工程岩土-智能建造技术专16课件讲解

主讲人：方丽莉工程岩土智能建造技术专业资源库知识点地下水的认知地下水的认知地下水概述1地下水的物理性质和化学性质2地下水的类型及特征3地下水的不良作用4课程目标思政目标树立保护自然、可持续发展的理念了解地下水的相关概念；了解地下水的性质知识目标能分辨地下水的类型；能读懂潜水等水位线图能力目标一、地下水概述地下水的认知1.定义存在于地表以下的土层及岩石孔隙、裂隙和空洞中的水，它主要由大气降水和地表水渗入地下形成。地下水的认知一、地下水概述1.地下水形成的条件形成条件描述岩性条件岩石中的空隙和裂隙大，形成含水层，比如砂岩层、砾岩层、石灰岩层等。孔隙和裂隙少而小，相对致密的岩土层，称为不透水层或称隔水层如页岩层、泥岩层等。地质构造条件地质构造发育地带，岩层透水性增强，常形成良好的蓄水空间，如致密的不透水层，当其位于褶曲轴附近时可因裂隙发育而强烈透水，断层破碎带是地下水流动的通道。气候条件对地下水的形成有着重要的影响，如大气降水、地表径流、蒸发等方面的变化将影响到地下水的水量。地貌条件在不同的地貌部位对地下水的形成关系密切。一般在平原、山前区易于储存地下水，形成良好的含水层；在山区一般很难储存大量的地下水。人为因素比如大量抽取地下水，会引起地下水位大幅下降；修建水库，可促使地下水位上升等。二、地下水的物理性质和化学性质1.物理性质地下水的认知黄石公园彩虹色温泉江西五味泉——酸甜苦辣咸颜色温度味道导电性沸腾的开水地下水的认知二、地下水的物理性质和化学性质2.化学成分

地下水的化学成分可呈离子、分子、化合物和气体状态，而以离子状态者为最多。常见的离子：Clˉ、SO4²ˉ、HCOˉ、K+、Na+、Ca²+、Mg²+等七种。化合物有：Fe2Ｏ3、Al2Ｏ3、H2SiO3等；气体有：Ｏ2、Ｎ2、CO2、CH4、Ｈ2Ｓ等；还含有有机质和细菌成分。地下水的认知二、地下水的物理性质和化学性质2.化学成分化学成分类别硬度（mg/L）极软水软水微硬水硬水极硬水＜4242～8484～168168～252＞252矿化度（g/L）淡水低矿化水中矿化水高矿化水卤水＜11～33～1010～50＞50pH值强酸性水酸性水弱酸性水中性水弱碱性水碱性水强碱性水＜4.04.0～5.05.0～6.06.0～7.57.5～9.09.0～10.0＞10.0地下水的认知三、地下水的类型及特征地下水的认知三、地下水的类型及特征1.按埋藏条件分类自上而下，依次分为包气带水、潜水和承压水自流井地下水的认知三、地下水的类型及特征1.按埋藏条件分类包气带水特征—1.在包气带局部隔水层上积聚具有自由水面的重力水，称为上层滞水。

2.包气带中还有一部分水称为毛细水。毛细水（在岩、土细小孔隙、裂隙内，由于受表面张力和附着力的支持而充填的水）可对地基产生毛细水压力，引起基础的附加下沉。分布—范围很小，水量一般不大，动态变化很显著补给和排泄—分布最接近地表，接受大气降水和凝结水的补给以蒸发形式排泄或向隔水底板边缘排泄。

包气带中上层滞水示意图

A—上层滞水；B—潜水

1—透水砂层；2—隔水层；3—含水层地下水的认知三、地下水的类型及特征1.按埋藏条件分类潜水潜水埋藏示意图１—沙层；2—隔水层；3—含水层；4—潜水面；5—基准面；T—潜水埋藏深度；H0—含水层厚度；H—潜水位特征—饱和带中第一个稳定隔水层之上、具有自由水面的含水层中的重力水。潜水在重力作用下，由水位高的地方向水位低的地方径流。水质变化较大，且易受到污染。分布—一般情况下分布区与补给区一致，动态有明显的季节变化补给和排泄—通过包气带接受大气降水、地表水等补给。排泄通常有两种方式：一种是水平排泄，以泉的方式排泄或流入地表水等；另一种是垂直排泄，通过包气带蒸发进入大气。地下水的认知三、地下水的类型及特征潜水1.按埋藏条件分类

