工程地质课件第章地下水的地质作用

第四章地下水地下水的物理性质与化学性质地下水的类型地下水的地质作用地下水对土木工程建设的影响第一节地下水的物理性质与化学性质（一）地下水的存在形式1、气态水2、液态水（1）吸着水：强结合水；（2）薄膜水：弱结合水；（3）毛管水：毛细水；（4）重力水：在自身重力作用下产生运动的水二、地下水的基本知识一、地下水：指存在于地表以下松散堆积物或基岩空隙中的水。

3、固态水（二）透水层、含水层、隔水层1、透水层：渗透系数大于0.001m/d的岩土层。2、含水层：能透水而又饱含重力水的岩土层。3、隔水层：不透水且不能给水的岩土层。（3）胶体物质：Fe(OH)3、Al(OH)3、SiO21、地下水中常见的成分（1）常见离子成分：Cl－、SO22－、HCO3－、K＋、Na＋、Ca2＋、Mg2＋（2）常见气体成分：O2、N2、CO2及H2S（4）有机质和细菌成分。三、地下水的物理性质及化学性质（一）地下水的物理性质：无色、无味、无嗅、透明。（二）地下水的化学性质：地下水长期在地下运动，可从岩石中获得大量可溶性的物质成分，使之成为成分复杂的溶液。地下水按矿化度分类水的类别淡水微咸水咸水盐水卤水矿化度（g/L）＜11～33～1010～50＞50（1）总矿化度：地下水中含有各种离子、分子和化合物的总量。它表示水中含盐量的多少，分为淡水、微咸水、咸水、盐水和卤水。生活饮用水要求小于1g/L。高矿化度水能降低混凝土强度、腐蚀钢筋、并能促使混凝土表面风化。2、地下水的主要化学性质地下水按总硬度分类水的类别极软水软水微硬水硬水极硬水硬度Ca2＋和Mg2＋的mg当量/L＜1.51.5～3.03.0～6.06.0～9.0＞9.0德国度＜4.24.2～8.48.4～16.816.8～25.2＞25.2

（2）硬度：总硬度：水中含有Ca2＋、Mg2＋的总量。暂时硬度：由于煮沸而减少的Ca2＋、Mg2＋的含量。永久硬度：总硬度与永久硬度之差。总硬度＝暂时硬度＋永久硬度生活饮用水要求小于450mg/L。（3）酸碱度（pH值）

：水中氢离子浓度。

（4）侵蚀性：硫酸型（结晶性）侵蚀：形成含水的硫酸盐结晶体积膨胀，混凝土结构遭到破坏。碳酸型（分解性）侵蚀：侵蚀型二氧化碳对混凝土中碳酸钙成分的溶解使混凝土遭到破坏。分解结晶复合性侵蚀：主要是水中弱盐基硫酸盐离子的侵蚀，使混凝土强度降低，甚至破坏。地下水按pH值分类水的类别强酸性水弱酸性水中性水弱碱性水强碱性水pH值＜55～777～9＞9四、岩土的水理性质1、容水性：岩土体空隙能容纳一定水量的性能

容水度：岩土中所能容纳水的体积与岩土体总体积之比。2、持水性：饱水岩土体在重力作用下排水后仍能保持一定水量（结合水和悬挂毛细水）的性能。

持水度：饱水岩土体排水后，保持水的体积与岩土体总体积之比。3、给水性：饱水岩土体在重力作用下能自由排出一定水量的性能。

给水度：饱水岩土体在能自由排出水的体积与岩土体总体积之比。给水度＝容水度－持水度岩土给水度平均值土的名称给水度土的名称给水度砾石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细砂0.15～0.20岩土的渗透系数k（cm/s）岩土名称渗透系数岩土名称渗透系数粘土10－7～10－8粘土质岩体＜10－6粉质粘土10－5～10－6微裂隙化岩体10－5～10－7粉土10－3～10－4细裂隙化岩体10－3～10－5粉砂、细砂10－2～10－4裂隙化岩体10－2～10－3中、粗砂10－1～10－2岩溶化岩体＞10－2砾石＞10－14、透水性：岩石被水透过的性能。空隙较大，且相互连通的岩石，地下水可以在岩石中流动。有些岩石虽有很高空隙度，但空隙不连通的岩石和空隙过小，且连通性不好的粘土和泥岩，地下水也很难在其中流动。渗透系数：水头梯度为1时，水在岩土体中的渗流速度。

介质类型埋藏条件孔隙水裂隙水岩溶水包气带水孔隙上层滞水裂隙上层滞水岩溶上层滞水潜水孔隙潜水承压水裂隙承压水岩溶承压水第二节地下水的类型一、按埋藏条件分类1、包气带水：

贴近地表的气态水、土壤颗粒水吸附毛细水分子。这些水虽可连结起来成为液体，但因是充填在细微的孔隙中而不能自由运动。（1）土壤水：土壤层中的水。（2）上层滞水：赋存并运动于饱气带中局部隔水层或弱透水层上面的重力水。2、潜水：

位于第一个稳定隔水层以上的含在透水层中的能在重力作用下流动的地下水。此水层的水面称为潜水面。潜水面与地表面的形态具有相似性。1）潜水的特征：（1）具有自由水面，为无压水。（2）分布区和补给区基本一致。（3）潜水的动态（如水位、水量、水温、水质等随时间的变化）随季节不同而有明显的变化。（4）潜水的水质容易受污染。2）潜水的补给、径流、排泄：潜水向地表水排泄大气降水补给潜水承压水越流补给潜水

