水文地质工程中地质环境的影响研讨

引言：

随着城市化进程加速和资源开发力度加大，水文地质工程面临的挑战日益严峻，地质环境的异质性、脆弱性及不可预见性常常导致工程事故频发，如地基沉降、地下水污染或边坡失稳等问题。气候变化与人类活动的叠加效应进一步加剧了地质环境的不确定性，传统水文地质理论和方法已难以完全适应复杂工况需求。国内外学者虽已关注到地质环境对工程的影响，但多集中于单一因素分析，缺乏系统性研究，深入探讨地质环境与水文地质工程的耦合机制，对保障工程安全、优化资源配置具有重要意义。

1.岩溶发育区地下水渗流对基础工程稳定性的影响

地下水渗流对基础工程稳定性的影响主要表现为岩溶通道的潜蚀作用和渗透压力的动态变化，岩溶地区广泛分布的溶洞、裂隙网络为地下水提供了快速运移的通道，长期的水流冲刷会不断扩展现有溶蚀空间，导致岩体结构逐渐弱化。潜蚀作用在工程荷载作用下可能引发突发性塌陷，对桩基、地下连续墙等深基础构成严重威胁。季节性降水引起的地下水位波动会产生变化的渗透压力，当水力梯度超过临界值时，可能诱发土体管涌或接触冲刷，特别是对于覆盖型岩溶区较薄的第四系土层，这种作用更为显著。

针对岩溶区地下水渗流的工程影响，防治体系应建立在精细的水文地质勘察基础上，采用跨孔CT、示踪试验等技术可有效刻画岩溶管道空间展布规律，为工程设计提供渗流场三维模型。在基础选型阶段，对强岩溶发育区优先考虑筏板基础或复合地基，通过扩大基础底面积分散荷载，抗浮设计需考虑最不利水位组合，采用配重法或抗拔桩平衡渗透压力，对于关键性工程结构，可设置压力平衡式排水系统，通过可控排水降低扬压力。

2.第四系松散层颗粒级配对基坑降水效果的制约作用

第四系松散层的颗粒级配特征对降水效果具有显著制约作用，不同粒径的土体组合直接影响含水层的渗透性与富水性，进而决定降水方案的可行性与效率。当松散层以粗颗粒为主时，如砂砾或粗砂层，其渗透系数较高，地下水径流条件良好，采用管井或轻型井点降水即可取得理想效果，细颗粒占比大的粉质黏土或淤泥质土层，由于渗透性差，易形成弱透水层，不仅会阻滞地下水的垂向补给，还可能引发周边地层沉降[1]。颗粒级配的均匀性亦为关键因素——级配良好的土层因细颗粒填充孔隙，其实际渗透能力可能低于理论值，这就要求在降水设计中需结合现场抽水试验修正参数。

颗粒级配差异还会通过改变降水引发的渗流场特征，间接影响基坑稳定性，在细粒土为主的场地，长时间抽水易形成较大水力梯度，可能诱发潜蚀现象，导致滤网堵塞或井管失效，采用真空降水或电渗法辅助排水。粗粒土中过快的排水速度可能造成基坑外围地下水骤降，若止水帷幕设计不足，将引发周边建筑的不均匀沉降，尤其在城市密集区，当松散层中存在黏土夹层时，其隔水作用会形成局部滞水带，常规降水难以彻底疏干，需配合明排或注浆封堵。

3.断裂构造带富水性对隧道施工突水风险的直接影响

断裂构造带的富水性是突水风险的关键影响因素，断裂带作为地下水运移和储存的重要通道，其富水性强弱直接决定了突水灾害发生的可能性和规模。当隧道穿越富水性强的断裂带时，围岩中的高压地下水可能在开挖扰动下迅速涌入隧道，造成突水事故。事故不仅会延误工期、增加治理成本，还可能引发塌方等次生灾害，严重威胁施工安全，断裂带的富水性受其破碎程度、胶结状况及与区域含水层的连通性共同控制。

