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2含水层介质
西山地下水系统的地下主要是以奥陶系碳酸岩类岩溶水,上覆石碳二迭系碎屑岩裂隙孔隙水,其含水介质主要是奥陶系中统的上下马家沟组为主和峰峰组石灰岩,径流排泄区上覆由石碳二迭系碎屑石。北山和东山的地下水都主要是碳酸盐岩类岩溶水,其含水介质北山为奥陶系中统上下马家沟组石灰岩,东山主要是奥陶系统上下马家沟组峰峰组石灰岩,其上覆基岩二迭系碎屑岩。盆地区则是以全新统松散堆积物砂砾石层和砂层为主要含水介质。
3太原地区地下水富水特征
太原地区地下水富水性主要是受到含水层岩性和地形地貌地质构造特征的综合影响,通常情况下边山强于山区,径流排泄区和冲积扇、冲积平原区要强于补给区和洪积扇、洪积平原区,碳酸盐岩石溶裂隙含水岩则强于松散岩类孔隙水含水岩组,而其又强于基岩裂隙含水岩组,在这其中富水性最弱的是碎屑岩类孔隙裂隙含水岩组。1)西山地下水系统,从汾河沿岸至古交和河口周边地区,单井的涌水量为每日1000m3/d~2000m3/d,其后至边山断裂带富水性开始激增,白家庄地区涌水量为5000m3/d,开化沟和洞儿沟涌水量分别为7000m3/d和13000m3/d左右,最大单井流量为平泉自流井,其最大流量高达36000m3/d。2)盆地区地下水系统的富水性从整体上看冲积扇要强于洪积扇,例如西边山洪积扇单井单日涌水量在1000m3~5000m3,东边山则要小于1000m3,而西张盆地的单井涌水量则达到了5000m3/d。3)北山的地下水系统在汇流区的阳曲泥屯盆地的涌水量在1000m3/d~2000m3/d,径流至阳曲镇东焉一带后有了很大幅度的增长,每日的涌水量达到了1000m3/d~20000m3/d不等,集中排泄点兰村的单日涌水量则达到了50000m3。
4地下水系统水化学和水温特征
受到含水层岩性和补给径流排泄条件的影响,太原地区的地下水水化学及水温从整体上看基岩山区的裂隙岩溶水在补给区从水温和水化学类型以及矿化程度上没有什么很大差异,东山西山和北山三个地下水系统基本相同,但受到含水层岩性和其矿物成分、径流长度、排泄的环境条件等因素的制约和影响,直到径流排泄区域才发生变化出现差异。北山地下水系统因其含水介质主要为奥陶系中统上下马家沟组灰岩、岩组中硫酸盐岩含量很少、较少会有峰峰组出现、矿化度小于0.5g/L、地下水循环深度较小所以北山地下水水温较低,一般为13℃~15℃。而西山的地下水系统在径流排泄区受到峰峰组地层下渗补给岩溶水和径流途径长、循环深度大等因素的影响,其水温从径流区至排泄区呈明显上升的变化,由14℃逐渐升高至25℃。
2对岩土水理的性质进行测试及研究
岩土由于受到地下水的影响,两者之间发生反应,这时岩土就会表现出一些性质,这种性质就是岩土的水理性质。该性质包含许多特性,例如透水性、给水性、容水性等,它们对岩土的三态有着很大的影响作用。岩土中的地下水能够有许多方式存在于其中,比较典型的有承压水、上层滞水、岩溶水和孔隙水,前两种是按照埋藏条件划分的,后两种是依据水层的空隙性质划分的。然而不仅岩土的水理性质会因为地下水存在的形式而有所影响,具体的程度不尽相同,而且该性质也会受到岩土类型的影响。为了能够对以后可能产生改变的地下水量进行及时的观测,方便在施工中进行有效的处理措施,需要对岩土的水理性质进行准确的测试。不仅建筑本身的稳定可能会因为岩土的某些水理性质而发生改变,岩土本身也可能由于某些性质产生特性的改变。为了能够有效的对地质性质等情况进行全面的评价,就必须重视对岩土水理性质的测试。
3岩土工程由于地下水的原因引起的危害
3.1岩土工程因地下水位变化引起的危害
在岩土工程中,地下水对其造成的危害很多,其中主要的危害原因有地下水位的上升、地下水位的下降以及地下水频繁的升降等。很多因素都会造成潜水位的上升,例如地质、水文气象、温度或者人类行为等因素。岩土工程产生的危害可能不是单一因素引发的,而是多种因素共同作用的结果。土壤的盐渍化、沼泽化等的形成都是由于不断上升的潜水位造成的,建筑下边的岩土或者地下水可能会对其进行腐蚀。此外,岩土还可能产生软化、流砂等不良的地质现象。人们的一些行为,例如对地下水无节制的开采,对下游的地下水进行截取等都可能会使地下水的水位下降。一些经常出现的地质危害、贫乏的地下水源以及地下水的水质不断的恶化等,都是由于地下水的下降幅度超出了正常范围引起的。这些危害对人们的生活环境以及建筑物等都有很大的影响。针对那些膨胀性的岩石,它们的膨胀会受到不断升降的地下水影响,从而发生不均匀的变形。岩石的变形会由于不断升降的地下水而重复的进行着,并且随着重复次数的增多变化的幅度也逐渐的增加。这种现象的发生就会使地面出现裂缝,不断的损害轻小型的建筑物。土质也会受到地下水升降的影响,不断变化的地下水会减少土质层中的一些胶结物,最终将都会流失,从而使土质没有胶结性,就会非常的松动。岩土的承载能力会受到含水量的影响,不断变大的空隙导致承载力越来越低,使得岩土工程的工作产生很大的困难。
3.2岩土工程受地下水动压力作用产生的危害
动水压力在自然状况下不会有很强的作用,几乎不会造成任何的危害。但是这只是在自然的状况下,如果遇到人为的干扰,修建的岩土工程打破了原有的动力平衡,使一些条件得到了改变,这时遇到比较强的移动水时,产生比较强的动水压力,就会使得岩土工程受到很大的损害。这些危害现象一般都包括流砂、基坑突涌或者是管涌等。对于这些危害现象,相关的部门应该对其形成的原因进行细致的研究,通过研究做出合理的治理对策,使其对岩土工程造成的危害能够及时的被解决。
1.1大井受采掘破坏或影响的含水层
四含:补给条件较差,q91=0.0005943(22B4孔)~0.4025(4-54孔)L/s•m,富水性弱—中等。煤系砂岩裂隙水:补给条件差,以净储量为主,q91=0.00044(南6B2孔)~0.06004(4-518孔)L/s•m,富水性弱。太灰岩溶含水层:其补给条件差,补给水源不充沛,q91=0.00033(南2B5孔)~0.2477(设4孔)L/s•m,富水性弱—中等。
