建筑工程-地下水课件.ppt

1、5.1 地下水的基本概念5.2 地下水类型5.3 地下水的补给、径 流与排泄z学习目标：掌握地下水的概念、地下水的类型；学习目标：掌握地下水的概念、地下水的类型；了解地下水主要的化学成分；掌握潜水、上层了解地下水主要的化学成分；掌握潜水、上层滞水、承压水的形成条件及主要工程特征；了滞水、承压水的形成条件及主要工程特征；了解裂隙水、孔隙水、岩溶水的形成条件及特征；解裂隙水、孔隙水、岩溶水的形成条件及特征；理解地下水与工程的关系。理解地下水与工程的关系。 z本章重点：潜水、上层滞水、承压水的形成条本章重点：潜水、上层滞水、承压水的形成条件及特征；地下水与工程的关系。件及特征；地下水与工程的关系。

2、z本章难点：潜水、承压水的形成条件及特征；本章难点：潜水、承压水的形成条件及特征；地下水运动的基本规律。地下水运动的基本规律。 自然界的水分布于大气圈、水圈、岩石圈之中，分自然界的水分布于大气圈、水圈、岩石圈之中，分别称为大气水、地表水、地下水，三者是相互联系别称为大气水、地表水、地下水，三者是相互联系的统一体。的统一体。 自然界的水自然界的水 自然界的水以气态、固态和液态三种不同的形式存在于自然界的水以气态、固态和液态三种不同的形式存在于大气层、地表和地表以下的岩土孔隙、裂隙和空洞中，大气层、地表和地表以下的岩土孔隙、裂隙和空洞中，并分别被称为大气水、地表水和地下水。并分别被称为大气水、地表

3、水和地下水。 1 1、大气水、大气水 以云、雾、雨、雪和冰雹等形式存在于大气层中的水分称以云、雾、雨、雪和冰雹等形式存在于大气层中的水分称为大气水，降落到地壳表面上时，称为大气降水。为大气水，降落到地壳表面上时，称为大气降水。 东海上空的降雨云团东海上空的降雨云团2 2、地表水、地表水z以液态或固态的形式存在于江河、湖泊、海洋、南北两以液态或固态的形式存在于江河、湖泊、海洋、南北两极以及高山地区的水称为地表水。极以及高山地区的水称为地表水。 塔里木河和湘江塔里木河和湘江 洞庭湖和博斯腾湖洞庭湖和博斯腾湖南海海面和渤海湾南海海面和渤海湾 雪山雪山地下水是积存并运动于岩土空隙中的水，地下水是积存并

4、运动于岩土空隙中的水，主要来主要来源于大气降水、冰雪融水、地面流水、湖水及海源于大气降水、冰雪融水、地面流水、湖水及海水等，经土壤渗入地下形成的。水等，经土壤渗入地下形成的。 地下水是宝贵的地下水是宝贵的自然资源，可作生活饮用水和工农业生产用水自然资源，可作生活饮用水和工农业生产用水，也是地质环境的重要组成部分之一，且能影响环也是地质环境的重要组成部分之一，且能影响环境的稳定性。境的稳定性。地下水直接影响到土木工程中的地基承载力、滑地下水直接影响到土木工程中的地基承载力、滑坡、沉降、地面塌陷等，地下水位高低、水量大坡、沉降、地面塌陷等，地下水位高低、水量大小、化学成分等亦直接影响到基础工程的设

5、计和小、化学成分等亦直接影响到基础工程的设计和施工。施工。u地下水存在于岩石的空隙之中。地下水存在于岩石的空隙之中。u岩石的空隙即是地下水储存场所，又是地岩石的空隙即是地下水储存场所，又是地下水的渗透通道。下水的渗透通道。u空隙的多少、大小及其分布规律，决定着空隙的多少、大小及其分布规律，决定着地下水分布与渗透的特点。地下水分布与渗透的特点。u空隙分为空隙分为孔隙孔隙、裂隙裂隙和和溶隙溶隙三大类。三大类。u 松散岩石松散岩石( (如粘土、砂土、砾石等如粘土、砂土、砾石等) )中颗粒或颗粒集合体之中颗粒或颗粒集合体之间存在的空隙，称为孔隙。间存在的空隙，称为孔隙。u 孔隙发育程度用孔隙度表示。孔

6、隙发育程度用孔隙度表示。u 孔隙度的大小主要取决于岩石的密实程度及分选性。孔隙度的大小主要取决于岩石的密实程度及分选性。u 颗粒形状和胶结程度对孔隙度也有影响。颗粒形状和胶结程度对孔隙度也有影响。%100VVnvv沉积物的孔隙率范围沉积物的孔隙率范围沉积物沉积物孔隙率孔隙率( () )分选好的砂或砾分选好的砂或砾25-5025-50砂砾混合物砂砾混合物20-3520-35粉砂粉砂35-5035-50粘土粘土35-6035-60u 坚硬岩石受地壳运动及其它内外地质营力作坚硬岩石受地壳运动及其它内外地质营力作用的影响产生的空隙，称为裂隙。用的影响产生的空隙，称为裂隙。u 裂隙发育程程度用裂隙率表示

