水文地质学

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水文地质学范文第1篇

第一，分段线性插值；所谓分段线性插值是通过相邻的两个基点作为线性插值，其主要的优点是可以克服拉格朗日（Lagrange）插值在计算过程中可能出现的数值不收敛性。使用该方法处理数据主要是增加了插值的基点，从而进一步的提高了数据的准确度。但是，通过几何方法分析，分段插值法存在着基点处不光滑等缺点。尽管分段线性插值的精度可能会差一些，但是在实际中还是有着广泛的应用，比如在水文地质学的计算中，就因其不会出现不收敛的现象而常常被使用。

第二，三次样条插值；这种方法最大的特点就是客服了上述两种方法存在的不足，即基点处的不光滑，以及插值的不收敛性。但是，使用三次样条插值法必须要满足下列条件：首先，y(x)在每个子区间上的次数都不能多于3；其次，y(x)、y'(x)以及y＂（x）在插值区间上必须是连续的等。使用三次样条插值可以降低多项式的次数，从而使得计算的结果具有较高的光滑性。

第三，近点法；该方法是按近点距离加权平均法的简称，其主要的优点是计算程序设计步骤简单，而且计算的速度也相对较快，而且使用该方法得出的等线值图的光滑性是比较令人满意的。该方法的缺点就是其唯一性较差，计算结果和选择点的数量有直接的关系，如果选择的点数不同，那么得到的数值就会不同。而且该方法的使用范围也受到一定的限制。

第四，方位法；这种方法的全称是四方位按距离加权平均法。该方法的优点是计算速度快，但是在计算不均匀的数据时，获得的插值效果较差。如果用该方法在水文地质中的含水层厚度空白区插值计算，则会出现去全局趋势不吻合的现象。分析其原因，主要是因为方位法获得插值是由一个插值点上的四个数据点来决定的，当出现的数据分布较为稀疏的时候，这种方法则不能包含所有的信息。所以，在实际的应用中要根据具体的情况来决定是否使用该方法。

第五，双三次多项式曲面片拟合法（曲面法）；该方法适用于按规律分布的数据，在这种条件下，该方法可以发挥其拟合度高的优点。而且我们可以利用相邻结点的导数值，将整个区域组合成一个连续的大曲面。但是，不足的是该方法只能用于规则的数据，这使其使用价值显著降低。而且其程序设计也相对复杂。

第六，加权二乘法；虽然该方法需要考虑的因素较多，但是使用该方法所得到的图形可以较好的反应一定的变化趋势，而且图形的平滑性相对较好，也有较好的唯一性。但是，由于计算每一个插值都需要解一个一次方程组，所以影响了计算速度。

2在水文地质学中使用数学插值法应该注意的问题以及改进方法

首先，有效的处理好方位因素的影响；对插值方法影响较大的是出现数据分布不均匀的时候。当数据分布不均匀时，对加权二乘法的影响最为显著，主要是因为当数据点的选择不当，会使去面片发生异位。对于该问题，笔者认为可以采取以下两种措施来尽可能的避免误差的出现：第一，用方向性对数据分析结果进行补偿；第二，以插值点为中心，进行角限选值，主要是将平面分成n等分，然后在每一个角限域内选择合适的数据进行计算。其次，科学的选择权函数；主要是针对近点法以及加权二乘法。所以，笔者认为根据不同条件下水文地质学计算的要求，我们选择不同的权函数。第三，断层问题的处理；在水文地质学中经常会遇到断层问题的计算。但是，从实际的经验看来，如果使用断层两侧的数据来计算插值是不符合逻辑的。笔者认为，在遇到断层需要计算时，可以在程序的设计中将断层假定为简单的直线或是曲线f（x）。这样在计算时，可以将断层分成几段不连续的曲面，在计算的过程中就可以对其进行有效的控制。但是，如果用将断层用直线表示，则可以用：（fx,y）=y-(b+bx)。第四，数据点的选择；当需要处理的数据很多的时候，选择有效的数据点数成为计算效率和准确率的关键。如果选择的点过多，则会导致计算量加大，相反，如果选的点不够则会影响数据的准确度。通过实践，我们发现，在距离Z点近的数据点对数据的影响是最大的，而较远的点影响相对较小，所以，选择近点的4到8个数据进行计算就可以达到一定的精准度。

3结束语

水文地质学范文第2篇

论文关键词：高职院校；水文地质学基础；课程建设；教学方法改革

《水文地质学基础》是高职院校金属矿产地质与勘查技术专业、水文地质与勘查技术专业，金属矿开采技术专业、矿山地质专业的专业基础课。水文地质学是研究地下水的科学，主要研究在岩石圈、水圈、大气圈、生物圈以及人类活动相互作用下地下水水量和水质的时空变化规律，并研究如何运用这些规律兴利除害，为人类服务。通过该课程的学习，可以掌握水文地质学的基本概念、理论和方法，为以上4个专业的专业课程学习奠定良好的基础，为学生在实际工作中参与地下水的观测、进行地下涌水的处理等提供理论依据，因此，搞好这门课的教学显得尤为重要。

《水文地质学基础》课程教学存在的问题

据统计，云南省有5所高职院校开设了资源开发与测绘大类专业。笔者所在的学校自2005级开始在金属矿产地质与勘查技术专业、金属矿开采技术专业、矿山地质专业中招收高职全日制脱产和函授大专学生，到2010年已有三届毕业生、三届在校生。先后有10个教学班开设了《水文地质学基础》课程，笔者一直承担该课程的教学工作。结合教学实际，笔者认为，在高职院校《水文地质学基础》课程的教学中普遍存在以下问题。

对《水文地质学基础》课程的性质和地位认识不足在高职教育中，资源与测绘大类的专业少，开设《水文地质学基础》课程的专业更少，学习本门课程的人数少，课程在专业以外的认知度低。在笔者所在的学校，制定高职人才培养方案时，《水文地质学基础》应作为金属矿产地质与勘查技术专业的专业基础课还是专业主干课，曾在相关教师中发生了激烈的争论，最终根据教育部教育司2005年版的《高职高专专业概览》才尘埃落定。