1.2西部井受采掘破坏或影响的含水层
四含:补给条件较差,据09-S1和06-观1孔抽水资料q=0.0064~0.008L/s•m,富水性弱。煤系砂岩裂隙水:补给条件差,以净储量为主,据南6B2孔抽水资料,q91=0.00044L/s•m,富水性弱。太灰岩溶含水层:其补给条件差,补给水源不充沛,据南26B5和设4孔抽水资料,q91=0.00033~0.2477L/s•m,富水性弱—中等。
2矿井及周边老空水
本矿大井和西部井均有老空水分布。大井3个采区共有9处积水,积水面积6491m2,积水量5227m3。西部井13采区共有10处积水,积水面积49075m2,积水量59625m3。相邻煤矿有童亭煤矿、临涣煤矿、青东煤矿,均为大型生产矿井,无古井、小窑,有一定的采空区积水存在,积水位置、范围、积水量一般比较清楚,且有边界煤柱或断层防水煤柱的存在,不会对本矿造成大的影响。
3矿井涌水量
1988年1月~2013年12月实测大井矿井涌水量250~531.4m3/h,1992~2013年12月平均涌水量374.5m3/h。2010年1月至2013年12月,实测西部井矿井涌水量8.2~16.6m3/h,平均14m3/h。近3年矿井实测涌水量平均值381.6m3/h,最大涌水量395.6m3/h。
4突水量
据不完全统计,1980~2012年共发生突水46次。除745工作面离层积水瞬间溃水量为3887m3/h外,其余突水量0.3~211m3/h。2009年以来,矿井大于10m3/h的突4次,最大突水量25m3/h,均为砂岩水。
5开采受水害影响程度
虽然745工作面离层积水瞬间溃水量较大,但经过745工作面的水害查治,海孜煤矿对离层积水水害的治理已经形成一套完整的治理方案,效果良好;因此矿井采掘工程和安全生产受中煤组顶板离层水害威胁,但不威胁矿井安全。总体来看,矿井偶有突水,但突水量一般较小,采掘工程受水害影响,但不威胁矿井安全。
二矿井防治水工作难易程度
1大井防治水工作难易程度
大井防治水有一定的工程量,但各类水害的防治均形成一套完善的方案,防治水工作易于进行,这在745工作面查治和762工作面防治水中都有所体现。大井防治水工作难易程度属中等类型。
2西部井防治水工作难易程度
西部井自投产以来发生突水一次,水量为5.0m3/h“,四含”及煤系地层裂隙水对矿井安全生产威胁小,太原组灰岩富水性弱到中等,防治水工作简单或易于进行,属中等型。
三原水文地质类型划分情况及采探对比分析
1原水文地质类型划情况
原水文地质类型划分报告,是最近一次也是第一次划分报告,由海孜煤电公司在2010年6月编制。根据《煤矿防治水规定》表2-1的规定,将海孜煤电公司大井水文地质类型划分为极复杂型(主要考虑到745离层积水溃水3887m3/h),西部井水文地质类型划分为中等型。
2采探对比分析
通过3年来的开采,受采掘破坏或影响的含水层性质及补给条件、富水性没有改变。采空区及其积水量有所增加。大井矿井涌水量由360m3/h增加到390m3/h左右,现已基本稳定;西部井矿井涌水量略有增加,但仍较小,在15m3/h左右。全矿井增加了5次突水,除1次K3砂岩出水外,均为3煤顶板砂岩水,最大25m3/h。整体来看,矿井偶有突水,采掘工程受水害影响,但不威胁矿井安全;防治水工作简单或易于进行。海孜煤矿历年生产都做了大量水文地质工作,并开展了科学研究,实施了工程钻孔,找出了离层积水的原因,提出了可靠的离层积水防治方案和措施。实践证明745工作面顶板离层积水的查治工作是非常成功的,844、845、846和762等4个工作面开展了相应的成功治理。工程实践证明防治水效果可靠,矿井主要水害已由离层积水转为灰岩水。海孜煤矿下一步仍将继续开展防冲击、离层积水、煤与瓦斯突出等的一体化治理。可见原报告中大井水文地质类型划分为极复杂型对现有开采现状来说有点偏高,而西部井水文地质类型划分为中等型是合适的。
四矿井水文地质类型的划分
通过对海孜煤矿主采煤层开采过程中,受采掘破坏或影响的含水层及水体、矿井及周边老空水分布状况、矿井涌水量、突水量,开采受水害影响程度和防治水工作难易程度的系统分析和总结,并根据《煤矿防治水规定》(国家安全生产监督管理总局令第28号)表2-1的规定,综合评价本矿大井矿井水文地质类型属中等、西部井矿井水文地质类型属中等、海孜煤矿矿井水文地质类型属中等。
实践证明,在工程勘察、设计和施工过程中,水文地质问题始终是一个极为重要但也是一个易于被忽视的问题。之所以重要,是因为水文地质和工程地质二者关系极为密切,互相联系和互相作用,地下水既是岩土体的组成部分,直接影响岩土体工程特性,又是基础工程的环境,影响建筑物的稳定性和耐久性。至于容易被忽视,是在实际的勘察工作中,在勘探成果内因为很少直接涉及水文参数的利用,水文地质问题往往只被认为是象征性的工作,在勘察中大多只是简单地对天然状态下的水文地质条件作一般性评价。在一些水文地质条件较复杂的地区,由于工程勘察中对水文地质问题研究不深人,设计中又忽视了水文地质问题,经常发生由地下水引发的各种岩土工程危害问题,令勘察和设计处于难堪的境地。为提高工程勘察质量,在勘察中加强水文地质问题的研究是十分必要的,在工程勘察中不仅要求查明与岩土工程有关的水文地质问题,评价地下水对岩土体和建筑物的作用及其影响,更要提出预防及治理措施的建议,为设计和施工提供必要的水文地质资料,以消除或减少地下水对岩土工程的危害。
1、工程地质勘察中水文地质评价内容
在以往的工程勘察报告中,由于缺少结合基础设计和施工需要评价地下水对岩土工程的作用和危害,总结以往的经验和教训,我们认为今后在工程勘察中,对水文地质问题的评价,主要应考虑以下内容:
(1)应重点评价地下水对岩土体和建筑物的作用和影响,预测可能产生的岩土工程危害,提出防治措施。
(2)工程勘察中还应密切结合建筑物地基基础类型的需要,查明有关水文地质问题,提供选型所需的水文地质资料。
(3)不仅要查明地下水的天然状态和天然条件下的影响,更重要的是分析预测在人为工程活动中地下水的变化情况,及对岩土体和建筑物的反作用。
