工程地质培训之地震.pdf

1、第第5章章地下水地下水水的循环水的循环大气水、地表水和地下水之大气水、地表水和地下水之间不间断的运动和相互转化的过程。间不间断的运动和相互转化的过程。第一节第一节 地下水概述地下水概述 一、岩石的空隙特征和地下水储存一、岩石的空隙特征和地下水储存（一）岩石的空隙性（一）岩石的空隙性所有的岩石都有空隙，没有空隙的岩石是不所有的岩石都有空隙，没有空隙的岩石是不存在的，岩石的空隙是地下水储存场所和运动存在的，岩石的空隙是地下水储存场所和运动的通道。的通道。空隙性空隙性：是指由于岩石的性质和受力作用的不同，：是指由于岩石的性质和受力作用的不同，空隙的形状、多少、连通性与分布等方面的性空隙的形状、多少、

2、连通性与分布等方面的性质质分类：分类：孔隙、裂隙、溶隙孔隙、裂隙、溶隙1.孔隙孔隙主要存在于松散岩石中，为颗粒或颗粒集合体主要存在于松散岩石中，为颗粒或颗粒集合体之间的空隙之间的空隙重要概念：孔隙度重要概念：孔隙度：它反映了岩石储存地下水的能力它反映了岩石储存地下水的能力影响因素：影响因素：a、岩石的密实程度：越密实，孔隙度越小、岩石的密实程度：越密实，孔隙度越小b、颗粒的均匀性：越不均匀（分选性差），孔隙度、颗粒的均匀性：越不均匀（分选性差），孔隙度越小（主要因素）越小（主要因素）c、颗粒的形状：颗粒越浑圆，孔隙度越小、颗粒的形状：颗粒越浑圆，孔隙度越小d、颗粒的胶结程度：胶结程度越好，孔隙

3、度越小、颗粒的胶结程度：胶结程度越好，孔隙度越小%100)(n松散岩石的总体积空隙的体积孔隙度2.裂隙裂隙坚硬的岩石在内外地质应力的作用下因岩坚硬的岩石在内外地质应力的作用下因岩石破裂而产生的空隙。它反映了岩石储存地下石破裂而产生的空隙。它反映了岩石储存地下水的能力水的能力裂隙一般呈现裂缝状，具有明显的不均匀裂隙一般呈现裂缝状，具有明显的不均匀性和方向性只有当不同方向的裂隙相互连通，性和方向性只有当不同方向的裂隙相互连通，构成裂隙网络时，裂隙才能成为地下水储存场构成裂隙网络时，裂隙才能成为地下水储存场所和运动通道。裂隙的连通性比孔隙的连通性所和运动通道。裂隙的连通性比孔隙的连通性差。差。衡量指

4、标：裂隙率衡量指标：裂隙率%100)(Kr岩石的总体积裂隙的体积裂隙率3.溶隙溶隙可溶性的岩石在水流的溶蚀作用下形成的空隙。可溶性的岩石在水流的溶蚀作用下形成的空隙。反映岩石储存地下水的能力的指标。反映岩石储存地下水的能力的指标。可溶性的岩石：可溶性的岩石：石灰岩、白云岩、石膏、硬石石灰岩、白云岩、石膏、硬石膏、盐层等。膏、盐层等。溶隙溶隙：溶洞、地下暗河、竖井、落水洞：溶洞、地下暗河、竖井、落水洞衡量指标：岩溶率衡量指标：岩溶率特点：特点：连通性好，岩溶率变化大连通性好，岩溶率变化大%100)(KK岩石的总体积溶隙的体积岩溶率（二）地下水的存在形式（二）地下水的存在形式岩石空隙中的水：结合水

5、（吸着水、薄膜水）、重力岩石空隙中的水：结合水（吸着水、薄膜水）、重力水、毛细水、固态水和气态水。水、毛细水、固态水和气态水。1.气态水气态水：水蒸气状态。不能直接被利用，也不能被作物：水蒸气状态。不能直接被利用，也不能被作物吸收，但通过自身的迁移和蒸发凝结可以改变地下水的吸收，但通过自身的迁移和蒸发凝结可以改变地下水的分布。分布。2.结合水结合水：由于静电引力作用，吸附在岩石颗粒表面的水。：由于静电引力作用，吸附在岩石颗粒表面的水。根据结合的紧密程度的不同，结合水可分为吸着水和薄根据结合的紧密程度的不同，结合水可分为吸着水和薄膜水膜水吸着水（强结合水）吸着水（强结合水）：吸附在岩石颗粒的表面

