引言

水文地质在岩土工程中扮演着重要的角色，对工程的稳定性和可持续性具有显著影响。本文对岩土工程勘察中的水文地质危害及其预防措施进行了全面的探讨。我们首先分析了地下水位变化对土体力学特性和基坑工程的影响，以及水文地质灾害引发的地质灾害类型，如水流侵蚀、地下水溶蚀和水位变化导致的地面沉降和地裂缝。

为了有效应对水文地质危害，我们介绍了水文地质勘察与监测方法，包括地下水位监测技术、地下水化学分析、地质雷达和电阻率测量。这些方法可以帮助我们了解地下水位、水质参数、地下水埋藏特征和水流渗流路径，为工程的规划和设计提供重要依据。

一、水文地质危害分析

（一）地下水位变化对土体力学特性的影响

地下水位的升降会导致土体内部孔隙水的压力变化，从而改变土体的有效应力状态。当地下水位升高时，孔隙水压力增大，有效应力减小，土体的抗剪强度可能降低；相反，当地下水位降低时，孔隙水压力减小，有效应力增大，土体的抗剪强度可能增加；地下水位变化还会导致土体内孔隙水的饱和度发生变化。当地下水位升高时，土体的饱和度可能增加，土体的稳定性可能降低，因为饱和土的抗剪强度通常较低；相反，当地下水位降低时，土体的饱和度可能减小，土体的稳定性可能增加；地下水位变化还可能引起土体体积的变化。某些土壤在饱和状态下会发生体积膨胀或收缩，因此地下水位的升降可能导致土体的体积变化，进而影响工程的稳定性。

地下水位对基坑工程的影响，地下水位的高低决定了基坑内是否存在积水问题。如果地下水位高于基坑底部，需要采取有效的排水措施，以防止基坑内积水导致工程施工困难或地基沉降等问题；地下水位的变化会对基坑周围土体的稳定性产生影响。当地下水位降低时，土体的有效应力增大，可能导致土体变得较为稳定；相反，当地下水位升高时，土体的有效应力减小，可能导致土体变得较不稳定，容易发生塌方、坍塌等地质灾害；地下水位的升降也可能对周边建筑物产生影响。高地下水位可能增加周边建筑物的地基沉降风险，特别是对于地基较为松散或含有可压缩层的建筑物而言。此外，地下水位变化还可能引发地下水渗流，导致土壤液化现象，对周边建筑物的稳定性造成威胁。

（二）水文地质灾害引发的地质灾害

水流侵蚀引发的坡面滑动和塌陷，当陡坡或斜坡暴露在水流中时，持续的水流冲刷可能导致坡面松散和失稳，引发坡面滑动和塌陷。地下水溶蚀引发的岩溶塌陷，地下水通过岩石裂隙或溶洞时，会溶解岩石中的溶质，导致岩体的溶解和侵蚀，最终引发岩溶塌陷。水位变化引发的地面沉降和地裂缝，当地下水位发生剧烈变化时，可能导致地下水对土壤的压力变化，从而引发地面沉降和地裂缝的形成。特别是在含有可压缩层的地区，地下水位下降可能引起可压缩层的压缩，导致地面沉降和地裂缝的出现。

二、水文地质勘察与监测方法

（一）地下水位监测技术

1. 常用的水位监测方法和仪器

通过在井中安装水位计仪器来监测地下水位的变化。常见的井水位计包括浮子式水位计、压力传感器式水位计等。将压力传感器安装在与地下水体连接的钻孔或井筒中，通过测量水体压力变化来间接推断地下水位变化。在工程区域内钻设环境监测井，通过在井筒内安装水位计等仪器，实时监测地下水位的变化。通过在测量井或标定井中安装水位计仪器，并与周边地下水体相连，进行地下水位的定期测量。

2. 水位监测数据的采集和处理

根据监测方法所用的仪器，定期进行水位数据的测量和记录。测量频率可以根据需要进行调整，一般建议在关键时期增加测量频率。将采集到的水位监测数据进行整理和处理。可以通过数据分析软件或地下水模型来分析水位数据的变化趋势、季节性变化、长期趋势等，以获取有关地下水位变化的信息。根据数据处理结果编制水位监测报告，提供给相关工程人员或决策者。报告应包括监测结果的定量描述、趋势分析、可能的影响评估以及相应的建议和措施。及时监测水位变化，并将重要的水位变化情况进行预警，以便采取必要的措施应对可能的水文地质风险。

