水文测试（共3篇）
水文测试 篇1
在水利规划、水工程建设管理、防汛抗旱、水资源管理与保护工作中都发挥了重要作用。运用到这个测试方法可以减少一些不必要的错误和误区, 水文测试是建立在数据的基础上, 这就需要工作人员在实践工作中的数据采集准确无误, 要综合考虑到不同的温度下, 如环境因素就对水文测试有着很重要的影响, 工作人员要掌握一个区域的年平均降水量、湿度、冰情、土壤中含水量、以及周围岩石的分布等等, 要达到水文测试的准确无误就要数据确, 还要求工作人员完全掌握水文测试的原理, 分析结果要细细研究, 综合分析该地的地下水质的情况。我国地下水量日益减少, 污染污染严重, 而面对着这样大的人口基数, 如何合理用水时对我国水利技术人员的一种挑战。因此要保证人们的生活舒适, 灾情减少, 就要合理运用科学的方法去勘察地下水质, 因此水文测验这种科学处理数据的测试方法就显得尤为的重要。水文测验原始数据的计算和整理是水文工作最重要最基础的组成部分, 及时、准确、合理的水文数据对每年汛期领导机关做出正确决策, 进行防灾、减灾起着十分重要的作用。掌握了水文测试原理对我国水利事业的发展有着很大的帮助和发展。
1 水文测试的目的
水文测验为系统收集和整理水文资料的各种技术工作的总称。狭义的水文测验指水文要素的观测。水文测验包括:为了获得水文要素各类资料, 建立和调整水文站网。按统一的技术标准在各类测站上进行水位观测, 流量测验, 泥沙测验和水质、水温、冰情、降水量、蒸发量、土壤含水量、地下水位等观测, 以获得实测资料。对一些没有必要作驻站测验的断面或地点, 进行定期巡回测验。水文调查, 包括测站附近河段和以上流域内的蓄水量、引入引出水量、滞洪、分洪、决口和人类其他活动影响水情情况的调查。也包括洪水、枯水和暴雨调查。水文测验得到的水文资料, 按照统一的方法和格式, 加以审核整理, 成为系统的成果, 刊印成水文年鉴, 供用户使用, 同时承担着为国家水文站网收集水文数据的任务。水文地质勘察的几个方面主要包括含水层和隔水层的情况、地质环境、地下水位的情况、自然地理条件等等。
2 常见地下水的地质问题
2.1 水位上升导致的问题。
主要是由于总体岩性产状、降雨量、含水层结构、气温及人为的灌溉或施工等因素而导致地下潜水位上升, 潜水位上升可能导致岩土体沼泽化或盐渍化而使建筑材料的腐蚀性得到增强;使斜坡、河岸等岩土体产生滑移、崩塌等地质现象。
2.2 水位下降导致的问题。
通常情况下, 自然界岩土体水位下降的主要原因就是集中大量抽取地下水、采矿活动中的矿床疏干) 以及上游筑坝、修建水库导致下游地下水被截留等人为因素。地面沉降、地裂或地下水源枯竭、水质恶化等后果会由于地下水位下降而造成, 从而不利于保持建筑的稳定, 对于人类的生存环境造成不利的影响。
2.3 水位频繁升降导致的问题。
因为地下水的频繁交替将岩土体内胶结物内铁、铝等成分淋湿, 土体失去该部分成分后变的疏松, 孔隙比增大, 压缩模量及承载力降低等会导致水位的频繁升降。
2.4 动压力作用导致的问题。
水的动压力在自然状态下是非常小的, 然而, 人类的工程地质勘察活动改变了地下水的天然动力平衡条件, 从而会带来管涌、流砂、基坑及隧道突涌等一系列的工程地质勘察问题。
3 岩土水测试及分析
3.1 软化性, 就是岩土体在侵水后岩土力学强度降低的特性, 通
常情况下, 通过岩土在侵水处于侵水饱和状态同风干状态下极限抗压强度之比来表示软化性, 软化性也是对岩石耐风化、耐侵水能力进行判断的一项非常重要的就是标。