断裂构造带富水性对突水风险的影响主要体现在水压传导和岩体稳定性两个方面，高富水断裂带如同埋设在隧道周边的"水囊"，在开挖卸荷作用下极易形成水力贯通通道，静水压力会转化为动水压力，加剧地下水渗透破坏作用，水岩相互作用会软化断裂带充填物，降低结构面抗剪强度，可能诱发剪切型突水。这种力学-水力耦合效应在厚层灰岩区的岩溶断裂带中尤为显著，此类区域常发育管道流系统，单点突水量可达每小时数千立方米。

4.粘性土隔水层厚度变化对地下工程排水设计的影响

粘性土隔水层厚度的变化对地下工程排水设计具有重要影响，粘性土隔水层作为地下水运移的关键屏障，其厚度的增减直接决定了地下水的渗透性和富水性。当隔水层较厚时，其阻隔效果显著，能够有效抑制地下水的垂向流动，从而降低工程区域的涌水风险。排水设计可适当简化，以疏干局部上层滞水为主，无需布置密集的排水设施，若隔水层厚度较薄或分布不均，其阻隔能力将大幅减弱，地下水可能利用薄弱部位发生突涌，威胁工程安全[2]。

粘性土隔水层厚度的空间变异性会显著增加排水设计的复杂性，在隔水层尖灭区域，地下水流场往往呈现各向异性特征，传统均质假设下的排水方案可能失效。采用动态设计方法，结合地质雷达探测或钻孔CT技术精准定位隔水层薄弱带，并采用差异化排水策略，例如在隔水层较薄区域可布置高压旋喷桩形成垂直防渗帷幕，与水平排水管组成立体排水体系，在厚度稳定区域则可采用轻型井点降水。

5.风化壳厚度差异对边坡降水入渗模式的调控作用

风化壳厚度差异对边坡降水入渗模式的调控作用是一个关键的科学问题，风化壳作为地表与基岩之间的过渡带，其厚度的空间变异性直接影响降水的分配与运移过程。较厚的风化壳通常具有较高的孔隙度和渗透性，能够吸收并暂时储存大量降水，延缓地表径流的形成，从而降低边坡失稳的风险，储存能力也可能导致深层渗流增加，在特定地质条件下诱发渐进式滑坡。薄层风化壳由于储水能力有限，降水更易形成地表径流，但在裂隙发育区域可能形成集中渗流通道，加剧局部侵蚀和浅层滑坡的发生。

风化壳厚度差异对降水入渗的调控机制直接关系到边坡排水系统的设计原则，在厚层风化壳分布区，采用垂直排水井或虹吸排水技术可能更为有效，以拦截深层渗流并降低孔隙水压力。对于薄层风化壳边坡，地表排水沟与水平排水孔的联合使用往往能更有效地控制浅层渗流，风化壳的厚度变化还会影响植被的生态水文效应，根系发达的植物在厚风化壳中能发挥更强的蒸腾排水作用，而在薄层风化壳区其固土功能更为突出。现代监测技术如分布式光纤传感和时域反射仪的应用，为揭示不同风化壳厚度区段的入渗动态提供了新的技术手段，有助于建立更精确的边坡水文地质模型。

结语：

地质环境作为水文地质工程的重要影响因素，其研究不仅关乎工程实践的成败，更是实现可持续发展的关键环节，本文探讨了水文地质工程中地质环境的影响。需进一步结合多学科交叉方法，深化对地质环境动态演变规律的认识，以推动水文地质工程向精细化、智能化方向发展，只有充分尊重地质环境的自然属性，才能实现工程建设与生态保护的协同共赢。

参考文献：

[1]刘文开. 水文地质工程对地质环境的影响研究 [J]. 中国金属通报,2023, (04): 162-164.

[2]谢建宝. 水文地质工程中地质环境的影响分析 [J]. 煤炭经济,2021, (20): 193-195.