水文地質勘查技術在巖土工程中的應用探討

張莉萍

（南京市水利規劃設計院股份有限公司，南京210000）

1 巖土工程水文地質勘查概述

水文地質勘查是通過一系列的實地調查和試驗， 對地下水文地質條件進行全面、系統的研究和評價的過程，涵蓋地下水位、地層結構、水文地質剖面、巖土體特性等多個方面的內容，通過水文地質勘查，工程師可以獲取關鍵的地質和水文數據，為巖土工程提供科學依據。 水文地質勘查的目的是全面了解工程區域的地下水文地質條件，包括地下水位、水質、地層結構、巖土體特性等因素，為巖土工程提供基礎數據；通過對地下水文地質條件的調查， 能夠預測和識別潛在的地質災害風險，如滑坡、泥石流等，從而采取相應的防治措施；了解地下水文地質條件，可以為基礎工程設計提供重要信息，水文地質數據有助于確定基礎結構類型、尺寸和位置，從而優化設計，提高工程的穩定性和經濟性。 地下水文測定通過井孔、鉆孔等手段，獲取地下水文數據，包括水位、水質等信息，是水文地質勘查的基礎步驟，為后續研究提供基礎數據；采用地質調查、巖芯取樣等手段，詳細研究地下土層的結構、層序、巖性等特征，地質勘查能夠確定地下巖土體的力學性質和工程特性；通過巖土特性測試包括抗壓強度測試、滲透性測試等，獲取巖土體的力學性質和水文特性， 測試數據是基礎工程設計和施工的關鍵參數[1]。

2 水文地質勘查技術類型分析

2.1 鉆探技術

旋挖鉆探是一種常見的水文地質勘查技術， 其主要特點是通過旋轉鉆頭進行地層穿透，獲取地下巖土樣品以及水文地質數據，該技術適用于巖性地層和一些堅硬地層的勘查，能夠深入了解地下水文地質情況。 鉆芯鉆探是通過使用取心鉆頭，在地下連續取得巖芯樣品， 樣品對于巖層的物理性質和水文地質特征有著重要的指示作用， 鉆芯鉆探常用于對巖性地層和含水層的深入研究，為水資源的勘查和開發提供詳細數據。

2.2 地球物理勘查技術

電法勘查是一種利用地下電阻率差異來推斷地下巖土層結構和水文地質條件的技術，通過測量地下電阻率分布，可以識別含水層和非含水層的位置， 為水文地質勘查提供定性和定量的信息。 雷達技術在水文地質勘查中的應用越來越廣泛。地下雷達能夠穿透地下巖土層， 探測地下結構和含水層的分布情況， 其非侵入性的特點使其適用于對地下水文地質狀況進行高效快速的調查[2]。

2.3 地面水文觀測技術

水位測定是水文地質勘查中常用的地面水文觀測技術，通過在不同時間和地點測定水位的高低， 可以推斷出地下水的流動方向、 水位變化規律， 為水資源的管理和開發提供依據。 地下水化學分析是通過采集地下水樣品進行化驗，了解地下水的化學成分和水質狀況， 對于判斷地下水的適用性以及了解地下水中的溶解物質、離子含量等具有重要意義。

2.4 遙感技術

衛星遙感技術通過衛星對地表進行觀測和監測， 提供了一種全球范圍內水文地質特征的獲取手段，通過衛星遙感，可以獲取地表水體的分布情況、水體溫度、濕度等信息，為水文地質研究提供全面的數據支持。 空中激光雷達技術通過發射激光束，測量激光束從飛機至地表的時間，從而獲取地表的高程和形態信息， 在水文地質勘查中， 該技術可用于繪制地形圖、提取地下水系信息等，具有高精度和高分辨率的特點。

2.5 數值模擬技術

地下水模型是利用數學方程模擬地下水流動和巖土層結構的工具，通過對地下水模型的建立，可以模擬不同條件下地下水的流動變化，預測地下水位、水質等變化趨勢，為水資源管理和保護提供科學依據。 地質信息系統結合信息技術，能夠綜合管理和分析水文地質數據， 通過GIS 可以實現對勘查區域地形、地質、水文等多層次信息的集成，為科學決策提供支持[3]。