3.2 透水性, 就是在重力作用下岩土允许水透过自身的性能, 主
要由岩土体空隙的大小和连通性以及空隙度来决定岩土体的渗透性的强弱, 所以, 它仅仅具备非常差的透水性, 通常情况下, 用渗透系数表示岩土体的透水性, 通过抽水试验来求得渗透系数。
3.3 给水性, 就是水在重力作用下从饱水岩土内通过空隙裂隙等自由流出的性能。
通常情况下, 通过给水度来表示给水性, 它是含水层的重要水文地质参数, 一方面可以使基坑涌水量的大小受到一定的影响, 另一方面, 也对施工场地的疏干时间具有一定的作用, 通常情况下, 采用实验室方法来测定给水度。
3.4 崩解性, 就是岩土体在侵水湿化后, 导致土粒间连接被消弱、破坏而崩散、解体的性质。
通常情况下, 使用崩解所用时间、崩解量及崩解方式等来表示崩解性。崩解性与矿物成分、岩土体的颗粒成分及结构等等都是关系非常密切的。
3.5 胀缩性, 就是岩土体在吸水后和失水后发生体积上的变化的特性。
胀缩性产生的主要原因就是颗粒表面结合水膜吸水变厚而在失水后变薄。胀缩性也是导致地裂缝或基坑隆起等一系列的问题的重要根源所在, 胀缩性对工程地质勘察地基发生形变和土坡表层稳定性都能够起到非常重要的作用。通常情况下, 用膨胀率、体缩率、收缩系数等来表示胀缩性。
4 水文数据采集与测试
水文原始数据采集项目的不同, 记载、计算表格也不同。系统集成了各种水文原始数据的计算方法, 针对各种采集项目的特点, 考虑到各种不同情况下的处理方法, 因此能够适应各种不同水文情况。利用系统, 汛期可以为防汛、抗洪提供及时、准确的水文数据;非汛期可以更好地为水文资料整编服务。在水文资料整编过程中, 利用录入的各种数据, 计算并打印出标准的水文原始数据记录表格, 而且把计算所得结果直接转换成水文资料整编程序所需的各种数据文件避免了原始数据 (计算结果) 录入成数据文件的中间过程, 既节省了时间, 又提高了资料精度, 实现了水文原始数据计算微机化操作, 为水文完全实现现代化迈出了坚实的一步。
总结
水文测试方法是一个及便捷有准确的水利测试方法, 本文通过分析不同区域水质变化的原因, 以及对于难度大环境恶劣的区域应采取的勘察方法, 并通过合理的分析产生这些现象的原因, 寻根究底, 从根源上了解勘探水质的条件, 这样对于数据的采集有着很大的帮助。水文测试是建立在数据的基础上, 这种方式处理地下水质的数据准确性大, 误差小, 望为业内同仁予以实践帮助。
摘要：分析岩土和地质需要进行测试, 而测试要采取有力半截的方法, 本文通过引用水文测试的方法, 将采集的数据进行处理, 通过这个方法能够快速准确的了解地下水质的情况, 快速便捷, 这样提高了工作的精密度, 对于水利人员的工作提供了依据和方便, 这种方法的提出对我国水利的规划和发展有着很重要的意义。本文通过简述水文测试方法和原理以及在实践的工作中根据不同情况如何灵活的运用到水文测试, 并细述了我国地下水的地质情况和岩层情况等。
关键词：水文测试,数据处理,方法
参考文献
[1]尹健民, 郭喜峰, 艾凯, 等.清远抽水蓄能电站地应力测试分析与高压隧洞设计验证[J].长江科学院院报, 2008 (5) .
[2]艾凯, 王汇明, 韩晓玉, 等.阳江抽水蓄能电站套芯解除法深钻孔三维地应力测量研究[J].华北水利水电学院学报, 2007 (4) .
[3]马洪涛, 张卫红, 杨东方, 等.城乡统筹背景下的城市供水规划方法研究———平谷新城供水专项规划[J].南水北调与水利科技, 2008 (6) .
