《地下水与工程建设PPT课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《地下水与工程建设PPT课件（100页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 3-1 地下水概述 3-2 地下水的埋藏类型及其特征 3-3 地下水的运移与分布 3-4 地下水的物理性质和化学成分 3-5 地下水的运动 3-6 地下水与工程建设第五章 地下水与工程建设第一节 地下水概述一、一、地下水的概念v地下水指储存、分布于地表以下岩石空隙中的水。v 地下水与 地表水密切 联系、且可 相互转化，均是自然界水分循环的重要构成。v地下水与地表水一样，均参与自然环境的物质循环与 能量流动；v水文地质学是研究地下水的生成、储存、运移及其分布规律的 一门学科。水循环示意图二、地下水的储容空间空隙v（一）空隙及其空隙性v 1、空隙包括松散岩土中的 孔隙、坚硬岩石中的 裂隙和 可溶
2、岩石 中的溶隙，统称之。v 空隙是地下水的储容和运移空间。v 2、空隙性指空隙的大小、多少及其联通情况等，是地下水的储存、运移与分布状况的重要决定因素。二、地下水的储容空间空隙v（二）空隙类型及其指标v 1、孔隙与孔隙率n：v 2、裂隙及其裂隙率KT：v 3、溶隙及其岩溶率KK三、土的水理性质v土的水理性质指土与水接触时，控制水分储存和运移的性质。v 土颗粒的大小、数量及其级配不同，其容纳保持、释出透水的能力也有所不同v 1、容水性与容水度：v 2、给水性与给水度：v 3、持水性与持水度：v 4、透水性与透水度四、含水层与含水系统v1、透水层与含水层：v 透水层指正常水力状况下，能允许水通过的
3、岩层，称之。v 含水层位于地下水水位以下的透水层，方可成为含水层。v 主要岩石类型：松散层、砾岩、砂岩或空隙率高的岩石。四、含水层与含水系统v2、隔水层：v 隔水层指正常水力状况下，不允许水通过的岩层称为隔水层。v 主要岩石类型：粘土层与粘土岩、页岩、泥岩或空隙率小的岩石。 关注：含水层与隔水层的相对性v （水力梯度、）四、含水层与含水系统v含水系统v v 含水系统=含水层+隔水层+非饱和带 基本要素（1）共同的地质背景与构造条件； （2）理想的储水洼地； （3）畅通的水力联系； （4）充足的水源提供。v 举例：稻田、工厂、含水层A、B 3-2 地下水的埋藏一、概述二、上层滞水三、潜水及其特征
4、四、承压水及其特征一、概述v地下水的埋藏条件v 指含水层在垂直剖面上所处的位置及其受隔水层限制的状况。v 按照地下水的埋藏条件可进行分类：v 上层滞水、潜水和承压水；v按照含水介质类型可分为：v 孔隙水、裂隙水和岩溶水v 二者组合可分为9类，如：孔隙潜水、裂隙承压水等。 5-2 地下水的分类和特征地下水的埋藏类型上层滞水(perch ground water )包气带水位于包气带中、聚集在 局部隔水层之上的重力水。特征：接近地表，可接受大气降水补给； 以蒸发形式或向隔水底板边缘排泄。 动态变化大，很不稳定。水质不好。工程意义：有时可能发生基坑突涌。 仅在缺水地区有供水意义。 在寒冷地区易引起道
5、路冻胀和翻浆。潜水(phreatic water)1砂层 2隔水层 3含水层4潜水面 5基准 面 潜水 指地面以下第一个稳定隔水层之上具自由水面的重力水。特征：与大气相通，具自由水面，补给区与分布区一致，动态受气候影响较大。潜水面形状受地形影响。潜水与地表水的关系潜水补给河流河流补给潜水单侧补给承压水(pressure water)承压水指充满于两个隔水层之间的含水层 中承受水压力的重力水。A补给区 B承压区 C排泄区 特征： 不具自由水面，并承受一定的水头压力。分布区和补给区不一致。动态变化较稳定。水质好，不易受地面污染。承压含水层局部H1初见水位 H2承压水位H承压水头 h承压水位埋深 如
