工程勘探水文地质勘探实践

1水文地质的产生及发展

1．1水文地质的产生

水文地质学是一门年轻的学科，它是基于地下水在地质单元内运移时所发生的物理和化学变化而发展起来的，水文地质学是研究地下水的数量和质量随空间和时间变化的规律，以及合理利用地下水或防治其危害的学科。水文地质学诞生于19世纪中期，法国水力工程师达西，进行了水通过砂的渗透试验，得出线性渗透定律，即著名的达西定律，奠定了水文地质学的基础。水文地质学正成为地质科学中一门比较完整、系统的独立学科。水文地质学己被公认为是地球科学的一个分支，是跨越于地质科学和水文学之间的一门独立科学。水文地质学在二战以后有了深入的发展，特别是在地下水动力学、水文地质编图、水文地质采矿、模型和同位素方法、水文地球化学和地下水监控这些领域。人类活动对包括地下水在内的自然环境的改造异常强烈，产生了一系列生态环境问题，当代水文地质学进入了生态环境水文地质学的新阶段。

1．2水文地质的发展

水文地质历史在各个不同的领域都有发展，例如地下水文学、土壤力学、经济地质、石油采钻工程、矿藏开采构造地质学、地球化学、地球物理学、海洋地质学和生态学。

1．2．1新学科的生长点

地质环境指的是受人类活动影响的岩石圈的最上部分，包括岩石、土壤、液体、气体和有机物。环境地质自2O世纪80年代以来得到了迅速的发展，已经成为地质学中发展最快的分支之一。

1．2．2地下水管理的政策和方法

水是地球上最重要的资源之一，但是很多的水资源都存在严重的污染和浪费现象。在总体研究结果基础上对地下水变化情况进行监测和计算，以有利于管理机构的决策。

2工程勘察中水文地质工作内容

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，如：①对埋藏在地下水位以下的建筑物基础中水对混凝土及混凝土内钢筋的腐蚀性。②对选用软质岩石、强风化岩、残积土、膨胀土等岩土体作为基础持力层的的建筑场地，应着重评价地下水活动对上述岩土体可能产生的软化、崩解、胀缩等作用。③在地基基础压缩层范围内存在松散、饱和的粉细砂、粉土时，应预测产生潜蚀、流砂、管涌的可能性。④当基础下部存在承压含水层，应对基坑开挖后承压水冲毁基坑底板的可能性进行计算和评价。⑤在地下水位以下开挖基坑，应进行渗透性和富水性试验，并评价由于人工降水引起土体沉降、边坡失稳进而影响周围建筑物稳定性的可能性。

3工程勘察中水文地质实践

3．1工程地质概况

该工程处于高山背斜核部一带。高山山脊线呈北东东一南西西向延伸，与构造线基本一致，高山地形整体趋势为北东高而南西低，顺两翼地貌由低山逐渐过渡为丘陵。而工程头尾部分分别位于高山背斜北南两翼，其核部发育为F1高山断层(上游)、F2瓜瓢洞断层(下游)，两断层互为对冲式。区内地层主要为三叠系上统须家河组(rv)砂泥岩互层，共分为六段，第四段分三层，第三段共分七层。地表泉点分布于河床两岸，泉点多分布在砂岩与下部泥页岩分界面附近，为接触泉，长观资料表明，大多数泉点流量随季节降雨量变化较大。

3．2水文地质条件分析

3．2．1基岩裂隙潜水

基岩裂隙潜水主要分布在Tv4—3层和Tv4—1砂岩层中。Ty4—3层由于所处位置较高受风化卸荷影响，裂隙较发育，不利于地下水贮藏，仅砂岩层底部靠Tv4—2层局部有地下水出露，其水化学类型为重碳酸钙型水，矿化度为150～200mg／L。该泉点表明，该泉点流量随季节性变化明显，而其它该层中钻孔长观表明，水温及水位年变化较小。Ty4—1层底板处于河床以下，由于河流切割，地下水埋藏于此层下部，水位略高于河水。地下水化学类型为重碳酸钙镁型、重碳酸钠型、氯重碳酸钠型水，矿化度为132850mg／L。各钻孔终孔水位表明，该层地下水位线平缓。

3．2．2基岩裂隙承压水分析

基岩裂隙承压水主要分布在Ty3—5、Tv3—3、Tv2层砂岩中，其特征见表1。Tv3—5层含水层厚度约为20～28m，以Tv3—6、Ty3—4层为相对隔水顶底板。工程段初始水头较稳定，高程为348～350m，由于岩层倾向下游，倾角为1012~，其实际水头为50～80m甚至更大。本层水化学类型为氯钠型水，矿化度为2000～10000mg／L。Tv3—3层含水层厚度约为30m，以Tv3—6、Ty3—4层为相对隔水顶底板。工程段承压水头高程约为370m，高出含水层项板约为100m。本层水化学类型为氯钠型水，矿化度为1000012000m~JL。长观资料表明，其水化学动态稳定。Tv2层含水层厚度约为70m，以Tv3—2、Ty3—1层为相对隔水项板。据CK15、CK3钻孔表明，其水头地面超高分别为47．5m、55．22m。CK15钻孔涌水量较大，最达951．87m3／d，钻孔水化学类型为氯钠型水，矿化度为2650mg／L，其水化学动态稳定。

