地下水教學(xué)講解課件

第六章地下水第六章地下水1主要內(nèi)容§6.1地下水概述§6.2地下水類型及其主要特點(diǎn)§

6.3地下水的性質(zhì)§6.4地下水對(duì)建筑物的影響主要內(nèi)容§6.1地下水概述2地下水是地殼中一個(gè)極其重要的天然資源，也是巖土三相組成部分中的一個(gè)重要組成部分。地下水的存在將改變巖土體的物理力學(xué)性質(zhì)，可以導(dǎo)致滲透變形破壞，所形成的靜水壓力和動(dòng)水壓力會(huì)導(dǎo)致巖土體穩(wěn)定性降低。過度抽取地下水引起地面沉降

地下水是地殼中一個(gè)極其重要的天然資源，也是巖土三相組3大量流砂涌入，引起地面大幅沉降

當(dāng)?shù)叵滤休^多的酸類物質(zhì)時(shí)，還有可能造成地下結(jié)構(gòu)物的腐蝕和破壞。因此，我們有必要研究地下水的形成、分布和埋藏條件，有必要研究地下水的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，防止地下水對(duì)巖土工程的危害和影響。大量流砂涌入，引起地面大幅沉降當(dāng)?shù)叵滤休^4§6.1地下水概述地下水存在于巖石、土層的空隙之中，主要在地殼表層10余公里范圍內(nèi)，尤其淺部1.2km范圍內(nèi)。巖石、土層的空隙既是地下水的儲(chǔ)存場(chǎng)所，又是地下水的運(yùn)移通道?？障兜亩嗌?、大小、形狀、連通情況及其分布規(guī)律，決定著地下水的分布與運(yùn)動(dòng)?！?.1地下水概述地下水存在于巖石、土層的空隙之中5將巖土的空隙作為地下水的儲(chǔ)存場(chǎng)所和運(yùn)移通道研究時(shí)，可分為孔隙、裂隙和溶穴等三類。1.巖土中的空隙（1）孔隙：指組成巖石或土的顆?；蝾w粒集合體之間的空隙。

孔隙的多少是影響巖土儲(chǔ)存地下水能力大小的重要因素，而孔隙的大小直接影響地下水的運(yùn)動(dòng)。6.1.1地下水及含水層將巖土的空隙作為地下水的儲(chǔ)存場(chǎng)所和運(yùn)移通道研究時(shí)，可6（2）裂隙：固結(jié)的堅(jiān)硬巖石，包括沉積巖、巖漿巖和變質(zhì)巖，一般不存在或只保留一部分顆粒間的孔隙，而主要發(fā)育各種應(yīng)力作用下巖石破裂變形產(chǎn)生的裂隙。裂隙按其成因可分為成巖裂隙、構(gòu)造裂隙和風(fēng)化裂隙等3種。裂隙的多少、方向、寬度、延伸長(zhǎng)度以及充填情況，都對(duì)地下水的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生重要影響。（3）溶穴：可溶的沉積巖，如巖鹽、石膏、石灰?guī)r和白云巖等，在水的作用下會(huì)產(chǎn)生空洞，這種空洞稱為溶穴(隙)。其規(guī)模相差懸殊，大的寬達(dá)數(shù)十米，高達(dá)數(shù)十米至百余米，長(zhǎng)達(dá)幾公里至幾十公里，而小的溶穴直徑僅幾毫米。（2）裂隙：固結(jié)的堅(jiān)硬巖石，包括沉積巖、巖漿巖和變質(zhì)巖，一72.巖土空隙中的水地下水有氣態(tài)、液態(tài)和固態(tài)三種形式。其中對(duì)土木工程有重大影響的液態(tài)水又分為毛細(xì)水和重力水。(1)毛細(xì)水毛細(xì)水指在巖土細(xì)小的孔隙和裂隙中，受毛細(xì)作用控制的水。它是巖土中三相界面上毛細(xì)力作用的結(jié)果。2.巖土空隙中的水地下水有氣態(tài)、液態(tài)和固態(tài)三8對(duì)于土體來說，毛細(xì)水上升的快慢及高度決定于土顆粒的大小。土顆粒愈細(xì)，毛細(xì)水上升高度愈大，上升速度愈慢。粗砂中的毛細(xì)水上升速度較快，幾晝夜可達(dá)到最大高度，而粘性土要幾年。毛細(xì)水主要存在于直徑為0.5～0.002mm大小的孔隙中。在地下水面以上，由于毛細(xì)力的作用，一部分水可以沿細(xì)小孔隙上升，能在地下水面以上形成毛細(xì)水帶。毛細(xì)水能作垂直運(yùn)動(dòng)，可以傳遞靜水壓力。

對(duì)于土體來說，毛細(xì)水上升的快慢及高度決定于土顆粒的大9毛細(xì)水對(duì)建筑工程的意義主要有：A．產(chǎn)生毛細(xì)壓力，使砂土（主要是細(xì)砂、粉砂）具有一定的粘聚力（假粘聚力）；B．毛細(xì)水會(huì)影響土中氣體的分布與流通，常常會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)生封閉氣體；C．當(dāng)?shù)叵滤宦裆钭儨\時(shí)，由于毛細(xì)水上升，可助長(zhǎng)地基土的冰凍現(xiàn)象；使地下室潮濕；危害房屋基礎(chǔ)及公路路面，促使土的沼澤化、鹽漬化。毛細(xì)水對(duì)建筑工程的意義主要有：A．產(chǎn)生毛細(xì)壓力，使砂土（主要10(2)重力水

巖土空隙中在重力作用下可以自由運(yùn)動(dòng)的水稱為重力水。重力水不受靜電引力的影響，而在重力作用下運(yùn)動(dòng)，可傳遞靜水壓力。重力水能產(chǎn)生浮托力、孔隙水壓力。流動(dòng)的重力水在運(yùn)動(dòng)過程中會(huì)產(chǎn)生動(dòng)水壓力。

重力水具有溶解能力，對(duì)巖土產(chǎn)生化學(xué)潛蝕，導(dǎo)致土的成分及結(jié)構(gòu)的破壞。(2)重力水巖土空隙中在重力作用下可以自由運(yùn)113.含水層與隔水層巖土中含有各種狀態(tài)的地下水，由于各類巖土的水理性質(zhì)不同，可將巖土層劃分為含水層和隔水層。

含水層是指能夠給出并透過相當(dāng)數(shù)量重力水的巖層或土層。構(gòu)成含水層的條件，一是巖土中要有空隙存在，并充滿足夠的重力水；二是這些重力水能夠在巖土空隙中自由運(yùn)動(dòng)。

隔水層是指不能透過或給出水的巖層或土層，或者透出和給出的水量微不足道的巖層、土層，如粘土層。3.含水層與隔水層巖土中含有各種狀態(tài)的地下水126.1.2巖土的水理性質(zhì)巖土的水理性質(zhì)主要有含水性、給水性和透水性。1.巖土的含水性指巖土含水的性質(zhì)，通常用容水度或持水度來表示。（1）容水度巖上空隙完全被水充滿時(shí)所能容納的最大水體積與巖土體積之比，以小數(shù)或百分?jǐn)?shù)表示。顯然，容水度在數(shù)值上與孔隙度(或空隙率)基本相等。但是，對(duì)于具有膨脹性的粘土來說，充水后體積擴(kuò)大，容水度可以大于孔隙度。6.1.2巖土的水理性質(zhì)巖土的水理性質(zhì)主要有13（2）持水度飽水巖土在重力作用下釋水時(shí)，一部分水從空隙中流出，另一部分水仍保持在空隙中。飽水巖土在重力作用下釋水后，巖土中保持的水的體積與巖土體積之比，稱為持水度。在重力作用下，巖土空隙中所保持的主要是結(jié)合水。2.巖土的給水度

飽水巖土在重力作用下排出水的體積與巖土體積之比，在數(shù)值上等于容水度減去持水度。巖土給水度的大小與有效孔隙度有關(guān)，不同的巖土其給水度相差很大。給水度可用野外抽水試驗(yàn)確定，無試驗(yàn)資料時(shí)，可參照有關(guān)經(jīng)驗(yàn)確定。（2）持水度飽水巖土在重力作用下釋水時(shí)，一部分水從空隙中143.巖土的透水性指巖土允許重力水滲透的能力，常用滲透系數(shù)K表示。滲透系數(shù)K可用野外抽水試驗(yàn)或室內(nèi)滲透試驗(yàn)來測(cè)定。滲透試驗(yàn)裝置

4.達(dá)西定律式中：Q－滲透流量（cm3/s）；H1、H2－上、下游過水?dāng)嗝娴乃^（cm）；A－過水?dāng)嗝娴拿娣e（cm2）包括巖土顆粒和空隙部分的面積；K－滲透系數(shù)（cm/s）；L－滲透長(zhǎng)度（cm）；I－水力坡度；v－地下水滲流速度（cm/s）3.巖土的透水性指巖土允許重力水滲透的能力，常用15地下水在多孔介質(zhì)中的運(yùn)動(dòng)稱為滲透或滲流。地下水滲流速度與水力坡度的一次方成正比，也就是線性滲透定律。當(dāng)I＝1時(shí)，K=v，即滲透系數(shù)是單位水力坡度時(shí)的滲流速度。達(dá)西定律只適用于雷諾數(shù)＜10的地下水層流運(yùn)動(dòng)。在自然條件下，地下水流動(dòng)時(shí)阻力較大，一般流速較小，絕大多數(shù)屬層流運(yùn)動(dòng)。但在巖石的洞穴及大型隙中地下水的運(yùn)動(dòng)多屬于非層流運(yùn)動(dòng)。地下水在多孔介質(zhì)中的運(yùn)動(dòng)稱為滲透或滲流。地下水滲流速16巖土滲透性分級(jí)透水性

等級(jí)

標(biāo)準(zhǔn)

巖體特征

土類

滲透系數(shù)K

(cm/s)

透水率q

(Lu)