(4)应从工程角度,按地下水对工程的作用与影响,提出不同条件下应当着重评价的地质问题。
2、重视岩土水理性质的测试和研究
岩土水理性质是指岩土与地下水相互作用时显示出来的各种性质。岩土水理性质与岩土的物理性质都是岩土重要的工程地质性质。岩土的水理性质不仅影响岩土的强度和变形,而且有些性质还直接影响到建筑物的稳定性。以往在勘察中对岩土的物理力学性质的测试比较重视,对岩土的水理性质却有所忽视,因而对岩土工程地质性质的评价是不够全面的。
岩土的水理性质是岩土与地下水相互作用显示出来的性质,而地下水在岩土中有不同的赋存方式,不同形式的地下水对岩土水理性质的影响程度有所不同,而且影响程度又与岩土类型有关。
结合水是地下水在粘性土中的主要赋存形式,在砂土中含量甚微。结合水尤其是弱结合水与粘性土相互作用时显示出来的性质如可塑性、膨胀性、收缩性等归为粘性土的物理力学性质,因其受强力束缚,活动范围极为有限,对岩土的动态水理性质影响较小。
3、全面了解地下水引起的岩土工程危害
地下水引起的岩土工程危害,主要是由于地下水位升降变化和地下水动水压力作用两个方面的原因造成的。
地下水位变化可由天然因素或人为因素引起,但不管什么原因,当地下水位的变化达到一定程度时,都会对岩土工程造成危害,地下水位变化引起危害又可分为三种方式:
(1)水位上升引起的岩土工程危害。潜水位上升的原因是多种多样的,其主要受地质因素如含水层结构、总体岩性产状;水文气象因素如降雨量、气温等及人为因素如灌溉、施工等的影响,有时往往是几种因素的综合结果。
①土壤沼泽化、盐渍化,岩土及地下水对建筑物腐蚀性增强。
②斜坡、河岸等岩土产生滑移、崩塌等不良地质现象。
③一些具特殊性的岩土体结构破坏、强度降低、软化。
④引起粉细砂及粉土饱和液化、出现流砂、管涌等现象。
⑤地下洞室充水淹没,基础上浮、建筑物失稳。
(2)地下水位下降引起的岩土工程危害。地下水位的降低多是由于人为因素造成的,如集中大量抽取地下水、采矿活动中的矿床疏干以及上游筑坝、修建水库截夺下游地下水的补给等。地下水的过大下降,常常诱发地裂、地面沉降、地面塌陷等地质灾害以及地下水源枯竭、水质恶化等环境问题,对岩土体、建筑物的稳定性和人类自身的居住环境造成很大威胁。
(3)地下水频繁升降对岩土工程造成的危害。
地下水的升降变化能引起膨胀性岩土产生不均匀的胀缩变形,当地下水升降频繁时,不仅使岩土的膨胀收缩变形往复,而且会导致岩土的膨胀收缩幅度不断加大,进而形成地裂引起建筑物特别是轻型建筑物的破坏。
地下水在天然状态下动水压力作用比较微弱,一般不会造成什么危害,但在人为工程活动中由于改变了地下水天然动力平衡条件,在移动的动水压力作用下,往往会引起一些严重的岩土工程危害,如流砂、管涌、基坑突涌等。流砂、管涌、基坑突涌的形成条件和防治措施在有关的工程地质文献中已有较详细的论述,这里不再重复。
水文地质工作在建筑物持力层选择、基础设计、工程地质灾害防治等方面都起着重要的作用,随着工程勘察的发展,其必将受到越来越广泛的重视,切实做好水文地质工作将对勘察水平的提高起着极大的推动作用。
1.2水文地质勘查中的评价分析。通过获得建筑工程现场的水文地质资料之后,还应该对水文地质勘查资料进行评价分析。水文地质勘查中的评价分析内容主要包括以下几个方面:其一,对地下水对建筑工程设计与施工的作用和影响进行重点评价,这样才能够对影响建筑工程设计和施工的危害因素进行提前预测,并采取相应的措施进行处理;其二,建筑工程勘查中的水文地质勘察应该和建筑的地基设计进行结合,为建筑工程的地基设计和施工提供可靠的水文地质资料;其三,水文地质勘查中除了应该对地下水的状况以及对建筑工程的影响进行勘察,同时还应该对人为活动下对地下水的影响以及地下水变化对建筑工程施工的影响状况进行评价;其四,从建筑工程施工角度来看,根据地下水对建筑工程的作用与影响,找出不同地下水条件的同时,还应该进行重点评价,例如对于基础埋在地下水位之下的建筑工程来说,重点评价水对建筑物基础部位的钢筋、混凝土的腐蚀性;对于岩土作为建筑物基础的建筑工程项目,应该重点对地下水活动导致的岩土涨缩、崩解、软化等作用进行评价;对于地基基础压缩层中存在粉土、粉细砂、松散的状况时,应该重点对流砂、腐蚀以及管涌等现象发生的几率进行评价;对于需要在地下水位以下进行基础施工的建筑工程项目,应该进行对应的富水性试验或者渗透性试验,对降水造成的边坡不稳定、土体沉降以及其他问题对建筑工程施工可能造成的影响。
1.3测量建筑工程施工现场地形。在对建筑工程施工现场的地形进行测量的过程中,应该采用全国通用的坐标系统以及国家最新的高程基准点,如果建筑工程所在地并没有通用的坐标系统以及相关的高程基准点,应该利用全球定位系统,为建筑工程建设创设独立的坐标系统,保证建筑工程建设人员能够获得准确的测量数据信息。在对建筑工程现场进行测量的过程中,还应该对定位仪的类型、定位时间、定位程序以及测量精度等进行详细、全面的说明,对于测量的精度,应该根据相关的规定,满足建筑工程设计和施工的实际要求,对于不同的比例尺勘查剖面,应该采用实测剖面。
1.4地质填图。在进行地质填图的过程中,应该保证填图的精准度满足同比例尺的地质测量规范,将比例尺作为地质观察的基础,如果是对于大比例的地质填图,地质填图的目的在于为建筑工程勘察、设计以及施工服务。因此,在选择比例尺的过程中,应该根据建筑工程的实际状况,以不同勘查阶段的具体要求、工程的规模、地质复杂程度等状况为基础,在设置地质勘查点时,应该把地质勘查点设置在界线或者具有特殊意义的地方,当地质勘查点布置完成之后,还应该将地质填图展示在合适的仪器中,由专门的水文地质勘查工作人员根据相关的标准与规范对地质填图进行分析。对于专门水文地质的物理学性质测定,还应该根据相关的标准和规范进行,以此保证测定结果和地质填图的可靠性与真实性。
②对回次位置及填写岩芯回次票进行校正。
③对岩芯进行整理,同时检查上下顺序,并且在一定程度上对岩芯长度进行适当的校正。
④鉴定岩性,同时对分层位置进行确定,并填写相应的分层票。
