地下水的特性范文
時間:2023-12-27 17:55:43
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篇1
一、材料和方法
1、材料
試驗(yàn)材料為遵椒一號,遵義縣辣椒辦惠贈。
2、方法
(1)sA對低溫條件下辣椒種子萌發(fā)的影響試驗(yàn)于2006年11月在貴州大學(xué)園藝系實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。辣椒種子經(jīng)粒選后,用0.1%高錳酸鉀消毒15 min,蒸餾水漂洗3次,再用濾紙將水吸干,然后分別放入0.5 mmol/L、1.0 mmol/L、1.5 mmol/L、2.0 mmol/L和2.5 mmol/L的SA溶液中,于26℃恒溫培養(yǎng)箱中浸種6h,取出后清洗3次,放入鋪有兩層濾紙的培養(yǎng)皿內(nèi),于17℃的光照培養(yǎng)箱中培養(yǎng)(黑暗),每天統(tǒng)計(jì)發(fā)芽數(shù),計(jì)算發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù),重復(fù)4次,以蒸餾水為對照。
(2)SA對低溫條件下辣椒幼苗生理生化指標(biāo)的影響 待上述種子大部分露白時,挑選長勢良好、出芽整齊的種子播于裝有珍珠巖的基質(zhì)中,并用Hoagland營養(yǎng)液澆灌,于20℃條件下培養(yǎng),當(dāng)2片子葉展平后,測定POD和CAT活性以及MDA和葉綠素含量等生理生化指標(biāo)。
二、結(jié)果與分析
1、SA對低溫條件下辣椒種子發(fā)芽的影響
由表1可知,SA對辣椒種子的發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)都有明顯的影響。隨SA濃度的增加,低溫條件下辣椒種子發(fā)芽率的變化趨勢均是先升高后降低。與對照相比,0.5 mmol/L,1.0 mmol/L和1.5 mmol/L 3個濃度處理的辣椒種子發(fā)芽率分別增加了25.39,37.30和45.94個百分點(diǎn),差異達(dá)到顯著水平;發(fā)芽指數(shù)分別增加了57.85%,54.89%和70.29%,且差異均達(dá)到極顯著水平,2.0 mmol/L和2.5 mmol/L處理的辣椒種子發(fā)芽率降低,2.5 mmol/L處理的辣椒種子發(fā)芽指數(shù)顯著降低,這可能是由于SA濃度過高對辣椒種子造成傷害的緣故。試驗(yàn)還發(fā)現(xiàn),2.0 mmol/L和2.5mmol/L處理后的種子出現(xiàn)發(fā)霉現(xiàn)象,2.5 mmol/L處理的發(fā)霉程度大于2.0 mmol/L,說明高濃度的水楊酸對低溫條件下的辣椒種子具有抑制作用。
2、SA對低溫條件下辣椒幼苗生理生化指標(biāo)的影響
(1)對辣椒幼苗葉片中POD(過氧化物酶)活性的影響POD活性的提高有利于植物細(xì)胞迅速清除沉積在植物體內(nèi)的氧自由基,主要是通過氧化酚類復(fù)合物來分解過氧化氫。由表2可知,經(jīng)SA浸種后,辣椒幼苗POD活性均升高。0.5 mmol/L和2.5 mmol/L處理的增加幅度較小,分別比對照增加4.26%和8.09%,與對照差異達(dá)到顯著水平;1.0 mmol/L,1.5mmol/L和2.0mmol/L 3個處理的POD活性分別比對照增加33.19%,38.72%和28.09%,差異均達(dá)到極顯著水平。由此說明,過低濃度或過高濃度的SA處理效果不佳,可能是因?yàn)榈蜐舛鹊腟A未能激發(fā)保護(hù)酶POD的活性,而高濃度的SA則破壞了辣椒種子和幼苗內(nèi)部的生理代謝,致使POD活性未能大幅度的增加。
(2)對辣椒幼苗葉片中CAT(過氧化氫酶)活性的影響CAT清除過氧化氫的能力很強(qiáng),它主要存在于過氧化物體中,催化分解過氧化氫。由表2可知,經(jīng)不同濃度SA浸種后,辣椒幼苗中CAT活性均升高。各處理辣椒幼苗體內(nèi)的CAT活性分別比對照升高了6.03%,13.78%,22.00%,22.82%和11.51%,1.0 mmol/L和2.5 mmol/L處理與對照之間存在顯著性差異,而1.5 mmol/L和2.0 mmol/L處理與對照達(dá)到極顯著性差異。因此,SA浸種可激活辣椒種子或幼苗體內(nèi)的CAT活性,以清除辣椒體內(nèi)的O2-自由基,使辣椒的抗寒性增強(qiáng)。
(3)對辣椒幼苗葉片中MDA含量的影響 MDA是膜脂過氧化產(chǎn)物,其含量的高低可以反映細(xì)胞膜系受損的程度。由表2可知,SA浸種可降低低溫條件下辣椒幼苗的MDA含量,降低細(xì)胞膜受傷害程度。經(jīng)1.5 mmol/L SA浸種的辣椒幼苗體內(nèi)MDA含量最小,0.5 mmol/L浸種的MDA含量最大,其分別比對照降低了47.49%和28.45%,與對照均達(dá)到極顯著性差異。試驗(yàn)結(jié)果表明1.5 mmol/L SA浸種后,幼苗體內(nèi)MDA含量最低,辣椒幼苗細(xì)胞膜受到低溫破壞的程度最低,有效地降低了膜脂過氧化造成的傷害,加強(qiáng)了細(xì)胞的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。
(4)對辣椒幼苗葉片中葉綠素含量的影響大量研究表明,低溫會引起植物體內(nèi)葉綠素含量下降。由表3可知,濃度在0.5~2mmol/L范圍內(nèi),幼苗中的葉綠素總量分別比對照提高7.17%,31.61%,51.30%和4.80%,證明SA處理對低溫條件下辣椒葉綠素含量有較大影響,尤其以1.5 mmol/L的處理效果最為明顯。但經(jīng)2.5 mmol/L處理后,辣椒幼苗葉綠素總量低于對照。說明SA濃度過高會影響種子內(nèi)部的生理代謝,導(dǎo)致幼苗體內(nèi)葉綠素總量降低,從而影響光合系統(tǒng),以至于出現(xiàn)葉片萎蔫、失水等癥狀。
三、討論
篇2
【關(guān)鍵詞】工程地質(zhì)勘察;水文地質(zhì);巖土水理性質(zhì);危害
中圖分類號:F407.1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:
1.前言
工程地質(zhì)勘察必須經(jīng)過勘察、設(shè)計(jì)才能進(jìn)行施工,勘察首當(dāng)其沖是進(jìn)行設(shè)計(jì)和施工的前提工作,其中勘查工作中關(guān)于水文地質(zhì)的分析極為重要,因?yàn)榈叵滤畬Φ刭|(zhì)構(gòu)造的影響和破壞極其巨大。地下水作為巖土的一部分,極易影響巖土特性的一大關(guān)鍵因素,造成各種水文危害,影響勘察工作和設(shè)計(jì)工作,制約基礎(chǔ)工程建設(shè)質(zhì)量和建筑穩(wěn)定性和耐久性。
2.巖土水理性質(zhì)和巖土工程總體危害
2.1巖土水理性質(zhì)
地下水和巖土相互作用會形成巖土復(fù)雜的水理性質(zhì),水理性質(zhì)是巖土一大重要的特性,屬于巖土質(zhì)的一種工程地質(zhì)性質(zhì)。比較強(qiáng)的水理性質(zhì)特征會減弱巖土的剛度甚至破壞巖土的形態(tài),一些水理性質(zhì)會直接影響建設(shè)項(xiàng)目的穩(wěn)定性。巖土水理性質(zhì)主要表現(xiàn)在巖土中水含量差異形成的特性。巖土中的結(jié)合水、重力水和毛細(xì)管水三者的賦存含量差異,會使巖土表面形成不同的破壞特征。
巖土的軟化性、透水性、崩解性、給水性和脹縮性是五個主要的水理性質(zhì)[1]。在重力水分可以從下飽水巖土的裂縫、空洞流出,這種特質(zhì)叫做巖土的給水性。地下水侵入巖土體,降低巖土內(nèi)部的力學(xué)強(qiáng)度,增強(qiáng)了土粒的粘性和柔軟度,稱之為軟化性。由于粘性土、泥巖、頁巖、泥質(zhì)砂巖等易軟化巖層在水的侵蝕下形成柔軟的夾層,減弱土粒間的凝聚力和巖土層的支持力,使巖土難以抵抗風(fēng)力和水沖擊力的破壞,所以,軟化性用于判斷巖石抵御風(fēng)化和水沖擊的能力。
由于液態(tài)水具有比較大的重力,致使巖土粒子間的空隙極易滲漏水分,巖土體的這種特性叫做透水性。松散巖土的顆粒越細(xì)其間的空隙越小,透水性越弱,相反地堅(jiān)硬巖石具有較大的縫隙或者發(fā)育較強(qiáng)的巖溶,透水性越強(qiáng)。
巖土濕化削弱、破壞土粒之間較好的連接性,使成塊的巖土體開裂、崩散,這類性質(zhì)叫做崩解性。巖土質(zhì)的崩解性與土粒的礦物成分、土層結(jié)構(gòu)等息息相關(guān),由蒙脫石、水云母等剛度較大的巖石沙礫構(gòu)成的殘積土,其崩解方式呈粒塊狀散開,由石英等剛度巨大礦物構(gòu)成的殘積土其崩解方式以開裂為主。
巖土被足量的水分侵蝕后其體積不斷增大,以及其中的水分被抽離或者蒸發(fā)干燥后體積不斷減小,這叫做巖土的脹縮性。脹縮性是產(chǎn)生基坑隆起、地面開裂的一大原因,嚴(yán)重影響土表面的穩(wěn)定性,極易導(dǎo)致地基基礎(chǔ)變形。工程地質(zhì)勘察中水文地質(zhì)針對工程基礎(chǔ)設(shè)計(jì)和施工要求,觀測地下水周圍巖土的特性及其對基礎(chǔ)的影響和危害,避免因地下水的水位升降造成基礎(chǔ)沉降和建筑物裂開等建設(shè)質(zhì)量問題。
2.2巖土工程總體危害
由于巖土的包氣帶稀薄,巖土顆粒及其細(xì)小,其間的滲透性比較弱,或者地下水流的梯度小,水的流動性差、排放不暢,使含水層積聚了大量的水;再則,巖土層的上表面的土粒松散,土飽和差小,容易通過接近地表的毛細(xì)帶和巨大的間隙吸收地表積水,使地表積水下滲到深層巖土中并與地下水匯聚,曾大了地下水的囤積量。
由于高礦物質(zhì)的地下水水位上升,使巖土含水超出了極限,會造成平原土壤沼澤化和鹽漬化、丘陵地區(qū)風(fēng)化強(qiáng)烈的斜坡滑落和崩塌、強(qiáng)風(fēng)化巖土地區(qū)巖土層軟化和崩解、粉細(xì)砂和粉土泥石流等。由于地基巖土層水含量巨大,增強(qiáng)了土質(zhì)的自重和壓縮變化,降低了地基強(qiáng)度,使地基極易損壞和變形。地下水水位的劇烈升降嚴(yán)重破壞巖土層的穩(wěn)定性,給建設(shè)工程地基基礎(chǔ)帶來很多危害,影響工程設(shè)計(jì)規(guī)劃和施工進(jìn)度。
3.水文地質(zhì)勘察
地下水具有漲退變化和流動性,因此會形成有規(guī)律的水壓變化和沖擊力變化,極易破壞地基基礎(chǔ)巖土的結(jié)構(gòu)、剛度和穩(wěn)定性,進(jìn)而影響地基的穩(wěn)定性,造成沉降、塌陷等危害。自然氣候性的地下水水位變化具有較長的變化周期,對基礎(chǔ)巖土的危害微乎其微,由地下水水位帶來的巖土危害主要來自于各種排放設(shè)施能力,讓人們生活、生產(chǎn)的排水排污量驚人,而且頻率極高,周期短而無規(guī)律,形成巨大的水壓力變化和沖擊力變化,對巖土層造成巨大的破壞力和危害。