極微透水

K<10-6

q<

0.1

完整巖石、含等價(jià)開度<0.025mm裂隙的巖體

粘土

微透水

10-6≤K<10-5

0.1≤q<1

含等價(jià)開度0.025～0.05mm裂隙的巖體

粘土－粉土

弱透水

10-5≤K<10-4

1≤q<10

含等價(jià)開度0.05～0.01mm裂隙的巖體

粉土－細(xì)粒土質(zhì)砂

中等透水

10-4≤K<10-2

10≤q<100

含等價(jià)開度0.01～0.5mm裂隙的巖體

砂－砂礫

強(qiáng)透水

10-2≤K<100

q≥100

含等價(jià)開度0.5～2.5mm裂隙的巖體

砂礫－礫石、卵石

極強(qiáng)透水

K≥100

含連通孔洞或等價(jià)開度>2.5mm裂隙的巖體

粒徑均勻的巨礫

注：Lu――呂榮單位，是一個(gè)1Mpa壓力下。每米試段的平均壓入流量，以L/min計(jì)。巖土滲透性分級(jí)透水性標(biāo)準(zhǔn)17§6.2地下水類型及其主要特征地下水按照埋藏條件可以分為包氣帶水、潛水和承壓水三類；按照含水層的空隙性質(zhì)可分為孔隙水、裂隙水和巖溶水三類。潛水、承壓水及上層滯水示意圖1-隔水層；2-透水層；3-飽水部分；4-潛水位；5-承壓水測(cè)壓水位；6-泉(上升泉)；7-水井；a-上層滯水；b-潛水；c-承壓水(自流水)

§6.2地下水類型及其主要特征地下水按照186.2.1包氣帶水指處于地表面以下潛水位以上的包氣帶巖土層中，包括土壤水、沼澤水、上層滯水以及基巖風(fēng)化殼（粘土裂隙）中季節(jié)性存在的水。主要特征是受氣候控制，季節(jié)性明顯，變化大，雨季水量多，旱季水量少，甚至干涸。包氣帶水對(duì)農(nóng)業(yè)有很大意義，對(duì)工程建筑有一定影響。6.2.1包氣帶水指處于地表面以下潛水位以上的包氣19

當(dāng)土壤層透水性很差，氣候又潮濕多雨或地下水位接近地表時(shí)，易形成沼澤，稱沼澤水。

上層滯水是包氣帶存在局部隔水層時(shí)，在隔水層上積聚的具有自由水面的重力水。當(dāng)透水層中央有不透水層或弱透水層的透鏡體時(shí)，地表水便可下滲聚集于透鏡體上，成為上層滯水。松散沉積層，裂隙巖層及可溶性巖層中皆可埋藏有上層滯水。

上層滯水接近地表，可使地基土強(qiáng)度減弱。在寒冷的北方地區(qū)，則易引起道路的凍脹和翻漿。此外，由于其水位變化幅度較大，常給工程的設(shè)計(jì)、施工帶來困難。當(dāng)?shù)叵滤媛癫夭簧?，毛?xì)水帶可達(dá)到地表時(shí)，由于土壤水分強(qiáng)烈蒸發(fā)，鹽分不斷積累于土壤表層，則形成土壤鹽漬化。當(dāng)土壤層透水性很差，氣候又潮濕多雨或地下水位接206.2.2潛水

潛水指埋藏在地表以下第一層較穩(wěn)定的隔水層以上具有自由水面的重力水。潛水主要分布在地表各種巖、土里，多數(shù)存在于第四紀(jì)松散沉積層中，堅(jiān)硬的沉積巖、巖漿巖和變質(zhì)巖的裂隙及洞穴中也有潛水分布。潛水面隨時(shí)間而變化，其形狀則隨地形的不同而異，也和含水層的透水性及隔水層底板形狀有關(guān)。6.2.2潛水潛水指埋藏在地表以下第一層較穩(wěn)21潛水的自由表面，承受大氣壓力，受氣候條件影響，季節(jié)性變化明顯，春、夏季多雨，水位上升，冬季少雨，水位下降，水溫隨季節(jié)而有規(guī)律的變化，水質(zhì)易受污染。

潛水易于開采，可作為城鄉(xiāng)居民和工礦企業(yè)得供水水源。但是，埋藏較淺的潛水卻對(duì)工程建設(shè)不利，將影響地基土的強(qiáng)度和沉降量。不少物理地質(zhì)現(xiàn)象的產(chǎn)生也與潛水的活動(dòng)有關(guān)，如滑坡、流砂、砂土液化等。埋藏于潛水位以下的基礎(chǔ)，還需注意地下水得腐蝕性問題。因此，建筑物的地基最好選在潛水位深的地帶或使基礎(chǔ)淺埋，盡量避免水下施工。若潛水對(duì)施工有危害，宜用排水、降低水位、隔離(包括凍結(jié)法等)等措施處理。潛水的自由表面，承受大氣壓力，受氣候條件影響226.2.3承壓水地表以下兩個(gè)充滿穩(wěn)定隔水層之間的重力水稱為承壓水或自流水。

承壓水的形成主要決定于地質(zhì)構(gòu)造。形成承壓水的地質(zhì)構(gòu)造為向斜構(gòu)造盆地和單斜構(gòu)造。6.2.3承壓水地表以下兩個(gè)充滿穩(wěn)定隔水層之23當(dāng)?shù)匦魏蜆?gòu)造一致時(shí)稱為正地形。下部含水層壓力高，若有裂隙穿透上下含水層，下部含水層的水通過裂隙補(bǔ)給上部含水層。如山東濟(jì)南的承壓斜地，地下水通過近20m厚的第四系覆蓋層出露地表面成為泉，如趵突泉、珍珠泉等泉群。

當(dāng)?shù)匦魏蜆?gòu)造一致時(shí)稱為正地形。下部含水層壓力高24濟(jì)南趵突泉濟(jì)南趵突泉25承壓水的特征承壓水不具自由水面，并承受一定的靜水壓力。承壓含水層的分布區(qū)與補(bǔ)給區(qū)不一致，常常是補(bǔ)給區(qū)遠(yuǎn)小于分布區(qū)，一般只通過補(bǔ)給區(qū)接受補(bǔ)給。承壓水的動(dòng)態(tài)比較穩(wěn)定，受氣候影響較小。水質(zhì)不易受地面污染。承壓水與工程的關(guān)系承壓水存在建筑物地基內(nèi)時(shí)，由于它的承壓力，開挖基坑可能使地基產(chǎn)生隆起和破壞。承壓水的特征承壓水不具自由水面，并承受一定的靜水壓力266.2.4裂隙水和巖溶水1.裂隙水埋藏在基巖裂隙中的地下水叫做裂隙水。它主要分布在山區(qū)和第四系松散覆蓋層下的基巖中，裂隙的性質(zhì)和發(fā)育程度決定了裂隙水的存在和富水性。根據(jù)裂隙的成因可將裂隙水分為風(fēng)化裂隙水、成巖裂隙水和構(gòu)造裂隙水。（1）風(fēng)化裂隙水風(fēng)化裂隙是由巖石的風(fēng)化作用形成的，其特點(diǎn)是廣泛地分布于出露基巖的表面，延伸短，無6.2.4裂隙水和巖溶水1.裂隙水埋藏在基巖裂隙27一定方向，發(fā)育密集而均勻，構(gòu)成彼此連通的裂隙體系，—般發(fā)育深度為幾米到幾十米，少數(shù)也可深達(dá)百米以上。風(fēng)化裂隙水絕大部分為潛水，具有統(tǒng)一的水面，有時(shí)也存在上層滯水。

多分布于出露基巖的表層，其下新鮮的基巖為含水層的下限。水平方向透水性均勻，垂直方向隨深度而減弱。風(fēng)化裂隙水的補(bǔ)給來源主要為大氣降水，其補(bǔ)給量的大小受氣候及地形因素的影響很大，氣候潮濕多雨和地形平緩地區(qū)。風(fēng)化裂隙水較豐富，常以泉的形式排泄于河流中。一定方向，發(fā)育密集而均勻，構(gòu)成彼此連通的裂隙體系，—般發(fā)育深28（2）成巖裂隙水具有成巖裂隙的巖層出露地表時(shí)，常賦存成巖裂隙水。巖漿巖中成巖裂隙水較為發(fā)育。玄武巖經(jīng)常發(fā)育柱狀節(jié)理和層面節(jié)理，裂隙均勻密集，張開性好，貫穿連通，常形成貯水豐富、導(dǎo)水暢通的潛水含水層。成巖裂隙水多呈層狀，在一定范圍內(nèi)相互連通。具有成巖裂隙的巖體為后期地層覆蓋時(shí)，也可構(gòu)成承壓含水層。在一定條件下可以具有很大的承壓性。成巖裂隙中的地下水水量有時(shí)可以很大，在疏干和利用上，皆不可忽視，特別是在工程建設(shè)時(shí)，更應(yīng)予以重視。（2）成巖裂隙水具有成巖裂隙的巖層出露地表時(shí)29（3）構(gòu)造裂隙水構(gòu)造裂隙是由于巖石受構(gòu)造運(yùn)動(dòng)應(yīng)力作用所形成的，而賦存于其中的地下水就稱為構(gòu)造裂隙水。一般按裂隙分布的產(chǎn)狀，分為層狀裂隙水和脈狀裂隙水兩類。

層狀裂隙水埋藏于沉積巖、變質(zhì)巖的節(jié)理及片理等裂隙中。由于這類裂隙常發(fā)育均勻，能形成相互連通的含水層，具有統(tǒng)一的水面，可視為潛水含水層。當(dāng)其上部被新的沉積層所覆蓋時(shí)，就可以形成層狀裂隙承壓水。（3）構(gòu)造裂隙水構(gòu)造裂隙是由于巖石受構(gòu)造運(yùn)動(dòng)應(yīng)30脈狀裂隙水往往存在于斷層破碎帶中，通常為承壓水性質(zhì)，在地形低洼處，常沿?cái)鄬訋б匀男问脚判埂Ｆ涓凰詻Q定于斷層性質(zhì)、兩盤巖性及次生充填情況。經(jīng)研究證明，一般情況下，壓性斷層所產(chǎn)生的破碎帶不僅規(guī)模較小，而且兩盤的裂隙一般都是閉合的，裂隙的富水性較差。當(dāng)遇到規(guī)模較大的張性斷層時(shí)、兩盤又是堅(jiān)硬脆性巖石，則不僅破碎帶規(guī)模大，且裂隙的張開性也好，富水性強(qiáng)。當(dāng)這樣的斷層溝通含水層或地脈狀裂隙水往往存在于斷層破碎帶中，通常為承壓水性質(zhì)，31表水體時(shí)，斷層帶特別是貯水優(yōu)勢(shì)斷裂帶兼具貯水空間、集水廊道及導(dǎo)水通道的功能。因此在地下洞室和壩基的處理時(shí)。應(yīng)給予足夠的重視。例如，中國(guó)北方煤礦的井巷突水大多位于斷裂帶附近。據(jù)淄博礦區(qū)統(tǒng)計(jì)，底板突水70％在斷裂帶或其附近。2.巖溶水儲(chǔ)存和運(yùn)動(dòng)于可溶性巖石的溶蝕洞隙中的地下水稱為巖溶水。根據(jù)巖溶水的埋藏條件分為：巖溶上層滯水、巖溶潛水及巖溶承壓水。表水體時(shí)，斷層帶特別是貯水優(yōu)勢(shì)斷裂帶兼具貯水空間、集水廊道及32（1）巖溶上層滯水：在厚層灰?guī)r的包氣帶，常有局部非可溶的巖層存在，起著隔水作用，在其上部形成巖溶上層滯水。（2）巖溶潛水：在大面積出露的厚層灰?guī)r地區(qū)廣泛分布著巖溶潛水。巖溶潛水的動(dòng)態(tài)變化很大，水位變化幅度可達(dá)數(shù)十米，水量變化可達(dá)幾百倍。這主要是受補(bǔ)給和徑流條件影響，降雨季節(jié)水量很大，其他季節(jié)水量很小，甚至干枯。（3）巖溶承壓水：巖溶地層被覆蓋或巖溶地層與砂頁(yè)巖互層分布時(shí)．在一定的構(gòu)造條件下，就能形成巖溶承壓水。巖溶承壓水的補(bǔ)給主要取決于承壓含水層的出留情況。巖溶水的排泄多數(shù)靠導(dǎo)水?dāng)鄬樱?jīng)常形成大泉或泉群，也可補(bǔ)給其他地下水，巖溶承壓水動(dòng)態(tài)較穩(wěn)定。（1）巖溶上層滯水：在厚層灰?guī)r的包氣帶，常有局部非可溶的巖層33

