ch6地下水S幻灯片资料

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1、ch7 地下水,+,7.1 岩石中的空隙和水 7.2 含水层及含水岩系 7.3 地下水的形成、物理性质和化学成分 7.4 地下水分类 7.5 地下水补给、径流、排泄 7.6 地下水与工程建设,目录,7.1 岩石中的空隙和水,什么叫地下水?,岩土中的各种空隙,7.1.1 岩石的空隙性,7.1.2 水在岩石中存在的形式,结合水： 强结合水 弱结合水 非结合水：液态水 毛细水 重力水 固态水 气态水,含水性 容水度:岩土孔隙完全被水充满时的含水量。 持水度:岩土在重力作用下释水时仍能保持的含水 量。这部分滞留在岩土中的水为结合水和 毛细水。 2. 给水性 岩土在重力作用下能自由排出的含水量。 给水度

2、=容水度持水度 3. 透水性 岩土可透过水的性能，用渗透系数表示。,7.1.3岩土的水理性质,1）含水层： aquifer,能够给出并透过相当数量重力水的岩土层。特点：1）有空隙存在，并充满足够数量的重力水；2）重力水能在空隙中流动。,2）隔水层： aquiclude,不透水或透水相对微弱的岩土层。,3）透水层： permeable aquifer,可以透过水但不能贮存水的岩土层。,7.2 含水层及含水岩系,含水层与隔水层,含水层、隔水层与弱透水层三者间的相互关系,构成含水层的三个条件是： （1）有较大且连通的空隙，即有储存水的空间（储水构造）； （2）周围有隔水岩石，即与隔水层组合形成储水空

3、间； （3）有水的来源，即有充分的补给来源。,水文地质条件,地下水的类型、埋藏、补、径、排条件，岩土的渗透性和地下水对工程的影响等。,水文地质条件 hydrogeological condition,一、形成,渗透作用和凝结作用形成,二、物理性质,比重、温度、颜色、透明度、味道、气味和导电性,7.3 地下水的形成、物理性质和化学成分,三、化学性质,（一）化学成分,（二）化学性质 1总矿化度：2PH值：3硬度：4侵蚀性：,1.主要气体成分 2.主要离子成分 3.胶体成分与有机质,地下水的垂直分带,7.4 地下水的类型,7.4 地下水分类,(1) 地下水的垂直分带,包气带水,饱水带水,稳定水位线,

4、承压水,潜水,上层滞水,(2) 几个基本概念,(3) 地下水的分类,包气带水,饱水带水,稳定水位线,承压水,潜水,上层滞水,埋藏条件、空隙性质,组合分类表,7.4.1上层滞水、潜水、承压水,含义：分布于包气带中局部不透水层或弱透水层表面的重力水。,（一）形成条件,（二）特点,（三）工程意义,7.4.1.1上层滞水（包气带水）perched groundwater,7.4.1.2潜水phreatic water,含义：是指埋藏在地面以下第一个稳定隔水层之上具自由水面的重力水。,（一）埋藏条件基本概念,1潜水面; 2潜水位; 3埋藏深度; 4潜水含水层的厚度,潜水面,基准面,潜水位,埋藏深度,含水

5、层厚度,（二）潜水特点,1潜水为无压水，具有自由表面，其上无稳定的隔水层存在； 2潜水在重力作用下，由高处向低处流动，流速取决于地层的渗透性能和水力坡度； 3潜水的分布区与补给区一致，受降水，地表水，凝结水补给。 4潜水动态随地区和时间而变化。,（三）潜水面形状及其表示方法,潜水面的表示方法,剖面图 平面图,潜水等水位线图,绘制方法,用途,水文地质剖面图,形状,潜水等水位线图埋藏深度图,1）决定潜水流向 2）求水力坡度 3）潜水埋藏深度 4）潜水与地表水的互补关系 5）确定泉水点与沼泽的位置 6）选取合理的给水、排水的位置,用途：,地形等高线,潜水位等高线,B,A,（四）潜水对工程的影响,建筑

6、物稳定性,施工,处理,7.4.1.3承压水pressure confined water,（一）含义及埋藏条件,1含义：充满于上下两个稳定隔水层之间的含水层中的有压重力水。,2埋藏条件 1）隔水顶 底板 2）含水层厚度 3）初见水位 4）承压水位 5）水位埋深 6）承压水头 7）正、负水头,（二）承压水特征,1有承压性，承受静水压力; 2补给区承压区排泄区 3补给区的特点 4动态稳定 5最有利的储水构造是向斜盆地单斜地层。 6排泄方式,断块构造形成的自流斜地,岩性变化形成的自流斜地,（三）等水压线图,（1）含义： 将许多钻孔揭露的承压水位相同的点连成线，叫等水压线，由等水压线组成的平面图即为等

