工程地质地下水的地质作用

59-1第二节地下水的地质作用一、地下水的基本知识二、地下水的基本类型三、地下水对土木工程的影响59-2一、地下水的基本知识（一）水在岩土中的存在状态（二）岩土的主要水理性质（三）地下水的物理性质与化学性质地下水是指存在于地面以下，松散堆积物和岩石空隙（孔隙、裂隙、岩隙）中的水。59-3（一）水在岩土中的存在状态气态水吸着水（强结合水）薄膜水（弱结合水）毛细水重力水（自由水）固态水59-459-5（二）岩土的主要水理性质容水性持水性给水性透水性59-6——指岩土能容纳一定水量的性能。容水性岩土的总体积岩土容纳水的体积容水度59-7持水性——依靠分子引力或毛细力，在岩土孔隙、裂隙中能保持一定数量水体的性能。岩土的总体积持的水的体积靠分子引力和毛细力保持水度59-8——在重力作用下，饱水岩土能够流出一定水量的性能。给水性持水度容水度岩土的总体积能自由流出的水的体积给水度59-9——岩土允许水透过的性能称为透水性。透水性透水的半透水的不透水的59-10（三）地下水的物理性质与化学性质温度颜色透明度嗅味口味比重导电性放射性等1．地下水的物理性质59-112．地下水的化学成分N2、O2、CO2、CH4、H2S及放射性气体等离子阳离子:H+、Na+、K+、NH4+、Mg2+、Ca2+、Fe2+、Fe3+、Mn2+等阴离子:OH-、Cl-、HCO3-、NO2-、SO42-、CO32-、SiO32-、PO43-等Fe2O3、Al2O3等化合物气体59-12总矿化度——指地下水中所含的各种离子、分子及化合物的总量。3.地下水按化学成分分类按总矿化度分类地下水类型淡水弱半咸水强半咸水咸水盐水总矿化度（g/L）＜11～33～1010～50＞5059-13地下水的硬度——指水中所含钙、镁离子的数量。总硬度——水中所含钙、镁离子总量。暂时硬度——可由煮沸去掉的钙、镁离子含量。永久硬度——煮沸后能保留下来的钙、镁离子的含量。按硬度分类总硬度=暂时硬度＋永久硬度59-14德国方法：硬度1°相当于每升溶液中含有CaO10mg；原苏联方法：用每升水溶液中所含钙、镁离子的毫克当量数表示硬度。表示硬度的方法59-15地下水类型强酸性水弱酸性水中性水弱碱性水强碱性水pH值＜55～777～9＞9按pH值分类59-164．地下水对混凝土的侵蚀性24SO碳酸侵蚀—分解类侵蚀，水中侵蚀性CO2造成硫酸侵蚀---结晶类侵蚀，水中的造成镁盐侵蚀---结晶分解复合侵蚀，造成2MgCl和59-17二、地下水的基本类型（一）地下水按埋藏条件分类（二）地下水按含水层性质分类59-18（一）地下水按埋藏条件分类及其特征潜水包气带水承压水59-19是指存在于地面以下包气带中的水。包气带水59-20(1)水量不大，但季节性变化强烈。(2)补给区和分布区是一致的。(3)一般矿化度低，但水质最易受污染。(4)所含的上层滞水水量不大，但其常常是引起土质边坡滑坍，地基、路基沉陷、冻胀等病害的重要因素。包气带水的主要特征：59-21潜水指埋藏于地表以下，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。59-22潜水面的特征⑴潜水面一般呈倾斜的各种形态的曲面。⑵潜水面的起伏经常与地形一致，只是比地形起伏平缓一些；潜水面与地表面的形态具有相似性。⑶当含水层厚度变大时，潜水面坡度变缓；⑷当岩层透水性变好，潜水面坡度变缓。59-23⑴潜水面一般呈倾斜的各种形态的曲面。59-24⑵潜水面的起伏经常与地形一致，只是比地形起伏平缓一些；潜水面与地表面的形态具有相似性。