1、第四章是地下水及其對工程的影響，一、地下水的類型和特征。地下水的深度、水位和動態(tài)。地下水的作用及其對工程的影響。在本章水文循環(huán)中，地下水：是指埋在地下巖土間隙中的水。地下水的存在和運動將改變地下巖土的組成、結構和相關的地質地貌形態(tài)，因此地下水也是一種動力因素，當然也是一種極其重要的資源。1.地下水的類型和特征；1.自然界的水循環(huán)。除了存在于各種礦物中的混合水和結合水以及被深部巖石封閉的水之外，海洋、河流、湖泊、地下水、大氣水和冰川共同構成了地球的水循環(huán)。水是地球表面分布最廣、最重要的物質。作為最活躍的因素，它總是參與地球地理環(huán)境的形成和發(fā)展，是所有自然地理過程中不可或缺的。(1)概念和過程水的

2、不斷蒸發(fā)、輸送、凝結和降落的往返運動過程稱為水循環(huán)。水循環(huán)的原因：水的“三態(tài)”變化；外部因素：太陽輻射和重力。水循環(huán)過程分為三個階段：蒸發(fā)、降水和徑流。(2)水循環(huán)的類型根據水循環(huán)的路徑和規(guī)?？梢苑譃閮煞N類型：陸地和海洋之間的水交換過程，也稱為陸海循環(huán)。小循環(huán)水的循環(huán)過程只能在海洋或陸地上完成。要點：小型海洋循環(huán)和小型陸地循環(huán)。(3)水平衡全球水平衡方程：PC PO=EC EO，其中PC為大陸降水；PO是海洋降水；歐共體是大陸蒸發(fā)；環(huán)氧乙烷是海洋蒸發(fā)。年平均海洋水量平衡方程：P R-E=0或P R=E，即年海洋降水量加上海洋徑流量等于年海洋蒸發(fā)量。2、全球水量平衡，地下水的來源一般從四個方面補

3、充，包括：入滲水：即大氣降水和地表水滲入地下水系統(tǒng)；冷凝水：大氣中的水蒸氣飽和并凝結成液體滲透，如干旱沙漠中的地下水；一次水，也稱一次水，是指H2和O2在自然因素作用下形成的H2O。變質區(qū)在火山地區(qū)很常見。埋藏水：指被破壞后釋放出來的水，由于地質原因曾被封閉在地下。此外，不同類型地下水之間還有人工補給源和相互補給源等。包氣帶水：地表淺層非飽和帶的潛水；穩(wěn)定隔水層上飽和帶的第一重力水分布廣泛。承壓水：兩個隔水層之間的含水層中的液態(tài)水。地下水類型：(1)根據不同的埋藏特征，可分為：含氣帶、包氣帶、不透水層、隔水層、滯水上層滯水、潛水潛水、潛水面、承壓水夾層水、孔隙水(松散堆積層，如河流沖積沉積)、

4、裂隙水(基巖、黃土裂隙)、巖溶水(黃土、石灰?guī)r溶洞)，(2)根據含水層的性質(含水孔隙)，水是自然界中最常見的溶劑， 而地下水與地下巖土體有著更直接的接觸關系，同時，地下水也承受著一定的壓力，這就決定了地下水的存在。地下水主要含有三種物質。4地下水的成分，(1)氣體O2 N2 Cl2 H2S H2 NH3 CH4 CO主要氣體次要氣體，上述氣體溶于水，增加了地下水的酸度，促進了地下水與巖石(尤其是可溶性巖石)之間的反應，導致腐蝕。如果接觸到建筑基礎材料，也會對建筑基礎造成腐蝕。(2)可溶性鹽離子陽離子：主鉀鈉鈣鎂離子，次生Fe3 Fe2 Mn2 Si4 H NH 3陰離子：主氯- SO2-4

5、HCO-3，次生羥基-NO3 CO2-3NO-2，(3)膠體物質主要包括鐵(OH)2鎂(OH)2二氧化硅(膠)鋁(OH)3，此外，還自然帶有一些極細的碎屑。，5地下水的化學和物理特性，(1)地下水的化學性質、酸度和堿度：取決于水中氫離子的濃度，它通常用酸堿度來表示。具有強酸性(pH9)。根據地下水的酸堿度，水可分為以下幾個等級：地下水中含有的各種離子、分子和化合物的總量稱為礦化度，以克每升水(克/升)表示。地下水礦化度分級表表明，地下水的硬度和水的硬度取決于水中Ca2和Mg2的含量。硬度分為總硬度、暫時硬度和永久硬度?？傆捕?、暫時硬度、永久硬度，目前在中國用德國度表示。1德國度相當于含有10毫

6、克氧化鈣(CaO)的1L水、極軟水(低于4.2德國度)、軟水(4.28.4德國度)、微硬水(8.416.8德國度)和硬水(16.825.2物理性質、顏色：地下水通常無色，但有時由于某些離子含量高或懸浮固體和膠體物質富集，它會顯示各種顏色；透明度：取決于固體和膠體懸浮液的含量。根據透明度，地下水可分為四個等級：透明、微渾濁和極渾濁的氣味：地下水通常沒有氣味，但當它含有一些離子或氣體時，它有一種特殊的氣味。味道：根據地下水的化學成分，純凈水是無味的，但是因為一些鹽或氣體溶解在地下水中，所以有一定的味道。2.地下水埋深、水位和動態(tài)常用的地下水分類按埋深特征分為三類：包氣帶水、潛水和承壓水，一般潛水是