7、。裂隙发育程程度用裂隙率表示。u 岩石的裂隙率一般比松散泥积物的孔隙率小岩石的裂隙率一般比松散泥积物的孔隙率小得多。裂隙率常小于得多。裂隙率常小于3%3%100VVnffu 可溶岩（石灰岩、白云岩等可溶岩（石灰岩、白云岩等) )中的裂隙经地中的裂隙经地下水流长期溶蚀而形成的空隙称溶隙。下水流长期溶蚀而形成的空隙称溶隙。u 这种地质现象称岩溶。这种地质现象称岩溶。u 溶隙的发育程度用溶隙率表示。溶隙的发育程度用溶隙率表示。%100VVnkku研究岩石的空隙时，不仅要研究空隙的多少，研究岩石的空隙时，不仅要研究空隙的多少，还要研究空隙的大小、空隙间的连通性和分还要研究空隙的大小、空隙间的连通性和分

8、布规律。布规律。u孔隙度可表征一定范围内孔隙的发育情况。孔隙度可表征一定范围内孔隙的发育情况。u裂隙率代表被测定范围内裂隙的发育程度。裂隙率代表被测定范围内裂隙的发育程度。u溶隙率的代表性更差。溶隙率的代表性更差。土中水根据物理力学性质分类土中水根据物理力学性质分类土中水土中水结合水结合水自由水自由水弱结合水弱结合水强结合水强结合水气态水气态水液态水液态水固态水固态水毛细水毛细水重力水重力水1.1.概念：受固相表面的引概念：受固相表面的引力大于分子自身重力的那力大于分子自身重力的那部分水，称为结合水。部分水，称为结合水。2.2.特点：具有抗剪强度（特点：具有抗剪强度（由内层向外层减弱），一由内

9、层向外层减弱），一般不能流动，必须施一定般不能流动，必须施一定外力使其发生变形。外力使其发生变形。结合水（结合水（Absorbed Water ）自由水自由水弱结合水弱结合水强结合水强结合水土粒土粒液态水液态水 毛细水毛细水(Capillary Water)毛细水上升高度毛细水上升高度土名土名粗砂粗砂中砂中砂细砂细砂粘质粉土粘质粉土粉质粘土粉质粘土粘土粘土h hc c2-42-412-3512-3535-12035-120120-250120-250250-350250-350500-600500-600地下水位地下水位毛细水上毛细水上升高度升高度毛 细 水毛 细 水上升区上升区冰透镜体冰透镜

10、体 地面冻胀地面冻胀地面冻胀地面冻胀沼泽地（湿地）沼泽地（湿地）c c. .助长地基土的冰冻现象，使地下室潮湿，危害房屋基础及助长地基土的冰冻现象，使地下室潮湿，危害房屋基础及公路路面，促使土沼泽化，盐渍化公路路面，促使土沼泽化，盐渍化rpccos2毛细水对建筑工程意义毛细水对建筑工程意义a a. .产生毛细压力产生毛细压力b b. .对土中气体的分布和流通有一定影响，产生封闭气体对土中气体的分布和流通有一定影响，产生封闭气体气态水气态水固态水固态水1.1.岩土的含水性岩土的含水性容水性容水性岩土能容纳一定水量的性能。衡量指标：容水度。岩土能容纳一定水量的性能。衡量指标：容水度。持水性持水性岩

11、土在重力作用下仍能保持一定水量的性能。衡量岩土在重力作用下仍能保持一定水量的性能。衡量指标：持水度，表明的是岩土中结合水的含量。指标：持水度，表明的是岩土中结合水的含量。2.2.岩土的给水性岩土的给水性岩土在重力作用下向外释放水量的性质和能力，用给水度表岩土在重力作用下向外释放水量的性质和能力，用给水度表示示。给水度等于容水度减去持水度。给水度等于容水度减去持水度。名称名称给水度给水度名称名称给水度给水度砾石砾石0.30-0.350.30-0.35细砂细砂0.15-0.200.15-0.20粗砂粗砂0.25-0.300.25-0.30粉细砂粉细砂0.10-0.150.10-0.15中砂中砂0.

12、20-0.250.20-0.25砾石及砂性土的给水度砾石及砂性土的给水度达西定律达西定律18561856年法国学者年法国学者DarcyDarcy对对砂土砂土的渗的渗透性进行研究透性进行研究结论：结论：水在岩土中的渗透速度与水在岩土中的渗透速度与试样的水力梯度成正比试样的水力梯度成正比渗透试验渗透试验v=KIv=KI达西定律达西定律水力梯度，即沿渗流方向水力梯度，即沿渗流方向单位距离的水头损失单位距离的水头损失 3.3.岩土的透水性岩土的透水性岩土允许重力水渗透的能力称为透水性，常用岩土允许重力水渗透的能力称为透水性，常用渗透系数渗透系数表示表示透水性取决于空隙度、空隙大小、空隙连通性。空隙较大

13、，透水性取决于空隙度、空隙大小、空隙连通性。空隙较大，且相互连通的岩石，地下水可以在岩石中流动。有些岩石虽且相互连通的岩石，地下水可以在岩石中流动。有些岩石虽有很高空隙度，但空隙不连通的岩石和空隙过小，且连通性有很高空隙度，但空隙不连通的岩石和空隙过小，且连通性不好的粘土和泥岩，地下水也很难在其中流动不好的粘土和泥岩，地下水也很难在其中流动1.1.含水层含水层饱含重力水而又能给出水饱含重力水而又能给出水( (透水透水) )的岩层。含水的岩层。含水层的形成必须具备以下条件：有较大且连通的空隙；与隔水层的形成必须具备以下条件：有较大且连通的空隙；与隔水层组合形成储水空间，以便地下水汇集不致流失；要