⑤终孔后,按照顺序将岩芯装箱保存。
2岩芯描述的顺序及内容
①定名、颜色、结构、矿物成分、构造破碎情况及次生变化等是描述岩芯的主要内容。
②测量岩芯标志面与岩芯轴夹角。
③在小范围内,丈量岩层、矿化、蚀变的变化,以及具体深度,并注明。
④钻孔内岩性分层时,对渐变关系、侵入关系等上下两层岩石之间的接触关系进行注明。
⑤按照繁简适度、重点突出、针对性强的要求记录内容。⑥松散岩层的描述内容大致为:定名、颜色、胶结程度及胶结类型、化石等。
3计算岩芯采取率
①计算回次岩芯采取率:对于回次岩芯的采取率,通常情况下按照公式:回次岩芯采取率=本回次提取的岩芯总长/本回次进尺数×100%进行计算,在计算过程中,如果采取率超过100%,一般是由残留岩芯造成的。在这种情况下需要进行处理,其处理措施主要表现为:进尺数不变,修改岩芯实长数字,对于回次岩芯采取率超过100%的部分,依次往上一回次推,在这一过程中,由于加上推上来的岩芯长,如果上一回次的岩芯实长比进尺数大,并且回次岩芯采取率依然大于100%,这时需要继续上推,对于这种情况一般需要重复三个回次。经过上述处理,如果回次岩芯采取率依然超过100%,这时需要通知机长或班长进行相应的处理。
②计算分层岩芯采取率:对于分层岩芯采取率,通常情况下,按照下列公式进行计算:分层岩芯采取率=分层各回次取出的岩芯总长/(分层下界孔深-分层上界孔深)×100%。
4钻孔天顶角、方位角测量及要求
对于钻孔来说,需要按照要求(斜孔每钻进50米,直孔每钻进100米),对钻孔的天顶角、方位角进行测量。
5钻孔孔深测量及要求
在钻探过程中,每钻进100米或者见煤层、重要标志层等需要利用钢卷尺对钻具进行丈量,进而对孔深进行验证,并且校正误差控制在千分之一点五,如果超出允许的控制范围,需要查找相应的原因并做出调整。
6简易水文地质观测项目及要求
对于钻孔简易水文地质观测来说,通常情况下是在钻进过程中,需要及时发现含水层,进而在一定程度上初步确定含水层的富水性及岩溶在不同垂向深度的发育程度和发育规律等。其观测项目主要包括:地下水初见水位、稳定水位、水温、漏失位置和漏失量等。涌水、漏水、坍塌、缩径、溶洞等视具体情况与技术负责人进行协商,进一步提出简易水文观测的具体内容。详细的观测和记录岩芯采取率、钻进速度和钻进情况及变层、换径的位置等。在钻进过程中,记录掉钻、卡钻、埋钻、坍塌掉块、换径变层、返水颜色的突变及涌沙、气体逸出等现象的起止深度。
7判断含水层
在钻进过程中,对含水层进行判断,通常情况下,需要依据以下几点:
①破碎的岩芯,裂隙发育的孔段。
②在钻进过程中,涌水或严重漏水及水位突然上升的孔段。
③在钻进过程中,坍孔、掉块现象严重的孔段。
④岩芯采取率低、进尺相对加快的孔段。
8编录小结
钻孔完工后,通常情况下需要编写钻孔地质小结,其内容主要为:
①目的任务及施工结果;
②钻孔质量评述;
③孔内地质情况;
④存在的问题及认识。其中,需要对岩性分层情况,地质矿产特征、矿化蚀变特征及二者的关系和矿床类型等情况进行重点描述。
9室内整理
①随着钻孔施工编录的不断深入,需要对野外编录资料进行及时的整理;
1大型盆地水文地质特征
新疆的大型盆地包括塔里木和准噶尔两大盆地。盆地内的地下水,主要分布于天山南麓和北麓、昆仑山北麓的山前冲洪积倾斜平原地区,盆地腹地的塔克拉玛干沙漠、古尔班通古特沙漠也有分布。
1.1山前冲洪积
平原区包括近山的砾质平原区和远山的细土平原区。含水层主要由第四系冲洪积卵砾石、砂砾石、含砾中粗砂、中细砂层构成,厚度一般在400~600m,局部地段厚度超过1000m。含水层结构由山前向盆地内部,由砾质平原的单一结构潜水含水层向细土平原的多层结构潜水—承压水含水层变化,含水层颗粒也由粗变细,在细土平原区出现了粉土、粉质粘土等构成的相对隔水层。相应地,含水层富水性也总体表现为由强变弱,单井出水量由砾质平原区的2000m3/d以上逐渐减为细土平原区的1000m3/d左右。该区地下水主要来源于出山河流的入渗补给,其次为水库、渠系和农田灌溉入渗、山区基岩裂隙水的侧向径流补给,由山前平原区向盆地腹地的沙漠区径流,在径流过程中,通过泉水溢出、绿洲区蒸发蒸腾、人工开采等方式排泄。沿着地下水径流路径,山前平原区的地下水质不断发生着变化。塔里木盆地的砾质平原区,地下水一般为矿化度小于1g/L的硫酸—重碳酸盐型淡水,水质较好,至细土平原区,矿化度一般上升至1~3g/L,化学类型也大多变为硫酸盐—氯化物型,水质变差;准噶尔盆地砾质平原区,地下水矿化度一般在0.5g/L左右,水化学类型多为重碳酸盐型,水质很好,至细土平原区,矿化度升至1g/L左右,水化学类型也向硫酸—重碳酸盐型转化。地下水资源量大小,在空间上分布不均一,主要受出山河流量大小控制。总体来说,出山河流的流量越大,其所形成的冲洪积扇区地下水资源越丰富。在这两大盆地中,地下水资源较丰富的冲洪积扇主要有且末河、和田河、叶尔羌河、喀什噶尔河、克孜勒苏河、阿克苏河、渭干河、玛纳斯河、奎屯河等。
1.2沙漠区
准噶尔盆地古尔班通古特沙漠南缘一带,有地下水分布。东部昌吉州境内沙丘覆盖下的第四系冲湖积粉细砂含水层承压水,属自流斜地延伸部分,为矿化度小于1g/L的淡水;西部莫索湾一带,沙漠下承压水为玛纳斯河冲积层,发现了矿化度0.34g/L的重碳酸钙型水,水质良好,单井涌水量小于1000m3/d。该沙漠北部新第三系出露地表,部分被沙漠覆盖,普遍赋存有第三系层间承压水,水量较小,单井涌水量小于100m3/d,矿化度2~3g/L。塔里木盆地塔克拉玛干沙漠北缘,沙丘下的塔里木河古河道普遍有潜水分布,矿化度3~6g/L,单井涌水量小于500m3/d。其余广大沙漠区,虽普遍分布有地下水,但水量较小,水质复杂,浅部一般矿化度为8~10g/L左右。沙漠腹地第四系松散粉细砂含水层中,400m深度内由浅到深矿化度为8~10g/L、6~7g/L、5.25~3.4g/L,有逐渐降低规律;塔中KT1(深井653m)在埋深425.00~428.54m层段,找到矿化度为2.27g/L的地下水,单井涌水量603m3/d。埋深552.10~632.24m段,矿化度2.61g/L,单井涌水量751m3/d。沙漠区的地下淡水,大多为隐伏古河湖积平原或古河道带的地下水,由山前平原地下水侧向径流转化而来。
