岩土工程勘察中的水文地质问题探究

庞长君

摘要：本文主要探讨了岩土工程勘察中的水文地质问题，包括地下水位、渗流特性以及地下水对土体稳定性的影响等方面。通过对水文地质问题的深入研究和分析，可以为岩土工程设计和施工提供重要的依据和指导，确保工程的安全可靠性。总之，深入研究和解决岩土工程勘察中的水文地质问题对于保证工程的安全可靠性具有重要意义。本文将针对水文地质问题的核心内容展开探讨，希望为岩土工程设计和施工提供一定的理论依据和实践指导。

关键词：岩土工程；水文地质；问题探究

引言：

    岩土工程中的水文地质问题是进行工程勘察和设计时必须考虑和解决的重要因素之一。水文地质条件直接影响着岩土体的力学性质、渗透性以及整体稳定性，因此在进行岩土工程勘察时，必须充分了解和评估地下水位、渗流规律以及地下水与土体相互作用的情况。同时，定期监测和调整工程措施也是确保工程安全和可持续发展的必要步骤。

一、水文地质勘察技术

1.1地下水位监测方法和技术

    地下水位是岩土工程中的重要参数，对于工程设计、施工和运营具有重要影响。以下是几种常用的地下水位监测方法和技术：

  （1）现场实地观测：在已钻好的监测井内安装水位计，通过压力传感器或浮球式水位计等设备测量地下水位。利用测井仪器将水位计下放到钻孔深度，记录不同深度处的水位数据。

  （2）定点监测井网：在岩土工程区域内合理选择位置并布设监测井，形成监测点阵以获取地下水位信息。将各个监测井的水位计连接起来，通过远程自动采集与传输数据，实现对地下水位的集中监测。

  （3）遥感技术：利用卫星或飞机搭载的雷达设备，通过微波信号的反射与干涉推测地下水位的变化。通过监测地表温度的变化，推断地下水位的高低。

  （4）数值模型：利用地下水流动方程和岩土工程区域的地质、水文参数进行模拟，预测和推测地下水位变化。通过对历史地下水位数据进行统计分析，建立概率模型以估算未来的地下水位状态。

  （5）无线传感器网络：将无线传感器安装在监测井内，通过无线通信技术实时监测和传输地下水位数据。利用无线传感器网络自动采集数据，并通过数据处理系统进行实时分析和可视化展示。

    选择适当的地下水位监测方法和技术应考虑研究目的、监测区域的特点、经济成本和技术可行性等因素。多种方法和技术的结合使用可以提供全面准确的地下水位数据，为岩土工程设计和施工过程中的决策提供可靠依据。

1.2井孔观测技术及其在水文地质勘察中的应用

    井孔观测技术是水文地质勘察中常用的方法之一，通过在地下钻探或开挖的井孔内进行不同参数的观测，可以获取有关地下水位、水质、地层性质等重要信息。以下是具体内容：

（1）井孔观测技术概述：通过机械或人工手段在地下钻探井孔，揭示地下水位、地下水动态和地层结构等信息。包括岩土工程中的观测井、监测井、水井等，提供了稳定的环境以进行地下水位等参数的测量和监测。

（2）井孔观测参数与技术：使用水平尺、水位计等设备测量井孔内的地下水位，并记录变化趋势。采集井孔内地下水样本，利用化学分析方法检测水质指标，如pH值、电导率、离子浓度等。通过观察井孔壁面的变化，描述地层特征，并进行岩土样品的取样分析。

（3）水文地质勘察中的应用：井孔观测技术可提供连续的地下水位测量，帮助了解地下水位变化规律、季节性变化和长期趋势。通过观察井孔内地下水位和水质的变化，可以推断地下水的补给源、流动路径和补给-排出关系等。利用井孔监测仪器可测定井孔内的静水压力、水头、渗透系数等水力参数，用于水文地质建模和分析。通过对井孔内地下水样本进行化学分析，识别潜在的地下水污染源和程度，为防治提供依据。

    井孔观测技术在水文地质勘察中发挥着重要作用，能够提供丰富的地下水位、水质和地层信息。其应用有助于深入了解地下水系统的特征和行为，为岩土工程设计、施工和环境管理提供科学依据。