因此,水文地質(zhì)監(jiān)測中應(yīng)優(yōu)先檢測地下水位的變化,以獲得巖土水文特性的基礎(chǔ)資料。使用水位測定儀器分層測定地下水的上部潛水、下部承壓水和各個含水層的水 位;以每小時一次的測定方法測量靜水水位,前后測定三次,保證水位差在2- 3 c m 范圍內(nèi)即可確定為真實(shí)值,工程勘察完畢也要求測定一次靜水位,以分析地下水補(bǔ)給或者排放的變化[2]。
水文勘察的重點(diǎn)在于預(yù)測地下水給巖土層和建筑基礎(chǔ)可能性的危害,以便防治建設(shè)施工中的質(zhì)量問題。根據(jù)建筑物基礎(chǔ)的施工類型,勘測地下巖層、土層的水文特點(diǎn),分析基礎(chǔ)中的水分腐蝕鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的程度、地下水破壞軟質(zhì)巖土體(軟質(zhì)巖、強(qiáng)風(fēng)化 巖、膨脹土等)的程度以及地下水作用下軟質(zhì)巖土體支持建筑工地的預(yù)應(yīng)力,預(yù)測松散粉細(xì)砂、粉土產(chǎn)生流砂、潛蝕和管涌的幾率,檢測基礎(chǔ)下部承壓水對基坑底板的沖擊力,以人工降水檢測地基土質(zhì)的滲水性、沉降度和邊坡失衡度,進(jìn)而獲得地基基礎(chǔ)巖土層的綜合性水文資料,為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)、措施施工提供依據(jù)。
4.結(jié)語
巖土建設(shè)工程中存在地下水帶來的嚴(yán)重的危害,在地基基礎(chǔ)施工前,通過水文地質(zhì)勘測檢測巖土層的水文特質(zhì)和估測其可能引發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害,減少或者消除地下水給巖土工程造成的危害,加強(qiáng)巖土質(zhì)的檢測和管理,提高工程地質(zhì)勘察的整體質(zhì)量,使巖土體的性能得到有效地改善以更好地利用內(nèi)在潛能,確保工程建設(shè)施工的安全性。水文地質(zhì)勘察提升了工程地質(zhì)勘察的水平,是工程地基基礎(chǔ)建設(shè)中極大的動力。
【參考文獻(xiàn)】
篇3
[關(guān)鍵詞]工程地質(zhì)勘查 水文地質(zhì) 巖土
[中圖分類號] P345 [文獻(xiàn)碼] B [文章編號] 1000-405X(2013)-12-131-1
1工程地質(zhì)勘察中的水文地質(zhì)評價
建筑物是修建在地表的,而地面以下的土層分布情況,土質(zhì)強(qiáng)度,地下水的流動規(guī)律和水質(zhì)都會對建筑物的質(zhì)量安全構(gòu)成威脅。在以前的工程地質(zhì)勘察中,由于對地下水巖層情況分析的忽視,造成地下水引起建筑基礎(chǔ)下沉,建筑物松動裂縫等安全質(zhì)量問題時有發(fā)生,解決起來非常棘手,為此應(yīng)該加強(qiáng)在工程地質(zhì)勘察中對地下水文地質(zhì)情況做詳細(xì)勘察,對于水文情況做出評價,具體的評價應(yīng)該包括以下內(nèi)容:
1.1預(yù)測危害。在勘察過程中要注意本地地下水對巖土層和建筑物所產(chǎn)生的作用和影響,對于地下水可能給工程帶來的的危害做出預(yù)測,并提出預(yù)防措施,避免因考慮不周給施工質(zhì)量帶來影響。
1.2詳細(xì)的水文資料。工程勘察過程中要根據(jù)工程建筑物的地基基礎(chǔ)需要,對地下的巖土層和水文條件做詳細(xì)的勘察,對得出的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行仔細(xì)分析,形成完備的書面材料,為工程施工選型提供所需的水文地質(zhì)信息。
1.3針對建筑特點(diǎn)進(jìn)行水文分析。因?yàn)槭┕そㄖ锏淖饔貌煌鄳?yīng)的修建方式也不一樣,水文地質(zhì)勘察應(yīng)該針對建筑物的特點(diǎn)做出具體分析如:有的建筑物地基部分埋在地下水位以下,這時就要分析地下水中砼的含量以及砼對鋼筋的腐蝕性;對于選擇軟質(zhì)巖層、風(fēng)化巖、堆積土等巖土層作為地基的建筑場地,應(yīng)該著重分析地下水活動對于巖土層可能造成的移動、軟化、分解、膨脹的作用;當(dāng)?shù)鼗虏刻幱诔袎汉畬訒r,水文分析應(yīng)該對地基開挖后承壓水可能會對基坑底部的沖擊做出分析和評價;如果要在地下水位以下開挖地基則要對地下水的滲透性以及富水性進(jìn)行試驗(yàn),并且要分析因?yàn)榻邓吭黾涌赡芤鸬膸r層下沉、邊坡移位對建筑物穩(wěn)定性造成的危害。
2巖土層的水理性
巖土的水理性質(zhì)是指巖土和地下水之間相互作用所顯示出來的特性。巖土的水理性質(zhì)和物理性質(zhì)是巖土工程的重要性質(zhì)。巖土的水理性質(zhì)不僅決定著巖土層的強(qiáng)韌度與張力,而且某些性質(zhì)還會影響到建筑物的穩(wěn)定性。在以前的的工程地質(zhì)勘察中,往往比較重視巖土層的物理性質(zhì),卻忽視了對巖土水理性質(zhì)的勘測,這顯然不利于提高工程質(zhì)量。
因?yàn)閹r土的水理性質(zhì)是由巖土與地下水相互作用決定的,所以要研究巖土的水理性質(zhì)首先要了解地下水的賦存形式,然后再研究巖土水理性質(zhì)產(chǎn)生的影響。
2.1地下水的存在形式
地下水的分類按其在巖土中的賦存形式可以分為:結(jié)合水、毛細(xì)管水與重力水三種形式,其中結(jié)合水還可以分成強(qiáng)結(jié)合水與弱結(jié)合水。
2.2巖土的主要水理性質(zhì)以及勘測方法
2.2.1軟化性。巖土軟化性是指巖土在受到水份浸泡后,力學(xué)強(qiáng)度下降的性質(zhì),一般使用軟化系數(shù)作表示,這一指標(biāo)是考察巖土耐風(fēng)化、耐浸泡水平的標(biāo)準(zhǔn),當(dāng)巖層中存在易軟化的巖層時,在受到地下水的作用后往往會變成軟化夾層。很多土質(zhì)如:黏土層、頁巖、泥沙巖等均有成為軟化巖層的可能。
2.2.2透水性。透水性是指水體在自身重力的作用下下沉,巖層允許水從自身經(jīng)過的特性。在松散的砂礫巖顆粒愈細(xì)其透水性愚弱,堅(jiān)硬的巖石上的裂縫愈大,其透水性愈好。巖層的透水性一般使用透水系數(shù)來表示,透水系數(shù)一般可以通過抽取樣本試驗(yàn)得到。
2.2.3崩解性。崩解性指巖層浸水變濕后,因?yàn)楸巢空辰Y(jié)性被破壞,使巖土本身變得松散易分解。巖土的崩解性與巖層的物理特性、礦物成分及結(jié)構(gòu)有關(guān)系。
2.2.4給水性。指的是巖土的飽水狀態(tài)后可以從空隙或裂縫中排出一定水分的性能,通常以給水度表示,給水度是水文地質(zhì)的重要測量參數(shù),對于場地的疏水時間有較大影響。
2.2.5脹縮性。指的是巖層在吸水后本身體積脹大,排水后體積縮小的特性。巖土的脹縮性經(jīng)常是發(fā)生地質(zhì)裂縫、底層變動的重要因素??辈鞄r土的脹縮性的指標(biāo)包括:膨脹率、體縮率、自由膨脹率與收縮系數(shù)等。
3地下水引起的巖土工程危害
3.1地下水位的升降對巖土工程的危害
地下水的水位變化可能是人為因素,也可能是自然因素造成的。但是無論哪種原因,都會對工程造成一定的影響,其具體表現(xiàn)有以下幾個方面:
3.1.1水位上升的危害。地下水位上升的原因有很多,這與巖層結(jié)構(gòu)、巖層透水性、季節(jié)性降水、人工增雨、工程施工等都會造成地下水位上漲。地下水上升對工程的危害主要表現(xiàn)為:巖土沼澤化,土壤中鹽分增加,巖土中水分對工程地下結(jié)構(gòu)的腐蝕性增強(qiáng);處于斜坡與河邊的巖土層發(fā)生移動或坍塌現(xiàn)象;土壤中的細(xì)沙及粘土吸水液化形成流沙、管涌現(xiàn)象;地下空洞沖水上浮,使建筑物根基不穩(wěn)。
3.1.2地下水下沉的危害。地下水的水位一般比較平穩(wěn),如果出現(xiàn)下降多為人為因素造成,比如大量抽取地下水、采礦過程中礦床疏干、修建水庫階段下游地區(qū)水量補(bǔ)給等。當(dāng)出現(xiàn)地下水位下降時,常常出現(xiàn)地裂、地面下沉或塌陷等災(zāi)害,地表植被因?yàn)楦档貌坏剿忠矔菟馈?/p>
3.1.3地下水升降頻繁造成危害。地下水的頻繁升降會引起巖土膨脹性的變化,巖土經(jīng)過反復(fù)收縮膨脹的結(jié)構(gòu)變化,會引起巖層松動變形,進(jìn)而出現(xiàn)地裂、塌陷等現(xiàn)象,對工程建筑的破壞力很大。地下水的頻繁升降會引起地下水內(nèi)部積極交替,這會將巖層中的膠結(jié)物質(zhì)――鐵、鋁等成分流失,巖土層失去這些膠結(jié)物就會變得松軟、內(nèi)部空隙變大、承重能力降低,使建筑物的基礎(chǔ)松動,帶來很大的安全威脅。
3.2地下水動壓力對巖土工程的危害。地下水在自然條件下的動水壓力作用一般比較小,不會造成很大危害。但是在人們施工過程中,由于認(rèn)為的改變地下水的狀態(tài),使地下水失去了天然動力平衡狀態(tài),引起地下水的移動,在移動過程中早成動力壓力,這也會對工程造成一定的損害,如形成流沙、管涌等現(xiàn)象。
篇4
關(guān)鍵詞:工程勘察;水文地質(zhì);巖土;危害
1工程地質(zhì)勘察中水文地質(zhì)評價內(nèi)容
在工程勘察中,對水文地質(zhì)問題的評價,主要應(yīng)考慮以下內(nèi)容:
1.1應(yīng)重點(diǎn)評價地下水對巖土體和建筑物的作用和影響,預(yù)測可能產(chǎn)生的巖土工程危害,提出防治措施。
1.2工程勘察中還應(yīng)密切結(jié)合建筑物地基基礎(chǔ)類型的需要,查明有關(guān)水文地質(zhì)問題,提供選型所需的水文地質(zhì)資料。
1.3應(yīng)從工程角度,按地下水對工程的作用與影響,提出不同條件下應(yīng)當(dāng)著重評價的地質(zhì)問題,如:①對埋藏在地下水位以下的建筑物基礎(chǔ)中水對砼及砼內(nèi)鋼筋的腐蝕性。②對選用軟質(zhì)巖石、強(qiáng)風(fēng)化巖、殘積土、膨脹土等巖土體作為基礎(chǔ)持力層的建筑場地,應(yīng)著重評價地下水活動對上述巖土體可能產(chǎn)生的軟化、崩解、脹縮等作用。在地基基礎(chǔ)壓縮層范圍內(nèi)存在松散、飽和的粉細(xì)砂、粉上時,應(yīng)預(yù)測產(chǎn)生潛蝕、流砂、管涌的可能性。③當(dāng)基礎(chǔ)下部存在承壓含水層,應(yīng)對基坑開挖后承壓水沖毀基坑底板的可能性進(jìn)行計(jì)算和評價。④在地下水位以下開挖基坑,應(yīng)進(jìn)行滲透和富水試驗(yàn),并評價由于人工降水引起土體沉降、邊坡失穩(wěn)進(jìn)而影響周圍建筑物穩(wěn)定的可能性。
