工程地质课件 第五章 地下水Word格式.docx
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按地下水的埋藏条件分为:
①上层滞水(perchedwater)
②潜水(phreaticwater)
③承压水(confinedwater)
裂隙水——fissurewater
1、上层滞水(如图5-2所示):
在包气带(未饱和带aerationzone)内局部隔水层(imperviouslayer)上形成的饱和带水(空隙充满水)。
上层滞水特征:
①位于浅地表处
②范围不大
③水位不稳定。
上层滞水受气候影响,变化幅度比较大,给设计、施工造成一定困难。
2、潜水(如图5-2所示):
地表下面第一个隔水层之上的具有自由水面的重力水。
存在于:
①第四纪堆积物孔隙—孔隙潜水;
②出露地表基岩裂隙—裂隙潜水;
③溶洞——岩溶潜水。
⑴潜水特征:
①补给(recharge)来源:
降水、地表水渗入,或受承压水补给(如图5-5所示);
②埋深、含水层厚度受气候、地形、地质条件(岩性、切削)影响;
③排泄方式:
垂直排泄—蒸发。
平原、河流下游以此为主。
水平排泄—径流(runoff)补给相邻含水层或出露地表补给地表水。
山区、河流中上游,埋深大,径流、排泄条件—与地形切削程度、含水层岩性、气候有关,坡陡、切削程度高,则条件好。
⑵等水位线图(如图5-3所示):
类似等高线图。
注意流向
3、承压水(如图5-6所示):
水源充满两个隔水层之间(无自由水面)的含水层中承受水压力(可自流)的地下水。
⑴形成:
向斜或单斜地质构造
有承压水的向斜构造—称为承压盆地或自流盆地。
有承压水的单斜构造—称为承压斜地或自流斜地。
一般可分为三区:
①补给区—含水层出露地表处;
②承压区—中部;
③排泄区—补给潜水、河流或泉涌。
概念:
①承压水位——自由上升的高度;
②承压水头(水位至含水层顶板距离):
正水头—地面上;
负水头—地表下。
⑵补给、排泄特征:
①补给区:
含水层(来源于降水、河流、潜水)出露地表处,受降水、地表水补给,此区远小于分布区;
②受气候等因素影响较小,水量变化不大,不易蒸发,水体比较稳定;
③向潜水、河谷、断层排泄。
**当承压水穿透上覆隔水层时,容易发生大量涌水(突水),造成工程施工困难。
4、裂隙水:
埋藏于基岩裂缝中的地下水。
⑴埋藏类型:
①面状裂隙水——埋藏在基岩表层的风化裂隙中,即风化裂隙水。
无方向性。
其含水性和透水性由岩石风化程度、风化层物质组成决定。
②层状裂隙水——埋藏在成岩、构造裂隙中的地下水,具有方向性。
在不同部位和方向上,其透水、涌水不均一(因裂隙密度、张开度、连通性差异)。
③脉状裂隙水——埋藏于构造裂隙(断层、破碎带)中。
对于构造裂隙水,因构造裂隙发育具有方向性,其裂隙岩石的导水性呈明显的各向异性,即在某些方向上导水性强,水力联系好,为地下水径流的通道。
其余方向上裂隙闭合,导水性差,径流不通畅。
⑵脉状裂隙水特征:
①沿断裂带呈脉状分布,长度、深度比较大,且具有一定方向性。
②可穿切不同年代、不同岩性的地层和构造部位,水体分布不均匀。
③水量丰富,容易发生突涌事故。
三、涌水量计算
计算依据:
达西(Darcy)公式——
v=KI
v——流速
K——渗透系数
I——水力梯度
常见涌水量计算:
①渗沟
②潜水井
③基坑
(一)渗沟:
水平排除地下水的构造物。
包括完整渗沟(穿过含水层)和不完整渗沟(沟底位于含水层内)