使用的教材多为高等学校教材，与高职教育的要求不相匹配高职教育主要培养具有一定理论知识和较强实践能力，面向生产、建设、管理、服务第一线的高素质技能型专门人才。要求学生具有够用的理论知识，较强的动手能力和工作适应性，强调学生在实际工作中要“素质高，上手快，技能强”。高职教育与高等教育培养高级专门人才的目标是不同的。培养目标的不同决定了教学内容的不同，但是，在高职实际教学中，《水文地质学基础》主要选用的大多是高等院校的教材，学科理论介绍多，实际应用介绍少。

适合课堂教学的电子课件少，教师多沿用传统教学模式，教学方式单一《水文地质学基础》课程专业性强，尽管近年来多媒体电子课件在网络上随处可见，但关于《水文地质学基础》课程的课件少之又少。要做好一件成熟的实用的电子课件，需要大量的资料和图片，但由于专业性较强，这方面的资料往往有一定的保密要求，一般人很难找到相关资料，再加上水文地质工作目前主要是相关专业的工程技术人员在实施，高职教师参与很少，导致现在的课件以罗列教材中的内容为主，质量不高，适用性和吸引力不强。

教师大多沿用传统教学模式，教学方式单一在实际教学中，《水文地质学基础》的任课教师大多采取单一的讲授形式，教学仍然是以课堂为中心、以课本为中心、以教师为中心，整个教学过程都在教室里完成。学生没有机会到实地考察，将理论与生产实际对应，因此，学习的积极性、主动性较差。学生的注意力主要集中在接受教师传授的现成知识上，学习围绕课本和考试，沿袭着“上课记笔记、下课抄笔记、考试背笔记”的传统学习方式。讲授方式单一，课程缺少吸引力，导致本门课程枯燥无味；学习方式单一，学得快，忘得快，导致课程学与不学一个样；再加上有些学生本身对所学专业认识不清，更是降低了课程学习的积极性。

《水文地质学基础》课程的教学体会

笔者从2006年开始讲授《水文地质学基础》课程，到2010年，已经完成了10个教学班的教学工作。经过在教学中不断总结和完善教学方法，归纳起来主要有以下三点体会。

根据专业特点，确定教学目标高职院校金属矿产地质与勘查技术专业、水文地质与勘查技术专业、金属矿开采技术专业、矿山地质专业的学生学习《水文地质学基础》课程的目的，并不是要把他们培养成为水文地质专家或专门从事水文地质科学研究的专业人员，而是让他们掌握水文地质的基本概念和基本理论，能够将水文地质理论和技术应用于其今后的工作领域，成为既熟悉本专业业务，又掌握水文地质基本概念和基本理论的技能型人才。对这些专业的学生进行水文地质教育，应该面向金属矿产地质与勘查、水文地质与勘查、金属矿开采、矿山地质等工程领域的应用，以掌握基本理论、突出实践应用为目的。因此，本门课程的教学目标是讲清《水文地质学基础》的基本概念、基本理论，重点抓好基本概念、基本理论的实践性和实用性教学。

根据教学目标，增加课程的实践性和实用性教学笔者所在学校属于企业办学，隶属国有大型企业集团，在学生实习实训和企业工程技术人员到学院兼职讲课等方面具有得天独厚的优势和条件。结合集团与学校的实际情况，笔者重新编写了高职《水文地质学基础》课程的教学大纲，突出了课程的实践性和实用性。在实际教学中逐步尝试进行课程改革。首先是改变单一的教学方式。在2006、2007级金属矿产地质与勘查技术专业的《水文地质学基础》课程讲授中，尝试性地引入讨论式教学和现场教学。在讲授“岩石中孔隙”时，先讲清基本理论，然后通过布置课外作业的方式，让学生通过互联网或相关书籍查阅砂岩、泥岩、泥质灰岩中孔隙的异同，最后让学生结合《普通地质学》、《岩石学》等课程展开讨论，加深对理论知识的理解。在对2007级金属矿产地质与勘查技术专业的学生进行生产实习动员时，笔者结合实训基地的情况，向学生介绍了即将实习的工作区的水文地质情况，并要求学生在实习过程中收集实习矿区的水文地质资料。这一尝试在学生一年后的毕业论文中收到了很好的效果，笔者参与评阅的12份毕业论文中，有多达11份介绍了实习矿区的水文地质情况，有的还提出了矿山巷道涌水的处理方案。在给2008级金属矿产地质与勘查技术专业的学生讲授“大气降水入渗机制”时，恰逢降雨，笔者便直接将学生带到一个建筑施工工地，通过地表的一个新鲜垂直剖面给学生介绍此部分内容，极大地提高了教学效果和学生学习的热情。其次是积极与实训基地的工程技术人员沟通，建议实训基地的工程技术人员在学生进行认识实习、课程实习、生产实习及毕业实习的过程中注意介绍水文地质的内容，包括地下水量的计算、地下涌水的处理、矿山巷道水的处理等，增加课程对实际工作的参与性，提高学生学习的主动性。教学方式的改变和调整，大大增强了课程的吸引力，得到了学生的一致好评。

制作PPT演示文稿，增加课程讲授的直观性和吸引力从2008年开始，笔者将教学讲义的部分章节做成PPT演示文稿，利用多媒体将枯燥的教学内容通过图片和动画展示出来，大大提高了课程讲授的直观性和吸引力。

《水文地质学基础》课程教学方法改革思路

高职教育作为高等教育的一个类型，肩负着培养面向生产、建设、管理和服务第一线需要的高技能人才的使命，在我国加快推进社会主义现代化建设进程中具有不可替代的作用。随着我国走新型工业化道路、建设社会主义新农村和创新型国家对高技能人才要求的不断提高，高职教育必须向培养大量高素质技能型专门人才转变和发展。高职教育的人才培养模式必须强调实用性和技能性，这就要求在高职课程建设中充分考虑课程的实践性环节。

应进一步明确高职院校《水文地质学基础》课程的实践性教学目标高职院校开设《水文地质学基础》课程的目的是学习水文地质的基本概念、基本理论及其应用。课程建设与改革是提高教学质量的核心，也是教学改革的重点和难点。高职院校要积极与行业企业合作开发课程，根据技术领域和职业岗位（群）的任职要求，参照相关的职业资格标准，改革课程体系和教学内容，要根据现在和将来的实际应用及需要确定教学目标和教学内容。近年来，各种地质灾害频发，不断地提醒人们必须加强对自然科学知识的学习和应用，才能增强人类改造自然的能力。《水文地质学基础》作为一门自然科学类课程，有责任在人类改造自然的进程中对其研究领域的知识进行普及和介绍，让更多的人了解其学科性质和内容，因此，在教学目标中突出实践性和实用性至关重要。

