1、2019/3/12,1,第5章 地下水,5.1 地下水概述 5.2 地下水类型及其主要性质 5.3 地下水的性质 5.4 地下水对建筑工程的影响,2019/3/12,2,地下水的渗透性,地下水与工程的关系： （1）地下水降低岩土强度与地基承载力 （2）渗透变形破坏流砂与潜蚀问题 （3）深基坑承压水引起突涌问题 （4）水压力与水浮力问题 （5）地下水对钢筋与混凝土的腐蚀问题,2019/3/12,3,5.1 地下水概述,5.1.1 地下水及含水层,蓄水空间 （1）松散沉积物中的孔隙 （2）坚硬岩石中的裂隙 （3）可溶性岩石中的溶隙,2019/3/12,4,水在岩土中的存在形式：,2019/3/12
2、,5,5.1.2 岩土的水理性质,1、含水性 容水度：岩土孔隙完全被水充满时的含水量。 持水度：岩土在重力作用下释水时仍能保持的含水量。 2、给水度：岩土在重力作用下能自由排出的含水量。给水度=容水度持水度 3、透水性:岩土允许水透过的性能，用渗透系数表示。 4、达西定律：,2019/3/12,6,5.2 地下水类型及其主要特征,含水层：给出并透过相当水量的岩土层。 隔水层：不透水但可含水的岩土层。 滞水层：弱透水的岩土层。 含水层的形成条件：岩土层有较大空隙；为隔水层所限；有补给来源。,2019/3/12,7,地下水埋藏类型,2019/3/12,8,5.2.1 包气带水（主要为上层滞水与毛细
3、水）,上层滞水指包气带中聚集在局部隔水层之上的重力水. 特征：接近地表，接受大气降水补给，以蒸发形式或向隔水底板边缘排泄。动态变化很不稳定。 工程意义：常始料不及涌入基坑。供水意义不大。 毛细水在寒冷地区易引起道路冻胀和翻浆.,2019/3/12,9,5.2.2 潜水,1-砂层 2-隔水层 3-含水层 4-潜水面 5-基准面,潜水：埋藏在地面以下第一个稳定隔水层之上具有自由水面的重力水。,2019/3/12,10,潜水的特征： 潜水与大气相通，具有自由水面，无压水； 潜水的补给区与分布区一致，直接接受大气降水补给； 潜水动态受气候影响较大，具有明显的季节性变化特征； 潜水易受地面水污染的影响。
4、,2019/3/12,11,潜水等水位线图,可解决如下问题： 1 确定潜水流向 2 确定潜水的水力坡度 3 确定潜水的埋藏深度 4 确定潜水与地表水的关系,虚线-潜水等水位线 实线-地形等高线,2019/3/12,12,潜水与地表水的关系,2019/3/12,13,5.2.3 承压水,承压水是充满两个隔水层之间的含水层中的重力水。,补给区、排泄区、承压区、隔水顶板、隔水底板、自流区,2019/3/12,14,承压水特征： 承压水是不具有自由水面，并承受一定的静水压力。 承压含水层的分布区与补给区不一致，一般只通过补给区接受补给。 承压水的动态比较稳定，受气候影响较小。 承压水不易受地面污染。,
5、2019/3/12,15,2019/3/12,16,承压水等水位线图,2019/3/12,17,如图中A点： 地形标高103m，承压水位91m，含水层顶板标高83m。 则承压水位埋深为：103-9112m承压水头为91-838 m含水层埋深为：103-8320m,承压水等水位线图可确定 下列重要指标： 承压水位埋深 承压水头大小 含水层埋深（初见水位）,2019/3/12,18,5.2.4 孔隙水、裂隙水及岩溶水,冲积物中的孔隙水上游河床中砂砾石，是良好的含水层。中游河漫滩沉积有上细（粉细砂、粘性土）下粗（砂砾）的二元结构，上层构成隔水层，下层为承压含水层。下游滨海平原上为潜平水，埋藏浅不利于
6、工程建设，下部多层承压含水层。,1、孔隙水： 分布于第四纪松散沉积物中，地下水的分布规律主要受沉积物的成因类型控制。,2019/3/12,19,洪积物中地下水 （1）潜水深埋带 （2）溢出带 （3）潜水下沉带。,2019/3/12,20,2. 裂隙水,埋藏于基岩裂隙中的地下水。,根据裂隙成因类型不同分为风化裂隙水、成岩裂隙水和构造裂隙水。 风化裂隙水多为潜水，水质好，但水量不丰富，可作为小型供水水源。 成岩裂隙水呈层状分布，多形成潜水。 构造裂隙水可呈层状分布，也可呈脉状分布，可形成潜水，也可形成承压水。断层带的导水对地下工程建设危害较大。,2019/3/12,21,2019/3/12,22,
7、工程意义：岩溶水水量丰富，水质好，可作大型供水水源。岩溶水分布地区易发生地面塌陷，给交通和工程建设带来很大的危害。,3. 岩溶水,赋存并运移岩溶化岩层中的水。,沿可溶岩层的构造裂隙带发育，通过水的差异溶蚀，形成管道化的岩溶系统，并大范围的地下水汇集成一个完整的地下河系。 特征：空间分布极不均匀，动态变化强烈，流动迅速，排泄集中。,2019/3/12,23,岩溶地下河,2019/3/12,24,5.2.5 泉,地下水在地表的天然露头。,按水头性质分： 上升泉 下降泉 按出露原因分： 侵蚀泉 接触泉 断层泉,2019/3/12,25,2019/3/12,26,5.3.1 地下水的化学成分,地下水中