6、较近处。吸附在岩石颗粒的表面较近处。特点：特点：a、水在岩石颗粒表面结合非常紧密，吸附力达、水在岩石颗粒表面结合非常紧密，吸附力达10000个大气压，近似于固态，不同于一般的液个大气压，近似于固态，不同于一般的液态水。态水。b、很难用机械的方法把它与颗粒分开，只有当空、很难用机械的方法把它与颗粒分开，只有当空气中的饱和差很大或气中的饱和差很大或105才能将他们分开才能将他们分开c、不受重力支配，不能溶解盐类，不能导电、不、不受重力支配，不能溶解盐类，不能导电、不能传递静水压力能传递静水压力d、密度大，、密度大，2.0g/3e、水量小，不能被植物吸收、水量小，不能被植物吸收f、具有极大的粘滞性和

7、弹性、具有极大的粘滞性和弹性薄膜水（弱结合水）：薄膜水（弱结合水）：吸附在岩石颗粒的表面较远处。吸附在岩石颗粒的表面较远处。特点：特点：a、水分子离岩石颗粒表面越远，结合力越小。、水分子离岩石颗粒表面越远，结合力越小。b、当空气相对湿度达到饱和时，、当空气相对湿度达到饱和时，能将他们分开能将他们分开c、不受重力支配，不能导电、不能传递静水压力、不受重力支配，不能导电、不能传递静水压力d、密度和普通水差不多，但具有极大的粘滞性、密度和普通水差不多，但具有极大的粘滞性e、有较低的溶解盐能力、有较低的溶解盐能力结合水的含量取决于岩石颗粒的表面积，岩石颗结合水的含量取决于岩石颗粒的表面积，岩石颗粒越细

8、，颗粒的表面越大，结合水含量约大；反之，粒越细，颗粒的表面越大，结合水含量约大；反之，越小。越小。3.毛细水（半自由水）：毛细水（半自由水）：存在于细小的裂隙和孔隙中的水，不受颗粒表面的静存在于细小的裂隙和孔隙中的水，不受颗粒表面的静电应力影响，但受表面张力和重力影响电应力影响，但受表面张力和重力影响4.重力水重力水：（研究的主要对象）在重力作用下能自由活动的地下（研究的主要对象）在重力作用下能自由活动的地下水水5.固态水（冰）固态水（冰）透水性透水性指岩石透过水的能力（由于有相互连通的空隙）指岩石透过水的能力（由于有相互连通的空隙）透水性取决于：岩石空隙的大小；孔隙的多少及形透水性取决于：岩

9、石空隙的大小；孔隙的多少及形状；颗粒的分选程度。状；颗粒的分选程度。颗粒越大，分选性越好，透水性越强；反之，越差。颗粒越大，分选性越好，透水性越强；反之，越差。衡量指标衡量指标：渗透系数渗透系数K（重要的水文地质参数）（重要的水文地质参数）透水岩石透水岩石-砂、砾石、卵石、裂隙和溶隙发砂、砾石、卵石、裂隙和溶隙发育的坚硬岩石育的坚硬岩石半透水岩石半透水岩石-粉质粘土、粉土、黄土、裂隙粉质粘土、粉土、黄土、裂隙和溶隙不太发育的坚硬岩石和溶隙不太发育的坚硬岩石不透水岩石不透水岩石-粘土、淤泥、裂隙和溶隙不发粘土、淤泥、裂隙和溶隙不发育的坚硬岩石育的坚硬岩石（三（三）含水层和隔水层含水层和隔水层分类

10、：含水层和隔水层分类：含水层和隔水层含水层含水层：贮存有地下水的透水层。：贮存有地下水的透水层。隔水层隔水层：孔隙和裂隙少而小，相对不透水的岩层。：孔隙和裂隙少而小，相对不透水的岩层。含水层的基本条件含水层的基本条件a、岩层具有容纳重力水的空隙（先决条件）、岩层具有容纳重力水的空隙（先决条件）b、有储存和聚集地下水的地质条件、有储存和聚集地下水的地质条件空隙岩层下有隔水层，使水不能下漏空隙岩层下有隔水层，使水不能下漏水平方向有隔水阻挡，以免水全部流空水平方向有隔水阻挡，以免水全部流空地下水的来源渗透水渗透水埋藏水埋藏水凝结水凝结水原生水原生水大气降水大气降水冰雪溶水冰雪溶水地表水地表水渗入地下

11、渗入地下聚集的水聚集的水水蒸气水蒸气凝结后凝结后渗入地下渗入地下的水的水地史时期地史时期沉积物空沉积物空隙中被封隙中被封闭保存下闭保存下来的水，来的水，又称古水又称古水岩浆中析岩浆中析出的结晶出的结晶水和水汽水和水汽又称又称岩浆水岩浆水第二节、地下水的基本类型第二节、地下水的基本类型（一）（一）地下水按埋藏条件分类地下水按埋藏条件分类（二）（二）地下水按含水层性质分类地下水按含水层性质分类114-15（一）地下水按埋藏条件分类及其特征潜水包气带水承压水是指存在于地面以下包气带中的水。是指存在于地面以下包气带中的水。包气带水(1 1)水量不大水量不大，但季节性变化强烈但季节性变化强烈。(2 2)