7、水压线图。 （2）特点: 一个地区很多钻孔揭露同一层的承压水位，可以在成一个面，叫水压面，一个想象的面。等水压线也是一个虚构的线，与潜水面和潜水等水位线不同的。,地形等高线,顶板等高线,等水压线,承压水位线,（3）用途,1）含水层埋藏深度 2）承压水位埋深 3）承压水头,与潜水等水位线图有相似的用途外,B,A,含水层顶板等高线,地形等高线,承压水等水压线,（四）承压水对工程的影响,基坑突涌,基坑,7.4.2孔隙水、裂隙水、岩溶水,（一）特点 1分布均匀，连续性好，水量也较大。 2成层状分布，水力联系密切，水交替条件较好，同一层水具有统一的水面； 3一般呈层流状态，符合达西定律； 4孔隙水的分布

8、特征，直接受沉积物影响。 （二）主要含水层成因类型 1洪积层孔隙含水层 2冲积层孔隙含水层 3湖积层孔隙含水层,7.4.2.1 孔隙水pore water,7.4.2.2 裂隙水fissure water,（一）特点 1含水性和富水性极不均一，分布不均一，水量差异悬殊。 2地下水运动规律极其复杂。 （二）分类 1按埋藏条件分：裂隙上层滞水、裂隙潜水、裂隙承压水； 2按产状分：裂隙层状水；裂隙脉状水 3按成因分：风化、构造、成岩裂隙水,7.4.2.3 岩溶水karstic water,特点 1可以是上层滞水、潜水、承压水 2补给源以降雨、地表水为主，排泄多以泉的形成或由暗河排向地表； 3分布和富

9、水性密切受岩溶发育规律的控制，表现出明显的不均匀性，循环系统非常复杂。 （空间分布、水量分配、运动特征）,7.5 地下水补给、径流、排泄,7.5.1 地下水补给 大气降水补给 地表水补给 含水层之间的补给 人工补给 7.5.2 地下水的排泄 蒸发 泉水 向地表水泄流 含水层之间的排泄 人工排泄,7.5.2泉(spring),根据成因，下降泉主要可分为：侵蚀泉(a、b)、接触泉(c)、溢流泉,7.5.2泉,沟谷切割达到潜水含水层，地下水出流形成侵蚀泉 。多分布于河流两岸。如海南岛的万泉河两侧泉。,根据补给泉的含水层特征，分为下降泉与上升泉。下降泉是潜水或上层滞水的天然露头；上升泉是承压水的天然露

10、头。,地下水沿含水层与隔水层接触处溢出，形成接触泉 (c)如黄山温泉,7.5.2泉,由于岩性变化或隔水底板上凸，地下水前进方向受阻，溢流形成溢流泉 (d),7.5.2泉,7.5.2泉,上升泉根据成因，主要分为侵蚀泉、断层泉与接触带泉。,地形面切穿承压含水层隔水顶板时，涌现侵蚀上升泉 (h),沿断层上升的地下水，在地面高程低于测压水位处，涌溢形成断层泉(i)如庐山星子温泉 (我国大多数温泉都与断层有关 ),岩脉或侵入体与围岩接触带，常形成导水通道，沿此类接触带上升的泉，便是接触带泉图(j）,7.5.3 地下水的径流,地下水的径流：地下水由补给区流向排泄区的过程叫径流。 地下水由补给区流向径流区，

11、流向排泄区的整个过程构成地下水循环的全过程。 地下水径流包括：径流方向、径流速度与径流量。,7.5.3 地下水的径流,径流特点 （1）补给区与排泄区的相对位置与高差决定径流方向与径流速度； （2）含水层的补给条件与排泄条件愈好、透水性愈强，则径流条件愈好； （3）埋藏条件亦决定地下水径流类型：潜水属无压流动、承压水属有压流动,7.5.4 地下水运动的基本规律,地下水在岩土空隙中运动称为渗流或渗透,运动形式,层流、紊流、混合流,达西定律,岩土渗透性：岩土能被水或其他液体透过的性质。,抽水,7.5.4.2 地下水的涌水量计算(略),*详见建筑施工或工程地质手册*,垂直的井、钻孔和水平的引水渠道、渗

