浅析工程地质勘察中地下水的分类及其对地下工程的危害

  工程水文地质学是介于水文地质学与岩土工程学之间的边缘学科,它是应用水文地质学理论与知识,如何有效防止与消除地下水对岩土工程的各种灾害的一门学科。随着工程技术的发展及科研水平的提升,工程水文地质学逐渐成为一门独立的学科。其研究的是地下水及相关的问题,主要是地下水在自然环境(岩石圈、大气圈、地表水圈及生物圈)与人类活动影响下,数量与质量在时间和空间上的变化规律,并研究如何运用这些规律解决与地下水有关的实际问题,诸如:合理开发利用、调节控制和防治地下水灾害等方面,以取得良好的经济效益、社会效益和生态效益。

 

  一、地下水的分类

 

  地下水分类的方法有很多种,但归纳起来主要有两种,其一是根据地下水的某一因素或某一特征进行分类；其二是根据地下水的若干特征综合考虑进行分类。如按照地下水的来源、水温、化学成分等特征分类属于前一种分类方法。这种分类方法有很大的局限性,不能反映各特征间的内在联系。后一种分类方法即综合分类,它是根据地下水的某一主要特征,同时也考虑到其他特征来进行分类的。它能够比较全面的反映出不同类型地下水的规律和特征。综合分类主要考虑地下水的埋藏条件和含水介质(空隙)类型。地下水按照埋藏条件分为上层滞水、潜水和承压水；按含水介质(空隙)类型分为孔隙水、裂隙水和岩溶水。将上述两种分类条件综合起来,可划分为9种复合型的地下水,每种类型都有独特的特征。

 

  二、基坑工程地下水控制措施

 

  地下水对工程的影响主要表现在以下两个方面:地下水与岩土相互作用,使岩土的强度和稳定性降低、性能变差,从而产生各种不良的后果,诸如滑坡、流沙、地基沉陷、隧道涌水、坝基渗漏等,给各种土木工程工程的施工和运用造成不良的后果,甚至带来灾难性的后果。地下水中的有害化学成分,例如CO32-、SO42-、CI-等,对水位下的混凝土结构和钢结构产生侵蚀、破坏作用,缩减建(构)筑物的使用寿命。

 

  1、基坑地下水对工程的影响  基坑工程一般位于地下水位以下,地下水问题突出,地下水对基坑工程的主要影响有以下几点:

 

  (1)恶化基坑开挖施工的条件。地下水渗入基坑,淹没工作面,将严重影响开挖施工的质量和效率,同时坑内排水会造成基坑周围地面沉降、变形,导致周围建(构)筑物下沉、变形、开裂、倾斜等破坏。

 

  (2)造成流沙、管涌等不良现象。在颗粒细小的非粘性土中开挖基坑,由于坑内外产生水头差,导致地下水向坑内渗流,甚至产生流沙、管涌等破坏作用,严重影响基坑工程及周围建(构)筑物的安全。

 

  (3)软化基坑周围的土质,降低坑壁、坑低岩土体的强度,产生侧壁变形、底鼓等。

 

  (4)增大支护结构上的压力。由于地下水的存在,设计挡土止水结构上的水土压力增大,相应地增加基坑支护的费用和施工困难。

 

  三、基坑工程地下水控制措施  基坑工程的地下水控制方法主要有明沟排水、降水和隔渗等几种类型。

 

  1、明沟排水。明沟排水时在基坑内设置拍(截)水沟和集水井,用抽水设备将地下水从集水井内排出,达到坑内无地下水的目的。明沟排水适用于潜挖基坑,地下水位高出坑底不多,且坑壁土层不易产生流沙、管涌或坍塌。

 

  2、井点降水。井点降水是利用井(孔)在基坑周围同时抽水,把地下水降低到基坑底面以下的降水方式。常用的井点降水方式主要有:电渗法、轻型井点、喷射井点和深井井点。

 

  3、隔渗。基坑隔渗方法包括侧向隔渗和封底隔渗。侧向隔渗方法非为截水墙、截水帷幕和冻结法等。基坑侧向隔渗设施应穿过透水层底且应进入下卧隔水层一定深度。当透水层埋藏深、厚度大,侧向隔渗设施穿过透水层难度大或不经济时,也可采用悬挂式侧向隔渗(未穿透透水层)与基坑封底隔渗相结合的方法。