12、补给区和分布区是一致的补给区和分布区是一致的。(3 3)一般矿化度低一般矿化度低，但水质最易受污染但水质最易受污染。(4 4)所含的上层滞水水量不大所含的上层滞水水量不大，但其常常是引但其常常是引起土质边坡滑坍起土质边坡滑坍，地基地基、路基沉陷路基沉陷、冻胀冻胀等病害的重要因素等病害的重要因素。包气带水包括土壤水和上层滞水包气带水包括土壤水和上层滞水主要特征：主要特征：潜水潜水指埋藏于地表以下指埋藏于地表以下，第一个稳定隔水层之第一个稳定隔水层之上具有自由水面的饱水带中的重力水上具有自由水面的饱水带中的重力水。潜水面的特征潜水面的特征 潜水面一般呈倾斜的潜水面一般呈倾斜的各种形态的曲面各种形态

13、的曲面。潜水面的起伏经常与地形一致潜水面的起伏经常与地形一致，只是比地只是比地形起伏平缓一些；潜水面与地表面的形态具有形起伏平缓一些；潜水面与地表面的形态具有相似性相似性。当当含水层厚度变大时含水层厚度变大时，潜水面坡度变缓潜水面坡度变缓；当岩层当岩层透水性变好透水性变好，潜水面坡度变缓潜水面坡度变缓。潜水面一般呈倾斜的潜水面一般呈倾斜的各种形态的曲面各种形态的曲面。潜水面的起伏经常与地形一致潜水面的起伏经常与地形一致，只是比只是比地形起伏平缓一些；潜水面与地表面的地形起伏平缓一些；潜水面与地表面的形态具有相似性形态具有相似性。地表地形的影响地表地形的影响当当含水层厚度变大时含水层厚度变大时，

14、潜水面坡度变缓潜水面坡度变缓；含水层厚度的影响含水层厚度的影响当岩层当岩层透水性变好透水性变好，潜水面坡度变缓潜水面坡度变缓。岩层透水性的影响岩层透水性的影响 潜水等水位线图潜水等水位线图潜水等水位线图潜水等水位线图是根据所在地区各水文地质点是根据所在地区各水文地质点（井井、钻孔钻孔、试坑和泉等试坑和泉等），在大致相同的时间内所测得的潜在大致相同的时间内所测得的潜水面的水位标高编制而成的水面的水位标高编制而成的。ABHHIBAAB潜水等水位线图的用途潜水等水位线图的用途反映潜水与地表水的反映潜水与地表水的相互关系相互关系；确定潜水的确定潜水的埋藏深度埋藏深度；如有隔水层顶板标高，可以确定含水层

15、如有隔水层顶板标高，可以确定含水层的的厚度厚度可以确定潜水的可以确定潜水的流向流向及潜水面的及潜水面的水力坡度水力坡度；潜水的补给潜水的补给含水层中地下水从外部含水层中地下水从外部（如大气降水如大气降水、地表水等地表水等）获得大量补充的过程称为获得大量补充的过程称为地下水地下水的补给的补给。潜水的补给潜水的补给大气降水大气降水;地表水的补给；地表水的补给；潜水的补给大气降水河流补给潜水潜水的补给地表水的补给 潜水的排泄潜水的排泄蒸发蒸发;泉的排泄；泉的排泄；向地表水排泄；向地表水排泄；人为排泄。人为排泄。潜水的排泄泉潜水补给河流潜水的排泄向地表水排泄承压水承压水埋藏并充满在两个隔水层之间的含水

16、层中埋藏并充满在两个隔水层之间的含水层中具有承压性质的地下水具有承压性质的地下水，是一种有压重力水是一种有压重力水。(a)(b)图 611（a a）等水压线图；（）等水压线图；（b b）水文地质剖面）水文地质剖面1 1-地形等高线；地形等高线；2 2-承压含水层顶板等高线；承压含水层顶板等高线；3 3-等水压线等水压线；4 4承压水承压水位线；位线；5 5-承压水流向；承压水流向；6 6-自流区；自流区；7 7-井；井；8 8-含水层；含水层；9 9-隔水层；隔水层；1010-干井；干井；1111-非自流井；非自流井；1212-自流井自流井如图中如图中A点：点：地形标高地形标高103m，承压水