7、地下水的最主要類型，因此，地下水中的許多術語大多與潛水特征有關。是指一定區(qū)域內地下水距地面的高度，將埋深相同的點連接成一條圈閉曲線將形成一張地下水的等埋深圖，從而可以直接判斷地下水的埋深。1、地下水埋深是指以海拔高度表示的地下水(潛水)面高度。將同一高程的水面點連接成一條圈閉曲線將構成地下水等值線圖，它不能反映地下水的埋深(需要與地形圖結合使用)，但可以判斷地下水的流向和流速。2地下水位，1地形等高線；2.等水線；3等埋深線；4潛水流向；5.潛水埋深為0區(qū)；6埋深0-2m的區(qū)域；7埋深2-4m的區(qū)域；8埋深大于4m的區(qū)域，與承壓水水位標高相同點的連接是承壓水壓力線。均衡水壓圖可以反映承壓水的波

8、動情況。潛水面實際上是存在的，而承壓水面是一個潛在的表面，它可能與地形極不一致，甚至高于地面。含水層頂板的等高線通常附在承壓水的過程線上。地下水可以沿著巖石中相連的孔隙或土壤顆粒間隙緩慢流動，這被稱為滲流。在工程地質中，滲流一般被視為層流，因此其流動符合達西定律；即Q=k，即Q入滲流量m3/d；滲透系數(shù)m/d A橫截面積；水力梯度。3、地下水的運動，(1)達西定律，其中滲透系數(shù)k是衡量所有巖土體滲透性的主要指標，一般規(guī)定滲透系數(shù)k0.001m/d的值稱為滲透層，k0.001m/d的值稱為隔水層，相關數(shù)據可參考。雖然地下水運動緩慢，但仍會對地下巖土體產生較大程度的侵蝕。例如，經常出現(xiàn)在黃土中的地

9、下土洞是地下水侵蝕的結果。(2)地下徑流的概念：地下水在巖土間隙中的流動過程。地下水徑流-徑流模數(shù)(徑流速率)的表達方法，每單位(1km2)含水層面積的地下水流量(m3/Skm2)，年平均地下水徑流速率的公式：(3)地下水向井的穩(wěn)定運動，地下水向潛水完好井的運動，Jubilee公式：k滲透系數(shù)，MD；h .潛水含水層的自然水位，米；，秋布一公式：4地下水動力學，* *在各種相關因素的影響下，地下水位、水量和水質隨時都有規(guī)律地變化，這叫地下水動力學。自然因素：潛水動力學，如氣象學、水文學、地質學、土壤和生物學。氣象和水文因素是主要因素。承壓水動力學、氣象和水文因素的影響較小，而地質因素的影響相對

10、增強。(1)地下水動態(tài)的影響因素，人為因素：集水、排水、水庫建設、地表水灌溉、跨流域調水等。(2)地下水的自然動態(tài)、滲透和蒸發(fā)動態(tài)：主要發(fā)生在干旱、半干旱平原和山間盆地；入滲-徑流動態(tài)：補給來自降水或地表水的入滲，排泄主要是水平徑流。入滲-蒸發(fā)和徑流型動態(tài)：主要分布在濕潤氣候下的平原。第三章。地下水的影響及其對項目的影響，*侵蝕不足：地下水對地下巖土體的化學溶解和機械侵蝕，稱為侵蝕不足。黃土崩塌和地下巖溶是指地下水運動引起的巖土體的機械沖刷和搬運。在建筑基巖中，其作用形式主要包括：(1)地下水侵蝕，(1)流動土和管涌土：是指隨著地下水的運動，組成相對均勻(級配良好)的固體顆粒從巖土中流失的過程

11、。管涌：是指細顆粒在水頭作用下從大顆粒支撐形成的空隙中運動和流失，導致巖土結構解體(級配不良，如河床沉積物)的作用。(2)黃土巖溶是指地下水的開挖導致上部黃土層坍塌，在可溶巖區(qū)形成黃土漏斗(盤)、黃土窩等類似巖溶的現(xiàn)象。地下水對建筑基礎的腐蝕，可溶性巖石(石灰石、白云石、建筑混凝土基礎等)的溶解、侵蝕、搬運和再結晶過程。)被地下水以其溶解性和化學反應能力攜帶的酸性成分稱為地下水溶解。CaCO3 H2O CO2 Ca(HCO3)2、地下水還會腐蝕建筑基礎中的一些材料，導致其結構坍塌，并大大降低其機械強度，從而影響地面建筑的安全和穩(wěn)定，主要有三種形式。結晶腐蝕、結晶和分解的復合腐蝕以及分解腐蝕。結

12、晶腐蝕是指地下水中SO2-4超標。二氧化硫-4 Ca(OH)2 CaSO42H2O二水石膏CaSO42H2O CaOAl2O36H20水化硫鋁酸鈣(水泥細菌)體積膨脹一倍以上，導致混凝土結構膨脹破壞。分解腐蝕類似于巖溶的形成，主要是因為腐蝕性CO2的含量過高，使得反應向右進行，導致混凝土中CaCO3的溶解和流失以及結構的坍塌。CaCO3 H2O CO2 Ca(HCO3)2、注意：這種腐蝕的發(fā)生需要地下水的流動！結晶分解產生的復合腐蝕性地下水中NH _ 4、NO-3、Cl-和Mg2+離子含量超標，與混凝土中的Ca (OH) _ 2反應生成MgO(OH)_ 2、CaSO _ 4H _ 2O和CaCl _ 2，其中CaSO _ 4H _ 2O會進一步結合形成水泥芽孢桿菌，CaCl _ 2溶解度高，易流失，一般破壞混凝土原有結構，對建筑基礎造成破壞。結晶腐蝕：水樣中SO4-2含量；水樣中的腐蝕性CO2、H