应充分发挥多媒体教学的优势，增加课程的直观性和吸引力《水文地质学基础》课程的应用性和实践性较强，如果沿用传统的教学方法，与学生学习的心理相违背，教学效果肯定不理想。多媒体技术的迅速发展为教学提供了很大的方便，在《水文地质学基础》课程的教学中必须使用现代化的教学手段，将枯燥的理论形象地展示出来，增加课程的直观性和吸引力，提高教学效率和教学质量。在教学过程中，针对水文地质的具体教学内容、（地球上的水及其循环、岩石中的孔隙与水分、地下水的赋存、地下水运动的基本规律、毛细现象与包气带水的运动、地下水的化学成分及其形成作用、地下水的补给与排泄、地下水系统、地下水的动态与均衡、孔隙水、裂隙水、岩溶水、地下水资源、地下水与环境）学习目标及学生特点等具体情况，采用不同的多媒体形式进行教学。例如，在讲流网时，可引入如何判断矿区的潜水含水层和地表水的补给关系的内容，利用动画模拟地下水的流动方向，从而判断它们之间的补给关系。这些直观的演示可以加深学生对流网的认识，并可以充分发挥学生的视觉、听觉、触觉等器官的功能，使学生在轻松愉快的环境中，用有限的时间获得更多的信息和知识。若能结合专业特点以及课程内容设计一些课件，会使教学活动更加丰富多彩。

应增加《水文地质学基础》课程的实践性、开放性教学针对《水文地质学基础》课程应用性、实践性较强的特点，增加实践性、开放性教学环节是该课程改革的重点。要实现这一目标，仅靠高职院校自身力量是不够的，高职院校要紧密联系行业企业，实施校企合作，与企业实现资源共享，聘请行业企业的工程技术人员和能工巧匠到学校担任兼职教师，将工程技术人员和能工巧匠多年在生产一线积累的水文地质理论和经验带进课堂，将水文地质学基础理论和方法应用于实际工作的事例带进课堂，增加教学的针对性和实践性。若能在学生实习实训时，请带实习实训的工程技术人员针对具体工作面对水文地质学基本理论和方法进行讲解，整个课程的教学就会更上一层楼。

水文地质学范文第3篇

关键词:工程地质；水文地质；关系

1．工程地质概述

工程地质是调查、研究、解决与人类活动及各类工程建筑有关的地质问题的科学。工程地质勘查的目的是为了查明各类工程场区的地质条件,对场区及其有关的各种地质问题进行综合评价、分析、预测在工程建筑作用下,地质条件可能出现的变化和作用。选择最优场地，并提出解决不良地质问题的工程措施,为保证工程的合理设计、顺利施工及正常使用,提供可靠的科学依据。工程地质研究的主内容有:确定岩土组分、组织结构、物理、化学与力学性质及其对建筑工程稳定性的影响,进行岩土工程地质分类,提出改良岩土的建筑性能的方法。研究由于人类工程活动的影响而破坏的自然环境的平衡以及自然发生的崩塌、滑坡、泥石流及地震等物理地质作用对工程建筑的危害及其预测、评估和防治措施。研究解决各类工程建筑中的地基稳定性,如边坡、路基、坝基、桥墩、硐室以及黄土的湿陷、岩石的裂隙破坏等,制定一套科学的勘察程序、方法和手段,直接为各类工程的设计、施工提供地质依据。研究建筑场区地下水运动规律及其对工程建筑的影响,制定必要的利用和防护方案。研究区域工程地质条件的特征,预测人类工程活动对其影响而产生的变化,作出区域稳定性评价,进行工程地质分区和绘图。

随着大规模工程建设的发展,其研究领域日益扩大。除了岩土学和工程动力地质学、专门工程地质学和区域工程地质学外,一些新的分支学科正在逐渐形成,如矿山工程地质学、海洋工程地质学、城市工程地质及环境工程地质学、工程地震学等。

2．水文地质概述

水文地质主要研究地下水的分布、运动和形成规律，地下水的物理性质和化学成分，地下水资源评价、开发及其合理利用，地下水对工程建设和矿山开采的不利影响及其防治等。在不同环境中地下水的埋藏、分布、运动和组成成分均不相同。查明上述各方面状况，可为科学地利用或防治地下水提供根据。水文地质学对地下水的研究，着重自然历史和地质环境的影响，同主要用水文循环和水量平衡原理研究地下水的地下水水文学关系密切，只是研究的侧重点稍有不同。

随着科学的发展和生产建设的需要，水文地质学又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、矿床水文地质学、土壤改良水文地质学等分支学科。近年来，水文地质学与地热、地震、环境地质等方面的研究相互渗透，又形成了若干新领域，如环境水文地质学、地下水资源管理、同位素水文地质学等。

3．工程地质与水文地质密切相关

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,是在实际的地质勘察工作中,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入,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。

3.1工程地质勘察中水文地质评价内容

3.1.1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。

3.1.2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。

3.1.3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。

3.1.4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。

3.2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。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。

3.3由水文地质引起的工程地质危害。

3.3.1地下水升降变化引起的岩土工程危害

在岩土工程勘察中，要注意调查了解地下水位条件及其升降变化。在天然条件下地下水位一般是季节性变化的，雨季水位水位上升旱季水位下降，其天然变化是区域性渐变的，而且变幅较小。但是,人为因素引起的局部性地下水位升降变化的幅度往往大于天然变化所引起的岩土工程危害更为严重。

3.3.1.1水位上升引起的岩土工程危害

潜水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。由于潜水面上升对岩土工程可能造成如下影响：土壤沼泽化、盐渍化,岩土及地下水对建筑物腐蚀性增强；斜坡、河岸塌陷等岩土体产生滑移、崩塌等不良地质现象；一些具特殊性的岩土体结构破坏、强度降低、软化；引起粉细砂及粉土饱和液化、出现流砂、管涌等现象；地下硐室充水淹没,基础上浮、建筑物失稳。