17、位，承压水位91m，含水层顶板标高含水层顶板标高83m。则承压水位埋深为：则承压水位埋深为：1039112m承压水头为承压水头为:91838 m含水层埋深为含水层埋深为：1038320m承压水等水位线图可确定承压水等水位线图可确定下列重要指标：下列重要指标：承压水位埋深承压水位埋深 承压水头大小承压水头大小 含水层埋深（初见水位）含水层埋深（初见水位）承压水的补给承压水的补给大气降水大气降水；地表水；地表水；潜水。潜水。承压水的补给承压水的补给大气降水大气降水当补给区当补给区位于河床地带位于河床地带时，地表水才可以时，地表水才可以成为补给来源。成为补给来源。承压水的补给承压水的补给地表水地表水

18、当承压含水层补给区当承压含水层补给区位于潜水之下位于潜水之下，潜水，潜水可以泄入承压含水层中构成其补给源。可以泄入承压含水层中构成其补给源。承压水的补给承压水的补给潜水潜水 承压水的排泄承压水的排泄向潜水排泄向潜水排泄;泉的排泄；泉的排泄；向地表水排泄。向地表水排泄。当排泄区上当排泄区上有潜水存在有潜水存在时，则可以排泄时，则可以排泄入潜水中。入潜水中。承压水的排泄承压水的排泄潜水潜水当当侵蚀面下切侵蚀面下切达到承压含水层时，就以泉达到承压含水层时，就以泉水形式排泄。水形式排泄。承压水的排泄承压水的排泄泉泉导水断层切断含水层导水断层切断含水层时，沿断层带，承压时，沿断层带，承压水也可以泉的形式

19、排泄。水也可以泉的形式排泄。承压水的排泄承压水的排泄泉泉河谷下切河谷下切至含水层，则承压水向地表水排至含水层，则承压水向地表水排泄。泄。承压水的排泄承压水的排泄地表水地表水 承压水的径流承压水的径流径流条件的好坏与径流条件的好坏与地形条件地形条件、含水层的含水层的透水性透水性、补给区与排泄区的水位差补给区与排泄区的水位差、承压含承压含水层的挠曲程度水层的挠曲程度等有关等有关。按成因分为：按成因分为：风化裂隙水、成岩裂隙水、构造裂隙水风化裂隙水、成岩裂隙水、构造裂隙水裂隙水及岩溶水裂隙水及岩溶水裂隙水裂隙水埋藏在基岩裂隙中的地下水埋藏在基岩裂隙中的地下水风化裂隙水风化裂隙水特征：特征：多为层状裂

20、隙水；多为层状裂隙水；水平方向透水性均匀，垂水平方向透水性均匀，垂直方向随深度减弱；直方向随深度减弱；多属潜水，也有上层滞水；多属潜水，也有上层滞水；大气降水补给；明显季节大气降水补给；明显季节性循环交替；常以泉的形式性循环交替；常以泉的形式排泄排泄成岩裂隙水成岩裂隙水特征：特征：岩浆岩中成岩裂隙水发育岩浆岩中成岩裂隙水发育多为层状裂隙水，在一定范围内互相连通；多为层状裂隙水，在一定范围内互相连通；多属潜水，也可是承压水；多属潜水，也可是承压水；构造裂隙水构造裂隙水特征：特征：构造应力分布均匀，形成层构造应力分布均匀，形成层状构造裂隙水；构造应力分布状构造裂隙水；构造应力分布不均匀，形成脉状构

21、造裂隙水不均匀，形成脉状构造裂隙水可以是潜水，也可是承压水可以是潜水，也可是承压水渗透性各向异性；渗透性各向异性；脉状裂脉状裂隙水隙水层桩裂层桩裂隙水隙水岩溶水岩溶水赋存和运移于可溶岩（如石灰岩、白云岩、大理岩、石赋存和运移于可溶岩（如石灰岩、白云岩、大理岩、石膏、岩盐等）的溶隙溶洞（洞穴、管道、暗河）中的地膏、岩盐等）的溶隙溶洞（洞穴、管道、暗河）中的地下水，又称喀斯特水。下水，又称喀斯特水。按埋藏条件分为：按埋藏条件分为：岩溶上层滞水、岩溶潜水、岩溶承压水岩溶上层滞水、岩溶潜水、岩溶承压水特点：特点：是分布极不均匀是分布极不均匀在可溶性岩层裸露于地表的补给区，入渗补给有两种方式：灌式在可溶

