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浅谈地下水危害及工程勘察水文地质评价
陈国明
! 广东省地质勘查局七一九地质大队" 广东肇庆$#’&" ’"
摘
要! 地下水对岩土工程的危害是一个不容忽视的问题! 它直接影响岩土工程地质性质及建筑物的稳定性! 提出岩土
工程勘察中水文地质评价内容"
关键词! 地下水危害#岩土工程勘察#水文地质评价
设计和施工过程中地下水问题始终是一个!! 岩土工程勘察%
极为重要而且也是一个易于被忽视的问题&由于没有足够重视&导致地下水引起的各种岩土工程危害时有发生&为此&在岩土工程勘察中要求查明与岩土工程有关的水文地质问题&评价地下水对岩土工程和建筑物的作用及其影响&为设计和施工提供必要的水文地质资料&以消除或减少地下水对岩土工程的危害’
结合广东工程地质和水文地质条件的特点&介绍在建筑地及基基础岩土工程勘察中需注意地下水引起的岩土工程危害&岩土工程勘察中水文地质评价’! ! 地下水引起的岩土工程危害
水文地质和工程地质二者关系极为密切&互相联系和互相直接影响岩土体的工程特作用’地下水是岩土体的组成部分&
性&影响建筑物的稳定性和耐久性’地下水引起的岩土工程危主要是由于地下水位升降变化和地下水动水压力作用两个害&
方面的原因造成’
" ! 地下水位升降变化引起的岩土工程危害
在工程勘察中&我们要注意调查了解地下水位的埋藏条件及其升降变化’在天然条件下地下水位一般是季节性的变化&雨季水位上升&旱季水位下降&最高水位与最低水位之间称为水位变动带’地下水位的天然变化是区域性%渐变的&而且变化幅度较小’但是&人为因素引起的局部性地下水位升降变化的幅度和速度往往大于天然变化&它所引起的岩土工程危害更为严重’
为了正确评价地下水位升降变化对岩土工程的影响&在工程勘察中首先要准确地测定静水位’静水位是指天然状态下地下水稳定水位&在测定静水位时应符合下列要求!
#$在上部为潜水%下部为承压水或多层含水层地区&均应分! 层测定水位(
#$静水位的测定应有一定的稳定时间&钻进过程中的初见’
水位不一定是静水位’一般地区每小时测定一次&三次所测水位值相同或孔内水位差不超过’! (可作为静水位(, -者&
#$工程勘察需要时&宜在勘察结束后&统一测量一次静水(
位’因为静水位是相对的&它也随着地下水补给或排泄条件的变化而变化(
影响&测定静水位前应将测水管打入含水层’" , -或钻孔洗清后&再测量静水位’
为了解地下水位升降变化&可根据工程需要进行监测&查明地下水最高%最低水位及变化幅度等’
广东地区地下水位升降变化引起的一些主要岩土工程危害有如下四种情况’
" #! ! 潜水位上升引起的岩土工程危害
主要有! #含水层颗粒细小&其渗潜水位上升的原因很多&! $透性弱&地下迳流差&尤其是上覆粗粒松散地层时&地表水容易下渗(#$当包气带薄时&毛细带接近地表&土饱和差小(#地下水’($流梯度小或者平缓时&排泄不畅(#$当含水层沿水流方向岩性突#渗透性减弱或遇到隔水层时&潜水排泄困难’然变细%
上述四种原因引起潜水位上升&多出现在我省滨海平原%冲湖塘%水库%渠积平原一级阶地及山前平原前缘地带’此外河流%道等地表水体渗入补给潜水层&也会引起潜水位升高’
广东地区由于潜水位升高引起的主要岩土工程危害有! #! $土壤沼泽化%盐渍化%主要发生于海积平原低洼地带’#$斜坡岩’土体产生滑移%崩塌等’主要发生于风化作用强烈的丘陵台地区’#$崩解性岩土软化%崩解&岩体结构破坏&强度降低&压缩性(增大’主要发生于风化残积土及强风化岩地区’#$导致粉细砂#及粉土被水饱和呈松散状态&可能产生流砂%砂土液化等’主要发生于第四系全新统冲积%海积松散粉细砂层中’#可能造成$$地下洞室内充水淹没(基础上浮&使建筑物失稳’" #" ! 地下水位过大下降引起的岩土工程危害
地下水位局部过大下降的原因&主要是人为因素改变了水文地质条件造成的&如集中过量的抽取地下水&使地下水的开采量大于补给量&导致地下水位过大而持续下降&降落漏斗亦相应的不断扩大(另外&工程活动如矿床疏干%降水工程%施工排水等也能造成局部地下水位过大下降’
地下水位局部过大下降引起的主要岩土工程问题是地面塌陷%地面沉降%地裂&破坏岩土体的稳定性&危害建筑物的稳定性’在广东一些隐伏岩溶地区&由于供水%排水造成地下水位过大下降&引起严重的地面塌陷%地面沉降%地裂’" #$! 地下水位升降变化引起的岩土工程危害
万方数据#$当采用泥浆钻进时&为了避免孔内泥浆对含水层的封闭#
’" " &年! ! 第(期
陈国明’浅谈地下水危害及工程勘察水文地质评价
! ’.