14、有充分层组合形成储水空间，以便地下水汇集不致流失；要有充分的补水来源。的补水来源。2.2.透水层透水层可以透水，渗透系数较大的地层。但可以透水，渗透系数较大的地层。但( (目前目前) )不不一定含水一定含水3.3.隔水层隔水层相对不透水的岩层。相对不透水的岩层。它可以是饱水的粘土层，它可以是饱水的粘土层，也可以是致密完整的基也可以是致密完整的基岩。岩。岩土体透水性类型岩土体透水性类型温度温度地下水温度的差异，主要受各地区的地温条件所地下水温度的差异，主要受各地区的地温条件所控制。控制。 通常地温随埋藏深度不同而异，埋藏越深，水温越高，通常地温随埋藏深度不同而异，埋藏越深，水温越高，而且具有不同

15、的温度变化。而且具有不同的温度变化。 埋深埋深3 35m5m，即日常温带以内的地下水，具昼夜变化规，即日常温带以内的地下水，具昼夜变化规律。埋深律。埋深5 550m50m，即年常温带以内的地下水，具年变化规，即年常温带以内的地下水，具年变化规律。年常温带以下，地下水温度随深度增加而升高。律。年常温带以下，地下水温度随深度增加而升高。 通常根据温度将地下水划分为过冷水（低于通常根据温度将地下水划分为过冷水（低于00）、冷）、冷水（水（020020）、温水（）、温水（21422142）、热水（）、热水（4310043100）、过）、过热水热水( (高于高于100)100)。颜色颜色地下水一般是无色

16、、透明的，但有时地下水一般是无色、透明的，但有时由于某种离子含量较多，或者富集悬浮物和胶由于某种离子含量较多，或者富集悬浮物和胶体物质，则可显出各种各样的颜色，参下表。体物质，则可显出各种各样的颜色，参下表。地下水颜色与其中存在物质的关系地下水颜色与其中存在物质的关系水中物质 地下水颜色 水中物质 地下水颜色 含硫化氢 翠绿色 含 锰 的 化 合物 暗红色 含低铁 浅绿灰色 含粘土 无荧光的淡黄色 含高铁 黄 褐 色 或 锈色 含 有 机 腐 殖质 呈黄色 含硫细菌 红色 含悬浮物质 决定于悬浮物颜色 透明度透明度地下水多为半透明，取决于其中的地下水多为半透明，取决于其中的固体与悬浮物的含量。

17、固体与悬浮物的含量。 按透明度将地下水分为按透明度将地下水分为四级：四级：地下水透明度的分级地下水透明度的分级透明分级 描 述 透明的 无悬浮物及胶体，60cm水深，可见3mm粗线 微浊的 有少量悬浮物，大于30cm水深，可见3mm粗线 混浊的 有较多的悬浮物，半透明状，小于30cm水深，可见3mm粗线 极浊的 有大量悬浮物或胶体，似乳状，水很浅也不能清楚看见3mm粗线 气味气味地下水一般是无臭、无味的，但当地下水中含有某地下水一般是无臭、无味的，但当地下水中含有某些离子或某种气体时，可以散发出特殊的臭味。些离子或某种气体时，可以散发出特殊的臭味。 当水中含有硫化氢所气体时，水便有臭鸡蛋味；如

18、含亚铁当水中含有硫化氢所气体时，水便有臭鸡蛋味；如含亚铁盐很多时，水中有铁腥气味或墨汁气味。盐很多时，水中有铁腥气味或墨汁气味。 一般情况下，当水加热到一般情况下，当水加热到40以上时气味更显著。以上时气味更显著。味道味道纯水是无味，但地下水因含有其他化学成分如一些纯水是无味，但地下水因含有其他化学成分如一些盐类或气体时，会有一定的味感。盐类或气体时，会有一定的味感。 如含较多的二氧化碳时清凉爽口；含大量的有机质物时，如含较多的二氧化碳时清凉爽口；含大量的有机质物时，有较明显的甜味；含硫酸镁和硫酸钠时，有苦涩味；含氯化有较明显的甜味；含硫酸镁和硫酸钠时，有苦涩味；含氯化钠时有咸味。钠时有咸味。

19、 地下水味的强弱取决于水中某种离子成分与浓度和水温。地下水味的强弱取决于水中某种离子成分与浓度和水温。 浓度愈大时味感愈强，当水中溶有的盐类多于浓度愈大时味感愈强，当水中溶有的盐类多于10g/L时，则时，则有很咸的味。有很咸的味。 味道的明显程度还与温度有关，低温时不明显，温度在味道的明显程度还与温度有关，低温时不明显，温度在2030时味感显著时味感显著密度密度一般情况下，纯水的密度为一般情况下，纯水的密度为0.981t/m0.981t/m3 3。地下。地下水的密度决定于水中所溶盐分的含量多少。水的密度决定于水中所溶盐分的含量多少。 地下淡水的密度一般认为与纯水密度相同。水中溶地下淡水的密度一

