是判斷巖石耐風化、耐水浸能力的指標。在巖石層中存在易軟化巖層時,在地下水的作用下往往會形成軟弱夾層。各類成因的粘性土層,泥巖、頁巖、泥質砂巖等均普遍存在軟化特性。⑦透水性.是指水在重力作用下,巖土容許水透過自身的性能。巖土的滲透性的強弱首先決定于巖土空隙的大小和連通性,其次是空隙度的多少。松散巖土的顆粒愈細、愈不均勻,其透水性便愈弱。堅硬巖石的裂隙或巖溶愈發育,其透水性就愈強。透水性一般可用滲透系數表示,巖土體的滲透系數可通過抽水試驗求取。③崩解性,是指巖土浸水濕化后,由于土粒連接被削弱、破壞,使土體崩散、解體的特性。巖土體的崩解特性包括崩解所需時間、崩解量、崩解方式等。巖土的崩解性與土的顆粒成分,礦物成分、結構等關系極大,以本地區的殘積土為例,一般崩解時間5"24h,崩解量1.7934%,以蒙脫石、水云母、高嶺土為主的殘積±以散開方式崩解,而以石英為主的殘積土多以裂開狀崩解為主。④給水性,是指在重力作用下飽水巖土能從孔隙、裂隙中自由流出一定水量的性能,以給水度表示。給水度是含水層的一個重要水文地質參數,它不但影響基坑涌水量大小,同時也影響場地疏干時間。給水度一般采用實驗室方法測定。⑤脹縮性,是指巖土吸水后體積增大,失水后體積減小的特性,巖土的脹縮性是由于顆粒表面結合水膜吸水變厚,失水變薄造成的。巖土的脹縮性往往是產生地裂縫、基坑隆起的重要原因之一,對地基變形和土坡表層穩定性有重要影響。標定巖土脹縮性的指標有:膨脹率、自由膨脹率,體縮率、收縮系數等。巖土的水理性質尚有持水性、容水性,毛細管性、可塑性等等。
2地下水對巖±工程的影響
2.1地下水對基礎的影響
(1)地下水對基礎埋深的影響。選擇基礎埋深時應注意地下水的埋藏條件和動態以及地表水的情況。當有地下水存在時,基礎底面應盡量埋置在地下水位以上,若基礎底面必須埋置在地下水位以下,則應考慮排水降水措施對鋼筋混凝土等的腐蝕性和可能出現的危害及防治措施。對埋藏有承壓含水層的地基,選擇基礎埋深時必須考慮承壓水的作用,以免在基坑開挖時坑底土被承壓水突破。地表流水是影響橋梁墩臺基礎埋深的因素之一,基礎必須埋置在設計洪水的最大沖刷線以下一定深度,以保證穩定性。
(2)地下水對樁基工程的影響。天然地基造價低,施工簡便,所以在工程建設中應優先考慮使用。當基礎沉降量過大或地基的穩定性不能滿足設計要求時,就必須進行地基加固處理或改變上部結構當地基上部軟土層很厚變化相對復雜時往往采用樁基礎加固地基,提高承載力。為了不使樁周地層坍塌和松動,提高成樁質量,選擇相應的成樁方案時必須考慮地下水的賦存運動情況。
(3)地下水對基礎開挖的影響。地下水位上升可引起粉細砂及粉土飽和液化,出現流砂、管涌等現象,給施工帶來很多困難,還可能出現基坑坍塌、滑移,在抗震設防烈度要求時要評價其液化可能。土體軟化后強度降低,基坑會沉降或傾斜,膨脹土的脹縮性會使基礎開裂變形。
2.2地下水對建筑物的影響
基礎破壞時,波及范圍內的建筑物也會受到影響。地下水位高時會對地下室、地下構筑物的防潮、防濕、防水或穩定性產生影響,會引起土壤鹽漬化,對建筑物的腐蝕性增強,還可引起地基土附加沉降和變形,從而造成建筑物變形破壞。此外,人工降低地下水位時可能會直接導致周圍建筑物破壞或通過引發一系列地質災害(如地裂縫的產生、地表塌陷等)使建筑物破壞。當水位頻繁升降時,會引起膨脹土產生不均勻的脹縮變形,進而形成地裂造成建筑物的破壞。
3結柬語
切實做好水文地質工作,掌握水文地質的相關理論知識,正確運用各種方法準確地測定各個重要的水文地質參數,對工程的設計和施工具有舉足輕重的地位,并且可以有效地預防和減免巖土工程危害,以保證工程的質量免受影響。
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