（完整版）岩土水理特性研究水文地质勘探

1、关注我 实时更新 最新资料岩土水理特性研究水文地质勘探1 工程地质勘察过程应充分重视水文地质勘察 工程地质勘察中水文地质评价内容在以往 的 工程勘察报告中，由于缺少结合基础设计和施 工需要评价地下水对岩土 工程 的作用和危害，在很多地区已发生多起因地下水造成基础下沉和 工程结构开裂 的质量事故，总结以往 的经验和教训，我们认为今后在 工程勘察中，对水文地质问题 的评价，主要应考虑以下内容：(1)应重点评价地下水对岩土体和 工程结构 的作用和影响，研究岩土水理性质及 工程影响，预测可能产生 的岩土 工程危害，提出防治措施。(2) 工程勘察中还应密切结合 工程结构地基基础类型 的需要，查明有关水文

2、地质问题，提供选型所需 的水文地质资料。水文地质勘察为查明一个地区地水文地质条件而对地下水及与其有关地各种地质作用所进行地勘察研究 工作。水文地质勘察包括水文地质测绘、物探、钻探、试验和水质分析、地下水动态长期观测等 工作。根据不同地目地要求，可分为综合性水文地质勘察，综合性水文地质勘察是为了掌握区域性或地区地水文地质情况，为 工农业建设提供基础资料；专门性水文地质勘察是为解决生产上某项与地下水有关地实际问题而进行地调查，如城镇、 工矿供水水文地质勘察、矿床水文地质勘察及土壤改良水文地质勘察等。水文地质参数主要包括渗透系数、导水系数、释水系数、水位传导系数、压力传导系数、越流系数、降水入渗系数

3、、给水度、影响半径和弥散系数等。(3)应从 工程角度，按地下水对 工程 的作用与影响，提出不同条件下应当着重评价 的水文地质问题，如：对埋藏在地下水位以下 的 工程结构，应考虑地下水对混凝土及混凝土内钢筋 的腐蚀性。地下水是一种相当复杂 的溶液，常含有溶解 的气体、矿物质和有机质等。常见有碱金属和碱土金属离子。溶解 的气体有氧、氮、碳酸气，偶尔也有硫化氢、沼气等。这些溶解于水中物质，使地下水具有各种特性，如酸、盐及有害物质 的含量超过一定限度时，地下水就会侵蚀以至损坏地下 工程结构体中不致密 的混凝土，金属材料最容易受到腐蚀；对选用软质岩石、强风化岩、残积土、膨胀土等岩土体作为基础持力层 的

4、的建筑场地，应着重评价地下水活动引起上述岩土体可能产生 的软化、崩解、胀缩等作用。如果岩体裂隙发育，贯通程度好，地下水在岩体中渗流，产生一定 的静水压力和生动水压力，从而增大边坡岩体 的下滑力。在边坡岩体中，如果节理、裂隙发育，且有充填物，地下水可使充填物软化，降低结构面间 的抗剪强度；在地基基础压缩层范围内存在松散、饱和 的粉细砂、粉土时，尚应预测产生机械潜蚀、管涌甚至流土流砂等渗透变形而引起 的岩土 工程危害 的可能性；对位于地下水位以下 的岩土基坑和 工程结构基础，应考虑在最不利组合情况下，地下水对结构 的上浮作用。当基础下部存在承压含水层，特别是高水头 的承压含水层，应对基坑开挖后承压

5、水产生坑底土层 的隆起或突涌 的可能性进行验算和评价，通常用压力平衡概念进行计算；当地下水位回升时，应考虑可能引起 的回弹和附加 的浮托力等；在地下水位以下开挖基坑，应进行渗透性和富水性试验，并评价由于人 工降水或截水措施引起软土地基产生固结沉降、边坡失稳进而影响周边环境 的可能性，尤其在地下水位下降 的影响范围内，应考虑地面沉降及其对 工程 的危害；验算边坡稳定时，应考虑地下水及其动水压力对边坡稳定 的不利影响。地下水对边坡岩土体通常具有产生静水压力、动力压力及降低岩土体 的强度参数等方面 的作用。静水压力是对孔隙水压力、裂隙水压力及浮托力等 的总称，它是岩土体孔隙、裂隙和空洞中 的地下水静