8、已发现70多种，主要气体、离子和微量元素。,1. 主要的气体成分,O2 溶解氧含量多的地下水，氧化作用强，能腐蚀氧化金属建筑材料。 H2S 一般存在于深部地下水中，在微生物作用下由硫酸盐还原而形成。局部浅层地下水含有较多的H2S，并呈酸性，对混凝土具有侵蚀性。 CO2 主要来源于土壤中有机质氧化产生的CO2,还有大气中的CO2。深层地下水的CO2含量较高。含CO2较高的地下水具有侵蚀性，能腐蚀混凝土。,5.3 地下水的性质,2019/3/12,27,2.主要的离子成分,氯离子 在沉积岩地区主要来源于岩盐和其他氯化物的溶解，在岩浆地区则来自氯矿物的风化溶解。 硫酸根离子 来自含水石膏或其他含硫酸
9、盐的沉积岩的溶解，SO42-含量大于250mg/l的地下水，对混凝土具有结晶类腐蚀性 重碳酸根离子在沉积岩地区主要来源于碳酸类岩石（石灰岩、白云岩、泥灰岩）的溶解。 钾离子、钠离子在沉积岩地区主要来源于岩盐及其他钾、钠盐的溶解，在岩浆岩和变质岩地区来自钾、钠矿物的风化溶解。 钙离子、镁离子来源于碳酸盐类岩石即含石膏沉积物的溶解以及岩浆岩、变质岩中含钙矿物的风化溶解。,2019/3/12,28,5.3.2 地下水的化学性质,1. 酸碱度（PH值）,据PH值，地下水的酸碱度可分为5类。,地下水按PH值分类,2019/3/12,29,2. 矿化度（M）,地下水各种离子、分子与化合物的总量称为矿化度。
10、,国家饮用水卫生标准GB5749-85，要求矿化度小于1g/l。 据矿化度把地下水分为5类。,地下水按矿化度分类,2019/3/12,30,生活饮用水水质标准规定水的硬度以CaCO3的mg/l表示，要求小于450 mg/l。,3. 硬度,水中钙、镁离子的含量构成水的硬度。,硬度分为总硬度、暂时硬度和永久硬度。 总硬度：水中Ca2+、Mg2+的总量。 暂时硬度：水加热沸腾后所损失的Ca2+、Mg2+的含量； 此时仍保持组织中的Ca2+、Mg2+含量称为永久硬度。,2019/3/12,31,4、地下水水质分析,水质分析内容,水质分析是研究与评价水质的基础，水质分析可分为简分析、全分析、专门分析等。
11、,一般工程勘察要求对地下水进行侵蚀性分析是专门分析。,2019/3/12,32,5.4.1.地面沉降与岩溶塌陷,控制地面沉降最好的方法是合理开采地下水，多年平均开采量不能超过平均补给量。在地面沉降已经严重的地区，对含水层进行回灌可使地面沉降适当恢复，要想大量恢复是不可能的。,5.4 地下水对建筑工程的影响,多发生在岩溶地区，地面塌陷多为人为局部改变地下水位引起的。在短距离内出现较大的水位差，水力坡度变大，增强了地下水的潜蚀能力，对地层进行冲蚀、掏空、形成地下洞穴，当穴顶失去平衡时便发生地面塌陷。,2019/3/12,33,当地下水的动水压力达到一定值时，土中一些颗粒甚至整个土体发生移动，从而引
12、起土体变形或破坏。这种现象称渗透变形或渗透破坏。,渗透变形分为管涌和流土。 在渗流作用下单个土颗粒发生独立移动现象称管涌（潜蚀）。多发生在不均匀的砂砾土中。 在渗流作用下一定体积的土同时发生移动的现象称为流土。多发生在均质砂土和粉土层中。,发生流土的临界水力坡度J0为：,5.4.2 渗透变形,2019/3/12,34,5.4.3 地下水的浮托作用,当建筑物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，即浮托力。,（1）粉土、砂土、碎石土和节理裂隙发育的岩石地基上，取100%水浮力； （2）节理不发育的岩石地基上，取50%水浮力； （3）粘性土地基上，浮力较难确定，结合地区经验考虑。,2
13、019/3/12,35,5.4.4 .基坑突涌,在开挖基坑所留顶板经不住承压水头压力作用时，基坑底部隔水层被承压水顶裂或冲毁，这种工程地质现象称为基坑突涌。,隔水层的安全厚度H,2019/3/12,36,当工程施工需要，开挖基坑后的坑底隔水层的厚度小于安全厚度时，为防止基坑突涌，必须对承压水层进行预先排水，以降低承压水头压力。基坑中心承压水位降深S必须满足下式：,2019/3/12,37,5.4.5 地下水对建筑材料的腐蚀性,1. 地下水的侵-蚀性类型,硅酸盐水泥遇水硬化，生成Ca(OH)2、水化硅酸钙、水化铝酸钙等。,地下水的腐蚀类型： （1）结晶类腐蚀 （2）分解类腐蚀 （3）结晶分解复合腐蚀,分析项目：PH值、游离CO2、侵蚀性CO2、Ca2+、Mg2+、K+、Na、NH+4、Fe3+、Fe2+、Cl、SO42-、HCO3-、NO3-、有机质和总硬度,2. 地下水侵蚀性评价,2019/3/12,38,明沟排水,降低地下水的排水方法有：明沟排水、深井排水、轻型井点排水、真空排水及电渗排水等。,5.4.6.基坑排水,2019/3/12,39,适用于粉砂、细砂和粉土含水层。,轻型井点排水,深井排水,2019/3/12,40,本章结束,