3．2．3岩体透水性特征

(1)Tv4—2、Ty3—6、Ty3—4等岩层主要为泥页岩，岩体透水率大多小于llu，透水性微弱，可视为相对隔水层。(2)Tv4地层两岸砂岩随着深度的增加，岩体透水性逐渐减弱，但受裂隙发育程度的影响，局部透水率较大，大于1001u，属强透水层，且其分布规律性不强。一般而言，钻孔深5070m以下，岩体透水率小于3Lu。河床中rv4—1砂岩含水层由于位于谷底，由于层面及构造裂隙发育，与地表水水力联系明显，单位涌水量多在1s•m以上，且涌水量随降深增加不明显；抽水试验成果表明，Tv4—1河床砂岩渗透系数为4．58～14．28m／d，影响半径为68～166m；在斜硐Tv4—1砂岩中抽水时，地下水多沿层面及横向裂隙以股状呈悬挂式向汇点集中，随深度增加，出水点也向下迁移，证明其裂隙是普遍存在的，且周围的长观孔地下水位显著降低，形成降落漏斗，由于岩体渗透性差异，观测分析表明，降落漏斗影响范围向左岸约2530m，而向右岸约85～90m。(3)Tv3—5、Tv3—3、Tv2层涌水试验表明：Ty3-5、Ty3—3层水头较高而流量较小，单位涌水量多在0．1【／s•m以下，其渗透系数分别为0．0490．395m／d、0．0122．066m／d，部分钻孔揭示该层未见有承压水或不明显，反映出岩体裂隙发育极不均匀，各向异性大。Tv2层水头大，为176．5m，涌水量大，但深埋地下，具有极大的非均匀性。

3．2.4地下水类型、补给与排泄及动态变化

综合分析之后，Ty4—3、wy4—1地下水并非严格意义上的潜水，它们有各自独立的隔水顶、底板，远离工程一带，应具有(半)承压性质，只不过由于河流切割，在工区一带具有自己独立的自由水面，局部受大气降水影响明显，准确地说，应为(半)承压一潜水，Tv4—1层地下水类型较复杂主要也是这方面的原因。Tv3—5、Tv3—3、Ty2层中承压水为自贡井盐区盐卤水的一种类型，俗称为黄卤。其补给范围主要为越溪河上游的荣县双古、威远复立一带，距工区约15km以上，为高山背斜核部，因沟谷切割侵蚀而使上述含水层有较大范围出露，该段最低高程为460m，因此工程段承压水头具有较高的特点。

3．3工程防渗帷幕深度的确定

根据钻孔压水、抽水试验表明，工程基岩体中存在强弱透水层，应进行帷幕防渗。左右岸存在明显的相对隔水层(透水率Ⅱ<3Lu)，帷幕应深入相对隔水层5-10m为宜，防渗帷幕深度55～85m。河床中存在多层含水层，砂岩类透水率变化较大，个别达65Lu，而泥岩类透水率小。工程属单斜构造，岩层产状倾向下游偏右岸，虽然Tv3—3、Tv3—5层砂岩透水率较大，但其上部的Ty3—6层泥岩厚度较大(1015m)、稳定且往下游埋深逐渐增加，可作为河床工程基隔水层，防渗帷幕深入该层510m即可。由于在工程轴线上游局部rv3—6泥岩薄(厚度2~3m)，且有Tv3—5层出露的上升泉，蓄水后，库水势必与Tv3—5层地下水连通，水工计算考虑扬压力时，其承压水头高程就不应是350m，而是正常蓄水位431m。

3．4Fl、F2断层的渗漏评价

F1、F2断层为区域性断层，横穿整个库区，其渗透性对整个水库蓄水构成一定的影响。断层破碎带宽28m，主要由糜棱岩、断层泥、断层角砾等组成。根据钻孔压水试验，透水率q一般小于1Lu，为微透水层。但勘察时，有些同志对断层影响带的透水性提出了怀疑，事实上，承压水的分布就是一个很好的反证。在F1、F2之间在五六十年代有自流的盐井，其层位为Tv3—5，在F2上游上工程河床钻孔在Tv4—1层也发现了承压水，其承压水头为145m，地面超高为69m，流量为4．7L／s。地层分布表明，F1、F2上下游及其间的承压水含水层、隔水顶底板皆被Fl、F2断层切断，若断层影响带是透水的，就不能形成层次多、高水头、矿化度差异大的承压水。所以，F1、F2断层其渗透性是很微弱的，具有较好的防渗性。

4结语

以往的工程勘察报告中，多数只是对天然状态下的水文地质条件作一般性评价，很少结合基础设计和施工的需要评价地下水对岩土工程的作用和危害。在一些水文地质条件比较复杂的地区，由于工程勘察中对水文地质问题调查研究不深人，设计中又忽视了水文地质问题，有时导致地下水引起的各种岩土工程危害。