巖溶水的分布主要受巖溶作用規(guī)律的控制。若巖溶發(fā)育均勻，又無粘土填充、各溶穴之間的巖溶水有水力聯(lián)系，則有一致的水位。若巖溶發(fā)育不均勻，又有粘土等物質(zhì)充填，各溶穴之間可能沒有水力聯(lián)系，因而有可能使巖溶水在某些地帶集中形成暗河，而另外一些地帶可能無水。在較厚層的灰?guī)r地區(qū)，巖溶水的分布及富水性和巖溶地貌有很大關(guān)系。在分水嶺地區(qū)，常發(fā)育著一些巖溶漏斗、落水洞等，構(gòu)成了特殊地形“峰林地貌”。它常是巖溶水的補(bǔ)給區(qū)。在巖溶水匯集地帶，常形成地下暗河，并有泉群出現(xiàn)，其上經(jīng)常堆積一些松散的沉積物。巖溶水的分布主要受巖溶作用規(guī)律的控制。若巖溶發(fā)育均勻34實(shí)踐和理論證明，在巖溶地區(qū)進(jìn)行地下工程和地面建筑工程，必須弄清巖溶的發(fā)育與分布規(guī)律，因?yàn)閹r溶的發(fā)育致使建筑工程場(chǎng)區(qū)的工程地質(zhì)條件大為惡化。在覆蓋型巖溶區(qū)由于開采或疏干巖溶水造成的地面塌陷是一種地質(zhì)災(zāi)害。在巖溶山區(qū)進(jìn)行水利水電建設(shè)，水庫(kù)滲漏是主要的地質(zhì)災(zāi)害。例如西班牙的蒙特－哈克水庫(kù)，由于通過石灰?guī)r溶洞地帶漏水，致使水庫(kù)無法蓄滿。實(shí)踐和理論證明，在巖溶地區(qū)進(jìn)行地下工程和地面建35§6.3地下水的性質(zhì)

由于地下水在運(yùn)動(dòng)過程中與各種巖土介質(zhì)的相互作用以及溶解巖土中可溶物質(zhì)等原因，使地下水不是化學(xué)意義上的純水而是一種復(fù)雜的溶液。因此，研究地下水的物理性質(zhì)和化學(xué)成分，對(duì)于了解地下水的成因與動(dòng)態(tài)，確定其對(duì)混凝土、鋼筋等的侵蝕性、進(jìn)行水質(zhì)評(píng)價(jià)等，都有實(shí)際意義。6.3.1地下水的物理性質(zhì)

地下水的物理性質(zhì)包括溫度、顏色、透明度、氣味、味道、密度、導(dǎo)電性及放射性等?！?.3地下水的性質(zhì)由于地下水在運(yùn)動(dòng)過程中與361.地下水的溫度

地下水的溫度受氣候和地質(zhì)條件控制。由于地下水形成的環(huán)境不同，其溫度變化也很大。根據(jù)溫度將地下水分為過冷水(＜0℃)、冷水（0～20℃）、溫水（20～42℃）、熱水（42～100℃）、過熱水（＞100℃）。例如在西藏的羊八井地區(qū)．地下48m深處水溫高達(dá)150℃左右?？偯娣e超過7000平方米。1977年建成的中國(guó)與聯(lián)合國(guó)合作研究及興建的發(fā)電站，熱水井的熱氣經(jīng)管道輸送，推動(dòng)渦輪，為拉薩地區(qū)帶來既便宜又環(huán)保的供電。1.地下水的溫度地下水的溫度37羊八井電站及地?zé)豳Y源羊八井電站382.地下水的顏色決定于化學(xué)成分及懸浮物。

例如，含H2s的水為翠綠色；含Ca2+，Mg2+離子的水為微藍(lán)色（例如九寨溝的水中富含了鈣離子）；含F(xiàn)e2+的水為灰藍(lán)色；含F(xiàn)e3+的水為褐黃色；含有機(jī)腐殖質(zhì)時(shí)為黃色。含懸浮物的水，其顏色決定于懸浮物。九寨溝2.地下水的顏色決定于化學(xué)成分及懸浮物。393.透明度：地下水多半是透明的。當(dāng)水中含有礦物質(zhì)、機(jī)械混合物、有機(jī)質(zhì)及膠體時(shí)，地下水的透明度就改變。根據(jù)透明度可將地下水分為透明的、微渾的、渾濁的、極渾濁的幾種。4.地下水含有一些特定成分時(shí)，具有一定的氣味。如含腐植質(zhì)時(shí)，具“沼澤”味；含硫化氫時(shí)具有臭雞蛋味。5.地下水味道主要取決于地下水的化學(xué)成分。含NaCl的水有咸味；含CaC03的水清涼爽口；含Ca(OH)2，和Mg(HCO)2的水有甜味，俗稱甜水；當(dāng)MgCl2和MgSO4存在時(shí)，地下水有苦味。6.導(dǎo)電性：當(dāng)合有一些電解質(zhì)時(shí)，水的導(dǎo)電性增強(qiáng)，當(dāng)然它也受溫度的影響。3.透明度：地下水多半是透明的。當(dāng)水中含有礦物質(zhì)、機(jī)械混合406.3.2地下水的化學(xué)成分天然條件下，賦存于巖石圈中的地下水，不斷與巖土發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，并與大氣圈、地表水圈和生物圈的水進(jìn)行化學(xué)元素的交換，化學(xué)成分隨空間及時(shí)間而演變。地下水的化學(xué)成分常以離子狀態(tài)、氣體狀態(tài)和化合物狀態(tài)存在。1.地下水中主要離子成分地下水中分布最廣、含量最多的離子有：Cl–、SO42-、HCO3–、Na+、K+、Ca2+、Mg2+。它們來源于與其相關(guān)的各種原巖的風(fēng)化溶解，在地下水中占絕對(duì)優(yōu)勢(shì),決定了地下水化學(xué)成分的基本類型和特點(diǎn)。6.3.2地下水的化學(xué)成分天然條件下，賦存于412.地下水中主要?dú)怏w成分（1）地下水中的氧氣和氮?dú)庵饕獊碜源髿鈱?。隨同大氣降水及地表水補(bǔ)給地下水。地下水中溶解氧含量愈高，愈利于氧化作用，在較封閉的地球化學(xué)環(huán)境小，O2將耗盡而只殘留N2。因此，N2的單獨(dú)存在，通常可說明地下水起源于大氣并處于還原環(huán)境。（2）地下水中出現(xiàn)硫化氫，說明處于缺氧的還原環(huán)境：地下水處在與大氣較為隔絕的環(huán)境中，當(dāng)有有機(jī)質(zhì)存在時(shí)，由于微生物的作用，SO42-將還原生成H2S。因此，H2S一般出現(xiàn)于封閉地質(zhì)構(gòu)造的地下水中。2.地下水中主要?dú)怏w成分（1）地下水中的氧氣和氮?dú)庵饕獊碜?2（3）地下水中的二氧化碳有兩個(gè)來源：生物化學(xué)作用，如生物呼吸及有機(jī)質(zhì)的發(fā)酵；深部變質(zhì)作用，即碳酸鹽類巖石，在高溫作用下，分解生成二氧化碳。3.地下水中的膠體成分與有機(jī)質(zhì)以碳、氫、氧為主的有機(jī)質(zhì)，經(jīng)常以膠體方式存在于地下水中：大量有機(jī)質(zhì)的存在，有利于進(jìn)行還原作用，從而使地下水化學(xué)成分發(fā)生變化；地下水中還有未離解的化合物構(gòu)成的膠體，其中分布最廣的是Fe(OH)2、Al(OH)3及SO2。（3）地下水中的二氧化碳有兩個(gè)來源：生物化學(xué)作用，如生物呼吸434.地下水的主要化學(xué)性質(zhì)地下水的主要化學(xué)性質(zhì)包括酸堿度、硬度、總礦化度。⑴酸堿度水的酸堿度主要取決于水中氫離子濃度。氫離子濃度用pH值表示,即pH=lg[H+]。根據(jù)pH值可將水分為強(qiáng)酸水、弱酸水、中性水、弱堿水、強(qiáng)堿水類，見下表。地下水的氫離子濃度主要取決于水中HCO3–、CO32-等的數(shù)量。自然界中大多數(shù)地下水的pH值在6.5～8.5之間。4.地下水的主要化學(xué)性質(zhì)⑴酸堿度44pH值＜55～777～9＞9酸堿度強(qiáng)酸水弱酸水中性水弱堿水強(qiáng)堿水水的酸堿度劃分（2）硬度水的硬度按水中Ca2+、Mg2+離子的含量多少可分為以下三種情況：