1、完整渗沟
2、不完整渗沟
(二)潜水井(如图5-11所示)
完整井的裘布依公式——
(三)基坑
采用大井法,将基坑假定为圆形大井,用引用影响半径R0代替影响半径R,即R0=R+r0
当基坑长宽比≤2.5时,引用半径r0为:
当基坑长宽比>2.5时,引用半径r0为:
等代大井法的计算公式为:
符号同前。
四、地下水的不良作用
㈠潜蚀:
地下水流在一定的水力梯度下产生比较大的动水压力,冲刷、挟走岩(土)中细小颗粒或溶蚀岩(土)体,使其内孔隙逐渐增大,形成洞穴,导致岩土结构松散或破坏,产生地裂缝、塌陷等,影响工程稳定。
1、潜蚀作用:
(1)机械潜蚀:
如搬运等
(2)化学潜蚀:
如溶蚀等
2、潜蚀产生条件:
(1)岩土体内有适宜的颗粒组成或易溶物质成分;
(2)地下水流有足够的水动力条件。
3、防治措施:
(1)改变水动力条件,使水力梯度下降,小于临界水力梯度。
如:
①堵截地表水流入地下;
②阻止地下水在岩(土)中流动;
③减少水流速度。
(2)改善岩(土)性质,增强其抗渗能力。
通过爆破挤压、机械压密、加固处理(旋喷、搅拌等)等措施,提高其密实度。
(二)流砂:
松散细颗粒砂土被地下水饱和后,在动水压力作用下产生悬浮流动。
颗粒从一通道被渗流冲走称为管涌。
结果造成基础滑移、不均匀下沉和基坑坍塌等现象。
1、流砂的特点:
突然发生,对岩土工程危害大。
如广州文德南基础桩挖桩施工、1#地铁线杨箕站基坑施工等。
2、流砂的形成条件:
(1)岩土性质:
有均匀细颗粒组成,如粉细砂等。
(2)水动力条件:
水力梯度大,流速大,动水压力超过土颗粒重量。
3、流砂的防治措施:
(1)降水;
(2)打板桩,增长渗流路径,减少水力梯度和流速;
(3)水下开挖,平衡水头差;
(4)其它方法:
如冻结、化学加固、压重等。
(上海地铁1#线车站)
(三)基坑突涌
承压水冲溃基坑底,造成坑底“沸腾”、喷水冒砂等。
(如会景湾基坑)
防治措施:
坑外降水、截水等。
补充:
地表水的作用
(一)地表水的形式:
1、暂时流水:
雨水、山洪等
2、长期流水:
河水、江水等
(二)暂时流水:
1、坡面细流冲刷——形成坡积层
雨水→沿斜坡从高向低流动、冲刷、沉积→坡面风化岩屑、粘土物质沿斜坡下移,最后在坡脚或山坡低洼处沉积形成坡积层。
坡积层的特点:
(1)碎屑棱角分明(未经长途搬运);
(2)孔隙度高;
(3)系不稳定岩土层,易产生滑坡(沿基岩面)或开挖塌方。
如吉隆坡HighlandTowers大滑坡,见照片。
2、山洪急流——形成洪积层
由暂时性暴雨形成沿凹形汇水斜坡向下倾泻,将冲刷下来的碎屑物质带到山麓平原或沟谷口堆积,形成洪积层。
其特点为:
流量大,流速快。
洪积层的特征:
(1)组成物质粗细混杂,碎屑多带棱角;
(2)含有不规则交错层理、透镜体和夹层等;
(3)地基承载力比较高,有利土木工程建筑。
碎石土多由此产生。
洪积扇1
洪积扇2
冲积层
砾石冲积层
第三纪古洪积层
第三纪古洪积层上的那拉提草原(伊犁,世界四大草原之一)
(三)长期流水→河流:
河水通过侵蚀、搬运、堆积等长期作用影响河床,形成河床、河漫滩、河流阶地、河谷等地貌——冲积层。
冲积层的特征:
(1)冲积物有良好的分选性和磨圆度;
(2)具有明显的层理特征。
河流地貌要素1
河流阶地2
河流阶地3
河流阶地4
河流阶地5
河流阶地6
河流阶地7
河漫滩1
河漫滩2
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