2巖土水理性質(zhì)
巖土水理性質(zhì)是指巖士與地下水相互作用時顯示出來的各種性質(zhì)。巖土水理性質(zhì)與巖土的物理性質(zhì)都是巖:巖土的水理性質(zhì)不僅影響巖土的強(qiáng)度和變形,而且有些性質(zhì)還直接影響到建筑物的穩(wěn)定性。以往在勘察中對巖土的物理力學(xué)性質(zhì)的測試比較重視,對巖土的水理性質(zhì)卻有所忽視,因而對巖土工程地質(zhì)的評價是不夠全面的。巖土的水理性質(zhì)是巖土與地下水相互作用顯示出來的性質(zhì),下面首先介紹一下地下水的賦存形式及對巖土水理性質(zhì)的影響,然后再對巖土的幾個重要的水理性質(zhì)及研究測試方法進(jìn)行簡單的介紹。
2.1地下水的賦存形式
地下水按其在巖土中的賦存形式可分為結(jié)合水、毛細(xì)管水和重力水三種,其中結(jié)合水又可分為強(qiáng)結(jié)合水和弱結(jié)合水兩種。
2.2巖土的主要的水理性質(zhì)及測試辦法
2.2.1軟化性。是指巖土體浸水后,力學(xué)強(qiáng)度降低的特性,一般用軟化系數(shù)表示,它是判斷巖石耐風(fēng)化、耐水浸能力的指標(biāo)。在巖石層中存在易軟化巖層時,在地下水的作用下往往會形成軟弱夾層。各類成因的粘性上層、泥巖、頁巖、泥質(zhì)砂巖等均普遍存在軟化特性。
2.2.2透水性。是指水在重力作用下,巖土容許水透過自身的性能。松散巖上的顆粒愈細(xì)、愈不均勻,其透水性便愈弱。堅(jiān)硬巖石的裂隙或巖溶愈發(fā)育,其透水性就愈強(qiáng)。透水性一般可用滲透系數(shù)表示,巖上體的滲透系數(shù)可通過抽水試驗(yàn)求取。
2.2.3崩解性。是指巖浸水濕化后,由于土粒連接被削弱,破壞,使土體崩敞、解體的特性。
2.2.4給水性。是指在重力作用下飽水巖土能從孔隙、裂隙中自由流出一定水的性能,以給水度表示。給水度是含水層的幾個重要水文地質(zhì)參數(shù),也影響場地疏時間。給水度一般采用實(shí)驗(yàn)室方法測定。
2.2.5脹縮性。是指巖土吸水后體積增大,失水后體積減小的特性,巖土的漲縮性是由于顆粒表面結(jié)合水膜吸水變厚,失水變薄造成的。
3地下水引起的巖土工程危害
地下水引起的巖土工程危害,主要是由于地下水位升降變化和地下水動水壓力作用兩個方面的原因造成的。
3.1地下水升降變化引起的巖土工程危害
地下水位變化可由天然因素或人為因素引起,但不管什么原因,當(dāng)?shù)叵滤坏淖兓_(dá)到一定程度時,都會對巖土工程造成危害,地下水位變化引起危害又可分為三種方式:
3.1.1水位上升引起的巖土工程危害。潛水位上升的原因是多種多樣的,其主要受地質(zhì)因素如含水層結(jié)構(gòu)、總體巖性產(chǎn)狀;水文氣象因素如降雨量、氣溫等及人為因素如灌溉、施工等的影響,有時往往是幾種因素的綜合結(jié)果。由于潛水面上升對巖土工程可能造成:①土壤沼澤化、鹽漬化,巖土及地下水對建筑物腐蝕性增強(qiáng)。②斜坡、河岸等巖土體巖產(chǎn)生滑移、崩塌等不良地質(zhì)現(xiàn)象。③一些具特殊性的巖土體結(jié)構(gòu)破壞、強(qiáng)度降低、軟化。④引起粉細(xì)砂及粉土飽和液化、出現(xiàn)流砂,管涌等現(xiàn)象。⑤地下洞室充水淹沒,基礎(chǔ)上浮,建筑物失穩(wěn)。
3.1.2地下水位下降引起的巖土工程危害。地下水位的降低多是由于人為因素造成的,如集中大量抽取地下水,采礦活動中的礦床疏干以及上游筑壩,修建水庫截奪下游地下水的補(bǔ)給等。地下水的過大下降,常常誘發(fā)地裂、地面沉降、地面塌陷等地質(zhì)災(zāi)害以及地下水源枯竭、水質(zhì)惡化等環(huán)境問題,對巖土體、建筑物的穩(wěn)定性和人類自身的居住環(huán)境造成很大威脅。
3.1.3地下水頻繁升降對巖土工程造成的危害。地下水的升降變化能引起膨脹性巖土產(chǎn)生不均勻的脹縮變形,當(dāng)?shù)叵滤殿l繁時,不僅使巖上的膨脹收縮變形往復(fù),而且會導(dǎo)致巖土的膨脹收縮幅度不斷加大,進(jìn)而形成地裂引起建筑物特別是輕型建筑物的破壞。地下水升降變動帶內(nèi)由于地下水的滲透,會將土層中的鐵、鋁成分淋失,土層失去膠結(jié)物將造成土質(zhì)變松、含水量孔隙比增大,壓縮模量、承載力降低,給巖土工程基礎(chǔ)選擇、處理帶來較大的麻煩。
3.2地下水動壓力作用引起巖土工程危害
地下水在天然狀態(tài)下動水壓力作用比較微弱,一般不會造成什么危害,但在人為工程活動中由于改變地下水天然動力平衡條件,在移動的動水壓力作用下,往往會引起一些嚴(yán)重的巖土工程危害,如流砂、管涌、基坑突涌等。流砂、管涌、基坑突涌的形成條件和防治措施在有關(guān)的工程地質(zhì)文獻(xiàn)已有較詳細(xì)的論述,這里不再重復(fù)。
篇5
1.水文地質(zhì)評價內(nèi)容
工程地質(zhì)勘察中水文地質(zhì)評估內(nèi)容在以往的工程勘察報告中,由于缺少結(jié)合基礎(chǔ)設(shè)計(jì)和施工需要評價地下水對巖土工程的作用和危害在很多地區(qū)已發(fā)生多起因地下水造成基礎(chǔ)下沉和建筑物開裂的質(zhì)量事故,總結(jié)以往的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn),我認(rèn)為在今后在工程勘察中,對水文地質(zhì)問題的評價主要考慮以下內(nèi)容:(1)應(yīng)重點(diǎn)評價地下水對巖土體和建筑物的作用和影響,預(yù)測可能產(chǎn)生的巖土工程危害,提出防治措施。(2)工程勘查密切結(jié)合建筑物地基基礎(chǔ)類型的需要,查明有關(guān)水文質(zhì)問題,提供選型所需的水文地質(zhì)資料。(3)應(yīng)從工程角度,按地下水對工程的作用與影響,提出不同條件下應(yīng)當(dāng)著重評價的地質(zhì)問題,如:對埋藏在地下水位以下的建筑物基礎(chǔ)中水對砼及砼內(nèi)鋼筋的腐蝕性;對選用軟質(zhì)巖石、強(qiáng)風(fēng)化巖、殘積土、膨脹土等巖土體作為基礎(chǔ)持力層的的建筑場地,應(yīng)著重評價地下水活動對上述巖土體可能產(chǎn)生的軟化、崩解、脹縮等作用;在地基基礎(chǔ)壓縮層范圍內(nèi)存在松散、飽和的粉細(xì)砂、粉土?xí)r,應(yīng)預(yù)測產(chǎn)生潛蝕、流砂、管涌的可能性;當(dāng)基礎(chǔ)下部存在承壓含水層,應(yīng)對基坑開挖后承壓水沖毀基坑底板的可能性進(jìn)行計(jì)算和評價;在地下水位以下開挖基坑,應(yīng)進(jìn)行滲透和富水性試驗(yàn)。并評價由于人工降水引起土凍沉降,邊坡失穩(wěn)進(jìn)而影響物穩(wěn)定性的可能。
2.巖土水理性質(zhì)
巖土水理性質(zhì)是指巖土與地下水相互作用時顯示出來的各種性質(zhì)。巖土水理性質(zhì)與巖土的物理性質(zhì)都是巖土重要的工程地質(zhì)性質(zhì)。巖土的水理性質(zhì)不僅影響巖土的強(qiáng)度和變形,而且有些性質(zhì)還直接影響到建筑物的穩(wěn)定性。以往在勘察中對巖土的物理力學(xué)性質(zhì)的測試比較重視,對巖土的水理性質(zhì)卻有所忽視,因而對巖土工程地質(zhì)性質(zhì)的評價是不夠全面的。
既然巖土的水理性質(zhì)是巖土與地下水相互作用顯示出來的性質(zhì),首先介紹一下地下水的賦存形式及對巖土水理性質(zhì)的影響, 然后再對巖土的幾個重要的水理性質(zhì)及研究測試方法進(jìn)行簡單的介紹。
地下水的賦存形式:地下水按其在巖土中的賦存形式可分為結(jié)合水、毛細(xì)管水和重力水三種,其中結(jié)合水又可分為強(qiáng)結(jié)合水和弱結(jié)合水兩種。
巖土的主要的水理性質(zhì)及其測試辦法有五種:軟化性;透水性;崩解性;給水性;脹縮性。軟化性是指巖土體浸水后, 力學(xué)強(qiáng)度降低的特性,一般用軟化系數(shù)表示,它是判斷巖石耐風(fēng)化、耐水浸能力的指標(biāo)。在巖石層中存在易軟化巖層時,在地下水的作用下往往會形成軟弱夾層。各類成因的粘性土層、泥巖、頁巖、泥質(zhì)砂巖等均普遍存在軟化特性;透水性是指水在重力作用下,巖土容許水透過自身的性能。松散巖土的顆粒愈細(xì)、愈不均勻,其透水性便愈弱。堅(jiān)硬巖石的裂隙或巖溶愈發(fā)育,其透水性就愈強(qiáng)。透水性一般可用滲透系數(shù)表示,巖土體的滲透系數(shù)可通過抽水試驗(yàn)求??;崩解性是指巖土浸水濕化后,由于土粒連接被削弱、破壞,使土體崩散、解體的特性。巖土的崩解性與土的顆粒成分、礦物成分、結(jié)構(gòu)等關(guān)系極大,以廣東地區(qū)的殘積土為例,一般崩解時間5~24h,崩解量1.79~34,以蒙脫石、水云母、高嶺土為主的殘積土以散開方式崩解,而以石英為主的殘積土多以裂開狀崩解為主。給水性是指在重力作用下飽水巖土能從孔隙、裂隙中自由流出一定水量的性能,以給水度表示。給水度是含水層的一個重要水文地質(zhì)參數(shù),也影響場地疏干時間。給水度一般采用實(shí)驗(yàn)室方法測定。脹縮性是指巖土吸水后體積增大,失水后體積減小的特性,巖土的脹縮性是由于顆粒表面結(jié)合水膜吸水變厚,失水變薄造成的。巖土的脹縮性往往是產(chǎn)生地裂縫、基坑隆起的重要原因之一,對地基變形和土坡表層穩(wěn)定性有重要影響。標(biāo)定巖土脹縮性的指標(biāo)有:膨脹率、自由膨脹率、體縮率、收縮系數(shù)等。巖土的水理性質(zhì)尚有持水性,溶水性,毛細(xì)管性,可塑性等。
3.地下水引起的巖土工程危害
3.1地下水引起的巖土工程危害,主要是由于地下水位升降變化和地下水動水壓力作用兩個方面的原因造成的。
3.2 地下水位對巖土物理力學(xué)性質(zhì)的影響
地下水的升降變化能引起膨脹性巖土產(chǎn)生不均勻的脹縮變形,嚴(yán)重若形成地裂,引起建筑物特別是低層或輕型建筑物的破壞。當(dāng)?shù)叵滤殿l繁時或變化幅度大時。不僅使巖土的膨脹收縮變形往復(fù),而且會導(dǎo)致巖土的膨脹收縮幅度加大。因此,在膨脹性巖土地區(qū)進(jìn)行工程勘察時應(yīng)特別注意對場地水文地質(zhì)條件的研究,特別地下水往往升降變化中高度和變化規(guī)律這對地基基礎(chǔ)深度的選擇(宜選在第下水位以上或地下水位以下,不宜選在地下水位變動帶內(nèi))有主要的參考價值。
3.3 地下水動水壓力作用引起的巖土工程危害
地下水在天然狀態(tài)下動水.壓力作用比較微弱,但是在人為工程活動中由于改變了地下水天然動力平衡條件,在一定的動水壓力作用下,往往會引起一些嚴(yán)重的巖土工程危害。如流砂、管涌、基坑突涌等。
