水工地质4(地下水及其对工程的影响).ppt

* * 第四章 ? 地下水及其对工程的影响 Groundwater and its effect to project 一、地下水的基本特征 二、地下水的埋深与水位 三、地下水的潜蚀作用 本章内容 全球水循环(Hydrologic cycle)过程和数量 地 球 的 水 量 估 计 地下水: 是指埋藏于地下岩土体空隙中的水份。 地下水的存在及运动，都会对地下岩土体的成份、结构以及相关的地质地貌形态产生改造，因而地下水也是一种动力因素，当然，它同时也是一种极端重要的资源。 一、地下水的 基本特征 1．来源：地下水一般从四个方面得到补充，包括： ①入渗水：即大气降水和地表水渗入地下进入地下水系统中； ②冷凝水：大气中的水汽因温度变化而过饱和冷凝为液态下渗——如干旱沙漠中的地下水； 坎儿井 ③初生水：也叫原生水，指自然因素下，H2、O2发生化合而形成的H2O。在火山区，变质地区常见。 ④埋藏水：指过去因地质原因被封闭于地下的“水包”现被破坏后释放出来的水。 包气带水：地表浅层不饱和水份带中的水 潜水：第一个广泛分布稳定隔水层上饱和带中的 重力水。 层间水：两个隔水层间含水层中的液态水。 2．地下水的类型 （1）依据埋藏特点的不同，分为： Air-containing zone 包气带 Impermeable layer 隔水层 Stagnant water 上层滞水 Unconfined water 潜水 Water table 潜水面 Confined water 层间水 Air-containing water 包气带水 孔隙水（松散堆积层中：河漫滩、洪积扇等） 裂隙水（基岩、黄土裂隙） 岩溶水（黄土、石灰岩洞穴） （2）依据含水层（含水空隙）的性质分 孔隙水 岩溶水 裂隙水 水是自然界最常见的溶剂，地下水又与地下岩土体有更直接的接触关系，同时地下水还承受一定的压力，这都决定了地下水有更强的溶解能力。地下水中主要含有三类物质。 3．地下水的成份 （1）气体 O2 N2 Cl2 H2S H2 NH3 CH4 CO 主要气体 次要气体 上述气体溶于水中，使地下水酸度增大，促使地下水与岩石（尤其可溶岩）发生反应造成溶蚀，如果与建筑基础材料接触，也会对建筑基础形成腐蚀。 （2）可溶盐离子 阳离子： 主要 K+ Na+ Ca2+ Mg2+ 次要 Fe3+ Fe2+ Mn2+ Si4+ H+ NH3+ 阴离子： 主要 Cl- SO42- HCO3- 次要 OH- NO3- CO32- NO2- （3）胶体物质 主要有Fe(OH)2 Mg(OH)2 SiO2(胶) Al(OH)3等以及一些有机质（如腐殖酸）。 此外，自然还应携带较多的极细微碎屑物质。 地下水可沿岩石中的连通孔隙或土颗粒间隙作缓慢流动，称为渗流。在工程地质中，一般将渗流作为层流对待，因此其流动符合达西定律；即： Q=k.A.i Q——渗透流量m3/d k——渗透系数m/d A——过水断面积 i——水力坡度= h/L。 4．地下水的运动 达西渗透试验 其中渗透系数k值是衡量所有岩土体渗透性大小的主要指标，一般规定： k≥0.001m/d 称透水层 k0.001m/d 称隔水层 各类岩土的渗透系数值可参考相关资料。 地下水的运动尽管缓慢，但对地下岩土体仍可产生一定程度的冲刷，如黄土中经常出现的地下土洞就是地下水冲刷作用的结果。 二、地下水的埋深 与水位 常用的地下水分类是按埋藏特征分为包气带水、潜水和层间水三类，一般以潜水作为地下水的上层类型，因此，地下水中的许多用语多与潜水特征有关。 指地下水面距离地面的高度在某一地区，将相同埋深的各点联成圈闭曲线，则构成地下水等埋深线图，可直观判别地下水的埋藏深浅。 1．地下水的埋深 指以海拔高程表示的地下水水面的高度。将相同高程的各水面点联成圈闭曲线，则构成地下水等水位线图，它不能反映地下水的埋深大小（需与地形图配合使用才行），但由可它判断地下水的流向和流速快慢。 2．地下水位 1—地形等高线；2—等水位线；3—等埋深线；4—潜水流向； 5—潜水埋深为0区；6—埋深0-2m区；7—埋深2-4m区；8—埋深大于4m区 某地潜水等埋深和等水位线图 三、地下水的潜蚀作用 *潜蚀：地下水对地下岩土体的化学溶蚀与机械冲刷作用，就称为潜蚀。 地下岩溶