岩土工程勘察中地下水的问题与解决方案

岩土工程勘察中地下水的问题与解决方案

左鸣

天津市森汇工程技术有限公司

摘要:岩土工程勘察是确保土木工程项目成功实施的关键环节，其中地下水的分析与评价尤为关键。本文首先阐述了岩土工程勘察中地下水分析的重要性，包括地下水位的测定、土壤与地下水的相互作用及其对土壤物理和力学性质的影响，接着探讨了地下水对岩土工程稳定性的具体影响，如地下水位变化、流砂现象和地下水腐蚀性问题，并针对这些问题提出了一系列应对措施，最后文章强调了岩土工程师在设计和施工过程中，必须综合考虑地下水的影响并采取适当的预防和应对措施，以确保工程结构的安全性和耐久性。本文旨在为岩土工程勘察和设计提供科学的指导和参考，以促进工程的顺利进行和长期稳定。

关键词：岩土工程勘察；地下水；工程稳定性；流砂

引言

岩土工程勘察是土木工程领域中的关键环节，它涉及到对工程场地的地质条件、土壤特性以及地下水状况的全面分析与评价。地下水作为岩土工程勘察中不可忽视的因素，其对工程结构的稳定性、安全性和经济性具有深远的影响。地下水的存在不仅会改变土壤的物理和力学性质，还可能诱发诸如流砂、地下水腐蚀等工程问题。因此对地下水的深入分析和评价对于确保工程的成功实施至关重要。

1.岩土工程勘察中的地下水分析

1.1 岩土工程勘察中地下水的要求

在岩土工程勘察中对地下水的分析至关重要，它不仅需要准确测定地下水位及其变化规律，而且要深入理解地下水与土壤之间的相互作用。地下水位的准确测定可以通过如钻探、地球物理勘探和水文监测等多种方法实现，这些方法可以提供地下水位的详细数据，帮助工程师预测和规划工程结构的稳定性。此外地下水位的变化规律对于评估工程的长期稳定性和安全性同样重要，地下水对土壤的物理和力学性质的影响需要通过实验室测试和现场试验来综合评估，这包括土壤的渗透性、压缩性和强度等关键指标。通过对这些指标的深入分析，可以更准确地预测土壤在地下水作用下的行为，为工程设计提供坚实的科学依据。

1.2 岩土工程勘察中地下水的相关评价

渗透性评价是基础直接关联到工程的排水和防渗设计，高渗透性土壤可能导致水分快速流失，这不仅会影响工程的稳定性还可能导致水资源的浪费，而低渗透性土壤则可能引起水分积聚增加土壤的孔隙水压力，从而影响土体的有效应力和抗剪强度。

压缩性评价则关注地下水如何影响土壤的压缩行为，这对于预测工程的沉降量和制定地基处理措施至关重要。强度评价进一步分析地下水如何改变土壤的强度特性，这对于确保工程结构的承载力和稳定性具有决定性意义。

腐蚀性评价则涉及到地下水中化学成分对工程材料的潜在影响，这不仅关系到材料的选择还关系到工程的长期耐久性。

2.岩土工程勘察中地下水的问题

2.1地下水位对岩土工程产生的危害

地下水位的高低及其变化对岩土工程的影响是多方面的。高地下水位可能导致土壤饱和降低土壤的承载能力增加工程的不稳定风险。在高地下水位条件下土壤的孔隙水压力增加，这可能导致土体的有效应力降低从而减弱了土体的抗剪强度。此外地下水位的波动还可能引起土壤的膨胀和收缩，导致工程结构的不均匀沉降，这种不均匀沉降可能会引起结构裂缝、倾斜甚至倒塌，对工程安全构成严重威胁。因此在岩土工程设计和施工中必须充分考虑地下水位的影响，采取适当的措施如提高地基承载力、设置排水系统等，从而确保工程的稳定性和安全性。

2.2地下水引起的流砂问题

流砂是地下水作用下的一种特殊现象，当地下水位上升至地表附近时土壤中的细颗粒在水的作用下被冲走，从而导致土壤结构的破坏和地面的塌陷，流砂现象不仅对工程结构的安全构成威胁还可能对周边环境造成严重影响。流砂的产生通常与土体的颗粒组成、地下水位的升降以及土体的密实度有关。在施工过程中，如果遇到流砂现象可能会导致施工设备陷入、施工进度受阻，甚至造成工程事故因此必须在工程勘察阶段就识别流砂的风险，并在设计和施工中采取相应的措施，如加固地基、设置防渗层、采用井点降水等以防止流砂的发生和扩散。

