地质勘查中水文地质问题及灾害防治初探

摘要：本文从地下水位动态失衡、岩土水理性质劣化等方面，全面分析滑坡、泥石流、地面塌陷等多种地质灾害的诱发机制，并探讨了灾害防治的关键技术体系，包括工程调控与生态修复、动态监测与智能预警、精细化地质环境勘察等多方面技术，并通过案例分析验证了治理方案的科学性和有效性，旨在为相关工程人员提供参考和借鉴。

关键词：地质勘查；水文地质；灾害防治

在当今城市化进程不断加速的时代背景下，水文地质活动与人类工程活动之间的相互作用日益复杂且强烈，这一现状导致地质灾害的发生频率显著提高，而水文地质灾害的防治是一个复杂的系统工程，需要融合地质学、岩土力学与智能监测等多学科技术，地质灾害的防控措施也正在逐步落实，因此在技术进步的新形势下，面对新的形势，防治地质灾害的做法具有更显著的价值，本文主要开展地质勘查中水文地质问题及灾害防治初探。

1水文地质问题的工程危害类型及机理

1.1地下水动态失衡引发的岩土灾害

1.1.1水位上升

在自然环境与人类活动的共同影响下，暴雨的集中降水、灌溉过程中的渗漏现象以及人工回灌等因素，都可能导致潜水位出现抬升的情况，潜水位的上升会引发一系列复杂的工程危害。首先，土壤盐渍化问题凸显，当潜水位升高至一定程度，地下水中的盐分随着水分的蒸发而逐渐在土壤表层积累，导致土壤的理化性质发生改变，影响土壤肥力和农作物生长；其次，地基软化现象不容忽视，由于水分的增加，地基土的含水量上升，土体的抗剪强度降低，承载能力下降，进而对上部建筑物的稳定性构成威胁[1]。

1.1.2水位下降

过度抽取地下水是导致地下水位下降的主要原因，随着城市化和工业化的发展，对水资源的需求不断增加，大量抽取地下水用于生活、工业和农业生产，这种过度抽取行为诱发了严重的地面沉降与地裂缝问题，以华北平原为例，长期的大规模地下水开采使得该地区年均沉降量达到 10 - 30mm，地面沉降会导致地面标高降低，影响城市排水系统的正常运行，增加洪涝灾害的风险。

1.1.3 水压突变

在工程建设过程中，基坑开挖是一项常见的作业，然而，基坑开挖会打破原有的地下水动力平衡，当基坑开挖至地下水位以下时，地下水会在水头压力的作用下向基坑内流动，在粉细砂层等渗透性较好的地层中，这种水流作用可能导致流沙、管涌等现象的发生，流沙现象是指在动水压力的作用下，细小的砂粒随着水流一起涌入基坑，使基坑边坡失稳，坑底隆起；管涌则是指在渗流作用下，土体中的细颗粒在粗颗粒形成的孔隙中移动，逐渐形成管状通道，导致土体结构破坏，强度降低，这些现象不仅会影响基坑工程的施工安全，还可能对周边环境造成不良影响，如引起周边地面沉降、建筑物倾斜等问题，因此，在基坑开挖过程中，必须充分考虑水压突变可能带来的风险，并采取有效的防控措施[2]。

1.2岩土水理性质劣化

1.2.1膨胀性黏土与软土层问题

膨胀性黏土具有特殊的物理性质，其遇水后膨胀率可达 15% - 30%，这种膨胀特性对轻型建筑构成严重威胁，当建筑物基础位于膨胀性黏土上时，随着季节变化和降雨的影响，黏土的含水量发生变化，体积相应地膨胀和收缩，这种反复的体积变化会在建筑物基础上产生不均匀的应力，导致建筑物墙体出现开裂现象，影响建筑物的正常使用和结构安全。

1.2.2砂土液化

砂土液化是在地震等特殊动力条件下发生的一种地质灾害现象，在地震作用下，砂土颗粒之间的相对位置发生快速变化，孔隙水来不及排出，导致孔隙水压力骤增，当孔隙水压力达到与上覆有效压力相等时，砂土颗粒将处于悬浮状态，土体的抗剪强度几乎丧失，地基发生失效，唐山地震就是一个典型案例，在地震过程中，唐山工业区的砂土发生大面积液化，导致该区域的建筑群出现倾斜、倒塌等严重破坏，砂土液化不仅会对建筑物造成直接破坏，还会引发一系列次生灾害，如地面喷砂冒水、道路塌陷等，给灾区的救援和重建工作带来极大困难，因此，深入研究砂土液化的机理和防治措施对于保障地震区的工程安全至关重要[3]。

