工程地质第4章 地下水

第2篇岩土工程性质第4章地下水第5章土的工程性质第6章岩石及岩体的工程性质第4章地下水渔业水资源饮用水航运工业用水地热水矿泉水矿业卤水定义：埋藏在地表下面土中孔隙、岩石孔隙、裂隙或溶隙中的水，称为地下水。地下水的危害地质环境稳定性管涌降低地基承载力砂土液化滑坡地面沉降基坑、隧道涌水空隙类型1、松散沉积物中的孔隙2、坚硬岩石中的裂隙3、可溶性岩石中的溶隙、溶洞岩土的空隙：通常将岩土空隙的大小、多少、形状、连通程度以及分布状况等性质统称为岩土的空隙性。岩土的空隙是地下水存在的空间。%100VVnT空隙率(a)分选良好排列疏松的砂(b)分选良好排列紧密的砂(c)分选不良含泥、砂的砾石(d)部分胶结的砂岩(e)具有裂隙的岩石(f)具有溶隙的可溶岩岩石的空隙：孔隙、裂隙、容隙1、概念：受固相表面的引力大于分子自身重力的那部分水，称为结合水。2、特点：具有抗剪强度（由内层向外层减弱），一般不能流动，必须施一定外力使其发生变形。二、液态水概念特点概念特点三、气态水、固态水、矿物结合水概念特点强结合水抗剪强度很大，不能流动，不被植物根系吸收特点弱结合水抗剪强度较小，施加一定外力能流动，被植物根系吸收重力水能在自身重力影响下发生运动的水称为重力水。可传递静水压力，被植物根系全部吸收，可以自由流动毛细水在毛细力的作用下发生运动的水，称为毛细水传递静水压力，植物根系全部吸收，张力、重力、吸附力平衡气态水在未被饱和岩石空隙中，因水蒸气张力差而引起运动的水为气态水由张力大的地方向小的地方运动，可随空气流动，可与液态水转换吸着水薄膜水一、结合水地下水的存在形式概念特点概念特点矿物结合水赋存于矿物结晶内部的水称矿物结合水，有结构水、结晶水、沸石水保存于矿物结晶骨架中，肉眼看不见，加热时可从矿物中分离出来固态水在低于冰点时岩石空隙中的水称为固态水多年中以固态的形式存在于岩石空隙中，温度低于0℃，不能流动结构水结晶水沸石水以H+和OH-形式存在于矿物结晶格架的某一位置上的水称为结构水以H2O的形式存在于矿物结晶格架的一定位置上的水称为结晶水以H2O的形式存在于矿物晶包和晶包之间的水称为沸石水自由水弱结合水强结合水土粒岩土的水理性质1.岩土的含水性①容水性—岩土能容纳一定水量的性能。衡量指标：容水度。②持水性—岩土在重力作用下仍能保持一定水量的性能。衡量指标：持水度，表明的是岩土中结合水的含量。2.岩土的给水性岩土在重力作用下向外释放水量的性质和能力，给水度。名称给水度名称给水度砾石0.30-0.35细砂0.15-0.20粗砂0.25-0.30粉细砂0.10-0.15中砂0.20-0.25砾石及砂性土的给水度3.岩土的透水性岩土能使水下渗、通过的性能称为透水性，常用渗透系数表示透水性取决于岩土空隙的大小、多少和连通程度。空隙较大，且相互连通的岩石，地下水可以在岩石中流动。1.含水层——饱含重力水而又能给出水(透水)的岩层构成含水层的条件：一是岩土中要有空隙；二是这些重力水能够在岩土空隙中自由运动2.隔水层——在常压条件下，不能给出或通过相当数量水的岩土层。通常，由黏土、粉质黏土和页岩、泥灰岩等透水性能差的岩石组成的岩层构成隔水层。隔水层对地下水的运动起着阻碍作用.