地表地形的影响59-25⑶当含水层厚度变大时，潜水面坡度变缓；含水层厚度的影响59-26⑷当岩层透水性变好，潜水面坡度变缓。岩层透水性的影响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（井、钻孔、试坑和泉等），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。59-28ABHHIBAAB潜水等水位线图的用途⑵反映潜水与地表水的相互关系；⑶确定潜水的埋藏深度；⑷如有隔水层顶板标高，可以确定含水层的厚度⑴可以确定潜水的流向及潜水面的水力坡度；59-30潜水的补给含水层中地下水从外部（如大气降水、地表水等）获得大量补充的过程称为地下水的补给。59-31潜水的补给⑴大气降水;⑵地表水的补给；⑶含水层之间的补给；I.越流补给；II.直接补给⑷凝结水；⑸人工补给59-32潜水的补给——大气降水59-33河流补给潜水潜水的补给——地表水的补给59-34潜水的排泄⑴蒸发;⑵泉的排泄；⑶向地表水排泄；⑷人为排泄。59-35潜水的排泄——泉59-36潜水补给河流潜水的排泄——向地表水排泄59-37承压水埋藏并充满在两个隔水层之间的含水层中的地下水，是一种有压重力水。59-38承压水的形成最适宜形成承压水的地质构造有：向斜构造单斜构造承压盆地承压斜地59-39此类承压水的水位受到气候及地形的控制，往往具有较好的径流条件。承压盆地59-4059-41承压斜地岩性变化形成承压斜地断裂构造形成承压斜地59-42承压含水层在同一区域内均可在不同深度有着若干层同时存在的情况，它们之间的水头高度与地形和构造二者有关。59-43承压水的补给⑴大气降水；⑵地表水；⑶潜水。59-44承压水的补给——大气降水59-45当补给区位于河床地带时，地表水才可以成为补给来源。承压水的补给——地表水59-46当承压含水层补给区位于潜水之下，潜水可以泄入承压含水层中构成其补给源。承压水的补给——潜水59-47承压水的排泄⑴向潜水排泄;⑵泉的排泄；⑶向地表水排泄。59-48当排泄区上有潜水存在时，则可以排泄入潜水中。承压水的排泄——潜水59-49当侵蚀面下切达到承压含水层时，就以泉水形式排泄。承压水的排泄——泉59-50导水断层切断含水层时，沿断层带，承压水也可以泉的形式排泄。承压水的排泄——泉59-51河谷下切至含水层，则承压水向地表水排泄。承压水的排泄——地表水59-52承压水的径流径流条件的好坏与地形条件、含水层的透水性、补给区与排泄区的水位差、承压含水层的挠曲程度等有关。59-53承压含水层的涌水量，主要与含水层的分布范围、厚度、透水性、补给区的大小、水的补给来源等因素有关。承压水的涌水量59-54（二）地下水按含水层性质分类孔隙水裂隙水岩溶水风化裂隙水成岩裂隙水构造裂隙水59-55三、地下水对土木工程的影响（一）地面沉降（二）流砂和潜蚀59-56抽水含水层水位下降有效应力增加地面沉降土层的不均匀性边界条件的复杂性地面不均匀沉降地面建筑物和地下管线不同程度的损坏地面沉降59-57流砂和潜蚀流砂——在饱和土中，如果土颗粒之间的有效应力为零，则土颗粒将悬浮于水中，出现随水一起流出的现象称为流砂。潜蚀——在地下水渗透力的作用下，土中的细小颗粒穿过粗颗粒之间的孔隙被渗流逐渐带走，久而久之，在土层中将形成管状空洞，使土体结构破坏，强度降低，压缩性增加，这种现象称为机械潜蚀。59-58思考题：1.讨论包气带水、潜水、承压水它们在埋藏条件、补给、径流和排泄上的异同。作业题：1.我们学过的地下水的分类方法有哪些？它们是怎样分类的，各分为哪几类？2.分析潜水等水位线图的编制方法及主要用途。