篇6
關(guān)鍵詞:工程勘察;水文地質(zhì);地下水;問題
1前言
在我國,由于對水文地質(zhì)的重視不夠、研究甚少,還存在一些值得注意和探討的問題。在勘察方面,有的目的不明,主次不清,作了一些不必要的工作;有的又太簡單,資料過于簡略,缺少應(yīng)有的內(nèi)容;有的資料內(nèi)容含混,概念不確切,甚至有明顯錯誤……另一方面,一些設(shè)計(jì)、施工單位仍有重設(shè)計(jì)輕勘察的思想,對地下水的情況了解不夠,帶有一定的盲目性。所以許多防治地下水的措施見效甚少,做了一些無益的事,也有僥幸地等到出了問題才來補(bǔ)救的現(xiàn)象。
水文地質(zhì)和工程地質(zhì)二者關(guān)系極為密切,互相聯(lián)系和互相作用,地下水既是巖土體的組成部分,直接影響巖土體工程特性,又是基礎(chǔ)工程的環(huán)境,影響建筑物的穩(wěn)定性和耐久性。在一些水文地質(zhì)條件較復(fù)雜的地區(qū),由于工程勘察中對水文地質(zhì)問題研究不深入,設(shè)計(jì)中又忽視了水文地質(zhì)問題,經(jīng)常發(fā)生由地下水引發(fā)的各種巖土工程危害問題,令勘察和設(shè)計(jì)處于難堪的境地。為提高工程勘察質(zhì)量,在工程勘察中不僅要求查明與巖土工程有關(guān)的水文地質(zhì)問題,評價地下水對巖土體和建筑物的作用及其影響。
2巖土水理性質(zhì)
巖土水理性質(zhì)是指巖土與地下水相互作用時顯示出來的各種性質(zhì)。巖土水理性質(zhì)與巖土的物理性質(zhì)都是巖土重要的工程地質(zhì)性質(zhì)。巖土的水理性質(zhì)不僅影響巖土的強(qiáng)度和變形,而且有些性質(zhì)還直接影響到建筑物的穩(wěn)定性。以往在勘察中對巖土的物理力學(xué)性質(zhì)的測試比較重視,對巖土的水理性質(zhì)卻有所忽視,因而對巖土工程地質(zhì)性質(zhì)的評價是不夠全面的。
巖土的水理性質(zhì)是巖土與地下水相互作用顯示出來的性質(zhì),下面首先介紹一下地下水的賦存形式及對巖土水理性質(zhì)的影響,然后再對巖土的幾個重要的水理性質(zhì)及研究測試方法進(jìn)行簡單的介紹。
(1)地下水的賦存形式:地下水按其在巖土中的賦存形式可分為結(jié)合水、毛細(xì)管水和重力水三種,其中結(jié)合水又可分為強(qiáng)結(jié)合水和弱結(jié)合水兩種。
(2)巖土的主要的水理性質(zhì)及其測試辦法:
①軟化性,是指巖土體浸水后,力學(xué)強(qiáng)度降低的特性,一般用軟化系數(shù)表示,它是判斷巖石耐風(fēng)化、耐水浸水能力的指標(biāo)。在巖石層中存在易軟化巖層時,在地下水的作用下往往會形成軟弱夾層。各類成因的粘性土層、泥巖、頁巖、泥質(zhì)砂巖等均普遍存在軟化特性。
②透水性,是指水在重力作用下,巖土容許水透過自身的性能。松散巖土的顆粒愈細(xì)、愈不均勻,其透水性便愈弱。堅(jiān)硬巖石的裂隙或巖溶愈發(fā)育,其透水性就愈強(qiáng)。透水性一般可用滲透系數(shù)表示,巖土體的滲透系數(shù)可通過抽水試驗(yàn)求取。
③崩解性,是指巖土浸水濕化后,由于土粒連接被削弱、破壞,使土體崩散、解體的特性。巖土的崩解性與土的顆粒成分、礦物成分、結(jié)構(gòu)等關(guān)系極大,以廣東地區(qū)的殘積土為例,一般崩解時間5~24h,崩解量1.79 ~34,以蒙脫石、水云母、高嶺土為主的殘積土以散開方式崩解,而以石英為主的殘積土多以裂開狀崩解為主。
④給水性,是指在重力作用下飽水巖土能從孔隙、裂隙中自由流出一定水量的性能,以給水度表示。給水度是含水層的一個重要水文地質(zhì)參數(shù),也影響場地疏干時間。給水度一般采用實(shí)驗(yàn)室方法測定。
⑤脹縮性,是指巖土吸水后體積增大,失水后體積減小的特性,巖土的脹縮性是由于顆粒表面結(jié)合水膜吸水變厚,失水變薄造成的巖土的脹縮性往往是產(chǎn)生地裂縫、基坑隆起的重要原因之一,對地基變形和土坡表層穩(wěn)定性有重要影響。標(biāo)定巖土脹縮性的指標(biāo)有:膨脹率、自由膨脹率、體縮率、收縮系數(shù)等。巖土的水理性質(zhì)尚有持水性、容水性、毛細(xì)管性、可塑性等等。
3水文地質(zhì)評價內(nèi)容
工程地質(zhì)勘察中水文地質(zhì)評價內(nèi)容在以往的工程勘察報告中,由于缺少結(jié)合基礎(chǔ)設(shè)計(jì)和施工需要評價地下水對巖土工程的作用和危害,在很多地區(qū)已發(fā)生多起因地下水造成基礎(chǔ)下沉和建筑物開裂的質(zhì)量事故,總結(jié)以往的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn),我們認(rèn)為今后在工程勘察中,對水文地質(zhì)問題的評價,主要應(yīng)考慮以下內(nèi)容:
(1)應(yīng)重點(diǎn)評價地下水對巖土體和建筑物的作用和影響,預(yù)測可能產(chǎn)生的巖土工程危害,提出防治措施。
(2)工程勘察中還應(yīng)密切結(jié)合建筑物地基基礎(chǔ)類型的需要,查明有關(guān)水文地質(zhì)問題,提供選型所需的水文地質(zhì)資料。
(3)應(yīng)從工程角度,按地下水對工程的作用與影響,提出不同條件下應(yīng)當(dāng)著重評價的地質(zhì)問題,如:
①對埋藏在地下水位以下的建筑物基礎(chǔ)中水對砼及砼內(nèi)鋼筋的腐蝕性。
②對選用軟質(zhì)巖石、強(qiáng)風(fēng)化巖、殘積土、膨脹土等巖土體作為基礎(chǔ)持力層的的建筑場地,應(yīng)著重評價地下水活動對上述巖土體可能產(chǎn)生的軟化、崩解、脹縮等作用。
③在地基基礎(chǔ)壓縮層范圍內(nèi)存在松散、飽和的粉細(xì)砂、粉土?xí)r,應(yīng)預(yù)測產(chǎn)生潛蝕、流砂、管涌的可能性。
④當(dāng)基礎(chǔ)下部存在承壓含水層,應(yīng)對基坑開挖后承壓水沖毀基坑底板的可能性進(jìn)行計(jì)算和評價。
⑤在地下水位以下開挖基坑,應(yīng)進(jìn)行滲透性和富水性試驗(yàn),并評價由于人工降水引起土體沉降、邊坡失穩(wěn)進(jìn)而影響周圍建筑物穩(wěn)定性的可能性。
4地下水引起的巖土工程危害
水文地質(zhì)和土程地質(zhì)二者關(guān)系極為密切:互相聯(lián)系和互相作用。地下水是巖土體的組成部分,直接影巖土體的工程特性,影響建筑物的穩(wěn)定性和耐久性。地下水引起的巖土工程危害,主要是由于地下水位升降變化和地下水動水壓力作用兩個方面的原因造成。
4.1 地下水位升降變化引起的巖土工程危害
在工程勘察中,我們要注意調(diào)查了解地下水位條件及其升降變化。在天然條件下地下水位一般是季節(jié)性的變化,雨季水位上升,早季水位下降,最高水位與最低水位之間稱為水位變動帶。地下水位的天然變化是區(qū)域性、漸變的,而且變化幅度較小。但是,人為因素引起的局部性地下水位升降變化的幅度和速度往往大于天然變化,它所引起的巖土工程危害更為嚴(yán)重。
為了正確評價地下水位升降變化對巖土工程的影響,在工程勘察中首先要準(zhǔn)確地測定靜水位。靜水位是指天然狀態(tài)下地下水穩(wěn)定水位,在測定靜水位時應(yīng)符合下列要求:
(1)在上部為潛水、下部為承壓水或多層含水層地區(qū),均應(yīng)分層測定水位;
(2)靜水位的測定應(yīng)有一定的穩(wěn)定時間,鉆進(jìn)過程中的初見水位不一定是靜水位。一般地區(qū)每小時測定一次,三次所側(cè)水位值相同或孔內(nèi)水位差不超過2 ~ 3cm 者,可作為靜水位;
(3)工程勘察需要時,宜在勘察結(jié)束后,統(tǒng)一測量一次靜水位。因?yàn)殪o水位是相對的,它也隨著地下水補(bǔ)給或排泄條件的變化而變化;
(4)當(dāng)采用泥漿鉆進(jìn)時,為了避免孔內(nèi)泥漿對含水層的封閉影響,測定靜水位前應(yīng)將測水管打人含水層20cm 或鉆孔洗清后,再測量靜水位。
為了解地下水位升降變化,可根據(jù)工需要進(jìn)行監(jiān)測,查明地下水最高、最低水位及變化幅度等。
地下水位升降變化引起的一些主要巖土工程危害有如下四種情況:
3.1.1潛水位上升引起的巖土工程危害
潛水位上升的原因很多,主要有:
(1)含水層顆粒細(xì)小,其滲透性弱,地下逸流差,尤其是上覆粗粒松散地層時,地表水容易下滲;
(2)當(dāng)包氣帶薄時,毛細(xì)帶接近地表,土飽和差?。?/p>
(3)地下水流梯度小或者平緩時,排泄不暢;
(4)當(dāng)含水層沿水流方向巖性突然變細(xì)、滲透性減弱或遇到隔水層時,潛水排泄困難。
上述四種原因引起潛水位上升,多出現(xiàn)在沖積平原一級階地及山前平原前緣地帶。此外河流、湖塘、水庫、渠道等地表水體滲人補(bǔ)給潛水層,也會引起潛水位升高。
由于潛水位升高引起的主要巖土工程危害有:
(1)土壤沼澤化、鹽漬化、主要發(fā)生于海積平原低掛地帶。
(2)斜坡巖土體產(chǎn)生滑移、崩塌等,主要發(fā)生于風(fēng)化作用強(qiáng)烈的丘陵臺地區(qū)。
(3)崩解性巖土軟化、崩解,巖體結(jié)構(gòu)破壞,強(qiáng)度降低,壓縮性增大。主要發(fā)生于風(fēng)化殘積土及強(qiáng)風(fēng)化巖地區(qū)。
(4)導(dǎo)致粉細(xì)砂及粉土被水飽和呈松散狀態(tài),可能產(chǎn)生流砂、砂土液化等。主要發(fā)生于第四系全新統(tǒng)沖積、海積松散粉細(xì)砂層中。
(5)可能造成地下洞室內(nèi)充水淹沒;基礎(chǔ)上浮,使建筑物失穩(wěn)。
4.1.2 地下水位過大下降引起的巖土工程危害
地下水位局部過大下降的原因,主要是人為因素改變了水文地質(zhì)條件造成的,如集中過量的抽取地下水,使地下水的開采量大于補(bǔ)給量,導(dǎo)致地下水位過大而持續(xù)下降,降落漏斗亦相應(yīng)的不斷擴(kuò)大;另外,工程活動如礦床疏干、降水工程、施工排水等也能造成局部地下水位過大下降。
地下水位局部過大下降引起的主要巖士工程問題是地面塌陷、地面沉降、地裂,破壞巖土體的穩(wěn)定性,危害建筑物的穩(wěn)定性。在一些隱伏巖溶地區(qū),由于供水、排水造成地下水位過大下降,引起嚴(yán)重的地面塌陷、地裂。
4.1.3地下水位升降變化引起的巖土工程危害