坡失稳" 故应重视防治基坑突涌"
#$基坑突涌防治措施’首先判断能否发生基坑突涌现象" ’
为此! 在工程勘察中应查明基坑范围内隔水层的厚度%岩性%重承压含水层顶板埋深%承压水头高度! 含水层的类型%岩性等! 度!
再根据基坑开挖深度! 判断能否产生突涌现象以及预测突涌形式及其危害" 经过判断! 如果可能产生突涌现象! 则需提出防治一是控制基坑开挖深措施的建议" 防治突涌可以考虑两个方案’
使基底隔水层保留不致产生突涌的厚度&二是在基坑外围设度!
降低承压水位! 减少承压水头压力" 置排水孔!
%! 工程勘察水文地质评价
"""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""
地下水位升降变化能引起膨胀性岩土产生不均匀的胀缩变形! 严重者形成地裂! 引起建筑物特别是低层或轻型建筑物的破坏" 当地下水位变化频繁或变化幅度大时! 不仅岩土的膨胀收缩而且胀缩幅度也大" 因此! 在膨胀性岩土地区进行工变形往复!
程勘察时! 应特别注意对场地水文地质条件的研究! 特别是地下水位的升降变化幅度和变化规律" 这对地基基础深度的选择#宜不宜选在地下水位变动带选在地下水位以上或地下水位以下! 有重要的参考价值" 内$
在建筑工程的地基内! 当地下水位在基础底面以下压缩层范围内发生变化时! 就能直接影响建筑物的稳定性" 若水位在压缩层范围内上升时!
软化地基土! 使其强度降低%压缩性增大! 建筑物可能产生较大的沉降变形&
若水位在压缩层范围下降时! 岩土的自重应力增加! 可能引起地基基础的附加沉降! 如果土质不均匀或地下水位的突然下降也可能使建筑物发生变形破坏" #%! 地下水位对岩土物理力学性质的影响
在地下水位以上%
地下水位变动带和地下水位以下! 具有明显的变化规律’土体从上到下! 有天然含水量%孔隙比由小#大#小! 压缩模量%承载力由大#小#大的变化规律" 这是由于地下水位以上部位! 经长期淋滤作用! 铁铝富集! 并对土颗粒起胶结和充填作用!
增大了土粒间连接力! 往往形成(硬壳层) ! 因而含水量%
孔隙比小而压缩模量和承载力增高&而位于地下水位变动带的土层!
由于地下水积极交替! 土中的铁铝成分淋失! 土质变松! 因而含水量%孔隙比增大! 压缩模量%承载力降低&位于地下水位以下的土层!
由于地下水交替缓慢! 氧化%水解作用减弱! 加之上覆土层的自重压力作用! 土质比较密实! 因而含水量%孔隙比减小!