3.3.1.2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。

3.3.2地下水位对岩土物理力学性质的影响

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,严重时形成地裂,引起建筑物特别是低层或轻型建筑物的破坏。当地下水升降频繁时或变化幅度大时，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加大。因此,在膨胀性岩土地区进行工程勘察时应特别注意对场地水文地质条件的研究,特别是地下水升降变化高度和变化规律，这对地基基础深度的选择(宜选在地下水位以上或地下水位以下,不宜选在地下水位变动带内)有主要的参考价值。

在建筑工程的地基内,当地下水位在基础底面以下压缩层范围内发生变化时,就能直接影响建筑物的稳定性。若水位在压缩层范围以上时,软化地基土,使其强度降低、压缩性增大,建筑物可能产生较大的沉降变形。若水位在压缩层范围以下时,岩土的自重应力增加,可能引起地基基础的附加沉降,如果土质不均匀或地下水位的突然下降也可能使建筑物发生变形破坏。在地下水位以上、地下水位变动带和地下水位以下,具有明显的变化规律。土体从上到下,天然含水量、孔隙比由小一大一小,压缩模量、承载力由大一小一大的变化规律。这是由于地下水位以上部位,经长期淋滤作用,铁铝富集,并对土颗粒起胶结和充填作用,增大了土粒间连接力,往往形成“硬壳层”,因而含水量、孔隙比小而压缩模和承载力高。而位于地下水位变动带的土层,由于地下水积极交替,土中的铁铝成分流失,土质变松,因而含水量、孔隙比增大,压缩模量、承载力降低。位于地下水位以下的土层,由于地下水交替缓慢, 氧化、水解作用减弱,加之上覆土层的自重压力作用,土质比较密实,因而含水量、孔隙比减小,压缩模量、承载力增高。岩土特别是各类软质岩石、风化残积土、不同成因的粘性土等,其物理力学性质的变化规律,与地下水位有着密切的联系。因此,在分析研究岩土物理力学的变化规律时,应充分重视地下水位这一重要影响因素。

4．结语

工程地质问题中,水文地质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,准确合理地查明地下水位,不仅使资料的可靠程度更高,而且可更好地发挥岩土体的潜在能力。因此,为提高工程勘察质量,在工程勘察中要求查明与岩土工程有关的水文地质问题,以消除地下水对岩工程的危害。随着工程地质勘察的发展,水文地质必将受到越来越广泛的重视,切实做好水文地质工作，将对工程地质勘察水平的提高起极大的推动作用。

参考文献：

[1] 工程地质手册/《工程地质手册》编委会编.-4版.北京:中国建筑工业出版社,2007.

[2] 孔德坊.工程岩土学[M].北京:地质出版社,1994.

[3] 中华人民共和国建设部,岩土工程勘察规范[M],中国建筑工业出版社,2002.

[4] 肖长来,梁秀娟 ,王彪,水文地质学, 清华大学出版社。2010年03月.

水文地质学范文第4篇

提要：

矿区水资源保护和矿山防治水这两个互相矛盾又紧密联系的问题给传统的矿山水文地质学带来了更多的挑战和机遇，迫切需要新理论、新技术的发展。为了更好的实现矿区未来地下水资源的开采、利用与保护以及采煤安全和区域水资源可持续利用，本文选择长治盆地为重点研究区，从采动引起的覆岩移动入手，在资料分析的基础上，采用相似材料模拟、综合物探、野外监测、现场注（压）水试验的方法，运用水文地质学原理研究了采煤引起含水层结构变异厚度及其渗透性变化特征；在此基础上，以长治盆地集中开采区水文地质条件和野外监测数据为基础，建立了区域地下水流场三维动态模拟试验台，为研究含水层结构变异后的地下水循环机理和水资源重新分布提供技术支撑；本文同时指出了我国矿山水文地质研究目前存在的问题和面临的挑战，分析了矿山水文地质学科的发展趋势，展望了未来相关分支学科和关键核心技术的发展方向与前景。

关键词：

矿区；采煤驱动；水文地质；研究进展；发展方向

煤炭是我国可持续发展最可靠的能源支柱，由于特定的国情和条件，未来几十年内能源结构不会有根本的改变，预计高峰产量38～40亿吨，同时伴随大量的资源枯竭矿井闭坑。特殊的地理地质环境，决定了我国煤矿水文地质条件与世界其他国家相比，是极其复杂的，我国煤炭资源的开采受水害的威胁严重，尤其是随着开采深度、开采强度、开采速度、开采规模的增加，以及新的大型能源基地的建设，水害威胁愈来愈严重，矿山水文地质问题越来越复杂据不完全统计，我国重点煤矿已有上百亿吨受水害威胁的储量，给煤矿防治水工作和实现安全生产造成了更大的困难和更为艰巨的任务。我国矿山水文地质学科经过多年发展，出现了众多成绩斐然的学者和一系列的研究成果，尤其是在煤层顶板岩移、采区应力分布及演化、突水风险判别、导水裂隙发育、涌水量计算、矿井水保护与利用等方面取得了较为突出的成就，为矿区建设和区域发展起到了及其重要的作用。值得注意的是，矿井水文地质学科仍然存在许多问题急需我们投入更多的精力和时间展开研究。矿区水资源保护和矿山防治水这两个互相矛盾又紧密联系的问题给传统的煤田水文地质学带来了更多的挑战和机遇，迫切需要新理论、新技术的发展。本文以长治盆地煤矿集中开采区为核心研究区，针对采煤条件下的顶板含水层结构变异与地下水流场演化开展了系列研究。

1研究区概况

长治盆地是一个相对独立的水文地质单元，奥陶系中统石灰岩岩溶裂隙含水层组为盆地内主要含水层，位于煤层以下。而两个主采煤层之间及以上依次展布着石炭系太原组裂隙岩溶含水层组，下二叠统山西组及上、下石盒子组砂岩裂隙含水层组，基岩风化带与第四系松散含水层组等三个主要含水层组。其中基岩风化带含水层由粗－细粒砂岩组成，富水性因地而异，第四系松散含水层主要由中－细砂组成，厚度一般为60～130m，富水性较好，具有重要的供水价值。在这种水、煤资源共生的特定水文地质条件下，大规模采煤就成为地下水资源破坏的主要原因。长治盆地煤炭资源蕴藏丰富，含煤面积占到盆地总面积的2／3（图1），煤矿开采完全改变了天然状态下的水文地质条件，原有的含水层空间结构已经严重变异，地下水循环演化模式发生根本性的变化。本文选择长治盆地为整体研究对象，同时选择文王山断裂和二岗山断裂之间这块相对独立且煤矿开采剧烈的区域为核心研究区，有利于研究问题的系统解决。