20、般认为与纯水密度相同。水中溶解的盐分愈多，密度愈大，有的可达解的盐分愈多，密度愈大，有的可达1.21.21.3 t/m1.3 t/m3 3。导电性导电性地下水的导电性取决于其中所含电解质的地下水的导电性取决于其中所含电解质的数量和质量，即各种离子的含量与其离子价。数量和质量，即各种离子的含量与其离子价。 离子含量愈多，离子价愈高，则水的导电性愈强。离子含量愈多，离子价愈高，则水的导电性愈强。此外，水温对导电性也有影响。此外，水温对导电性也有影响。放射性放射性地下水在特殊储藏环境下，受到放射性矿地下水在特殊储藏环境下，受到放射性矿物的影响，具有一定的放射性。物的影响，具有一定的放射性。 如堆放废

21、弃的核燃料，会引起周围岩土体及其中的水如堆放废弃的核燃料，会引起周围岩土体及其中的水体也带有放射性体也带有放射性阳离子：阳离子：H H+ +、NaNa+ +、K K+ + 、CaCa2+2+、MgMg2+2+ 、 FeFe2+2+ 。阴离子：阴离子：OHOH- -、ClCl- -、 SOSO4 42-2- 、 NONO2 2- - 、 NONO3 3- - 、 HCOHCO3 3- - 、 COCO3 32-2-、 SiOSiO3 32-2- 、 POPO4 42-2-其中最多的是其中最多的是NaNa+ +、K K+ + 、 CaCa2+2+、MgMg2+2+和和ClCl- -、 SOSO4

22、42-2- 、 HCOHCO3 3- -主要离子成分主要离子成分地下水中常见盐类的溶解度（地下水中常见盐类的溶解度（0 00 0C C，g/Lg/L）盐类盐类溶解度溶解度盐类盐类溶解度溶解度盐类盐类溶解度溶解度NaClNaCl350350NaSONaSO4 45050NaNa2 2COCO3 3193.9193.9KClKCl290290MgSOMgSO4 4270270MgCOMgCO3 30.10.1MgClMgCl2 2558.1558.1CaSOCaSO4 41.91.9CaCOCaCO3 30.180.18CaClCaCl2 2731.9731.94. Cl4. Cl 来源于沉积岩中

23、所含岩盐或其它氯化物的溶解；岩浆岩中来源于沉积岩中所含岩盐或其它氯化物的溶解；岩浆岩中含氯矿物的风化溶解；海水；火山喷发物的溶滤；工业、生活污含氯矿物的风化溶解；海水；火山喷发物的溶滤；工业、生活污水及粪便中大量氯水及粪便中大量氯5. SO5. SO4 42-2-来源于含石膏或其它硫酸盐的沉积岩的溶解；硫和硫化物来源于含石膏或其它硫酸盐的沉积岩的溶解；硫和硫化物的氧化的氧化6. HCO6. HCO3 3- -来源于含碳酸盐类沉积物岩的溶解；岩浆岩和变质岩中含来源于含碳酸盐类沉积物岩的溶解；岩浆岩和变质岩中含铝硅酸盐矿物的风化溶解铝硅酸盐矿物的风化溶解1. Na1. Na+ +、K K+ + 来

24、源于含钠盐、钾盐的沉积岩的溶解；岩浆岩和变质岩来源于含钠盐、钾盐的沉积岩的溶解；岩浆岩和变质岩中含钠、钾矿物的风化溶解中含钠、钾矿物的风化溶解2. Ca2. Ca2+2+来源于含钙碳酸盐类沉积物和石膏沉积物的溶解；岩浆岩和来源于含钙碳酸盐类沉积物和石膏沉积物的溶解；岩浆岩和变质岩中含钙矿物的风化溶解变质岩中含钙矿物的风化溶解3. Mg3. Mg2+2+来源于含镁碳酸盐类沉积物岩；岩浆岩和变质岩中含镁矿物来源于含镁碳酸盐类沉积物岩；岩浆岩和变质岩中含镁矿物的风化溶解的风化溶解酸碱度酸碱度氢离子浓度氢离子浓度PHPH值来衡量值来衡量 强酸性水强酸性水PH5PH9 PH9 ；硬硬 度度取决于水中取决

25、于水中CaCa2+2+、MgMg2+2+的含量的含量总硬度总硬度水中所含水中所含CaCa2+2+、MgMg2+2+的总量的总量暂时硬度暂时硬度水煮沸后，水中一部分水煮沸后，水中一部分CaCa2+2+、MgMg2+2+与与HCOHCO3 3- -作用生成作用生成CaCOCaCO3 3和和MgCOMgCO3 3沉淀，这部分沉淀，这部分CaCa2+2+、MgMg2+2+的总量的总量永久硬度永久硬度总硬度暂时硬度总硬度暂时硬度碳酸盐硬度碳酸盐硬度地下水中地下水中HCOHCO3 3- -与与CaCa2+2+、MgMg2+2+含量相当的总量含量相当的总量1 1德国度德国度1L1L水中水中含有含有10mg1