22、性岩层裸露于地表的补给区，入渗补给有两种方式：灌式补给，渗入式补给补给，渗入式补给岩溶水可通过一个泉或泉群集中排泄；而补给区则成为地表水缺岩溶水可通过一个泉或泉群集中排泄；而补给区则成为地表水缺乏，岩溶水又埋得很深的缺水地区。乏，岩溶水又埋得很深的缺水地区。岩溶水水位动态变化幅度大而且变化快。岩溶泉往往雨季流量急岩溶水水位动态变化幅度大而且变化快。岩溶泉往往雨季流量急增，而雨后又骤减，增，而雨后又骤减，无压水流与承压水流并存，层流与紊流并存，以层流为主。无压水流与承压水流并存，层流与紊流并存，以层流为主。岩溶含水系统一般水量丰富、水质优良，常作大中型供水源。岩溶含水系统一般水量丰富、水质优良，

23、常作大中型供水源。位于岩溶水分布地区的矿坑，容易产生突然大量涌水，甚至造成位于岩溶水分布地区的矿坑，容易产生突然大量涌水，甚至造成淹矿事故。淹矿事故。地下水天然露头地下水天然露头，是地下水或含水层通道露出地表形成的是地下水或含水层通道露出地表形成的，是地下的主要排泄方式之一是地下的主要排泄方式之一5.2.5 5.2.5 泉泉侵蚀泉侵蚀泉接触泉接触泉溢出泉溢出泉泉的类型按补给源分为：泉的类型按补给源分为：包气带泉包气带泉上层滞水补给，水量小，季节变化大，动态不稳定上层滞水补给，水量小，季节变化大，动态不稳定按出露条件分为按出露条件分为潜水泉潜水泉(下降泉下降泉)潜水补给，动态稳定，有季节性变化规

24、律潜水补给，动态稳定，有季节性变化规律自流水泉自流水泉(上升上升泉泉)承压水补给，动态稳定，年变化不大承压水补给，动态稳定，年变化不大5.3 5.3 地下水的性质地下水的性质5.3.1 5.3.1 地下水的物理性质地下水的物理性质温度温度受气候和地质条件控制，受气候和地质条件控制，010001000 0C C颜色颜色取决于化学成分及悬浮物，含取决于化学成分及悬浮物，含CaCa2+2+、MgMg2+2+的水为蓝色；的水为蓝色；含含FeFe2+2+的水为灰蓝色；含的水为灰蓝色；含FeFe3+3+的水为褐黄色的水为褐黄色透明度透明度地下水多为半透明地下水多为半透明气味气味含有气体或有机质，具有一定气

25、味。含有气体或有机质，具有一定气味。味道味道主要取决于地下水化学成分。含主要取决于地下水化学成分。含NaclNacl有咸味；含有咸味；含CaCOCaCO3 3的水清凉可口；含的水清凉可口；含Ca(OH)Ca(OH)2 2和和Mg(HCO)Mg(HCO)2 2的水有甜味；含的水有甜味；含MgclMgcl2 2和和MgSOMgSO4 4，有苦味，有苦味导电性导电性含有一些电解质时，导电性增强含有一些电解质时，导电性增强5.3.2 5.3.2 地下水的化学特征地下水的化学特征阳离子：阳离子：H H+、NaNa+、K K+、NHNH4 4+、CaCa2+2+、MgMg2+2+、FeFe2+2+。阴离子

26、：阴离子：OHOH-、ClCl-、SOSO4 42 2-、NONO2 2-、NONO3 3-、HCOHCO3 3-、COCO3 32 2-、SiOSiO3 32 2-、POPO4 42 2-其中最多的是其中最多的是NaNa+、K K+、CaCa2+2+、MgMg2+2+和和ClCl-、SOSO4 42 2-、HCOHCO3 3-主要离子成分主要离子成分地下水中常见盐类的溶解度（地下水中常见盐类的溶解度（0 00 0C C，g/Lg/L）盐类盐类溶解度溶解度盐类盐类溶解度溶解度盐类盐类溶解度溶解度NaClNaCl350350NaSONaSO4 45050NaNa2 2COCO3 3193.919

27、3.9KClKCl290290MgSOMgSO4 4270270MgCOMgCO3 30.10.1MgClMgCl2 2558.1558.1CaSOCaSO4 41.91.9CaCOCaCO3 30.180.18CaClCaCl2 2731.9731.94.Cl4.Cl来源于沉积岩中所含岩盐或其它氯化物的溶解；岩浆岩中来源于沉积岩中所含岩盐或其它氯化物的溶解；岩浆岩中含氯矿物的风化溶解；海水；火山喷发物的溶滤；工业、生活含氯矿物的风化溶解；海水；火山喷发物的溶滤；工业、生活污水及粪便中大量氯污水及粪便中大量氯5.SO5.SO4 42 2-来源于含石膏或其它硫酸盐的沉积岩的溶解；硫和硫化物来源于

