工程地質(zhì)與橋涵水文教學PPT作者盛海洋5

1、第五章第五章 地下水地下水n學習目標：學習目標：掌握地下水的概念、地下水的類型；了解地下水主要的化學成分；掌握潛水、上層滯水、承壓水的形成條件及主要工程特征；了解裂隙水、孔隙水、巖溶水的形成條件及特征；理解地下水與工程的關系；了解地下水運動的基本規(guī)律。 n本章重點本章重點：潛水、上層滯水、承壓水的形成條件及特征；地下水與工程的關系。 n本章難點：本章難點：潛水、承壓水的形成條件及特征；地下水運動的基本規(guī)律。 機械工業(yè)出版社高職規(guī)劃教材機械工業(yè)出版社高職規(guī)劃教材返回總目錄 第五章第五章 主要內(nèi)容主要內(nèi)容第一節(jié)第一節(jié) 地下水的基本概念地下水的基本概念第二節(jié)第二節(jié) 地下水的物理性質(zhì)和化學成地下水的物

2、理性質(zhì)和化學成分分第三節(jié)第三節(jié) 地下水的類型地下水的類型第四節(jié)第四節(jié) 地下水運動地下水運動機械工業(yè)出版社高職規(guī)劃教材機械工業(yè)出版社高職規(guī)劃教材地下水是指存在于地表以下巖石孔隙、裂隙地下水是指存在于地表以下巖石孔隙、裂隙和空洞中的水。和空洞中的水。地下水可以呈各種物理狀態(tài)存在，但大多呈地下水可以呈各種物理狀態(tài)存在，但大多呈液態(tài)。液態(tài)。 地下水的基本概念地下水的基本概念機械工業(yè)出版社高職規(guī)劃教材機械工業(yè)出版社高職規(guī)劃教材地下水是整個自然界不斷循環(huán)的水的一部分地下水是整個自然界不斷循環(huán)的水的一部分機械工業(yè)出版社高職規(guī)劃教材機械工業(yè)出版社高職規(guī)劃教材地下水的物理性質(zhì)和化學成分地下水的物理性質(zhì)和化學成分

3、 一一. 地下水的物理性質(zhì)地下水的物理性質(zhì) 溫度溫度顏色顏色味味透明度透明度嗅嗅導電性導電性二二. 地下水的化學成分地下水的化學成分地下水的化學成分可呈離子、分子、化合物和氣體狀態(tài)，而以離子狀態(tài)者為最多。常見的離子有Cl、SO4、HCO、K+、Na+、Ca+、Mg+等七種?；衔镉校篎e23、Al23、H2SiO3等；氣體有：2、2、CO2、CH4、2等；還含有有機質(zhì)和細菌成分。 + 的含量決定了地下水的酸堿反應和酸堿程度。的含量決定了地下水的酸堿反應和酸堿程度。 pH7時為酸性時為酸性 pH7時為堿性時為堿性 pHpH6 6的水能侵蝕鐵。的水能侵蝕鐵。 （2）a+和和Mg+ 的含量決定地下水

4、的硬度，決定地下的含量決定地下水的硬度，決定地下水作為技術用水的條件。水作為技術用水的條件。 極軟水極軟水(4.2度）度） 軟水軟水(4.2-8.4度度) 微硬水微硬水(8.4-16.8度度) 硬水硬水(16.8-25.2度度) 極硬水極硬水(25.2度度) 地下水對工程建設水質(zhì)評價的重要意義地下水對工程建設水質(zhì)評價的重要意義 含有游離含有游離COCO2 2的地下水與混凝土接觸時將產(chǎn)生反應，的地下水與混凝土接觸時將產(chǎn)生反應，部分混凝土被侵蝕破壞部分混凝土被侵蝕破壞 。 當?shù)叵滤挟數(shù)叵滤蠸OSO 4 4的含量的含量300mg/L300mg/L時即具有硫酸時即具有硫酸鹽侵蝕性。鹽侵蝕性。 地下