水文行业通信规约测试与实践 篇2
为确保水文数据采集、传输、处理各组成单元之间,以及子系统间实现高度的信息共享,标准化工作对于水文、水资源自动监测系统的成功建设非常关键。近年来我国水文系统已充分认识到水文、水资源通信规约的重要性。四川、江苏2省的水文水资源勘测局先后编写了《水文测报系统技术规约和协议》、《江苏省水文自动测报系统数据传输规约》等地方标准。在行业标准层面,2012年《水资源监测数据传输规约》已经颁布施行,《水文监测数据通信规约》(报批稿)完成了编制工作并通过审查。
这些规约的编制对规范水文监测数据传输设备互相兼容、资源共享提供了坚实的技术支撑,同时也对规约的测试工作提出新的要求。
规约的测试工作分为规约测试和规约符合性测试。
1 规约测试
测试规约即对规约本身技术内容的测试。规约作为标准,其技术内容的准确性、完整性和可用性在编制过程中必须经过严格测试。
在规约标准编制送审稿、报批稿阶段应进行规约测试,以验证其是否完整、准确。以《水文监测数据通信规约》为例,介绍在征求意见稿、送审稿阶段进行的规约测试。
1.1 测试目的
通过规约测试达到以下目的:1)是否完全涵盖水文、水资源的所有功能要求;2)固定数据正文内容临界拆包或拆包状态的执行策略;3)数据自报、查询、控制和响应的功能;4)测试规约报文结构是否准确。
1.2 测试系统组成
测试系统由中心站、信道设备和RTU设备共同组成,结构如图1所示。
为了尽可能反映水文水资源监测系统硬件的实际情况,规约测试时,若采用一般常用的计算机软件模拟RTU是不能反映水文水资源监控设备实际能力的,为此采用实际系统中应用的RTU设备进行必要升级改造,通过实际信道(GPRS,GSM,北斗卫星)参与测试。
1)中心站。包括计算机及相应软件,应具有数据收发、查询、控制功能,对发送、接收的信息帧实时显示和分析。可提取信息帧的分层信息,如链路层标志和功能码、应用层信息对象标识等,便于直观判断信息交换的正确性。
2)RTU设备。应具备以下能力:能连接规约所规定的全部采集参数所对应的传感器,并能完成数据采集功能,或置入有效数据,模拟采集功能;按照规约要求处理、发送相关数据;接收中心站指令并做出相应动作。
3)信道设备。为模拟实际链路环境下的规约运行情况,测试信道为GPRS(CDMA),GSM,北斗卫星。各信道设备的型号、版本号如表1所示。
中心站GPRS接入方式为固定IP。
1.3 测试内容
1.3.1 规约功能码遍历
对《水文监测数据通信》进行规约测试,通过遍历规约的所有功能码检查报文结构是否合理,功能是否完整。
1.3.2 场景测试用例
按照数据流向,可将水文水资源监测系统划分为以下3类场景:1)传感器到RTU;2)RTU到中心站;3)中心站到RTU。规约测试重点为RTU至中心站之间的通讯功能检查,即场景2和3,在场景2和3下设置了RTU-中心站的自报、应答,中心站-RTU的查询,中心站-RTU的控制及响应等4大类场景。
1.4 测试结果
在《水文监测数据通信》规约编制过程中,共进行了2次规约测试。通过测试确定该规约报文结构合理,基本满足水文监测数据传输的要求。但在测试中仍发现以下一些问题:
1)文字错误,导致上下文表述不一致;
2)帧结构不准确;
3)报文功能码不能满足水文、水资源测控系统需要。
根据测试结果对《水文监测数据通信》文本进行修订使之完整、准确,并于2012年9月26日通过报批稿的标准审查,正式上报待批,在国家水资源能力建设和甘肃省中小河流治理中,该规约和《水资源监测数据传输规约》被广泛应用。
2 规约符合性测试