28、含石膏或其它硫酸盐的沉积岩的溶解；硫和硫化物的氧化的氧化6.HCO6.HCO3 3-来源于含碳酸盐类沉积物岩的溶解；岩浆岩和变质岩中含来源于含碳酸盐类沉积物岩的溶解；岩浆岩和变质岩中含铝硅酸盐矿物的风化溶解铝硅酸盐矿物的风化溶解1.Na1.Na+、K K+来源于含钠盐、钾盐的沉积岩的溶解；岩浆岩和变质岩来源于含钠盐、钾盐的沉积岩的溶解；岩浆岩和变质岩中含钠、钾矿物的风化溶解中含钠、钾矿物的风化溶解2.Ca2.Ca2+2+来源于含钙碳酸盐类沉积物和石膏沉积物的溶解；岩浆岩和来源于含钙碳酸盐类沉积物和石膏沉积物的溶解；岩浆岩和变质岩中含钙矿物的风化溶解变质岩中含钙矿物的风化溶解3.Mg3.Mg2+

29、2+来源于含镁碳酸盐类沉积物岩；岩浆岩和变质岩中含镁矿物来源于含镁碳酸盐类沉积物岩；岩浆岩和变质岩中含镁矿物的风化溶解的风化溶解主要气体成分主要气体成分O O2 2、N N2 2、COCO2 2及及H H2 2S S以入渗补给为主，与大气圈关系密切的地下水含以入渗补给为主，与大气圈关系密切的地下水含O O2 2、N N2 2较多较多地下水处在与大气隔绝的环境中，当有机质存在时，地下水处在与大气隔绝的环境中，当有机质存在时，SOSO4 4还还原生成原生成H H2 2S S，如封闭地质构造的油田水中，如封闭地质构造的油田水中浅部地下水：植物根系的呼吸作用及有机质残骸的发酵作用，浅部地下水：植物根系

30、的呼吸作用及有机质残骸的发酵作用，会在包气带水中形成会在包气带水中形成COCO2 2，深部地下水：含碳酸盐类的岩石，在深部高温影响下，会分解深部地下水：含碳酸盐类的岩石，在深部高温影响下，会分解生成生成COCO2 2，近代工业的发展，人为产生的有近代工业的发展，人为产生的有COCO2 2显著增加显著增加主要胶体成分主要胶体成分以碳、氢、氧为主的有机质通常以胶体方式存在于地下水中；以碳、氢、氧为主的有机质通常以胶体方式存在于地下水中；很难以离子状态溶于水的化合物也以胶体形式存在于地下水中，很难以离子状态溶于水的化合物也以胶体形式存在于地下水中，主要有主要有Fe(OH)Fe(OH)2 2、Al(O

31、H)Al(OH)3 3、SiOSiO2 2酸碱度酸碱度氢离子浓度氢离子浓度PHPH值来衡量值来衡量强酸性水强酸性水PH5PH9 PH9；硬度硬度取决于水中取决于水中CaCa2+2+、MgMg2+2+的含量的含量总硬度总硬度水中所含的总量水中所含的总量暂时硬度暂时硬度水煮沸后，水中一部分水煮沸后，水中一部分CaCa2+2+、MgMg2+2+与与HCOHCO3 3-作用生成作用生成CaCOCaCO3 3和和MgCOMgCO3 3沉淀，这部分沉淀，这部分CaCa2+2+、MgMg2+2+的总量的总量永久硬度永久硬度总硬度暂时硬度总硬度暂时硬度碳酸盐硬度碳酸盐硬度地下水中地下水中HCOHCO3 3-与

32、与CaCa2+2+、MgMg2+2+含量相当的总量含量相当的总量1 1德国度德国度1L1L水中水中含有含有10mg10mg的的CaOCaO类别类别德国度德国度类别类别德国度德国度极软水极软水4.24.2硬水硬水16.825.216.825.2软水软水4.28.44.28.4极硬水极硬水25.225.2微硬水微硬水8.416.88.416.8地下水中所含各种离子、分子与化合物的总量地下水中所含各种离子、分子与化合物的总量(g/L)(g/L)矿化度矿化度地下水按总矿化度的分类地下水按总矿化度的分类类别类别总矿化度总矿化度(g/L)(g/L)类别类别总矿化度总矿化度(g/L)(g/L)淡水淡水1 1

33、盐水盐水(高矿化水高矿化水)10151015微咸水微咸水(弱矿化水弱矿化水)1313卤水卤水1515咸水咸水(中等矿化水中等矿化水)310310习惯上以习惯上以1051101051100 0C C时将水灼干所得的干涸残余物总量叫总时将水灼干所得的干涸残余物总量叫总矿化度矿化度5.4 5.4 地下水对建筑工程的影响地下水对建筑工程的影响概述概述地下水对土木工程建设的不良影响主要有：地下水对土木工程建设的不良影响主要有：地下水渗透水流作用引起的流砂、管涌、潜蚀；地下水渗透水流作用引起的流砂、管涌、潜蚀；地下水对位于水位下的岩石、土层和建筑物基础产生的浮托地下水对位于水位下的岩石、土层和建筑物基础产

