【摘 要】在工程勘察中同时开展有针对性的、必要的水文地质勘察工作,包括现场勘探、调查、分析、计算和灾害评估。地下水位量测和水文地质边界的分析等。
【关键词】工程勘察；灾害评估；含水层系；微承压水；水文地质边界
1、岩土工程单元体划分和评价
工程勘察报告中将土性相近、岩土工程指标一致的土层作为同一单元体处理。一般情况下,它也体现了各土层的水文地质性质尤其是水理性质的差别。
地区地面沉降研究中惯称为“第一承压含水层”、“第二承压含水层”等多是粉性、砂性土层,土的工程性质较好,是地区良好的桩基持力层。应当注意,埋藏较浅的颗粒偏细的粉性土为主的土层,包括勘察规范中的②3、③2、④2、⑤2等。由于历史性原因使上述土层在市地面沉降研究中未视为承压含水层,尽管它们均饱含承压水。在单元体判别时,有时由于层厚不大多被合并处理,而在更新世末期“古河道”发育地区的⑤2层。由于其岩性、岩相变化十分复杂,厚度急剧增大,有时虽细分为多个亚单元体处理。但在勘探评价时较少注意到其间存在着的密切的水力联系及由此对未来工程设计、施工的影响。
在水文地质学中“微承压水”是指具有一定的渗透性、存在越流补给关系的承压含水层。但规范所指的“微承压水”含水层不全如此,不少是标准的承压含水层。是市六、七十年代开始进行区域地面沉降研究时将第⑦、第⑨等含水层命名为第一、第二承压含水层的既成事实,使市勘察规范编制时将这些浅埋于⑦层以上的承压含水层统冠以“微承压水”。
对该土层在勘探区内垂直和水平相变有一个完整的印象,从而形成初步的单元体划分方案。然后,在室内综合现场编录、静探曲线和土试报告,对土层进行详细分层的基础上,进行岩土水文地质、工程地质性质的综合分析、归并成若干亚单元体。按规范将粉性土夹层或透镜体甚少,并且不存在水力联系的判为⑤1、⑤3等亚单元体及其子层。
粉性土含量较高的划为⑤2层。然后对⑤2层再进行细分。该三个亚层应允许重复出现、互相叠置。从水文地质角度重点则是⑤2层,注意该“微承压水”含水层的三度空间的分布和水力联系。对被⑤1、⑤3分隔为多层的⑤2层应视作为一个含水层系。对于②3、③2、以及④2层粉性土,尤其是③2层,在单元体处理时,也应遵照上述原则,做好亚单元体划分,并加强相应的水文地质勘探和评价工作。
2、地下水位
2.1 地下水位测定
众所周知,不存在水力联系的各含水层具有各自的水位(潜水位或承压水位)。在已废止的1994版勘察规范中,由于历史原因只要求测定初见水位和稳定水位,后者规定在终孔后24小时测定。实际上测得的是混合水位,不能反映出各含水层的水位及其差异。在现用的市勘察规范中明确规定应分层测定地下水位,并要求确保测定前止水质量以保证测定水位的可靠性,对此,不少单位的对策是可取的:
①在勘探孔附近挖一个深度1m左右小坑或小洞直接测定初见水位,待次日进场时测定稳定水位,并取潜水样;②用具有测孔隙水压力功能的多桥探头,结合静力触探测试保证探头在孔内稳定测试时间,同时测定各含水层的承压水位;③在勘探孔内分层埋置孔隙水压力探头,分层测定各含水层的稳定水位;④有些单位则利用场地群孔勘探之便,在相应的钻孔中用传统的埋管止水方法,分别在每一个孔中只测定一个含水层的地下水位。此法可免为测稳定水位使钻孔施工等待时间过长之不足。
2.2 地下水位动态
潜水位主要受大气降水/蒸发影响,丰水季节偏高,旱季偏低,规范推荐埋深在0.5m~1.5m是可行的。但要注意由于工程填、挖方活动,使现场测定水位可能小于0.5m或低于1.5m(埋、填方时)。在勘察时应记录实际水位埋深,同时进行分析。
原因可能是:
2.2.1 布置的观测孔离地表水体距离过远,超出地表水位周期涨落对岸侧潜水位的影响范围。众所周知,地表水位周期性涨落对附近地下水位影响是随着距离增大而减小直至消失。
2.2.2 潜水位观察孔观察时间安排欠合理。或观测次数过少,观测间隔不均匀,或未及时测定相邻地表水位。
3、水文地质边界条件
国家岩土工程勘察规范明确要求在岩土工程勘察中要了解“地下水的补给、排泄条件,地表水和地下水的补给排泄关系……”。在沿海地区人们也较关注江、海水和地下水的联系问题。由于沿江、沿海含水层的开采(疏干),引起江、海水的倒灌,海水回灌后导致作为供水水源的含水层水质咸化。在工程勘察中,则应重视作为建筑物地基或环境的砂、粉性土含水层与江、海地表水体存在水力联系情况下对地下工程排水疏干活动的直接影响(基坑涌水量急剧增加)、并同时引起的欠胶结的粉、砂性土层发生流砂、潜蚀、液化乃至基坑壁、底板失稳、地下空间崩塌等工程事故。
埋藏较深的⑦、⑨层承压含水层,在不少地区由于缺失其间隔水层⑧层粘性土,使二个承压含水层成为一个深厚的承压含水层系,它们具有相同的水质,同一的承压水位,并且储水量充沛。目前深部空间开发工程大多浅于⑦层顶板。当前,应重点关注的是二、三十米深度以内的潜水含水层和各“微承压水”含水层,包括各含水层之间的水边界特点及其水力联系,各含水层和地表水之间直接的水力联系,各“微承压”含水层通过其它含水层和地表水之间的间接的水力联系等等。如上节所述,由于②3层埋藏甚浅,土质以粉性为主,因而,常常和周围的地表水体不存在隔水层。岩土工程师更有必要了解其水力联系程度,并结合未来工程距离地表水体补给(排泄)边界远近,未来工程基坑(地下空间开挖深度、疏干要求、降水幅度、稳定时间)特点,区别有无地表水补给边界的不同情况,计算疏干量,并评估疏干程度对周围土体及建筑物影响。在经大面积堆填、整平地区,要注意被填埋的透水性高的暗浜、暗塘,成为将地表水引入施工基坑的通道,导致地下空间发生工程灾害。各大致水平成层的“微承压水”含水层,由于埋藏于一定的深度,大多与周围地表水间不存在直接的透水边界,正常情况下和⑦、⑨层承压水间也受⑥层粘性土阻隔,无水力联系。然而,有不少情况使各独立存在的“微承压水”和周围地表水发生水力联系:③层土颗粒偏粗、局部夹砂,以粉性为主,并且直接和②3层粉性土叠置,成为含水层系,籍此和周围地表水体沟通;在更新世末“古河道”分布地区厚层⑤层土颗粒偏粗,常成为一厚层的含水层系。当下部缺失稳定的⑤3、⑥层时,⑤2层微承压水和下伏第⑦层承压水直接沟通。此时,相联通的含水层系承压水头一般不会高于⑤2层水头,但其地下空间涌水量的增加是十分可观的!
4、结束语
加强水文地质工作是地区工程建设发展的需要,遍地开花的各种深基坑和正在形成的网络化的地下轨道交通工程,要求岩土工程师在工程勘察工作中必须强化相关的水文地质工作,尤其是潜水含水层和各微承压水含水层的勘探评价。
参考文献
[1]戴一鸣.探讨解决岩土工程勘察中存在的技术问题[J].福建建设科技, 2005, (01)