地下水位升降變化能引起膨脹性巖土產(chǎn)生不均勻的脹縮變形,嚴(yán)重者形成地裂,引起建筑物特別是低層或輕型建筑物的破壞。當(dāng)?shù)叵滤蛔兓l繁或變化幅度大時,不僅巖土的膨脹收縮變形往復(fù),而且脹縮幅度也大。因此,在膨脹性巖土地區(qū)進(jìn)行工程勘察時,應(yīng)特別注意對場地水文地質(zhì)條件的研究,特別是地下水位的升降變化幅度和變化規(guī)律。這對地基基礎(chǔ)深度的選擇(宜選在地下水位以上或地下水位以下,不宜選在地下水位變動帶內(nèi))有重要的參考價值。在建筑工程的地基內(nèi),當(dāng)?shù)叵滤辉诨A(chǔ)底面以下壓縮層范圍內(nèi)發(fā)生變化時,就能直接影響建筑物的穩(wěn)定性。若水位在壓縮層范圍內(nèi)上升時,軟化地基土,使其強(qiáng)度降低、壓縮性增大,建筑物可能產(chǎn)生較大的沉降變形;若水位在壓縮層范圍下降時,巖土的自重應(yīng)力增加,可能引起地基基礎(chǔ)的附加沉降,如果土質(zhì)不均勻或地下水位的突然下降也可能使建筑物發(fā)生變形破壞。
4.2 地下水位對巖土物理力學(xué)性質(zhì)的影響
在地下水位以上、地下水位變動帶和地下水位以下,具有明顯的變化規(guī)律:土體從上到下,有天然含水量、孔隙比由小~大~小,壓縮模量、承載力由大~小~大的變化規(guī)律。這是由于地下水位以上部位,經(jīng)長期淋濾作用,鐵鋁富集,并對土顆粒起膠結(jié)和充填作用,增大了土粒間連接力,往往形成“硬殼層”,因而含水量、孔隙比小而壓縮模量和承載力增高;而位于地下水位變動帶的土層,由于地下水積極交替,土中的鐵鋁成分淋失,土質(zhì)變松,因而含水量、孔隙比增大,壓縮模量、承載力降低;位于地下水位以下的土層,由于地下水交替緩慢,氧化、水解作用減弱,加之上覆土層的自重壓力作用,土質(zhì)比較密實(shí),因而含水貧、孔隙比減小,壓縮模量、承載力增高。
巖土特別是各類軟質(zhì)巖石、風(fēng)化殘積土、不同成因的粘性土等,其物理力學(xué)性質(zhì)的變化規(guī)律,與地下水位有著密切的聯(lián)系.因此,在分析研究巖土物理力學(xué)的變化規(guī)律時,應(yīng)充分重視地下水位這一重要影響因素。
4.3地下水動水壓力作用引起的巖土工程危害
地下水在天然狀態(tài)下動水壓力作用比較微弱,但是在人為工程活動中由于改變了地下水天然動力平衡條件,在一定的動水壓力作用下,往往會引起一些嚴(yán)重的巖土工程危害。如流砂、管涌、基坑突涌等。
這里簡單介紹高層建筑深基坑開挖中由于承壓水頭壓力作用引起的基坑突涌問題。在基坑下部有承壓含水層存在時,開挖基坑減小了承壓含水層上覆隔水層的厚度,當(dāng)隔水層減小到一定程度時,承壓水的水頭壓力能頂裂或沖毀基坑底板,造成突涌現(xiàn)象。
4.3.1基坑突涌形式及其危害:基坑突涌形式主要與承壓含水層的類型及其巖性有關(guān)。當(dāng)承壓含水層為裂隙水、巖溶水或中粗砂、礫砂;卵礫孔隙水時,基底頂裂,地下水從裂縫中涌出,使其基坑積水;當(dāng)承壓含水層為細(xì)粒砂層時,基底產(chǎn)生噴水冒砂現(xiàn)象。基坑突涌不但給施工帶來很大困難,而且破壞地基強(qiáng)度,造成邊坡失穩(wěn)。故應(yīng)重視防治基坑突涌。
4.3.2基坑突涌防治措施:首先判斷能否發(fā)生基坑突涌現(xiàn)象。工程勘察中應(yīng)查明基坑周圍內(nèi)隔水層的厚度、巖性、重量,承壓含水層頂板埋深、承壓水頭高度,含水層的類型、巖性等,再根據(jù)基坑開挖深度,判斷能否產(chǎn)生突涌現(xiàn)象以及預(yù)測突涌形式及其危害。經(jīng)過判斷,如果可能產(chǎn)生突涌現(xiàn)象,則需提出防治措施的建議。防治突涌可以考慮兩個方案:一是控制基坑開挖深度,使基底隔水層保留不致產(chǎn)生突涌的厚度;二是在基坑設(shè)置排水孔,降低承壓水位,減少承壓水頭壓力。
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關(guān)鍵詞:工程勘察;水文地質(zhì);地質(zhì)勘察;影響
中圖分類號:[TU42]文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:
1、水文地質(zhì)問題在工程地質(zhì)勘察中的重要性
實(shí)踐證明,在工程勘察、設(shè)計(jì)和施工過程中,水文地質(zhì)問題始終是一個極為重要但也是一個易于被忽視的問題。之所以重要,是因?yàn)樗牡刭|(zhì)和工程地質(zhì)兩者關(guān)系極為密切,互相聯(lián)系和互相作用,地下水既是巖土體的組成部分,直接影響巖土體工程特性,又是基礎(chǔ)工程的環(huán)境,影響建筑物的穩(wěn)定性和耐久性。而在實(shí)際的勘察工作中因很少直接涉及水文參數(shù),水文地質(zhì)問題往往被忽視,只簡單地對天然狀態(tài)下的水文地質(zhì)條件作一般性評價。因此,經(jīng)常發(fā)生由地下水引發(fā)的各種巖土工程危害問題。為提高工程勘察質(zhì)量,在勘察中加強(qiáng)水文地質(zhì)問題的研究是十分必要的。
2、水文地質(zhì)評價內(nèi)容
工程地質(zhì)勘察中水文地質(zhì)評估內(nèi)容在以往的工程勘察報告中,由于缺少結(jié)合基礎(chǔ)設(shè)計(jì)和施工需要評價地下水對巖土工程的作用和危害在很多地區(qū)已發(fā)生多起因地下水造成基礎(chǔ)下沉和建筑物開裂的質(zhì)量事故,總結(jié)以往的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn),我認(rèn)為在今后在工程勘察中,對水文地質(zhì)問題的評價主要考慮以下內(nèi)容:
2.1應(yīng)重點(diǎn)評價地下水對巖土體和建筑物的作用和影響,預(yù)測可能產(chǎn)生的巖土工程危害,提出防治措施。
2.2工程勘查密切結(jié)合建筑物地基基礎(chǔ)類型的需要,查明有關(guān)水文質(zhì)問題,提供選型所需的水文地質(zhì)資料。
2.3應(yīng)從工程角度,按地下水對工程的作用與影響,提出不同條件下應(yīng)當(dāng)著重評價的地質(zhì)問題,如:對埋藏在地下水位以下的建筑物基礎(chǔ)中水對砼及砼內(nèi)鋼筋的腐蝕性;對選用軟質(zhì)巖石、強(qiáng)風(fēng)化巖、殘積土、膨脹土等巖土體作為基礎(chǔ)持力層的的建筑場地,應(yīng)著重評價地下水活動對上述巖土體可能產(chǎn)生的軟化、崩解、脹縮等作用;在地基基礎(chǔ)壓縮層范圍內(nèi)存在松散、飽和的粉細(xì)砂、粉土?xí)r,應(yīng)預(yù)測產(chǎn)生潛蝕、流砂、管涌的可能性;當(dāng)基礎(chǔ)下部存在承壓含水層,應(yīng)對基坑開挖后承壓水沖毀基坑底板的可能性進(jìn)行計(jì)算和評價;在地下水位以下開挖基坑,應(yīng)進(jìn)行滲透和富水性試驗(yàn)。并評價由于人工降水引起土凍沉降,邊坡失穩(wěn)進(jìn)而影響物穩(wěn)定性的可能。
3、巖土水理性質(zhì)
巖土水理性質(zhì)是指巖土與地下水相互作用時顯示出來的各種性質(zhì)。巖土水理性質(zhì)與巖土的物理性質(zhì)都是巖土重要的工程地質(zhì)性質(zhì)。巖土的水理性質(zhì)不僅影響巖土的強(qiáng)度和變形,而且有些性質(zhì)還直接影響到建筑物的穩(wěn)定性。以往在勘察中對巖土的物理力學(xué)性質(zhì)的測試比較重視,對巖土的水理性質(zhì)卻有所忽視,因而對巖土工程地質(zhì)性質(zhì)的評價是不夠全面的。
既然巖土的水理性質(zhì)是巖土與地下水相互作用顯示出來的性質(zhì),首先介紹一下地下水的賦存形式及對巖土水理性質(zhì)的影響, 然后再對巖土的幾個重要的水理性質(zhì)及研究測試方法進(jìn)行簡單的介紹。
地下水的賦存形式:地下水按其在巖土中的賦存形式可分為結(jié)合水、毛細(xì)管水和重力水三種,其中結(jié)合水又可分為強(qiáng)結(jié)合水和弱結(jié)合水兩種。
巖土的主要的水理性質(zhì)及其測試辦法有五種:軟化性;透水性;崩解性;給水性;脹縮性。軟化性是指巖土體浸水后, 力學(xué)強(qiáng)度降低的特性,一般用軟化系數(shù)表示,它是判斷巖石耐風(fēng)化、耐水浸能力的指標(biāo)。在巖石層中存在易軟化巖層時,在地下水的作用下往往會形成軟弱夾層。各類成因的粘性土層、泥巖、頁巖、泥質(zhì)砂巖等均普遍存在軟化特性;透水性是指水在重力作用下,巖土容許水透過自身的性能。松散巖土的顆粒愈細(xì)、愈不均勻,其透水性便愈弱。堅(jiān)硬巖石的裂隙或巖溶愈發(fā)育,其透水性就愈強(qiáng)。透水性一般可用滲透系數(shù)表示,巖土體的滲透系數(shù)可通過抽水試驗(yàn)求取;崩解性是指巖土浸水濕化后,由于土粒連接被削弱、破壞,使土體崩散、解體的特性。巖土的崩解性與土的顆粒成分、礦物成分、結(jié)構(gòu)等關(guān)系極大,以廣東地區(qū)的殘積土為例,一般崩解時間5~24h,崩解量1.79~34,以蒙脫石、水云母、高嶺土為主的殘積土以散開方式崩解,而以石英為主的殘積土多以裂開狀崩解為主。給水性是指在重力作用下飽水巖土能從孔隙、裂隙中自由流出一定水量的性能,以給水度表示。給水度是含水層的一個重要水文地質(zhì)參數(shù),也影響場地疏干時間。給水度一般采用實(shí)驗(yàn)室方法測定。脹縮性是指巖土吸水后體積增大,失水后體積減小的特性,巖土的脹縮性是由于顆粒表面結(jié)合水膜吸水變厚,失水變薄造成的。巖土的脹縮性往往是產(chǎn)生地裂縫、基坑隆起的重要原因之一,對地基變形和土坡表層穩(wěn)定性有重要影響。標(biāo)定巖土脹縮性的指標(biāo)有:膨脹率、自由膨脹率、體縮率、收縮系數(shù)等。巖土的水理性質(zhì)尚有持水性,溶水性,毛細(xì)管性,可塑性等。
4、地下水引起的巖土工程危害
地下水引起的巖土工程危害,主要是由于地下水位升降變化和地下水動水壓力作用兩個方面的原因造成的。
4.1 地下水升降變化引起的巖土工程危害
在工程勘察中要注意調(diào)查了解地下水位條件及其升降變化。在天然條件下地下水位一般是季節(jié)性變化雨季水位水位上升旱季水位下降。地下水位的天然變化是區(qū)域性。漸變的。而且變幅較小但是,人為因素引起的局部性地下水為升降變化的幅度往往大于天然變化所引起的巖土工程危害更為嚴(yán)重。
4.1.1水位上升引起的巖土工程危害。潛水位上升的原因是多種多樣的, 其主要受地質(zhì)因素如含水層結(jié)構(gòu)、總體巖性產(chǎn)狀;水文氣象因素如降雨量、氣溫等及人為因素如灌溉、施工等的影響,有時往往是幾種因素的綜合結(jié)果。由于潛水面上升對巖土工程可能造成如下影響;土壤沼澤化、鹽漬化,巖土及地下水對建筑物腐蝕性增強(qiáng);斜坡、河岸等巖土體巖產(chǎn)生滑移、崩塌等不良地質(zhì)現(xiàn)象;一些具特殊性的巖土體結(jié)構(gòu)破壞、強(qiáng)度降低、軟化;引起粉細(xì)砂及粉土飽和液化、出現(xiàn)流砂、管涌等現(xiàn)象;地下洞室充水淹沒,基礎(chǔ)上浮、建筑物失穩(wěn)。
