岩土工程师注册：工程地质概要.ppt

2.达西定律 达西定律：在层流状态的渗流中，渗透速度v与水力坡降i的一次方成正比，并与土的性质有关 渗透系数k: 反映土的透水性能的比例系数，其物理意义为水力坡降i＝1时的渗流速度，单位： cm/s, m/s, m/day 渗透速度v：土体试样全断面的平均渗流速度，也称假想渗流速度 其中，Vs为实际平均流速，孔隙断面的平均流速 达西定律的适用范围 在纯砾以上的很粗的粗粒土如堆石体中，在水力坡降较大时，达西定律不再适用，此时： i v o i0 3. 两种特例 对致密的粘性土，存在起始水力坡降i0 ？？ i v o vcr ii0, v=k?(i - i0 ) 16.6.2 地下水的赋存、补给、径流、排泄规律 1.地下水的赋存 地下水的运动和聚集，必须具有一定的岩性和构造条件。空隙多而大的岩层能使水流通过，称为透水层。贮存有地下水的透水岩层，称为含水层。空隙少而小的致密岩层是相对的不透水岩层(渗透系数小于0.001m/d)，称为隔水层。含水层和隔水层的不同组合，形成不同类型的地下水。 1） 地下水的存在形式 　　地下水有气态、液态和固态三种形式。 　　根据水在空隙中的物理状态，水与岩石颗粒的相互作用等特征，可将地下水存在的形式分为五种，即：气态水、结合水、重力水、毛细水、固态水。其中主要的是岩土中的毛细水和重力水，因为这两种水对地下水的工程特性有很大的作用。 土 中 水 结晶水 矿物内部的水 结合水 吸附在土颗粒表面的水 自由水 电场引力作用范围之外的水 土中冰 由自由水冻成，冻胀融沉 水蒸气 存在孔隙空气中 - 强结合水： 排列致密，密度1g/cm3 冰点处于零下几十度 完全不能移动，具有固体的特性 温度略高于100°C时可蒸发 - 弱结合水： 受电场引力作用，为粘滞水膜 外力作用下可以移动 不因重力而流动，有粘滞性 粘土 颗粒 - - - - - - - - - - - - - - - - - + + + + 引力 d 水分子 阳离子 强结合水 弱结合水 自由水 土中水 – 结合水 结合水：受颗粒表面电场作用力吸引而包围在颗粒四周，不传递静水压力，不能任意流动的水 毛细水：由于土体孔隙的毛细作用升至自由水面以上的水。毛细水承受表面张力和重力的作用 重力水：自由水面以下的孔隙自由水，在重力作用下可在土中自由流动 土中水 – 自由水 自由水：不受颗粒电场引力作用的孔隙水 hc 毛细水 重力水 2） 岩土的水理性质 　　　岩土的水理性质是指岩石与水作用时所具有的特征，主要有容水性、持水性、给水性和透水性。 （ 1）容水性 　　　岩土的容水性是指岩土所能容纳一定水量的能力。容水性用容水度来表示，容水度是指岩土空隙完全被水充满时的含水量，可表示为岩土所能容纳的水的体积与岩土体积之比。 　（2）持水性 　　　岩土的持水性指在重力作用下，岩土依靠分子力和毛细力，能够保持一定液态水的能力。常用持水度来表示，持水度是指受重力作用时岩土仍能保持的水的体积与岩土体积之比。 （3）给水性 　　岩土的给水性指岩土中保持的水在重力作用下能够自由流出一定数量水的能力，用给水度表示。给水度是指岩土给出的水量与岩土体积之比值。给水度在数值上等于容水度减去持水度。 （４）透水性 　　指岩土能使水下渗、通过的性能。通常用渗透系数表示。空隙的大小和多少决定着岩土透水性的好坏，但两者的影响并不相等，空隙大小经常起主要作用。透水层 指 可以透水，渗透系数较大的地层，但(目前)不一定含水。 （3）岩溶发育的阶段性与多代性 　　岩溶的发育是一个缓慢的地质过程，和其他自然现象一样，必有其发生、发展和消亡过程。在岩溶发育条件长期稳定的条件下，它要经过幼年、青年、中年期到老年期，完成一个岩溶的发育旋回。每个阶段都有相应的岩溶形态类型。实际上，岩溶的发育大多是多旋回的，且有些旋回在时间上有重叠。 （4）溶洞的成层性 溶洞成层的原因在于作为岩溶水排泄基准面的河流，因地壳构造运动在上升—稳定—再上升的交替变化过程中，河流地质作用相应地产生下蚀—旁蚀—再下蚀的交替变化，由此岩溶水的运动产生垂直—水平—再垂直的变化，溶洞也就具有垂直的管道和水平的溶洞交互出现，从而形成相互叠置的成层溶洞。 （5）岩溶发育的地带性 不同气候带内，岩溶发育各具不同的形态和特征。我国岩溶类型主要有热带、亚热带、温带三大类。此外，还有高寒气候带、干旱区、海岸岩溶类型等。 ４）岩溶的类型 　按可溶岩的出露条件分类： （１）裸 露 型　岩层大部分出露地表，低洼地带分布有厚度不超过10cm的第四系覆盖层，地表岩溶景观显露，地表水同地下水连通密切。