岩土工程中的地下水控制技术研究

岩土工程中的地下水控制技术研究

王力

武汉华中智能建筑机械工程有限公司 湖北武汉 430040

摘要：在岩土工程中，地下水的控制是至关重要的环节，它直接影响着工程的稳定性、耐久性和安全性。地下水可能引发地面塌陷、滑坡、渗透破坏等问题，因此，研究并应用有效的地下水控制技术显得尤为迫切。本文旨在系统探讨岩土工程中地下水控制的现状、关键技术以及未来发展趋势，为工程实践提供理论支持和实践指导。

关键词：岩土工程；地下水；控制技术；研究

一、引言

岩土工程，作为土木工程的重要分支，涵盖了诸如房屋建筑、隧道挖掘、桥梁建造、水利设施等众多领域。在这些工程活动中，地下水的存在扮演着至关重要的角色，它既可以是助力，也可能成为挑战。地下水的渗透、运动和压力变化不仅影响着地基的稳定性，还可能引发诸如地面沉降、滑坡、隧道涌水等严重问题，对工程的安全和效率构成威胁。因此，地下水控制技术的研究和应用显得尤为重要，它是确保岩土工程顺利进行不可或缺的一环。

地下水控制技术，旨在通过科学的方法来管理、利用或调整地下水的状况，以便在工程活动中创造有利条件。这种技术的应用可以预防和缓解由于地下水引发的问题，比如：通过降低地下水位以提高地基承载力，防止地基沉降；通过疏干地下水，减小土体的湿化程度，提高开挖面的稳定性；通过引导地下水流动，避免对建筑物或地下结构的侵蚀。

现代岩土工程中，地下水控制技术已经成为了项目设计和施工阶段不可或缺的一部分。例如，在地下结构如地铁隧道、地下车库的建设中，预防地下水涌水和控制地下水位是保障施工安全、防止塌方的关键。在大型基础设施项目如水库大坝的建设中，有效控制地下水的渗透和上升，可以防止水力侵蚀和结构破坏。

二、地下水控制技术原理与方法

地下水控制技术是岩土工程中确保结构稳定和施工安全的关键手段，它通过一系列科学的方法来管理和调整地下水状况。本节将深入探讨主要的地下水控制技术，包括降水法、排水系统和防渗技术，以及它们在实际工程中的应用原理。

1、降水法

降水法是通过在地表或地下设置降水井，利用抽水设备将地下水位降低至工程需要的水平。这种方法主要适用于低渗透性地层和地下水位较高的区域。降水法的原理是通过抽水井的负压作用，使地下水向降水井方向流动，从而降低地下水位。在实际应用中，降水井的布置、深度、数量和抽水设备的功率都需要经过精确计算和设计，以保证降水效果，同时避免对周围环境产生负面影响，例如地面沉降。

案例分析：在深基坑开挖中，降水法被广泛应用于防止地下水渗入，保持开挖面的干燥，保证挖土机等设备的正常运行。例如，在上海某大型商业中心的深基坑施工中，通过合理布置降水井，成功将地下水位降低，确保了基坑的稳定，减少了因地下水渗入造成的土体湿化和开挖面的塌方风险。

2、排水系统

排水系统是通过设置排水沟、盲沟、排水管道等设施，将地下水导向预定地点，以满足工程需要。这种技术多用于缓解地下水压力，防止地基过湿，或者在地表形成排水路径，以防止地表水与地下水混合。排水系统的设计需考虑排水路径、排水能力以及排水设施的耐久性等因素，以确保排水效果。

案例分析：在建设大型水库时，常常会采用排水系统来降低坝基的地下水位，防止渗透破坏。比如中国某大型水库建设中，采用深层盲沟和排水管相结合的方式，有效排除了地下水，降低了坝基的渗透压力，确保了大坝的安全性。

3、防渗技术

防渗技术是通过在地层中设置防渗屏障，阻止地下水的流动，或者减缓其渗透速度，以保护地下结构免受侵蚀。防渗材料包括但不限于塑料板、土工膜、混凝土防渗墙等。防渗技术的关键在于选择合适的防渗材料，以及正确设置防渗结构，确保其在地下水位变化和地层应力作用下的稳定性。