26、0mg的的CaOCaO或或7.2mg MgO7.2mg MgO类别类别德国度德国度类别类别德国度德国度极软水极软水4.24.2硬水硬水16.825.216.825.2软水软水4.28.44.28.4极硬水极硬水25.225.2微硬水微硬水8.416.88.416.8地下水中所含各种离子、分子与化合物的总量地下水中所含各种离子、分子与化合物的总量(g/L)(g/L)矿化度矿化度地下水按总矿化度的分类地下水按总矿化度的分类类别类别总矿化度总矿化度(g/L)(g/L)类别类别总矿化度总矿化度(g/L)(g/L)淡水淡水1 1盐水盐水( (高矿化水高矿化水) )10151015微咸水微咸水( (弱矿化

27、水弱矿化水) )1313卤水卤水1515咸水咸水( (中等矿化水中等矿化水) )310310习惯上以习惯上以1051101051100 0C C时将水灼干所得的干涸残余物总量叫总矿时将水灼干所得的干涸残余物总量叫总矿化度化度地下水起源分类地下水起源分类渗入水渗入水埋藏水埋藏水凝结水凝结水原生水原生水大气降水大气降水冰雪溶水地冰雪溶水地表水渗入地表水渗入地下聚集的水下聚集的水水蒸气凝结水蒸气凝结后渗入地下后渗入地下的水的水地史时期地史时期沉积物空沉积物空隙中被封隙中被封闭保存下闭保存下来的水，来的水，又称古水又称古水岩浆中析岩浆中析出的结晶出的结晶水和水汽水和水汽又称岩浆水又称岩浆水靠静电和分靠

28、静电和分子引力吸附子引力吸附于岩土颗粒于岩土颗粒表面，不受表面，不受重力影响重力影响吸着水吸着水薄膜水薄膜水毛细水毛细水重力水重力水受重力影响受重力影响可自由流动。可自由流动。是地下水的是地下水的主要赋存状主要赋存状态和水源态和水源受表面张力受表面张力作用保存于作用保存于毛细管中的毛细管中的水，易被植水，易被植物吸收物吸收吸着水表面吸着水表面厚度超过几厚度超过几百个水分子百个水分子直径的薄层直径的薄层状水状水按赋存状态分类按赋存状态分类上层滞水上层滞水潜潜 水水承承 压压 水水地下水埋藏条件分类地下水埋藏条件分类根据含水层空隙性质不同分类根据含水层空隙性质不同分类孔孔隙隙水水裂裂隙隙水水岩溶水

29、岩溶水( (喀斯特水喀斯特水) )u 地下水的分类方法可分为两类：一类是按地下地下水的分类方法可分为两类：一类是按地下水的某一特征进行分类；一类是综合考虑了地水的某一特征进行分类；一类是综合考虑了地下水的某些特征进行分类。下水的某些特征进行分类。u 按埋藏条件：分为上层滞水、潜水和承压水。按埋藏条件：分为上层滞水、潜水和承压水。u 按含水层的空隙性质：分为孔隙水、裂隙水和按含水层的空隙性质：分为孔隙水、裂隙水和岩溶水。岩溶水。u 上层滞水：包气上层滞水：包气带中局部隔水层带中局部隔水层之上的水。之上的水。气态水气态水结合水结合水重力水重力水毛细水毛细水包气带包气带饱水带饱水带重力水重力水( (

30、结合水结合水) )特征：特征：分布区与补给区一致；受分布区与补给区一致；受气候控制，季节性明显，气候控制，季节性明显，变化大，雨季雨量多，旱变化大，雨季雨量多，旱季雨量少，对农业影响很季雨量少，对农业影响很大大u 潜水潜水：埋藏在地：埋藏在地面以下第一个稳面以下第一个稳定隔水层之上具定隔水层之上具自由水面的重力自由水面的重力水。此水层的自水。此水层的自由水面称为由水面称为潜水潜水面面。潜水面上任。潜水面上任一点的标高称为一点的标高称为潜水位潜水位。潜水面。潜水面与地表面的形态与地表面的形态具有相似性。具有相似性。潜水的特征：潜水的特征：1) 潜水与大气相通，具自由水面，为无压水；潜水与大气相通

31、，具自由水面，为无压水；2) 潜水的补给区与分布区一致，直接接受大气降水潜水的补给区与分布区一致，直接接受大气降水补给。旱季时，常以蒸发形式排泄；补给。旱季时，常以蒸发形式排泄；3) 潜水动态受气候影响较大，具有明显的季节性变潜水动态受气候影响较大，具有明显的季节性变化特征；化特征；4) 潜水易受地面污染的影响；潜水易受地面污染的影响；5) 水量丰富的潜水可作为供水水源。水量丰富的潜水可作为供水水源。潜水面形态的变化规律潜水面形态的变化规律受地形和受地形和河流位置河流位置的影响的影响受底板隔水受底板隔水层高度变化层高度变化的影响的影响受含水介质受含水介质渗透性变化渗透性变化的影响的影响潜水面的