二、岩土工程勘察中水文地质问题探究

2.1地下水对边坡与基坑工程的影响

  （1）边坡稳定：地下水通过渗流作用会增加土体的饱和度，降低土体的内摩擦角，导致边坡的稳定性降低。地下水位的变化会引起饱和线位置的上升或下降，从而改变边坡的有效应力分布和承载能力。地下水渗流会产生渗流压力，在边坡中形成水平和垂直方向的压力，增加了边坡破坏的可能性。

  （2）基坑开挖：地下水位高于基坑底部时，可能发生涌水现象，给基坑开挖带来困难和危险。地下水的存在会影响土体的应力状态和干湿胀缩性质，导致基坑周边土体的变形和沉降。地下水的排泄和降低会改变土体的孔隙水压力分布，影响基坑周围土体的稳定性。

  （3）施工工艺：在边坡和基坑工程中，常需要采取有效的排水措施以降低地下水位，确保工程的安全进行。根据地下水位和土体性质，选择合适的支护结构，如边坡防护、开挖支护墙等，以提供稳定的施工条件。

2.2地下水对渗透变形的影响

  （1）渗流引起的孔隙水压力：地下水通过孔隙介质的渗流会生成孔隙水压力，导致岩土体内部发生应力重新分布。地下水流经饱和岩土体时，会降低岩土体的有效应力，增大了岩土体内外的应力差，导致渗透变形。地下水位的变化导致孔隙水压力的不均衡分布，产生不同位置的渗透变形。

  （2）平衡含水层渗透变形：地下水位的变化可以引起含水层的挠曲和弯曲，导致岩土体发生局部的渗透变形。地下水位下降会使悬浮靠水层失去支撑，导致岩土体下方的沉降和变形。

  （3）渗透引起的溶蚀和颗粒迁移：地下水中存在溶解性物质时，渗流会引起岩土体内部溶蚀作用，导致颗粒结构的疏松和渗透变形。地下水的流动会带走颗粒间的细小颗粒，引起岩土体的颗粒迁移和变形。

  （4）渗透对工程稳定性的影响：地下水通过渗流作用使边坡饱和且增加孔隙水压力，降低边坡的抗剪强度，进而影响边坡的稳定性。地下水的存在会改变土体的有效应力分布，减小土体的摩擦阻力，使地基承载力降低。

2.3地下水对基础结构的上浮影响

    地下水是影响基础结构稳定性的重要因素之一，其存在和变化可以导致基础结构发生上浮现象。以下是地下水对基础结构的上浮影响的主要方面：

  （1）浮力效应：当地下水位高于基础底部时，水与土体的接触面会形成浸润曲线，使土体获得浮力。浸润曲线上的浮力会向上推挤基础结构，导致基础结构发生上浮。

  （2）孔隙水压力的变化：地下水位变化引起孔隙水压力的不均衡分布，产生上浮效应。孔隙水压的增加降低了土体的有效应力，使基础结构受到减小的垂直荷载。

  （3）土体饱和度的改变：地下水位的上升导致土体饱和度增加，进而改变了土体的力学特性，使基础结构易于上浮。饱和度的变化还会引起土体的体积变化，导致基础结构产生上浮位移。

  （4）土体渗透性的影响：地下水的存在会改变土体的渗透性，增加孔隙水的流动能力，进而促使基础结构上浮。渗透性的改变还会引起土体内部的渗流压力分布不均匀，增大了基础结构上浮的风险。

结语

    地下水在工程中扮演着重要的角色，对边坡与基坑工程以及渗透变形和基础结构稳定性都有显著影响。了解地下水对工程的影响是确保工程安全和可持续发展的关键之一。充分了解地下水的特性和其对工程的影响，并采取适当的工程措施，是确保工程安全和可持续发展的关键。在实际工程中，应进行详尽的水文地质勘察和评估，以制定科学合理的设计方案，同时进行定期监测和调整，以及及时采取必要的措施来应对地下水带来的挑战，确保工程的稳定性和可靠性。

参考文献

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