规约符合性测试即对被测设备规约符合性进行测试。依据有关通信规约标准(如《水资源监测数据传输规约》、《水文监测数据通信》等),根据制造企业或用户委托要求,进行标准一致性或系统设备兼容性的测试。
2.1 测试内容
1)物理层的检验项目,包括字节格式和传输速率是否正确。
2)链路层的检验项目,有帧格式是否正确,传输规则是否满足规约要求等项目。
3)基本应用功能检验,包括:测站参数设置,自报、召测,时钟同步等。
4)数据正确性的检验,包括:测量数据、固态存储、内存下载数据是否正确,实时数据是否正确。
同时测试要求RTU设备具有物理层功能,即数据(模拟数据)采集、发送,RTU系统参数和数据的贮存。规约符合性测试内容包括传感器(模拟传感器)数据采集、传输,以及RTU设置。
2.2 测试方法
基于规约测试阶段的经验,为确保测试软件的准确、公正,相关单位编制了“水资源数据传输规约测试软件”和“水文数据传输规约测试软件”。在软件编制过程中先后安排了数种RTU与其交叉测试,以《水文监测数据通信》为例,该软件先后与3种RTU交叉测试。通过交叉测试和文档校核,确保测试软件符合《水文监测数据通信》的规定。
为了更贴近水文、水资源监测工作实际需要,本次测试信道选用GPRS(CDMA),同时兼容北斗卫星等其他信道。
规约测试主要依靠设备的规约实现文档和测试系统进行。规约实现文档应逐项列出该规约所实现的应用功能、选项和报文类型等;测试系统可以是安装了测试软件的计算机,通过GPRS等信道与被测设备相连。测试软件应完全遵循相应标准,有以下几方面功能:
1)工作模式(自报、兼容、查询应答)[1]的选择。
2)信息的构造。可灵活构造信息帧,选择帧格式、命令、状态标志和数据等。
3)信息的实时分析、捕捉和存储。对发送、接收的信息帧实时显示和分析,实时提取信息帧的分层信息,如链路层标志和功能码、应用层信息对象标识等。
4)错误显示和统计。初步具备对通信中发生的错误如应答、标志错误的显示和统计。
2.3 测试步骤
1)测试前根据测试内容制作详细的测试大纲,列出测试项目。
2)链路测试。测试系统根据测试大纲发送单个或1组信息帧。当测试特定内容(如数据格式)时,可发送数据召唤命令,检查响应的数据报文。
3)按测试大纲逐一进行测试。主要测试通信过程中发送、接收的信息帧是否正确,包括帧格式、状态标志和数据类型等;接收传感器数据是否准确,并进行记录;对接收的报文作简单判断,遇到错误时此项测试中断。
4)测试完成后对测试记录进行分析,如各项内容均通过,可以认定此规约实现符合相应标准;如有部分内容未通过,则必须找出原因以便进行修改。
5)依据测试结果形成检测报告。
2.4 测试中注意事项
规约符合性测试过程中,发现在相同技术环节发生一些共性问题,测试时必须要注意,以下以《水文监测数据通信规约》为例进行探讨。
2.4.1 规约测试的物理属性
测试要求RTU设备具有物理层功能,在测试过程中要求密码、地址等要素在系统掉电后不应丢失,被测要素应与RTU设备实际采集要素一致。
2.4.2 CRC校验
CRC校验的基本思想是利用线性编码理论,在发送端根据要传送的k位二进制码序列,以一定的规则产生1个校验用的监督码(既CRC码)r位,并附在信息后边,构成1个新的二进制码序列数共(k+r)位,最后发送出去。在接收端,根据信息码和CRC码之间所遵循的规则进行检验,以确定传送中是否出错。
《水文监测数据通信规约》采用CRC16校验,测试过程中应注意CRC校验中的几个要素:初始值为FFFF,方向为右移,多项式为0xA001[2]。
2.4.3 帧结构部分