32、表示方法潜水面的表示方法1.1.水文地质剖面图法水文地质剖面图法2.2.等水位线图法等水位线图法水文地质剖面图法水文地质剖面图法等水位线图法等水位线图法潜水的补给和排泄潜水的补给和排泄补给源主要有：补给源主要有：大气降水大气降水、地表水、深层地下水及凝结水、地表水、深层地下水及凝结水排泄方式：排泄方式：垂直排泄垂直排泄( (水分消耗，含盐量增加，矿化度增高，甚至水分消耗，含盐量增加，矿化度增高，甚至改变水的化学类型改变水的化学类型) )、水平排泄水平排泄根据等水位线图法可根据等水位线图法可以解决下列实际问题以解决下列实际问题确定潜水流向确定潜水流向计算潜水的水力坡度计算潜水的水力坡度I I确定

33、潜水与地表水之间的关系确定潜水与地表水之间的关系确定潜水的埋藏深度确定潜水的埋藏深度u 承压水：充满于两个稳定的隔水层间的重力水。承压水：充满于两个稳定的隔水层间的重力水。u 承压水的形成主要决定于地质构造条件。承压水的形成主要决定于地质构造条件。u 它的运动受到上下隔水层的约束和水压的作用。它的运动受到上下隔水层的约束和水压的作用。打井穿过上面的隔水层时，承压水就可向上涌出打井穿过上面的隔水层时，承压水就可向上涌出来，稳定水位高于初见水位。来，稳定水位高于初见水位。u 分布区与补给区不一致，水质、水量、水温受气分布区与补给区不一致，水质、水量、水温受气候影响小，随季节变化不明显，不易受污染。

34、候影响小，随季节变化不明显，不易受污染。u 最适宜形成承压水的构造为最适宜形成承压水的构造为向斜构造向斜构造和和单斜构造单斜构造。（1）向斜构造自流盆地）向斜构造自流盆地承压水面的表示方法承压水面的表示方法1.1.水文地质剖面图法水文地质剖面图法2.2.等水压线图法等水压线图法水文地质剖面图法水文地质剖面图法等水压线图法等水压线图法根据等水压线图法可根据等水压线图法可以解决下列实际问题以解决下列实际问题承压水位距地表的深度承压水位距地表的深度承压水头大小承压水头大小承压水的流向承压水的流向（2）单斜构造自流斜地）单斜构造自流斜地承压水的补给和排泄承压水的补给和排泄补给补给：主要通过潜水形式补给

35、：主要通过潜水形式补给, ,来源：大气降水，地表水下渗，来源：大气降水，地表水下渗，补给区外潜水流入补给。补给区外潜水流入补给。排泄排泄：以泉的形式排泄，承压水向地表水排泄，承压水流入以泉的形式排泄，承压水向地表水排泄，承压水流入潜水。潜水。u孔隙水存在于松散岩层的孔隙中。孔隙水存在于松散岩层的孔隙中。u多呈均匀而连续的层状分布。多呈均匀而连续的层状分布。u存在条件和特征取决于岩石的孔隙情况。存在条件和特征取决于岩石的孔隙情况。u由于埋藏条件不同，孔隙水可形成上层滞由于埋藏条件不同，孔隙水可形成上层滞水、潜水或承压水，即分别称为孔隙水、潜水或承压水，即分别称为孔隙- -上上层滞水、孔隙层滞水、

36、孔隙- -潜水和孔隙潜水和孔隙- -承压水。承压水。u埋藏在坚硬岩石裂隙中的地下水称为裂埋藏在坚硬岩石裂隙中的地下水称为裂隙水。隙水。u裂隙的性质和发育程度决定了裂隙水的裂隙的性质和发育程度决定了裂隙水的存在和富水性。存在和富水性。u可分为：可分为：l 风化裂隙水风化裂隙水l 成岩裂隙水成岩裂隙水l 构造裂隙水构造裂隙水风化裂隙水风化裂隙水特征：特征：多为层状裂隙水；多为层状裂隙水；水平方向透水性均匀，垂直水平方向透水性均匀，垂直方向随深度减弱；方向随深度减弱；多属潜水，也有上层滞水；多属潜水，也有上层滞水；大气降水补给；明显季节性大气降水补给；明显季节性循环交替；以泉的形式排泄循环交替；以泉

37、的形式排泄成岩裂隙水成岩裂隙水特征：特征：岩浆岩中成岩裂隙水发育岩浆岩中成岩裂隙水发育多为层状裂隙水，在一定范围内互相连通；多为层状裂隙水，在一定范围内互相连通；多属潜水，也可是承压水；多属潜水，也可是承压水；构造裂隙水构造裂隙水特征：特征：构造应力分布均匀，形成层状构造裂隙水；构造构造应力分布均匀，形成层状构造裂隙水；构造应力分布不均匀，形成脉状构造裂隙水应力分布不均匀，形成脉状构造裂隙水可以是潜水，也可是承压水可以是潜水，也可是承压水渗透性各向异性；渗透性各向异性；脉状裂脉状裂隙水隙水层状裂层状裂隙水隙水u 岩溶水：埋藏于溶隙中的重力水。岩溶水：埋藏于溶隙中的重力水。u 可以是潜水，也可以