压缩模量%承载力增高" 但应当指出! 残积土与强风化岩接触部位! 由于强风化岩中往往含有风化孔隙裂隙水! 直接作用于残积土底部土层! 因而往往在残积土与强风化岩接触带形成一个软塑土层"
上述实例说明! 岩土特别是各类软质岩石%风化残积土%不同成因的粘性土等! 其物理力学性质的变化规律! 与地下水位有着密切的联系" 因此!
在分析研究岩土物理力学的变化规律时! 应充分重视地下水位这一重要影响因素" ! 地下水动水压力作用引起的岩土工程危害
地下水在天然状态下动水压力作用比较微弱!
但是在人为工程活动中由于改变了地下水天然动力平衡条件! 在一定的动水压力作用下! 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"
下面介绍高层建筑深基坑开挖中由于承压水头压力作用引起的基坑突涌问题" 在基坑下部有承压含水层存在时! 开挖基坑减小了承压含水层上覆隔水层的厚度!
当隔水层减小到一定程度时! 承压水的水头压力能顶裂或冲毁基坑底板! 造成突涌现象"
#!
$基坑突涌形式及其危害’基坑突涌形式主要与承压含水层的类型及其岩性有关" 当承压含水层为裂隙水%岩溶水或中粗砂%砾砂%卵砾孔隙水时! 基底顶裂! 地下水从裂缝中涌出! 使其基坑积水&
当承压含水层为细粒砂层时! 基底产生喷水冒砂现象" 基坑突涌不但给施工带来很万方数据
大困难! 而且破坏地基强度! 造成边
以往的工程勘察报告中!
多数只是对天然状态下的水文地质条件作一般性评价!
很少结合基础设计和施工的需要评价地下水对岩土工程的作用和危害" 在一些水文地质条件比较复杂的地区!
由于工程勘察中对水文地质问题调查研究不深入! 设计中又忽视了水文地质问题!
有时导致地下水引起的各种岩土工程危害" 根据以往的经验和教训! 今后在工程勘察中! 对水文地质的评价! 应考虑以下内容’
#!
$工程勘察中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选型的需要! 查明有关水文地质问题! 提供选型所需要的水文地质资料"
#(
$工程勘察中不仅要查明地下水的天然状态和天然条件! 更重要的是要分析预测在人为工程活动中地下水天然状态和天然条件的变化!
及其对岩土体和建筑物的反作用! 这是岩土工程设计与施工中必然遇到的问题"
##
$工程勘察中的水文地质评价内容! 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水文地质问题" 举例如下’
" 对埋藏在地下水位以下的建筑地基基础!
应根据地下水水质分析资料和地基基础所处的地下水环境! 评价地下水对混凝土的腐蚀性&
#对选用软质岩石%
强风化岩%残积土%膨胀土等岩土体作为地基基础持力层的建筑场地! 应根据地下水位埋藏深度及其动态变化资料! 评价地下水活动对上述岩土体可能产生的软化%崩解%
胀缩等有害作用&$在地基基础压缩层的范围内存在松散饱和的粉细砂或粉土层! 基础工程施工过程中可能引起水头差时! 应根据地下水动水压力变化资料!
预测产生潜蚀%流砂%管涌的可能性&%当基础下部存在承压含水层时!
在评价基坑开挖后! 应注意引起承压水头压力冲毁基坑底板! 造成突涌的可能性"
&在地下水位以下开挖基坑%
采取排水措施时! 应根据抽水试验资料! 评价含水地层的渗透性和富水性! 以及由于工程施工降水!
在地下水位下降影响范围内! 能否引起土体沉降%地面沉降或边坡失稳! 影响周围建筑物的稳定性"
工程勘察中要切实做好有关水文地质测试工作和地下水监测工作!