12、渠等 垂直的井分：潜水井、承压井 潜水井、承压井按完整程度分为：完整井和非完整井,7.6 地下水与工程,7.6.1 地基沉降 （1）松散沉积层中进行深基础施工时， 人工降低地下水位使周围土层 产生固结沉降。 （2）抽水井的滤网和砂滤层设计不合理或施工质量差，抽水时细小颗粒同地下水一起带出地面周围地面土层不均匀沉降造成地面建筑物和地下管线损坏。 （3）抽水时在水周围形成降水漏斗使周围建筑物或地下管线产生不均匀沉降，甚至开裂。,7.6.2 流砂,主要发生在颗粒级配均匀的 饱和细、粉砂和粉土层 中。它的发生一般是突发性的，对工程危害极大,将因在向上的渗流力作用下，粒间有效应力为零时，颗粒群发生悬浮、

13、移动的现象称为 流砂现象 ，或流土现象,单位体积土颗粒所受到的渗流作用力称为 渗流力 或动水压力,流砂,流砂地下水自下而上渗流时产生流动的现象，它与地下水的动水压力有密切关系。 动水力：地下水在渗流时作用于单位体积土骨架上的力，亦称动水压力。 产生流砂的条件：1）地下水动水力大于土粒的浮重度 2）地下水水力坡度大于临界水力坡度,流砂危害,危害： 流砂土体流动地表塌陷或建筑物的地基破坏。,流砂防治,防在易产生流砂的地区应尽可能的避免开挖。 治：（1）人工降低地下水位 （2）打板桩 打板桩加固坑壁，增长地下水渗流途径，以减小水力坡度。 （3）冻结法 使地下水和土层一起冻结，水下挖掘。 （4）水下挖

14、掘 （5）其它方法：化学加固法,7.6.3 潜蚀对建筑工程的影响,1.类型,1）机械潜蚀： 2）化学潜蚀：,1）机械潜蚀： 土粒在地下水的动水力作用下受到冲刷，将细粒土冲走，使土的结构破坏，形成洞穴的作用。,2）化学潜蚀：指地下水溶解土中的易溶盐分，使土粒间的结合力和土的结构破坏，土粒被水带走，形成洞穴的作用,潜蚀危害及防治,空洞,塌陷,地基土,防治方法： 1）堵截地表水流入土层； 2）阻止地下水在土层中流动，或减小流速和水力坡度值； 3）设置反滤层，改造土的性质。,管涌,在渗透水流作用下，土中的细颗粒在粗颗粒形成的孔隙中移动，以至流失；随着土的孔隙不断扩大，渗透速度不断增加，较粗的颗粒也相继

15、被水流逐渐带走，最终导致土体内形成贯通的渗流管道，造成土体塌陷，这种现象称为 管涌 。 管涌破坏一般有个时间发展过程，是一种渐进性质的破坏。,在自然界中，在一定条件下同样会发生上述渗透破坏作用，为了与人类工程活动所引起 的管涌相区别，通常称之为 潜蚀 。,管涌,管涌是大堤防汛用得最多的一个词 湖北一般叫翻砂鼓水，江西叫泡泉,水压增大，冲破了粘土层，下面的粉砂、细砂会随水流出,冲积层,设置反滤层,7.6.4 地下水的浮托作用,建筑物基础底面位于地下水位以下时，地下水对基础底面产生静水压力，即浮托力。,7.6.5 基坑突涌,对建筑基坑下有承压水存在时，开挖基坑减少了基坑底部隔水层的厚度，当隔水层较

16、薄时承压水的水头压力冲破基坑底部的现象,其后果是基坑冲毁，地基破坏,基坑突涌,基坑,rM=rwH,7.6.6 地下水对钢筋混凝土的腐蚀,地下水某些成分含量过多时， 对砼可溶性石料，管道、钢铁等都有侵蚀危害。,（一）结晶类腐蚀,1当地下水中含过多的SO-24时。与砼作用生成二水石膏,硬石膏二水石膏使体积增大31%，产生0.15MPa的膨胀压力，破坏砼。,2当硫酸根浓度不大时，与砼中的铝酸三钙起作用生成水化硫铝酸钙,水化硫铝酸钙结合着很多的化合水，体积可膨胀近2.5倍，破坏力很大。,（二）分解类侵蚀,主要由于水中的pH值低、HCO3 -及腐蚀性CO2（过多的游离）等成分引起的分解破坏作用。硅、酸盐水泥遇水生成Ca(OH)2，它与HCl、H2SO4、HNO3反应,（三）结晶分解复合类侵蚀,7.6.6 地下水对工程的其它作用,（1）地下水冻胀软化作用地面沉降与地下水开采,地下水开采与地面沉降,1、上海市 从19