工程水文地質學是介于水文地質學與巖土工程學之間的邊緣學科,它是應用水文地質學理論與知識,如何有效防止與消除地下水對巖土工程的各種災害的一門學科。隨著工程技術的發展及科研水平的提升,工程水文地質學逐漸成為一門獨立的學科。其研究的是地下水及相關的問題,主要是地下水在自然環境(巖石圈、大氣圈、地表水圈及生物圈)與人類活動影響下,數量與質量在時間和空間上的變化規律,并研究如何運用這些規律解決與地下水有關的實際問題,諸如:合理開發利用、調節控制和防治地下水災害等方面,以取得良好的經濟效益、社會效益和生態效益。

 

  一、地下水的分類

 

  地下水分類的方法有很多種,但歸納起來主要有兩種,其一是根據地下水的某一因素或某一特征進行分類；其二是根據地下水的若干特征綜合考慮進行分類。如按照地下水的來源、水溫、化學成分等特征分類屬于前一種分類方法。這種分類方法有很大的局限性,不能反映各特征間的內在聯系。后一種分類方法即綜合分類,它是根據地下水的某一主要特征,同時也考慮到其他特征來進行分類的。它能夠比較全面的反映出不同類型地下水的規律和特征。綜合分類主要考慮地下水的埋藏條件和含水介質(空隙)類型。地下水按照埋藏條件分為上層滯水、潛水和承壓水；按含水介質(空隙)類型分為孔隙水、裂隙水和巖溶水。將上述兩種分類條件綜合起來,可劃分為9種復合型的地下水,每種類型都有獨特的特征。

 

  二、基坑工程地下水控制措施

 

  地下水對工程的影響主要表現在以下兩個方面:地下水與巖土相互作用,使巖土的強度和穩定性降低、性能變差,從而產生各種不良的后果,諸如滑坡、流沙、地基沉陷、隧道涌水、壩基滲漏等,給各種土木工程工程的施工和運用造成不良的后果,甚至帶來災難性的后果。地下水中的有害化學成分,例如CO32-、SO42-、CI-等,對水位下的混凝土結構和鋼結構產生侵蝕、破壞作用,縮減建(構)筑物的使用壽命。

 

  1、基坑地下水對工程的影響  基坑工程一般位于地下水位以下,地下水問題突出,地下水對基坑工程的主要影響有以下幾點:

 

  (1)惡化基坑開挖施工的條件。地下水滲入基坑,淹沒工作面,將嚴重影響開挖施工的質量和效率,同時坑內排水會造成基坑周圍地面沉降、變形,導致周圍建(構)筑物下沉、變形、開裂、傾斜等破壞。

 

  (2)造成流沙、管涌等不良現象。在顆粒細小的非粘性土中開挖基坑,由于坑內外產生水頭差,導致地下水向坑內滲流,甚至產生流沙、管涌等破壞作用,嚴重影響基坑工程及周圍建(構)筑物的安全。

 

  (3)軟化基坑周圍的土質,降低坑壁、坑低巖土體的強度,產生側壁變形、底鼓等。

 

  (4)增大支護結構上的壓力。由于地下水的存在,設計擋土止水結構上的水土壓力增大,相應地增加基坑支護的費用和施工困難。

 

  三、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溝排水、降水和隔滲等幾種類型。

 

  1、明溝排水。明溝排水時在基坑內設置拍(截)水溝和集水井,用抽水設備將地下水從集水井內排出,達到坑內無地下水的目的。明溝排水適用于潛挖基坑,地下水位高出坑底不多,且坑壁土層不易產生流沙、管涌或坍塌。

 

  2、井點降水。井點降水是利用井(孔)在基坑周圍同時抽水,把地下水降低到基坑底面以下的降水方式。常用的井點降水方式主要有:電滲法、輕型井點、噴射井點和深井井點。

 

  3、隔滲。基坑隔滲方法包括側向隔滲和封底隔滲。側向隔滲方法非為截水墻、截水帷幕和凍結法等。基坑側向隔滲設施應穿過透水層底且應進入下臥隔水層一定深度。當透水層埋藏深、厚度大,側向隔滲設施穿過透水層難度大或不經濟時,也可采用懸掛式側向隔滲(未穿透透水層)與基坑封底隔滲相結合的方法。