在《水文监测数据通信规约》中,不同类型的报文需要考虑使用不同的正文开始符和结束符(主要针对分包传输),报文上行和下行的方向标识符不一样,需要注意。
所有召测回应报文,都不再发送确认。如果回应报文为多包传输,也不再发送确认,只进行接收。
2.4.4 正文结构
在ASCII报文中,各要素、数据、要素和数据、要素和其他元素、数据和其他元素之间都需要用空格分隔,其他元素包括测站分类码、正文结束符等。协议中明确规定不需要增加的部分除外。
在HEX报文中,标识符采用2字节HEX码,第1个字节为引导符,第2个字节为数据定义字节,按照规约实现文档附录C[2]的规定进行。对于附录中规定固定用F0之类的,应把F0作为数据定义字节,例如测站标识符为“F1 F1”。
2.5.5 要素无数据情况
数据组中的数据应与要素标识符组中编列的要素标识符一一对应。当某个要素某个时间点没有数据时,对于ASCⅡ编码报文应在数据组相应位置上填列字符“M”,对于HEX/BCD编码报文应在数据组相应位置上填列与其他数据位数一样的“A”。此类HEX/BCD编码报文中标识符规定的数据长度定义适用于每组数据,即每组数据长度应一致。
3 结语
在规约测试过程中,为方便测试的进行,检测单位对密码(密钥)、存储补发等要素进行了补充约定,这些约定仅适用于规约测试,在具体项目中,建设方可根据实际情况约定相关要素。
水文、水资源通信规约有利促进了行业技术进步,同时对检测单位提出了更高的要求,检测单位需要针对规约测试投入更多的资源,以提高技术水平和检测能力。
参考文献
[1]国家水资源监控能力建设项目办公室.SZY206-2012水资源监测数据传输规约[S].北京:国家水资源监控能力建设项目办公室,2012:13-15.
水文测试 篇3
在一些水文地质条件较复杂的地区, 由于工程勘察中对水文地质问题研究不深入, 设计中又忽视了水文地质问题, 经常发生由地下水引发的各种岩土工程危害问题, 令勘察和设计处于难堪的境地。为提高工程勘察质量, 在勘察中加强水文地质问题的研究是十分必要的, 在工程勘察中不仅要求查明与岩土工程有关的水文地质问题, 评价地下水对岩土体和建筑物的作用及其影响, 更要提出预防及治理措施的建议, 为设计和施工提供必要的水文地质资料, 以消除或减少地下水对岩土工程的危害。下面就某地区工程地质勘察和水文地质工作现状, 对在勘察中需要注意的水文地质问题进行简单的介绍。
1 工程地质勘察中水文地质评价内容
在以往的工程勘察报告中, 由于缺少结合基础设计和施工需要评价地下水对岩土工程的作用和危害, 在某地区已发生多起因地下水造成基础下沉和建筑物开裂的质量事故, 总结以往的经验和教训, 在以后的工程勘察中, 对水文地质问题的评价, 主要应考虑以下内容:
应重点评价地下水对岩土体和建筑物的作用和影响, 预测可能产生的岩土工程危害, 提出防治措施。
工程勘察中还应密切结合建筑物地基基础类型的需要, 查明有关水文地质问题, 提供选型所需的水文地质资料。
不仅要查明地下水的天然状态和天然条件下的影响, 更重要的是分析预测在人为工程活动中地下水的变化情况, 及对岩土体和建筑物的反作用。
应从工程角度, 按地下水对工程的作用与影响, 提出不同条件下应当着重评价的地质问题, 如:
(1) 对埋藏在地下水位以下的建筑物基础中水对混凝土及混凝土内钢筋的腐蚀性。
(2) 对选用软质岩石、强风化岩、残积土、膨胀土等岩土体作为基础持力层的的建筑场地, 应着重评价地下水活动对上述岩土体可能产生的软化、崩解、胀缩等作用。
(3) 在地基基础压缩层范围内存在松散、饱和的粉细砂、粉土时, 应预测产生液化潜蚀、流砂、管涌的可能性。
