《工程地质》课件-11.地下水

《工程地质》Engineeringgeology1.认识地下水Engineeringgeology认识地下水学习重点学习目标1、描述河谷组成；2、描述河流地质作用；3、描述河流阶地。1、河谷组成；2、河流地质作用；3、河流阶地及其类型。学习内容

01020304地下水的基本概念地下水的赋存及渗流地下水的类型及其特征地下水对工程的不良影响地下水的基本概念Engineeringgeology地下水的基本概念学习重点学习目标1、描述河谷组成；2、描述河流地质作用；3、描述河流阶地。1、河谷组成；2、河流地质作用；3、河流阶地及其类型。学习内容

01020304地下水概念地下水的赋存岩土层中水的存在形式岩石和土的透水性地下水是埋藏在地面以下，土壤的孔隙、岩石的孔隙、裂隙和溶隙中的各种状态的水。（一）地下水的基本概念地球水圈中各种水的含量％海洋水97.2％冰川水2.15％地下水0.62％其他类型水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态淡水地下水94.05%湖泊水库水3.64%土壤含水1.95%河流水0.03%（一）地下水的来源地下水有四种来源：渗透水、凝结水、原生水和封存水。

（1）渗透水是大气降水、冰雪融水、河水湖水通过土壤、岩石的孔隙和裂隙下渗形成的地下水，渗透水是地下水的主要来源。二、地下水的赋存大气降水形成渗透水大气降水形成渗透水隔水层隔水层含水层（2）凝结水是大气中的水汽，在空中水汽压大于地下水汽压时，可流入地下，在土壤和岩石空隙中直接凝结而成地下水。凝结水是干旱或半干旱地区地下水的主要来源。（3）岩浆逸出水是从岩浆中分离出来的气体，化合而成的地下水。这种水数量很少。（4）封存水是古代湖泊被沉积物充填、覆盖而封闭在岩层中的“埋藏水”，数量也很少。

（二）岩土层中的空隙010302（2）裂隙坚硬岩石受地壳运动及其它内、外地质营力作用的影响产生的空隙，称为裂隙，裂隙也称节理。（3）溶隙可溶性岩石（石灰岩、白云岩等）中的裂隙经地下水流长期溶蚀而形成的空隙，称为溶隙。溶隙也叫溶穴。（1）孔隙。松散岩土层中，颗粒或颗粒集合体之间的空隙，称为孔隙。a.分选良好排列疏松的砂；b.分选良好排列紧密的砂；c.分选不良含泥砂的砾石;

d.经过部分或全部胶结的砂岩；e.具有裂隙的岩石；f.具有溶隙的可溶岩首先可以划分出气态水、液态水和固态水三类。液态水再按其是否受固体颗粒吸引力影响分为结合水、重力水和毛细水三类。

1.结合水。被固体颗粒的分子引力和静电引力吸附在颗粒表面的一层膜状水，称为结合水。其中最接近固体颗粒表面的结合水称为强结合水，其外层称为弱结合水。结合水被束缚于固相表面，不能在自身重力影响下运动。

(三)、岩土层中水的存在形式2.重力水。距离固体颗粒表面很远的那部分水分子，重力对它的影响大于固体颗粒对它的吸引力，因而能在自身重力影响下自由运动，这部分水就是重力水。

3.毛细水。受表面张力等的支持而自由充填在固体的微细孔隙和裂隙中的水，称为毛细水。就像将纸条一端插到水里，水即沿着纸的微细通道自由向上运动那样。结合水与重力水隔水层毛细水4.气态水。以水蒸气形式和空气一起存在于岩土层空隙中的水，称为气态水。5.固态水。当岩土层的温度低于0ºC时，空隙中的液态水结冰就变成固态水。

（四）、岩石和土的透水性透水性是指在一定条件下，岩、土本身能使水透过的性能。透水性主要取决于空隙的大小和连通性，其次是孔隙率。透水性好坏，决定着水的运移速度。重力水流能透过的土壤或岩层，称透水层。强透水层隔水层弱透水层重力水流不能透过的岩土层称为隔水层。如粘土和致密完整的页岩、火成岩、变质岩等。但严格地说，自然界中并不存在绝对不透水的岩层，只不过被认为是隔水层的那些岩石的渗透性特别低而已。研究表明，岩石是否透水还取决于时间尺度。被认为是“不透水”的岩层，在长时间水头差作用下，也可显示出透水特征。

（五）、隔水层（弱透水层）小结学习重点学习目标1、描述河谷组成；2、描述河流地质作用；3、描述河流阶地。1、河谷组成；2、河流地质作用；3、河流阶地及其类型。学习内容

01020304地下水概念地下水的赋存岩土层中水的存在形式岩石和土的透水性2.认识地下水的渗流Engineeringgeology2.达西线性渗透定律1.概念学习内容认识地下水的渗流认识地下水的渗流

地下水渗流的基本定律地下水在岩土中沿着孔隙、裂隙或溶隙流动（渗透或渗流），有层流、紊流和混合流三种形式。层流产生连续水流，流线相互平行；紊流具有涡流性质，各流线有相互交错现象；混合流是层流和紊流同时出现的流动形式。地下水在孔隙中的运动属于层流，遵循达西线性渗透定律，V＝KI。达西线性渗透定律实验图在单位时间内透过砂样的水量Q，与通过的横断面面积A和水头差（h＝H1－H2）成正比，而与渗透路程L成反比。

