工程地质学第5章.ppt

4．生物化学作用 地下水的生物化学作用是指有细菌参与的一些氧化、还原作用。例如在氧化环境中，好氧的硫磺细菌能使水中的 氧化分解，其反应式如下： 相反，在缺氧环境中，厌氧的脱硫细菌能使硫酸盐还原成 在煤炭矿山的采空区中就容易形成富含的积水潭。有的将前一种反应称为硫酸化作用，而将后一种称为脱硫酸作用 5.混合作用 化学成分不同的地下水相遇混合后，经过一系列的化学反应，生成化学成分与原来都不相同的地下水的作用称为混合作用。例如以、为主要化学成分的地下水和以 、 为主要化学成分的地下水相混合时就会发生下述反应： 析出石膏，形成以和为主要成分的地下水。 6.人为作用 人类生产、生活活动中产生的大量垃圾被废弃在地下水的生成和存储环境中使地下水污染日趋严重。这些污染源包括生活污染源、工业污染源和农业污染源以及沿海地区由于人类大量开采地下水造成的海水倒灌污染等；污染地下水的物质可分为无机污染物、有机污染物和病原体污染物等。1988年我国仅废水排放量就达362亿吨，其中大部分未经处理就被直接排入河流水域。我国经对532条河流进行监测发现，其中不同程度受污染的河流共有436条，占被监测河流的81.95%。这些被污染的地表水系必然会进一步造成地下水的污染。 §5.4 地下水对建筑工程的影响 地下水对建筑工程的不良影响主要有： ●降低地下水会使软土地基产生固结沉降 ； ●不合理的地下水流动会诱发某些土层出现流砂现象和机械潜蚀； ●地下水对位于水位以下的岩石、土层和建筑物基础产生浮托作用； ●某些地下水对钢筋混凝土基础产生腐蚀。 一、地下水位下降引起软土地基沉降???? 对于软土层，如进行人工降低地下水位时，如降水措施不当， 会带来以下后果： ●周围地基土层产生固结沉降； ●可能造成邻近建筑物或地下管线的不均匀沉降 ●使建筑物基础下的土体颗粒流失，甚至掏空，导致建筑物开裂和危及安全使用。? 二、动水压力产主流砂和潜蚀 ??? ?流砂：沙当地下水自下而上流动时产生的 动水压力等于土体的有效重度时，?土颗粒之间的 有效应力等于零，土粒就处于悬浮状态，这种现 象称为流砂。 机械潜蚀：土中细小颗粒仍有可能穿过粗颗 粒之间的孔隙被渗流携带而走，时间长了，在土 层中将形成管状空洞，使土体结构破坏，强度降 低，压缩性增加，我们将这种现象称为机械潜蚀。 　 ???? 三、地下水的浮托作用 ???? 当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，即产生浮托力。 ????地下水不仅对建筑物基础产生浮托力，同样对其水位以下的岩石、土体产生浮托力。 四、承压水对基坑的作用 ???? 当深基坑下部有承压含水层时，必须分析承压水头是否会冲毁基坑底部的粘性上层，通常用压力平衡概念进行验算，即： γM =γwH??? ???? 式中 γ、γw——分别为粘性土的重度和地下水的重度；????H——相对于含水层顶板的承压水头值；????M——基坑开挖后粘土层的厚度。 ???? 五、地下水对钢筋混凝上的腐蚀 由于地下水是一种含有多种化学元素的水溶液，土木工程的建、构筑物基础，桥梁基础，隧道衬砌和挡土构筑物等混凝土结构物又不可避免地要长期与地下水接触，它们之间的某些物质成分必然会发生化学反应。地下水的对混凝土的侵蚀是指地下水中的一些化学成分与混凝土结构物中的某些化学物质发生化学反应，在混凝土内形成新的化合物，使混凝土体积膨胀、开裂破坏，或者溶解混凝土中的某些物质，使其结构破坏、强度降低的现象。 常见的地下水侵蚀作用有： 1．氧化、水化侵蚀 混凝土结构物中多含有钢筋等铁金属材料，当地下水中含有较多氧气时，就会对结构物中的钢筋一类铁金属材料构成腐蚀： 2．酸性侵蚀 当地下水呈酸性时，氢离子会对混凝土表面的碳酸钙硬层产生溶蚀： 3．碳酸类侵蚀 当水中富含时，会对混凝土中的氢氧化钙产生溶蚀： 4．硫酸类侵蚀 当地下水中含有较多的硫酸根离子时，会与混凝土中的氢氧化钙反应生成石膏，进一步生成石膏和水的结晶体，使混凝土的体积明显增大，其结果不仅降低了混凝土的强度，严重时还会造成混凝土的开裂破坏。 5、镁盐侵蚀 富含 的地下水与混凝土接触时会和混凝土中的氢氧化钙反应，生成氢氧化镁和溶于水的