为水文地质评价提供充分%可靠的依据" " $
浅谈地下水危害及工程勘察水文地质评价
作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：被引用次数：
陈国明
广东省地质勘查局七一九地质大队,广东,肇庆,526020西部探矿工程
WEST-CHINA EXPLORATION ENGINEERING2006,18(3)15次
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引用本文格式：陈国明 浅谈地下水危害及工程勘察水文地质评价[期刊论文]-西部探矿工程 2006(3)
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浅谈地下水危害及工程勘察水文地质评价
陈国明
! 广东省地质勘查局七一九地质大队" 广东肇庆$#’&" ’"
摘
要! 地下水对岩土工程的危害是一个不容忽视的问题! 它直接影响岩土工程地质性质及建筑物的稳定性! 提出岩土
工程勘察中水文地质评价内容"
关键词! 地下水危害#岩土工程勘察#水文地质评价
设计和施工过程中地下水问题始终是一个!! 岩土工程勘察%
极为重要而且也是一个易于被忽视的问题&由于没有足够重视&导致地下水引起的各种岩土工程危害时有发生&为此&在岩土工程勘察中要求查明与岩土工程有关的水文地质问题&评价地下水对岩土工程和建筑物的作用及其影响&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’
结合广东工程地质和水文地质条件的特点&介绍在建筑地及基基础岩土工程勘察中需注意地下水引起的岩土工程危害&岩土工程勘察中水文地质评价’! ! 地下水引起的岩土工程危害
水文地质和工程地质二者关系极为密切&互相联系和互相直接影响岩土体的工程特作用’地下水是岩土体的组成部分&
性&影响建筑物的稳定性和耐久性’地下水引起的岩土工程危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害&
方面的原因造成’
" ! 地下水位升降变化引起的岩土工程危害
在工程勘察中&我们要注意调查了解地下水位的埋藏条件及其升降变化’在天然条件下地下水位一般是季节性的变化&雨季水位上升&旱季水位下降&最高水位与最低水位之间称为水位变动带’地下水位的天然变化是区域性%渐变的&而且变化幅度较小’但是&人为因素引起的局部性地下水位升降变化的幅度和速度往往大于天然变化&它所引起的岩土工程危害更为严重’
为了正确评价地下水位升降变化对岩土工程的影响&在工程勘察中首先要准确地测定静水位’静水位是指天然状态下地下水稳定水位&在测定静水位时应符合下列要求!
#$在上部为潜水%下部为承压水或多层含水层地区&均应分! 层测定水位(
#$静水位的测定应有一定的稳定时间&钻进过程中的初见’
水位不一定是静水位’一般地区每小时测定一次&三次所测水位值相同或孔内水位差不超过’! (可作为静水位(, -者&
#$工程勘察需要时&宜在勘察结束后&统一测量一次静水(
位’因为静水位是相对的&它也随着地下水补给或排泄条件的变化而变化(
影响&测定静水位前应将测水管打入含水层’" , -或钻孔洗清后&再测量静水位’
为了解地下水位升降变化&可根据工程需要进行监测&查明地下水最高%最低水位及变化幅度等’
广东地区地下水位升降变化引起的一些主要岩土工程危害有如下四种情况’
" #! ! 潜水位上升引起的岩土工程危害
主要有! #含水层颗粒细小&其渗潜水位上升的原因很多&! $透性弱&地下迳流差&尤其是上覆粗粒松散地层时&地表水容易下渗(#$当包气带薄时&毛细带接近地表&土饱和差小(#地下水’($流梯度小或者平缓时&排泄不畅(#$当含水层沿水流方向岩性突#渗透性减弱或遇到隔水层时&潜水排泄困难’然变细%
上述四种原因引起潜水位上升&多出现在我省滨海平原%冲湖塘%水库%渠积平原一级阶地及山前平原前缘地带’此外河流%道等地表水体渗入补给潜水层&也会引起潜水位升高’
广东地区由于潜水位升高引起的主要岩土工程危害有! #! $土壤沼泽化%盐渍化%主要发生于海积平原低洼地带’#$斜坡岩’土体产生滑移%崩塌等’主要发生于风化作用强烈的丘陵台地区’#$崩解性岩土软化%崩解&岩体结构破坏&强度降低&压缩性(增大’主要发生于风化残积土及强风化岩地区’#$导致粉细砂#及粉土被水饱和呈松散状态&可能产生流砂%砂土液化等’主要发生于第四系全新统冲积%海积松散粉细砂层中’#可能造成$$地下洞室内充水淹没(基础上浮&使建筑物失稳’" #" ! 地下水位过大下降引起的岩土工程危害
地下水位局部过大下降的原因&主要是人为因素改变了水文地质条件造成的&如集中过量的抽取地下水&使地下水的开采量大于补给量&导致地下水位过大而持续下降&降落漏斗亦相应的不断扩大(另外&工程活动如矿床疏干%降水工程%施工排水等也能造成局部地下水位过大下降’
地下水位局部过大下降引起的主要岩土工程问题是地面塌陷%地面沉降%地裂&破坏岩土体的稳定性&危害建筑物的稳定性’在广东一些隐伏岩溶地区&由于供水%排水造成地下水位过大下降&引起严重的地面塌陷%地面沉降%地裂’" #$! 地下水位升降变化引起的岩土工程危害
万方数据#$当采用泥浆钻进时&为了避免孔内泥浆对含水层的封闭#
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陈国明’浅谈地下水危害及工程勘察水文地质评价
! ’.