38、是承压水。可以是潜水，也可以是承压水。u 岩溶的发育特点决定了岩溶水的特征。岩溶的发育特点决定了岩溶水的特征。u 岩溶水具有水量大、运动快、在垂直和水平方向岩溶水具有水量大、运动快、在垂直和水平方向上分布不均匀的特性。上分布不均匀的特性。u 岩溶含水系统一般水量丰富、水质优良，常作大岩溶含水系统一般水量丰富、水质优良，常作大中型供水源。中型供水源。u 位于岩溶水分布地区的矿坑，容易产生突然大量位于岩溶水分布地区的矿坑，容易产生突然大量涌水，甚至造成淹矿事故。涌水，甚至造成淹矿事故。地下水天然露头，是地下水或含水层通道露出地表形成的，是地下水天然露头，是地下水或含水层通道露出地表形成的，是地下的

39、主要排泄方式之一地下的主要排泄方式之一侵蚀泉侵蚀泉接触泉接触泉溢出泉溢出泉断层泉断层泉泉的类型按补给源分为泉的类型按补给源分为包气带泉包气带泉上层滞水补给，水量小，季节变化大，动态不稳定上层滞水补给，水量小，季节变化大，动态不稳定按出露按出露条件分条件分下降泉下降泉 ( (潜水泉潜水泉) )潜水补给，动态稳定，有季节性变化规律潜水补给，动态稳定，有季节性变化规律上升泉上升泉 ( (自流水泉自流水泉) ) 承压水补给，动态稳定，年变化不大承压水补给，动态稳定，年变化不大侵蚀下降泉侵蚀下降泉侵蚀上升泉侵蚀上升泉接触下降泉接触下降泉接触上升泉接触上升泉断层泉断层泉溢出泉溢出泉u含水层自外界获得水量的

40、过程称做含水层自外界获得水量的过程称做补给补给。u地下水的补给来源有：地下水的补给来源有：l 大气降水补给大气降水补给l 地表水补给和凝结水补给地表水补给和凝结水补给l 含水层之间的补给含水层之间的补给l 人工补给人工补给u含水层失去水量的过程称做含水层失去水量的过程称做排泄排泄。u地下水排泄的方式有：地下水排泄的方式有：l 蒸发蒸发l 泉水泉水l 向地表水泄流向地表水泄流l 含水层之间的排泄含水层之间的排泄l 人工排泄人工排泄u径流：地下水由补给区流向排径流：地下水由补给区流向排泄区的过程。泄区的过程。u地下水由补给区流经径流区，地下水由补给区流经径流区，流向排泄区的整个过程构成地流向排泄区

41、的整个过程构成地下水循环的全过程。下水循环的全过程。u地下水的径流包括：径流方向、地下水的径流包括：径流方向、径流速度及径流量。径流速度及径流量。u地下水在松散沉积物中沿着孔隙流地下水在松散沉积物中沿着孔隙流动，在坚硬的岩石中沿着裂隙或溶动，在坚硬的岩石中沿着裂隙或溶隙中流动。隙中流动。u地下水的运动有层流、紊流和混合地下水的运动有层流、紊流和混合流三种形式。流三种形式。u从工程角度研究地下水，主要是从工程角度研究地下水，主要是水的质量、水环境、力水的质量、水环境、力( (静压，渗静压，渗压压) )、地下水引起的环境问题。、地下水引起的环境问题。u这里仅对后者作些介绍。这里仅对后者作些介绍。u

42、在松散沉积层中进行深基础施工时，往往在松散沉积层中进行深基础施工时，往往需要人工下降低地下水位。需要人工下降低地下水位。u若降水不当，会使周围地基土层产生固结若降水不当，会使周围地基土层产生固结沉降。沉降。u轻者造成邻近建筑物或地下管线的不均匀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失、甚至掏空，导致建筑物开裂和危及安全作用。全作用。在软土层中进行深基础施工时，往往需要人工降低地下水，在软土层中进行深基础施工时，往往需要人工降低地下水，降水措施不当，会引起周围地基土层固结沉降，造成邻近建降水

43、措施不当，会引起周围地基土层固结沉降，造成邻近建筑物或地下管线不均匀沉降，或导致建筑物基础下的土粒流筑物或地下管线不均匀沉降，或导致建筑物基础下的土粒流失，导致建筑物开裂，天津地最大沉降量达失，导致建筑物开裂，天津地最大沉降量达2.16m2.16m上海康乐路十二层大楼，采用箱基础，开挖深度微上海康乐路十二层大楼，采用箱基础，开挖深度微5.5m5.5m，采，采用钢板桩外加井点降水，抽水用钢板桩外加井点降水，抽水6 6天后，各沉降观测点的沉降量天后，各沉降观测点的沉降量降水期间，距基坑降水期间，距基坑610m610m处，旧民房有裂缝。处，旧民房有裂缝。u流砂是地下水自下而上渗流时土产生流动的流砂是

44、地下水自下而上渗流时土产生流动的现象，与地下水的动水压力有密切关系。现象，与地下水的动水压力有密切关系。u当地下水的动水压力大于土粒的浮容重或地当地下水的动水压力大于土粒的浮容重或地下水的水力坡度大于临界水力坡度时，就会下水的水力坡度大于临界水力坡度时，就会产生流砂。产生流砂。u可通过：人工降低地下水位、打板桩、冻结可通过：人工降低地下水位、打板桩、冻结法、水下挖掘等处理。法、水下挖掘等处理。u潜蚀作用可分为潜蚀作用可分为机械潜蚀机械潜蚀和和化学潜蚀化学潜蚀两种。两种。u机械潜蚀机械潜蚀是指土粒在地下水的动水压力作用是指土粒在地下水的动水压力作用下受到冲刷，将细粒冲走，使土的结构破坏，下受到冲