案例分析：在地铁隧道的建设中，防渗技术常用于防止地下水渗入隧道，降低隧道内湿度，保障运营安全。例如，北京某地铁线路的隧道，采用了复合防渗墙技术，有效阻止了地下水渗入，保障了隧道的干燥环境，减少了结构维护的需要。

地下水控制技术在岩土工程中扮演着至关重要的角色，通过降水法、排水系统和防渗技术等方式，可以有效管理和调整地下水状况，确保工程的稳定和安全。这些技术的应用需要考虑工程的具体条件、环境影响以及经济性，未来的研究和发展将更加注重技术创新、环保和可持续性，以应对更复杂的地下水问题。

三、地下水控制技术的工程实践与案例分析

地下水控制技术是岩土工程中不可或缺的组成部分，它直接关系到工程的稳定性和安全性。本节通过一系列国内外的工程案例，展示了地下水控制技术在不同场景中的实际应用，以及其带来的效果，同时也揭示了可能遇到的问题和相应的解决方案。

案例一：深基坑降水法的应用

在上海某大型商业中心的深基坑施工中，降水法被用来降低地下水位，以防止地下水渗入基坑，保持开挖面的干燥。通过科学布置降水井，合理选择抽水设备，工程师们成功地将地下水位降低到设计要求，不仅保证了基坑的稳定性，还减少了湿土对挖土设备的影响。

案例二：排水系统在水库建设中的应用

在建设中国某大型水库时，排水系统发挥了重要作用。通过设置深层盲沟和排水管道，工程团队有效地排除了坝基的地下水，降低了渗透压力，使大坝在高水位环境中依然保持安全，避免了因地下水渗透引发的结构破坏。

案例三：防渗技术在地铁隧道的防渗处理

在北京某地铁线路的建设中，复合防渗墙技术被用来防止地下水渗入隧道。这种防渗墙由多层材料构成，能够有效阻隔地下水，降低隧道内部湿度，从而保障了运营的安全性和舒适度。这种防渗技术的应用显著减少了隧道结构的长期维护需求。

案例四：沿海地区地下水控制的挑战与应对

在面临海水入侵的沿海地区，地下水控制技术需要具有更高的耐久性和适应性。例如，通过采用改良的降水法，结合特殊材料制造的防渗屏障，工程团队能够在保护基础设施的同时，防止海水入侵对地下水的污染，确保了水资源的可持续利用。

案例五：干旱地区地下水开采与管理

在干旱地区，地下水的合理开采与管理至关重要。通过建立地下水监测系统，配合科学的抽水策略，可以有效地防止地下水位快速下降导致的地面沉降。实例中，某干旱城市通过优化的地下水开采管理系统，既满足了城市用水需求，又减缓了地面沉降的速度，实现了水资源的可持续利用。

这些案例表明，地下水控制技术在实际工程中展现出强大的适应性和实用性，但同时，也面临诸多挑战，如环境保护、成本控制、技术更新等。未来的研究将更加注重技术的创新和进步，以应对更复杂的地质条件和环境要求，同时推动地下水控制技术的可持续发展。通过不断优化和创新地下水控制技术，我们有信心在未来的岩土工程中实现更高效、更环保的地下水管理。

结束语

岩土工程中的地下水控制技术是一个复杂而重要的课题，需要多学科交叉研究，以应对各种地质条件和工程需求。随着科技的进步，如大数据、物联网、人工智能等技术的应用，地下水控制将更加精准、智能化。未来，我们期待更多创新性的控制策略和设备的出现，以实现岩土工程的可持续发展，保障人民生命财产安全，推动城市建设的进步。

参考文献

[1]邹广明, 苟添文. 岩土工程勘察过程中地下水的影响及对策[J]. 低碳世界, 2024, 14 (03): 55-57.

[2]陈小宁. 岩土工程勘察过程中地下水的影响及应对策略[J]. 房地产世界, 2024, (06): 113-115.