（二）地下水化学分析

1. 岩土工程中关键水质参数的监测和分析

pH值反映了地下水的酸碱性，对金属腐蚀和土壤溶解度等具有重要影响。

电导率是地下水中导电离子（如盐类）的浓度指示，可用于评估地下水的咸度或盐度。溶解氧水平可用于评估地下水的氧化还原条件，对于某些工程（如地下结构物）的腐蚀风险具有重要意义。包括钙、镁、钠、钾等离子的浓度，对于评估水的硬度、咸度和化学成分具有重要意义。监测水中重金属（如铅、汞、镉、铬等）的浓度，以评估地下水是否受到污染。监测有机物（如挥发性有机物、石油烃类）的浓度，以评估地下水是否受到有机污染。

2. 地下水污染对工程的潜在影响

地下水污染可能对岩土工程产生多种潜在影响，包括但不限于以下几个方面：

地下水污染可能导致土壤中的黏土矿物质变化，使土壤的力学特性发生变化，从而影响工程的地基稳定性。某些污染物可以引起土壤的侵蚀和溶解，导致土壤的松散和失稳。地下水污染可能导致地下水位的变化，进而影响工程区域的地下水动态和水力条件。地下水中的污染物，特别是有机物和重金属，可能对结构物的材料（如金属）造成腐蚀和破坏。地下水污染可能导致土壤和地下水的可持性降低，即土壤和地下水的承载能力和净水能力受到影响。

（三）地质雷达和电阻率测量

1. 地下水埋藏特征的无损测试技术

地质雷达（Ground Penetrating Radar，GPR）：地质雷达是一种通过发送和接收电磁波来探测地下物质的技术。它可以检测地下的介质变化，如土壤层、岩石裂隙、地下水层等。通过分析地质雷达数据，可以获得地下水埋藏的特征，如水层深度、水层边界、含水层厚度等。

电阻率测量：电阻率测量是利用电流在地下介质中的传播情况来判断地下介质性质的方法。不同的地下介质具有不同的电阻率特征。通过测量地下介质的电阻率分布，可以推测地下水埋藏的位置和性质。

2. 地下水渗流路径的判别和预测

地质雷达：地质雷达可以检测地下介质的物理特征，包括土壤层、岩石裂隙等。通过分析地质雷达数据，可以判断地下水渗流路径，如水流的走向、水流的通道、渗透层等。

电阻率测量：电阻率测量可以提供地下介质的电性特征，包括导电性和非导电性区域的分布。通过分析电阻率数据，可以推断地下水的流动路径和流动方向。

三、水文地质危害预防措施

（一）地下水位调控与排水技术

1. 基坑降水与降渗控制

在开挖深基坑时，通过使用抽水设备将地下水抽排出来，以降低基坑内的水位，确保施工区域的干燥。常用的降水方法包括井点降水和外排井降水。为了减少地下水对基坑周围土壤的渗透压力，可以采取一些措施降低地下水渗透速度。例如，加装防渗墙、地下连续墙、地下注浆屏障等来减少水的渗入。

2. 地下水位调控的方法与实践

通过设置地下水位调节井，调节地下水位的升降，以满足工程的需求。通过控制井内的抽水量或注水量，调节地下水位的高低。在地下工程周边设置地下隔离带，采取有效的防渗措施，阻止地下水的进入或扩散，以维持工程区域内的稳定地下水位。在需要控制地下水位的工程中，可设计和安装地下排水系统，包括水平排水管、垂直排水井等，以加速地下水的排出和降低地下水位。建立水文地质监测系统，定期监测和分析地下水位的变化趋势和预警信号，及时采取措施调整地下水位，防止水文地质危害的发生。