6、力传递自重至岩土体上 的力；动水压力系指由于地下水 的水力梯度使地下水在运动过程中施加于岩土体上 的力；在湿陷性黄土地区应考虑地下水位上升对湿陷性 的影响；在季节性冻结地带，岩体中 的地下水可能冻结，在裂隙中起楔胀作用，破坏边坡 的稳定性。2岩土水理性质及 工程影响岩土水理性质与岩土 的物理性质都是岩土重要 的 工程地质性质。岩土 的水理性质不仅影响岩土 的强度和变形，而且有些性质还直接影响到 工程结构 的稳定性。岩土水稳定性是指由于 工程活动中岩土体对水 的影响所表现出 的抵抗性能水稳定性 的强弱表明了岩土体抵抗水 的作用 的能力和 工程稳定性 的高低。以往在勘察中对岩土 的物理力学性质 的

7、测试比较重视，对岩土 的水理性质却有所忽视够全面 的。因而对岩土 工程地质性质 的评价是不示。21地下水 的赋存形式地下水按其在岩土中 的赋存形式可分为结合水、毛细管水和重力水三种，其中结合水又可分为强结合水和弱结合水两种。结合水是地下水在粘性土中 的主要赋存形式，在砂土中含量甚微。结合水尤其是弱结合水与粘性土相互作用时显示出来 的性质如可塑性、膨胀性、收缩性等归为粘性土 的物理力学性质，因其受强力束缚，活动范围极为有限，对岩土 的动态水理性质影响较小。22岩土 的主要 的水理性质及其测试办法软化性：是指岩土体浸水后，力学强度降低 的特性，一般用软化系数表示，它是判断岩石耐风化、耐水浸能力 的

8、指标。在岩石层中存在易软化岩层时，在地下水 的作用下往往会形成软弱夹层。各类成因 的粘性土层、泥岩、页岩、泥质砂岩等均普遍存在软化特性。触变性：当粘性土结构受扰动时，土 的强度降低。但静置一段时间，土 的强度又逐渐增长，这种性质即土 的触变性。这是由于土粒离子和水分子体系随时间而趋于新 的平衡状态之故。胀缩性：是指岩土吸水后体积增大，失水后体积减小 的特性，岩土 的胀缩性是由于颗粒表面结合水膜吸水变厚，失水变薄造成 的。岩土 的胀缩性往往是产生地裂缝、基坑隆起 的重要原因之一，对地基变形和土坡表层稳定性有重要影响。标定岩土胀缩性 的指标有：膨胀率、自由膨胀率、体缩率、收缩系数等。崩解性：是指岩

9、土浸水湿化后，由于土粒连接被削弱，破坏，使土体崩解、解体 的特性。岩土 的崩解性与土 的颗粒成分、矿物成分、结构等关系极大，某地区 的残积土试验，一般崩解时间524h，崩解量17934，以蒙脱石、水云母、高岭土为丰 的残积土以散开方式崩解，而以石英为主 的残积土：多以裂开状崩解为主。透水性：是指水在重力作用下，岩土容许水透过自身 的性能。松散岩土 的颗粒愈细、愈不均匀，其透水性便愈弱。坚硬岩石 的裂隙或岩溶愈发育，其透水性就愈强。透水性一般可用渗透系数表示，岩土体 的渗透系数可通过抽水试验求取。指在水 的重力作用下，岩土容许水透过 的能力，以渗透系数表示。容水性：指常压下岩土孔隙中能容纳一定水

10、量 的性能，以容水度表示(岩土孔隙中能容纳水量 的体积与该岩土总体积之比)。给水性，是指在重力作用下饱水岩土能从孔隙、裂隙中自由流出一定水 的性能，以给水度表示(在常压下饱水岩土在重力作用下流出来 的水体积与该岩土总体积之比)。给水度是含水层 的一个重要水文地质参数，不仅和包气带 的岩性有关，而且随排水时间、潜水埋深、水位变化幅度及水质 的变化而变化，给水度是表征潜水含水层给水能力和储蓄水量能力 的一个指标，在数值上等于单位面积 的潜水含水层柱体，当潜水位下降一个单位时，在重力作用下自由排出 的水量体积和相应 的潜水含水层体积 的比值，一般采用实验室方法测定。持水性：指饱水岩土在重力作用下排水

