复杂水文地质条件对工程地质勘探的影响研究

引言

在城市化加速与基础设施建设深化背景下，许多项目选址面临复杂的水文地质背景，如高含水层、岩溶发育区或强渗透带。这些条件改变了地层物理特性与水力响应行为，使常规地质调查难以获取真实信息。若忽视其影响，极易造成误判或漏判，埋下安全隐患。故需从方法论层面重新审视勘探策略，增强对水文地质扰动的适应能力与应变机制。

1 水文地质条件在工程地质勘探中的基础性作用

水文地质条件是工程地质勘探的核心基础，直接影响地层稳定性、岩土体物理力学性质及勘察手段的适用性。地下水位、渗透性、含水层分布等参数决定了钻孔施工安全与取样质量，也控制着岩土体强度衰减与变形特性。若忽视其作用，易导致地基承载力误判、边坡失稳或隧道涌水等风险，因此必须在勘探初期即系统分析水文地质背景，为后续地质建模、方案设计与风险防控提供精准依据，保障工程安全与可持续性。

2 复杂水文地质条件的主要类型

地下水位波动剧烈区域易导致钻孔壁失稳，引发塌孔或涌水现象，严重影响钻探作业安全与效率。同时，水位变化造成土体含水率不均，使岩芯样品失去原状结构特征，降低其代表性和试验准确性，进而影响地层划分与力学参数判定，给工程地质评价带来不确定性。岩溶发育区地层结构破碎、空洞与裂隙广泛分布，导致岩土体连续性差，传统钻探与物探手段难以准确反映真实地质情况。地震波、电法等探测信号在空洞边界发生反射、折射或衰减，造成异常响应，干扰数据解释，使地层界面识别困难，增加工程风险评估的不确定性。渗透性强的地层中，孔隙水易于流动，导致钻孔内水压力难以稳定，尤其在原位测试如标准贯入或静力触探过程中，孔隙水压力变化会显著影响阻力读数，使土体强度参数失真。这种异常压力状态干扰测试结果的真实性，降低地基承载力与变形模量的判断精度，进而影响设计合理性与施工安全。富含溶解性盐类或酸碱性介质的环境会加速勘探设备金属部件的腐蚀，缩短仪器使用寿命并引发故障，影响数据采集稳定性。同时，此类化学介质易渗透至岩土样品中，改变其原始成分与物理性质，造成样品污染，使室内试验结果偏离真实状态，严重削弱地质成果的可靠性与工程适用性。

3 对传统地质勘探方法的挑战

钻探工艺在复杂水文地质条件下易受扰动，地下水压力变化导致孔壁失稳，引发塌孔、涌水甚至卡钻现象，严重影响钻进效率与岩芯采取率。含水层中土体结构破坏使岩芯破碎或污染，难以获取完整、有代表性的原状样品，进而削弱地层划分与力学参数测定的准确性，制约工程地质评价的可靠性。物探手段在含水层中易受电导率变化与波速差异干扰，导致电法电阻率异常、地震波传播路径偏折或能量衰减，使地下界面识别模糊，分辨率显著下降。尤其在高含水区，信号畸变严重，难以准确判别岩性边界、断裂带或空洞位置，影响地质构造解析精度，制约工程选址与支护设计的科学依据。原位测试中，孔隙水压力波动导致标准贯入试验锤击数异常偏高或偏低，静力触探阻力值受超静孔压影响而失真，使土体强度参数如内摩擦角、粘聚力计算偏差增大，无法真实反映地基承载特性，严重影响地基处理方案的合理性与施工安全评估的准确性。水文过程与地质构造相互耦合，导致勘探数据中渗流特征与岩性变化难以区分，如含水层异常响应可能源于构造裂隙或岩溶发育，使地质解释陷入多解性，增加成因机制识别难度，影响地层划分与风险源定位的准确性，制约工程地质模型的可信度与应用价值。