總硬度指末煮沸時(shí)Ca2+、Mg2+的總含量；

暫時(shí)硬度指煮沸時(shí)水中一部分Ca2+、Mg2+因失去CO2生成碳酸鹽沉淀而使水失去的Ca2+、Mg2+數(shù)目；

永久硬度指經(jīng)煮沸后仍留在水中的Ca2+、Mg2+含量，也即總硬度與暫時(shí)硬度之差。pH值＜55～777～9＞9酸堿度強(qiáng)酸水弱酸水中性水弱堿水強(qiáng)45水的類別極軟水軟水微硬水硬水極硬水硬度Ca2+、Mg2+的毫摩爾數(shù)<1.51.5～3.03.0～6.06.0～9.0>9德國(guó)度<4.24.2～8.48.4～16.816.8～25.2>25.2地下水按硬度分類硬度表示有兩種：一是德國(guó)度，即每一度相當(dāng)于1升水中含有10mg的氧化鈣（CaO）或7.2mg的MgO；一是每升水中Ca2+、Mg2+的毫摩爾數(shù)。1毫摩爾硬度＝2.8德國(guó)度。硬度對(duì)評(píng)價(jià)工業(yè)與生活用水均有很大意義，硬水易在鍋爐和水管中產(chǎn)生水垢，容易使鍋爐爆炸，故用作鍋爐用水應(yīng)作處理。水的類別極軟水軟水微硬水硬水極硬水硬度Ca2+、Mg2+的46（3）總礦化度

地下水中離子、分子和各種化合物的總量稱總礦化度，簡(jiǎn)稱礦化度，以g/L表示。通常以105～110℃溫度下將水蒸干后所得干涸殘余物總量來確定，也可將分析所得陰、陽(yáng)離子含量相加，求得理論干涸殘余物值。水按礦化度分類水的類別淡水微咸水（低礦化水）咸水（中等礦化水）鹽水（高礦化水）鹵水礦化度（g/L）＜11～33～1010～50＞50高礦化水能降低混凝土強(qiáng)度，腐蝕鋼筋、并促使混凝土表面風(fēng)化。攪拌混凝土用水一般不允許用高礦化水。（3）總礦化度水按礦化度分類水的類別淡水微咸水咸水鹽水鹵水47§6.4地下水對(duì)建筑物的影響地下水是地質(zhì)環(huán)境的重要組成都分，且最為活躍。在許多情況下地質(zhì)環(huán)境的變化常常是由地下水的變化引起的。地下水能降低巖土強(qiáng)度和地基承載力。對(duì)砂性土、粉性土產(chǎn)生潛蝕作用，破壞土體的結(jié)構(gòu)；使粉細(xì)砂和粉土產(chǎn)生流砂現(xiàn)象，影響建筑物和地下設(shè)施的穩(wěn)定性，甚至引起破壞，同時(shí)給地下工程施工帶來許多麻煩。對(duì)其水位以下的巖土?xí)a(chǎn)生靜水壓力作用；

有些地下水會(huì)腐蝕鋼筋混凝土?！?.4地下水對(duì)建筑物的影響地下水是地質(zhì)環(huán)境481.潛水位上升引起的巖土工程問題(1)潛水位上升后，由于毛細(xì)水作用可能導(dǎo)致土壤次生沼澤化、鹽漬化，改變巖土體物理力學(xué)性質(zhì)，增強(qiáng)巖土和地下水對(duì)建筑材料的腐蝕。在寒冷地區(qū)，可助長(zhǎng)巖土體的凍脹破壞。(2)潛水位上升，原來干燥的巖土被水飽和、軟化，降低巖土抗剪強(qiáng)度，可能誘發(fā)斜坡、岸邊巖土體產(chǎn)生變形、滑移、崩塌失穩(wěn)等不良地質(zhì)現(xiàn)象。(3)崩解性巖土、濕陷性黃土、鹽漬巖土等遇水后，可能產(chǎn)生崩解、濕陷、軟化，其巖土結(jié)構(gòu)破壞，強(qiáng)度降低，壓縮性增大。而膨脹性巖土遇水后則產(chǎn)生膨脹破壞。(4)潛水位上升，可能使洞室淹沒，還可能使建筑物基礎(chǔ)上浮，危及安全。1.潛水位上升引起的巖土工程問題(1)潛水位上升后，由于毛49地下水位下降引起的巖土工程問題：地面沉降、地面塌陷、海（咸）水入侵、地裂縫產(chǎn)生與復(fù)活。2.地面沉降地下水是維持土體應(yīng)力平衡和穩(wěn)定狀態(tài)的一個(gè)重要因素，大量抽取地下水，降低了含水層的水頭壓力，改變了土體結(jié)構(gòu)，必然破壞土體原有的應(yīng)力平衡和穩(wěn)定狀態(tài)，從而導(dǎo)致地面沉降的發(fā)生。例如，上?？禈仿肥哟髽?，采用鋼板樁外加井點(diǎn)降水，抽水6天后，各沉降觀測(cè)點(diǎn)的沉降量見下表。地下水位下降引起的巖土工程問題：地面沉降、地面50離降水井點(diǎn)距離（m）3510203141地面沉降量（mm）104.52.5210降水與地面沉降（孔憲立，2001）

橋下凈空減少碼頭受淹離降水井點(diǎn)距離（m）3510203141地面沉降量（mm）151國(guó)外某城區(qū)的大面積地面沉陷國(guó)外某城區(qū)的大面積地面沉陷52由于不均勻沉降房屋出現(xiàn)拉裂由于不均勻沉降房屋出現(xiàn)拉裂由于不均勻沉降房屋出現(xiàn)拉裂由于不均勻沉降房屋出現(xiàn)拉裂533.地面塌陷

地面塌陷是松散土層中所產(chǎn)生的突發(fā)件斷裂陷落，多發(fā)生于巖溶地區(qū)，在非巖溶地區(qū)也能見到。地面塌陷多為人為局部改變地下水位引起的。例如地面水渠或地下輸水管道滲漏可使地下水位局部上升，基坑降水或礦山排水疏下引起地下水位局部下降。因此，在短距離內(nèi)出現(xiàn)較大的水位差，水力坡度變大，增強(qiáng)了地下水的潛蝕能力，對(duì)地層進(jìn)行沖蝕、掏空，形成地下洞穴，當(dāng)穴頂失去平衡時(shí)便發(fā)生地面塌陷。3.地面塌陷地面塌陷是松散土層中所產(chǎn)生的突發(fā)54巖溶塌陷巖溶塌陷554.海(咸)水入侵

近海地區(qū)的潛水或承壓含水層往往與海水相連，在天然狀態(tài)下，陸地的地下淡水向海洋排泄，含水層保持較高的水頭，淡水與海水保持某種動(dòng)態(tài)平衡，因而陸地淡水含水層能阻止海水入侵。如果大量開發(fā)陸地地下淡水，引起大面積地下水位下降，可能導(dǎo)致海水向地下水含水層入侵，使淡水水質(zhì)變壞。5.地裂縫的產(chǎn)生與復(fù)活近年來，在我國(guó)很多地區(qū)發(fā)現(xiàn)地裂縫，西安是地裂縫發(fā)育最嚴(yán)重的城市。據(jù)分析這是地下水位大面積大幅度下降而誘發(fā)的。4.海(咸)水入侵5.地裂縫的產(chǎn)生與復(fù)活近年來56河北隆堯縣地下水超采出現(xiàn)2.5公里地裂縫

河北隆堯縣地下水超采57地下水滲透引起的巖土工程問題：流砂、潛蝕。6.流砂流砂是地下水自下而上滲流時(shí)土產(chǎn)生流動(dòng)的現(xiàn)象，它與地下水的動(dòng)水壓力有密切關(guān)系。粘性土k1<<k2砂性土k2壩體滲流地下水滲透引起的巖土工程問題：流砂、潛蝕。6.流砂58動(dòng)水壓力試驗(yàn)原理示意圖該土段的長(zhǎng)度為△L，截面積為△S，其體積△V=△L*△S。當(dāng)?shù)叵滤畯淖蠖讼蛴叶藵B流時(shí)，左面的水頭高度為H1，右面的水頭高度為H2，其兩點(diǎn)間的水頭差△H。

該土段左面作用的水壓力F1=γw*H1*△S,右面作用的水壓力F2=γw*H2*△S，忽略水的慣性力，則沿滲流方向作用于該土段的水壓力的合力△F為：

當(dāng)?shù)叵滤o止不動(dòng)時(shí)，△H=0，則作用于改土段的水壓力的合力△F0為：

△F0實(shí)際上就是水的重力在滲流方向的分力。所以，地下水滲流時(shí)，作用在該土段的動(dòng)水壓力的合力為：動(dòng)水壓力試驗(yàn)原理示意圖該土段的長(zhǎng)度為△L，截59地下水在滲流時(shí)作用于單位體積土骨架(土顆粒)上的力fd稱為動(dòng)水壓力，即：式中：I為地下水滲流水力坡度。當(dāng)?shù)叵滤膭?dòng)水壓力大于土粒的浮容重或地下水的水力坡度大于臨界水力坡度時(shí)，使土顆粒之間的有效應(yīng)力等于零，土顆粒懸浮于水中，隨水一起流出就會(huì)產(chǎn)生流砂。這種情況的發(fā)生常是由于在地下水位以下開挖基坑、埋設(shè)地下管道、打井等工程活動(dòng)而引起的，易產(chǎn)生在細(xì)砂、粉砂、粉質(zhì)粘土中。地下水在滲流時(shí)作用于單位體積土骨架(土顆粒)60

流砂是一種不良的工程地質(zhì)現(xiàn)象，在建筑物深基礎(chǔ)工程和地下建筑工程的施工中所遇到的流砂現(xiàn)象主要有：1．輕微流砂：當(dāng)基坑圍護(hù)樁排間隙處隔水措施不當(dāng)或施工質(zhì)量欠缺時(shí)，或當(dāng)?shù)叵逻B續(xù)墻接頭的施工質(zhì)量不佳時(shí)，有些細(xì)小的土顆粒會(huì)隨著地下水滲漏一起穿過縫隙而流入基坑、增加坑底的泥濘程度。2．中等流砂：在基坑底部，尤其是靠近圍護(hù)樁墻的地方，常常會(huì)出現(xiàn)一堆粉細(xì)砂緩緩冒起，仔細(xì)觀察，可以看到粉細(xì)砂堆中形成許多小小的排水溝，冒出的水夾帶著細(xì)小土粒在慢慢地流動(dòng)。3．嚴(yán)重流砂：基坑開挖時(shí)如發(fā)生上述現(xiàn)象而仍然繼續(xù)往下開挖，流砂的冒出速度會(huì)迅速增加．有時(shí)會(huì)象開水初沸時(shí)的翻泡，此時(shí)基坑底部成為流動(dòng)狀態(tài)，給施工帶來很大因難，甚至影響鄰近建筑物的安全。如果在沉井施工中，產(chǎn)生嚴(yán)重流砂，那么沉井就突然下沉，無法用人力控制，以致沉井發(fā)生傾斜，甚至發(fā)生重大事故。流砂是一種不良的工程地質(zhì)現(xiàn)象，在建筑物深基礎(chǔ)工程和地61根據(jù)對(duì)上海軟土地層的研究，得出易產(chǎn)生流砂的土層條件為：(1)粘粒含量小于10％～15％，粉粒含量大于65％～75%；(2)顆粒級(jí)配不均勻系數(shù)Cu＜5，(3)土的孔隙比e＞0.85；(4)土的含水量大于30％；(5)地層中粉細(xì)砂或粉土層厚度大于25cm流砂發(fā)展結(jié)果是使基礎(chǔ)發(fā)生滑移或不均勻沉降、基坑坍塌、基礎(chǔ)懸浮等。根據(jù)對(duì)上海軟土地層的研究，得出易產(chǎn)生流砂的土層62流砂防治防治：在易產(chǎn)生流砂的地區(qū)應(yīng)盡可能的避免開挖。

