地下水对岩土工程的危害及预防研究

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[摘要]地下水不仅仅是岩土层的重要构成部分，也属于一项基础性的工程环境，会对岩土体的工程特征产生决定性的影响作用，进而决定建筑物的耐久性和稳定性。随着岩土工程勘察人员对于水文地质条件研究的逐步深入，地下水对于岩土工程所产生的危害也逐渐引起了人们的关注，所以，加强岩土工程勘察过程中的地下水文地质研究，也逐渐成为了其关键环节之一。本文就对地下水对岩土工程的危害进行了分析，同时探讨了相关的预防措施。

[关键词]地下水 岩土工程 危害 预防

[中图分类号]P641 [文献码]B [文章编号]1000-405X（2013）-6-193-1

水文地质条件指的是自然环境中，地下水的运动和变化情况。水文地质学就是以地下水为主要研究对象的一门学科，其主要研究内容在于地下水的形成与分布规律，地下水对于矿山开采与工程施工所产生的危害与防治措施。如何合理利用地下水资源，以及地下水的化学成分和物理性质等等。岩土工程与水文地质条件之间是相互作用、相互联系的关系，对于水文地质条件较为复杂的区域，水文地质勘察应为岩土工程设计和施工过程中首要的考虑因素。

1 地下水对岩土工程造成的危害

1.1 地下水快速升降所导致的岩土工程危害

地下水的快速升降会导致岩土膨胀的均匀性降低。进而出现胀缩变形问题，一旦地下水发生短时间内的频繁升降现象，则岩土会出现往复性的膨胀收缩变形，且岩土的膨胀收缩幅度会明显增加，并产生地裂现象，并破坏轻型建筑物的稳定性和使用寿命。在自然情况下。地下水的动态压力会较小。且不会产生较为严重的危害，然而，一旦地下水受到人工工程施工等因素的影响，则其天然动力平衡状态会受到破坏，受到动水移动压力的影响，常会对岩土工程产生较为严重的影响，主要表现为基坑突涌、管涌、流砂等。

1.2 地下水位降低对岩土工程造成的危害

人为因素是导致地下水位降低的主要原因，主要包括下游水库的修建或是上游筑坝截夺地下水补给、采矿活动疏干矿床以及大量集中抽取地下水等等。若地下水位降低现象较为严重，则会造成水质恶化、地下水源枯竭、地面塌陷、地面沉降、地裂等恶性的地质灾害，并严重威胁人类的生活和工作环境，以及建筑物和岩土体的稳定性。

1.3 地下水位上升对岩土工程造成的危害

导致地下水发生水位上升的原因较为复杂。主要包括施工或浇灌等人为因素；气温或降雨量等水文气象因素；总体岩性产状和含水层结构等地质因素。但大部分情况下是多种因素共同作用的结果。地下水位上升对于岩土工程造成的危害主要表现为：建筑物失稳、基础上浮、地下洞室充水沉没：粉土和粉细砂管涌、流砂、饱和液化等现象；破坏非凡性的岩土体结构，导致其发生软化、强度降低等变化；河岸、斜坡、岩土层崩塌或是滑移等地质灾害现象；土壤盐渍化、沼泽化，导致地下水和岩土严重腐蚀建筑物。

2 防治措施

粉土层、粉砂和细砂是管涌和流砂现象发生率最高的部位，在低塑性饱和粘土中，一旦其受到扰动因素的影响，则会出现流砂现象，而粗颗粒土的流砂现象发生率则较低。因为地下水的管涌和流砂现象会导致严重的工程危害，因而在实际的施工过程中，应对地下水进行适当处理，从而保证工程的顺利完成，提高工程施工的安全性。地下水对岩土工程危害常用的预防方法包括：

（1）帷幕设置法。

帷幕设置法指的是通过设置打设搅拌桩、地下连续墙、打设板桩或者其他防水介质的方式来避免地下水发生基坑渗入现象，这也是深基坑工程施工较为常用的危害预防方法，但仍然需要通过人工降水法来达成基坑内降水的目标。

（2）井点降水法。

井点降水法需要在基坑周围预先设置特定数量的滤水管，通过抽水设备将地下水完全抽出，保证地下水位下降低至坑底处，并保持到工程完成。井点降水法能够在降低流砂发生率的同时，实现岩土工程施工条件的逐步改善。另一方面，因为地下水位下降时会同时产生土体自重作用和动水压力向下作用，进而增强地基土的自身承载能力，并压密基底土层。井点降水法根据不同的吸水方法和原理，以及系统设置情况，分为深井井点、管井井点、电渗井点、喷射井点和轻型井点。

（3）集水井明排法。

在基坑开挖深度达到地下水位后，应将适当坡度的排水明沟设置在基坑周围或是基坑两侧，并将集水井设置在基坑四角以及每隔30至40cm距离的位置上，保证地下水能够进入集水井内，并通过水泵抽出基坑。通过集水井明沟排出地下水的方法具有操作简便、经济性好等优势，然而，这一方法仅仅适用于地下水位较低以及土质较好的基坑开挖工程。在开挖基坑达到地下水位后，可通过集水井将地下水排出，若坑壁或坑底的土粒呈现为随地下水流动的状态，并持续涌入基坑，则可将其称为流砂现象。流砂现象发生后，则岩土层的承载力会逐渐消失，并会在开挖的同时冒出。进而降低设计深度开挖的准确性，导致较大的工程施工困难。流砂现象发生的主要影响因素在于动水压力的方向和大小。因而，保持动水压力平衡或是减低动水压力是最为主要的流砂防治措施，其具体方法包括：井点降低地下水位、打钢板桩法、抢挖法等。

3 总结

综上所述，岩土工程施工过程中，地下水的影响具有十分重要的作用，对其地下水位和水文地质条件进行合理准确地检查，能够为工程的设计和施工提供可靠依据，同时有助于岩土体利用潜力的进一步发挥，所以，为了实现工程勘察质量的进一步提高，在岩土工程勘察过程中，应重点查明相关的水文地质情况，从而最大限度地减少和消除地下水对于岩土工程造成的损害。随着我国近年来岩土工程勘察技术的快速发展，这一问题也必将会受到越来越多的关注，从而实现岩土工程水文地质勘察工作质量的进一步提高。