11、后仍能保持一定水量 的性能，以持水度表示(饱水岩土在重力作用下释水后，所能持水量 的体积与该岩土总体积之比)。毛细管性：以毛细管上升高度、速度和毛细管水压力来表含水量：岩土中含水 的重量(体积)与干燥岩土重量(包括孔隙在内 的体积)之比，分为重量含水量与体积含水量。液塑性(稠度)：粘性土 的液限、塑限(由实验室测得)及由这两个指标计算得来 的液性指数和塑性指数几个指标是 工程中必需提供 的。粘性土由于含水量 的不同，分为固态、可塑状态和流动状态，这即是粘性土 的稠度状念。各稠度状态间 的临界含水量称界限含水量，界限含水量随粘粒含量和矿物成份 的不吲变化较大，也反映出 工程地质性质 的显著差别。

12、因此界限含水量及界限含水量与天然含水量 的关系，即塑性指数和液性指数，往往作为土 的分类和确定地基承载力 的重要参数。灵敏度：天然状态下 的粘性土具有一定 的结构。当受到外来因素 的扰动时，土粒问 的胶结物质以及土粒、离子、水分_所组成 的平衡体系受到破坏，土 的强度降低和压缩性增大。土 的结构性对强度 的这种影响，一般用灵敏度来反映。活性指数：衡量土内粘土矿物吸附水 的能力，粘性t 的粘性和可塑性被认为是由颗粒表面 的吸着水引起 的，因此，塑性指数 的大小在一定程度上反映了颗粒吸附水能力 的强弱。对给定 的土，其塑性指数与小于0O02mm颗粒 的含量成正比。3地下水引起 的岩土 工程危害31

13、地下水升降变化引起 的岩土 工程危害地下水位变化可由天然因素或人为因素引起，但小管什么原因，当地下水位 的变化达到一定程度时，都会对岩土 工程造成危害，地下水位变化引起危害又可分为三种方式：311地下水位上升引起 的岩土 工程危害潜水位上升 的原因是多种多样 的，其主要受地质Ij；I素如含水层结构、总体岩性产状；水文气象因素如降雨量、气温等及人为因素如灌溉、施 工等 的影响，有时往往是几种因素 的综合结果。由于潜水面上升对岩土 工程可能造成：土壤沼泽化、盐渍化，岩土及地下水对 工程结构腐蚀性增强。斜坡、河岸等岩土体岩产生滑移、崩塌等不良地质现象。一些具特殊性 的岩土体结构破坏、强度降低、软化。

14、引起粉细砂及粉土饱和液化、LI现流砂，管涌等现象。地下洞室充水淹没，基础上浮， 工程结构失稳。312地下水位下降引起 的岩土 工程危害地下水位 的降低多是由于人为因素造成 的，如集中大量抽取地下水、采矿活动中 的矿床疏干以及上游筑坝、修建水库截夺下游地下水 的补给等。地下水 的过大下降，常常诱发地裂、地面沉降、地面塌陷等地质灾害以及地下水源枯竭、水质恶化等环境问题，对岩土体、 工程结构 的稳定性和人类自身 的居住环境造成很大威胁。313地下水频繁升降对岩土 工程造成 的危害地下水 的升降变化能引起膨胀性岩土产生不均匀 的胀缩变形，当地下水位升降频繁时，不仅使岩土 的膨胀收缩变形往复，而且会导致

15、岩土 的膨胀收缩幅度不断加大，进而形成地裂，引起 工程结构 的破坏。地下水升降变动带内，由于地下水 的频繁活动，会引起土层中 的胶结物铁、铝成分淋失，土层失去胶结物，将造成土质变松，含水率、孔隙比增大，压缩模量、承载力降低，给岩土 工程基础选择、处理带来较大 的麻烦。32地下水动压力作用引起岩土 工程危害地下水在天然状态下动水压力作用比较微弱，一般不会造成什么危害，但在人为 工程活动中由于改变了地下水天然动力平衡条件，在一定 的动水压力作用下，往往会引起一些严重 的岩土 工程危害，如流砂、管涌、基坑突涌等。流砂、管涌、基坑突涌 的形成条件和防治措施在有关 的 工程地质文献已有较详细 的论述，这里不再重复。4结束语水文地质和 工程地质二者关系极为密切，互相联系和互相作用，地下水既是岩土体 的组成部分，直接影响岩土体 工程特性，又是基础 工程 的环境，影响 工程结构 的稳定性和耐久性。岩土 工程有着计算不容易精确 的特点，