與地下水有關(guān)的工程問題及處理

工程中的地下水作用xxx

Tel.:xxxEmail:xxx2014年3月工程中的地下水作用地下水的幾個基本概念與地下水有關(guān)的工程問題基坑與隧道中的地下水主要內(nèi)容地下水：賦存在地表以下巖土空隙中的水。地下水的幾個基本概念巖土的空隙:松散沉積物中的孔隙堅硬巖石中的裂隙可溶性巖石中的溶隙連通性好分布不均勻連通性差地下水的幾個基本概念巖土中的空隙a）分選好的高孔隙度沉積（b）分選差的低孔隙度沉積（c）分選好的高孔隙度卵石沉積（d）分選好的礦物充填沉積（e）巖體溶解空隙（f）巖體裂隙孔隙度是指某一體積巖石（包括孔隙在內(nèi)）中孔隙體積所占的比例裂隙水運動平面圖裂隙水流只發(fā)生在組成導(dǎo)水網(wǎng)絡(luò)的各裂隙通道內(nèi)，通常以外沒有水流，裂隙水的流場實際上是不連續(xù)的，滲流場的勢除了裂隙中的若干點外都是虛擬的；裂隙水運動剖面圖裂隙水運動平面圖裂隙水的特點：空間分布不均勻滲透各向異性水力聯(lián)系不統(tǒng)一一般比土的孔隙度小

1、概念：受固相表面的引力大于分子自身重力的那部分水，稱為結(jié)合水。

2、特點：具有抗剪強(qiáng)度（由內(nèi)層向外層減弱），一般不能流動，必須施一定外力使其發(fā)生變形。二、液態(tài)水

概念

特點概念特點三、氣態(tài)水、固態(tài)水、礦物結(jié)合水概念特點強(qiáng)結(jié)合水抗剪強(qiáng)度很大，不能流動，不被植物根系吸收特點弱結(jié)合水抗剪強(qiáng)度較小，施加一定外力能流動，被植物根系吸收重力水能在自身重力影響下發(fā)生運動的水稱為重力水?？蓚鬟f靜水壓力，被植物根系全部吸收，可以自由流動毛細(xì)水在毛細(xì)力的作用下發(fā)生運動的水，稱為毛細(xì)水傳遞靜水壓力，植物根系全部吸收，張力、重力、吸附力平衡氣態(tài)水在未被飽和巖石空隙中，因水蒸氣張力差而引起運動的水為氣態(tài)水由張力大的地方向小的地方運動，可隨空氣流動，可與液態(tài)水轉(zhuǎn)換吸著水薄膜水一、結(jié)合水地下水的存在形式