地表水补给潜水3）潜水等水位线图潜水水位相等的各点的连线。（1）确爆定潜金水的份流向宴；（2）确定狗潜水的貌埋藏深捕度；（3）确定染潜水层条的厚度统；（4）计惊算水替头梯棒度；（5）判断码潜水与雅地表水疮的补给拦关系。3、承括压水：是指埋骨藏在两哀个隔水认层之间穿的透水肢层中的退地下水岗。它的弊运动受到上并下隔非水层戏的约您束和百水压瓣的作转用诊。打井穿铅过上面的叶隔水层富时，承禁压水就圣可向上滤涌出来签。自流井1）承压旅水的特逼征（１够）具旬有承振压性怖能，管顶面脱为非历自由纪水面家。（２迈）分出布区献与补姐给区帜不一徒致。（３增）承爷压水赚的动趣态受渡气象新、水急文因低素的岔季节锁性变盐化影济响不青显著像。（４）骂承压水迷的厚度脱稳定不遇变，不肠受季节袋性变化近的影响溜。（５斯）水雅质不梯易受奴到污迟染。2）承压移水的埋色藏类型（１）殖承压盆科地：分欣为补给鞋区、承拨压区和拉排泄区（2）承痰压斜话地：a.含水层套被断层片所截形寇成的承飞压斜地b.岩性变签化所形饺成的承患压斜地c.侵入岩座体所截焰形成的语承压斜嫂地3）承压霸水的露补给魄、径抱流、箭排泄二、盟根据快含水律介质和类型这分类１、孔伍隙水：赋存砌于松不散沉旦积物册颗粒悲构成椒的孔愉隙中示的地斗下水中。２、且裂隙洒水：埋藏于豆基岩裂少隙中的不地下水凡。３、踏溶隙团水（嘱岩溶璃水）仓：储存脸和运胞动于付可溶夹性岩仙石溶溪隙中破的地物下水腿。一、熔潜蚀久作用1.机械弃潜蚀拐作用钳：由垒于在泪土孔仪隙或党岩石则裂隙乞中的召地下它水流殖动速滥度非锣常缓滔慢，稳其机海械作典用一怠般较休弱，挂只能言对细国小颗贺粒的余粉砂惜、粘负土等政松散小碎屑境物进线行机盈械潜具蚀。触只有蹄当地雷下水物发育所成地唤下河围，才雄可以似形成走与地匀表流搭水类罗似的挤侵蚀淘作用纵。2.化学溶位蚀作用周：这是尚地下水选潜蚀作区用的主馅要形式腾，通常陶地下水信的溶蚀宋作用主薯要是富漆含CO2的水忆对碳票酸类顾等溶滑水性峰的岩沉石产芬生溶菠蚀，做长期衰作用鸦的结源果可则形成暂各种财地下鹊岩溶坏地貌讯。第三探节辆地下逗水的狮地质峡作用二、烧地下撞水的穗搬运龟作用地下绵水流倡动速强度非山常缓裂慢，废所以签地下昆水的鲁搬运妈能力写不强抢，其桶搬运区能力俱的大错小与棒潜蚀萍能力茶的大聋小成驶正比鞠，而渐地下慌河搬莫运能攻力很窑强。断机械欠潜蚀差的产抛物以井机械笛搬运踏为主负；溶界蚀的哀产物刊则以鹊溶液陡的形闪式搬蔽运。惹通过艳地下恨水所裤搬运判的物画质成诸分，较可以尺了解货地下高水所哀通过币的岩葬石的暖物质乞组成姓。三、地陡下水的翻沉积作资用地下间水在兔运动禽过程缝中，跌由于谱温度唐、压验力的微变化随，可离使地拾下水寇的溶仅解物袋产生木过饱壁和，侄使搬帐运物燥沉积断下来状。地俱下水惰的过乐饱和想沉积尿物有乱以下即一些急主要爹类型悬：1.泉华：深以Ca斯CO痛3为主要促成分的美称为钙瘦华；Si均O2为主否要成睬分的似称为营硅华喝。2.溶洞舰滴石防：由照于CO嫩2的逸出文，使CaC卖O3沉淀下哗来而成椅，有石节笋、石唤钟乳等出。3.矿脉和驶假化石匆：溶解化了矿物塑质的地辟下水在倚流入岩娱石的裂羽隙后，音由于压搭力的降厘低，矿负物质会康沉淀或扛结晶出游来，形花成矿脉误。在一亿些较紧理闭的裂熄隙中，痛有时会急沉淀一相些树枝仙状的铁宁、锰氧转化物，窗称之为挑假化石台。四、石辨化作用趣：石艇化作用姻是指地取下水中睡溶解的狮矿物质第与掩埋说在沉积葱物中的源生物体嘱之间进什行的物饭质交换机。在石章化过程权中，生锄物体内恭能够被纸地下水舰溶解的免物质被告地下水货溶解带偿走，留孟下的空换间则被店地下水赢所携带孙的矿物彻质所充慈填。生报物体的朽物质成乎分虽然趁发生了辞变化，驼但其生蔑物结构涨却被保庸留了下触来，这歉就是化邪石形成望的基本镰原理。第四节富地下宁水对土沟木工程站建设的位影响（一并）有讨利的冬方面遇：提供供咸水水源填，如饮镜用水、湿工业用窄水、医缺疗用水李等。（二后）地愈下水顾引起巧的工已程地爹质问另题１、地坛面沉降（１鹅）机翠理：土粒枝骨架浆之间止的有浪效应路力孔隙革水压寇力过量抽易取地下申水——赛孔隙水团压力减纽奉小，有宽效应力远增大—罗—产生园固结压汤缩。上覆愧地层知的应蜓力组允成（2）控这制地腐面沉旁降的馆办法暴：合理开亿采地下萝水，多更年平均膏开采量姜不能超稀过平均膏不给量定。2、地拣下水牙污染本章小尊结第一剩节：地下水或的物