第一章基础地质知识题库.ppt

三.地下水的运动规律 渗流：地下水在岩土体空隙中运动（在一定压力差作用下，发生 流动） 水在空隙中流动形式：层流和紊流 （一）对于层流，其运动服从达西定律 v=kJ V:流速，指单位时间通过单位面积的水量，cm/s K：渗透系数，cm/s J：水力坡度，水在空隙中流动，由于阻力作用，沿程必然伴随 着能量损失，表现为渗流路径上的水头损失 J=△h/L △h：渗流路径上的水头差 L：渗流路径长 （二）对于紊流，其运动服从哲才定律 v=kJ1/2 或（ v=kJm，m＜1） （三）少数粘土，其运动服从修正的达西定律 v=k（J-J0） J0：起始水力坡度 四.地下水与工程建设 （一）抽取地下水，将引起地基沉降 饱和土的有效应力原理： σ=σ’+μ 抽取地下水将降低孔隙水压力μ，使有效应力σ’增大，岩土颗 粒在σ’作用下，发生位移，孔隙被压密，宏观上表现为地面沉降 （二） 流砂和管涌（渗透破坏） 1.流砂（土） 渗流力（动水压力）：水在孔隙中流动时，受到的土颗粒的拖迤力 单位体积土体的动水压力大小为： D=rwJ rw：水的重度，kn/m3 方向：沿着渗流方向 单位体积土体重为： Gw=r’V= r’ r’：土的有效重度，kn/m3 流砂：地下水自下向上渗透时，渗透产生的动水压力大于土体的有 效重力，土颗粒之间的有效应力等于零，土颗粒悬浮在水中， 随水一起流动的现象 当D=Gw时，土颗粒处于临界状态，故临界水头Jcr为： 当渗流时水头 J≥Jcr时，将发生流砂 流砂对工程的影响：致使地表塌陷或建筑物地基破坏，影响建筑工 程及附近建筑物的稳定 易于发生流砂的土层：均匀的细砂、粉砂、粉质粘土 流砂的处理措施： （1）人工降低地下水位至流砂层以下，再开挖，或基坑外降水 （2）打板桩：加大渗径，减小水力坡度，同时起到加固坑壁作用 （3）冻结法：冻结地下水，结冰后，再开挖 （4）水下挖掘 2.管涌（潜蚀）：在渗透水流的作用下，土中细颗粒在粗颗粒形成 的孔隙中移动，以致流失，最终导致土体中形成贯 通的流动通道，造成土体坍塌 影响潜蚀的因素： （1）土中粗细颗粒直径比例 D/d=20时，有利于潜蚀发生 （2）细颗粒的含量 随细颗粒含量的增加，潜蚀不易发生 当细颗粒含量＜25%，渗透变形为潜蚀；当＞35%时 为流砂（土） （3）土的级配特征 易于发生管涌的土层：不均匀的砂土层 管涌处理措施： （1）基坑外排水 （2）打板桩 （3）保护渗流出口 A.汲水井：在过滤管与井壁之间充填反滤层 B.土石坝：垂直截渗；水平铺盖 （4）改良土石性质 垂直截渗 水平铺盖 例：某建筑工程基槽排水，引起地下水由下向上流动，水头差 70cm，渗流途径为60cm，砂土的饱和重度rsat=20.2kn/m3。试 问是否会产生流砂？ 解： （三）地下水对基坑工程的影响 1.地下水的浮托作用 地下水对基础产生向上的浮力，减小了基底压力，降低了基础 的抗滑移稳定性和抗倾覆稳定性 2.基坑突涌 当基坑底部有承压水时，由于基坑开挖，减小了基坑底部土层 压力，当土压力小于承压水的水压力时，承压水将冲破坑底土层， 涌入基坑。当： 将发生突涌 处理措施： （1）减小开挖深度 （2）减低承压水水位，可通过 抽水降低水头。见图示 例：某地层分布如图所示，现基坑开挖深度20m，问是否会产生基 坑突涌？如产生突涌，如何进行处理？ 解：承压水层顶的土压力 rH=(30-20)×19=190 kpa 承压水层顶的水压力 rwh =10×20=200 kpa 水压力＞土压力 产生基坑突涌 处理措施： 1）降低承压水位——1m 190=10h h=190/10=19m 20-19=1m 2)减小开挖深度——0.53m 19H=200 H=200/19=10.53m 现在开挖深度 30-10.53=19.47m 20-19.47=0.53m