(4) 当基础下部存在承压含水层, 应对基坑开挖后承压水冲毁基坑底板的可能性进行计算和评价。
(5) 在地下水位以下开挖基坑, 应进行渗透性和富水性试验, 并评价由于人工降水引起土体沉降、边坡失稳进而影响周围建筑物稳定性的可能性。
2 重视岩土水理性质的测试和研究
岩土水理性质是指岩土与地下水相互作用时显示出来的各种性质。岩土水理性质与岩土的物理性质都是岩土重要的工程地质性质。岩土的水理性质不仅影响岩土的强度和变形, 而且有些性质还直接影响到建筑物的稳定性。以往在勘察中对岩土的物理力学性质的测试比较重视, 对岩土的水理性质却有所忽视, 因而对岩土工程地质性质的评价是不够全面的。
岩土的水理性质是岩土与地下水相互作用显示出来的性质, 而地下水在岩土中有不同的赋存方式, 不同形式的地下水对岩土水理性质的影响程度有所不同, 而且影响程度又与岩土类型有关。下面首先介绍一下地下水的赋存形式及对岩土水理性质的影响, 然后再对岩土的几个重要的水理性质及研究测试方法进行简单的介绍。
地下水的赋存形式及对岩土水理性质的影响:地下水按其在岩土中的赋存形式可分为结合水、毛细管水和重力水三种, 其中结合水又可分为强结合水和弱结合水两种。
(1) 强结合水, 又称吸湿水, 吸湿水被分子力吸附在岩土颗粒周围形成极薄的水膜, 是紧附于颗粒表面结合最牢固的一层水, 其吸附力高达10MPa, 在强压下, 其密度接近普通水的两倍, 具有极大粘滞性和弹性, 可以抗剪切, 但不受重力作用, 也不能传递静水压力。弱结合水, 又称弱薄膜水, 它处于吸着水之外, 厚度大于吸着水。弱结合水所受的吸附力小于强结合水, 可以在颗粒水膜之间作缓慢的移动, 薄膜水在外界压力下可以变形, 但同样不受重力影响, 且不能传递静水压力。
结合水是地下水在粘性土中的主要赋存形式, 在砂土中含量甚微。结合水尤其是弱结合水与粘性土相互作用时显示出来的性质如可塑性、膨胀性、收缩性等归为粘性土的物理力学性质, 因其受强力束缚, 活动范围极为有限, 对岩土的动态水理性质影响较小。
(2) 毛细管水, 是指由毛细管作用保持在岩土毛细管空隙中的地下水, 可细分为孤立毛细管水、悬挂毛细管水、真正毛细管水。它同时受毛细管力和重力的作用, 当毛细管力大于重力时, 毛细管水就上升, 因此地下水潜水面以上的普遍形式是一个与保水带有水力联系的含水量较高的湿水层。毛细管水能传递静水压力, 并能在空隙中垂直上下运动, 对岩土体能起到软化的作用, 有时会引起土壤的沼泽化或盐渍化增强岩土体及地下水对建筑材料的腐蚀性。毛细管水在砂土和粉土中含量较高, 在砂砾层含量较少, 在粘土中含量很少。
(3) 重力水, 是指在重力作用下能在岩土孔隙、裂隙中自由运动的水, 即我们通常所称的狭义“地下水”。它不受分子力的影响, 不能抗剪切, 可以传递静水压力。由于重力水在天然和人为因素的影响下, 在岩土中的渗流活动非常活跃, 对岩土的水理性质有显著的影响。重力水是我们研究岩土水理性质的重点关注对象。
岩土的主要的水理性质及其测试办法:
(1) 软化性, 是指岩土体浸水后, 力学强度降低的特性, 一般用软化系数表示, 即岩石在浸水饱和状态下与风干状态下极限抗压强度之比, 它是判断岩石耐风化、耐水浸能力的指标。在岩石层中存在易软化岩层时, 在地下水的作用下往往会形成软弱夹层。各类成因的粘性土层、泥岩、页岩、泥质砂岩等均普遍存在软化特性。