5、水中所含各種離子、分子或化合物的總量，地下水中所含各種離子、分子或化合物的總量，稱為總礦化度。稱為總礦化度。 淡水淡水( (總礦化度總礦化度1g/L1g/L) 微咸水微咸水(1(13g/L)3g/L) 堿水堿水(3(310g/L)10g/L) 鹽水鹽水(10(1050g/L)50g/L) 鹵水鹵水( (50g/L)50g/L) 地下水對工程建設水質(zhì)評價的重要意義地下水對工程建設水質(zhì)評價的重要意義按含水介質(zhì)的不同，對地下水的分類按含水介質(zhì)的不同，對地下水的分類孔隙水裂隙水在巖、土體細小孔隙、裂隙中，由于受表面張力和附著力的支持而充填的水稱毛細水 （1）毛細水毛細水Capillary Water固

6、、液、氣交界點毛細管ch地下水位毛細上升高度毛 細 水 分布帶冰透鏡體 地面凍脹地面凍脹沼澤地（濕地） 毛細水的工程性質(zhì)毛細水的工程性質(zhì)機械工業(yè)出版社高職規(guī)劃教材機械工業(yè)出版社高職規(guī)劃教材 （2）重力水）重力水巖石的空隙全部被水充滿時，在重力作用下能自巖石的空隙全部被水充滿時，在重力作用下能自由運動的水，稱為重力水。由運動的水，稱為重力水。井中抽取的和泉眼流出的地下水，都是重力水井中抽取的和泉眼流出的地下水，都是重力水。機械工業(yè)出版社高職規(guī)劃教材機械工業(yè)出版社高職規(guī)劃教材包氣帶中包氣帶中上層滯水的分布上層滯水的分布 機械工業(yè)出版社高職規(guī)劃教材機械工業(yè)出版社高職規(guī)劃教材毛細帶水潛水上層滯水潛水面

7、地下水的埋藏類型地下水的埋藏類型隔水底板潛水含水層厚度潛水埋藏深度潛水的補給、排泄?jié)撍难a給、排泄?jié)撍嫘螒B(tài)的變化規(guī)律潛水面形態(tài)的變化規(guī)律受地形和河流位置的影響受底板隔水層高度變化的影響受含水介質(zhì)滲透性變化的影響潛水等水位線及埋藏深度圖潛水等水位線及埋藏深度圖 (4) 承壓水承壓水泉含水層 排泄區(qū)承壓區(qū)補給區(qū)承壓水機械工業(yè)出版社高職規(guī)劃教材機械工業(yè)出版社高職規(guī)劃教材承壓水的補給與排泄承壓水的補給與排泄自流區(qū)承壓區(qū)排泄區(qū)補給區(qū)承壓水流向機械工業(yè)出版社高職規(guī)劃教材機械工業(yè)出版社高職規(guī)劃教材IAKLhhAKQ21達西滲透定律達西滲透定律Darcy law:達西定律達西定律 sand:地下水運動規(guī)律地

8、下水運動規(guī)律機械工業(yè)出版社高職規(guī)劃教材機械工業(yè)出版社高職規(guī)劃教材地下水流向集水建筑物的運動地下水流向集水建筑物的運動抽水時潛水完整井抽水時潛水完整井周圍潛水位逐漸下周圍潛水位逐漸下降，將形成一個以降，將形成一個以井孔為中心的漏斗井孔為中心的漏斗狀潛水面狀潛水面 。潛水完整井出水量潛水完整井出水量公式公式 ：QK(Hh) /（lnRlnr） 地下水對工程的影響地下水對工程的影響1地下水位的變化，如地下水位上升，可引起淺基礎地地下水位的變化，如地下水位上升，可引起淺基礎地基承載力降低，在有地震砂土液化的地區(qū)會引起液化的加基承載力降低，在有地震砂土液化的地區(qū)會引起液化的加劇，同時易引起建筑物震陷加劇

9、，巖土體產(chǎn)生變形、滑移、劇，同時易引起建筑物震陷加劇，巖土體產(chǎn)生變形、滑移、崩絹失穩(wěn)等不良地質(zhì)作用。另外，在寒冷地區(qū)會有地下水崩絹失穩(wěn)等不良地質(zhì)作用。另外，在寒冷地區(qū)會有地下水的凍脹影響。就建筑物本身而言，若地下水位在基礎底面的凍脹影響。就建筑物本身而言，若地下水位在基礎底面以下壓縮層內(nèi)發(fā)生上升變化，水浸濕和軟化巖土，從而使以下壓縮層內(nèi)發(fā)生上升變化，水浸濕和軟化巖土，從而使地基土的強度降低，壓縮性增大，建筑物會產(chǎn)生過大沉降，地基土的強度降低，壓縮性增大，建筑物會產(chǎn)生過大沉降，導致嚴重變形。導致嚴重變形。 地下水位下降，往往會引起地表塌陷、地面沉降等。對地下水位下降，往往會引起地表塌陷、地面沉降

