《工程地質》課件-11.地下水

《工程地質》Engineeringgeology1.認識地下水Engineeringgeology認識地下水學習重點學習目標1、描述河谷組成；2、描述河流地質作用；3、描述河流階地。1、河谷組成；2、河流地質作用；3、河流階地及其類型。學習內容

01020304地下水的基本概念地下水的賦存及滲流地下水的類型及其特征地下水對工程的不良影響地下水的基本概念Engineeringgeology地下水的基本概念學習重點學習目標1、描述河谷組成；2、描述河流地質作用；3、描述河流階地。1、河谷組成；2、河流地質作用；3、河流階地及其類型。學習內容

01020304地下水概念地下水的賦存巖土層中水的存在形式巖石和土的透水性地下水是埋藏在地面以下，土壤的孔隙、巖石的孔隙、裂隙和溶隙中的各種狀態(tài)的水。（一）地下水的基本概念地球水圈中各種水的含量％海洋水97.2％冰川水2.15％地下水0.62％其他類型水0.03％地球水圈中水的分布地下水概念地下水是最重要的液態(tài)淡水地下水94.05%湖泊水庫水3.64%土壤含水1.95%河流水0.03%（一）地下水的來源地下水有四種來源：滲透水、凝結水、原生水和封存水。

（1）滲透水是大氣降水、冰雪融水、河水湖水通過土壤、巖石的孔隙和裂隙下滲形成的地下水，滲透水是地下水的主要來源。二、地下水的賦存大氣降水形成滲透水大氣降水形成滲透水隔水層隔水層含水層（2）凝結水是大氣中的水汽，在空中水汽壓大于地下水汽壓時，可流入地下，在土壤和巖石空隙中直接凝結而成地下水。凝結水是干旱或半干旱地區(qū)地下水的主要來源。（3）巖漿逸出水是從巖漿中分離出來的氣體，化合而成的地下水。這種水數(shù)量很少。（4）封存水是古代湖泊被沉積物充填、覆蓋而封閉在巖層中的“埋藏水”，數(shù)量也很少。

（二）巖土層中的空隙010302（2）裂隙堅硬巖石受地殼運動及其它內、外地質營力作用的影響產(chǎn)生的空隙，稱為裂隙，裂隙也稱節(jié)理。（3）溶隙可溶性巖石（石灰?guī)r、白云巖等）中的裂隙經(jīng)地下水流長期溶蝕而形成的空隙，稱為溶隙。溶隙也叫溶穴。（1）孔隙。松散巖土層中，顆?；蝾w粒集合體之間的空隙，稱為孔隙。a.分選良好排列疏松的砂；b.分選良好排列緊密的砂；c.分選不良含泥砂的礫石;

d.經(jīng)過部分或全部膠結的砂巖；e.具有裂隙的巖石；f.具有溶隙的可溶巖首先可以劃分出氣態(tài)水、液態(tài)水和固態(tài)水三類。液態(tài)水再按其是否受固體顆粒吸引力影響分為結合水、重力水和毛細水三類。

1.結合水。被固體顆粒的分子引力和靜電引力吸附在顆粒表面的一層膜狀水，稱為結合水。其中最接近固體顆粒表面的結合水稱為強結合水，其外層稱為弱結合水。結合水被束縛于固相表面，不能在自身重力影響下運動。

(三)、巖土層中水的存在形式2.重力水。距離固體顆粒表面很遠的那部分水分子，重力對它的影響大于固體顆粒對它的吸引力，因而能在自身重力影響下自由運動，這部分水就是重力水。

3.毛細水。受表面張力等的支持而自由充填在固體的微細孔隙和裂隙中的水，稱為毛細水。就像將紙條一端插到水里，水即沿著紙的微細通道自由向上運動那樣。結合水與重力水隔水層毛細水4.氣態(tài)水。以水蒸氣形式和空氣一起存在于巖土層空隙中的水，稱為氣態(tài)水。5.固態(tài)水。當巖土層的溫度低于0oC時，空隙中的液態(tài)水結冰就變成固態(tài)水。

