工程地質(zhì)課件第章地下水的地質(zhì)作用

第四章地下水地下水的物理性質(zhì)與化學(xué)性質(zhì)地下水的類型地下水的地質(zhì)作用地下水對(duì)土木工程建設(shè)的影響第一節(jié)地下水的物理性質(zhì)與化學(xué)性質(zhì)（一）地下水的存在形式1、氣態(tài)水2、液態(tài)水（1）吸著水：強(qiáng)結(jié)合水；（2）薄膜水：弱結(jié)合水；（3）毛管水：毛細(xì)水；（4）重力水：在自身重力作用下產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)的水二、地下水的基本知識(shí)一、地下水：指存在于地表以下松散堆積物或基巖空隙中的水。

3、固態(tài)水（二）透水層、含水層、隔水層1、透水層：滲透系數(shù)大于0.001m/d的巖土層。2、含水層：能透水而又飽含重力水的巖土層。3、隔水層：不透水且不能給水的巖土層。（3）膠體物質(zhì)：Fe(OH)3、Al(OH)3、SiO21、地下水中常見的成分（1）常見離子成分：Cl－、SO22－、HCO3－、K＋、Na＋、Ca2＋、Mg2＋（2）常見氣體成分：O2、N2、CO2及H2S（4）有機(jī)質(zhì)和細(xì)菌成分。三、地下水的物理性質(zhì)及化學(xué)性質(zhì)（一）地下水的物理性質(zhì)：無色、無味、無嗅、透明。（二）地下水的化學(xué)性質(zhì)：地下水長(zhǎng)期在地下運(yùn)動(dòng)，可從巖石中獲得大量可溶性的物質(zhì)成分，使之成為成分復(fù)雜的溶液。地下水按礦化度分類水的類別淡水微咸水咸水鹽水鹵水礦化度（g/L）＜11～33～1010～50＞50（1）總礦化度：地下水中含有各種離子、分子和化合物的總量。它表示水中含鹽量的多少，分為淡水、微咸水、咸水、鹽水和鹵水。生活飲用水要求小于1g/L。高礦化度水能降低混凝土強(qiáng)度、腐蝕鋼筋、并能促使混凝土表面風(fēng)化。2、地下水的主要化學(xué)性質(zhì)地下水按總硬度分類水的類別極軟水軟水微硬水硬水極硬水硬度Ca2＋和Mg2＋的mg當(dāng)量/L＜1.51.5～3.03.0～6.06.0～9.0＞9.0德國(guó)度＜4.24.2～8.48.4～16.816.8～25.2＞25.2

（2）硬度：總硬度：水中含有Ca2＋、Mg2＋的總量。暫時(shí)硬度：由于煮沸而減少的Ca2＋、Mg2＋的含量。永久硬度：總硬度與永久硬度之差。總硬度＝暫時(shí)硬度＋永久硬度生活飲用水要求小于450mg/L。（3）酸堿度（pH值）

：水中氫離子濃度。

（4）侵蝕性：硫酸型（結(jié)晶性）侵蝕：形成含水的硫酸鹽結(jié)晶體積膨脹，混凝土結(jié)構(gòu)遭到破壞。碳酸型（分解性）侵蝕：侵蝕型二氧化碳對(duì)混凝土中碳酸鈣成分的溶解使混凝土遭到破壞。分解結(jié)晶復(fù)合性侵蝕：主要是水中弱鹽基硫酸鹽離子的侵蝕，使混凝土強(qiáng)度降低，甚至破壞。地下水按pH值分類水的類別強(qiáng)酸性水弱酸性水中性水弱堿性水強(qiáng)堿性水pH值＜55～777～9＞9四、巖土的水理性質(zhì)1、容水性：巖土體空隙能容納一定水量的性能

容水度：巖土中所能容納水的體積與巖土體總體積之比。2、持水性：飽水巖土體在重力作用下排水后仍能保持一定水量（結(jié)合水和懸掛毛細(xì)水）的性能。

持水度：飽水巖土體排水后，保持水的體積與巖土體總體積之比。3、給水性：飽水巖土體在重力作用下能自由排出一定水量的性能。

給水度：飽水巖土體在能自由排出水的體積與巖土體總體積之比。給水度＝容水度－持水度巖土給水度平均值土的名稱給水度土的名稱給水度礫石0.30～0.35粉砂0.10～0.15粗砂0.25～0.30粉土0.07～0.10中砂0.20～0.25粘性土0～0.05細(xì)砂0.15～0.20巖土的滲透系數(shù)k（cm/s）巖土名稱滲透系數(shù)巖土名稱滲透系數(shù)粘土10－7～10－8粘土質(zhì)巖體＜10－6粉質(zhì)粘土10－5～10－6微裂隙化巖體10－5～10－7粉土10－3～10－4細(xì)裂隙化巖體10－3～10－5粉砂、細(xì)砂10－2～10－4裂隙化巖體10－2～10－3中、粗砂10－1～10－2巖溶化巖體＞10－2礫石＞10－14、透水性：巖石被水透過的性能?？障遁^大，且相互連通的巖石，地下水可以在巖石中流動(dòng)。有些巖石雖有很高空隙度，但空隙不連通的巖石和空隙過小，且連通性不好的粘土和泥巖，地下水也很難在其中流動(dòng)。滲透系數(shù)：水頭梯度為1時(shí)，水在巖土體中的滲流速度。

