地下水对工程建设的影响

地下水对工程建设的影响摘要：地下水是地质环境的重要组成部分,也是其中最活跃的因素。地下水对工程建设有不良影响的主要有毛细水和重力水，本文论述了毛细水水和重力水对工程建设的影响原理以及在以后工程建设中要重视这些的问题，必要时要采取必要措施。关键词：地下水，工程建设，腐蚀，地基引言文[1]指出，地下水的活动会对地质环境产生影响甚至诱发地质灾害,威胁建筑物的稳定与安全,导致建筑物遭受破坏。因此,从工程建设的角度研究地下水及地下水引起的工程地质问题并采取有效的措施加以防治具有重要意义。毛细水对工程建设的影响毛细水指的是地下水受土粒间孔隙的毛细作用上升的水分。主要存在于直径为0.5—0.002大小的空隙中。文[2]写道，毛细水能传递静水压力和溶解盐分，它对成壤作用和植物生长具有重要意义。但由于毛细力呈现负压，毛细水不能进入井中而无供水意义。当地基土中毛细水上升接近建筑物基础底面时，因土体被浸湿而使地基承载力下降及沉降量加大。毛细水上升至地表时可引起土壤盐渍化和沼泽化。在寒冷地区还将造成冻胀作用。毛细水对工程建设的影响主要有：第一，产生毛细压力，对于砂性土特别是细砂、粉砂含有毛细水的量大，又由于毛细水产生毛细压力将砂粒粘接在一起，所以砂性土具有一定的粘聚力（称假粘聚力）。在非饱和土中局部存在毛细水时，产生假粘聚力而使土的强度增加，当土体受到侵水饱和或者失水干燥时，这种力消失。在工程建设中，不可能做到使土壤失水干燥，往往考虑到毛细水上升使土层含水量增大致使土的强度降低和增加土压缩性等不利影响。文[3]指出，第二，毛细水对土中的气体分布和流通有一定的影响，常常是导致产生封闭气体的原因。封闭气体可以增加土的弹性和减小土的渗透性。第三，当毛细水上升到基础底面时，毛细压力作为基底附加压力的增值，使建筑物沉降量加大，当毛细水上升至地表时，不仅引起沼泽化、盐泽化，还会引起地基，路基土侵湿，使土的力学强度降低，水中的盐分对混泥土和钢筋具有腐蚀作用，在寒冷地区，将会出现冰冻现象，形成冻土，危害基础，破坏路面。2．重力水对工程建设的影响当土壤水分超过田间持水量时，多余的水分不能被毛管所吸持，就会受重力的作用沿土壤的大孔隙向下渗透，这部分受重力支配的水称重力水。重力水对工程建设的影响分以下几点论述：（1）潜水位上升和地下水位下降引起的岩土工程问题潜水是埋藏在地表以下第一个稳定的隔水层的上面，具有自由表面的重力水。潜水的水面称为潜水面，潜水面上的各点的高度差就是潜水位。潜水位上升后，改变土体力学性质，增加了岩土和地下水对建筑材料的腐蚀，干燥的岩土被水饱和、软化，降低了岩土的抗剪强度，会诱发很多不良的地质现象（滑坡，岩土体的变形、崩塌失稳），潜水位上升还会使洞室淹没，建筑物地基上浮，危及安全。地下水位下降改变了水的动力条件，在断裂带、溶蚀洼地、河床及一些土层较薄而土颗粒较疏松的地段，引起地表塌陷，当面积过大时，有地面沉降。在沿海地区，原来陆地淡水含水层与海水层相平，淡水由于大量的开采地下水，引起大面积地下水位下降，导致海水倒侵，严重腐蚀地基，路基。地下水的大量开采，由于补给不够时，其中大量对工程建设有害的离子浓度增多，矿化度增高，对建筑物的基础腐蚀就在不断的增大，严重时，可能会使建筑物全部倒塌。（2）地下水对钢筋混泥土的腐蚀机理地下水对混凝土的腐蚀作用，经常发生在浸没在地下水位以下的各种混凝土的基础和地下构筑物中。地下水对混凝土的破坏，可分为分解性腐蚀，结晶性腐蚀和结晶分解复合性腐蚀三类。分解性腐蚀：矿化度极低的水，水中的氢离子、二氧化碳、游离碳酸及某些盐类含量处于极限值时，使混泥土碳酸化，或导致水泥石水解，使水泥石中的氢氧化钙和氧化钙及其他成分溶解流失，降低混泥土的碱度，从而使混泥土强度降低。