坡失稳" 故应重视防治基坑突涌"
#$基坑突涌防治措施’首先判断能否发生基坑突涌现象" ’
为此! 在工程勘察中应查明基坑范围内隔水层的厚度%岩性%重承压含水层顶板埋深%承压水头高度! 含水层的类型%岩性等! 度!
再根据基坑开挖深度! 判断能否产生突涌现象以及预测突涌形式及其危害" 经过判断! 如果可能产生突涌现象! 则需提出防治一是控制基坑开挖深措施的建议" 防治突涌可以考虑两个方案’
使基底隔水层保留不致产生突涌的厚度&二是在基坑外围设度!
降低承压水位! 减少承压水头压力" 置排水孔!
%! 工程勘察水文地质评价
"""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""
地下水位升降变化能引起膨胀性岩土产生不均匀的胀缩变形! 严重者形成地裂! 引起建筑物特别是低层或轻型建筑物的破坏" 当地下水位变化频繁或变化幅度大时! 不仅岩土的膨胀收缩而且胀缩幅度也大" 因此! 在膨胀性岩土地区进行工变形往复!
程勘察时! 应特别注意对场地水文地质条件的研究! 特别是地下水位的升降变化幅度和变化规律" 这对地基基础深度的选择#宜不宜选在地下水位变动带选在地下水位以上或地下水位以下! 有重要的参考价值" 内$
在建筑工程的地基内! 当地下水位在基础底面以下压缩层范围内发生变化时! 就能直接影响建筑物的稳定性" 若水位在压缩层范围内上升时!
软化地基土! 使其强度降低%压缩性增大! 建筑物可能产生较大的沉降变形&
若水位在压缩层范围下降时! 岩土的自重应力增加! 可能引起地基基础的附加沉降! 如果土质不均匀或地下水位的突然下降也可能使建筑物发生变形破坏" #%! 地下水位对岩土物理力学性质的影响
在地下水位以上%
地下水位变动带和地下水位以下! 具有明显的变化规律’土体从上到下! 有天然含水量%孔隙比由小#大#小! 压缩模量%承载力由大#小#大的变化规律" 这是由于地下水位以上部位! 经长期淋滤作用! 铁铝富集! 并对土颗粒起胶结和充填作用!
增大了土粒间连接力! 往往形成(硬壳层) ! 因而含水量%
孔隙比小而压缩模量和承载力增高&而位于地下水位变动带的土层!
由于地下水积极交替! 土中的铁铝成分淋失! 土质变松! 因而含水量%孔隙比增大! 压缩模量%承载力降低&位于地下水位以下的土层!
由于地下水交替缓慢! 氧化%水解作用减弱! 加之上覆土层的自重压力作用! 土质比较密实! 因而含水量%孔隙比减小!
压缩模量%承载力增高" 但应当指出! 残积土与强风化岩接触部位! 由于强风化岩中往往含有风化孔隙裂隙水! 直接作用于残积土底部土层! 因而往往在残积土与强风化岩接触带形成一个软塑土层"
上述实例说明! 岩土特别是各类软质岩石%风化残积土%不同成因的粘性土等! 其物理力学性质的变化规律! 与地下水位有着密切的联系" 因此!