2山间盆地
河谷平原水文地质特征新疆主要的山间盆地和河谷平原包括吐鲁番盆地、哈密盆地、拜城盆地、焉耆盆地、塔城盆地、博乐盆地等和伊犁、额尔齐斯河谷平原。这些山间盆地和河谷平原规模虽小,但具有和塔里木与准噶尔两大盆地相似的水文地质规律,含水介质、富水性、水质也具有明显的分带性。其中伊犁和额尔齐斯河谷平原区,由于当地降水较丰富,是新疆单位面积地下水资源最丰富的地区。地下水主要接受大气降水、上游山区的河流入渗补给和基岩山区通过断裂破碎带侧向径流补给3种形式。由山间盆地的洪积扇向盆地中央或河谷出山口向下游径流,在径流过程中,通过泉水溢出、绿洲区蒸发蒸腾、人工开采等方式排泄。由补给区到排泄区,地下水水质不断发生着变化。在盆地或河谷平原的上游,地下水一般为矿化度小于1g/L的重碳酸—硫酸盐型淡水,水质较好,再向下游径流过程中,矿化度一般上升至1~3g/L,水化学类型也大多变为硫酸盐—氯化物型,水质变差;最终在山间盆地的最低洼处以矿化度大于3g/L,水化学类型多变为氯化物型,基本以盐湖的形式存在,如吐鲁番盆地的艾丁湖、拜城盆地等。各山间盆地及河谷平原地下水资源量大小,在空间上分布不均一,主要受出山河流量大小控制。山区河流量越大,其所形成的山间盆地和河谷平原地下水资源越丰富。地下水资源较丰富的地区主要有焉耆盆地、博乐谷地伊犁河谷和额尔齐斯河谷平原等。
3基岩山区
水文地质特征基岩山区地下水主要分布在阿尔泰山、天山和昆仑山三大山脉的古生代及前古生代地层,多组成高中山地,构造含水介质的碎屑岩、岩浆岩、碳酸盐岩和变质岩含水层(组),褶皱形变复杂,多次的张扭性断裂发育,裸岩表层风化带厚度达20~30m;深部脉状裂隙纵横交错,浅部网状裂隙蛛丝密集,并相互贯通,导水性较好,在降水和地表水入渗补给作用下形成基岩裂隙水。雪线以上有带状永冻层地下水分布。区域断块深断裂,走向与山体走向基本平行,控水作用很强,一般在受压应力形成逆掩断层的基础上,又受新构造错动的影响,多形成压扭性阻水的结构面,在断层破碎带的地下水补给一侧,线状泉群多有出露,形成构造蓄水带,对地下水深部循环起着良好的导水作用。以上含水体分布面积约占山地总面积70%。高中山区基岩裂隙水富水性极不均匀,变质岩与岩浆岩裂隙水富水性较差,泉流量一般0.1~1L/s或稍大,碳酸盐岩类裂隙岩溶受发育程度所限流量差异大,一般泉流量多在3~50L/s。雪线以上多年冻土区融冻液态地下水泉流量也较大。高中山地地下水矿化度<1g/L,融冻层水及水循环条件好的构造富水带矿化度<0.5g/L。天山东部觉罗塔格、库鲁克塔格一带,由古生代、前古生代地层组成山峦低矮,为晚近缓慢上升区,剥蚀作用极为强烈,近于准平原化,无长年水流,降水<50mm,形成大面积的石漠,含有5~30g/L的高矿化基岩裂隙水,分布面积约占山地总面积10%左右,为新疆地下水极贫乏地区。山区岩土中的Ca和HCO3首先被淋溶于水,地下水补给径流条件优越,使之成为山地水尤其是地下水的标型元素,形成HCO3—Ca型水,矿化度小于1g/L;局部地区受围岩地层岩性的影响,水化学类型为HCO3•SO4-Ca•Na型水;如北塔山以东的中低山区及阿勒泰、塔城、博乐、伊犁的低山区或天山北麓的乌鲁木齐西山区,为HCO3-Ca和HCO3•SO4-Ca•Na型水,矿化度小于1g/L。在和田河流域中低山区,矿化度1~2g/L。
二环境地质问题
新疆普遍存在的环境地质问题是土壤盐渍化与沙漠化,另外还有煤层自燃、矿坑突水、瓦斯爆炸、地下工程塌方、区域地下水位下降和地下水污染等。土壤盐渍化主要分布于准噶尔、塔里木盆地的细土平原、河流下游的冲积平原区,全疆盐渍化面积9.7×104km2;沙漠化沿古尔班通古特及塔克拉玛干两大沙漠周边分布,沙漠化面积9.3×104km2。盐渍化重发育区主要分布在罗布泊及周围地区、叶尔羌河和喀什噶尔河下游区以及阿克苏河以东至塔里木河中下游段;盐渍化中发育区分布在塔里木盆地南缘牙通古孜河—且末县以西的细土平原区;盐渍化低发育区主要分布在天山北麓的细土平原带以及古尔班通古特沙漠北缘段、福海以南地区。沙漠化重发育区主要分布于塔里木盆地南缘西部、塔里木河下游阿拉干以南地段以及喀什噶尔河、叶尔羌河下游段、阿克苏河以东至塔里木河中下游段;沙漠化中发育区分布在塔里木盆地南缘牙通古孜河—且末县以西;沙漠化低(轻)发育区分布于北疆盆地边缘,南疆绿洲边缘地带。沙漠化重危害区分布于兰新铁路哈密段、塔里木盆地南北缘的沙漠边缘、绿洲内部或边缘地带以及塔里木河、和田河的下游地区;盐渍化重危害区分布在塔里木盆地北缘,喀什噶尔河、叶尔羌河下游及阿克苏河以东至塔里木河阿拉干段;沙漠化、盐渍化中危害区分布于牙通古孜河—且末县以西,G315线且末—民丰段;沙漠化轻危害区分布于托克逊、阿克陶、英吉沙、墨玉县等地;盐渍化轻危害区分布于准噶尔西部山间盆(谷)地、准噶尔盆地南缘细土平原带、焉耆盆地;盐渍化、沙漠化灾害轻危害区分布于阿尔泰山南麓冲洪积平原,古尔班通古特沙漠北缘、乌鲁木齐以东沙漠和绿洲的接触地带;沙漠化、盐渍化灾害弱发育区分布于平原区及人类活动稀少地区。典型环境水文地质问题为区域地下水位下降和地下水污染。区域地下水位下降在天山北麓和吐哈盆地最为突出,奎屯以东-奇台县一带是新疆综合经济最发达地区,地下水开采程度在60%以上,全疆7个超采区有4个位于该区内。地下水污染主要分布于经济较为发达的天山北坡经济带的乌鲁木齐、石河子、奎屯市及南疆的喀什、库尔勒市等地。
三地质灾害
新疆地质灾害较为严重,长期以来对城镇、重要工程设施、人民生命财产安全造成严重危害,历史上曾发生过地质灾害摧毁城镇、铁路公路、水利工程设施等重大灾害事件。随着全球气候转暖、人类活动加剧,近年来新疆地质灾害的发生呈现出范围扩大、时间提前、频次增加、群发性和经济损失增大的趋势。
1新疆地质灾害时