2.3地下水的腐蚀性对工程产生的影响

地下水中的如硫酸盐、氯离子等腐蚀性物质会对工程结构的材料产生腐蚀作用，降低材料的耐久性缩短工程的使用寿命。腐蚀作用会导致混凝土结构的强度降低，钢筋锈蚀甚至会引起结构的局部破坏。此外地下水的腐蚀性还可能影响工程设备的运行，如管道的腐蚀穿孔、设备的腐蚀损坏等。因此对地下水腐蚀性的评估和预防措施的制定对于确保工程的长期稳定运行至关重要，在岩土工程勘察中应通过取样分析地下水的化学成分评估其腐蚀性，并根据评估结果选择合适的抗腐蚀材料或采取防腐措施，如涂层保护、阴极保护等以提高工程结构的耐久性。

3.岩土工程勘察中地下水的应对措施

3.1 流砂的防治

流砂现象是岩土工程中一个严重的稳定性问题，它通常发生在地下水位较高或土层渗透性较强的地区。防治流砂需要采取综合性措施包括但不限于：提高地下水位以降低土壤的孔隙水压力，加固土壤以增强其抗剪强度，设置排水系统以减少土壤的饱和度，以及采用防渗措施来防止水分渗透，这些措施可以单独或组合使用以适应不同的工程条件和地质环境。例如通过深层搅拌或注浆加固土壤，可以提高土层的整体稳定性；而设置井点降水系统则可以有效地降低地下水位，从而减少流砂的风险。此外还可以考虑使用土工合成材料来增强土壤的抗冲刷能力，或者采用地锚等技术来加固土层。

3.2 地下水腐蚀的防止措施

地下水腐蚀是影响工程结构耐久性的重要因素。为了有效防止地下水腐蚀可以采取以下措施：首先，选择合适的耐腐蚀材料，如不锈钢、高强混凝土或添加了防腐添加剂的混凝土，以提高结构的耐腐蚀性能；其次，设置如涂层、塑料膜或防水层等防腐蚀层以隔绝地下水与结构的直接接触；此外，定期进行如重新涂覆防腐层或更换受损部件等防腐维护以延长结构的使用寿命；最后，对于钢筋混凝土结构可以采用阴极保护技术，通过施加电流来减缓钢筋的腐蚀速度。这些措施的综合应用可以显著提高工程结构的耐腐蚀性能，确保工程的长期稳定运行。

3.3 降水的防止措施

降水对地下水位和土壤稳定性的影响不容忽视。为了有效控制降水对工程的影响可以采取以下措施：设计和建设有效的地表和地下排水系统，如排水沟、排水井和排水管以快速排除地表水和地下水；采用井点降水、深井降水等技术，通过抽取地下水来降低地下水位；通过如添加砂石材料或进行土壤压实等改良土壤结构提高土壤的渗透性加速水分的排出；在土层中设置隔水层，如粘土层或防水膜阻止水分的垂直渗透。这些措施的实施可以有效降低土壤的水分含量提高土壤的承载能力，从而提高工程的稳定性。

结论

岩土工程勘察中地下水问题的处理是确保工程安全与稳定性的关键。本文论述了地下水在岩土工程勘察中的重要性，分析了地下水位变化、流砂现象以及地下水腐蚀性对工程结构的影响，并提出了相应的防治措施。地下水位的准确测定和变化规律的深入理解，对于预测和规划工程结构的稳定性至关重要。流砂现象和地下水腐蚀性问题需要通过综合的工程措施来预防和解决，包括地基加固、排水系统设置、防渗层应用以及材料选择和防腐技术的应用。通过这些措施的实施可以显著提高工程结构的耐久性，延长工程的使用寿命并减少因地下水问题引起的工程风险。

参考文献

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[2]陈小宁.岩土工程勘察过程中地下水的影响及应对策略[J].房地产世界.2024-03-25

[3]蔡奥博.岩土工程勘察过程中地下水的影响及应对策略[J].江苏建材.2023-12-28