4 应对复杂水文地质下工程地质勘探的建议

优化勘探方案设计是基础，决定了数据采集的科学性与针对性，为后续多源数据融合提供高质量输入；多源数据融合技术则在方案基础上整合水文、物探与遥感信息，提升判识精度，弥补单一手段局限；在此支撑下，发展适应性强的新型勘探装备得以精准实施，保障现场作业稳定性和样品完整性；最终，这些成果共同驱动水文地质与工程地质耦合模型的构建，实现从静态勘察向动态模拟跃升，形成“布点—采集—融合—装备—建模”的闭环体系，全面提升复杂水文地质条件下工程地质勘察的系统性、前瞻性和可靠性。

4.1 优化勘探方案设计

优化勘探方案设计需充分融合水文地质背景，依据含水层分布特征与地下水流动方向动态调整钻孔布点密度与深度。在强渗透区或岩溶发育带，应加密布点如间距缩小至10–20 米，并加深钻孔至隔水层以下5–10 米，确保获取完整地层序列；同时结合水力传导系数、渗透系数等参数，合理设定取样深度间隔如每 2 米一取，提升数据代表性与模型精度，从而增强工程地质评价的科学性与适应性。

4.2 引入多源数据融合技术

引入多源数据融合技术可显著提升复杂水文地质条件下工程地质判识能力，通过集成水文监测数据如地下水位变幅、渗透系数、地球物理勘探成果如电阻率断面、地震波速度结构与遥感影像解译信息如地表裂缝分布、植被异常带，构建多维空间数据库。利用 GIS 空间分析与机器学习算法对不同尺度的数据进行耦合处理，有效识别隐伏岩溶、断裂带及潜在渗漏路径，提高地质界面划分精度，使勘察成果更贴近真实地质条件，增强风险预警与设计依据的可靠性。

4.3 发展适应性强的新型勘探装备

发展适应性强的新型勘探装备是应对复杂水文地质条件的关键路径，例如采用高抗压强度钻具如屈服强度≥1200MPa 的合金钢材质以抵御高压含水层中的钻孔坍塌风险，结合泥浆循环系统控制孔隙水压力波动维持在±5kPa 以内；同时推广低扰动取样器如薄壁式取土器或静力触探取样装置，确保在软弱含水层中获取原状样，保持天然结构与含水率扰动系数 ≤15% ，从而提升岩土参数测试准确性，为地基处理与边坡稳定性分析提供可靠依据。

4.4 构建水文地质工程地质耦合模型

构建水文地质—工程地质耦合模型可实现地下水运动与岩土体响应的动态模拟，通过输入渗透系数、弹性模量、孔隙压力系数等参数，建立有限元或有限差分数值模型，模拟不同工况下地层变形、渗流场演化及边坡稳定性变化。该模型能实时反馈水力-力学相互作用效应，识别潜在风险区域如临界水位线、软弱夹层滑移面，支持施工期地下水调控与支护方案优化，显著提升复杂场地条件下工程决策的前瞻性与科学性。

结束语

总之，复杂水文地质条件虽带来挑战，但也推动了工程地质勘探技术的革新与融合。未来，应强化水文—地质耦合认知，发展智能化、精准化的勘察体系，为复杂条件下工程建设提供更科学、可靠的地质支撑。

参考文献

[1]杜平.煤田地质勘探技术的发展及应用研究进展[J].化工设计通讯，2023，49（10）：5-7+40.

[2]韩超，孙晓卫.复杂地形地质条件下岩土工程勘察实践探讨[J].工程技术研究，2023，8（19）：220-222.

[3]杨林春.水文地质在矿山地质勘查中的要点研究[J].世界有色金属，2023，（18）：100-102.

[4]梁媛媛.矿山地质环境保护与土地复垦方案编制的水文地质工作要 点[J].世界有色金属，2023，（17）：121-123.

[5] 梁 鹏 . 地 质 矿 产 勘 查 及 找 矿 技 术 研 究 [J]. 新 疆 有 色 金属，2023，46（06）：49-50.