工程地質勘察中的水文地質問題研究

申 偉

（山西地寶能源有限公司，山西 太原 030045）

水文地質是工程地質勘察中的重點勘察內容，復雜的水文地質環境會對礦山的勘察工作帶來一定阻礙，無法為后續礦產資源開發工作的質量提供保障，可見水文地質勘察的重要意義。然而當下大部分地質勘察人員卻沒有對水文地質勘察給予足夠重視，在各個環節出現差錯和遺漏。針對這一現狀，本文將對水文地質問題進行深入分析，為礦山工程建設提供理論依據，同時制定解決水文問題的措施，有效提升工程地質勘察水平，減少地質災害。

1 地質勘察中水文地質勘察的內容和意義

1.1 調查工程所處地區的具體情況

若想獲知工程所處地區的具體情況，首先要了解礦體所在區域的氣候條件，了解區域降水量、蒸發量、溫度變化趨勢等信息，其次要分析工程所在區域地表水和地下水之間的補排關系。最后還需要調查影響工程質量的具體水文地質因素，比如：地下水位變化趨勢、地下水流經方向、巖土滲透性、地下水的污染情況等等。

1.2 明確地質勘察中水文地質勘察重點

工作人員需要明確水文地質勘察重點是調查地下水影響工程建設的具體因素，并根據這些因素判斷可能導致的結果，結合礦體周圍巖土層結構和礦體之間的關系，針對這些分析內容有針對性地制定防范措施和解決方案。如果調查發現工程所在區域的巖土層經地下水浸泡有較強的脹縮性，則要對地下水的活動范圍和具體情況進行深入分析，驗證地下水活動和巖土脹縮性之間的關系，并判斷是否會導致巖土層崩解[1]。如果勘察發現地下水位較低，那么在進行正式施工前，要先進行滲透性試驗，判定地下水位下降會對工程建設帶來的危害程度。除此之外，如果工程所處地區人們生產生活用水量很大，要事先調查該區有無大量抽取地下水的現象，從而判斷該地區生活用水情況會不會影響工程建設。如圖1、圖2為水文地質勘察現場。

圖1 勘察礦區地下水位情況

圖2 勘察礦山土體情況

1.3 工程地質勘察工作中水文地質勘察的重要性

在工程地質勘察工作中，水文地質是其重點勘察內容，復雜的水文地質環境會對礦山工程造成不利影響，無法為后續工程建設的質量提供保障。尤其是隨著我國對礦產資源需求的不斷增加，我國對礦山開發的規模和數量也與日俱增，受到工程建設和人類活動的影響，我國地質災害頻發，對人們日常生活環境造成嚴重不良影響，因此對于水文地質的勘察和對水文地質問題的有效評價具有十分重要的意義。工作人員可以根據勘查結果得出科學的水文地質報告，了解施工環境的水理性質，從而為后續地下水的勘察處理工作提供準確度的參考依據。

2 工程地質勘察中水文地質條件測定方法

2.1 水文地質條件的測定

（1）地下水水位：探井法、鉆孔法、測壓管法。

（2）巖土滲透系數：注水試驗法、室內滲透試驗法。

（3）巖土導水系數：抽水試驗法、壓水試驗法。

（4）巖土給水度：單孔抽水試驗法、地下水位長期觀測法。

（5）巖土單位吸水率：注水試驗法、壓水試驗法[2]。

（6）巖土毛細水上升高度：試坑觀測試驗法、室內試驗法。

2.2 地下水的測定

2.2.1 測定靜止水位

靜水水位的測定需要在穩定的時間段內進行，時間長短受巖土含水層的滲透能力影響。在進行靜止水位的正式測定時，要將測水管插入巖土含水層中，深度在20cm左右。如果是測定多層含水層，則需要在含水層之間增加止水步驟，使含水層之間相互分離，以此避免測定結果有誤。測定過程中會進行抽水試驗，抽水試驗包含了三次降深，根據巖土層滲透系數的差異和工程設計的需求來決定用何種方法，以及降深的水位。

2.2.2 測定動水水位

若想測定動水水位，首先要繪制動水位和時間之間的關系圖，需要注意的是，動水水位的變動如果一直保持在一個范圍內，動水水位變動一直沒有超出這個范圍的話，那我們可以默認水位變化范圍確定。

2.2.3 測定恢復水位

在抽水試驗完成后，要對恢復水位進行量測，才算完成整個地下水測定的過程。

3 水文地質問題為工程帶來的危害

3.1 地下水位上升危害工程地質

導致地下水位上升的因素有很多，主要分為人為因素和自然環境因素兩種。人為因素主要指人工灌水等，自然環境因素主要指季節性變化，如雨季雪季大量降水導致的地下水位上升。地下水位上升主要會引發以下幾種危害：