2矿区水文地质研究方法及数据采集

采煤过程中覆岩有规律的垮落、破裂、下沉，形成导水裂隙带，含水层结构发生变异。研究含水层图1长治盆地水文地质简图Fig．1SimplehydrogeologicalmapofChangzhiBasin结构变异的方法较多，国内外专家采用的方法包括物理模拟试验法、地球物理勘测法、现场观测法、钻孔漏浆观测、抽（压）水试验、理论推算法和经验公式法等。本文根据长治盆地地质背景和开采情况，选择了室内模拟试验、综合钻探、地球物理勘测、现场监测、抽水试验等多种方法有机结合，对长治盆地煤矿开采条件下覆岩含水层结构变异情况进行了研究。

2．1覆岩含水层结构变异物理模拟试验

本模拟试验的地质原型是山西余吾煤矿，主要模拟S1202工作面，工作面对应的地面标高为＋932m，工作面标高为298m。工作面走向长1400m，工作面宽度为295m，煤层平均厚度为6m，主要开采3＃煤层，平均埋藏深550～600m，最大埋深超过800m。位于山西组下部，上距K8砂岩19．80～37．41m，平均31．85m，上距K10砂岩100m。工作面煤层倾角为3°～5°，试验采取高密集点阵法进行覆岩变化精细化研究，见图2。

2．2地球物理勘测

地球物理勘测区域选择在S1202工作面及相邻S1204工作面区域，主要目的是通过瞬变电磁高密集布点提高分辨率方法，宏观掌握矿区采煤条件下含水层分布范围、发育规模、埋深以及赋水状态等基本信息，查明含水层结构垂向变异特征和组合关系等。物探测线布置见图3。

2．3井下仰孔钻探及注水试验

井下钻探采用一个原岩孔注水试验（在未采动区域打孔）和两个采动孔注水试验（在采动后区域打孔）对比方式进行。注水试验场地选在王庄矿区某工作面进风巷道内布置。钻孔布置图如图4所示。仰孔钻探注水试验结果显示（见图5），开采前后上覆岩层变异范围内两端岩体透水能力有明显变化，首先压水量从变异微弱区进入严重变异区时压水量迅速增大，之后压水量有明显开始下降，当工作面推进到Z2－4、Z3－4区段范围时压水量明显区别于之前区段，但仍大于原岩状态钻孔所测数值，此时钻孔推进垂向高度约85m，当推进进尺超过Z2－4、Z3－4区段范围时，压水量又有了明显下降，接近原岩钻孔Z1所测数值，认为这部分岩层不属于岩层变异区。由此，可以确定试验工作面上方变异含水层厚度约90m。

2．4地下水位野外监测

含水层结构的变异必然引起区域地下水流场的变化，野外监测包括采区沉降及水位动态监测和现场抽水试验。采区水位动态监测主要布置了一眼潜水位动态监测井和20个地表沉陷动态监测点，其中5号监测点与水井监测点连线垂直走向，二者相距13m。共监测了15个月，频度为每天一次。采区水位动态监测点布置如图6所示。抽水试验准备工作总共调查了研究区内的水位波动带中的186口水井，经过综合分析选择了其中19口水井作为抽水试验水井。具体试验水井分布位置见图7。

2．5区域地下水流场三维动态模拟试验

覆岩结构变异引起了含水层流场的变化，顶板含水层一旦受到导水裂隙破坏，水位将急剧下降，引起大面积的地下水疏干，但具体疏干边界很难界定，本文针对这一问题专门研发了区域地下水流场三维动态模拟试验台进行了物理模拟试验研究。试验装置见图8。

3煤层顶板含水层结构变异规律

3．1煤层顶板含水层结构变异物理模拟分析

利用SPSS统计软件对10条测线210个测点数据进行聚类分析，得到图9聚类分析树形图。结合试验过程中观测到的岩层破坏程度，测线2和测线3位于模拟工作面垮落带中，因此工作面上覆岩层的垮落带高度大于30m。测线4、测线5、测线6和测线7位于模拟工作面裂隙带中，其中的岩层破坏与下伏垮落带中的破坏岩层杂乱无章，具有明显的规律性，尤其在其顶部测线7附近具有明显的层理性，这是裂隙带顶部列些成层状的明显特征。因此确定模拟工作面的裂隙带高度为94m，即上覆岩层变异高度为94m。测线8、测线9和测线10，其中的岩层位移量与前述两带中的岩层位移量有明显差别，且其中岩层破坏不甚明显，裂隙发育与采动前没有明显的差异性，规律具有明显的相似性，这是弯沉带明显特征。结合模拟工作面水文地质结构特征，煤层上覆K8含水层距煤层约为30m，K8含水层位于垮落带之中，采动过程中该含水层完全破坏。模拟工作面上部K10含水层距离煤层顶板约为90m，岩层变异带高度大约为94m，该层位地下水会被疏干或半疏干，从而确定该含水层也发生了变异。

3．2煤层顶板含水层结构变异物探分析

对比矿区水文地质条件和煤层开采进度分析物探结果，从垂向来看，煤矿开采对煤层顶板覆岩破坏和影响范围一般为250m～300m，影响范围从下到上逐渐变小，影响强度从下到上逐渐变弱。受到剧烈影响的顶板覆岩厚度约为整体影响范围的1／3，厚度约为90～120m，基本与裂隙带发育高度吻合。物探结果显示，高阻异常区（即裂隙带）分布有约150～200m厚的次高阻异常区，该区域完全位于采空区上方，从下往上呈现逐渐减小趋势。分析认为该区域为裂隙带外部的非连续裂隙变化区或裂隙微小变异区（图10）。