45、刷，将细粒冲走，使土的结构破坏，形成洞穴的作用。形成洞穴的作用。u化学潜蚀化学潜蚀是指地下水溶解土中的易溶盐分，是指地下水溶解土中的易溶盐分，使土粒间的结合力和土的结构破坏，土粒被使土粒间的结合力和土的结构破坏，土粒被水带走，形成洞穴的作用。水带走，形成洞穴的作用。u这两种作用一般是同时进行的。这两种作用一般是同时进行的。当地下建筑设施或建筑物的基础底面位于地当地下建筑设施或建筑物的基础底面位于地下水位以下时，地下水对其产生浮力作用；下水位以下时，地下水对其产生浮力作用；当地下水埋藏较浅，建筑地下室或地下构筑当地下水埋藏较浅，建筑地下室或地下构筑物存在上浮问题的时候，要进行物存在上浮问题的时候

46、，要进行抗浮验算抗浮验算。一般抗浮稳定性验算：一般抗浮稳定性验算：局部抗浮局部抗浮 1.05F1.05F浮力浮力-0.9G-0.9G自重自重0 0 整体抗浮整体抗浮 1.2F1.2F浮力浮力-0.9G-0.9G自重自重00u 当基坑下伏有承压含水层时，开挖基坑减小了底部隔水层当基坑下伏有承压含水层时，开挖基坑减小了底部隔水层的厚度。当隔水层较薄经受不住承压水头压力作用时，承的厚度。当隔水层较薄经受不住承压水头压力作用时，承压水的水头压力会冲破基坑底板，这种工程地质现象被称压水的水头压力会冲破基坑底板，这种工程地质现象被称为为基坑突涌基坑突涌。u 为避免基坑突涌的发生，必须验算基坑底层的安全厚度

47、。为避免基坑突涌的发生，必须验算基坑底层的安全厚度。承压含水层承压含水层承压含水层承压含水层粘土层粘土层粘土层粘土层H HH HM MM MH Hw w抽水井抽水井HMwMHww.要使基坑开挖安全，必须要使基坑开挖安全，必须基坑底基坑底部粘土部粘土层厚度层厚度含水层含水层顶板承顶板承压水头压水头或降水使得或降水使得1.1.结晶类腐蚀结晶类腐蚀腐蚀类型腐蚀类型SOSO4 42-2-Ca(OH)Ca(OH)2 2CaSOCaSO4 4. .2H2H2 2O OCaOCaO. .AlAl2 2O O3 3. .6H6H2 2O O水化硫水化硫铝酸钙铝酸钙2.2.分解类腐蚀分解类腐蚀3.3.结晶分解复

48、合类腐蚀结晶分解复合类腐蚀 Ca(OH)Ca(OH)2 2COCO2 2CaCOCaCO3 3 +H+H2 2O O当当COCO2 2含量超过一定数值含量超过一定数值CaCOCaCO3 3 COCO2 2CaCa+ + +2HCO+2HCO3 3- -MgSOMgSO4 4Ca(OH)Ca(OH)2 2= Mg (OH)= Mg (OH)2 2 CaSOCaSO4 4MgClMgCl2 2Ca(OH)Ca(OH)2 2= Mg (OH)= Mg (OH)2 2 CaClCaCl2 2分解分解流失流失腐蚀性评价标准腐蚀性评价标准1.1.将将SOSO4 42-2-离子的含量归纳为结晶类腐蚀性的评价

49、指标离子的含量归纳为结晶类腐蚀性的评价指标2.2.将将COCO2 2 、HCOHCO3 3- -离子和离子和PHPH值归纳为分解类腐蚀性的评价指标值归纳为分解类腐蚀性的评价指标3.3.将将MgMg2+2+、NHNH4 4+ +、ClCl、 SOSO4 42-2- 、 NONO3 3- -离子含量归纳为结晶分解类离子含量归纳为结晶分解类腐蚀性的评价指标腐蚀性的评价指标混凝土侵蚀场地环境类别混凝土侵蚀场地环境类别环境类别环境类别气候区气候区土层特性土层特性干湿交替干湿交替冰冻区冰冻区高寒区高寒区干旱区干旱区半干旱区半干旱区直接临水，强透水土层中的直接临水，强透水土层中的地下水，或湿润的强透水层地下

50、水，或湿润的强透水层有有混凝土不混凝土不论在地面论在地面或地下，或地下，无干湿交无干湿交替作用，替作用，其腐蚀性其腐蚀性强度比有强度比有干湿交替干湿交替作用时相作用时相对降低对降低混凝土不论混凝土不论在地面或地在地面或地面下，当受面下，当受潮或浸水时；潮或浸水时；并处于严重并处于严重冰冻区、冰冰冻区、冰冻区、微冰冻区、微冰冻区冻区高寒区高寒区干旱区干旱区半干旱区半干旱区弱透水土层中的地下水，或弱透水土层中的地下水，或湿润的强透水层湿润的强透水层有有湿润区湿润区半湿润区半湿润区直接临水，强透水土层中的直接临水，强透水土层中的地下水，或湿润的强透水层地下水，或湿润的强透水层有有各气候区各气候区弱透