Q＝KA（H1－H2）/L=KA（h/L）＝KAI从水力学可知，通过某一断面的流量等于流速V与过水断面A的乘积，即Q=AV，代入上式得到AV=KAI，即V＝KI即渗透流速V等于渗透系数K与水力坡度I的乘积。V与I的一次方成正比，故称达西线性渗透定律。2.达西线性渗透定律1.概念学习内容地下水的渗流小结3.认识地下水特征Engineeringgeology学习内容地下水的类型及其特征认识地下水特征（一）类型划分

1、按埋藏条件，可将地下水分为上层滞水、潜水和承压水三种类型。

2、按含水层的空隙性质，可将地下水分为孔隙水、裂隙水和岩溶水三种类型。认识地下水特征地下水的类型及其特征（二）各种地下水及其特征（1）包气带水当包气带中有局部隔水层之上的重力水，称为上层滞水。（2）潜水是指埋藏在地面以下第一个稳定隔水层之上，具有自由水面的重力水。上层滞水

、潜水(3)承压水是指充满于两个稳定的隔水层之间的重力水。山区高位补给承压水头很高压力面自流水井隔水层隔水层含水层（4）孔隙水指分布于松散土壤或岩层孔隙中的地下水。在不同的埋藏条件下，孔隙水分别称为孔隙－上层滞水、孔隙－潜水、孔隙－承压水。（5）裂隙水指埋藏在坚硬岩石裂隙中的地下水。按岩石裂隙成因，分为风化裂隙水、成岩裂隙水和构造裂隙水三种类型。Porewater（孔隙水）隔水层隔水层按含水介质的不同，对地下水的分类Fracturewater（裂隙水）孔隙潜水和孔隙承压水的分布隔水层隔水层含水层风化裂隙水的分布隔水层隔水层成岩裂隙中有时分布有地下水隔水层隔水层岩溶地下水的分布隔水层隔水层（6）岩溶水是指赋存并运移于岩溶化岩层中的地下水。石灰岩中的溶隙水隔水层隔水层石灰岩中的溶隙水隔水层隔水层成功的井不成功的井

1、按埋藏条件，可将地下水分为上层滞水、潜水和承压水三种类型。

2、按含水层的空隙性质，可将地下水分为孔隙水、裂隙水和岩溶水三种类型。地下水特征小结4.认识地下水物理化学性质Engineeringgeology

认识地下水物理化学性质1、地下水的物理性质2、地下水的化学成分是指地下水的温度、颜色、透明度、气味、味道、导电性及放射性等的总和。纯净的地下水应是无色、无味、无臭味和透明的，当含有某些化学成分和悬浮物时就会改变其物理性质。温度地下水的温度随深度增加而逐渐升高。在高寒地区，地表附近的地下水常年温度都在0℃以下。在西藏的羊八井地区．地下48m深处水温高达150℃左右。认识地下水物理化学性质1、地下水的物理性质颜色取决于地下水中的化学成分。一般情况下，地下水是无色的。当含有H2S的地下水呈翠绿色，含Fe2O3的地下水呈褐红色。透明度常见的是无色透明的，当含有一定量的固体物质或悬浮杂质时，透朗度变差。气味和口味气味取决于地下水中所含的挥发性物质(气体)与有机质，口味取决于水中所含的化学物质。如当地下水中含有时H2S具有臭鸡蛋味，含有有机质时有霉味，含有NaCl时有咸味等等。放射性一般情况下地下水的放射性极其微弱，不足以对人体构成危害。但个别区域的地下水会因放射性元素含量高、放射性强而对人体健康构成危害。

2.地下水的化学成分化学成分分类矿化度淡水低矿化水中等矿化水低矿化水卤水<11~33~1010~50>50PH值强酸性水弱酸性水中性水弱碱性水强碱性水<55～777～9>9硬度极软水软水微硬水硬水极硬水<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

小结1、地下水的物理性质2、地下水的化学成分5.认识地下水对工程的不良影响Engineeringgeology认识地下水对工程的不良影响学习内容

01020304地基沉降地下水的渗透产生流沙和潜蚀地下水的浮托作用影响建筑物稳定性承压水上冲发生基坑突涌05地下水对钢筋混凝土的腐蚀1、地基沉降过量抽取地下水，可引起含水层和隔水层的地基土发生固结压缩，而产生的地面沉降。认识地下水对工程的不良影响

2、地下水的渗透产生流沙和潜蚀流沙是砂土在渗透水流作用下产生的流动现象，多发生在粉细砂、砂质粘土中。潜蚀是指渗透水流冲刷地基岩土层，并将细粒物质沿空隙迁移（机械潜蚀）或将土中可溶成分溶解（化学潜蚀）的现象。3、地下水的浮托作用影响建筑物稳定性

在地下水静水位作用下，建筑物基础的底面所受的均布向上的静水压力，称为地下水的浮托力。地下水位上升产生的浮托力对地下室防潮、防水及稳定性产生较大影响。

4、承压水上冲发生基坑突涌当工程基坑设计在承压含水层的顶板上部时，开挖基坑必然会减少承压水顶板隔水层的厚度，当隔水层变薄到一定程度经受不住承压水头压力作用时，承压水的水头压力将会顶裂、冲毁基坑底板向上突涌，从而出现基坑突涌现象。基坑突涌不仅破坏了地基强度，给施工带来困难，而且给拟建工程留下安全隐患。

5、地下水对钢筋混凝土的腐蚀地下水中含有CO2，有时对建筑物基础混凝土具有侵蚀（腐蚀）性。当地下水中CO2的含量较高时，水中的CO2与混凝土中微量成分Ca(OH)2完全反应后剩余的CO2就会与混