4.1.2地下水位下降引起的巖土工程危害。地下水位的降低多是由于人為因素造成的,如集中大量抽取地下水、采礦活動中的礦床疏干以及上游筑壩、修建水庫截奪下游地下水的補(bǔ)給等。地下水的過大下降,常常誘發(fā)地裂、地面沉降、地面塌陷等地質(zhì)災(zāi)害以及地下水源枯竭、水質(zhì)惡化等環(huán)境問題, 對巖土體、建筑物的穩(wěn)定性和人類自身的居住環(huán)境造成很大威脅
4.2 地下水位對巖土物理力學(xué)性質(zhì)的影響
地下水的升降變化能引起膨脹性巖土產(chǎn)生不均勻的脹縮變形,嚴(yán)重若形成地裂,引起建筑物特別是低層或輕型建筑物的破壞。當(dāng)?shù)叵滤殿l繁時或變化幅度大時。不僅使巖土的膨脹收縮變形往復(fù),而且會導(dǎo)致巖土的膨脹收縮幅度加大。因此,在膨脹性巖土地區(qū)進(jìn)行工程勘察時應(yīng)特別注意對場地水文地質(zhì)條件的研究,特別地下水往往升降變化中高度和變化規(guī)律這對地基基礎(chǔ)深度的選擇有主要的參考價值。
在建筑工程的地基內(nèi),當(dāng)?shù)叵滤辉诨A(chǔ)底面以下
壓縮層范圍內(nèi)發(fā)生變化時, 就能直接影響建筑物的穩(wěn)定性。若水位在壓縮層范圍內(nèi)上升時,軟化地基土,使其強(qiáng)度降低、壓縮性增大,建筑物可能產(chǎn)生較大的沉降變形若水位在壓縮層范圍下降時,巖土的自重應(yīng)力增加,可能引起地基基礎(chǔ)的附加沉降,如果土質(zhì)不均勻或地下水位的突然下降也可能使建筑物發(fā)生變形破壞。
在地下水位以上、地下水位變動帶和地下水位以下,具有明顯的變化規(guī)律土體從上到下,有天然含水量、孔隙比由小大一小,壓縮模盆、承載力由大一小一大的變化規(guī)律。這是由于地下水位以上部位, 經(jīng)長期淋濾作用,鐵鋁富集,并對土顆粒起膠結(jié)和充填作用,增大了土拉間連接力, 往往形成“硬殼層”,因而含水、孔隙比小而壓縮模和承載力增高而位于地下水位變動帶的土層,由于地下水積極文替,土中的鐵鋁成分淋失,土質(zhì)變松,因而含水量、孔隙比增大,壓縮模量、承載力降低位于地下水位以下的土層,由于地下水交替緩慢, 氧化、水解作用減弱,加之上扭土層的自重壓力作用,土質(zhì)比較密實(shí),因而含水貧、孔隙比減小,壓縮模、承載力增高。
巖土特別是各類軟質(zhì)巖石、風(fēng)化殘積土、不同成因的粘性土等, 其物理力學(xué)性質(zhì)的變化規(guī)律,與地下水位有著密切的聯(lián)系。因此,在分析研究巖土物理力學(xué)的變化規(guī)律時,應(yīng)充分重視地下水位這一重要影響因素。
4.3地下水動水壓力作用引起的巖土工程危害
地下水在天然狀態(tài)下動水壓力作用比較微弱,但是在人為工程活動中由于改變了地下水天然動力平衡條件,在一定的動水壓力作用下,往往會引起一些嚴(yán)重的巖土工程危害。如流砂、管涌、基坑突涌等。
5、總結(jié)
為提高工程勘察,在工程勘察中不僅要求查明與巖土工程有關(guān)的水文地質(zhì)問題,以消除下水對巖工程的危害隨著工程勘察的發(fā)展,其必將受到越來越廣泛的重視,切實(shí)做好水文地質(zhì)工作將對勘察水平的提高起極大的推動用。
參考文獻(xiàn):
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關(guān)鍵詞:水文地質(zhì)巖土 勘察設(shè)計(jì)
1.工程地質(zhì)勘察中水文地質(zhì)評價內(nèi)容
在以往的工程勘察報告中,由于缺少結(jié)合基礎(chǔ)設(shè)計(jì)和施工需要評價地下水對巖土工程的作用和危害,在某地區(qū)已發(fā)生多起因地下水造成基礎(chǔ)下沉和建筑物開裂的質(zhì)量事故,總結(jié)以往的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn),在以后的工程勘察中,對水文地質(zhì)問題的評價,主要應(yīng)考慮以下內(nèi)容:
(1)應(yīng)重點(diǎn)評價地下水對巖土體和建筑物的作用和影響,預(yù)測可能產(chǎn)生的巖土工程危害,提出防治措施。
(2)工程勘察中還應(yīng)密切結(jié)合建筑物地基基礎(chǔ)類型的需要,查明有關(guān)水文地質(zhì)問題,提供選型所需的水文地質(zhì)資料。
(3)不僅要查明地下水的天然狀態(tài)和天然條件下的影響,更重要的是分析預(yù)測在人為工程活動中地下水的變化情況,及對巖土體和建筑物的反作用。
(4)應(yīng)從工程角度,按地下水對工程的作用與影響,提出不同條件下應(yīng)當(dāng)著重評價的地質(zhì)問題,如:
①對埋藏在地下水位以下的建筑物基礎(chǔ)中水對混凝土及混凝土內(nèi)鋼筋的腐蝕性。
②對選用軟質(zhì)巖石、強(qiáng)風(fēng)化巖、殘積土、膨脹土等巖土體作為基礎(chǔ)持力層的的建筑場地,應(yīng)著重評價地下水活動對上述巖土體可能產(chǎn)生的軟化、崩解、脹縮等作用。
③在地基基礎(chǔ)壓縮層范圍內(nèi)存在松散、飽和的粉細(xì)砂、粉土?xí)r,應(yīng)預(yù)測產(chǎn)生液化潛蝕、流砂、管涌的可能性。
④當(dāng)基礎(chǔ)下部存在承壓含水層,應(yīng)對基坑開挖后承壓水沖毀基坑底板的可能性進(jìn)行計(jì)算和評價。
⑤在地下水位以下開挖基坑,應(yīng)進(jìn)行滲透性和富水性試驗(yàn),并評價由于人工降水引起土體沉降、邊坡失穩(wěn)進(jìn)而影響周圍建筑物穩(wěn)定性的可能性。
2.重視巖土水理性質(zhì)的測試和研究
巖土水理性質(zhì)是指巖土與地下水相互作用時顯示出來的各種性質(zhì)。巖土水理性質(zhì)與巖土的物理性質(zhì)都是巖土重要的工程地質(zhì)性質(zhì)。巖土的水理性質(zhì)不僅影響巖土的強(qiáng)度和變形,而且有些性質(zhì)還直接影響到建筑物的穩(wěn)定性。以往在勘察中對巖土的物理力學(xué)性質(zhì)的測試比較重視,對巖土的水理性質(zhì)卻有所忽視,因而對巖土工程地質(zhì)性質(zhì)的評價是不夠全面的。
巖土的水理性質(zhì)是巖土與地下水相互作用顯示出來的性質(zhì),而地下水在巖土中有不同的賦存方式,不同形式的地下水對巖土水理性質(zhì)的影響程度有所不同,而且影響程度又與巖土類型有關(guān)。下面首先介紹一下地下水的賦存形式及對巖土水理性質(zhì)的影響,然后再對巖土的幾個重要的水理性質(zhì)及研究測試方法進(jìn)行簡單的介紹。
(1)地下水的賦存形式及對巖土水理性質(zhì)的影響:地下水按其在巖土中的賦存形式可分為結(jié)合水、毛細(xì)管水和重力水三種,其中結(jié)合水又可分為強(qiáng)結(jié)合水和弱結(jié)合水兩種。
①強(qiáng)結(jié)合水,又稱吸濕水,吸濕水被分子力吸附在巖土顆粒周圍形成極薄的水膜,是緊附于顆粒表面結(jié)合最牢固的一層水,其吸附力高達(dá)10MPa,在強(qiáng)壓下,其密度接近普通水的兩倍,具有極大粘滯性和彈性,可以抗剪切,但不受重力作用,也不能傳遞靜水壓力。弱結(jié)合水,又稱弱薄膜水,它處于吸著水之外,厚度大于吸著水。弱結(jié)合水所受的吸附力小于強(qiáng)結(jié)合水,可以在顆粒水膜之間作緩慢的移動,薄膜水在外界壓力下可以變形,但同樣不受重力影響,且不能傳遞靜水壓力。
結(jié)合水是地下水在粘性土中的主要賦存形式,在砂土中含量甚微。結(jié)合水尤其是弱結(jié)合水與粘性土相互作用時顯示出來的性質(zhì)如可塑性、膨脹性、收縮性等歸為粘性土的物理力學(xué)性質(zhì),因其受強(qiáng)力束縛,活動范圍極為有限,對巖土的動態(tài)水理性質(zhì)影響較小。
②毛細(xì)管水,是指由毛細(xì)管作用保持在巖土毛細(xì)管空隙中的地下水,可細(xì)分為孤立毛細(xì)管水、懸掛毛細(xì)管水、真正毛細(xì)管水。它同時受毛細(xì)管力和重力的作用,當(dāng)毛細(xì)管力大于重力時,毛細(xì)管水就上升,因此地下水潛水面以上的普遍形式是一個與保水帶有水力聯(lián)系的含水量較高的濕水層。毛細(xì)管水能傳遞靜水壓力,并能在空隙中垂直上下運(yùn)動,對巖土體能起到軟化的作用,有時會引起土壤的沼澤化或鹽漬化增強(qiáng)巖土體及地下水對建筑材料的腐蝕性。毛細(xì)管水在砂土和粉土中含量較高,在砂礫層含量較少,在粘土中含量很少。
③重力水,是指在重力作用下能在巖土孔隙、裂隙中自由運(yùn)動的水,即我們通常所稱的狹義“地下水”。它不受分子力的影響,不能抗剪切,可以傳遞靜水壓力。由于重力水在天然和人為因素的影響下,在巖土中的滲流活動非?;钴S,對巖土的水理性質(zhì)有顯著的影響。重力水是我們研究巖土水理性質(zhì)的重點(diǎn)關(guān)注對象。
(2)巖土的主要的水理性質(zhì)及其測試辦法:
①軟化性,是指巖土體浸水后,力學(xué)強(qiáng)度降低的特性,一般用軟化系數(shù)表示,即巖石在浸水飽和狀態(tài)下與風(fēng)干狀態(tài)下極限抗壓強(qiáng)度之比,它是判斷巖石耐風(fēng)化、耐水浸能力的指標(biāo)。在巖石層中存在易軟化巖層時,在地下水的作用下往往會形成軟弱夾層。各類成因的粘性土層、泥巖、頁巖、泥質(zhì)砂巖等均普遍存在軟化特性。
②透水性,是指水在重力作用下,巖土容許水透過自身的性能。巖土的滲透性的強(qiáng)弱首先決定于巖土空隙的大小和連通性,其次是空隙度的多少。松散巖土的顆粒愈細(xì)、愈不均勻,其透水性便愈弱。堅(jiān)硬巖石的裂隙或巖溶愈發(fā)育,其透水性就愈強(qiáng)。透水性一般可用滲透系數(shù)表示,巖土體的滲透系數(shù)可通過抽水試驗(yàn)求取。
③崩解性,是指巖土浸水濕化后,由于土粒連接被削弱、破壞,使土體崩散、解體的特性。巖土體的崩解特性包括崩解所需時間、崩解量、崩解方式等。巖土的崩解性與土的顆粒成分、礦物成分、結(jié)構(gòu)等關(guān)系極大,以某地區(qū)的殘積土為例,一般崩解時間5~24h,崩解量1.79%~34%,以蒙脫石、水云母、高嶺土為主的殘積土以散開方式崩解,而以石英為主的殘積土多以裂開狀崩解為主。
④給水性,是指在重力作用下飽水巖土能從孔隙、裂隙中自由流出一定水量的性能,以給水度表示。給水度是含水層的一個重要水文地質(zhì)參數(shù),它不但影響基坑涌水量大小,同時也影響場地疏干時間。給水度一般采用實(shí)驗(yàn)室方法測定。