2灾害防治的关键技术体系

2.1精细化地质环境勘察

2.1.1 地球物理探测技术

在地质环境勘察中，高密度电法和地质雷达是两种重要的地球物理探测技术（如图1）。高密度电法通过在地面布置多个电极，向地下发送电流，测量不同电极之间的电位差，从而获取地下介质的电阻率分布信息，由于岩溶发育带和断裂构造的电阻率与周围正常地层存在差异，因此可以利用高密度电法准确探测其位置和分布范围；地质雷达则是利用电磁波在地下介质中的传播特性来探测地下目标，它向地下发射高频电磁波，当电磁波遇到不同介质的分界面时，部分电磁波会发生反射，通过接收反射波并分析其特征，可以探测到地下的岩溶洞穴、断裂带等地质构造，这两种技术相互补充，能够为地质灾害的评估提供详细的地质结构信息。

2.1.2 钻孔取样与分析

钻孔取样是获取地下岩土体物理力学性质的重要手段，通过在不同位置和深度钻孔，采集岩土样本，然后进行实验室分析，其中，渗透系数是一个关键参数，它反映了岩土体允许地下水渗透的能力，通过实验测定渗透系数（K = 10-5 - 10-3cm/s），可以了解地下水在岩土体中的流动情况，为后续的水文地质分析和工程设计提供依据，同时对持力层的稳定性分析也至关重要，持力层是直接承受建筑物荷载的地层，其稳定性关系到建筑物的安全，通过对持力层的岩土性质、强度指标等进行详细分析，可以评估持力层的承载能力和稳定性，为基础设计提供合理建议。

2.1.3 三维水文地质模型构建

构建三维水文地质模型是对区域水文地质条件进行全面、直观描述的有效方法，该模型综合考虑了地形地貌、地层结构、含水层参数等多种因素，能够准确模拟地下水流场的变化情况（如图2），通过输入不同的边界条件和源汇项，如降雨、蒸发、地下水开采等，可以预测地下水流场在不同情况下的变化趋势，对于边坡稳定性分析而言，地下水流场的变化会影响边坡土体的孔隙水压力分布，进而影响边坡的稳定性，利用三维水文地质模型，可以量化分析地下水流场变化对边坡稳定性的影响，通过计算边坡的安全系数（Fs ≤ 1.2 为危险阈值），评估边坡在不同工况下的稳定性状况，为边坡的防护和治理提供科学依据[4]。

2.2动态监测与智能预警

2.2.1分布式光纤传感器网络

分布式光纤传感器网络是一种先进的监测技术，它利用光纤的传感特性，能够实时、连续地监测地下水位、土体位移及孔隙水压等参数，光纤传感器具有抗电磁干扰、耐腐蚀、精度高、可分布式测量等优点，通过在监测区域内布设光纤传感器网络，可以实现对地下环境的全方位、实时监测，例如，将光纤水位传感器埋设在地下水位观测孔中，可以实时获取地下水位的变化信息。

2.2.2区域地质灾害数据库与 InSAR 遥感技术

建立区域地质灾害数据库是对地质灾害信息进行系统管理和分析的重要手段，该数据库整合了地质勘查、监测数据、灾害历史记录等多方面信息，为地质灾害的研究和防治提供了丰富的数据资源，InSAR 遥感技术是一种利用合成孔径雷达干涉测量原理获取地表形变信息的遥感技术，它能够识别毫米级的地表形变，具有监测范围广、精度高、周期性强等优点，在地质灾害监测中，通过对不同时期的 InSAR 影像进行处理和分析，可以及时发现地表的微小形变，从而识别潜在的地质灾害隐患点，例如，在重庆山区，利用 InSAR 遥感技术对泥石流隐患点的识别精度较高，大大提高了地质灾害隐患排查的效率和准确性，为提前制定防范措施提供了重要依据。

2.3工程调控与生态修复

2.3.1主动防控措施

主动防控措施旨在从源头上减少地质灾害的发生风险，设置减压井群是降低承压水头的有效方法，在一些深基坑工程中，如上海的深基坑工程，通过合理布置减压井群，将承压水头控制在标准以内，有效降低了基坑底部的承压水压力，防止了基坑突涌等事故的发生，采用注浆帷幕也是一种常用的主动防控措施，注浆帷幕是通过向地下注入浆液，在地下形成一道连续的防渗屏障，阻断地下水的渗流路径，这样可以减少地下水对工程结构的不利影响，提高工程的稳定性和安全性。