6、图中A点：地形标高103m，承压水位91m，含水层顶板标高83m。则承压水位埋深为： 1039112m 承压水头为91838 m 含水层埋深为： 1038320m承压水等水位线图可确定下列重要指标：承压水位埋深承压水头大小含水层埋深（初见水位）武汉市（汉口）水文地质剖面长江一级阶地土层厚3050m典型二元结构K随深度呈对数增大第四节 地下水的运移与分布一、地下水的补给、排泄与径流 二、地下水的分布及其水类型一、地下水的补给、排泄与径流v（一）地下水的补给v 组图：含水层之间、地面水、v（二）地下水的排泄v 1、点状排泄泉v 2、线状排泄河流v 3、面状排泄蒸发v （三）地下水的径流v 流量、流
7、速及其径流综合状况地下水地面水（相互补给、排泄）二、地下水的分布（一）孔隙水洪积水、冲积水（二）裂隙水风化、构造、成岩裂隙水（三）岩溶水 冲积物中的孔隙水 不同含水层空隙中的地下水上游河床中砂砾石，是良好的含水层。中游河漫滩沉积有上细（粉细砂、粘性土）下粗（砂砾）的二元结构，上层构成隔水层，下层为承压含水层。下游滨海平原上为潜水，埋藏浅不利于工程建设，下部多层承压含水层。孔隙水 洪积物中的孔隙水潜水深埋带潜水溢出带潜水下沉带裂隙水按成因：风化裂隙水成岩裂隙水构造裂隙水按埋藏条件：面状裂隙水层状裂隙水脉状裂隙水岩溶水特点：灌入式补给，畅通径流，集中排泄。空间分布极不均匀，动态变化强烈，水质不稳定
8、。第五节 地下水的物理性质和化学成分一、地下水的物理性质二、地下水的化学成分三、地下水化学成分的形成作用 5-4 地下水的物理性质、化学成分一.地下水的物理性质 温度 颜色 透明度 气味 味道 放射性过冷水 100二. 地下水的化学成分 O2 ，N2，CO2，H2S1.地下水中的气体成分2 .地下水中的主要离子阳离子: H+, Na+, K+, Mg2+, Ca2+, Fe2+ 阴离子: OH-, Cl-, SO42-, NO2, HCO3-, CO32-, SiO32-, PO42- SiO2 Fe(OH)3 Al(OH)33. 地下水中的胶体和有机质 HCO3-bicarbonate CO
9、32-carbonate SO42-sulfate Clchlorate SiO32-silicate PO42- phosphate三. 地下水的化学性质地下水中所含各种离子、分子及化合物的总量称总矿化度。可用单位体积的地下水烘干后称得的残渣重量来表示，单位g/l。1.总矿化度分类类淡水微咸水咸水盐盐水卤卤水矿矿化度(g/l)50三. 地下水的化学性质2.酸碱性类类型强酸性水弱酸性水中性水弱碱性水强碱性水pH值值9水中钙、镁离子的含量。一般用度()表示。硬度1相当于每升水中含CaO 10mg或MgO 7.2mg3.硬度分类类极软软水软软水微硬水硬水极硬水硬度()25.2三、地下水化学成分的形
10、成作用v（一）溶滤作用广泛发育，分地区；v（二）阳离子交换作用v（三）脱硫酸作用v（四）脱碳酸作用v（五）蒸发浓缩作用v（六）混合作用第五节 地下水的运动v一、渗流 指地下水在岩体、土体空隙中的运动，称之。 二、渗流基本要素与指标 流量、流速、过水断面、水力坡度、流网； 三、渗流分类 均匀与非均匀流；层流与紊流；稳定流与非稳定流 四、地下水的基本定律 5-6 地下水的运动规律QSoils sample土样 A:水箱截面积h1h2LBucket水箱截面1截面2L： 渗透路径h1: 截面1水头h2 ：截面2水头Q: 流量Q: 流量 (m3/d)A: 过水断面的面积 (m2)L: 渗径I: 水力坡度
11、K: 渗透系数I : 表示单位渗径的水头损失达西定律达西定律 渗透系数粘性土：渗透速度(m/d) 初始水力坡度砂土： 5-7 地下水与工程建设一、工程问题 1、地面沉降； 2、地面塌陷； 3、产生砂土液化、流砂、管涌；4、地面下空气缺氧；5、基坑突涌；6、对建筑材料的侵蚀性 5-7 地下水对土木工程的影响 1、斜坡、岸边岩土体产生滑坡、崩塌等现象； 2、崩解性岩土、湿陷性黄土、盐渍岩土等 3、崩解、湿陷、软化，强度降低，压缩性增大 4、地基冻胀、地面隆起，建筑物开裂 5、硐室淹没、基础上浮 5-7 地下水对土木工程的影响毛细水的影响产生毛细压力产生封闭气体 导致冻融破坏促使土地沼泽化、盐渍化自