（1）隨著地下水位的上升會引起土壤沼澤化，破壞工程地質條件，地下水會對工程建筑物造成嚴重的腐蝕[3]。

（2）隨著地下水位的上升，巖土逐漸失去穩定性發生滑動，造成地質坍塌，引發山體滑坡、泥石流等自然災害。

（3）隨著地下水位的上升，地下洞室浮力增加，巖土工程根基部分失去穩定性，工程建筑結構遭到破壞。

（4）隨著地下水位的上升，導致土質軟化，土體結構被地下水破壞，無法為工程建筑起到良好的支撐作用，并引發砂石土體的液化和管涌現象，不利于后續的巖土工程建設。

（5）某些大型城市地下工程會采用整體箱型的設計方案，當遇到大量降水時地下水位迅速上升，會給箱型地下工程的排水系統造成較大負擔。一旦地下樁基的抗拔力無法和所受浮力抗衡，就會導致箱型體整體上浮，嚴重危害工程和周邊建筑。

3.2 地下水位下降危害工程地質

地下水位下降主要受人為因素影響，隨著建筑行業的不斷發展，建筑工程規模和數量與日俱增，人們為了獲取建筑所需原材料不惜破壞生態環境，亂砍濫伐現象比比皆是。此外，為了滿足日常生產生活的需求，人們大量開采地下水資源，并出現大量的違規采礦行為，這些現象都嚴重危害了工程地質環境，造成地下水位在短時間內的迅速下降。隨著地下水位的下降，則會誘發土層干裂、地面坍塌、土壤沙漠化甚至水資源枯竭等一系列環境問題，嚴重危害工程質量，并對人們的生活環境造成不利影響。以我國的工業發展建設較快的長江三角洲地區為例，由于人口密集誘發嚴重用水問題，因此人們大量抽取地下水用于補充生活用水的現象頻繁發生。導致城市地下水水位不斷下降，地面大面積沉陷，隨著時間的流逝，事態還在持續發展，地面沉陷范圍逐年擴大，嚴重影響了人們的日常生產生活，且不利于未來城市的可持續發展建設[4]。因地下水位下降導致的地面塌陷具體情況如圖3所示。

圖3 地面塌陷情況

3.3 地下水位升降頻繁危害工程

地下水位頻繁反復升降，礦山周圍巖層也會隨之出現膨脹收縮現象導致土體變形，嚴重影響了土體強度和土體結構的穩定性。一般自然狀態下的地下水活動壓力不會為工程建設造成較大影響，然而地下水如果受到人物因素和自然因素的共同影響，水位頻繁升降，會導致地下水結構體系失衡，巖土的物理性質也會發生巨大改變，誘發一系列的地質災害和工程事故。這些事故的發生會嚴重危害人們的生活環境和礦山開發工作的順利開展。

4 工程地質勘察中水文地質問題的具體解決措施

4.1 規范地質勘察工作步驟和行為

若要有效解決工程地質勘察中的水文地質問題，首先要嚴格監管地質勘察工作中的各個環節，并規范工作人員的具體行為。相關部門要制定科學的可行性規章制度，明確勘察目的和勘察任務，為工程地質勘察人員提供可靠的操作依據。工作人員在開展勘察工作前充分了解規范內容和規章制度，結合工程實際情況，進行水文地質勘察，收集相關有效數據，并根據勘察得到的信息數據做出后續規劃，切實提升工程地質勘察水平，從而為工程建設質量提供保障[5]。

4.2 加大地下水埋藏狀況的調查力度

在煤礦工程地質勘查中進行水文地質調查時，工作人員應該重視對地下水埋藏情況的了解。前文提到相關部門已建立完善的規范制度，工作人員應嚴格按照相關要求來設計水文地質調查指標，充分了解地下水水位變化情況和地下水的類型等信息。此外，在水文地質調查過程中，工作人員還需要通過抽水壓水實驗對巖土層結構進行系統分析。并針對地下水位升降等水文地質問題，制定相應的預防解決措施，有效減少地下水對工程帶來的危害。

4.3 加強對礦山工程巖土水理性質的測試

（1）軟化系數：指的是地下水浸泡巖土后，巖土體的強度被水軟化，測試的內容是水對巖土的軟化程度。

（2）滲透系數：指的是巖土能夠允許水穿透的性能，測試的內容是巖土的透水性。

（3）巖土崩解性：巖土在滲水后，會破壞巖土內部的顆粒連接結構，這便是巖土滲水后的崩解特性。

（4）給水度：指的是巖土在水飽和時，會在自然狀態下滲出一定的水，測試的內容是巖土的給水性。

（5）巖土脹縮性：地下水浸泡巖土后，巖土吸水膨脹，失水后又會發生收縮的性能就是巖土的脹縮性。巖土的脹縮性可以直接關系到地基的變形問題，且還會對土體結構的穩定性造成一定影響[6]。

5 結束語

綜上所述，水文地質問題的研究對于地質勘察工作的開展起到關鍵作用，在進行實際工程建設前，做好水文地質的評估工作，能夠幫助地質勘查人員了解施工環境的水理性質，且能夠為后續地下水的勘察處理工作提供準確度的參考依據。工作人員應該嚴格按照行業要求，對水文地質問題給予足夠重視，加大預防處理力度，為工程地質勘察的準確性和科學性提供保障。從而避免水文地質問題對后續工程建設造成不利影響，有效保證工程質量。