空分布特征空间上,崩塌、滑坡、泥石流出现最多的区域是3大山系,即阿尔泰山、天山和昆仑山;在时间上,年内具有汛期(4~9月)高发,其它时间低发,全年呈正态分布的特点,年际具有与大气候特征相对应的周期性(8~12年)变化规律。
2不同灾种的分布特征
崩塌、滑坡、泥石流灾害主要分布在阿尔泰山南坡、天山西段中低山区和昆仑山山区。其中,崩塌主要分布在山区交通沿线的陡坡、矿山边坡和自然斜坡的陡崖地段,以岩体崩塌为主,217国道独—库公路段、314国道中—巴公路山区段最发育;滑坡主要分布在第四系松散堆积物组成的中低山高陡斜坡区,以伊犁谷地山区黄土型滑坡最为典型;泥石流主要沿中低山区的河流、沟谷发育,重点分布在天山北坡乌鲁木齐—乌苏一带、阿尔泰山克兰河阿勒泰市区段、昆仑山与天山复合部位(克州与喀什西部山地)。地面塌陷主要分布在天山南北麓低山丘陵的采煤工程分布区。
3地质灾害发育强度高
发育区主要分布在阿勒泰市区段,伊犁谷地山区,省道、国道山区段,南疆铁路阿拉沟至和静段,天山北麓乌苏—阜康低山丘陵区,西昆仑山西部中高山区;中发育区主要分布于各大山系的中高山区;低发育区主要分布在低山丘陵区;其它地区为弱发育区。
4地质灾害现状危害程度
重危害区主要分布在阿勒泰市区段,伊犁谷地山区,省道、国道山区段,南疆铁路阿拉沟至和静段,天山北麓乌鲁木齐—阜康低山丘陵区,西昆仑山西部中高山区;中危害区主要分布准噶尔西部山地,天山北坡中低山区,G312线、G315线山区段,各大山系的中高山区;轻危害区包括其他山区;弱危害区主要为平原区。
1水文孔固井技术在煤田地质勘查中的应用
(1)管内注浆法。对海带进行编制,形成辫子形,用于对水井管止水部位下端进行缠绕,同钻孔直径相比,缠绕的直径略小,将其扎紧的过程中,应使用螺丝,同时,为了加大保护力度,应将托盘焊接到两端。在焊死滤水管时,需要将铁板应用于滤水管以上0.3~0.5m的位置,焊死操作在井管内进行,预防含水层被水泥砂浆灌入。止水胶皮位于注浆口管外,在高出这一部位3~5m的位置,应构建一个切口,15~20cm和1cm分别为长度和宽度,切口应有4~8个,对抽缝隙应在管壁两侧进行,同时将弹性胶皮门帘加在管壁外,在预防脱落时,应对胶皮两侧进行捆扎[1]。完成下管后,由于环状间隙存在于孔壁和井管之间,必须在海带有效膨胀后才可以对其进行封闭,此时应对水泥浆进行应用。注浆前需焊封孔口,此时应对3~5m厚度的钢板进行应用,在其中间位置进行挖孔,焊接时应用钢管,大小为0.3m,并将阀门开关安装到孔口阀门钢管上。完成注浆以后,应继续注入清水,顶出泥浆泵残余水泥浆和清水将注浆管,并关闭孔口阀门,在48小时以后,应扫开托盘,此时需要对钻具进行应用,并展开洗井工作。(2)管外注浆法。对海带进行编制,形成辫子形,用于对水井管止水部位下端进行缠绕,同钻孔直径相比,缠绕的直径略小,将其扎紧的过程中,应使用螺丝,同时,为了加大保护力度,应将托盘焊接到两端。同时,将胶皮环绕捆绑到海带上部,确保半湿粘土被填充到胶皮中,同钻孔直径相比,胶皮最大直径偏大。完成下管后,由于环状间隙存在于孔壁和井管之间,必须在海带有效膨胀后才可以对其进行封闭,此时应对水泥浆进行应用。注浆前准备工作同管内注浆法相同,但是,在注入水泥浆的过程中,需要分两次进行,首次注浆时,应对止水位置下部10m左右的位置进行封闭,并应用泵送法注浆,并应用清水冲孔,直到清水从井口上泛出以后才能够进行封孔操作,一边提钻具一边注入水泥浆,严禁浆面与钻具脱离[2]。在水泥浆初步凝固以后,应再次进行水泥浆的注入操作,完成两次注浆并等到水泥浆初凝以后,才可以展开洗井工作。
2管内注浆法和管外注浆法对比分析
(1)管内注浆法优点与缺点。第一,优点。在对管内注浆法进行应用的过程中,可以实现一次性注浆,因此能够节省施工时间,保证工程进度。在焊死滤水管时,需要将铁板应用于滤水管以上0.3~0.5m的位置,焊死操作在井管内进行,在这一过程中,一定的静压力将产生于滤水管中,而在实际展开注浆操作的过程中,含水层在滤水管中就不会被井管外的水泥浆污染,因此施工效率和质量都能够得到保障。第二,缺点。在应用管内注浆法展开施工的过程中,由于属于一次性注浆,如果拥有较深的止水部位下端,在注浆时,将导致较大的压力产生于管内。并且在操作中,不可以中途停止注浆,因此必须在实际施工中应用高质量和高性能的营建和设备,而一旦一定的故障产生于注浆设备中,就将对整个施工过程造成严重的损失。在完成注浆以后,48小时后才可以扫开托盘,即铁板,如果此时含水层在滤水管中被水泥浆灌入,那么在处理这一事故的过程中将耗费大量的施工时间。(2)管外注浆法优点与缺点。第一,优点。注浆中可以通过多次注浆完成施工,中途可以进行一定时间的停留,同时,可以一边对钻具进行提离一边展开灌浆操作,这样一来,就可以促使压力在管内有效降低。同时,在对这一方法进行应用的过程中,对设备的性能要求相对偏低,设备在运行中产生故障,也不会对整个注浆工作造成严重的影响,因此操作成功率更高。第二,缺点。在对多次注浆法进行应用的过程中,需要消耗较多的施工时间,如果施工人员没有及时发现滤水管含水层中的水泥浆,将对后续施工造成影响。(3)可能发生的问题。在对管内注浆法进行应用的过程中,如果机械设备发生故障,或者两个环节之间的衔接存在问题,都将直接造成失败的注浆结果,同时会促使钻孔无法在接下来的施工中继续使用,从而影响工程进度的基础上,给施工企业带来严重的经济损失[3]。在对管外注浆法进行应用的过程中,由于含水层位于滤水管内部,当有水泥浆灌入时,也将导致接下来的施工程序无法顺利开展,最终影响工程进度。值得注意的是,当这一现象产生时,需要耗费比管内注浆法更多的时间,因此,对工程经济效益造成的影响更大。
3结束语
综上所述,近年来,我国在积极进行现代化建设的过程中,对煤矿资源的需求量有所增加,在这种情况下,相关部门加大了煤矿开展力度。值得注意的是,此项工作开展中拥有较高的危险性,因此,相关工作人员必须对煤田的水文地质条件进行详细的勘查,才能够有针对性的采用开采技术,提升开采的效率和安全性。水文孔固井技术的有效应用极大的促进了煤田地质勘查工作的进步,对我国相关领域的发展起到了重要的推动作用。