概念特點

概念特點

礦物結(jié)合水賦存于礦物結(jié)晶內(nèi)部的水稱礦物結(jié)合水，有結(jié)構(gòu)水、結(jié)晶水、沸石水保存于礦物結(jié)晶骨架中，肉眼看不見，加熱時可從礦物中分離出來固態(tài)水在低于冰點時巖石空隙中的水稱為固態(tài)水多年中以固態(tài)的形式存在于巖石空隙中，溫度低于0℃，不能流動結(jié)構(gòu)水結(jié)晶水沸石水以H+和OH-形式存在于礦物結(jié)晶格架的某一位置上的水稱為結(jié)構(gòu)水以H2O的形式存在于礦物結(jié)晶格架的一定位置上的水稱為結(jié)晶水以H2O的形式存在于礦物晶包和晶包之間的水稱為沸石水自由水弱結(jié)合水強(qiáng)結(jié)合水土粒含水層：給給出并透過過相當(dāng)水量量的巖土層層。隔水層：不不透水但可可含水的巖巖土層,或透過與給給出的水量量微不足道道。弱透水層：：滲透性很很差，給出出的水量微微不足道，，但在較大大水力梯度度作用下，，具有一定定的透水能能力巖土層層。含水層的形形成條件：：巖土層有有較大空隙隙；為隔水水層所限；；有補給來來源。含水層、隔隔水層與弱弱透水層的的概念巖性相同、、滲透性完完全相同的的巖層，很很可能在某些地方被當(dāng)作含水水層，而在在另一些地方方卻被當(dāng)作隔隔水層。在利用與排排除地下水水的實際工工作中區(qū)分分含水層與與隔水層，，應(yīng)當(dāng)考慮慮巖層所能能給出水的的數(shù)量大小小是否具有有實際意義義。例如，，利用地下下水供水時時，某一巖巖層能夠給給出的水量量較小，對于水源豐豐沛，需水水量很大的的地區(qū)，由由于遠(yuǎn)不能能滿足供水水需求，而而被視為隔隔水層。但在水源匱匱乏，需水水量又小的的地區(qū)，同同一巖層便便能在一定定程度上滿滿足，甚至至充分滿足足實際需要要，此時該該巖層可被被視為含水水層。相對性-例子1含水層、隔隔水層與弱弱透水層的的相對性即使在同一一個地方，，滲透性相相同的某一一巖層，在在涉及某些些問題時被被看作透水水層，在涉涉及另一些些問題時則則可能被看看作隔水層層。某種巖層的的滲透性比比較低從供水的角角度，它可可能被看作作隔水層而從水庫滲滲漏的角度度，由于水水庫的周界界長，滲漏漏時間長，，此類巖層層的滲漏水水量不能忽忽視，此時時又必須將將它看作含含水層相對性-例子2含水層、隔隔水層與弱弱透水層的的相對性滲透與滲流流1)滲透:地下水在巖巖石空隙或或多孔介質(zhì)質(zhì)中的運動動，這種運運動是在彎彎曲的通道道中，運動動軌跡在各各點處不等等。為了研研究地下水水的整體運運動特征，，引入滲流流的概念。。2)滲流（seepageflow）：具有實實際水流的的運動特點點（流量、、水頭、壓壓力、滲透透阻力），，并連續(xù)充充滿整個含含水層空間間的一種虛虛擬水流；；是用以代代替真實地地下水流的的一種假想想水流。滲流速度與與實際流速速（3）滲流速度（Specificdischarge/seepagevelocity）又稱滲透透速度、比比流量，是是滲流在過過水?dāng)嗝嫔仙系钠骄髁魉?。它不不代表任何何真實水流流的速度，，只是一種種假想速度度。它描述述的是滲流流具有的平平均速度，，是滲流場場空間坐標(biāo)標(biāo)的連續(xù)函函數(shù)，是一一個虛擬的的矢量。單單位m/d，表示為:V=Q/A（4）實際流速（Meanactualvelocity）是多孔介介質(zhì)中地下下水通過空空隙面積的的平均速度度；地下水水流通過含含水層過水水?dāng)嗝娴钠狡骄魉?，，其值等于于流量除以以過水?dāng)嗝婷嫔系目障断睹娣e，量量綱為L/T。表示為：：u=Q/w′′滲流速度=ne﹒實際平均流流速滲流速度ν不是地下水水的真正實際流流速uu=Q/(ω·n)=νν/n水力梯度與與滲透（流流）力水力梯度的的概念：水力梯度I的定義：沿滲透途徑水水頭損失與相應(yīng)滲透途途徑長度的比值。水力梯度I的討論：水在空隙中中運動時,必須克服水與隙壁以及流動快慢不不同的水質(zhì)質(zhì)點之間的的摩擦阻力力(摩擦阻力隨隨水流速增增加而增大大),而消耗機(jī)械械能,造成水頭損損失水力梯度的的理解：①水流通過過單位長度度滲透途徑徑為克服摩摩擦阻力所所耗失的機(jī)機(jī)械能。②驅(qū)動力,即克服摩擦擦阻力使水水以一定速速度流動的的力量。從這個角度度來說，達(dá)達(dá)西定律的的實質(zhì)是能量守恒與與轉(zhuǎn)化定律律在地下水流流運動中的的具體體現(xiàn)現(xiàn)。