（二）防止水流侵蚀的措施

1. 施工防护措施和工程构筑物设计

在施工期间，采取适当的措施来减少水流对土壤的侵蚀。例如，合理安排施工进度，避免长时间的裸露土壤暴露在雨水中。同时，采用覆盖物（如草帘、草袋等）或抑尘剂来保护土壤表面，减少水流对土壤的冲刷。在设计阶段考虑水流对工程的影响。例如，采用合适的坡度和坡面防护措施，使土壤表面具有一定的抗冲刷能力。此外，设计防洪渠、沟渠、截水沟等工程构筑物，引导水流流向合适的位置，减少对工程区域的侵蚀影响。

2. 坡面护坡与水流导引

采取适当的坡面护坡措施，如设置保护层、植被覆盖、防冲网等，以增加坡面的抗冲刷能力。这样可以有效减缓水流的速度和冲击力，防止坡面土壤被冲刷掉。通过设计合理的沟渠、排水系统和截水沟，将水流引导到合适的位置，避免水流对工程区域造成冲刷和侵蚀。例如，在坡面设置横向排水沟，将水流引导到集水口或合适的排水渠道，避免水流长时间停留在坡面上。

（三）地下水污染防治策略

1. 地下水保护区划和管理

根据地下水资源的敏感性和重要性，划定地下水保护区，设定相应的保护区域和保护措施。这可以通过综合考虑地质特征、水文地质条件、污染源分布等因素来确定。建立地下水监测网络，定期监测关键水质参数，监测地下水位和污染物浓度的变化。加强管理措施，如管控污染源、合理使用化学品、严格废水排放管控等。

2. 污染物防治和修复技术

采取污染物源头控制措施，包括减少或替代有害化学品的使用、加强储存和运输管理、加强废水处理等。此外，通过合理的土地利用规划和土壤保护措施，防止污染物通过土壤渗入地下水。针对地下水污染，可以采用多种修复技术，利用活性炭对污染物进行吸附和去除。利用微生物或植物对污染物进行降解和转化。

通过地下水抽取系统将受污染地下水抽出，然后经过处理再重新注入地下水层。

在污染源和地下水之间建立物理或化学屏障，阻止污染物的迁移和扩散。

这些防治策略和技术的选择和实施应根据具体的地下水污染情况、地质条件和工程要求进行综合评估和规划。同时，加强法规和政策的制定和执行，促进地下水污染防治工作的持续推进。

总结和未来展望

总结：本文对岩土工程勘察中的水文地质危害及预防措施进行了详细讨论和分析。我们首先探讨了地下水位对工程稳定性的影响，以及水文地质灾害引发的地质灾害类型。接着介绍了水文地质勘察与监测方法，包括地下水位监测技术、地下水化学分析和地质雷达与电阻率测量，以提供准确的地下水位和水质信息。然后，我们阐述了水文地质危害预防措施，涵盖地下水位调控与排水技术、防止水流侵蚀的措施和地下水污染防治策略。

展望:随着科技的不断进步，未来水文地质领域的研究和应用将进一步深化和拓展。首先，对于地下水位监测技术，我们可以进一步发展更精确、自动化的监测装置和无线传输系统，以实现实时数据采集和远程监控。此外，借助先进的遥感技术和地球物理勘察手段，我们可以更全面地了解地下水埋藏特征和水流渗流路径，为工程设计和规划提供更准确的数据支持。

在地下水化学分析方面，除了常规水质参数的监测，我们可以进一步研究和识别新型污染物，并发展高效的污染物监测和分析方法。这将有助于更好地预测和评估地下水污染对工程的潜在影响，并制定相应的防治措施。

此外，对于防止水流侵蚀的措施，我们可以进一步探索新型的护坡材料和工程构筑物设计，以提高其抗冲刷和稳定性能。同时，结合数字化技术和模拟分析方法，我们可以更准确地预测和评估水流的冲刷力和侵蚀趋势，为工程提供更可靠的防护措施。

最后，地下水污染防治仍然是一个持续的挑战。未来的研究应致力于发展更高效、经济和可持续的污染物修复技术，包括生物修复、纳米材料应用和地下水循环利用等。此外，加强地下水保护区划和管理措施，加强监测和监管机制，以及加大公众环境意识的提高，将对地下水污染防治起到积极作用。

参考文献

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【作者简介】

叶飞（1983年10月- ），男，汉族，广西崇左人，本科学历，工程师，广西国标勘察检测有限公司质量负责人，主要从事建筑工程质量检测研究。