3．3顶板含水层结构变异厚度的确定

钱鸣高等人研究认为关键层位置对于导水裂隙带高度影响十分明显。通常认为坚硬岩层是刚性的，而软岩具有塑性。如果工作面推进长度较大时，坚硬岩层多沿垂直层面方向断裂；而于软岩层多数只发生塑性变化，不会产生裂隙，故软岩顶板不易发生突水。当关键层的悬露距离小于其极限跨度时，导水裂隙带不会向上进一步发展；而软岩层的下部自由空间高度小于其最大挠度时，软岩层能够保持塑性状态不发生破坏，此时导水裂隙带不向上继续发展，即变异含水层高度得以确定，由此我们提出关键隔水层的概念。即当某一隔水层满足公式υwmax≥Δi时（υwmax覆岩最大挠度；Δi自由空间高度），该隔水层即为关键隔水层，煤层至该隔水层的距离即为变异含水层厚度。以关键隔水层为界，可以划分为水位波动带和水位骤降带。水位波动带特征：水位波动，水资源未明显漏失，岩层弯曲；水位骤降带特征：水位骤降，水资源明显漏失，岩层发生冒落、裂隙发育。

4含水层结构变异渗透性分析

4．1水位波动带含水层渗透性分析

试验结果显示，采煤前抽水井ZL－01测得渗透系数为0．58m／d，采煤过后（CZ－06）的渗透系数为3．14m／d，是采前的5．41倍；另一组抽水井相距稍远，ZL－02井抽水试验测定渗透系数为0．58m／d，CZ－14井抽水试验测定渗透系数为4．69m／d，采后的渗透系数是采前的8．09倍。由此可知，采煤在改变地面形态的同时也使得潜水含水层的渗透性增大。采掘工作面推进过后使得采空区含水层渗透性明显增大现象，且采空区上方距开采边界20～70m范围内的永久裂隙区渗透性最大，其次是采空区中部裂隙闭合区，总体而言采动过后使得渗透性比采前增大约5～15倍。这对于矿区潜水循环将会产生积极意义（JiangHui，2011）。见表1。

4．2水位骤降带含水层渗透性分析

采煤后顶板水层结构性分布差异导致了渗透系数的变异不均衡性，根据试验结果可将煤层覆岩含水层变异带划分为4个区，见图11。①垮落储水区：该区域岩块大小不一，排列无序，岩块间缝隙多且宽，连通性好，研究区内一般厚20～30m，在煤壁附近垮落储水区发育较高，采空区中部垮落储水区发育较低。②裂隙渗透区：位于垮落带之上，与垮落带直接连通，垂向裂隙和层间裂隙发育，研究区内一般发育到煤层顶板以上90m，试验时注水量约为原岩注水量的10～20倍。③裂隙强径流区：靠近煤柱部位的裂隙渗透区两端是大角度张开裂隙发育密集区。从注水试验中可明显看到这部分区域发育上缘距煤层顶板约115m，裂隙强径流区的注水量约为原岩注水量的20～100倍，本区对地下水将会起到导通作用，是发育高度范围内的含水层相互连通，水量交换的良好通道。④离层管流区：离层主要发育在裂隙带以上部分岩体中，它数量不多，顺层展布，连通性极好，具有时效性，随煤层开采往往经历开裂发育闭合消失的过程。离层裂隙对地下水的意义主要表现为顺层输水。煤层的开采是一个动态的过程，应力场会随煤层的开挖而不断发展变化，因此动覆岩渗透特性也不是一成不变的。当工作面推进一定距离时，覆岩被当时的应力场改造，此时的渗透特性适应当时应力作用下的覆岩结构。随着工作面的继续推进，应力场发生了改变，覆岩结构层随之变化，原有的张开裂隙变为闭合，原来的完整覆岩开裂。覆岩的渗透特性随之而变，原本渗透特性好的张开裂隙变化导水性质较差的闭合裂隙，原不透水的原岩转化为导水岩体的一部分。

5煤矿开采区地下水流场演化特征

5．1伴随煤层开采地下水动态变化特征

5．1．1水位波动带地下水动态变化特征

根据野外监测结果，煤层采动过程中，潜水位下降与地表沉陷不完全一致，潜水位下降略滞后，采煤影响初期，地表沉降速度较小，沉降缓慢，监测井内水位未有变化。这是因为地下水具有天然调节能力，当地面沉降速度小于周围含水层对沉陷区补给速度时，就观测不到水位变化。在地面沉降的活跃期内，观测井水位变幅速度的趋势与地面沉降速度的变幅趋势相同。当地面沉陷进入衰退期，沉降速度明显放缓，潜水开始恢复，潜水水位动态曲线与地面沉陷动态曲线开始呈现完全不同的变化趋势。监测200d后，监测井水位趋于稳定，但是水位没有恢复到采煤前位置，这说明含水层虽然受到采煤扰动，但是含水层结构没有发生变异；水位未恢复到采煤前位置，分析认为采动后黄土受到扰动与下伏含水层越流增大（图12）。综上所述，伴随采煤活动推进，地表沉陷盆地逐渐形成，沉陷区内的潜水位出现下降，而沉陷盆地以外潜水位没有明显变化，两者之间形成水力梯度，使得盆地内潜水位逐渐恢复，使得沉陷盆地内水位形成了先下降后上升的波动现象。

5．1．2水位骤降带地下水位变化特征

根据试验结果，当工作面距离监测井35m左右时监测井中的水位尚未发生明显变化，继续推进水位开始出现明显的下降，此时下降幅度较小；当工作面推进到监测井上方时水位继续下降，下降幅度未有发生明显变化；当工作面推进超过监测井约24m时，水位发生了明显的变化，水位埋深变为137．1m，继续推进水位发生了不同程度的骤降。当工作面推过44．4m时，水位降至－147．52m；当工作面推过监测井50．3m时，水位降至－150．3m；当工作面推过监测井57．9m时，监测井水位降至孔底－213m，孔内地下水完全漏失。继续监测到工作面距离监测井200m，仍未见到水位（图13）。从上述水位变化过程来看，采动过程上覆岩层变异带内的含水层水位随工作面的推进水位发生了缓变到骤降到消失的过程，水位的变化实际上反映了上覆岩层变异过程。水位的缓变过程反映了采动过程中上覆岩层裂隙逐渐增大，但是岩层尚未发生破断。工作面推进到距离监测井35m，水位开始发生缓变，说明采动对上覆岩层侧向影响边界范围大约35m。工作面推过监测井24m，水位发生了骤降，说明上覆岩层发生了破断，同时由此可以推断当地采煤周期来压超过59m．从水位发生缓变开始，水资源漏失到矿坑内，含水层近于疏干，完全反应了采动过程中上覆岩层的变异过程，也反应了变异带内水位动态特征：缓变—骤降—消失。