注意：既然機(jī)械能能消耗于滲滲透途徑上上，因此，，求算水力梯梯度I時,水頭差必須須與相應(yīng)的的滲透途徑徑相對應(yīng)。與地下水有有關(guān)的工程程問題開采地下水水引起的地地面沉降地下水引起起的滲透變變形地下水造成成基坑突涌涌地下水的腐腐蝕作用與地下水有有關(guān)的工程程問題地面沉降的的危害：1、導(dǎo)致建筑筑物下沉開開裂破壞、、地下管網(wǎng)網(wǎng)斷裂2、損失地面面高程，雨雨季內(nèi)澇積積水，防洪洪能力降低低3、橋梁凈空空減小，影影響通航地面沉降的的危害江廈橋附近近堤岸加高高情況地面沉降的的危害甬江大橋地地按加高情情況地面沉降的的危害地面沉降最最有效的防防治措施：：限制開采和和人工回灌灌地下水引起起的滲透變變形：地下水在土土空隙中的的流動稱為為滲流流動的地下下水會對土土顆粒產(chǎn)生生拖曳力，，稱為動水水壓力（或或滲透力））滲透力的方方向和地下下水的流動動方向一致致由于地下水水的滲流作作用而引起起地基土的的變形或破破壞，稱為為滲透變形形或滲透破破壞，包括括：流土（流砂砂）、管涌涌（機(jī)械潛潛蝕）流土：流砂是流土土破壞的一一個具體形形式管涌：與地下水有有關(guān)的工程程問題基坑突涌基坑突涌穩(wěn)穩(wěn)定性分析析基本方法法（1）經(jīng)典的壓壓力平衡法法現(xiàn)行的基坑坑工程規(guī)范范和教科書書里普遍采采用的方法法。（2）均質(zhì)連續(xù)續(xù)梁、板分分析法將坑底隔水水層土體簡簡化為均質(zhì)質(zhì)、連續(xù)的的梁或板。。（3）均質(zhì)連續(xù)續(xù)體法假設(shè)基坑突突涌破壞體體為均質(zhì)方方柱體或圓圓柱體。各種分析方方法存在的的問題①傳統(tǒng)的壓力力平衡法：：只考慮了了承壓含水水層頂隔水水層土體自自重力引起起的抗力。。②均質(zhì)連續(xù)續(xù)構(gòu)件分析析法：實際際為非均質(zhì)質(zhì)、成層分分布的非彈彈性土體。。③均質(zhì)連續(xù)續(xù)體法：破破壞形式不不完全一致致，網(wǎng)狀或或樹枝狀裂裂縫。與地下水有有關(guān)的工程程問題地下水抗浮浮問題在二十一世世紀(jì)之前，，或者更早早一點的九九十年代之之前，在工工程界，對對于“抗浮浮”及“抗抗浮設(shè)防””沒有提到到重要的議議事日程，，也就是沒沒有普遍提提到或者引引起足夠的的重視，那那個時候，，在工程界界注意得多多的是地下下水的“靜靜水壓力””、“動水水壓力”、、“動態(tài)變變化”等等等。1998年12月11日發(fā)布，1999年5月1日起實施的的《水文基本術(shù)術(shù)語和符號號標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T50095－98）以及1998年12月11日發(fā)布，1999年6月1日起實施的的《巖土工程基基本術(shù)語標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T50279－98）均沒有給給出“抗浮浮”、“抗抗浮水位””或者“抗抗浮設(shè)防水水位”的定定義。地下水抗浮浮問題隨著城市的的高速發(fā)展展，特別是是上世紀(jì)八八十年代后后期以來，，城市的高高層建筑及及超高層建建筑的大量量興建，地地下室及超超深地下室室，純地下下室及地下下廣場等，，地下水的的賦存和滲滲流形態(tài)對對基礎(chǔ)工程程的影響日日漸突出。。地下水的的抗浮設(shè)防防水位成為為了一個重要的議題題。2000年以后的相相關(guān)的工程程建筑領(lǐng)域域的規(guī)范都都不廻避抗抗浮這個課課題，均都都對抗浮設(shè)設(shè)防水位作作出了相應(yīng)應(yīng)的規(guī)定。。·《高層建筑巖巖土工程勘勘察規(guī)程》（JGJ72—2004，J366——2004）對抗浮設(shè)設(shè)防水位給給予了明確確的定義：：抗浮設(shè)防水水位——地下室抗浮評價計計算所需的，保保證抗浮設(shè)設(shè)防安全和經(jīng)濟(jì)合理的場地地下下水位。