（1）人工降低地下水位。使地下水位降至可產(chǎn)生流砂的地層之下，然后再進(jìn)行開挖；（2）打板樁。其目的一方面是加固坑壁，另一方面是改善地下水的徑流條件，即增長(zhǎng)滲透路徑，減小地下水水力坡度及流速；（3）水下挖掘基坑開挖期間，使基坑中始終保持足夠水頭，盡量避免產(chǎn)生流砂的水頭差，增加基坑側(cè)壁的穩(wěn)定性；（4）可以用凍結(jié)法、化學(xué)加固法、爆炸法等處理巖土層，提高其密實(shí)度，減小其滲透性。流砂防治637.潛蝕

潛蝕作用可分為機(jī)械潛蝕和化學(xué)潛蝕兩種。機(jī)械潛蝕是指土粒在地下水的動(dòng)水壓力作用下受到?jīng)_刷，將細(xì)粒沖走，使土的結(jié)構(gòu)破壞，形成洞穴的作用；化學(xué)潛蝕是指地下水溶解水中的鹽分，使土粒間的結(jié)合力和土的結(jié)構(gòu)破壞，土粒被水帶走，形成洞穴的作用。這兩種作用一般是同時(shí)進(jìn)行的。在地基土層內(nèi)如具有地下水的潛蝕作用時(shí)，將會(huì)破壞地基土的強(qiáng)度，形成空洞，產(chǎn)生地表塌陷，影響建筑工程的穩(wěn)定。在我國(guó)的黃土層及巖溶地區(qū)的土層中，常有潛蝕現(xiàn)象產(chǎn)生．修建建筑物時(shí)應(yīng)予以注意。7.潛蝕潛蝕作用可分為機(jī)械潛蝕和化學(xué)潛蝕兩種648.地下水的浮托作用當(dāng)建筑物基礎(chǔ)底面位于地下水位以下時(shí)．地下水對(duì)基礎(chǔ)底面產(chǎn)生靜水壓力，即產(chǎn)生浮托力。如果基礎(chǔ)位于粉性土、砂土、碎石土和節(jié)理裂隙發(fā)育的巖石地基上，則按地下水位100％計(jì)算浮托力；如果基礎(chǔ)位于節(jié)理裂隙不發(fā)育的巖石地基上，則按地下水位50％計(jì)算浮托力；如果基礎(chǔ)位于粘性土地基上，其浮托力較難確切地確定，應(yīng)結(jié)合地區(qū)的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)考慮。地下水不僅對(duì)建筑物基礎(chǔ)產(chǎn)生生浮托力，同樣對(duì)其水位以下的巖石、土體產(chǎn)生浮托力以《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GBJ7—89)第5.1.3條規(guī)定：確定地基承載力設(shè)計(jì)值時(shí)，無論是基礎(chǔ)底面以下土的天然重度或是基礎(chǔ)底面以上土的加權(quán)平均重度，地下水位以下取有效重度。8.地下水的浮托作用當(dāng)建筑物基礎(chǔ)底面位于地下水659.承壓水對(duì)基坑的作用

當(dāng)基坑下伏有承壓含水層時(shí)，開挖基坑減小了底部隔水層的厚度。當(dāng)隔水層較薄經(jīng)受不住承壓水頭壓力作用時(shí)，承壓水的水頭壓力會(huì)沖破蓬坑底板，這種工程地質(zhì)現(xiàn)象稱為基坑突涌。因此，當(dāng)深基坑下部有承壓含水層時(shí)，必須分析承壓水頭是否會(huì)沖毀基坑底部的粘性土層，通常用壓力平衡概念進(jìn)行驗(yàn)算．即：

rM=rwH式中：r、rw分別為粘性土的重度和地下水的重度H為相對(duì)于含水層頂板的承壓水頭值；M為基坑開挖后粘土層的厚度。9.承壓水對(duì)基坑的作用當(dāng)基坑下伏有承壓含66所以，基坑底部粘土層的厚度必須滿足：

M>rw/r*H*K式中：K－安全系數(shù)，一般取1.5～2.0，主要視基坑底部粘性土層的裂隙發(fā)育程度及坑底面積大小而定。如果該式不滿足，則必須用深井抽汲承壓含水層中的地下水，使其承壓水頭下降至基坑底面以下?；拥渍惩翆幼钚『穸瘸樗档统袎核^所以，基坑底部粘土層的厚度必須滿足：基坑底粘土層最小厚度6710.地下水對(duì)鋼筋混凝土的腐蝕地下水中各種化學(xué)成分與建筑物中的混凝土產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，使混凝土中某些物質(zhì)被溶蝕，強(qiáng)度降低，結(jié)構(gòu)遭到破壞；或者在混凝土中生成某種新的化合物，這些新化合物生成時(shí)體積膨脹，使混凝土開裂破壞。（1）結(jié)晶類腐蝕當(dāng)?shù)叵滤泻^多的SO2-4時(shí)，SO2-4與混凝土中的Ca(OH)2其反應(yīng)，生成CaSO4·2H2O（二水石膏結(jié)晶體），這種石膏再與CaOAl2O3·6H2O（水化鋁酸鈣）發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成水化硫鋁酸鈣，10.地下水對(duì)鋼筋混凝土的腐蝕地下水中各種化68即水泥桿菌。由于水泥桿菌結(jié)合了許多的結(jié)晶水，因而其體積比化合前增大很多，約為原體積的221.6％，于是再混凝土中產(chǎn)生很大的內(nèi)應(yīng)力，使混凝土的結(jié)構(gòu)遭受破壞。SO42－離子+Ca(OH)2二水石膏結(jié)晶體CaSO4·2H2O+水化鋁酸鈣CaOAl2O3·6H2O水泥桿菌結(jié)合了許多結(jié)晶水，使得其體積增大(221.6％)混凝土中產(chǎn)生很大的內(nèi)應(yīng)力，破壞混凝土的結(jié)構(gòu)。即水泥桿菌。由于水泥桿菌結(jié)合了許多的結(jié)晶水，因而其體積比化合69（2）分解類腐蝕主要由于水中的pH值低、HCO3-及腐蝕性CO2（過多的游離）等成分引起的分解破壞作用。硅、酸鹽水泥遇水生成Ca(OH)2，它與HCl、H2SO4、HNO3反應(yīng)。（2）分解類腐蝕主要由于水中的pH值低、HC70（3）結(jié)晶分解復(fù)合類侵蝕

Ca(OH)2與鎂鹽作用的生成物中，除Mg(OH)2不易溶解外CaCl2易溶于水，并隨之流失；硬石膏CaSO4一方面與混凝土中的水化鋁酸鈣反應(yīng)生成水泥桿菌：

3CaOAl2O3·6H2O+3CaSO4+25H2O＝3CaO·Al2O3·3CaSO4·31H2O另一方面，硬石膏遇水后生成二水石膏：

CaSO4+2H2O＝CaSO4·2H2O二水石膏在結(jié)晶時(shí)，體積膨脹，破壞混凝土的結(jié)構(gòu)。（3）結(jié)晶分解復(fù)合類侵蝕Ca(OH)2與鎂鹽作71地下水對(duì)混凝土建筑物的腐蝕是一項(xiàng)復(fù)雜的物理化學(xué)過程，在一定的工程地質(zhì)與水文地質(zhì)條件下，對(duì)建筑材料的耐久性影響很大。

腐蝕性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)各種化學(xué)腐蝕所引起的破壞作用，將SO42-離子的含量歸納為結(jié)晶類腐蝕性的評(píng)價(jià)指標(biāo)；將侵蝕性CO2、HCO3-離子和PH值歸納為分解類腐蝕性的評(píng)價(jià)指標(biāo)；而將Mg2+、NH4+、Cl-、SO42-、NO3-離子的含量作為結(jié)晶分解類腐蝕性的評(píng)價(jià)指標(biāo)。同時(shí)，在評(píng)價(jià)地下水對(duì)建筑結(jié)構(gòu)材料的腐蝕性時(shí)必須結(jié)合建筑場(chǎng)地所屬的環(huán)境類別。地下水對(duì)混凝土建筑物的腐蝕是一項(xiàng)復(fù)雜的物理化學(xué)過程，72第六章地下水第六章地下水73主要內(nèi)容§6.1地下水概述§6.2地下水類型及其主要特點(diǎn)§

6.3地下水的性質(zhì)§6.4地下水對(duì)建筑物的影響主要內(nèi)容§6.1地下水概述74地下水是地殼中一個(gè)極其重要的天然資源，也是巖土三相組成部分中的一個(gè)重要組成部分。地下水的存在將改變巖土體的物理力學(xué)性質(zhì)，可以導(dǎo)致滲透變形破壞，所形成的靜水壓力和動(dòng)水壓力會(huì)導(dǎo)致巖土體穩(wěn)定性降低。過度抽取地下水引起地面沉降

地下水是地殼中一個(gè)極其重要的天然資源，也是巖土三相組75大量流砂涌入，引起地面大幅沉降

當(dāng)?shù)叵滤休^多的酸類物質(zhì)時(shí)，還有可能造成地下結(jié)構(gòu)物的腐蝕和破壞。因此，我們有必要研究地下水的形成、分布和埋藏條件，有必要研究地下水的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，防止地下水對(duì)巖土工程的危害和影響。大量流砂涌入，引起地面大幅沉降當(dāng)?shù)叵滤休^76§6.1地下水概述地下水存在于巖石、土層的空隙之中，主要在地殼表層10余公里范圍內(nèi)，尤其淺部1.2km范圍內(nèi)。巖石、土層的空隙既是地下水的儲(chǔ)存場(chǎng)所，又是地下水的運(yùn)移通道?？障兜亩嗌?、大小、形狀、連通情況及其分布規(guī)律，決定著地下水的分布與運(yùn)動(dòng)。§6.1地下水概述地下水存在于巖石、土層的空隙之中77將巖土的空隙作為地下水的儲(chǔ)存場(chǎng)所和運(yùn)移通道研究時(shí)，可分為孔隙、裂隙和溶穴等三類。1.巖土中的空隙（1）孔隙：指組成巖石或土的顆?；蝾w粒集合體之間的空隙。

