第八章地下水課件

1、巖土工程勘察第八章 地下水巖土工程勘察地下水及其勘察要求第一節(jié) 地下水及其勘察要求一、地下水的基本知識(shí) 我們把存在于地殼表面以下巖土孔隙（如巖石裂隙、溶穴、土孔隙等）中的水稱為地下水。巖石的空隙既是地下水儲(chǔ)存的場(chǎng)所，又是地下水的滲透通道，空隙的多少、大小及其分布規(guī)律，決定著地下水分布與滲透的特點(diǎn)。1.巖土空隙中的水 根據(jù)巖土中水的物理力學(xué)性質(zhì)可將地下水分為：氣態(tài)水、結(jié)合水、毛細(xì)水、重力水、固態(tài)水以及結(jié)晶水和結(jié)構(gòu)水。巖土中的毛細(xì)水和重力水對(duì)地下水的工程特性有很大作用。巖土工程勘察地下水及其勘察要求2.與水分的儲(chǔ)存和運(yùn)移有關(guān)的巖土性質(zhì) 將巖土的空隙作為地下水的儲(chǔ)存場(chǎng)所和運(yùn)移通道研究時(shí)，可分為孔隙、

2、裂隙和溶穴3類。巖土空隙的大小和多少與水分的儲(chǔ)存和運(yùn)移有密切的關(guān)系，空隙大小和數(shù)量不同的巖土，容納、保持、釋出及透過(guò)水的能力有所不同。巖土的水理性質(zhì)主要有含水性、給水性和透水性。（1）巖土的含水性 巖土含水的性質(zhì)叫含水性。通常巖土能容納和保持水分多少的表示方法有以下兩種。 容水度：巖土空隙完全被水充滿時(shí)的含水量稱為容水度，它用容積表示時(shí)即為：巖土空隙中所能容納的最大的水的體積與巖土體積之比，以小數(shù)或百分?jǐn)?shù)表示。顯然，容水度在數(shù)值上與孔隙度、裂隙率或巖溶率相等。但是，對(duì)于具有膨脹性的黏土來(lái)說(shuō)，充水后體積擴(kuò)大，容水度可能大于孔隙度。巖土工程勘察地下水及其勘察要求 持水度（最大分子含水量）：巖土顆粒

3、的結(jié)合水達(dá)到最大數(shù)值時(shí)的含水量稱為持水度。飽水巖土在重力作用下釋水時(shí)，一部分水從空隙中流出，另一部分水仍保持于空隙之中。所以，持水度就是指受重力作用時(shí)巖土仍能保持的水的體積與巖土體積之比。在重力作用下，巖土空隙中所保持的主要是結(jié)合水。因此，持水度實(shí)際上說(shuō)明了巖土中結(jié)合水含量的多少。（2）給水度 飽水巖土在重力作用下排出的水的體積與巖土體積之比，稱為給水度。給水度在數(shù)值上等于容水度減去持水度。巖土給水度的大小與空隙大小及空隙多少密切相關(guān)，其中空隙大小對(duì)給水度的影響更為顯著。不同巖土的給水度是不同的（表8.1）。巖石名稱給水度巖石名稱給水度礫石0.35-0.30細(xì)砂0.20-0.15粗砂0.30-

4、0.25極細(xì)砂及粉砂0.15-0.05中砂0.25-0.20黏性土0-0.05表8.1松散沉積物的給水度值巖土工程勘察地下水及其勘察要求（3）巖石的透水性 巖土允許重力水滲透的能力稱為透水性，通常用滲透系數(shù)表示。巖土的透水性又取決于巖土中空隙的大小、數(shù)量和連通程度。 巖土按其透水性的強(qiáng)弱分為透水的、半透水的和不透水的三類。透水的（有時(shí)包括半透水的）巖土層稱透水層。3. 含水層和隔水層 飽水帶巖土層按其透過(guò)和給出水的能力，可以劃分為含水層和隔水層。能夠給出并透過(guò)相當(dāng)數(shù)量重力水的巖土層稱為含水層。構(gòu)成含水層的條件，一是巖土層中要有空隙存在，并充滿足夠數(shù)量的重力水；二是這些重力水能夠在巖土空隙中自由