5．2覆岩含水层流场影响范围的确定

通过区域地下水流场三维动态模拟试验，可以得出煤层开采后地下水水位变化与地下水影响边界时空变化的规律（图14），直观的再现了地下水流场的变化情况，其变化规律主要有以下几个方面：①从流场变化显著性来看，开采区的上游、下游及两翼都表现出了随着开采长度和面积的增长，地下水位和降深变化曲线曲率变化由小变大，最终趋于稳定值。②从不同开采模式流场稳定后呈现形状来看，开采工作面中心处都呈现出了“水滴”型，但随着工作面面积增长会演变为“放射”型。③长治地区3号煤开采区上游地下水影响边界最大值为929m，两翼地下水影响边界逐渐增大，从929m逐步增长至约1200m。④、煤矿开采覆岩含水层疏干半径与地下水流向密切相关，上游影响半径最小，侧向影响半径由上至下逐渐增大，下游影响半径最大。

6矿区水文地质研究发展方向

6．1深部矿区水文地质研究亟待加强

上世纪末与本世纪我国经济的高速发展促进了矿产资源的剧烈开发，开采活动大多集中在500m以内的浅部，相应的地质和水文地质研究工作也大多集中在500m以浅。近年来，我国浅部矿产资源逐渐枯竭，西部丰富矿产资源受到交通运输和脆弱生态环境约束等外部条件限制，加大中、东部矿区深部和下组煤煤炭资源开发和生产强度，是满足我国国民经济快速发展对能源需求的必然选择。2008年国土资源部了《关于促进深部找矿工作指导意见》，到2020年，发现一批具有宏观影响的深部矿床，显著增加已有矿山接续资源储量，明显延长矿山服务年限。开展主要成矿区带地下500m至2000m的深部资源潜力评价，重要固体矿产工业矿体勘查深度推进到1500m。可以预计，在未来20年我国东部矿区许多矿井将逐步开采1000～1500m深度的矿产资源。目前，深部水文地质研究的滞后已经严重制约深部矿产的开发，急需加强：深部矿区水文地质研究提供相应的技术理论支撑（KangHongpuetal．，2007）。

6．2关闭矿山水文地质研究将逐步兴起

我国许多老煤炭基地，在经历30余年的高强度开采后，煤炭资源趋于枯竭，已经进入闭坑期。矿山开采过程中形成的地下水降落漏斗，其波及范围远远超过矿井边界，直接改变了区域的水循环与水动力场；矿井关闭后，地下水位将快速上升，原有的矿区地下水运动、循环条件和赋存环境再次遭受破坏，采空区的水文地质条件和水文地球化学环境将彻底改变，关闭矿井将成为重大污染源，不仅采矿活动留下的各种污染物进入地下水系统，同时，矿井、采场、含煤地层、相邻含水层的有害物质也将进入地下水系统，严重污染和破坏地下水资源。伴随我国煤炭产业开展的大规模资源整合，加之当前去产能政策要求，加速了煤矿废弃过程，废弃煤矿带来的地下水环境问题也将更加突出，成为了老矿区产业转型和可持续发展的瓶颈。关闭矿山产生的一系列地质环境问题与原生地质条件下矿山地质环境问题有较大差异，基本属于一个全新的矿山水文地质领域，急需开展深入系统的研究为区域可持续发展解决难题，提供助力（SunXiaohua．2010）。

6．3矿区水文地质与生态环境安全交叉是矿区水文地质学的重要发展方向之一

从目前国内外矿山开发来看，资源开发与生态环境破环一对共生矛盾体，矿山开发无一例外地对矿区及周边生态环境造成破坏。地下水作为矿区生态植被生长的基本要素，其动态变化直接影响着生态植被的生长，与矿区生态环境安全紧密相关。研究矿区地下水与地表植被生态之间的相互作用过程和机制，是采前生态环境保护、采后生态环境重建的基础性工作，是矿区生态环境安全保障必然要求，也是矿区水文地质学的丰富和拓展。

6．4矿山水文地质试验技术方法研究需要引起专家和学者的重视

我国水文地质学者和相关技术人员针对矿山水资源保护和防治水等问题进行了大量的研究，发表了一系列成果，或多或少都涉及部分矿山水文地质现场试验的技术方法，但缺乏系统阐述和列举实例，不够通俗易懂，反倒是矿山技术人员由于具体问题倒逼走在了前面，对于矿山水文地质物理模拟由于难度大更是较少涉及，矿山水文地质数值模拟由于缺乏大量的现场数据支持无法逼真拟合失去了矿山工作人员的信任，让本应占据重要地位的矿山水文地质试验陷入了尴尬的境地。目前的大型水文地质模拟试验技术方法尤其落后，急需相关学者投入精力与时间开展相关研究。

6．5矿区水文地质相关技术设备研发前景广阔

相对于发达国家而言，由于起步较晚和政策导向等原因，我国在矿区水文地质技术设备方面的研发差距较大。近年来，国家对高精尖装备的研发政策导向越来越明显，了一系列鼓励发明创新的政策，而日益发展的矿山水文地质问题和安全需求对相关技术设备也提出了更高的要求，可以预见，未来几十年将是我国水文地质相关技术装备飞速发展的黄金时期，值得相关专业人才和团队投入精力，开发出属于拥有世界先进水平的国产装备，把我国矿山水文地质行业研发水平推向世界前列。

6．6全国矿区地质环境问题形成规律有待开展系统的研究

我国水文地质学者根据问题性质、矿种类型、矿山开发阶段等对我国矿山地质环境问题类型划分，发表了一系列成果，但缺乏系统阐述、较为空泛，其提出的防治措施也没有针对性。我国地域辽阔，各地区各类型矿山开发方式、所处的地质环境等因素造就了我国矿山地质环境问题的复杂性，急需开展深入系统的研究：结合我国不同地区、不同时代、不同类型矿种聚集规律，①分析不同矿种地质环境问题特点，找出不同矿种之间地质环境问题的差别；②分析各类矿种地质环境问题在区域上的分布规律；③针对地质环境问题聚集规律，提出有针对性的防治措施，编制不同地区不同类型矿山地质环境防治区划。