作者:曾庆博 单位:安徽省煤田地质局第三勘探队
参考文献:
1.1TINS模块
在水文地质结构可视化研究过程中,需要进行三角剖处理,这一模块的作用就是根据实际所需,把要求实现插值计算的内容按照要求完成三角剖处理,它的剖分操作的特点是可操控性强,也就是通过工作区大小和精度的判断即可以确定需要的网格大小了。除了完成三角剖,TINS模块还可以与多个TIN数据结合,直接生成水文地质体,并完成对它的有序叠加融合,进而形成被测的水文地质体的可视化的三维模型。
1.2Solid(液态)模块
这一模块担任的是管理员的角色,也就是将Borehole模块或TINS模块生成的水文地质体的可视化的三维模型进行统一管理,同时对这些模型进行相加、相减和相交等逻辑运算生成新的水文地质体的可视化的三维模型,通过本模块,研究者可以进行地质层模型的组合和分解,然后在任何一个有需要的位置上进行表面切割的操作,以便于了解不同剖切面的水质层的空间分布。
1.3Borehole模块
这一模块建立水文地质体的可视化三维模型的接入点与前两种模型略有不同,是通过对某一地质层的钻孔数据进行整理和分析后,将这些数据经过自动或手动操作生成水文地质体,然后再根据所得的地质体建立三维模型的。也就是说,这个模型是通过计算得到的,其中所用的计算方法我们称之为插值算法,其优点是能够确定所有钻孔在地质空间的分布状态,对水文地质结构的情况的反映具有全面、准确性高的特点。
1.42DScatterPoint模块
2DScatterPoint模块与Solid模块功能类似,也充当了管理的角色,知识其所管理的对象是离散点数据。这一模块能够通过整合地质构造、钻孔资料和地质图对某一点的高程点的数据进行整理分析,在将获得的信息和数据在GMS软件中输入,进而实现通过软件来管理保存数据的目的,具有稳定性高,数据保持时间久远的特点。
2如何在水文地质结构可视化中运用GMS软件
2.1熟悉了解软工作区和工作条件
首先应该熟悉了解研究区域内的水文地质的条件,如该区域的地貌、地质特征、地址的水文特性、含水岩组成及地质发育状况等信息做一梳理和总结,做到心中有数,然后再利用GMS软件完成水文地质结构模型的建立,这样才能得到能够反映实际情况的、数据有效的模型。
2.2对所得资料进行梳理
在整合资料时,必须做到全面性和系统性,具体内容包括:为了对所研究区域做整体上的了解,需要该区域及该区域周围的水文地质图像资料和报告,以及地质结构图和地貌图;为了对研究区域的地层有初步了解,需要获取水文地质剖面图、水质潜埋分布图、地理底图和各个含水层及地表的高程等值线图;最后,还需要钻孔数据资料。收集到以上资料后,接着是以建立水文地质结构可视化模型的方法和要求为原则,对其进行整理和概念化,转化为专业性信息,以方便在实际操作中信手拈来。
通常情况下,水文地质因素对地质灾害的影响往往体现在地面的沉降方面,这主要由于地下松散等原因导致地壳产生不规则变形,形成一种局部下降的运动。而造成这种现象的因素主要有人为因素和自然因素两种,对于人为因素而言,则主要因过度开采地下水等相关因素引起的地面沉降现象,同时还会随着地下水位的变化而产生变化。对于自然因素而言,则主要是因构造活动引起地面沉降现象。由此可见,人为因素是形成地面沉降的最大因素。
1.2引发软土地基变形
对于地质开发来说,软土地基变形是其中常见问题。由于软土具有较强压缩性和灵敏度,但透水性比较差,又加之土体结构稳定性不高,极易受到地下水运动的影响。基于这种情况,水文地质因素对软土地基变形产生重大影响。一旦原状土受到地质运动的振动后,很容易破坏其结构,使土质结构强度降低,进而使土体结构被破坏,最终造成软土地基变形。
1.3引发砂土液化
水文地质因素对地质灾害的影响也体现在砂土液化方面。由于砂土液化饱水的疏松粉和细砂土等在临界地震作用下,受到瞬间破坏,进而呈现出液态现象。一旦呈现这种情况,便会使超孔隙水压自下向上运动,最终产生砂土液化现象。另外,由于砂土上部覆盖层具有较差的渗透性,很容易使地下水溢于地表,严重情况下还会产生冒砂等地质灾害现象。
1.4引起岩溶塌陷
水文地质因素对地质灾害的影响也体现在岩溶塌陷方面。所谓岩溶塌陷,则主要是在溶蚀洞穴上覆盖有松散土体,一旦受到外力作用或人为因素,如洪水、干旱、抽水、排水等,都很容易使地面产生变形,引发岩溶塌陷等现象。通常情况下,地下水的流动及其动力条件是引起岩溶塌陷的主要因素,它很容易使溶洞底层结构牢固性遭到破坏,降低土体抵抗力等多种原因造成。因此,地下水流动及其动力很容易引起水文地质的影响。
2水文地质因素对地质灾害的防范策略
a)采取实时监测措施,充分做好预防工作。在水文地质工作中,投入监控设备,加强对水文地质工作的监控,监控的内容应包括以下两个方面:
(a)对施工工序进行监控,杜绝施工工序出现错误;
(b)对施工人员进行监控,保证施工人员认真施工,提高工程质量。建立完善的监控体系,避免出现盲角,全方位地监控工程质量,做到及时发现及时解决。并且,要确保监控设备质量好,能满足监控需要,不易出现故障,故障易于维修。对水文地质工作进行监控,为管理人员或质量检查部门评估工程质量提供了依据。同时,建立合理的规章制度并严格执行,对施工人员进行约束,保证施工工艺和流程符合相关要求,提高施工的管理效率。污水治理是水文地质工作的关键,对地下水的保护意义重大,所以应尽快建立污水综合整治系统,引进相关的设备,在技术上实现对污水的自动化和程序化处理,提高治理污水的效率,节约治理成本,减少对生态环境的破坏;加强人事管理,统筹规划,引导各部门重视污水处理,采取必要的手段加强污水的治理。总之,要从设备和人事上建立科学高效的污水综合整治系统。通过不断加强对地下水水质的监测和控制工作,从而使地质工作人员能够准确确定污染源,对地下水污染的相关情况有一个全面了解和掌握,比如,在地下水中建立监测预报系统等相关措施,以方便工作人员掌握水质情况,一旦发现水质污染能够及时有效采取措施,将其扼杀于萌芽状态,最终达到防治地下水污染的目的。