孔隙的多少是影響巖土儲(chǔ)存地下水能力大小的重要因素，而孔隙的大小直接影響地下水的運(yùn)動(dòng)。6.1.1地下水及含水層將巖土的空隙作為地下水的儲(chǔ)存場(chǎng)所和運(yùn)移通道研究時(shí)，可78（2）裂隙：固結(jié)的堅(jiān)硬巖石，包括沉積巖、巖漿巖和變質(zhì)巖，一般不存在或只保留一部分顆粒間的孔隙，而主要發(fā)育各種應(yīng)力作用下巖石破裂變形產(chǎn)生的裂隙。裂隙按其成因可分為成巖裂隙、構(gòu)造裂隙和風(fēng)化裂隙等3種。裂隙的多少、方向、寬度、延伸長(zhǎng)度以及充填情況，都對(duì)地下水的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生重要影響。（3）溶穴：可溶的沉積巖，如巖鹽、石膏、石灰?guī)r和白云巖等，在水的作用下會(huì)產(chǎn)生空洞，這種空洞稱為溶穴(隙)。其規(guī)模相差懸殊，大的寬達(dá)數(shù)十米，高達(dá)數(shù)十米至百余米，長(zhǎng)達(dá)幾公里至幾十公里，而小的溶穴直徑僅幾毫米。（2）裂隙：固結(jié)的堅(jiān)硬巖石，包括沉積巖、巖漿巖和變質(zhì)巖，一792.巖土空隙中的水地下水有氣態(tài)、液態(tài)和固態(tài)三種形式。其中對(duì)土木工程有重大影響的液態(tài)水又分為毛細(xì)水和重力水。(1)毛細(xì)水毛細(xì)水指在巖土細(xì)小的孔隙和裂隙中，受毛細(xì)作用控制的水。它是巖土中三相界面上毛細(xì)力作用的結(jié)果。2.巖土空隙中的水地下水有氣態(tài)、液態(tài)和固態(tài)三80對(duì)于土體來說，毛細(xì)水上升的快慢及高度決定于土顆粒的大小。土顆粒愈細(xì)，毛細(xì)水上升高度愈大，上升速度愈慢。粗砂中的毛細(xì)水上升速度較快，幾晝夜可達(dá)到最大高度，而粘性土要幾年。毛細(xì)水主要存在于直徑為0.5～0.002mm大小的孔隙中。在地下水面以上，由于毛細(xì)力的作用，一部分水可以沿細(xì)小孔隙上升，能在地下水面以上形成毛細(xì)水帶。毛細(xì)水能作垂直運(yùn)動(dòng)，可以傳遞靜水壓力。

對(duì)于土體來說，毛細(xì)水上升的快慢及高度決定于土顆粒的大81毛細(xì)水對(duì)建筑工程的意義主要有：A．產(chǎn)生毛細(xì)壓力，使砂土（主要是細(xì)砂、粉砂）具有一定的粘聚力（假粘聚力）；B．毛細(xì)水會(huì)影響土中氣體的分布與流通，常常會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)生封閉氣體；C．當(dāng)?shù)叵滤宦裆钭儨\時(shí)，由于毛細(xì)水上升，可助長(zhǎng)地基土的冰凍現(xiàn)象；使地下室潮濕；危害房屋基礎(chǔ)及公路路面，促使土的沼澤化、鹽漬化。毛細(xì)水對(duì)建筑工程的意義主要有：A．產(chǎn)生毛細(xì)壓力，使砂土（主要82(2)重力水

巖土空隙中在重力作用下可以自由運(yùn)動(dòng)的水稱為重力水。重力水不受靜電引力的影響，而在重力作用下運(yùn)動(dòng)，可傳遞靜水壓力。重力水能產(chǎn)生浮托力、孔隙水壓力。流動(dòng)的重力水在運(yùn)動(dòng)過程中會(huì)產(chǎn)生動(dòng)水壓力。

重力水具有溶解能力，對(duì)巖土產(chǎn)生化學(xué)潛蝕，導(dǎo)致土的成分及結(jié)構(gòu)的破壞。(2)重力水巖土空隙中在重力作用下可以自由運(yùn)833.含水層與隔水層巖土中含有各種狀態(tài)的地下水，由于各類巖土的水理性質(zhì)不同，可將巖土層劃分為含水層和隔水層。

含水層是指能夠給出并透過相當(dāng)數(shù)量重力水的巖層或土層。構(gòu)成含水層的條件，一是巖土中要有空隙存在，并充滿足夠的重力水；二是這些重力水能夠在巖土空隙中自由運(yùn)動(dòng)。

隔水層是指不能透過或給出水的巖層或土層，或者透出和給出的水量微不足道的巖層、土層，如粘土層。3.含水層與隔水層巖土中含有各種狀態(tài)的地下水846.1.2巖土的水理性質(zhì)巖土的水理性質(zhì)主要有含水性、給水性和透水性。1.巖土的含水性指巖土含水的性質(zhì)，通常用容水度或持水度來表示。（1）容水度巖上空隙完全被水充滿時(shí)所能容納的最大水體積與巖土體積之比，以小數(shù)或百分?jǐn)?shù)表示。顯然，容水度在數(shù)值上與孔隙度(或空隙率)基本相等。但是，對(duì)于具有膨脹性的粘土來說，充水后體積擴(kuò)大，容水度可以大于孔隙度。6.1.2巖土的水理性質(zhì)巖土的水理性質(zhì)主要有85（2）持水度飽水巖土在重力作用下釋水時(shí)，一部分水從空隙中流出，另一部分水仍保持在空隙中。飽水巖土在重力作用下釋水后，巖土中保持的水的體積與巖土體積之比，稱為持水度。在重力作用下，巖土空隙中所保持的主要是結(jié)合水。2.巖土的給水度

飽水巖土在重力作用下排出水的體積與巖土體積之比，在數(shù)值上等于容水度減去持水度。巖土給水度的大小與有效孔隙度有關(guān)，不同的巖土其給水度相差很大。給水度可用野外抽水試驗(yàn)確定，無試驗(yàn)資料時(shí)，可參照有關(guān)經(jīng)驗(yàn)確定。（2）持水度飽水巖土在重力作用下釋水時(shí)，一部分水從空隙中863.巖土的透水性指巖土允許重力水滲透的能力，常用滲透系數(shù)K表示。滲透系數(shù)K可用野外抽水試驗(yàn)或室內(nèi)滲透試驗(yàn)來測(cè)定。滲透試驗(yàn)裝置

4.達(dá)西定律式中：Q－滲透流量（cm3/s）；H1、H2－上、下游過水?dāng)嗝娴乃^（cm）；A－過水?dāng)嗝娴拿娣e（cm2）包括巖土顆粒和空隙部分的面積；K－滲透系數(shù)（cm/s）；L－滲透長(zhǎng)度（cm）；I－水力坡度；v－地下水滲流速度（cm/s）3.巖土的透水性指巖土允許重力水滲透的能力，常用87地下水在多孔介質(zhì)中的運(yùn)動(dòng)稱為滲透或滲流。地下水滲流速度與水力坡度的一次方成正比，也就是線性滲透定律。當(dāng)I＝1時(shí)，K=v，即滲透系數(shù)是單位水力坡度時(shí)的滲流速度。達(dá)西定律只適用于雷諾數(shù)＜10的地下水層流運(yùn)動(dòng)。在自然條件下，地下水流動(dòng)時(shí)阻力較大，一般流速較小，絕大多數(shù)屬層流運(yùn)動(dòng)。但在巖石的洞穴及大型隙中地下水的運(yùn)動(dòng)多屬于非層流運(yùn)動(dòng)。地下水在多孔介質(zhì)中的運(yùn)動(dòng)稱為滲透或滲流。地下水滲流速88巖土滲透性分級(jí)透水性

等級(jí)

標(biāo)準(zhǔn)

巖體特征

土類

滲透系數(shù)K

(cm/s)

透水率q

(Lu)

極微透水

K<10-6

q<

0.1

完整巖石、含等價(jià)開度<0.025mm裂隙的巖體

粘土

微透水

10-6≤K<10-5

0.1≤q<1

含等價(jià)開度0.025～0.05mm裂隙的巖體

粘土－粉土

弱透水

10-5≤K<10-4

1≤q<10

含等價(jià)開度0.05～0.01mm裂隙的巖體

粉土－細(xì)粒土質(zhì)砂

中等透水

10-4≤K<10-2

10≤q<100

含等價(jià)開度0.01～0.5mm裂隙的巖體

砂－砂礫

強(qiáng)透水

10-2≤K<100

q≥100

含等價(jià)開度0.5～2.5mm裂隙的巖體

砂礫－礫石、卵石

極強(qiáng)透水

K≥100

含連通孔洞或等價(jià)開度>2.5mm裂隙的巖體

粒徑均勻的巨礫

注：Lu――呂榮單位，是一個(gè)1Mpa壓力下。每米試段的平均壓入流量，以L/min計(jì)。巖土滲透性分級(jí)透水性標(biāo)準(zhǔn)89§6.2地下水類型及其主要特征地下水按照埋藏條件可以分為包氣帶水、潛水和承壓水三類；按照含水層的空隙性質(zhì)可分為孔隙水、裂隙水和巖溶水三類。潛水、承壓水及上層滯水示意圖1-隔水層；2-透水層；3-飽水部分；4-潛水位；5-承壓水測(cè)壓水位；6-泉(上升泉)；7-水井；a-上層滯水；b-潛水；c-承壓水(自流水)

§6.2地下水類型及其主要特征地下水按照906.2.1包氣帶水指處于地表面以下潛水位以上的包氣帶巖土層中，包括土壤水、沼澤水、上層滯水以及基巖風(fēng)化殼（粘土裂隙）中季節(jié)性存在的水。主要特征是受氣候控制，季節(jié)性明顯，變化大，雨季水量多，旱季水量少，甚至干涸。包氣帶水對(duì)農(nóng)業(yè)有很大意義，對(duì)工程建筑有一定影響。6.2.1包氣帶水指處于地表面以下潛水位以上的包氣91

