岩土工程勘察设计中对地下水位变化的预测与防控

摘要：本文通过深入的水文地质分析，构建精准数学模型，结合详实历史数据与实践经验，实现对地下水位变化的有效预测。从优化设计方案、合理设置排水止水系统，到选用适配材料工艺，多管齐下防控水位变化影响。借助建立监测体系、严格执行规范标准以及强化人员专业培训，为防控工作提供坚实保障，全方位助力岩土工程安全应对地下水位变化。​

关键词：岩土工程；地下水位变化；预测；防控​

引言

在岩土工程建设进程中，地下水位变化宛如隐藏在暗处的 “不定时炸弹”，对工程稳定性与耐久性构成巨大威胁。传统勘察设计理念往往侧重于岩土体本身特性，却常常忽略地下水位的动态变化，这无疑给工程埋下诸多安全隐患。精准预测地下水位的起伏波动，并实施行之有效的防控措施，成为保障岩土工程质量、延长其服役寿命、降低潜在安全风险的核心所在，是推动岩土工程行业稳健发展的关键突破点。​

一、岩土工程中地下水位变化的预测方法​

1.1 基于水文地质条件的分析预测​

岩土工程所在区域的水文地质条件是预测地下水位变化的基础。需详细勘察含水层分布、厚度及渗透性等特征。例如，在山前冲洪积扇地区，含水层颗粒较粗，渗透性强，降水补给后地下水位上升迅速。同时，要研究地表水与地下水的水力联系，像河流与地下水存在相互补给关系，丰水期河流补给地下水，枯水期则反之。此外，还需关注区域内的地质构造，断层、褶皱等可能改变地下水径流路径与储存条件。通过对这些水文地质条件的综合分析，能够初步判断地下水位在不同季节、不同工况下的变化趋势，为后续精准预测提供基础数据与理论依据。

1.2 运用数学模型进行模拟预测​

常用的有有限差分法、有限元法构建的地下水数值模型。以有限元模型为例，首先将研究区域离散化，根据水文地质参数赋予每个单元相应属性，如渗透系数、储水系数等。输入边界条件，包括降水入渗量、河流流量等，以及初始地下水位。通过计算机模拟计算，可得到不同时间节点地下水位的空间分布。例如，在城市大规模建设引发地下水开采量变化时，利用数学模型可预测地下水位下降漏斗的形成与扩展，为工程设计与水资源管理提供科学参考，极大提高预测的准确性与前瞻性。​

1.3 结合历史数据与经验的预测​

历史数据与实践经验在地下水位变化预测中具有重要价值。收集工程所在地多年的地下水位监测数据，分析其长期变化规律，如某些地区地下水位受季节性降水影响，夏季水位升高，冬季下降。同时，参考周边类似工程的经验，若邻近工程在开采地下水后出现地面沉降、地下水位大幅下降等情况，可推测本工程在相似条件下可能出现的地下水位变化。结合地质专家的经验判断，综合考虑地层结构、区域气候等因素，对数学模型预测结果进行修正与补充，使预测结果更贴合实际，为岩土工程勘察设计提供更可靠的地下水位变化预测信息。​

二、针对地下水位变化的防控举措​

2.1 优化岩土工程设计方案​

优化设计方案是防控地下水位变化影响的关键。在基础设计方面，对于地下水位较高地区，可采用桩基础，将基础置于地下水位以下稳定土层，避免地下水位波动对基础稳定性的影响。同时，合理设计基础埋深，确保基础底面位于地下水位变化影响范围之外。在地下结构设计中，增强结构的抗浮能力，通过设置抗浮锚杆、增加结构自重等方式，防止地下水位上升时结构上浮破坏。例如，在大型地下室设计中，精确计算抗浮水位，合理布置抗浮锚杆，保障地下室在高水位情况下的稳定性，从设计源头降低地下水位变化带来的风险。​

2.2 合理设置排水与止水系统​

合理设置排水与止水系统是防控地下水位变化的重要手段。在工程场地周边设置截水沟，拦截地表水流入场地，减少对地下水位的补给。在地下结构内部设置排水盲沟、集水井，及时排除因降雨、地下水渗入等产生的积水，降低地下水位。对于防水要求较高的工程，采用止水帷幕，如地下连续墙、高压旋喷桩止水帷幕等，阻止地下水渗入。在地铁工程建设中，通过设置止水帷幕，有效减少地下水对施工的干扰，保障施工安全与结构防水性能，确保工程在不同地下水位条件下正常运行。​

2.3 选用抗水位变化影响的材料与工艺​

选用合适的材料与工艺能增强岩土工程抗地下水位变化能力。在地下结构混凝土材料选择上，采用抗渗混凝土，提高混凝土的密实度，降低地下水侵蚀风险。对于基础防腐，选用耐腐蚀的钢材或对钢材进行防腐处理，防止地下水位变化引起的干湿交替环境加速钢材腐蚀。在地基处理工艺方面，采用深层搅拌法、强夯法等，改善地基土的物理力学性质，提高地基抗变形能力。例如，在沿海地区，采用深层搅拌法加固软土地基，形成复合地基，有效应对地下水位变化导致的地基沉降问题，提升工程耐久性与稳定性。​