12、由水的影响水位上升水位下降 渗透破坏浮托作用对基坑的作用对钢筋混凝土的腐蚀二、地下水下降引起的环境问题土壤沼泽化、盐渍化海（咸）水入侵地裂缝产生与复活水源枯竭、水质恶化地下水的渗透破坏潜蚀定义产生条件防范措施流砂定义产生条件防范措施管涌定义产生条件防范措施地下水的浮托作用地下水对基坑的作用基坑突涌突涌形式产生条件防范措施结晶类腐蚀地下水对钢筋混凝土的腐蚀分解类腐蚀复合类腐蚀 6-1 概 述 6-2 岩体结构类型 6-3 岩体结构的工程地质特征 6-4 岩基的变形特征和承载能力 6-5 岩体的稳定性分析 第六章 岩体的稳定性分析6-1 概 述v岩体 指某一地点（或某一地段）一种或多种岩石，以及发
13、育于该地点（地段）岩石中的所有结构面、结构体的总体，称之。 简言之，岩体是包括各种地质界面的岩石所构成的地质体。 岩体= 岩石+结构面（体） 温馨提示：岩石与岩体的异同点：手标本与整体工程岩体与研究意义v工程岩体所有与工程建设有关的岩体。 如：工业与民用建筑地基；道路与桥梁地基； 地下垌室围岩、水工建筑地基等； 重要意义：工程岩体的稳定性及其承载后的稳定性，直接关系着施工、运行期间工程的安全与稳定。为此，岩体稳定性分析与评价是工程建设中极为重要性的问题。结构面v结构面成因分类：三大类v原生结构面：成岩期v构造结构面：地壳运动导致：v次生结构面：后期风化而造成。v结构面的基本特征v 规模、形态；
14、v 密集程度（线密度、间距）；v 连通性、张开度和充填程度。结构体v结构体由各种成因的结构面组合而构成。主要参数：v形 状：v大小与数量：体积裂隙数、块度分类。 岩体结构v岩体结构岩体中结构面与结构体的组合方式。v岩体结构分类及其工程地质特征v整体块状结构：分整体结构、块状结构亚类；v层状结构：分层状结构、薄层（板）状碎裂结构v碎裂结构：镶嵌结构、层状碎裂结构、碎裂结构v散体结构：松散结构、松软结构。风化岩体的工程地质性质v 强风化岩体v 弱（中）风化岩体v 微风化岩体v 提示:风化作用的因素不容忽视,再坚硬的岩石只v 要位于强风化带就可能强度大大降低, 尤其v 是在温暖潮湿的地区。第四节 岩
15、基的变形特征v一、岩基的压缩变形及其特征v1、地基压缩变形与建筑物沉降量的关系：v 原理、允许值（规范规定）、v特征值（沉降量、沉降差、倾斜、局部倾斜） 2、岩基的沉降变形：v 考虑岩体结构风化程度、v 工程类型等几个方面的因素分析。岩基的剪切变形及其特征剪切荷载作用下的岩基变形方式：v 错动、移动、挤压派生、直接剪切等。v岩体剪切变形类型（剪切力剪位移关系）v 第一类：完整块状结构岩体所具有v 第二类：层状、碎裂结构岩体所具有v 第三类：散体结构及软弱岩体所具有剪切条件下软弱结构面的基本特征v抗剪强度指沿软弱结构面直剪剪切破坏阶段所对应的抗剪峰值强度。通过现场原位直剪试验获得。剪切条件下软弱
16、结构面的基本特征v流变性v 指在恒定压力下，变性随时间的延续而持续增长（乃至岩体破坏）的特性。流变性对工程有危害。v通常用流变曲线表示，分三个阶段： 初始阶段、匀速流变和加速流变阶段。v长期强度v 指导致加速流变破坏的临界压力所对应的强度。 岩体稳定性计算以此为准。岩基承载力v持力层及其选择v持力层指所有参与承受工程荷载的岩土层。狭义指压缩层的下限。v持力层选择v 根据岩体结构，上覆土层厚度和风化带深度等的确定。v 以桩基础为例，可分为几种情况。以桩基础为例，可分为三种情况：v1、上覆土层很薄(50M）、而地基为软为软 弱土层层、不能满满足高层层建筑的要求，v 可采用摩擦桩的形式，利用桩周摩阻力可承载大部分载荷，桩端仅承受小部分载荷。v 而对大型河流的桥墩基础必须深入至完好基岩之中。XX市（XX）土层地质剖面长江一级阶地土层厚3050m典型二元结构K随深度呈对数增大确定岩基承载力的方法v规范法（查表法） （1）岩基承载力规范标准值frk_ 通常根据饱水岩石的单轴抗压强度和岩石的风化程度确定。 强风化带 中风化带 微风化带 硬质岩石 0.5-1.0 1.5-2.5 4.0 软质岩石 0.