當(dāng)土壤層透水性很差，氣候又潮濕多雨或地下水位接近地表時(shí)，易形成沼澤，稱沼澤水。

上層滯水是包氣帶存在局部隔水層時(shí)，在隔水層上積聚的具有自由水面的重力水。當(dāng)透水層中央有不透水層或弱透水層的透鏡體時(shí)，地表水便可下滲聚集于透鏡體上，成為上層滯水。松散沉積層，裂隙巖層及可溶性巖層中皆可埋藏有上層滯水。

上層滯水接近地表，可使地基土強(qiáng)度減弱。在寒冷的北方地區(qū)，則易引起道路的凍脹和翻漿。此外，由于其水位變化幅度較大，常給工程的設(shè)計(jì)、施工帶來困難。當(dāng)?shù)叵滤媛癫夭簧?，毛?xì)水帶可達(dá)到地表時(shí)，由于土壤水分強(qiáng)烈蒸發(fā)，鹽分不斷積累于土壤表層，則形成土壤鹽漬化。當(dāng)土壤層透水性很差，氣候又潮濕多雨或地下水位接926.2.2潛水

潛水指埋藏在地表以下第一層較穩(wěn)定的隔水層以上具有自由水面的重力水。潛水主要分布在地表各種巖、土里，多數(shù)存在于第四紀(jì)松散沉積層中，堅(jiān)硬的沉積巖、巖漿巖和變質(zhì)巖的裂隙及洞穴中也有潛水分布。潛水面隨時(shí)間而變化，其形狀則隨地形的不同而異，也和含水層的透水性及隔水層底板形狀有關(guān)。6.2.2潛水潛水指埋藏在地表以下第一層較穩(wěn)93潛水的自由表面，承受大氣壓力，受氣候條件影響，季節(jié)性變化明顯，春、夏季多雨，水位上升，冬季少雨，水位下降，水溫隨季節(jié)而有規(guī)律的變化，水質(zhì)易受污染。

潛水易于開采，可作為城鄉(xiāng)居民和工礦企業(yè)得供水水源。但是，埋藏較淺的潛水卻對(duì)工程建設(shè)不利，將影響地基土的強(qiáng)度和沉降量。不少物理地質(zhì)現(xiàn)象的產(chǎn)生也與潛水的活動(dòng)有關(guān)，如滑坡、流砂、砂土液化等。埋藏于潛水位以下的基礎(chǔ)，還需注意地下水得腐蝕性問題。因此，建筑物的地基最好選在潛水位深的地帶或使基礎(chǔ)淺埋，盡量避免水下施工。若潛水對(duì)施工有危害，宜用排水、降低水位、隔離(包括凍結(jié)法等)等措施處理。潛水的自由表面，承受大氣壓力，受氣候條件影響946.2.3承壓水地表以下兩個(gè)充滿穩(wěn)定隔水層之間的重力水稱為承壓水或自流水。

承壓水的形成主要決定于地質(zhì)構(gòu)造。形成承壓水的地質(zhì)構(gòu)造為向斜構(gòu)造盆地和單斜構(gòu)造。6.2.3承壓水地表以下兩個(gè)充滿穩(wěn)定隔水層之95當(dāng)?shù)匦魏蜆?gòu)造一致時(shí)稱為正地形。下部含水層壓力高，若有裂隙穿透上下含水層，下部含水層的水通過裂隙補(bǔ)給上部含水層。如山東濟(jì)南的承壓斜地，地下水通過近20m厚的第四系覆蓋層出露地表面成為泉，如趵突泉、珍珠泉等泉群。

當(dāng)?shù)匦魏蜆?gòu)造一致時(shí)稱為正地形。下部含水層壓力高96濟(jì)南趵突泉濟(jì)南趵突泉97承壓水的特征承壓水不具自由水面，并承受一定的靜水壓力。承壓含水層的分布區(qū)與補(bǔ)給區(qū)不一致，常常是補(bǔ)給區(qū)遠(yuǎn)小于分布區(qū)，一般只通過補(bǔ)給區(qū)接受補(bǔ)給。承壓水的動(dòng)態(tài)比較穩(wěn)定，受氣候影響較小。水質(zhì)不易受地面污染。承壓水與工程的關(guān)系承壓水存在建筑物地基內(nèi)時(shí)，由于它的承壓力，開挖基坑可能使地基產(chǎn)生隆起和破壞。承壓水的特征承壓水不具自由水面，并承受一定的靜水壓力986.2.4裂隙水和巖溶水1.裂隙水埋藏在基巖裂隙中的地下水叫做裂隙水。它主要分布在山區(qū)和第四系松散覆蓋層下的基巖中，裂隙的性質(zhì)和發(fā)育程度決定了裂隙水的存在和富水性。根據(jù)裂隙的成因可將裂隙水分為風(fēng)化裂隙水、成巖裂隙水和構(gòu)造裂隙水。（1）風(fēng)化裂隙水風(fēng)化裂隙是由巖石的風(fēng)化作用形成的，其特點(diǎn)是廣泛地分布于出露基巖的表面，延伸短，無6.2.4裂隙水和巖溶水1.裂隙水埋藏在基巖裂隙99一定方向，發(fā)育密集而均勻，構(gòu)成彼此連通的裂隙體系，—般發(fā)育深度為幾米到幾十米，少數(shù)也可深達(dá)百米以上。風(fēng)化裂隙水絕大部分為潛水，具有統(tǒng)一的水面，有時(shí)也存在上層滯水。

多分布于出露基巖的表層，其下新鮮的基巖為含水層的下限。水平方向透水性均勻，垂直方向隨深度而減弱。風(fēng)化裂隙水的補(bǔ)給來源主要為大氣降水，其補(bǔ)給量的大小受氣候及地形因素的影響很大，氣候潮濕多雨和地形平緩地區(qū)。風(fēng)化裂隙水較豐富，常以泉的形式排泄于河流中。一定方向，發(fā)育密集而均勻，構(gòu)成彼此連通的裂隙體系，—般發(fā)育深100（2）成巖裂隙水具有成巖裂隙的巖層出露地表時(shí)，常賦存成巖裂隙水。巖漿巖中成巖裂隙水較為發(fā)育。玄武巖經(jīng)常發(fā)育柱狀節(jié)理和層面節(jié)理，裂隙均勻密集，張開性好，貫穿連通，常形成貯水豐富、導(dǎo)水暢通的潛水含水層。成巖裂隙水多呈層狀，在一定范圍內(nèi)相互連通。具有成巖裂隙的巖體為后期地層覆蓋時(shí)，也可構(gòu)成承壓含水層。在一定條件下可以具有很大的承壓性。成巖裂隙中的地下水水量有時(shí)可以很大，在疏干和利用上，皆不可忽視，特別是在工程建設(shè)時(shí)，更應(yīng)予以重視。（2）成巖裂隙水具有成巖裂隙的巖層出露地表時(shí)101（3）構(gòu)造裂隙水構(gòu)造裂隙是由于巖石受構(gòu)造運(yùn)動(dòng)應(yīng)力作用所形成的，而賦存于其中的地下水就稱為構(gòu)造裂隙水。一般按裂隙分布的產(chǎn)狀，分為層狀裂隙水和脈狀裂隙水兩類。

層狀裂隙水埋藏于沉積巖、變質(zhì)巖的節(jié)理及片理等裂隙中。由于這類裂隙常發(fā)育均勻，能形成相互連通的含水層，具有統(tǒng)一的水面，可視為潛水含水層。當(dāng)其上部被新的沉積層所覆蓋時(shí)，就可以形成層狀裂隙承壓水。（3）構(gòu)造裂隙水構(gòu)造裂隙是由于巖石受構(gòu)造運(yùn)動(dòng)應(yīng)102脈狀裂隙水往往存在于斷層破碎帶中，通常為承壓水性質(zhì)，在地形低洼處，常沿?cái)鄬訋б匀男问脚判?。其富水性決定于斷層性質(zhì)、兩盤巖性及次生充填情況。經(jīng)研究證明，一般情況下，壓性斷層所產(chǎn)生的破碎帶不僅規(guī)模較小，而且兩盤的裂隙一般都是閉合的，裂隙的富水性較差。當(dāng)遇到規(guī)模較大的張性斷層時(shí)、兩盤又是堅(jiān)硬脆性巖石，則不僅破碎帶規(guī)模大，且裂隙的張開性也好，富水性強(qiáng)。當(dāng)這樣的斷層溝通含水層或地脈狀裂隙水往往存在于斷層破碎帶中，通常為承壓水性質(zhì)，103表水體時(shí)，斷層帶特別是貯水優(yōu)勢(shì)斷裂帶兼具貯水空間、集水廊道及導(dǎo)水通道的功能。因此在地下洞室和壩基的處理時(shí)。應(yīng)給予足夠的重視。例如，中國(guó)北方煤礦的井巷突水大多位于斷裂帶附近。據(jù)淄博礦區(qū)統(tǒng)計(jì)，底板突水70％在斷裂帶或其附近。2.巖溶水儲(chǔ)存和運(yùn)動(dòng)于可溶性巖石的溶蝕洞隙中的地下水稱為巖溶水。根據(jù)巖溶水的埋藏條件分為：巖溶上層滯水、巖溶潛水及巖溶承壓水。表水體時(shí)，斷層帶特別是貯水優(yōu)勢(shì)斷裂帶兼具貯水空間、集水廊道及104（1）巖溶上層滯水：在厚層灰?guī)r的包氣帶，常有局部非可溶的巖層存在，起著隔水作用，在其上部形成巖溶上層滯水。（2）巖溶潛水：在大面積出露的厚層灰?guī)r地區(qū)廣泛分布著巖溶潛水。巖溶潛水的動(dòng)態(tài)變化很大，水位變化幅度可達(dá)數(shù)十米，水量變化可達(dá)幾百倍。這主要是受補(bǔ)給和徑流條件影響，降雨季節(jié)水量很大，其他季節(jié)水量很小，甚至干枯。（3）巖溶承壓水：巖溶地層被覆蓋或巖溶地層與砂頁(yè)巖互層分布時(shí)．在一定的構(gòu)造條件下，就能形成巖溶承壓水。巖溶承壓水的補(bǔ)給主要取決于承壓含水層的出留情況。巖溶水的排泄多數(shù)靠導(dǎo)水?dāng)鄬?，?jīng)常形成大泉或泉群，也可補(bǔ)給其他地下水，巖溶承壓水動(dòng)態(tài)較穩(wěn)定。（1）巖溶上層滯水：在厚層灰?guī)r的包氣帶，常有局部非可溶的巖層105

