工程地质学地下水对工程的影响.ppt

姬凤玲 深圳大学土木工程学院 工程地质学 开采地下水引起地面沉降 地下水引起的渗透变形 地下水造成基坑突涌 地下水对混凝土的腐蚀作用 地下水的浮托作用 第三节 地下水与工程 一、开采地下水引起地面沉降 p世界上许多国家如美国、日本、墨西哥、欧洲 和东南亚一些国家，由于开采地下水均发生了严 重的地面沉降。 p我国的上海、天津、宁波、苏州、无锡、西安、太 原、台北等70多个城市出现了不同程度的地面沉降。 v概述 例如：墨西哥 圣母教堂(墨西哥) 严重倾斜成为危险建筑物 上海市地面沉降 从1921年明显出现地面沉降现象以来，上海市区地面累 计沉降量已经超过2米（最严重处下沉2.63m），最大年 均沉降量达110毫米。 天津市地面沉降导致桥梁桥墩下沉，桥梁净空减小。 （天津塘沽区最大沉降量3.14m。） 西安市地面沉降导致大雁塔倾斜 1米多 大雁塔倾斜 地面沉降导致浙江萧甬铁路路 基塌陷，铁轨悬空、扭曲。 v开采地下水引起地面沉降的机理 a 原地下水位 抽水后地下水位 a点有效自重应力？ 地下水位下降引起的应力增量 地下水位下降引起的应力 增量，使土体产生固结沉 降，引起地面下沉 注 意 v如何防治开采地下水所引起的地面沉降 大量实践证明，最有效的措施是限制地下水开采量， 人工补给地下水（回灌）。 例如：上海市自1965年开始，通过采取控制地下水开采、地下 水人工回灌(自来水、湖泊水等)两项措施，达到控制、延缓地 面沉降的目标。目前，每年平均下沉量不足10mm。在1966-1971 年还回弹了3mm。 砂土 粘性土 水位恢复后，砂层大体上能恢复原状 释水压密的过程中，其结构发生了不 可逆转的变化，即使水位恢复，粘性 土不会完全恢复原状。 二、地下水引起渗透变形 &基本概念 &渗透变形的类型 &渗透变形的防治措施 n地下水在多孔介质的空隙中的运动称为渗透或渗流。 n由于地下水的渗流作用而引起地基土的变形 或破坏，称为渗透变形或渗透破坏. n流动的地下水会对土颗粒产生拖曳力，称为动水压 力（或渗透力）。 n渗透力的方向：和地下水的流动方向一致 &基本概念 n渗透力的大小： &渗透变形的类型 %潜蚀 %流土（流砂） n 流土：在渗流 作用下，土 体或颗粒群同 时发生悬浮、 移动的现象。 透水层 不透水层 基坑 支挡防渗结构 基坑工程中的流土现象 流砂引起上海轨道交通4号线区间隧道事故（2003.7.1） n 潜蚀 机械潜蚀 化学潜蚀 管涌 主要指岩溶作用 潜蚀 堤防 n 管涌：在地下水的渗透力（动水压力）作用下， 土体中的细小颗粒在粗颗粒形成的孔隙中移动流 失，土体孔隙不断扩大，渗流速度不断增加，较 粗颗粒也相继被水带走，最终形成贯穿的渗流通 道，造成土体塌陷的现象。 渗流 过程演示 f减小i：上游延长渗流路径，或降低水头差 f改善下游出口处条件： 下游增加透水反滤盖重 &渗透变形的防治措施 反滤铺盖 堤防 反滤围井 堤防 反滤围井 湘江大堤抢险 含水层 隔水层 m h n 基坑突涌：当基坑下部有承压含水层时，开挖 基坑减小了基坑底部隔水层的厚度，当隔水层 太薄经受不了向上的承压水头作用，承压水冲 破基坑底板的现象。 三、地下水造成基坑突涌 当基坑突涌 n 基坑突涌发生的条件： n 如何防止基坑突涌发生： c 对承压含水层预先降水 a 减小基坑开挖深度 练习： 1、某建筑场地的地下水为承压水，承压水水位比含水层 顶板高15m，进行基坑开挖后，基坑底部粘土层容重 是16kn/m3,基坑底面距离含水层顶板5m，请判断该基 坑工程是否安全？若不安全，应采取何种措施？ 四、地下水的浮托作用 %地下水对处于地下水位以下的岩石、土 产生浮托力。 计算地基承载力时要考虑浮力影响。 %当建筑物基础位于地下水位以下时，地 下水对基础底面产生浮托力。 五、地下水对混凝土的腐蚀作用 &结晶型腐蚀 &