10、等。對建筑物本身而言，當?shù)叵滤辉诨A底面以下壓縮層內(nèi)下建筑物本身而言，當?shù)叵滤辉诨A底面以下壓縮層內(nèi)下降時，巖土的自重壓力增加，可能引起地基基礎的附加沉降時，巖土的自重壓力增加，可能引起地基基礎的附加沉降。如果土質(zhì)不均勻或地下水位突然下降，也可能使建筑降。如果土質(zhì)不均勻或地下水位突然下降，也可能使建筑物產(chǎn)生變形破壞。物產(chǎn)生變形破壞。 局部的抽水和排水，會產(chǎn)生基礎底面下地下水位突然下降，局部的抽水和排水，會產(chǎn)生基礎底面下地下水位突然下降，建筑物發(fā)生變形。另外，在軟土地區(qū)，大面積的抽水也可建筑物發(fā)生變形。另外，在軟土地區(qū)，大面積的抽水也可能引起地面下沉能引起地面下沉。 2地下水的侵蝕性的影響主

11、要體現(xiàn)為水對混凝土、可地下水的侵蝕性的影響主要體現(xiàn)為水對混凝土、可溶性石材、管道以及金屬材料的侵蝕危害。溶性石材、管道以及金屬材料的侵蝕危害。 3由地下水引起的流砂，表現(xiàn)為在工程施工中能造成由地下水引起的流砂，表現(xiàn)為在工程施工中能造成大量的土體流動，致使地表塌陷或建筑物的地基破壞。大量的土體流動，致使地表塌陷或建筑物的地基破壞。 4潛蝕會引起土粒間的結(jié)合力和土的結(jié)構破壞，土粒潛蝕會引起土粒間的結(jié)合力和土的結(jié)構破壞，土粒被水帶走，形成洞穴，致使地表塌陷，破壞建筑場地的穩(wěn)被水帶走，形成洞穴，致使地表塌陷，破壞建筑場地的穩(wěn)定。定。 5基坑涌水現(xiàn)象。涌水會沖毀基坑，破壞地基，給工基坑涌水現(xiàn)象。涌水會沖

12、毀基坑，破壞地基，給工程帶來損失。程帶來損失。地下水對工程的影響地下水對工程的影響MHHrrMw土的重度板的距離：基坑底面距含水層頂水頭高度:rMH基坑涌水基坑涌水建筑物基坑下有承壓水時，開挖建筑物基坑下有承壓水時，開挖基坑會減小基坑底下承壓水上部基坑會減小基坑底下承壓水上部的隔水層厚度，減小過多會使承的隔水層厚度，減小過多會使承壓水的水頭壓力沖破基坑底板形壓水的水頭壓力沖破基坑底板形成涌水現(xiàn)象。成涌水現(xiàn)象。習習 題題1.在厚度為12.5m的砂礫石潛水含水層進行完整井抽水試驗，井徑160mm，觀測孔距抽水井60m，當抽水井降深25m時,涌水量為600m/d，此時觀測井降深為0.24m，計算含水層的滲透系數(shù)。2.有一潛水完整井，含水粗砂層厚14，滲透系數(shù)為10md，含水層下伏為粘土層，潛水埋藏深度為2，鉆孔直徑為304mm，當抽水孔水位降深為4時，經(jīng)過一段時間抽水，達到穩(wěn)定流，影響半徑可采用300，試繪制剖面示意圖并計算井的涌水量。小小 結(jié)結(jié)本章介紹了自然界地下水的分布與循環(huán)規(guī)律，地下水的物理性質(zhì)與化學成分，地下水的分類特征以及地下水運動的基本規(guī)律。主要內(nèi)容如下：1.地下