巖溶水的分布主要受巖溶作用規(guī)律的控制。若巖溶發(fā)育均勻，又無粘土填充、各溶穴之間的巖溶水有水力聯(lián)系，則有一致的水位。若巖溶發(fā)育不均勻，又有粘土等物質(zhì)充填，各溶穴之間可能沒有水力聯(lián)系，因而有可能使巖溶水在某些地帶集中形成暗河，而另外一些地帶可能無水。在較厚層的灰?guī)r地區(qū)，巖溶水的分布及富水性和巖溶地貌有很大關(guān)系。在分水嶺地區(qū)，常發(fā)育著一些巖溶漏斗、落水洞等，構(gòu)成了特殊地形“峰林地貌”。它常是巖溶水的補(bǔ)給區(qū)。在巖溶水匯集地帶，常形成地下暗河，并有泉群出現(xiàn)，其上經(jīng)常堆積一些松散的沉積物。巖溶水的分布主要受巖溶作用規(guī)律的控制。若巖溶發(fā)育均勻106實(shí)踐和理論證明，在巖溶地區(qū)進(jìn)行地下工程和地面建筑工程，必須弄清巖溶的發(fā)育與分布規(guī)律，因?yàn)閹r溶的發(fā)育致使建筑工程場(chǎng)區(qū)的工程地質(zhì)條件大為惡化。在覆蓋型巖溶區(qū)由于開采或疏干巖溶水造成的地面塌陷是一種地質(zhì)災(zāi)害。在巖溶山區(qū)進(jìn)行水利水電建設(shè)，水庫(kù)滲漏是主要的地質(zhì)災(zāi)害。例如西班牙的蒙特－哈克水庫(kù)，由于通過石灰?guī)r溶洞地帶漏水，致使水庫(kù)無法蓄滿。實(shí)踐和理論證明，在巖溶地區(qū)進(jìn)行地下工程和地面建107§6.3地下水的性質(zhì)

由于地下水在運(yùn)動(dòng)過程中與各種巖土介質(zhì)的相互作用以及溶解巖土中可溶物質(zhì)等原因，使地下水不是化學(xué)意義上的純水而是一種復(fù)雜的溶液。因此，研究地下水的物理性質(zhì)和化學(xué)成分，對(duì)于了解地下水的成因與動(dòng)態(tài)，確定其對(duì)混凝土、鋼筋等的侵蝕性、進(jìn)行水質(zhì)評(píng)價(jià)等，都有實(shí)際意義。6.3.1地下水的物理性質(zhì)

地下水的物理性質(zhì)包括溫度、顏色、透明度、氣味、味道、密度、導(dǎo)電性及放射性等?！?.3地下水的性質(zhì)由于地下水在運(yùn)動(dòng)過程中與1081.地下水的溫度

地下水的溫度受氣候和地質(zhì)條件控制。由于地下水形成的環(huán)境不同，其溫度變化也很大。根據(jù)溫度將地下水分為過冷水(＜0℃)、冷水（0～20℃）、溫水（20～42℃）、熱水（42～100℃）、過熱水（＞100℃）。例如在西藏的羊八井地區(qū)．地下48m深處水溫高達(dá)150℃左右?？偯娣e超過7000平方米。1977年建成的中國(guó)與聯(lián)合國(guó)合作研究及興建的發(fā)電站，熱水井的熱氣經(jīng)管道輸送，推動(dòng)渦輪，為拉薩地區(qū)帶來既便宜又環(huán)保的供電。1.地下水的溫度地下水的溫度109羊八井電站及地?zé)豳Y源羊八井電站1102.地下水的顏色決定于化學(xué)成分及懸浮物。

例如，含H2s的水為翠綠色；含Ca2+，Mg2+離子的水為微藍(lán)色（例如九寨溝的水中富含了鈣離子）；含F(xiàn)e2+的水為灰藍(lán)色；含F(xiàn)e3+的水為褐黃色；含有機(jī)腐殖質(zhì)時(shí)為黃色。含懸浮物的水，其顏色決定于懸浮物。九寨溝2.地下水的顏色決定于化學(xué)成分及懸浮物。1113.透明度：地下水多半是透明的。當(dāng)水中含有礦物質(zhì)、機(jī)械混合物、有機(jī)質(zhì)及膠體時(shí)，地下水的透明度就改變。根據(jù)透明度可將地下水分為透明的、微渾的、渾濁的、極渾濁的幾種。4.地下水含有一些特定成分時(shí)，具有一定的氣味。如含腐植質(zhì)時(shí)，具“沼澤”味；含硫化氫時(shí)具有臭雞蛋味。5.地下水味道主要取決于地下水的化學(xué)成分。含NaCl的水有咸味；含CaC03的水清涼爽口；含Ca(OH)2，和Mg(HCO)2的水有甜味，俗稱甜水；當(dāng)MgCl2和MgSO4存在時(shí)，地下水有苦味。6.導(dǎo)電性：當(dāng)合有一些電解質(zhì)時(shí)，水的導(dǎo)電性增強(qiáng)，當(dāng)然它也受溫度的影響。3.透明度：地下水多半是透明的。當(dāng)水中含有礦物質(zhì)、機(jī)械混合1126.3.2地下水的化學(xué)成分天然條件下，賦存于巖石圈中的地下水，不斷與巖土發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，并與大氣圈、地表水圈和生物圈的水進(jìn)行化學(xué)元素的交換，化學(xué)成分隨空間及時(shí)間而演變。地下水的化學(xué)成分常以離子狀態(tài)、氣體狀態(tài)和化合物狀態(tài)存在。1.地下水中主要離子成分地下水中分布最廣、含量最多的離子有：Cl–、SO42-、HCO3–、Na+、K+、Ca2+、Mg2+。它們來源于與其相關(guān)的各種原巖的風(fēng)化溶解，在地下水中占絕對(duì)優(yōu)勢(shì),決定了地下水化學(xué)成分的基本類型和特點(diǎn)。6.3.2地下水的化學(xué)成分天然條件下，賦存于1132.地下水中主要?dú)怏w成分（1）地下水中的氧氣和氮?dú)庵饕獊碜源髿鈱印ｋS同大氣降水及地表水補(bǔ)給地下水。地下水中溶解氧含量愈高，愈利于氧化作用，在較封閉的地球化學(xué)環(huán)境小，O2將耗盡而只殘留N2。因此，N2的單獨(dú)存在，通?？烧f明地下水起源于大氣并處于還原環(huán)境。（2）地下水中出現(xiàn)硫化氫，說明處于缺氧的還原環(huán)境：地下水處在與大氣較為隔絕的環(huán)境中，當(dāng)有有機(jī)質(zhì)存在時(shí)，由于微生物的作用，SO42-將還原生成H2S。因此，H2S一般出現(xiàn)于封閉地質(zhì)構(gòu)造的地下水中。2.地下水中主要?dú)怏w成分（1）地下水中的氧氣和氮?dú)庵饕獊碜?14（3）地下水中的二氧化碳有兩個(gè)來源：生物化學(xué)作用，如生物呼吸及有機(jī)質(zhì)的發(fā)酵；深部變質(zhì)作用，即碳酸鹽類巖石，在高溫作用下，分解生成二氧化碳。3.地下水中的膠體成分與有機(jī)質(zhì)以碳、氫、氧為主的有機(jī)質(zhì)，經(jīng)常以膠體方式存在于地下水中：大量有機(jī)質(zhì)的存在，有利于進(jìn)行還原作用，從而使地下水化學(xué)成分發(fā)生變化；地下水中還有未離解的化合物構(gòu)成的膠體，其中分布最廣的是Fe(OH)2、Al(OH)3及SO2。（3）地下水中的二氧化碳有兩個(gè)來源：生物化學(xué)作用，如生物呼吸1154.地下水的主要化學(xué)性質(zhì)地下水的主要化學(xué)性質(zhì)包括酸堿度、硬度、總礦化度。⑴酸堿度水的酸堿度主要取決于水中氫離子濃度。氫離子濃度用pH值表示,即pH=lg[H+]。根據(jù)pH值可將水分為強(qiáng)酸水、弱酸水、中性水、弱堿水、強(qiáng)堿水類，見下表。地下水的氫離子濃度主要取決于水中HCO3–、CO32-等的數(shù)量。自然界中大多數(shù)地下水的pH值在6.5～8.5之間。4.地下水的主要化學(xué)性質(zhì)⑴酸堿度116pH值＜55～777～9＞9酸堿度強(qiáng)酸水弱酸水中性水弱堿水強(qiáng)堿水水的酸堿度劃分（2）硬度水的硬度按水中Ca2+、Mg2+離子的含量多少可分為以下三種情況：

總硬度指末煮沸時(shí)Ca2+、Mg2+的總含量；

暫時(shí)硬度指煮沸時(shí)水中一部分Ca2+、Mg2+因失去CO2生成碳酸鹽沉淀而使水失去的Ca2+、Mg2+數(shù)目；

永久硬度指經(jīng)煮沸后仍留在水中的Ca2+、Mg2+含量，也即總硬度與暫時(shí)硬度之差。pH值＜55～777～9＞9酸堿度強(qiáng)酸水弱酸水中性水弱堿水強(qiáng)117水的類別極軟水軟水微硬水硬水極硬水硬度Ca2+、Mg2+的毫摩爾數(shù)<1.51.5～3.03.0～6.06.0～9.0>9德國(guó)度<4.24.2～8.48.4～16.816.8～25.2>25.2地下水按硬度分類硬度表示有兩種：一是德國(guó)度，即每一度相當(dāng)于1升水中含有10mg的氧化鈣（CaO）或7.2mg的MgO；一是每升水中Ca2+、Mg2+的毫摩爾數(shù)。1毫摩爾硬度＝2.8德國(guó)度。硬度對(duì)評(píng)價(jià)工業(yè)與生活用水均有很大意義，硬水易在鍋爐和水管中產(chǎn)生水垢，容易使鍋爐爆炸，故用作鍋爐用水應(yīng)作處理。水的類別極軟水軟水微硬水硬水極硬水硬度Ca2+、Mg2+的118（3）總礦化度

地下水中離子、分子和各種化合物的總量稱總礦化度，簡(jiǎn)稱礦化度，以g/L表示。通常以105～110℃溫度下將水蒸干后所得干涸殘余物總量來確定，也可將分析所得陰、陽(yáng)離子含量相加，求得理論干涸殘余物值。水按礦化度分類水的類別淡水微咸水（低礦化水）咸水（中等礦化水）鹽水（高礦化水）鹵水礦化度（g/L）＜11～33～1010～50＞50高礦化水能降低混凝土強(qiáng)度，腐蝕鋼筋、并促使混凝土表面風(fēng)化。攪拌混凝土用水一般不允許用高礦化水。（3）總礦化度水按礦化度分類水的類別淡水微咸水咸水鹽水鹵水119§6.4地下水對(duì)建筑物的影響