介質(zhì)類型埋藏條件孔隙水裂隙水巖溶水包氣帶水孔隙上層滯水裂隙上層滯水巖溶上層滯水潛水孔隙潛水承壓水裂隙承壓水巖溶承壓水第二節(jié)地下水的類型一、按埋藏條件分類1、包氣帶水：

貼近地表的氣態(tài)水、土壤顆粒水吸附毛細(xì)水分子。這些水雖可連結(jié)起來成為液體，但因是充填在細(xì)微的孔隙中而不能自由運(yùn)動(dòng)。（1）土壤水：土壤層中的水。（2）上層滯水：賦存并運(yùn)動(dòng)于飽氣帶中局部隔水層或弱透水層上面的重力水。2、潛水：

位于第一個(gè)穩(wěn)定隔水層以上的含在透水層中的能在重力作用下流動(dòng)的地下水。此水層的水面稱為潛水面。潛水面與地表面的形態(tài)具有相似性。1）潛水的特征：（1）具有自由水面，為無壓水。（2）分布區(qū)和補(bǔ)給區(qū)基本一致。（3）潛水的動(dòng)態(tài)（如水位、水量、水溫、水質(zhì)等隨時(shí)間的變化）隨季節(jié)不同而有明顯的變化。（4）潛水的水質(zhì)容易受污染。2）潛水的補(bǔ)給、徑流、排泄：潛水向地表水排泄大氣降水補(bǔ)給潛水承壓水越流補(bǔ)給潛水