(2) 透水性, 是指水在重力作用下, 岩土容许水透过自身的性能。岩土的渗透性的强弱首先决定于岩土空隙的大小和连通性, 其次是空隙度的多少。松散岩土的颗粒愈细、愈不均匀, 其透水性便愈弱。坚硬岩石的裂隙或岩溶愈发育, 其透水性就愈强。透水性一般可用渗透系数表示, 岩土体的渗透系数可通过抽水试验求取。
(3) 崩解性, 是指岩土浸水湿化后, 由于土粒连接被削弱、破坏, 使土体崩散、解体的特性。岩土体的崩解特性包括崩解所需时间、崩解量、崩解方式等。岩土的崩解性与土的颗粒成分、矿物成分、结构等关系极大, 以某地区的残积土为例, 一般崩解时间5～24h, 崩解量1.79%～34%, 以蒙脱石、水云母、高岭土为主的残积土以散开方式崩解, 而以石英为主的残积土多以裂开状崩解为主。
(4) 给水性, 是指在重力作用下饱水岩土能从孔隙、裂隙中自由流出一定水量的性能, 以给水度表示。给水度是含水层的一个重要水文地质参数, 它不但影响基坑涌水量大小, 同时也影响场地疏干时间。给水度一般采用实验室方法测定。
(5) 胀缩性, 是指岩土吸水后体积增大, 失水后体积减小的特性, 岩土的胀缩性是由于颗粒表面结合水膜吸水变厚, 失水变薄造成的。岩土的胀缩性往往是产生地裂缝、基坑隆起的重要原因之一, 对地基变形和土坡表层稳定性有重要影响。标定岩土胀缩性的指标有:膨胀率、自由膨胀率、体缩率、收缩系数等。岩土的水理性质尚有持水性、容水性、毛细管性、可塑性等等, 在这里不再一一叙述。
3 全面了解地下水引起的岩土工程危害
地下水引起的岩土工程危害, 主要是由于地下水位升降变化和地下水动水压力作用两个方面的原因造成的。
3.1 地下水升降变化引起的岩土工程危害
地下水位变化可由天然因素或人为因素引起, 但不管什么原因, 当地下水位的变化达到一定程度时, 都会对岩土工程造成危害, 地下水位变化引起危害又可分为3种方式:
水位上升引起的岩土工程危害。潜水位上升的原因是多种多样的, 其主要受地质因素如含水层结构、总体岩性产状;水文气象因素如降雨量、气温等及人为因素如灌溉、施工等的影响, 有时往往是几种因素的综合结果。由于潜水面上升对岩土工程可能造成:
(1) 土壤沼泽化、盐渍化, 岩土及地下水对建筑物腐蚀性增强。
(2) 斜坡、河岸等岩土体岩产生滑移、崩塌等不良地质现象。
(3) 一些具特殊性的岩土体结构破坏、强度降低、软化。
(4) 引起粉细砂及粉土饱和液化、出现流砂、管涌等现象。
(5) 地下洞室充水淹没, 基础上浮、建筑物失稳。
地下水位下降引起的岩土工程危害。地下水位的降低多是由于人为因素造成的, 如集中大量抽取地下水、采矿活动中的矿床疏干以及上游筑坝、修建水库截夺下游地下水的补给等。地下水的过大下降, 常常诱发地裂、地面沉降、地面塌陷等地质灾害以及地下水源枯竭、水质恶化等环境问题, 对岩土体、建筑物的稳定性和人类自身的居住环境造成很大威胁。
地下水频繁升降对岩土工程造成的危害。地下水的升降变化能引起膨胀性岩土产生不均匀的胀缩变形, 当地下水升降频繁时, 不仅使岩土的膨胀收缩变形往复, 而且会导致岩土的膨胀收缩幅度不断加大, 进而形成地裂引起建筑物特别是轻型建筑物的破坏。地下水升降变动带内由于地下水的积极交替, 会将土层中的胶结物———铁、铝成分淋失, 土层失去胶结物将造成土质变松、含水量孔隙比增大, 压缩模量、承载力降低, 给岩土工程基础选择、处理带来较大的麻烦。
3.2 地下水动压力作用引起岩土工程危害
地下水在天然状态下动水压力作用比较微弱, 一般不会造成什么危害, 但在人为工程活动中由于改变了地下水天然动力平衡条件, 在移动的动水压力作用下, 往往会引起一些严重的岩土工程危害, 如流砂、管涌、基坑突涌等。
4 结束语