5、運(yùn)動(dòng)。不能給出并透過(guò)水的巖層稱為隔水層。隔水層還包括那些給出與透過(guò)水的數(shù)量很少的巖土層，也就是說(shuō)，有的隔水層可以含水，但是不具有允許相當(dāng)數(shù)量的水透過(guò)自己的性能。巖土工程勘察地下水及其勘察要求二、地下水勘察要求1. 通過(guò)搜集集料和勘察工作，掌握下列水文地質(zhì)條件： （1）地下水的類型和賦存狀態(tài)； （2）主要含水層的分布規(guī)律； （3）區(qū)域性氣候資料，如年降水量、蒸發(fā)量及其變化和對(duì)地下水位的影響； （4）地下水的補(bǔ)給排泄條件、地表水與地下水的補(bǔ)排關(guān)系及其對(duì)地下水位的影響； （5）勘察時(shí)的地下水位、歷史最高地下水位、近35年最高地下水位、水位變化趨勢(shì)和主要影響因素； （6）是否存在地下水和地表水的污染源

6、及其可能的污染程度。巖土工程勘察地下水及其勘察要求2.對(duì)缺乏常年地下水位檢測(cè)資料的地區(qū)，在高層建筑或重大工程的初步勘察時(shí)，宜設(shè)置長(zhǎng)期觀測(cè)孔，對(duì)有關(guān)層位的地下水進(jìn)行長(zhǎng)期觀測(cè)。3.對(duì)高層建筑或重大工程，當(dāng)水文地質(zhì)條件對(duì)地基評(píng)價(jià)、基礎(chǔ)抗浮和工程降水有重大影響時(shí)，宜進(jìn)行專門的水文地質(zhì)勘察。4.專門的水文地質(zhì)勘察應(yīng)符合下列要求： （1）查明含水層和隔水層的埋藏條件，地下水類型、流向、水位及其變化幅度，當(dāng)場(chǎng)地有多層對(duì)工程有影響的地下水時(shí)，應(yīng)分層量測(cè)地下水位，并查明互相之前的補(bǔ)給關(guān)系； （2）查明場(chǎng)地地質(zhì)條件對(duì)地下水賦存和滲流狀態(tài)的影響；必要時(shí)應(yīng)設(shè)置觀測(cè)孔，或在不同深度處埋設(shè)孔隙水壓力計(jì)，量測(cè)壓力水頭隨深度

7、的變化； （3）通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，測(cè)定地層滲透系數(shù)等水文地質(zhì)參數(shù)。巖土工程勘察地下水及其勘察要求5.水試驗(yàn)的采取和試驗(yàn)應(yīng)符合下列規(guī)定： （1）水試樣應(yīng)能代表天然條件下的水質(zhì)情況； （2）水試樣的采取和試驗(yàn)項(xiàng)目應(yīng)符合巖土工程勘察規(guī)范GB50021-2001的規(guī)定； （3）水試樣應(yīng)及時(shí)試驗(yàn)，清潔水放置時(shí)間不宜超過(guò)72小時(shí)，稍受污染的水不宜超過(guò)48小時(shí)，受污染的水不宜超過(guò)12小時(shí)。巖土工程勘察水文地質(zhì)參數(shù)的測(cè)定第二節(jié) 水文地質(zhì)參數(shù)的測(cè)定一、水文地質(zhì)參數(shù)的測(cè)定1. 水文地質(zhì)參數(shù)的測(cè)定方法應(yīng)符合表8.2的規(guī)定。 表8.2水文地質(zhì)參數(shù)測(cè)定方法參數(shù)測(cè)定方法水位鉆孔、探井或測(cè)壓管觀測(cè)滲透系數(shù)、導(dǎo)水系數(shù)抽水試驗(yàn)、注

8、水試驗(yàn)、壓水試驗(yàn)、室內(nèi)滲透試驗(yàn)給水度、釋水系數(shù)單孔抽水試驗(yàn)、非穩(wěn)定流抽水試驗(yàn)、地下水位長(zhǎng)期觀測(cè)、室內(nèi)試驗(yàn)越流系數(shù)、越流因數(shù)多孔抽水試驗(yàn)（穩(wěn)定流或非穩(wěn)定流）單位吸水率注水試驗(yàn)、壓水試驗(yàn)毛細(xì)水上升高度試坑觀測(cè)、室內(nèi)試驗(yàn)巖土工程勘察水文地質(zhì)參數(shù)的測(cè)定2.地下水位的量測(cè)應(yīng)符合下列規(guī)定： （1）遇地下水時(shí)應(yīng)量測(cè)水位； （2）對(duì)工程有影響的多層含水層的水位量測(cè)，應(yīng)采取止水措施，將被測(cè)含水層與其他含水層隔開(kāi)。3.初見(jiàn)水位和穩(wěn)定水位可在鉆孔、探井或測(cè)壓管內(nèi)直接量測(cè)、穩(wěn)定水位的間隔時(shí)間按地層的滲透性確定，對(duì)砂土和碎石土不得少于0.5h，對(duì)粉土和黏性土不得少于8h，并宜在勘察結(jié)束后統(tǒng)一量測(cè)穩(wěn)定水位。量測(cè)讀數(shù)至厘米

