岩土工程勘察中地下水的危害和防治措
[摘要]在岩土工程勘察的过程中，地下水问题的研究是非常关键也是极易被忽视的重要问题。地下水是岩土体的重要组成部分，直接影响其工程特性，如果忽视地下水问题，将会导致基础下沉及建筑物开裂等严重的质量事故。本文笔者对它的影响和在岩土工程勘察中的重要性进行了详细分析，并对地下水的危害提出了一些相应的防治措施。
[关键字]岩土工程 地下水问题 蚀性
1 地下水水位测定
衡量地下水状况的两个主要数值是：地下水水位和变化幅度，在地下以自由水形式存在的水体的表面至地面的距离叫地下水水位。利用水井做地下水动态水位监测时常用两种较简单的办法：①电测法；②听钟法；在绳尺的零刻度处设电极或钟，下线，看表动或听钟响时记绳尺数值即可。
地下水变化幅度。地下水同地表水一样，也有不同的水期。勘察人员必须清楚地区分丰水期和枯水期的差别。丰水期能够勘察出地下水的最高涨幅，从而探测出地下水对于岩土工程的最大影响。
2 岩土层渗透系数的测定
渗透系数在各向同性介质中，它定义为单位水力梯度下的单位流量，表示流体通过孔隙骨架的难易程度。渗透系数的测定方法主要分“实验室测定”和“野外现场测定”两大类。渗透系数越大，岩土层透水性越强，它的数值会大大影响降水工程的设计以及影响设计选择的降水方法，还会影响降水效果。实验室测定和野外测定方法各有利弊，实验室测定具有片面性，数值往往不够准确，而野外现场测定结果虽然准确，却造价大耗费时间长，因此最好结合实验室的检测结果和野外现场的经验。
3 地下水的危害
3.1 地下水位升降
地下水对岩土工程的危害有以下几点：地下水位升降变化引起的危害和潜水位上升引起的危害。地下水位的变化和地表水一样是季节性的，往往人为因素会比自然因素造成更大的影响，为了正确判断地下水对岩土工程的影响，工程勘察中首先要准确地测定静水位，静水位是指天然状态下地下水稳定水位。
3.1.1 地下水位上升
地下水位上升，地裂缝活动减弱，地质安全得到了保障，同时也会产生新的
次生灾害。地下水位上升后，地基将发生湿陷变形、建筑物基础下面形成饱和软土，容易引发建筑地基下陷和楼体开裂、防空洞坍塌、管道开裂等。
3.1.2 地下水位下降
地下水位下降主要由地下水的水源补给跟不上消耗的速度。比如降雨明显减少、河流的改道、人类的过分开采利用等，或地质变化引起，如地震造成地势的抬高、地下河道的下沉等。地下水水位下降会对岩土工程产生不利影响，引起地面下沉、软土地基沉降、海水渗透和土地碱化等问题。这些问题会对建筑物产生很多的不利影响。其中要引起注意的是：地下水位不论过度上升还是下降都会带来土地盐碱化，但原理是不一样的，地下水位上升会使盐分残留在土地内，而地下水位下降则是引起了海水倒灌，从而造成土地盐碱化。相比较而言，地下水位下降带来的危害要更为严重。
3.2 潜水位上升
潜水位是指潜水面上任一点的海拔高程。潜水位是进行水文地质计算时的重要数据之一。潜水位的原因很多，主要有：含水层颗粒细小，渗透性弱；当包气带薄时，毛细带接近地表，土饱和差小；地下水水流梯度小或者过于平缓。它会造成土地盐碱化，大大改变土质，影响岩土工程的结构设计。
3.3 潜蚀
地下水对混凝土的侵蚀破坏能力。水中的二氧化碳和二氧化硫过多时，或H+浓度较高时，水就具有侵蚀性。含侵蚀性二氧化碳的水能溶解混凝土中的钙质而使混凝土崩解。二氧化硫与混凝土作用时能生成硫铝酸钙，这种化合物形成时体积要膨胀而使混凝土胀裂。有时地下水因污染原因会带有某些矿物质，也会具有腐蚀性。岩土工程的地基长时间受地下水腐蚀，将会大大影响建筑物的使用和寿命。