岩土体透水性类型地下水的埋藏类型地下水分带包气带饱水带气态水毛细水结合水包气带水潜水承压水包气带水气态水结合水重力水毛细水包气带饱水带重力水(结合水)特征：分布区与补给区一致；受气候控制，季节性明显，变化大，雨季雨量多，旱季雨量少，对农业影响很大，对工程影响不大埋藏在地表以下第一层较稳定隔水层以上具有自由水面的重力水。潜水★潜水面——潜水的自由水面称潜水面。★潜水位——潜水位水面上任一点的高程称该点的潜水位。★潜水的埋藏深度——自地面某点至潜水面的距离称该点潜水的埋藏深度。★潜水含水层的厚度——潜水面到隔水底板的距离为潜水含水层的厚度。★潜水的特征：1)潜水与大气相通，具自由水面，为无压水；2)潜水的补给区与分布区一致，直接接受大气降水补给。旱季时，常以蒸发形式排泄；3)潜水动态受气候影响较大，具有明显的季节性变化特征；4)潜水易受地面污染的影响；5)水量丰富的潜水可作为供水水源。潜水面的表示方法1.水文地质剖面图法2.等水位线图法水文地质剖面图法等水位线图法等水位线图法可以解决的实际问题①确定潜水流向②计算潜水的水力坡度③确定潜水与地表水之间的关系④确定潜水的埋藏深度承压含水层分区补给区A迳流区B（自流区D）排泄区CABCD★承压水——是充满两个隔水层之间的含水层中的重力水。123456789O’H2H1HMhOh—承压水位埋深；M—承压含水层厚度；OO—基准面；H1—初见水位；H2—承压水位；H—承压水头★承压水具有如下特征1)承压水的重要特征是没有自由水面，并承受一定的静水压力。2)承压含水层的分布区与补给区不一致，补给区小于分布区。3)承压水的动态比较稳定，受气候影响比较小。4)承压水不易受地面污染。5)承压水一般可作为良好的供水水源。承压水面的表示方法1.水文地质剖面图法2.等水压线图法水文地质剖面图法等水压线图法根据等水压线图法可以解决下列实际问题①承压水位距地表的深度②承压水头大小③承压水的流向50泉①侵蚀泉②接触泉③断层泉④溢出泉泉的类型按补给源分为按出露条件分下降泉(潜水泉)—潜水补给，动态稳定，有季节性变化规律上升泉(自流水泉)—承压水补给，动态稳定，年变化不大侵蚀下降泉侵蚀上升泉接触下降泉接触上升泉断层泉溢出泉孔隙水裂隙水岩溶水(喀斯特水)不同岩土介质中的地下水地下水对建筑工程的影响1、地面沉降例：上海康乐路十二层大楼，采用箱基础，开挖深度5.5m，采用钢板桩外加井点降水，抽水6天后，各沉降观测点的沉降量离降水井点距离(m)3510203141地面沉降量(mm)104.52.5210降水期间，距基坑6~10m处，旧民房有裂缝。2地面塌陷原因：（1）松散土层突发性断裂；（2）人为原因：管道渗水，基坑或矿山排水3动水压力产生管涌、流土和潜蚀管涌坝体渗流机械潜蚀：较大动水压力下，冲刷、溶蚀岩土体，产生洞穴导致岩土结构疏松破坏，引起地表裂隙、塌陷。化学潜蚀：溶解土中的盐分，使土粒间的的结合力和土的结构破坏流砂潜蚀4基坑突涌承压含水层承压含水层粘土层粘土层H0H0HHHw抽水井0HHwHHSw0要使基坑开挖安全，必须计算安全厚度或降水使得★基坑排水(1)明沟排水特点：适用于各种岩性，尤其适用于有漂石或卵石的地层；简单易行，截水沟集水坑抽水泵(2)轻型井点排水特点：适用于粉砂、粉土；井点管集水管总集水管水泵(3)深井排水特点：排水能力大需要水文地质计算和监测