结晶性腐蚀：水中含有某些一定量的盐，与混凝土接触，并入渗到混凝土内部，使水泥石水化，或与混凝土成分起化合作用，形成水化物及稳定的含水结晶体，由膨胀引起胀裂破坏，影响混凝土的耐久性。结晶分解复合性腐蚀：水中含有某些一定量的化学成分，与混凝土成分、水泥石产生化学反应，分解类腐蚀与结晶类腐蚀兼而存在。往往由阴离子产生结晶类腐蚀，阳离子产生分解类腐蚀；水中不同的盐与水泥石产生化学作用，有的产生分解类腐蚀，有的产生结晶类腐蚀。此类复合性腐蚀作用归结为结晶分解复合类腐蚀。地下水中的主要的离子成分有：氢离子，钾离子，钠离子，镁离子，钙离子，铁离子；氢氧根，氯离子，硫酸根，硝酸根，亚硝酸根，碳酸氢根，碳酸根，硅酸根，磷酸根等，文[4]指出，在氧和水的条件下，钢筋表面发生电化学腐蚀，在阳极离子发生化学反应生成氧化亚铁、氢氧化铁等腐蚀物。钢筋腐蚀后，有效直径减小，直接危及到混泥土结构的安全性；同时，钢筋锈蚀后，锈蚀生成物的体积膨胀，致使混凝土保护层顺筋开裂，混凝土自身免疫性大幅度减低，品质迅速劣化。（3）承压水对地基的作用承压水是充满于两个隔水层之间的含水层中的重力水，具有承压性。在开挖基坑时会减小含水层上的隔水层的厚度，当隔水层的厚度达到某一程度时，承压水的水头压力就能冲毁基坑地板，出现突涌现象。这样就破坏了基坑的强度，给施工带来困难，甚至会施工难以继续。为了避免突涌现象，必须采用人工方法抽取承压含水层的地下水，局部降低承压水头。不能过度的抽，否则会使周围的地下水位降低，而导致旁边的建筑物地基下沉一部分，建筑物发生倾斜。（4）地下水的渗透作用和浮托作用地下水的渗透破坏主要有潜蚀、流砂、管涌。渗透水流在水力坡度下产生交大的动水压力冲刷，带走细小颗粒的土粒，使岩土体的空隙扩大，甚至形成洞穴，导致岩土体结构松动，使地表产生裂隙，坍塌，这就是潜蚀。防止岩土层中发生潜蚀破坏的措施：第一，改变地下水渗透的水动力条件，第二，改善岩土性质，增强抗渗能力（如：对岩层爆破，压密，化学加固等等）流砂是松散的小颗粒土吸水后，在东水力的作用下，产生悬浮动的现象。流砂导致的后果是使基础发生滑移或不均匀沉降，基坑塌陷，基础悬浮等。流砂对工程建设的影响较大，在可能发生流砂的地域施工时，尽量避免水下大开挖施工，如必要时，可采取人工降低水位，打板桩，水下挖井，用冻结方法、化学加固法、提高岩土密实度，减小岩土渗透性的措施，以保证顺利施工和安全性。地基土在渗透作用下以某一速度带走细小颗粒，致使岩土孔隙增大，最后形成能穿越地基的管状渗流通路，掏空地基和坝体，使得地基或斜坡变形，失稳，这就是管涌。在可能发生管涌的岩层地域施工时，必须控制地下水的渗流，降低水力坡度，设置保护层，打板桩等。文[5]指出，地下水对水位以下的岩土体产生静水压力，并产生浮托力。浮托力的大小可以按阿基米得原理确定，即当岩土体空隙或孔隙中的水与岩土体外界的地下水相通，浮托力等于岩土体骨架颗粒体积部分的浮力。当建筑物以粉土、砂土、碎石土和节理裂隙发育的岩石作地基时，按设计水位100%计算浮托力；当建筑物以节理裂隙不发育的岩石作地基时，按设计水位50%计算浮托力；当建筑物以粘性土作地基时，其浮托力难以确切地确定，应结合地区的实际经验考虑。

根据《建筑地基基础设计规范》Gb50007-2002的规定，确定地基承载力特征值时，无论是基础底面以下土的天然重度或是基础底面以上土的加权平均重度的确定，地下水位以下均取有效重度。3．结论毛细水对建筑物的不良影响主要有毛细作用体现出来，重力水对工程建设的影响主要由潜水位和地下水位的变化，水对钢筋混凝土的腐蚀，渗透作用和浮托作用体现出来。通过对毛细水和重力水从不同角度对工程建设的影响，在施工时要采取必要的防护措施，能够保障安全施工，保障周围地质环境，地下环境，水的循环不遭到到破坏以及地下水不被污染。参考文献[1]于广平，2007年建筑教育改革理论与实践研讨会，2007[2]《中国地质学》第106页，6.2.2.2，毛细水