第4章-地下水完整版.ppt

*在沿海软土层中进行深基础施工时，往往需要人工降低地下水位。若降水措施不当，会使周围地基土层产生固结沉降，轻者造成邻近建筑物或地下管线的不均匀沉降；重者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。第31页/共44页*如果抽水井滤网和砂滤层的设计不合理或施工质量差，则抽水时会将软土层中的粘粒、粉粒、甚至细砂等细小土颗粒随同地下水一起带出地面，使周围地面土层很快产生不均匀沉降，造成地面建筑物和地下管线不同程度的损坏。另一方面，井管埋设完成开始抽水时，井内水位下降，井外含水层中的地下水不断流向滤管，经过一段时间后，在井周围形成漏斗状的弯曲水面-降水漏斗，且降水漏斗往往不对称，使周围建筑物或地下管线产生不均匀沉降，甚至开裂。第32页/共44页*4.4.2动水压力产生流砂和潜蚀地下水在土体中流动时，由于受到土粒的阻力，引起水头损失，从作用力与反作用力原理可知，水流经过时必对土颗粒施加一种渗流作用力。单位体积土颗粒所受到的渗流作用力称为渗流力或动水力，用符号J表示。第33页/共44页*参数：推导：

????（1）水柱重力：（2）微段两端水压力：计算模型图：取地下水渗流的任意一个土体微段进行考虑，并在两端装上测压管。第34页/共44页*（3）土柱内土粒对水流的阻力：大小与动水力相等，方向相反，值为J.△L.△S

???考虑水柱隔离体的平衡条件，可得整理可得第35页/共44页*当地下水自下往上流动时产生动水压力等于土体的有效重度时，土颗粒间的有效应力等于零，土粒处于悬浮状态，这种现象称为流砂。流砂时的水力坡度称为临界水力坡度，用icr表示。第36页/共44页*若地下水渗流产生的动水压力小于土颗粒的有效重度，即渗流水力坡度小于临界水力坡度，则不会发生流砂现象，但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，这种现象称为机械潜蚀。第37页/共44页*4.4.3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。如果基础位于粉土、砂土、碎石土和节理裂隙发育的岩石地基上，则按地下水位100％计算浮托力；如果基础位于节理裂隙不发育的岩石地基上，则按地下水位50％计算浮托力；如果基础位于粘性土地基上；其浮托力较难确切地确定，应结合地区的实际经验考虑。第38页/共44页*处于地下水位以下的岩土体都受到地下水浮托力的作用。当水位上升，浮托力按其增加的水头值增大，产生正压效压，如上复盖层较薄、上升水头较高时，就可能顶破盖层产生塌陷；当水位下降时浮托力消减，对于不透水的粘性土或砂土，其消减值为全部的下降水头或(0．6—0．7)倍下降水头，其作用相当于使盖层增加一个同值的附加荷载，对于粘性土一般可达到其自重的40％左右。这样可使盖层的稳定性降低甚至直接导致失稳塌陷。第39页/共44页*4.4.4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土层。通常用压力平衡概念进行验算，即：基坑底部粘性性土层的厚度必须满足：其中安全系数K常取1.5~2.0。第40页/共44页*基坑底隔水最小厚度防止基坑突涌的抽水降压基坑突涌第41页/共44页*根据地下水对建筑结构材料腐蚀评价标准，可将腐蚀类型分为三类：（1）结晶类腐蚀：评价指标为SO42-；

???如超标，与Ca(OH)2起反应生成二水石膏结晶体CaSO4﹒2H2O，再与水化铝酸钙发生化学反应，生成水化硫铝酸钙（水泥杆菌），产生很大的内应力，使混凝土的结构遭受破坏。???4.4.5地下水对钢筋混凝土的腐蚀第42页/共44页*???（2）分解类腐蚀：评价指标为CO2、HCO3-和PH值；

???（3）结晶分解复合类腐蚀：评价指标为Mg2+、NH4+、C1-、SO42-、NO3-。第43页/共44页*第44页/共44页主要内容地下水的基本知识、地下水类型、地下水的物理性质和化学成分及地下水对土木工程的影响。第1页/共44页*4.1概述地下水是地壳中重要的天然资源，地下水对工程建设影响很大，如渗透性会引起岩土的强度和变发生变化，引发地质灾害；地下水渗流引起岩土体的渗透变形，影响建筑物（或构筑物）的地基稳定与安全；抽水引起建筑物不均匀沉降；地下水对混凝土和其