3 水文地質勘查技術在巖土工程中的應用

3.1 鉆探技術的具體應用

鉆探技術可用于獲取地下水位的信息。 在巖土工程中，了解地下水位對于設計合理的基礎結構和防水措施十分重要，通過潛孔鉆探，可以在不同深度處獲取水位的數據，確保工程的穩定性。 巖芯鉆探和潛孔鉆探是獲取地層樣本的主要手段，通過采集不同深度的樣本， 巖土工程師可以詳細分析土壤和巖石的性質，包括顆粒分布、密實度、孔隙度等參數，為后續的工程設計提供準確的基礎數據。 鉆探技術可用于識別地下巖土體的類型和分布，通過旋挖鉆探，工程師可以獲取巖石的芯樣本，進一步分析巖土體的力學性質，為工程施工和基礎設計提供依據；鉆孔測井技術在巖土工程中的應用，通過在鉆孔中設置傳感器，實時監測地下水位、水質等參數，從而全面了解水文地質條件，指導后續工程的設計和施工；通過巖芯鉆探和潛孔鉆探，能夠獲取土壤和巖石的滲透性等水文特性，對于河流、湖泊附近的工程，如橋梁、堤壩等的設計和施工，提供了重要的水文地質數據[4]。

3.2 電法勘查技術的具體應用

在進行電法勘查之前，必須進行充分的前期準備工作，對勘查區域的地質背景、水文條件、地下水位等信息進行詳細調查，建立初步的地質模型，之后需要選擇合適的電極布置方式和儀器設備， 確?？辈檫^程的準確性和高效性。 在選擇儀器時，要根據實際情況確定使用直流電阻率法、交流電阻率法還是自然電位法；根據勘查的深度和精度需求，選擇合適的電極間距和電極排列方式；在設置儀器參數時，要根據地質條件進行調整，以保證數據的準確性和可靠性。 電法勘查的核心是電極的布置和觀測過程， 在勘查區域選定合適的電極布置方式后，需要按照設計要求進行電極的埋設，觀測過程中要確保電流穩定、電壓平穩，及時記錄各電極的觀測數值，為了提高數據的可靠性，通常需要進行多次觀測，并取平均值作為最終結果。 完成電法觀測后，需要對獲取的數據進行處理和解釋，進行數據的篩選和校正，排除可能的干擾因素，然后利用地球物理方法和數學模型對數據進行反演， 得到地下介質的電性分布圖，之后結合前期的地質信息，對反演結果進行解釋，提取有關巖土工程的關鍵信息。 得到電性分布圖后，可以進行巖土工程設計和施工方案的優化，通過分析地下介質的電性差異，可以確定不同層次的巖土體性質，為基坑開挖、基礎設計等提供參考依據，同時電法勘查還可以用于監測地下水位的變化，為工程的安全施工提供實時的水文地質信息。

3.3 衛星遙感技術的具體應用

根據不同的勘查需求，選擇合適的衛星傳感器，高分辨率的光學衛星可用于獲取地表的細致信息， 而雷達衛星則具有穿透云層和夜間觀測的優勢， 在水文地質勘查中， 要考慮地形、植被覆蓋和水體分布等因素，選擇適用的衛星傳感器，以確保數據的準確性和全面性。 衛星遙感技術通過衛星傳感器獲取大范圍的遙感數據，數據需要經過一系列的處理步驟，以提取與水文地質有關的信息， 首先消除大氣干擾對數據的影響，然后進行地物分類，將地表特征分為不同的類別，如植被、水體、裸地等，之后利用數字高程模型（DEM）進行地形校正，確保數據的空間精度，通過一系列的數據獲取和處理步驟，可以獲得地表特征的詳細信息，為水文地質勘查提供基礎數據。衛星遙感技術不僅能夠獲取地表特征的空間分布， 還可以提取與水文地質相關的信息， 在巖土工程中地下水位的分布和變化對工程穩定性具有重要影響， 利用衛星遙感技術可以監測水體的變化，包括河流、湖泊和地下水位的波動，通過時間序列分析，可以揭示地下水位的季節性和長期趨勢，為工程設計提供可靠的水文信息。 除了水文信息，衛星遙感技術還可用于獲取地質特征，如地表形態、斷裂帶和巖石裸露程度等，對于巖土工程的地質勘查具有重要作用， 通過對地質特征的分析，可以評估地表穩定性和地下巖土結構，為工程的施工和管理提供依據[5]。