⑤脹縮性,是指巖土吸水后體積增大,失水后體積減小的特性,巖土的脹縮性是由于顆粒表面結(jié)合水膜吸水變厚,失水變薄造成的。巖土的脹縮性往往是產(chǎn)生地裂縫、基坑隆起的重要原因之一,對地基變形和土坡表層穩(wěn)定性有重要影響。標(biāo)定巖土脹縮性的指標(biāo)有:膨脹率、自由膨脹率、體縮率、收縮系數(shù)等。巖土的水理性質(zhì)尚有持水性、容水性、毛細(xì)管性、可塑性等等,在這里不再一一敘述。
3.全面了解地下水引起的巖土工程危害地下水引起的巖土工程危害,主要是由于地下水位升降變化和地下水動水壓力作用兩個方面的原因造成的。
3.1地下水升降變化引起的巖土工程危害
地下水位變化可由天然因素或人為因素引起,但不管什么原因,當(dāng)?shù)叵滤坏淖兓_(dá)到一定程度時,都會對巖土工程造成危害,地下水位變化引起危害又可分為3種方式:
(1)水位上升引起的巖土工程危害。潛水位上升的原因是多種多樣的,其主要受地質(zhì)因素如含水層結(jié)構(gòu)、總體巖性產(chǎn)狀;水文氣象因素如降雨量、氣溫等及人為因素如灌溉、施工等的影響,有時往往是幾種因素的綜合結(jié)果。由于潛水面上升對巖土工程可能造成:
①土壤沼澤化、鹽漬化,巖土及地下水對建筑物腐蝕性增強(qiáng)。
②斜坡、河岸等巖土體巖產(chǎn)生滑移、崩塌等不良地質(zhì)現(xiàn)象。
③一些具特殊性的巖土體結(jié)構(gòu)破壞、強(qiáng)度降低、軟化。
④引起粉細(xì)砂及粉土飽和液化、出現(xiàn)流砂、管涌等現(xiàn)象。
⑤地下洞室充水淹沒,基礎(chǔ)上浮、建筑物失穩(wěn)。
(2)地下水位下降引起的巖土工程危害。地下水位的降低多是由于人為因素造成的,如集中大量抽取地下水、采礦活動中的礦床疏干以及上游筑壩、修建水庫截奪下游地下水的補(bǔ)給等。地下水的過大下降,常常誘發(fā)地裂、地面沉降、地面塌陷等地質(zhì)災(zāi)害以及地下水源枯竭、水質(zhì)惡化等環(huán)境問題,對巖土體、建筑物的穩(wěn)定性和人類自身的居住環(huán)境造成很大威脅。
(3)地下水頻繁升降對巖土工程造成的危害。地下水的升降變化能引起膨脹性巖土產(chǎn)生
不均勻的脹縮變形,當(dāng)?shù)叵滤殿l繁時,不僅使巖土的膨脹收縮變形往復(fù),而且會導(dǎo)致巖土的膨脹收縮幅度不斷加大,進(jìn)而形成地裂引起建筑物特別是輕型建筑物的破壞。地下水升降變動帶內(nèi)由于地下水的積極交替,會將土層中的膠結(jié)物―――鐵、鋁成分淋失,土層失去膠結(jié)物將造成土質(zhì)變松、含水量孔隙比增大,壓縮模量、承載力降低,給巖土工程基礎(chǔ)選擇、處理帶來較大的麻煩。
3.2地下水動壓力作用引起巖土工程危害地下水在天然狀態(tài)下動水壓力作用比較微弱,一般不會造成什么危害,但在人為工程活動中由于改變了地下水天然動力平衡條件,在移動的動水壓力作用下,往往會引起一些嚴(yán)重的巖土工程危害,如流砂、管涌、基坑突涌等。
篇9
關(guān)鍵詞:巖土工程;勘察;水理性質(zhì);影響;評價
中圖分類號:K826.16 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:
由于對水文地質(zhì)情況缺乏了解,巖土工程經(jīng)常會受到地下水的影響而產(chǎn)生危害,因此必須提高對水文情況的重視,在實(shí)際工程中,要做好勘察工作,對于水文的影響要進(jìn)行深入的研究,對出現(xiàn)的問題要采取相應(yīng)的措施予以解決,以消除地下水的危害,保證工程施工質(zhì)量。
一、巖土的水理性質(zhì)
所謂巖土的水理性質(zhì),就是地下水與巖土之間相互作用時而產(chǎn)生的種種性質(zhì)。就水文地質(zhì)問題而言,其表現(xiàn)的主要特性是巖土的物理性質(zhì)和巖土的水理性質(zhì),這些性質(zhì)在一定程度上能夠?qū)r土的強(qiáng)度產(chǎn)生影響使之變形,且建筑物的穩(wěn)定性和安全性也會受到某些性質(zhì)的影響。由于傳統(tǒng)的巖土工程勘察工作沒有足夠的經(jīng)驗(yàn),忽視了地下水的水理性質(zhì),不能夠全面地對巖土工程地質(zhì)的性質(zhì)做出評價,造成了許多的問題和麻煩。一般來說,巖土的水理性質(zhì)有以下一些內(nèi)容:
1、巖土的軟化性
當(dāng)水浸過巖土體后,降低了本身的力學(xué)強(qiáng)度,此時所呈現(xiàn)的性質(zhì)即為巖土的軟化性。其表示方式為軟化系數(shù),是巖石耐水浸能力、耐風(fēng)化能力的判斷指標(biāo)。像頁巖、粘性土層、砂巖、泥巖等巖類土體都存在著軟化特性,通過地下水的作用,形成軟弱的夾層,降低了巖層的強(qiáng)度和整體特性。
2、巖土的崩解性
巖土的崩解性即巖土被水濕化后形成的特性。水在侵入巖石之后,會造成巖土體內(nèi)結(jié)構(gòu)連接的破壞和消弱,使土體內(nèi)部的膠結(jié)物發(fā)生溶解。同時,水分子會吸附在巖土的顆粒表面上,形成一種水化膜,也使巖土表面之間的顆粒產(chǎn)生破壞。
3、巖土的透水性
透水性的表示方法一般為滲透系數(shù)的表示方法,可通過抽水試驗(yàn)進(jìn)行巖土體滲透系數(shù)的獲取。地下水的滲透徑流是透水性造成的,這不僅溶蝕、泥化、軟化了巖體,降低巖土的強(qiáng)度,還產(chǎn)生了巖土的揚(yáng)壓力,使建筑物自重的垂直荷載有所削減,并形成了動水壓力,導(dǎo)致基礎(chǔ)沉陷變形或遭到更嚴(yán)重的破壞。這都會影響到上部建筑物的穩(wěn)定和全安,如國內(nèi)外的大壩事故中,多數(shù)都是因?yàn)檫@些原因而造成的。
4、巖土的溶水性
飽水巖土在重力作用下,會從裂隙和孔隙中自行流出一定水量,一般由給水度進(jìn)行表示。作為水文地質(zhì)參數(shù)的給水度,所變現(xiàn)的意義也是非常重要的,其能夠?qū)Φ叵滤氖韪蓵r間產(chǎn)生影響,一般采用實(shí)驗(yàn)室方法來進(jìn)行測定。
5、巖土的脹縮性
巖土的脹縮性指的是巖土吸水膨脹、失水收縮的一種特性。其指標(biāo)有收縮系數(shù)、自由膨脹率、體縮率、膨脹率等。當(dāng)巖土失水后,表面的顆粒間距就會變小,其顆粒表面會和水膜結(jié)合而變薄,使土體產(chǎn)生收縮。而當(dāng)巖土被水浸過后,會使表面的顆粒間隙變大,就會與水膜結(jié)合變得越來越厚,進(jìn)而形成土體的膨脹。如果巖土反復(fù)地進(jìn)行土體的收縮和膨脹,就會引起土上部建筑物的開裂和破壞。
二、水文地質(zhì)問題對巖土工程的危害
水文地質(zhì)問題對巖土工程的危害主要是因?yàn)榈叵滤畯搅?、地下水位升降變化、壓力的作用、地下水動力等因素?dǎo)致的。其地下水位的變化主要分為人為因素和天然因素,當(dāng)?shù)竭_(dá)一定程度的水位變化時,都會影響到巖土工程的安全和穩(wěn)定。因地下水位變化而引起的巖土工程危害主要有以下一些方式:
1、潛水位上升
很多種原因都會導(dǎo)致潛水位的上升,而地質(zhì)因素的影響則是最主要的。如總體巖性產(chǎn)狀、含水層結(jié)構(gòu)、水文氣象因素(氣溫、降雨量等)、人為因素(施工、灌溉)等。多數(shù)情況下都是多種因素的綜合作用而引起潛水位上升的。一般來說,潛水位的上升會危害到巖土工程的穩(wěn)定和安全,如鹽漬化、土壤沼澤化等都會對巖土工程進(jìn)行嚴(yán)重的腐蝕,使其結(jié)構(gòu)受到破壞,出現(xiàn)斜坡、巖體滑移、崩塌等地質(zhì)現(xiàn)象。此外,一些特殊性的巖土體(花崗巖殘積土、泥質(zhì)砂巖、泥巖、頁巖)的結(jié)構(gòu)也會受到破壞,引發(fā)粉土飽和液化和粉細(xì)砂,造成管漏、流砂等嚴(yán)重的現(xiàn)象出現(xiàn),此時,水會將地下洞室淹沒,使基礎(chǔ)上浮,影響建筑物得穩(wěn)定。
2、人為因素造成地下水位的降低
地下水位的下降,會導(dǎo)致巖土工程的重大危
害,如采礦中的礦床疏干、上游筑壩、水庫截奪下游地下水的補(bǔ)給、地下水的集中抽取等。種種現(xiàn)象會很大程度上對地下水的補(bǔ)給產(chǎn)生影響,因常常達(dá)不到有效地補(bǔ)給,會造成地面坍塌、地面沉降、地裂現(xiàn)象等嚴(yán)重的地質(zhì)災(zāi)害,并引起水源惡化和地下水源枯竭等環(huán)境危害,對人們的生活和建筑物的穩(wěn)定都會造成大的威脅。如:建筑物開裂、建筑物失穩(wěn)破壞、地面不均勻坍塌、壩基地下水滲流等;其次還會引發(fā)隧洞膨脹變形的破壞,如洞頂坍方、洞底鼓脹、側(cè)壁滑塌。
3、地下水頻繁升降的危害
膨脹性巖土的不均勻脹縮變形是地下水的升降變化引起的,如果地下水升降嚴(yán)重時,就會形成巖土的膨脹收縮,還是其收縮幅度有所增大,引起地裂造成建筑物的塌陷和破壞。在地下水升降的變動中,由于其變化的頻繁交替,會淋失土層中的鋁、鐵等膠結(jié)物質(zhì),而失去膠結(jié)能力的土層會變的非常的松軟,這就降低了承載力和壓縮模量,增大了含水量孔隙比,從而給巖土工程基礎(chǔ)的處理和選擇帶來許多的困擾。
4、地下水壓力、動力作用產(chǎn)生的危害在天然的狀態(tài)中,地下水的壓力和動力的作用就會相對的薄弱,不會產(chǎn)生什么重大的危害,但由于受到人類活動的影響,使地下水的動力平衡條件遭到破壞和改變,在動水壓力的影響下,就會造成管涌、流砂、基坑突涌等一些嚴(yán)重的巖土工程危害。
三、巖土工程勘察中水文地質(zhì)的評價內(nèi)容
在實(shí)際的工程勘察報告中,往往缺少地下水對巖土層及其建筑物危害的評價內(nèi)容,其施工需要和基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的針對性也不夠強(qiáng),因此總會造成一些地質(zhì)的危害現(xiàn)象。為充分解決這一問題,就要做好水文地質(zhì)評價的工作,值得注重的內(nèi)容有以下幾個方面:(1)應(yīng)重點(diǎn)評價地下水對巖土體和建筑物的作用和影響,預(yù)測可能產(chǎn)生的巖土工程危害,提出防治措施;(2)工程勘察中還應(yīng)密切結(jié)合建筑物地基基礎(chǔ)類型的需要,查明有關(guān)水文地質(zhì)問題,提供選型所需的水文地質(zhì)資料;(3)不僅要查明地下水的天然狀態(tài)和天然條件下的影響,更重要的是分析預(yù)測在人為工程活動中地下水的變化情況,及對巖土體和建筑物的反作用;(4)應(yīng)從工程角度,按地下水對工程的作用與影響,提出不同條件下應(yīng)當(dāng)著重評價的地質(zhì)問題,如:①對埋藏在地下水位以下的建筑物基礎(chǔ)中水對混凝土及混凝土內(nèi)鋼筋的腐蝕性。②對選用軟質(zhì)巖石、強(qiáng)風(fēng)化巖、殘積土、膨脹土等巖土體作為基礎(chǔ)持力層的的建筑場地,應(yīng)著重評價地下水活動對上述巖土體可能產(chǎn)生的軟化、崩解、脹縮等作用。③在地基基礎(chǔ)壓縮層范圍內(nèi)存在松散、飽和的粉細(xì)砂、粉土?xí)r,應(yīng)預(yù)測產(chǎn)生潛蝕、流砂、管涌的可能性。④當(dāng)基礎(chǔ)下部存在承壓含水層,應(yīng)對基坑開挖后承壓水沖毀基坑底板的可能性進(jìn)行計(jì)算和評價。⑤在地下水位以下開挖基坑,應(yīng)進(jìn)行滲透性和富水性試驗(yàn),并評價由于人工降水引起土體沉降、邊坡失穩(wěn)進(jìn)而影響周圍建筑物穩(wěn)定性的可能性。