7讨论

（1）本次研究过程中，研究水位骤降带的渗透性、水位动态和储水能力时，仍然沿用传统水文地质学的原理，实际上它完全有别与以往的对未被破坏的原始地质条件下地下水系统，也有别于由于人类过渡开采而引起的地下水系统改变，需要更新传统水文地质理论，甚至发现新的水文地质理论才能全面阐释水位骤降带内水文地质学原理。

（2）矿区水文地质监测工作亟需加强，目前采动过程中水资源动态监测点少，监测周期短，尤其采煤后水位骤降带动态监测几乎空白。加强这项工作有利于准确研究采动过程及采煤结束后矿区水资源特征。

（3）项目研发的区域地下水流场三维动态模拟试验台由于技术和资金等原因，处于初级研发阶段，对复杂区域流场及群矿集采区流场等模拟尚具有一定的困难，需要进一步的技术改造升级和完善，以满足矿区水文地质科研的现实需求。

（4）随着我国矿业变革和后矿业时代的来临，现行的矿山水文地质学加快发展以适应国家发展需要时代的需求，如深部矿山水文地质、关闭矿山水文地质、矿山水文地质生态地质交叉学科、水文地质行业高精尖设备等相关分支学科将逐步兴起，需要相关从业人员和学生引起足够的重视。

8结论

本文从采动引起的覆岩移动入手，在资料分析的基础上，采用相似材料模拟、地球物理勘测、现场注（压）水实验、野外观测的方法，研究了采煤引起含水层结构变异及其渗透性变化特征；在此基础上，研究了采煤引起地下水流场演化特征，从水文地质角度出发将采空区上覆含水层重新划分为水位骤降带和水位波动带，确定了不分层位含水层渗透系数的分布规律，掌握了煤矿群采区地下水流场的演化机理，为研究煤矿群采区含水层结构变异后的地下水循环和水资源重新分布提供技术支撑，对矿区未来地下水资源的开采、利用与保护以及采煤安全和区域水资源可持续利用具有重要的科学意义和实用价值。

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水文地质学范文第5篇

关键词:水文地质; 地下水; 基坑工程

Abstract: with the engineering technology and the development of scientific research level of ascent, the engineering hydrogeology gradually become an independent discipline. The study of groundwater and the related problems are, this paper in understanding engineering survey hydrogeology related problems, and on the basis of classification of the groundwater and summarizes, then analyzes the foundation pit engineering control groundwater of several measures.

Keywords: hydrogeology; Groundwater; Foundation pit engineering

中图分类号：P64文献标识码：A文章编号：

前言

工程水文地质学是介于水文地质学与岩土工程学之间的边缘学科,它是应用水文地质学理论与知识, 如何有效防止与消除地下水对岩土工程的各种灾害的一门学科。

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入，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，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 地下水的分类

地下水分类的方法有很多种,但归纳起来主要有两种,其一是根据地下水的某一因素或某一特征进行分类; 其二是根据地下水的若干特征综合考虑进行分类。如按照地下水的来源、水温、化学成分等特征分类属于前一种分类方法。这种分类方法有很大的局限性, 不能反映各特征间的内在联系。后一种分类方法即综合分类,它是根据地下水的某一主要特征,同时也考虑到其他特征来进行分类的。它能够比较全面的反映出不同类型地下水的规律和特征。综合分类主要考虑地下水的埋藏条件和含水介质(空隙) 类型。

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。

a．土壤沼泽化、盐渍化，岩土及地下水对建筑物腐蚀性增强。

b．斜坡河岸等岩土产生滑移、崩塌等不良地质现象。

c．一些具特殊性的岩土体结构破坏、强度降低、软化。

d．引起粉细砂及粉土饱和液化、出现流砂、管涌等现象。

e．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。

4 基坑工程地下水控制措施

4. 1 基坑地下水对工程的影响

基坑工程一般位于地下水位以下, 地下水问题突出, 地下水对基坑工程的主要影响有以下几点:

(1) 恶化基坑开挖施工的条件。地下水渗入基坑, 淹没工作面, 将严重影响开挖施工的质量和效率, 同时坑内排水会造成基坑周围地面沉降、变形, 导致周围建( 构) 筑物下沉、变形、开裂、倾斜等破坏;

(2) 造成流沙、管涌等不良现象。在颗粒细小的非粘性土中开挖基坑,由于坑内外产生水头差, 导致地下水向坑内渗流, 甚至产生流沙、管涌等破坏作用, 严重影响基坑工程及周围建(构) 筑物的安全;

(3) 软化基坑周围的土质, 降低坑壁、坑低岩土体的强度,产生侧壁变形、底鼓等。

(4) 增大支护结构上的压力。由于地下水的存在, 设计挡土止水结构上的水土压力增大, 相应地增加基坑支护的费用和施工困难。

4. 2 基坑工程地下水控制措施

基坑工程的地下水控制方法主要有明沟排水、降水和隔渗等几种类型。

( 1) 明沟排水。明沟排水时在基坑内设置拍( 截) 水沟和集水井, 用抽水设备将地下水从集水井内排出, 达到坑内无地下水的目的。明沟排水适用于潜挖基坑, 地下水位高出坑底不多,且坑壁土层不易产生流沙、管涌或坍塌。

( 2) 井点降水。井点降水是利用井(孔) 在基坑周围同时抽水, 把地下水降低到基坑底面以下的降水方式。常用的井点降水方式主要有: 电渗法、轻型井点、喷射井点和深井井点。

( 3) 隔渗。基坑隔渗方法包括侧向隔渗和封底隔渗。侧向隔渗方法非为截水墙、截水帷幕和冻结法等。基坑侧向隔渗设施应穿过透水层底且应进入下卧隔水层一定深度。当透水层埋藏深、厚度大, 侧向隔渗设施穿过透水层难度大或不经济时, 也可采用悬挂式侧向隔渗(未穿透透水层)与基坑封底隔渗相结合的方法。

结语：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。

参考文献

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[2] 郭建军, 刘尚君. 略论地质工程中的水文地质问题[J]. 地下水,2010, (9).

[3] 王显林, 刘建民. 工程勘察中的水文地质问题[J]. 黑龙江科技信息, 2009, (10).

[4] 李建生. 工程勘察中水文地质问题分析研究[J]. 中国新技术新产品, 2010, (3).