同时,应建立地下水区域评价系统,以方便对污水治理效果的监督,对环境的危害和社会的影响进行评价,并给出相应指导意见,使得污水综合整治系统更加高效、合理。并且,污水综合整治系统和地下水区域评价系统的建立有利于政府有关部门对水文地质工作进行检查和评价,从外部强化原材料、施工工序、施工工艺的监督,从水文地质工作的各个环节进行污水治理,使得污水治理更加高效、科学,促进施工区域的生态环境发展。尤其是对于地质灾害的高发地带,地质工作人员更应该进行全面监测,以便遇到紧急情况,从而及时告知相关人员并采取有效措施进行处理。比如,一旦遇到雨季,应对地下水流量进行实时勘测,一旦水流量超出标准范围,应及时进行调整和控制,避免地质灾害的发生,从而确保人们的生命安全,最大限度降低经济损失。污水综合整治系统和地下水区域评价系统所具有的时效性,将能及时反应污水治疗中出现的问题,避免对地下水的进一步污染,继而实现带动水文地质的发展目标;
b)积极开发利用相关措施,降低地质灾害的发生。由于中国特殊的地理位置,使得地下水资源一直处于比较饱和状态。然而一旦地下水储存量过大,就很容易引发地质灾害。究其原因,这主要是因为过量的地下水对地质结构能够产生巨大冲击力,一旦受到外力作用或人为因素,便会形成地质灾害,给人们的生命和财产带来严重损失。基于此,积极开发利用水资源也是防治地质灾害发生的重要举措之一。比如,通过合理开发利用地下水的使用,可以有效维持地表结构的稳定性,降低地质灾害发生的次数。另外还可以通过提高水资源的利用率,合理将地下水应用于灌溉,这也是提高水资源利用率的重要方法,从而有效降低地质灾害的发生。另外利用电网来模拟施工能在施工前发现可能的问题,为施工工序和工艺的创新提供依据,并对施工方案进行调整,使得施工工序和工艺更加丰富,减少可能问题对后期施工的影响和危害,使得水文地质工作更安全、更高质量。
二、工程地质勘查中忽略水文地质问题研究的危害
目前,我国某些建筑施工单位对于工程地质勘查中水文地质勘查的工作还没有给予相应的重视,从而造成很多重大的危害和不良影响。比如由于缺乏合理的水文地质的评价,没有做到相应问题的预防,当地下水随着季节降水的增多而涌增,地下水位急剧的上升,地下岩土强度受到严重影响,而产生严重变形的状态,最终导致处于地下水位的建筑物发生爆管或者地面坍塌开裂的事故发生,造成大量的人员伤亡和重大的经济损失,从而对建筑业产生严重的负面影响;又或者由于建筑物施工前施工人员没有对建筑物的水文地质进行有效的评价,事后由于人为的大量开采地下水,导致地下水位降低,从而导致建筑物的地基下沉,直接影响了建筑物的稳定性,使得建筑物不能正常的使用或者使用过程中出现严重问题;地下水具有一定的压力和动力,这两种力量对岩土都会造成一定的影响,在自然条件下,地下水的动力和压力都是相对较弱的,对岩土的强度和稳定性影响不大,但若不重视建筑物周围水文地质问题的研究,那么当地下水的压力和动力都发生变化后,就会导致水质发生破坏、流沙甚至管涌等严重的建筑工程事故的发生。因此,我们不难发现,对于工程地质勘查中水文地质问题的研究还是十分重要的。
三、工程地质勘查中水文地质问题的勘查要求和内容
1.加强建筑物水文条件和地质环境的综合勘查
工程地质查勘中水文地质,包含了两个方面的内容——水文条件和地质条件,在实际勘查工作过程中,水文条件与地质条件的勘查是分不开的,因此,首先要加强水文条件和地质环境的综合勘查才会有效的发现问题和预防危害的发生。水文条件的勘查,根据建筑物所处地质条件的不同,勘查的侧重点也不相同,但主要还是包括:建筑物所处地区的气候条件及气候带,这样可以清楚的了解该地区的降水量和气温分布状况,从而根据水文条件设计建筑物的地基结构。地质环境的勘查,即建筑物所处地区的地质构造,分析出岩石与沙土的比例以及该地区岩石的化学成分,是花岗岩还是石灰岩,另外,还要勘查出该地区是否处于地壳运动的频发地段或者是地下熔岩的多发地段,只有了解了这些情况才会设计出合理的地基结构和地基强度和厚度。
2.强化地下水存在状态及变化规律的勘查。
工程地质勘查中水文地质问题的勘查,主要就是对地下水进行研究和勘查。地下水的勘查有以下几点内容:地下水的类型和分布状态、地下水水位的高低变化情况及地表水与地下水的关系等。其中地下水的类型和分布状态,注重研究地下水是那种水质,酸性水质、碱性水质还是中性水质,因为不同的水质条件对于岩土强度的影响不同,例如,花岗岩的分为耐酸岩和耐碱岩,当耐酸岩遇到强碱性水后,会发生中和化学反应,地下水会慢慢侵蚀岩石,从而对岩石的强度造成破坏;又比如,若建筑物地下岩石为石灰岩,石灰岩的主要成分是碳酸盐岩,遇到稀盐酸反应剧烈,因此,若地下水为弱酸性水,也会造成岩土的损坏。地下水的分布状态勘查,关键是查看地下水的含水层和隔水层的分布以及厚度,为合理的设计建筑物的地基提供有利的条件。地下水位的高低变化的勘查,即对建筑物所处地区近年来地下水位的最高水位和最低水位有个详细的了解,地下水与地表水的关系,包括了两者之间的互补以及地表水的排泄状况勘查,分析出地表水的排泄是否影响到地下水的水位、动力和压力的变化等。
3.做好工程地质勘查中水文地质测试的勘查。
当对建筑物的水文条件和地质条件都有了一定的了解后,为了保证建筑物的安全建立和使用,最重要的勘查工作是对工程地质勘查中水文地质进行有效的测试。有效的测试是水文地质勘查工作的最后一个环节也是最重要的一个环节,因为只有通过此环节,建筑设计人员才会得到准备数据,从而根据数据做出精确的设计,例如地基的厚度、深度,建筑物墙壁的厚度等。因此,此环节是建筑物安全建立和使用的有力保障之一。根据所处地质条件的不同,所测量的方法也不相同。根据地下水是否静止,可以选择是否采用隔离措施进行测量,若为静水层,那么就不需要隔离措施,若为流动的含水层,那么就要采取隔离措施进行测量;对地下水压力进行测试时,可以采取几何法,先确定地下水能承受的最小压力和最大压力,然后用压力与压力入水量的关系曲线进行绘图,进而测试出建筑物地段岩土的透水率。压力测试时水文地质勘查工作中的重要环节,该环节直接关系到建筑物的安全。