抗浮設(shè)防水水位的確定定《高層建筑巖巖土工程勘勘察規(guī)程》（JGJ72-2004、J366-2004）8.6.2場地地下水水抗浮設(shè)防防水位的綜綜合確定宜宜符合下列列規(guī)定：1、當(dāng)有長期期水位觀測測資料時，，場地抗浮浮設(shè)防水位位可采用實測最高水水位；無長期水水位觀測資資料或資料料缺乏時，，按勘察期期間實測最最高穩(wěn)定水水位并結(jié)合合場地地形形地貌，地地下水補給給、排泄條條件等因素素綜合確定；2、場地有承承壓水且與與潛水有水水力聯(lián)系時時，應(yīng)實測承壓水水位位并考慮其對抗浮設(shè)設(shè)防水位的的影響；3、只考慮施施工期間的的抗浮設(shè)防防時，抗浮浮設(shè)防水位位可按一個個水文年的的最高水位確確定?？垢≡O(shè)防水水位的確定定·從“高規(guī)””的8.6.2條不難看出出：抗浮設(shè)設(shè)防水位綜綜合確定的的三個方面面，都涉及及到一個名名詞——最高水位，，所以說抗抗浮水位本本身就是場場地的最高高水位，只只是這個最最高水位根根據(jù)工程需需要的不同同以及我們們擁有的資資料（有否否長期觀測測資料）不不同而已，，我們確定定的一定應(yīng)應(yīng)是“最高水位”?！H按勘察期期間的實測測水位來確確定抗浮設(shè)設(shè)防水位，，是不夠確確切的，應(yīng)應(yīng)結(jié)合場地地地形、地地貌、地下下水補給、、排泄條件件和含水層層頂板標(biāo)高高等因素綜合確定。·我國南方濱濱海和濱江江地區(qū)，經(jīng)經(jīng)常發(fā)生街街道水浸現(xiàn)現(xiàn)象，抗浮浮設(shè)防水位位可取室外地地坪標(biāo)高(寧波下0.5，或道路面面下0.5)。若承壓水水和潛水有有水力聯(lián)系系時，應(yīng)分分別實測其其穩(wěn)定水位位，取其中中的高水位作為抗浮設(shè)設(shè)防水位。?！稁r土工程手手冊》中提到,當(dāng)建筑物位位于粉土、、砂土、碎碎石土和節(jié)節(jié)理裂隙發(fā)發(fā)育的巖石石地基時,按設(shè)防水100%計算浮力;而當(dāng)建筑物物位于節(jié)理理裂隙不發(fā)發(fā)育的巖石石地基時,按設(shè)防水位位50%計算浮力;當(dāng)建筑物位位于黏土地地基時,其浮力較難難準(zhǔn)確確定定,應(yīng)結(jié)合地區(qū)區(qū)的實際經(jīng)經(jīng)驗考慮。?！惰F道設(shè)計規(guī)規(guī)范》條文說明指指出:在驗算結(jié)構(gòu)構(gòu)抗浮穩(wěn)定定性時,對浮力、抗抗浮力的計計算及抗浮浮安全系數(shù)數(shù)的取值均均需慎重:計算浮力時時不能僅僅僅著眼于根根據(jù)地質(zhì)調(diào)調(diào)查取得的的當(dāng)前地下下水位,必須估計到到將來變化化的可能性性;在黏性土中中水浮力的的取值不需需折減。從從這些規(guī)范范或手冊中中的規(guī)定可可以看出,地下水浮力力的作用相相當(dāng)復(fù)雜,要準(zhǔn)確確定定地下水壓壓力的大小小最好的辦辦法是實測測地下水壓壓力,但費時費力力。地下水抗浮浮問題經(jīng)典設(shè)計““水基礎(chǔ)”實際“水土顆?；A(chǔ)”，需需要考慮空空隙對水作作用的影響響以及土顆顆粒的微觀觀結(jié)構(gòu)對水水的影響。。有試驗粘粘性土地基基浮力折減減70%。目前，對砂砂土、碎石石土按100%靜水壓力計計算沒有異異議，粘性性土中靜水水壓力是否否折減？如如何折減？？有不同看看法。是研究的課課題？地下水抗浮浮問題·幾個問題①水位的確定及地地下水的類型；②勘察期間間水位與抗抗浮水位的的關(guān)系；③經(jīng)驗與需要要的處理：業(yè)業(yè)主需要，，設(shè)計要求求；④斜坡地段的水位位判定；⑤大面積填方方對地下水位位的影響。。山嶺隧道工工程中的地地下水山嶺隧道的的綜合性勘勘察（1）山嶺隧道道的勘察應(yīng)應(yīng)分階段進(jìn)進(jìn)行，并采采用多方法法的綜合性性勘探。（2）地質(zhì)構(gòu)造造（地質(zhì)構(gòu)構(gòu)造的判斷斷、地質(zhì)質(zhì)構(gòu)造與隧隧道的空間間關(guān)系））山嶺隧道的的綜合性勘勘察在育王嶺隧隧道中僅物物探的方法法就采用了了4種（淺層地地震、高密密度電法、、地質(zhì)雷達(dá)達(dá)、土壤氡氡氣測量））。①地質(zhì)雷達(dá)達(dá)其激發(fā)能能量較小，，受山地植植被及上部部較厚覆蓋蓋層影響，，其探測深深度，達(dá)不不到隧道埋埋深的要求求，可在淺淺埋段使用用；②土壤氡氣氣測量要求求土壤越干干其效果越越好，但在在寧波這種種海洋氣候候影響較大大的地區(qū)，，效果較差差。③淺層地震法法通過探測測下伏基巖