地下水对岩土工程的危害及预防

邓明

江苏华丽智能科技股份有限公司 邮编 225200

摘要：地下水问题在工程勘察设计和施工过程中，始终是一个极为重要而又易于被忽视的问题。本文提出了地下水的危害及其解决措施，为工程设计和施工提供必要的水文地质资料，以消除或减少地下水对岩土工程的危害。

关键词：岩土工程；地下水；预防；措施

一、引言

纵观世界工程史上成功和失败的例子，我们可以看出，在工程的勘察、设计和施工过程中，地下水的存在，对建筑工程有着不可忽视的影响。因此水文地质和工程地质必须紧密联系起来。因为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，影响建筑物的稳定性和耐久性。二者关系极为密切，互相联系和互相作用。

二、地下水引起的岩土工程危害

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。地下水是岩土体的组成部分，直接影响岩土体的工程特性，影响建筑物的稳定性和耐久性。

（一）地下水位升降变化引起的危害

地下水位的天然变化是区域性、季节性渐变的而且变化幅度较小。但是，人为因素引起局部的地下水位升降变化的幅度和速度往往大于天然变化，它所引起的岩土工程危害更为严重为了正确评价地下水位升降变化对岩土工程的影响，在工程勘察中首先要准确地测定静水位。

地下水位升降变化能引起膨胀性岩土产生不均匀的胀缩变形，严重者形成地裂，引起建筑物特别是低层或轻型建筑物的破坏。当地下水位变化频繁或变化幅度大时，不仅岩土的膨胀收缩变形反复，而且胀缩幅度也大。在建筑工程的地基内，当地下水位在基础底面以下压缩层范围内发生变化时，就能直接影响建筑物的稳定性。若水位在压缩层范围内上升时，软化地基土，使其强度降低、压缩性增大，建筑物可能产生较大的沉降变形；若水位在压缩层范围下降时，岩土的自重应力增加，可能引起地基基础的附加沉降，如果土质不均匀或地下水位的突然下降也可能使建筑物发生变形破坏。

（二）地下水水力作用引起的危害

地下水在天然状态下水力作用比较微弱，若人为工程活动中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，往往会引起流砂、管涌、基坑突涌等严重的岩土工程危害。例高层建筑深基坑开挖中在基坑下部有承压含水层存在时，开挖基坑减小了承压含水层上覆隔水层的厚度，当隔水层减小到一定程度时，承压水的水头压力能顶裂或冲毁基坑底板，造成突涌现象。

（1）基坑突涌形式及其危害。基坑突涌与承压含水层的类型及其岩性有关。当承压含水层为裂隙水、岩溶水或中粗砂、砾砂；卵砾孔隙水时，基底顶裂后，地下水即从裂缝中涌出，使其基坑积水；如承压含水层为细粒砂层时，基底易产生喷水冒砂现象。

（2）基坑突涌防治措施。工程勘察中首先掌握基坑周围内隔水层的厚度、岩性、重量，承压含水层顶板埋深、承压水头高度，含水层的类型、岩性等情况，然后根据基坑开挖深度，分析能否产生突涌及其造成的危害。控制基坑开挖深度，使基底隔水层保留不致产生突涌的厚度；二是在基坑外围设置排水孔，降低承压水位，减少承压水头压力防治突涌的措施建议。

（三）对水文地质问题勘察的建议

岩土工程勘察中在对水文地质问题勘察时，应先收集、整理拟施工区域的基础性水文地质数据与资料，将其与施工方案中所采用的数据进行对比，对施工风险区和隐患区详细勘察，采用取样试验等方法对水文地质条件进行全面系统的勘察与评估，进而掌握详细、可靠的地下水变化幅度及规律，与周围岩土的性质结合后综合分析、评估突涌、流砂及管涌等情况发生的几率，根据地质条件的不同可考虑采用对地下水截留并外排或者补充地下水等针对性措施，以保障岩土体的稳定性，从而最大限度地保证工程设计方案的合理性。

三、岩土工程勘察中的地下水分析

（一）岩土工程勘察中地下水的勘察要求

在工程勘察中应根据工程要求，需查明该地区自然地理及地形地貌，地质环境及构造特征。此外，还应通过搜集资料和水文地质勘察工作，查明以下水文地质条件：（1）区域性气候资料，如降水量、蒸发量、历史最高水位、近3～5年最高地下水位、水位变化趋势；地下水补给排泄条件、地表水与地下水的补排关系及对地下水位的影响。（2）主要含水层的分布、厚度及埋深，各含水层和隔水层的埋藏条件、地下水类型、流向、水位及其变化幅度；通过现场试验测定地层渗透系数等水文地质参数。（3）场地地质条件下对地下水赋存和渗流状态的影响；判定地下水水质对建筑材料的腐蚀性。

（二）岩土工程勘察中地下水的评价

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，总结以往的经验和教训，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）依工程场地所处水文地质情况及岩土性质，因地制宜，重点评价地下水对岩土体和建筑物的作用和影响，预测可能产生的岩土工程危害，提出防治措施。若某地区岩土体的含水率高，且夏季降水量大，冬季冻土层厚，那么在工程勘察时，不仅要考虑地下水对岩土体和建（构）筑物的作用和影响，更重要的是研究地表水带来的不利影响。

（2）工程勘察中还应密切结合建筑物地基基础类型的需要，查明有关水文地质问题，提供选型所需的水文地质资料。

（3）不仅要查明地下水的天然状态和天然条件下的影响，更重要的是分析预测在人为工程活动中地下水的变化情况，及对岩土体和建筑物的反作用。

（4）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地质问题。

四、地下水对岩土工程的危害

（一）地下水位上升引起的岩土工程危害

①引起粉细砂及粉土饱和液化、出现流砂、管涌等现象，给施工带来很大困难。

②斜坡、河岸等岩土产生滑移、崩塌等不良地质现象，影响其稳定性。

③具特殊性的岩土体结构破坏、强度降低、软化。

④对地下室、地下构筑物的防潮、防湿、防水或稳定性产生影响。

⑤土壤沼泽化、盐渍化，增强岩土及地下水对建筑物腐蚀性。

⑥引起坚硬岩土软化、水解、膨胀、抗剪强度降低，导致建筑物破坏。

（二）地下水位下降引起的岩土工程危害

①地下水的过大下降会引发地质灾害，如地裂缝的产生、海水入侵、地表塌陷及地面沉降等。

②地下水的过大下降会引发环境问题，如地下水资源枯竭，地下水中有害离子增多，矿化度增高以及水质恶化等，对人类自身的居住环境造成很大威胁。

五、结语

岩土工程问题中，地下水问题占有相当重要的位置，准确合理地查明地下水的水文地质条件，不仅使资料的可靠程度更高，而且可更好地利用岩土体的潜在能力。因此，为提高工程勘察质量，在工程勘察中要求查明与岩土工程有关的水文地质问题，以消除或减少地下水对岩土工程的危害；随着工程勘察的发展，其必将受到越来越广泛的重视，切实做好水文地质工作将对勘察水平的提高起着极大的推动作用。

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