2.3.2被动防护措施

被动防护措施主要是在地质灾害发生时或发生后，尽量减少灾害造成的损失，优化边坡排水系统是一项重要的被动防护措施，通过设置仰斜孔等排水设施，可以有效地排除边坡土体中的积水，降低孔隙水压力，提高边坡的稳定性，能够及时将边坡内的雨水和地下水排出，减少降雨入渗对边坡稳定性的影响。种植深根系植被固坡也是一种环保、有效的被动防护方法，深根系植被的根系能够深入土体，增强土体的凝聚力和抗侵蚀能力，减少降雨入渗率，从而起到固坡和防止水土流失的作用[5]。

3案例分析-某岩溶塌陷区案例

3.1.现场问题勘察

在对某岩溶塌陷区进行勘察时，发现了一系列与岩溶塌陷相关的关键因素。首先，覆盖层厚度小于10m，较薄的覆盖层无法有效地支撑上部土体的重量，增加了岩溶塌陷的风险；其次，岩溶管道联通性指数大于 0.8，表明岩溶管道之间的联通性良好，地下水在岩溶管道中的流动较为顺畅，这使得岩溶作用更容易发生，进一步削弱了溶洞顶板的稳定性；此外，地下水位年变幅达 8m，较大的水位波动对溶洞顶板产生了频繁的压力变化，加速了顶板的破坏过程，这些因素相互作用，导致该区域岩溶塌陷频繁发生，对周边的建筑物和基础设施造成了严重破坏。

3.2治理方案设计

首先，划定禁采区限制地下水开采，过度开采地下水会导致地下水位下降，进而改变岩溶区的水文地质条件，加剧岩溶塌陷的发生，通过划定禁采区，减少了对地下水的开采量，维持了地下水位的相对稳定；其次，布置 36 口回灌井维持水位波动小于 2m，回灌井的作用是将地表水或处理后的中水注入地下，补充地下水资源，稳定地下水位，通过合理控制回灌量和回灌时间，有效地将地下水位波动控制在较小范围内，减少了水位波动对溶洞顶板的影响；最后，采用袖阀管注浆加固溶洞，袖阀管注浆是一种先进的注浆技术，它能够将浆液准确地注入到溶洞的各个部位，填充溶洞空间，提高溶洞顶板的承载能力，本次治理共注浆 1200m3，有效地加固了溶洞，增强了溶洞顶板的稳定性。

3.3 防治工作成效评估

经过三年的治理和监测，该岩溶塌陷区取得了显著的成效，治理后，塌陷频率由年均 5 次降至0次，表明治理措施有效地控制了岩溶塌陷的发生，同时对周边建筑物的沉降监测结果显示，建筑沉降量稳定在±3mm 内，说明建筑物的稳定性得到了有效保障，这些成效证明了治理方案的科学性和有效性，为类似岩溶塌陷区的治理提供了宝贵的经验借鉴。

4结语

综上所述，在地质勘查过程中，充分认识水文地质问题的工程危害类型及机理，是制定有效防治措施的基础，通过精细化地质环境勘察，能够准确掌握地质结构和水文地质条件；动态监测与智能预警技术为及时发现和预警地质灾害提供了手段；工程调控与生态修复措施则是降低地质灾害风险、减少灾害损失的关键，典型案例的应用成效也充分证明了综合防治措施的可行性和有效性。

参考文献：

[1]徐光月.水文地质在矿山地质灾害防治方面的应用[J].中国金属通报，2024，（10）：219-221.

[2]席轩.地质灾害防治工程勘查与设计质量控制[J].四川建材，2024，50（10）：44-45+51.

[3]任晓东.矿山地质勘查中水文地质问题分析和水文地质灾害防治[J].中国金属通报，2024，（06）：144-146.

[4]王胜利.地质勘查中水文地质问题分析及灾害防治措施探讨[J].建材发展导向，2024，22（06）：33-36.

[5]蒙江，梁爽.矿山地质勘查中水文地质问题分析和水文地质灾害防治[J].世界有色金属，2023，（17）：112-114.

作者简介：常立佳（1991.04）男，汉族，湖南长沙，本科，工程师，从事工程地质工作