为了解潜水的分布特征，需要绘制潜水等水位线图。它是潜水面上将高程相同的点连接而成的。具体应用：潜水的流向计算潜水面坡度潜水的埋藏深度潜水与地表水之间的补给地下水的认知三、地下水的类型及特征1.按埋藏条件分类潜水潜水与地表水之间的补给地下水的认知三、地下水的类型及特征1.按埋藏条件分类承压水

承压水充满于两个稳定隔水层之间、含水层中具有水头压力的地下水。承压性是其重要特征，如果受地质构造影响或钻孔穿透隔水层时，地下水就会受到水头压力而自动上升，甚至喷出地表形成自流水。由于受隔水层的覆盖，其受气候及其他水文因素的影响较小，故其水质较好。地下水的认知三、地下水的类型及特征1.按埋藏条件分类承压水分布—分布区和补给区不一致，一般补给区远小于分布区。动态比较稳定，水量变化不大。补给与排泄—在含水层直接出露的补给区，接受大气降水或地表水补给；排泄可以由补给区流向地势较低处，或者由地势较低处向上流至排泄区，以泉的形式出露地表，或者通过补给该区的潜水或地表水而排泄。地下水的认知四、地下水的不良作用1.地基沉降

地下水位下降，往往会引起地表塌陷、地面沉降等。

对建筑物本身而言，在基础底面以下压缩层内，随着地下水位下降，岩土的自重压力增加，可能引起地基基础的附加沉降。

若降水不当，会使周围地基土层产生固结沉降，轻者造成邻近建筑物或地下管线的不均匀沉降；重者使建筑物基础下的土体颗粒流失或掏空，导致建筑物开裂和危及安全等。地面裂缝地表沉降地下水的认知四、地下水的不良作用2.地下水的侵蚀性

地下水侵蚀性的影响主要体现为水对混凝土、可溶性石材、管道以及金属材料的侵蚀危害。

土木工程建筑物，如桥梁基础、地下洞室衬砌和边坡支挡建筑物等，都要长期与地下水相接触，地下水中各种化学成分与建筑物中的混凝土、钢筋等产生化学反应，使其中某些物质被溶蚀，强度降低，影响着建筑物的稳定性。地下水渗入混凝土内壁被腐蚀的钢筋地下水的认知四、地下水的不良作用3.流砂流砂是指在向上渗流作用下局部土体表面的隆起、顶穿或粗颗粒群同时浮动而流失的现象。流砂多发生在颗粒级配均匀而细的粉、细砂中，有时在粉土中亦会发生，其表现形式是所有颗粒同时从一近似于管状通道被渗透水流冲走。流砂发展结果是使基础发生滑移或不均匀下沉，基坑坍塌，基础悬浮等。流砂破坏一般是突然发生的，对岩土工程危害很大。流砂溢出口流砂导致边坡坍塌地下水的认知四、地下水的不良作用4.管涌管涌是指在渗流作用下土体中的细颗粒在粗颗粒形成的孔隙孔道中发生移动并被带出，逐渐形成管形通道，从而掏空地基或坝体，使地基或斜坡变形、失稳的现象。管涌通常是由于工程活动而引起的，但在有地下水出露的斜坡、岸边或有地下水溢出的地带也有发生。管涌现象通过坝基的管涌图坝体管涌破坏地下水的认知四、地下水的不良作用5.地下水的浮托作用当建筑物基础底面位于地下水位以下时，地下水对其将产生浮力作用如果基础位于透水性强的岩土层，比如粉性土、砂性土、碎石土和节理发育的岩石地基，则按地下水100%计算浮托力；如果基础位于节理不发育的岩石地基上，则按地下水50%计算浮托力。地下水的认知四、地下水的不良作用6.基坑突涌

当基坑下