地表水補(bǔ)給潛水3）潛水等水位線圖潛水水位相等的各點(diǎn)的連線。（1）確爆定潛金水的份流向宴；（2）確定狗潛水的貌埋藏深捕度；（3）確定染潛水層條的厚度統(tǒng)；（4）計(jì)驚算水替頭梯棒度；（5）判斷碼潛水與雅地表水瘡的補(bǔ)給攔關(guān)系。3、承括壓水：是指埋骨藏在兩哀個(gè)隔水認(rèn)層之間穿的透水肢層中的退地下水崗。它的弊運(yùn)動(dòng)受到上并下隔非水層戲的約您束和百水壓瓣的作轉(zhuǎn)用診。打井穿鉛過上面的葉隔水層富時(shí)，承禁壓水就圣可向上濾涌出來簽。自流井1）承壓旅水的特逼征（１夠）具旬有承振壓性怖能，管頂面脫為非歷自由紀(jì)水面家。（２邁）分出布區(qū)獻(xiàn)與補(bǔ)姐給區(qū)幟不一徒致。（３增）承爺壓水賺的動(dòng)趣態(tài)受渡氣象新、水急文因低素的岔季節(jié)鎖性變鹽化影濟(jì)響不青顯著像。（４）罵承壓水迷的厚度脫穩(wěn)定不遇變，不腸受季節(jié)袋性變化近的影響溜。（５斯）水雅質(zhì)不梯易受奴到污遲染。2）承壓移水的埋色藏類型（１）殖承壓盆科地：分欣為補(bǔ)給鞋區(qū)、承撥壓區(qū)和拉排泄區(qū)（2）承痰壓斜話地：a.含水層套被斷層片所截形寇成的承飛壓斜地b.巖性變簽化所形餃成的承患?jí)盒钡豤.侵入巖座體所截焰形成的語承壓斜嫂地3）承壓霸水的露補(bǔ)給魄、徑抱流、箭排泄二、盟根據(jù)快含水律介質(zhì)和類型這分類１、孔伍隙水：賦存砌于松不散沉旦積物冊(cè)顆粒悲構(gòu)成椒的孔愉隙中示的地斗下水中。２、且裂隙灑水：埋藏于豆基巖裂少隙中的不地下水凡。３、踏溶隙團(tuán)水（囑巖溶璃水）倉(cāng)：儲(chǔ)存臉和運(yùn)胞動(dòng)于付可溶夾性巖仙石溶溪隙中破的地物下水腿。一、熔潛蝕久作用1.機(jī)械棄潛蝕拐作用鉗：由壘于在淚土孔儀隙或黨巖石則裂隙乞中的召地下它水流殖動(dòng)速濫度非鑼常緩滔慢，穩(wěn)其機(jī)海械作典用一怠般較休弱，掛只能言對(duì)細(xì)國(guó)小顆賀粒的余粉砂惜、粘負(fù)土等政松散小碎屑境物進(jìn)線行機(jī)盈械潛具蝕。觸只有蹄當(dāng)?shù)乩紫滤锇l(fā)育所成地喚下河圍，才雄可以似形成走與地勻表流搭水類羅似的擠侵蝕淘作用縱。2.化學(xué)溶位蝕作用周：這是尚地下水選潛蝕作區(qū)用的主餡要形式騰，通常陶地下水信的溶蝕宋作用主薯要是富漆含CO2的水憶對(duì)碳票酸類顧等溶滑水性峰的巖沉石產(chǎn)芬生溶菠蝕，做長(zhǎng)期衰作用鴉的結(jié)源果可則形成暫各種財(cái)?shù)叵蛮o巖溶壞地貌訊。第三探節(jié)輛地下逗水的獅地質(zhì)峽作用二、燒地下撞水的穗搬運(yùn)龜作用地下綿水流倡動(dòng)速?gòu)?qiáng)度非山常緩裂慢，廢所以簽地下昆水的魯搬運(yùn)媽能力寫不強(qiáng)搶，其桶搬運(yùn)區(qū)能力俱的大錯(cuò)小與棒潛蝕萍能力茶的大聾小成駛正比鞠，而漸地下慌河搬莫運(yùn)能攻力很窯強(qiáng)。斷機(jī)械欠潛蝕差的產(chǎn)拋物以井機(jī)械笛搬運(yùn)踏為主負(fù)；溶界蝕的哀產(chǎn)物刊則以鵲溶液陡的形閃式搬蔽運(yùn)。惹通過艷地下恨水所褲搬運(yùn)判的物畫質(zhì)成諸分，較可以尺了解貨地下高水所哀通過幣的巖葬石的暖物質(zhì)乞組成姓。三、地陡下水的翻沉積作資用地下間水在兔運(yùn)動(dòng)禽過程縫中，跌由于譜溫度唐、壓驗(yàn)力的微變化隨，可離使地拾下水寇的溶僅解物袋產(chǎn)生木過飽壁和，侄使搬帳運(yùn)物燥沉積斷下來狀。地俱下水惰的過樂飽和想沉積尿物有亂以下即一些急主要爹類型懸：1.泉華：深以Ca斯CO痛3為主要促成分的美稱為鈣瘦華；Si均O2為主否要成睬分的似稱為營(yíng)硅華喝。2.溶洞艦滴石防：由照于CO嫩2的逸出文，使CaC賣O3沉淀下嘩來而成椅，有石節(jié)筍、石喚鐘乳等出。3.礦脈和駛假化石匆：溶解化了礦物塑質(zhì)的地辟下水在倚流入巖娛石的裂羽隙后，音由于壓搭力的降厘低，礦負(fù)物質(zhì)會(huì)康沉淀或扛結(jié)晶出游來，形花成礦脈誤。在一億些較緊理閉的裂熄隙中，痛有時(shí)會(huì)急沉淀一相些樹枝仙狀的鐵寧、錳氧轉(zhuǎn)化物，窗稱之為挑假化石臺(tái)。四、石辨化作用趣：石艇化作用姻是指地取下水中睡溶解的獅礦物質(zhì)第與掩埋說在沉積蔥物中的源生物體囑之間進(jìn)什行的物飯質(zhì)交換機(jī)。在石章化過程權(quán)中，生鋤物體內(nèi)恭能夠被紙地下水艦溶解的免物質(zhì)被告地下水貨溶解帶償走，留孟下的空換間則被店地下水贏所攜帶孫的礦物徹質(zhì)所充慈填。生報(bào)物體的朽物質(zhì)成乎分雖然趁發(fā)生了辭變化，駝但其生蔑物結(jié)構(gòu)漲卻被保庸留了下觸來，這歉就是化邪石形成望的基本鐮原理。第四節(jié)富地下寧水對(duì)土溝木工程站建設(shè)的位影響（一并）有討利的冬方面遇：提供供咸水水源填，如飲鏡用水、濕工業(yè)用窄水、醫(yī)缺療用水李等。（二后）地愈下水顧引起巧的工已程地爹質(zhì)問另題１、地壇面沉降（１鵝）機(jī)翠理：土粒枝骨架漿之間止的有浪效應(yīng)路力孔隙革水壓寇力過量抽易取地下申水——賽孔隙水團(tuán)壓力減紐奉小，有寬效應(yīng)力遠(yuǎn)增大—羅—產(chǎn)生園固結(jié)壓湯縮。上覆愧地層知的應(yīng)蜓力組允成（2）控這制地腐面沉旁降的館辦法暴：合理開億采地下蘿水，多更年平均膏開采量姜不能超稀過平均膏不給量定。2、地揀下水牙污染本章小尊結(jié)第一剩節(jié)：地下水或的物