在分析研究岩土物理力学的变化规律时! 应充分重视地下水位这一重要影响因素" ! 地下水动水压力作用引起的岩土工程危害
地下水在天然状态下动水压力作用比较微弱!
但是在人为工程活动中由于改变了地下水天然动力平衡条件! 在一定的动水压力作用下! 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"
下面介绍高层建筑深基坑开挖中由于承压水头压力作用引起的基坑突涌问题" 在基坑下部有承压含水层存在时! 开挖基坑减小了承压含水层上覆隔水层的厚度!
当隔水层减小到一定程度时! 承压水的水头压力能顶裂或冲毁基坑底板! 造成突涌现象"
#!
$基坑突涌形式及其危害’基坑突涌形式主要与承压含水层的类型及其岩性有关" 当承压含水层为裂隙水%岩溶水或中粗砂%砾砂%卵砾孔隙水时! 基底顶裂! 地下水从裂缝中涌出! 使其基坑积水&
当承压含水层为细粒砂层时! 基底产生喷水冒砂现象" 基坑突涌不但给施工带来很万方数据
大困难! 而且破坏地基强度! 造成边
以往的工程勘察报告中!
多数只是对天然状态下的水文地质条件作一般性评价!
很少结合基础设计和施工的需要评价地下水对岩土工程的作用和危害" 在一些水文地质条件比较复杂的地区!
由于工程勘察中对水文地质问题调查研究不深入! 设计中又忽视了水文地质问题!
有时导致地下水引起的各种岩土工程危害" 根据以往的经验和教训! 今后在工程勘察中! 对水文地质的评价! 应考虑以下内容’
#!
$工程勘察中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选型的需要! 查明有关水文地质问题! 提供选型所需要的水文地质资料"
#(
$工程勘察中不仅要查明地下水的天然状态和天然条件! 更重要的是要分析预测在人为工程活动中地下水天然状态和天然条件的变化!
及其对岩土体和建筑物的反作用! 这是岩土工程设计与施工中必然遇到的问题"
##
$工程勘察中的水文地质评价内容! 应从工程角度! 按地下水对工程的作用与影响! 提出不同条件下应当着重评价的水文地质问题" 举例如下’
" 对埋藏在地下水位以下的建筑地基基础!
应根据地下水水质分析资料和地基基础所处的地下水环境! 评价地下水对混凝土的腐蚀性&
#对选用软质岩石%
强风化岩%残积土%膨胀土等岩土体作为地基基础持力层的建筑场地! 应根据地下水位埋藏深度及其动态变化资料! 评价地下水活动对上述岩土体可能产生的软化%崩解%
胀缩等有害作用&$在地基基础压缩层的范围内存在松散饱和的粉细砂或粉土层! 基础工程施工过程中可能引起水头差时! 应根据地下水动水压力变化资料!
预测产生潜蚀%流砂%管涌的可能性&%当基础下部存在承压含水层时!
在评价基坑开挖后! 应注意引起承压水头压力冲毁基坑底板! 造成突涌的可能性"
&在地下水位以下开挖基坑%
采取排水措施时! 应根据抽水试验资料! 评价含水地层的渗透性和富水性! 以及由于工程施工降水!
在地下水位下降影响范围内! 能否引起土体沉降%地面沉降或边坡失稳! 影响周围建筑物的稳定性"
工程勘察中要切实做好有关水文地质测试工作和地下水监测工作!
为水文地质评价提供充分%可靠的依据" " $
浅谈地下水危害及工程勘察水文地质评价
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陈国明
广东省地质勘查局七一九地质大队,广东,肇庆,526020西部探矿工程
WEST-CHINA EXPLORATION ENGINEERING2006,18(3)15次
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引用本文格式：陈国明 浅谈地下水危害及工程勘察水文地质评价[期刊论文]-西部探矿工程 2006(3)