（四）、巖石和土的透水性透水性是指在一定條件下，巖、土本身能使水透過的性能。透水性主要取決于空隙的大小和連通性，其次是孔隙率。透水性好壞，決定著水的運移速度。重力水流能透過的土壤或巖層，稱透水層。強透水層隔水層弱透水層重力水流不能透過的巖土層稱為隔水層。如粘土和致密完整的頁巖、火成巖、變質巖等。但嚴格地說，自然界中并不存在絕對不透水的巖層，只不過被認為是隔水層的那些巖石的滲透性特別低而已。研究表明，巖石是否透水還取決于時間尺度。被認為是“不透水”的巖層，在長時間水頭差作用下，也可顯示出透水特征。

（五）、隔水層（弱透水層）小結學習重點學習目標1、描述河谷組成；2、描述河流地質作用；3、描述河流階地。1、河谷組成；2、河流地質作用；3、河流階地及其類型。學習內容

01020304地下水概念地下水的賦存巖土層中水的存在形式巖石和土的透水性2.認識地下水的滲流Engineeringgeology2.達西線性滲透定律1.概念學習內容認識地下水的滲流認識地下水的滲流

地下水滲流的基本定律地下水在巖土中沿著孔隙、裂隙或溶隙流動（滲透或滲流），有層流、紊流和混合流三種形式。層流產(chǎn)生連續(xù)水流，流線相互平行；紊流具有渦流性質，各流線有相互交錯現(xiàn)象；混合流是層流和紊流同時出現(xiàn)的流動形式。地下水在孔隙中的運動屬于層流，遵循達西線性滲透定律，V＝KI。達西線性滲透定律實驗圖在單位時間內透過砂樣的水量Q，與通過的橫斷面面積A和水頭差（h＝H1－H2）成正比，而與滲透路程L成反比。

Q＝KA（H1－H2）/L=KA（h/L）＝KAI從水力學可知，通過某一斷面的流量等于流速V與過水斷面A的乘積，即Q=AV，代入上式得到AV=KAI，即V＝KI即滲透流速V等于滲透系數(shù)K與水力坡度I的乘積。V與I的一次方成正比，故稱達西線性滲透定律。2.達西線性滲透定律1.概念學習內容地下水的滲流小結3.認識地下水特征Engineeringgeology學習內容地下水的類型及其特征認識地下水特征（一）類型劃分

1、按埋藏條件，可將地下水分為上層滯水、潛水和承壓水三種類型。

2、按含水層的空隙性質，可將地下水分為孔隙水、裂隙水和巖溶水三種類型。認識地下水特征地下水的類型及其特征（二）各種地下水及其特征（1）包氣帶水當包氣帶中有局部隔水層之上的重力水，稱為上層滯水。（2）潛水是指埋藏在地面以下第一個穩(wěn)定隔水層之上，具有自由水面的重力水。上層滯水

、潛水(3)承壓水是指充滿于兩個穩(wěn)定的隔水層之間的重力水。山區(qū)高位補給承壓水頭很高壓力面自流水井隔水層隔水層含水層（4）孔隙水指分布于松散土壤或巖層孔隙中的地下水。在不同的埋藏條件下，孔隙水分別稱為孔隙－上層滯水、孔隙－潛水、孔隙－承壓水。（5）裂隙水指埋藏在堅硬巖石裂隙中的地下水。按巖石裂隙成因，分為風化裂隙水、成巖裂隙水和構造裂隙水三種類型。Porewater（孔隙水）隔水層隔水層按含水介質的不同，對地下水的分類Fracturewater（裂隙水）孔隙潛水和孔隙承壓水的分布隔水層隔水層含水層風化裂隙水的分布隔水層隔水層成巖裂隙中有時分布有地下水隔水層隔水層巖溶地下水的分布隔水層隔水層（6）巖溶水是指賦存并運移于巖溶化巖層中的地下水。石灰?guī)r中的溶隙水隔水層隔水層石灰?guī)r中的溶隙水隔水層隔水層成功的井不成功的井