3.4 流砂
它发生的原因是由于土体中的水存在压力差，水对土体产生渗流力。如果单位颗粒土体受到的孔隙水压力大于或等于其自身重力，则土体发生悬浮、移动。在施工过程中，如果没有解决好流砂问题，地基就会跟着砂层一起流动，发生位移，地基的持力层就会发生变化，对岩土工程十分有害。因此岩土工程前期勘探时一定要仔细分析地下水是否存在衍生危害。
3.5 管涌
坝身或坝基内的土壤颗粒被地下水渗流带走的现象称为管涌。管涌发生时，水面出现翻花，随着上游水位升高，持续时间延长，险情不断恶化，大量涌水翻沙，使堤防、水闸地基土壤骨架破坏，孔道扩大，基土被淘空，引起建筑物塌陷，造成决堤、垮坝、倒闸等事故。
3.6 基坑突涌
基坑突涌是指当基坑下有地下水存在，开挖基坑减小了地下水上方不透水层的厚度，在厚度减小到一定程度时，地下水的水头压力能顶裂或冲毁基坑底板，造成基坑突涌现象。基坑突涌将会破坏地基强度，并给施工带来很大困难。
4 防治措施
流砂、管涌、基坑突涌等问题一旦发生极难处理，因此必须在前期勘察时做好充足的准备。
4.1 流砂
防治流砂可以用水下挖土法或钢板法：① 采用不排水施工，是坑内水压与坑外地下水压平衡，抵消动水压力；② 通过板桩或钢筋混泥土墙进入坑底以下一定深度，增加地下水从坑外流入坑内的渗流长度，以减小水力坡度从而减小动水压力。
4.2 管涌
防治管涌，可以在翻沙鼓水处，抢筑反滤围井，制止涌水带沙，防止险情扩大。一般使用于背水坡脚附近地面或洼地坑塘数目不多和面积不大，或数目虽多，但未连成大面积，可分片处理严重翻沙鼓水险情。
4.3 地下水腐蚀
地下水位的上升幅度和汛期是无法受人为因素影响的，腐蚀性地下水会影响岩土工程的耐久性、可靠性。保护环境，减少污染能够降低地下水的化工品含量，从而降低腐蚀性，同时增加混凝土的强度和性能和粗、细集料的耐蚀性和表面性能。混凝土一旦遭到腐蚀，地基的强度就会不堪一击，水泥所含的矿物质不同，抗腐蚀性能也会有差异，混凝土中所采用粗细集料，性质应该致密，控制混凝土的吸水率以及其它杂质的含量，确保地基状况。在水泥搅拌过程中加入外加剂，能够有效增加混凝土的密实程度和钢筋的防锈性剂。
4.4 降水工程
降水工程的示意图如图1，地下水在渗流过程中受到土粒的阻力，水对土粒产生反力，该反力叫做动水压力，降水工程用于减小动水压力对岩土工程的作用。
降水工程和渗透系数的关系。在地下水位较高的地区开挖深基坑，由于含水层被切断，在压差作用下，地下水必然会不断地渗流入基坑，如不进行基坑降排水工作，将会造成基坑浸水，使现场施工条件变差，地基承载力下降，因此需要在岩土工程现场建设降水工程。
降水工程的设计与渗透系数有直接关联，比如渗透系数小于0.5m/d，降水深度小于2.0m，而基坑地下水位超过基础底板标高不大于2.0m时，可以用明排法降水。明排法示意图如图1。明排法需要注意如表1一些参数。
而含水层厚度大于5m，基岩裂隙和溶洞含水层，厚度小于5m，渗透系数大于1.0m/d时则用管井法降水。
5 结束语
地下水对场地的土质和地基有巨大影响，在岩土工程勘探中十分重要。地下水的性质是多种多样的，在勘探过程中，需要对地下水进行全面分析，才能够根据各方面参数制定出最合理的防治措施，保证岩土工程的安全和经济效益。
参考文献
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