四、結(jié)語
總而言之,在建筑工程中的建筑物持力層選擇、工程地質(zhì)災(zāi)害的防治、基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等內(nèi)容上,水文地質(zhì)工作起著非常重要的作用。在具體的巖土工程勘察實(shí)施時,有關(guān)水文地質(zhì)問題的查明就非常的必要,只有明確地下水對巖土的影響,制定出有效的防治措施,才能進(jìn)一步消除地下水對工程的危害,從而發(fā)揮提高勘察水平的重要作用。
參考文獻(xiàn)
篇10
關(guān)鍵詞:水文地質(zhì) 工程地質(zhì) 關(guān)系
一、水文地質(zhì)及工程地質(zhì)的內(nèi)容
水文地質(zhì)指自然界中地下水的各種變化和運(yùn)動的現(xiàn)象。水文地質(zhì)學(xué)是研究地下水的科學(xué)。它主要是研究地下水的分布和形成規(guī)律,地下水的物理性質(zhì)和化學(xué)成分,地下水資源及其合理利用,地下水對工程建設(shè)和礦山開采的不利影響及其防治等。隨著科學(xué)的發(fā)展和生產(chǎn)建設(shè)的需要,水文地質(zhì)學(xué)又分為區(qū)域水文地質(zhì)學(xué)、地下水動力學(xué)、水文地球化學(xué)、供水水文地質(zhì)學(xué)、礦床水文地質(zhì)學(xué)、土壤改良水文地質(zhì)學(xué)等分支學(xué)科。近年來,水文地質(zhì)學(xué)與地?zé)?、地震、環(huán)境地質(zhì)等方面的研究相互滲透,又形成了若干新領(lǐng)域。
工程地質(zhì)是調(diào)查、研究、解決與人類活動及各類工程建筑有關(guān)的地質(zhì)問題的科學(xué)。工程地質(zhì)研究的主內(nèi)容有:確定巖土組分、組織結(jié)構(gòu)(微觀結(jié)構(gòu))、物理、化學(xué)與力學(xué)性質(zhì)(特別是強(qiáng)度及應(yīng)變)及其對建筑工程穩(wěn)定性的影響,進(jìn)行巖土工程地質(zhì)分類。本書可作為高等學(xué)校土建類專業(yè)工程地質(zhì)課程教材,也可作為水利工程、采礦工程等相關(guān)專業(yè)的教材和參考書,還可供其他相關(guān)專業(yè)方向的師生及工程技術(shù)人員參考使用。
二、水文地質(zhì)與工程地質(zhì)區(qū)別和聯(lián)系
1、水文地質(zhì)與工程地質(zhì)的區(qū)別
水文地質(zhì)勘查主要是針對區(qū)域內(nèi)的水環(huán)境進(jìn)行調(diào)查,了解地下水的補(bǔ)給、徑流、排泄特征,進(jìn)行的工作主要是抽水試驗(yàn)、長期觀測及示蹤法等;工程地質(zhì)勘查主要是調(diào)查工程的巖土體性質(zhì)、持力層等,解決邊坡的穩(wěn)定性及地基承載力和地下水的內(nèi)水壓力等問題。
2、水文地質(zhì)與工程地質(zhì)聯(lián)系
地下水既是巖土體的組成部分,直接影響巖土體工程特性,又是基礎(chǔ)工程的環(huán)境,影響建筑物的穩(wěn)定性和耐久性。至于容易被忽視,是在實(shí)際的地質(zhì)勘察工作中,在勘探成果內(nèi)因?yàn)楹苌僦苯由婕八膮?shù)的利用,水文地質(zhì)問題往往只被認(rèn)為是象征性的工作,在勘察中大多只是簡單地對天然狀態(tài)下的水文地質(zhì)條件作一般性評價。在一些水文地質(zhì)條件較復(fù)雜的地區(qū),由于工程勘察中對水文地質(zhì)問題研究不深入,設(shè)計(jì)中又忽視了水文地質(zhì)問題,經(jīng)常發(fā)生由地下水引發(fā)的各種巖土工程危害問題,令勘察和設(shè)計(jì)處于難堪的境地。為提高工程勘察質(zhì)量,在勘察中加強(qiáng)水文地質(zhì)問題的研究是十分必要的,在工程勘察中不僅要求查明與巖土工程有關(guān)的水文地質(zhì)問題,評價地下水對巖土體和建筑物的作用及其影響,更要提出預(yù)防及治理措施的建議,為設(shè)計(jì)和施工提供必要的水文地質(zhì)資料,以消除或減少地下水對巖土工程的危害。
三、巖土水理性質(zhì)
巖土水理性質(zhì)是指巖土與地下水相互作用時顯示出來的各種性質(zhì)。巖土水理性質(zhì)與巖土的物理性質(zhì)都是巖土重要的工程地質(zhì)性質(zhì)。巖土的水理性質(zhì)不僅影響巖土的強(qiáng)度和變形,而且有些性質(zhì)還直接影響到建筑物的穩(wěn)定性。以往在勘察中對巖土的物理力學(xué)性質(zhì)的測試比較重視,對巖土的水理性質(zhì)卻有所忽視,因而對巖土工程地質(zhì)性質(zhì)的評價是不夠全面的。
既然巖土的水理性質(zhì)是巖土與地下水相互作用顯示出來的性質(zhì),首先介紹一下地下水的賦存形式及對巖土水理性質(zhì)的影響, 然后再對巖土的幾個重要的水理性質(zhì)及研究測試方法進(jìn)行簡單的介紹。
地下水的賦存形式:地下水按其在巖土中的賦存形式可分為結(jié)合水、毛細(xì)管水和重力水三種,其中結(jié)合水又可分為強(qiáng)結(jié)合水和弱結(jié)合水兩種。
巖土的主要的水理性質(zhì)及其測試辦法有五種:軟化性;透水性;崩解性;給水性;脹縮性。軟化性是指巖土體浸水后, 力學(xué)強(qiáng)度降低的特性,一般用軟化系數(shù)表示,它是判斷巖石耐風(fēng)化、耐水浸能力的指標(biāo)。在巖石層中存在易軟化巖層時,在地下水的作用下往往會形成軟弱夾層。各類成因的粘性土層、泥巖、頁巖、泥質(zhì)砂巖等均普遍存在軟化特性;透水性是指水在重力作用下,巖土容許水透過自身的性能。松散巖土的顆粒愈細(xì)、愈不均勻,其透水性便愈弱。堅(jiān)硬巖石的裂隙或巖溶愈發(fā)育,其透水性就愈強(qiáng)。透水性一般可用滲透系數(shù)表示,巖土體的滲透系數(shù)可通過抽水試驗(yàn)求??;崩解性是指巖土浸水濕化后,由于土粒連接被削弱、破壞,使土體崩散、解體的特性。巖土的崩解性與土的顆粒成分、礦物成分、結(jié)構(gòu)等關(guān)系極大,以廣東地區(qū)的殘積土為例,一般崩解時間5~24h,崩解量1.79~34,以蒙脫石、水云母、高嶺土為主的殘積土以散開方式崩解,而以石英為主的殘積土多以裂開狀崩解為主。給水性是指在重力作用下飽水巖土能從孔隙、裂隙中自由流出一定水量的性能,以給水度表示。給水度是含水層的一個重要水文地質(zhì)參數(shù),也影響場地疏干時間。給水度一般采用實(shí)驗(yàn)室方法測定。脹縮性是指巖土吸水后體積增大,失水后體積減小的特性,巖土的脹縮性是由于顆粒表面結(jié)合水膜吸水變厚,失水變薄造成的。巖土的脹縮性往往是產(chǎn)生地裂縫、基坑隆起的重要原因之一,對地基變形和土坡表層穩(wěn)定性有重要影響。標(biāo)定巖土脹縮性的指標(biāo)有:膨脹率、自由膨脹率、體縮率、收縮系數(shù)等。巖土的水理性質(zhì)尚有持水性,溶水性,毛細(xì)管性,可塑性等。
四、工程勘察中水文地質(zhì)的作用
鑒于以往在評價地下水對巖土工程的作用和危害過程中,所做的分析工作與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)和施工需要結(jié)合不夠緊密,導(dǎo)致發(fā)生許多基礎(chǔ)下沉和建筑物開裂的質(zhì)量事故??偨Y(jié)以往的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn),我們認(rèn)為今后在工程勘察中,應(yīng)注意分析水文地質(zhì)的以下作用。
1、地下水對已有建筑物的影響
由于地質(zhì)、氣候、水文、人類的生產(chǎn)活動等因素的作用,地下水位經(jīng)常會有很大的變化。這種變化對已有建筑物可能引起各種不良的后果,特別是當(dāng)?shù)叵滤辉诨A(chǔ)底面以下變化時,后果更為嚴(yán)重。當(dāng)?shù)叵滤辉诨A(chǔ)底面以下壓縮層范圍內(nèi)上升時,水能浸濕和軟化巖土,從而使地基的強(qiáng)度降低,壓縮性增大,建筑物就會產(chǎn)生過大的沉降或不均勻沉降,導(dǎo)致建筑物的傾斜或開裂;當(dāng)?shù)叵滤辉诨A(chǔ)底面以下壓縮層范圍內(nèi)下降時,水的滲流方向與土的重力方向一致,地基中的有效應(yīng)力增加,基礎(chǔ)就會產(chǎn)生附加沉降。
2、地下水對樁基工程的影響
軟弱地基地層很少由單一土質(zhì)構(gòu)成,變化相對較復(fù)雜,為此往往采用樁基工程(包括預(yù)制樁、灌注樁、攪拌樁等)加固地基,提高地基承載力。為了不使樁周地層松動或坍塌,提高成樁質(zhì)量,選擇相應(yīng)的成樁方式時必須考慮地下水的賦存運(yùn)動情況。另一方面由于受地下水的影響,當(dāng)樁身下沉量小于土層下沉量時,樁周土對樁身產(chǎn)生負(fù)摩擦力,嚴(yán)重的會影響單樁承載力。特別地,當(dāng)建筑場地承壓水或潛水的流速大于3m/min時,不宜使用混凝土灌注樁或水泥攪拌樁。
3、地下水對基坑開挖支護(hù)的影響
隨著城市的發(fā)展,高層、超高層建筑物越來越多,基坑也越來越深,受施工場地和施工工藝的影響,往往要求采用垂直開挖,開挖深度基本都超過當(dāng)?shù)氐叵滤裆?。深基坑開挖經(jīng)常會遇到地下水涌水、冒砂等問題。為降低地下水水頭壓力、疏干基坑、固結(jié)土體、穩(wěn)定邊坡和防止流沙等,常采用井點(diǎn)降水方法降低地下水水位(水頭壓力)。但是,由于降水能使局部地下水位突然下降,會對基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)和鄰近建筑物產(chǎn)生影響,造成地表或鄰近建筑物不均勻沉降。
五、結(jié)語
工程地質(zhì)和水文地質(zhì)二者關(guān)系極為密切,互相聯(lián)系和互相作用。地下水既是巖土體的組成部分,直接影響巖土體工程特性,又是基礎(chǔ)工程的環(huán)境,影響建筑物的穩(wěn)定性和耐久性。
參考文獻(xiàn):
[1]李涯欣《水文地質(zhì)在建筑工程中的重要作用》,2009