1、按埋藏條件，可將地下水分為上層滯水、潛水和承壓水三種類型。

2、按含水層的空隙性質，可將地下水分為孔隙水、裂隙水和巖溶水三種類型。地下水特征小結4.認識地下水物理化學性質Engineeringgeology

認識地下水物理化學性質1、地下水的物理性質2、地下水的化學成分是指地下水的溫度、顏色、透明度、氣味、味道、導電性及放射性等的總和。純凈的地下水應是無色、無味、無臭味和透明的，當含有某些化學成分和懸浮物時就會改變其物理性質。溫度地下水的溫度隨深度增加而逐漸升高。在高寒地區(qū)，地表附近的地下水常年溫度都在0℃以下。在西藏的羊八井地區(qū)．地下48m深處水溫高達150℃左右。認識地下水物理化學性質1、地下水的物理性質顏色取決于地下水中的化學成分。一般情況下，地下水是無色的。當含有H2S的地下水呈翠綠色，含F(xiàn)e2O3的地下水呈褐紅色。透明度常見的是無色透明的，當含有一定量的固體物質或懸浮雜質時，透朗度變差。氣味和口味氣味取決于地下水中所含的揮發(fā)性物質(氣體)與有機質，口味取決于水中所含的化學物質。如當?shù)叵滤泻袝rH2S具有臭雞蛋味，含有有機質時有霉味，含有NaCl時有咸味等等。放射性一般情況下地下水的放射性極其微弱，不足以對人體構成危害。但個別區(qū)域的地下水會因放射性元素含量高、放射性強而對人體健康構成危害。

2.地下水的化學成分化學成分分類礦化度淡水低礦化水中等礦化水低礦化水鹵水<11~33~1010~50>50PH值強酸性水弱酸性水中性水弱堿性水強堿性水<55～777～9>9硬度極軟水軟水微硬水硬水極硬水<1.5×10-31.5×10-3~3.0×10-33.0×10-3~6.0×10-36.0×10-3~9.0×10-3>9.0×10-3

小結1、地下水的物理性質2、地下水的化學成分5.認識地下水對工程的不良影響Engineeringgeology認識地下水對工程的不良影響學習內容

01020304地基沉降地下水的滲透產(chǎn)生流沙和潛蝕地下水的浮托作用影響建筑物穩(wěn)定性承壓水上沖發(fā)生基坑突涌05地下水對鋼筋混凝土的腐蝕1、地基沉降過量抽取地下水，可引起含水層和隔水層的地基土發(fā)生固結壓縮，而產(chǎn)生的地面沉降。認識地下水對工程的不良影響

2、地下水的滲透產(chǎn)生流沙和潛蝕流沙是砂土在滲透水流作用下產(chǎn)生的流動現(xiàn)象，多發(fā)生在粉細砂、砂質粘土中。潛蝕是指滲透水流沖刷地基巖土層，并將細粒物質沿空隙遷移（機械潛蝕）或將土中可溶成分溶解（化學潛蝕）的現(xiàn)象。3、地下水的浮托作用影響建筑物穩(wěn)定性

在地下水靜水位作用下，建筑物基礎的底面所受的均布向上的靜水壓力，稱為地下水的浮托力。地下水位上升產(chǎn)生的浮托力對地下室防潮、防水及穩(wěn)定性產(chǎn)生較大影響。

4、承壓水上沖發(fā)生基坑突涌當工程基坑設計在承壓含水層的頂板上部時，開挖基坑必然會減少承壓水頂板隔水層的厚度，當隔水層變薄到一定程度經(jīng)受不住承壓水頭壓力作用時，承壓水的水頭壓力將會頂裂、沖毀基坑底板向上突涌，從而出現(xiàn)基坑突涌現(xiàn)象?；油挥坎粌H破壞了地基強度，給施工帶來困難，而且給擬建工程留下安全隱患。

5、地下水對鋼筋混凝土的腐蝕地下水中含有CO2，有時對建筑物基礎混凝土具有侵蝕（腐蝕）性。當?shù)叵滤蠧O2的含量較高時，水中的CO2與混凝土中微量成分Ca(OH)2完全反應后剩余的CO2就會與混