3.4 地質信息系統的應用

地質信息系統是一種集成了地質學、 水文學和地理信息技術的綜合性系統，通過采集、管理、分析和展示地質信息，為巖土工程提供了可靠的數據基礎，在水文地質勘查中，地質信息系統的應用流程主要包括數據采集、處理、分析和呈現4 個關鍵步驟。 通過野外調查，工程人員可以獲取地質、水文、氣象等方面的原始數據，包括地表形態、巖土性質、地下水位等信息，為后續的分析提供了必要的基礎；將野外調查和遙感獲取的數據進行整合，建立綜合性的地質數據庫，需要對數據進行清理、格式化，確保數據的準確性和一致性；基于整合后的數據，通過地質建模技術構建地下巖土結構模型，包括地層的劃分、巖土性質的分析，為工程地質條件的綜合評價提供科學依據，并通過水文模型，對地下水位、水流方向等水文信息進行分析，從而能夠預測地下水對巖土工程的影響，為合理規劃工程方案提供依據。 利用地理信息系統技術，將地質信息以地圖的形式呈現，通過空間分布圖、剖面圖等形式，直觀展示地質特征，為工程設計提供直觀參考，并利用水文模擬結果，生成水文模型的可視化圖表， 使得工程人員能更好地理解地下水系統的運行情況，為工程的水文設計提供科學依據。

4 水文地質勘查技術在巖土工程中的保障措施

4.1 采用高精度水文地質勘查技術

在巖土工程中， 精準的勘查數據對于工程設計和施工具有決定性的影響。 為了確保水文地質勘查的準確性，需要采用先進的儀器設備和技術手段，如全站儀、地質雷達、電磁波勘探等高精度儀器， 可以提供更為準確、 全面的地質和水文信息，有助于深入了解地下情況，為巖土工程提供可靠的基礎數據。 采用高精度勘查技術的同時，還需要結合遙感技術、地理信息系統等現代信息技術，對勘查數據進行綜合分析和處理，通過多源數據的融合，可以更全面地描繪地下水文地質特征，提高數據的可信度和可用性， 為巖土工程提供更為精準的勘查基礎。

4.2 全面進行風險評估與管理

水文地質勘查技術在巖土工程中的應用， 除了提供基礎數據外，還應全面評估和管理工程的風險。 在水文地質方面，存在地下水位變動、土層滲透性不均勻等風險因素，對工程的穩定性和安全性有潛在的影響，因此，為了保障水文地質勘查技術的應用，需要進行全面的風險評估。 通過勘查技術獲取的數據，結合地質工程的特點，明確可能存在的風險點和隱患，并利用數值模擬、統計分析等方法，量化地下水文地質因素對工程的影響程度，形成風險評估報告，同時建立科學的風險管理體系，制訂相應的風險應對措施和預案，以確保在工程實施過程中能夠及時有效地應對各類可能的風險。

4.3 多學科協同與工程實踐結合

在水文地質勘查的過程中，涉及地質學、水文學、土力學等多個學科領域，因此，需要建立多學科協同的工作團隊，集成不同領域的專業知識， 對巖土工程的水文地質情況進行全面、深入的研究，多學科協同的關鍵在于建立有效的溝通和合作機制，確保各專業領域的專家能夠充分交流和合作，還需要將水文地質勘查的結果與實際工程實踐結合起來， 不斷優化勘查方案和技術手段。 通過在實際工程中的驗證和調整，逐步完善水文地質勘查技術的應用標準和規范， 提高其在巖土工程中的適用性和可操作性。

5 結語

綜上所述， 水文地質勘查技術在巖土工程中的應用具有重要意義，不僅可以提供關鍵的地下信息支持，確保工程的穩定性和安全性，同時也為合理設計、施工和管理提供了有力的技術保障，未來需要持續深入水文地質勘查技術的研究，進一步發揮出水文地質勘查技術的優勢。