三、地下水位变化防控的保障机制​

3.1 建立地下水位监测体系​

建立完善的地下水位监测体系是防控的重要保障。在工程场地及周边合理布置监测井，安装高精度水位传感器，实时监测地下水位变化。通过自动化数据采集与传输系统，将监测数据及时反馈至监控中心。设置预警阈值，当地下水位变化超出预警范围时，及时发出警报。例如，在大型水利工程建设中，对库区及周边地下水位进行长期监测，一旦水位异常上升或下降，可及时采取措施，如调整工程运行方案、加强结构安全检查等，为地下水位变化防控提供实时数据支持，确保工程安全运行。​

3.2 严格执行相关规范与标准​

严格执行相关规范与标准是防控工作的根本遵循。岩土工程勘察设计施工各阶段，均需严格按照国家与行业规范操作。在勘察阶段，依据规范要求准确查明水文地质条件，为预测提供可靠数据。设计阶段，按照规范进行抗浮设计、防水设计等，确保工程满足地下水位变化防控要求。施工阶段，严格把控施工质量，保证排水、止水系统等按设计要求施工。例如，在高层建筑建设中，严格执行《建筑地基基础设计规范》中关于地下水位变化影响的相关规定，从勘察到竣工全过程落实规范要求，保障工程质量与安全。​

3.3 加强勘察设计人员专业培训​

加强勘察设计人员专业培训是提升防控能力的关键。定期组织培训，邀请行业专家讲解地下水位变化相关知识，包括水文地质分析、预测方法、防控技术等。通过案例分析，让勘察设计人员了解不同工程在应对地下水位变化时的成功经验与失败教训。鼓励勘察设计人员参加学术交流活动，学习前沿技术与理念。例如，组织人员参加岩土工程水文地质研讨会，了解最新的地下水位监测技术与防控材料，提升人员专业素养，使其在工作中能够准确预测地下水位变化，合理制定防控方案，为岩土工程地下水位变化防控提供人才保障。​

四、结论

在岩土工程勘察设计中，地下水位变化的预测与防控至关重要。通过基于水文地质条件分析、运用数学模型及结合历史数据经验的预测方法，能够较为准确地预判水位变化趋势。采取优化设计方案、合理设置排水止水系统、选用适配材料工艺等防控举措，可有效降低水位变化对工程的不利影响。建立监测体系、严格执行规范标准以及加强人员培训的保障机制，为预测与防控工作提供坚实支撑。​

参考文献

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[3]王相扶.岩土工程勘察中标准贯入试验的应用实践[J].散装水泥，2024，（05）：222-224.

3. 虚拟展馆设计

3.1 悉尼展馆设计流程

系统功能实现阶段聚焦多模态资源协同框架构建，涵盖三维场景重构与逻辑编码，将 UML 设计转化为可执行程序。开发平台采用分层架构，硬件层以 Intel i7-12700K、RTX 3080、32GB 内存为基线，软件层集成 Unity 2022 LTS 等工具链，场景合成效率提升 37.2%，编译成功率达

。硬件选型兼顾技术适配与成本控制，设备采购成本降低 ，持续集成成功率 以上。数据采集后经 3dsMAX 建模、Photoshop 轻量化处理，导入Unity 编写脚本，最终打包发布适配多平台。

3.2 模型设计

3.2.1 展馆模型

按照预先设定的数据创建古香展馆模型，包括地面，天花板，地台等，模型创建好后进行优化，加入合适的材质并进行贴图。

3.2.2 成品模型

成品模型的制作同展馆模型的制作步骤相同，利用 LOD 技术实现场景流畅的渲染，成品模型效果。

3.3 地图功能实现

地图是虚拟展馆的缩小平面图，可以设置在屏幕的右上角，用户当前的位置用红色箭头方向标记，用户漫游到展馆中的位置可以实时反映在地图上。展馆中的主要位置有提示热点标识，用户通过鼠标点击红色热点，可以立刻移动到热点所在的位置，实现快速切换场景。地图还提供了放大和缩小功能。

3.4 漫游功能实现

手动漫游功能因使用频率高，其质量影响用户评价。系统设计设定用键盘 W/A/S/D 键、鼠标右键控制移动，鼠标旋转视角。程序采用动态补偿策略，消除运动卡顿。交互集成动态位移调节，按 Shift 激活 1.8 倍速。

结语

虚拟现实技术快速发展，应用领域越来与广泛。笔者对虚拟展馆的功能和关键技术进行分析研究，利用 3Dsmax 制作展馆和展品模型，在Unity3D 引擎平台下设计完成一个企业虚拟展馆，用以对展品进行虚拟展示，用户在虚拟展馆中 可以实现漫游和与展品交互功能。结果表明，虚拟展馆打破了实体展馆时间和空间的限制，可以充分利用网络资源，实现资源共享，使用户足不出户即可游览展馆，并且能够带来很好的互动性和体验性，这是虚拟展馆的巨大优势，它是实体展馆功能的重要补充。随着虚拟现实技术的发展，虚拟展馆的建设将有更加广阔的应用前景。

参考文献

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[2]？郭美卉.基于Unity3D的虚拟鹫峰漫游展示设计 [D]. 北京：北京林业大学。

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[4]郭丹， 商书元 . 基于Unity3D的虚拟博物馆展陈模型研究 [J]. 北京服装学院学报。

基金项目：黑龙江工商学院2024 年大学生创新项目训练项目名称：“智”然芬芳-- 香迹印迹体验馆项目编号：S202413300023