34、生的浮托作用；作用；人工降低地下水位产生的地基沉降以及地下水渗流引起的水人工降低地下水位产生的地基沉降以及地下水渗流引起的水库及坝体渗漏等问题。库及坝体渗漏等问题。5.4 5.4 地下水对建筑工程的影响地下水对建筑工程的影响概述概述5.4 5.4 地下水对建筑工程的影响地下水对建筑工程的影响概述概述5.4 5.4 地下水对建筑工程的影响地下水对建筑工程的影响5.4.15.4.1地下水位下降引起软土地基沉降地下水位下降引起软土地基沉降在软土层中进行深基础施工时，往往需要人工降低地下水，在软土层中进行深基础施工时，往往需要人工降低地下水，降水措施不当，会引起周围地基土层固结沉降，造成邻近建降水措施

35、不当，会引起周围地基土层固结沉降，造成邻近建筑物或地下管线不均匀沉降，或导致建筑物基础下的土粒流筑物或地下管线不均匀沉降，或导致建筑物基础下的土粒流失，导致建筑物开裂（失，导致建筑物开裂（动画动画）上海康乐路十二层大楼，采用箱基础，开挖深度微上海康乐路十二层大楼，采用箱基础，开挖深度微5.5m5.5m，采用钢，采用钢板桩外加井点降水，抽水板桩外加井点降水，抽水6 6天后，各沉降观测点的沉降量天后，各沉降观测点的沉降量离降水井点距离离降水井点距离(m)(m)3 35 51010202031314141地面沉降量地面沉降量(mm)(mm)10104.54.52.52.52 21 10 0降水期间，

36、距基坑降水期间，距基坑610m610m处，旧民房有裂缝。处，旧民房有裂缝。5.4.2 5.4.2 动水压力产生流土和潜蚀动水压力产生流土和潜蚀5.4.2 5.4.2 动水压力产生流土和潜蚀动水压力产生流土和潜蚀动水压力将土中细小颗粒冲走，形成空洞。动水压力将土中细小颗粒冲走，形成空洞。流土流土(流砂流砂)土颗粒间有效应力为土颗粒间有效应力为0 0，处于悬浮状态。，处于悬浮状态。动水压力动水压力土有效重度土有效重度wsed11IfwddfedIscr11临界水临界水力坡度力坡度机械潜蚀机械潜蚀基准面基准面H H1 1Z Z1 1H H2 2Z Z2 2KIcrII容许水容许水力坡度力坡度4.4.

37、防止流砂的措施防止流砂的措施流砂对岩土工程危害很大，所以在可能发生流砂的地区应尽量利用其流砂对岩土工程危害很大，所以在可能发生流砂的地区应尽量利用其上面的土层作天然地基，也可利用桩基穿透流沙层。总之，应尽量避免水上面的土层作天然地基，也可利用桩基穿透流沙层。总之，应尽量避免水下大开挖施工。若必须时，可以利用下列方法防治流砂：下大开挖施工。若必须时，可以利用下列方法防治流砂：1)1)人工降低地下水位人工降低地下水位将地下水位降至可能产生流沙的地层以下，然后再开挖。将地下水位降至可能产生流沙的地层以下，然后再开挖。2)2)地下连续墙或板桩地下连续墙或板桩其目的一方面是加固坑壁，另一方面是改善地下水

38、的迳流条件，即增其目的一方面是加固坑壁，另一方面是改善地下水的迳流条件，即增长渗流途径，减小地下水力梯度和流速。长渗流途径，减小地下水力梯度和流速。3)3)坑内注水，水下开挖坑内注水，水下开挖在基坑在基坑(或沉井或沉井)中用机械在水下挖掘，避免因排水而造成产生流砂的中用机械在水下挖掘，避免因排水而造成产生流砂的水头差，为了增加砂的稳定，也可向基坑中注水并同时进行挖掘。水头差，为了增加砂的稳定，也可向基坑中注水并同时进行挖掘。4)4)采用土中灌浆或水泥搅拌桩采用土中灌浆或水泥搅拌桩通过土中灌浆或水泥搅拌桩来构成防水帷幕，以防止地下水流入。通过土中灌浆或水泥搅拌桩来构成防水帷幕，以防止地下水流入。

