水文地质与工程地质的关系

水文地质与工程地质的关系

摘要：本文通过概述水文地质及工程地质的内容，对水文地质在工程地质勘察

中的重要作用探讨，论述了水文地质与工程地质的密切关系。

关键词：水文地质；工程地质；关系

1 水文地质和工程地质的内容

水文地质学是指地下水在自然界中的变化和运动。水文地质学是研究地下水

的科学。主要研究地下水的分布和形成规律，地下水的物理性质和化学成分，地

下水资源的合理利用，地下水对工程建设和采矿的不利影响及防治等。随着科学

的发展和生产建设的需要，水文地质学分为区域水文地质学、地下水动力学、水

文地球化学、供水水文地质学、沉积水文地质学、土壤改良水文地质学等分支。

近年来，水文地质学与地热、地震、环境地质学相互渗透，形成了许多新的领域。

工程地质学是调查、研究和解决与人类活动和各种工程建设有关的地质问题

的科学。工程地质研究的主要内容包括：岩土成分、微观结构、物理、化学和力

学性质（特别是强度和应变）及其对建筑工程稳定性的影响的测定，岩土工程地

质分类。本书既可作为高校土木工程专业的工程地质学教材，也可作为水利工程、采矿工程等相关专业的教材和参考书。也可作为其他相关专业的教师、学生和工

程技术人员的参考。

2 水文地质与工程地质的区别与联系

2.1 水文地质与工程地质的区别

水文地质勘查主要是调查该地区的水环境，了解地下水的补给、径流和排放

特征。主要工作是抽水试验、长期观测和示踪法。工程地质勘查主要是研究工程

的岩土性质和承重层，解决边坡稳定性、地基承载力和地下水内水压力等问题。

2.2 水文地质与工程地质的联系

地下水不仅是岩土体的组成部分，而且是基础工程的环境，影响建筑物的稳

定性和耐久性。由于容易被忽视，它是在实际地质勘查工作中。在勘探结果中，

水文地质问题往往被认为只是象征性的工作，因为它们很少直接涉及水文参数的

使用。在勘查中，水文地质问题大多是简单的自然条件下水文地质条件的一般评价。在一些地区水文地质条件复杂，由于缺少深入的水文地质问题研究在工程设

计调查和水文地质问题的忽视，各种地下水引起的岩土工程危害经常发生，这让

调查和设计在一个尴尬的局面。提高工程勘察的质量，加强水文地质问题调查研

究是非常必要的，不仅在工程测量查明与岩土工程有关的水文地质问题，评价岩

体的渗流和结构的作用和影响，更要提出预防和控制措施，为设计和施工提供必

要的水文地质资料，消除或减少地下水在岩土工程中的危害。

3 岩土工程水文特性

岩土水文性质是指岩土与地下水相互作用时所表现出的各种性质。岩土水文

物理性质是岩土工程中重要的工程地质性质。岩土的水动力特性不仅影响岩土的

强度和变形，而且某些特性直接影响建筑物的稳定性。以往重视岩土的物理力学

性质，忽视了岩土的水文性质，对岩土工程地质性质评价不够全面。

由于岩石和土壤的水文特性是岩石和土壤之间的相互作用所表现出的性质和

地下水，地下水的赋存形式及其水质影响岩土首次引入，然后几个重要的岩石和

土壤水文特性和简要介绍研究和测试方法。

地下水的赋存形式：根据地下水在土壤和土壤中的赋存形式，可分为结合水、毛细水和重力水三种类型，其中结合水可分为强结合水和弱结合水。

岩石和土壤的五种主要水文性质及其测试方法：软化；水渗透率；解体；水；胀缩。软化特性是指岩土体浸泡在水中后的力学强度折减特性。一般用软化系数

表示，软化系数是判断岩石抗风化能力和浸水能力的指标。当岩石圈内有软岩时，在地下水的作用下会形成软弱夹层。各种成因粘土、泥岩、页岩和泥质砂岩的软

化特征普遍。渗透性是指水在重力作用下，使岩石和土壤允许水通过自身的性能。松散土的颗粒越细、越不均匀，透气性越弱。坚硬岩石中裂缝或岩溶发育的越多，其渗透性就越强。通过泵送试验可以得到岩土体的渗透系数。崩解性是指土壤被

水润湿后，由于土壤颗粒连接的弱化和破坏而引起的土壤崩塌崩解的性质。解体

岩土和土壤颗粒组成、矿物成分、结构、关系等，在广东地区残积土，例如，一

般解体时间5 ~ 24 h，崩解量1.79 ~ 34岁，以蒙脱石为主，伊利石、高岭土的残

积土以分散的方式衰变，它主要由石英和残积土为主裂纹形状崩溃。含水能力是

指饱和岩土在重力作用下从孔隙和裂缝中自由流出一定量水分的能力，用供水程

度来表示。供水程度是含水层重要的水文地质参数，也影响着场地疏浚的时间。

供水程度一般采用实验室方法确定。伸缩胀缩是指岩土体吸水量增加后，体积减

小后的失水特性，岩土体伸缩胀缩是由于表层结合水膜吸水变厚、失水变薄而引

起的。岩土的膨胀和收缩往往是引起地表裂缝和基坑隆起的重要原因之一，对土

坡的地基变形和地表稳定性有重要影响。测定岩土胀缩的指标包括膨胀率、自由

膨胀率、体积收缩率、收缩系数等。岩石和土壤的水文性质是持水性、溶解度、

毛细性和可塑性等。

4 水文地质在工程勘查中的作用

以往在评价地下水对岩土工程的影响和危害过程中，分析工作没有与基础设

计和施工的需要紧密结合，导致了许多地基沉降和建筑裂缝等质量事故。总结过

去的经验教训，认为在今后的工程勘察中，应分析水文地质的以下作用。

4.1 地下水对既有建筑物的影响

由于地质、气候、水文、人类生产活动等因素的影响，地下水位往往会发生

较大的变化。这种变化可能会对现有的建筑物产生不利的影响，特别是当当地的

水位发生变化时。当当地低水位上升在可压缩层以下基础底部，水可以吸收和软化，从而减少地基的强度和增加地基的压缩性，建筑物会产生过度沉降或不均匀

沉降，导致建筑物的倾斜或开裂；当地基底部以下可压缩层内局部低水位下降时，水的渗流方向与土体的重力方向一致，地基的有效应力增大，地基产生附加沉降。

4.2 地下水对桩基工程的影响

软土地基的形成很少是由单一的土组成，其变化也比较复杂。因此，桩基工

程（包括预制桩、灌注桩、搅拌桩等）常用于加固基础，提高基础承载力。为了

不使桩周地层松动或塌陷，提高桩体质量，在选择相应的打桩方法时必须考虑地

下水的发生和移动。另一方面，由于地下水的影响，当桩体沉降量小于土沉降量时，桩周土对桩体产生负摩阻力，严重影响单桩承载力。尤其当施工现场承压水

或地下水流速大于3m/min时，不应使用混凝土灌注桩或水泥搅拌桩。

4.3 地下水对基坑开挖和支护的影响

随着城市的发展，高层和超高层建筑越来越多，基坑也越来越深。受施工场

地及施工工艺的影响，经常需要竖向开挖，开挖深度基本高于当地地下水深度。

深基坑开挖经常遇到地下水涌水、喷砂等问题。为了降低地下水水头压力、疏浚

基坑、加固土体、稳定边坡和防止流沙，通常采用井点降水法来降低地下水水位（水头压力）。但由于降水引起局部地下水位突然下降，会影响基坑及邻近建筑

物的挡土结构，造成地表或邻近建筑物的不均匀沉降。