39、5)5)其它方法其它方法处理流砂的方法还有冻结法、化学加固法、爆炸法及加重法等。在基处理流砂的方法还有冻结法、化学加固法、爆炸法及加重法等。在基槽开挖的过程中局部地段出现流砂时，立即抛入大块石等，可以克服流砂槽开挖的过程中局部地段出现流砂时，立即抛入大块石等，可以克服流砂的活动。的活动。5.4.3 5.4.3 地下水的浮托作用地下水的浮托作用当地下建筑设施或建筑物的基础底面位于地下水位以下时，地当地下建筑设施或建筑物的基础底面位于地下水位以下时，地下水对其产生浮力作用；下水对其产生浮力作用；浮力大小，依据地基岩土性质：浮力大小，依据地基岩土性质：1 1、粉土、砂土、碎石土、节理裂隙发育的岩石、

40、粉土、砂土、碎石土、节理裂隙发育的岩石100%100%浮力；浮力；2 2、节理裂隙不发育的岩石、节理裂隙不发育的岩石50%50%浮力；浮力；3 3、粘性土地基、粘性土地基难确定，结合地区经验。难确定，结合地区经验。5.3.4 5.3.4 承压水对基坑稳定的影响承压水对基坑稳定的影响在有深部承压水层的地基中进行深基坑开挖时，要考虑开挖在有深部承压水层的地基中进行深基坑开挖时，要考虑开挖导致的局部隔水层的厚度减小的不利影响，防止隔水层较薄导致的局部隔水层的厚度减小的不利影响，防止隔水层较薄经受不住承压水头压力作用而被承压水冲破。承压水的水头经受不住承压水头压力作用而被承压水冲破。承压水的水头压力冲

41、破基坑底板这种工程地质现象称为压力冲破基坑底板这种工程地质现象称为基坑突涌基坑突涌承压含水层承压含水层粘土层粘土层HHMMHw抽水井KHMw.MKHww.要使基坑开挖安全，必须要使基坑开挖安全，必须基坑底基坑底部粘土部粘土层厚度层厚度含水层含水层顶板承顶板承压水头压水头或降水使得或降水使得5.4.5 5.4.5 地下水对混凝土的腐蚀地下水对混凝土的腐蚀1.1.结晶类腐蚀结晶类腐蚀地下水中含有的化学成分对地下建筑材料如混凝土等具有腐地下水中含有的化学成分对地下建筑材料如混凝土等具有腐蚀作用蚀作用腐蚀类型腐蚀类型SO42-Ca(OH)2CaSO4.2H2OCaO.Al2O3.6H2O水化硫水化硫铝

42、酸钙铝酸钙2.2.分解类腐蚀分解类腐蚀3.3.结晶分解复合类腐蚀结晶分解复合类腐蚀Ca(OH)2CO2CaCO3 +H2O当当COCO2 2含量超过一定数值含量超过一定数值CaCO3 CO2Ca+2HCO3-腐蚀性评价标准腐蚀性评价标准1.1.将将SOSO4 42 2-离子的含量归纳为结晶类腐蚀性的评价指标离子的含量归纳为结晶类腐蚀性的评价指标2.2.将将COCO2 2、HCOHCO3 3-离子和离子和PHPH值归纳为分解类腐蚀性的评价指标值归纳为分解类腐蚀性的评价指标3.3.将将MgMg2+2+、NHNH4 4+、ClCl、SOSO4 42 2-、NONO3 3-离子含量归纳为结晶分解离子含

43、量归纳为结晶分解复合类腐蚀性的评价指标复合类腐蚀性的评价指标混凝土侵蚀场地环境类别混凝土侵蚀场地环境类别环境类别环境类别气候区气候区土层特性土层特性干湿交替干湿交替冰冻区冰冻区高寒区高寒区干旱区干旱区半干旱区半干旱区直接临水，强透水土层中的直接临水，强透水土层中的地下水，或湿润的强透水层地下水，或湿润的强透水层有有混凝土不混凝土不论在地面论在地面或地下，或地下，无干湿交无干湿交替作用，替作用，其腐蚀性其腐蚀性强度比有强度比有干湿交替干湿交替作用时相作用时相对降低对降低混凝土不论混凝土不论在地面或地在地面或地面下，当受面下，当受潮或浸水时；潮或浸水时；并处于严重并处于严重冰冻区、冰冰冻区、冰冻区、微冰冻区、微冰冻区冻区高寒区高寒区干旱区干旱区半干旱区半干旱区弱透水土层中的地下水，或弱透水土层中的地下水，或湿润的强透水层湿润的强透水层有有湿润区湿润区半湿润区半湿润区直接临水，强透水土层中的直接临水，强透水土层中的地下水，或湿润的强透水层地下水，或湿润的强透水层有有各气候区各气候区弱透水土层弱透水土层无无不冻区不冻区本章结束返回退出退出上一页