9、，精度不得低于2cm。4.測(cè)定地下水流向可用幾何法，量測(cè)點(diǎn)不應(yīng)少于呈三角形分布的3個(gè)測(cè)孔（井）。測(cè)點(diǎn)間距按巖土的滲透性、水力梯度和地形坡度確定，宜為50100m。應(yīng)同時(shí)量測(cè)各孔（井）內(nèi)水位，確定地下水的流向。地下水流速的測(cè)定可采用指示劑法或充電法。巖土工程勘察水文地質(zhì)參數(shù)的測(cè)定5.抽水試驗(yàn)應(yīng)符合下列規(guī)定：（1）抽水試驗(yàn)方法可按表8.3選用；（2）抽水試驗(yàn)宜三次降深，最大降深應(yīng)接近工程設(shè)計(jì)所需的地下水位降深的標(biāo)高；（3）水位量測(cè)應(yīng)采用同一方法和儀器，讀數(shù)對(duì)抽水孔為厘米，對(duì)觀測(cè)孔為毫米；（4）當(dāng)涌水量與時(shí)間關(guān)系曲線和動(dòng)水位與時(shí)間的關(guān)系曲線，在一定范圍內(nèi)波動(dòng)，而沒(méi)有持續(xù)上升和下降時(shí)，可認(rèn)為已經(jīng)穩(wěn)定；

10、（5）抽水結(jié)束后應(yīng)量測(cè)恢復(fù)水位。試驗(yàn)方法應(yīng)用范圍鉆孔或探井簡(jiǎn)易抽水不帶觀測(cè)孔抽水帶觀測(cè)孔抽水粗略估算弱透水層的滲透系數(shù)初步測(cè)定含水層的滲透性參數(shù)較準(zhǔn)確測(cè)定含水層的各種參數(shù)表8.3抽水試驗(yàn)方法和應(yīng)用范圍巖土工程勘察水文地質(zhì)參數(shù)的測(cè)定6.滲水試驗(yàn)和注水試驗(yàn)可在試坑或鉆孔中進(jìn)行。對(duì)砂土和粉土，可采用試坑單環(huán)法；對(duì)黏性土可采用試坑雙環(huán)法；試驗(yàn)深度較大時(shí)可采用鉆孔法。7.壓水試驗(yàn)應(yīng)根據(jù)工程要求，結(jié)合工程地質(zhì)測(cè)繪和鉆探資料，確定試驗(yàn)孔位，按巖層的滲透特性劃分試驗(yàn)段，按需要確定試驗(yàn)的起始?jí)毫Α⒆畲髩毫蛪毫?jí)數(shù)，及時(shí)繪制壓力與壓入水量的關(guān)系曲線，計(jì)算試段的透水率，確定p-Q曲線的類型。巖土工程勘察水文地質(zhì)參

11、數(shù)的測(cè)定8.孔隙水壓力的測(cè)定應(yīng)符合下列規(guī)定：（1）測(cè)定方法可按表8.4確定；儀器類型適用條件測(cè)定方法測(cè)壓計(jì)式立管式測(cè)壓計(jì)滲透系數(shù)大于10-4cm/s的均勻孔隙含水層將帶有過(guò)濾器的測(cè)壓管打入土層，直接在管內(nèi)量測(cè)水壓式測(cè)壓計(jì)滲透系數(shù)低的土層，量測(cè)由潮汐漲落、挖方引起的壓力變化用裝在孔壁的小型測(cè)壓計(jì)探頭，地下水壓力通過(guò)塑料管傳導(dǎo)至水銀壓力計(jì)測(cè)定電測(cè)式測(cè)壓計(jì)（電阻應(yīng)變式、鋼弦應(yīng)變式）各種土層孔壓通過(guò)透水石傳導(dǎo)至膜片，引起撓度變化，誘發(fā)電阻片（或鋼弦）變化，用接收儀測(cè)定氣動(dòng)測(cè)壓計(jì)各種土層利用兩根排氣管使壓力為常數(shù)，傳來(lái)的孔壓在透水元件中的水壓閥產(chǎn)生壓差測(cè)定孔壓靜力觸探儀各種土層在探頭上裝有多孔透水過(guò)濾器

12、、壓力傳感器，在貫入過(guò)程中測(cè)定表8.4孔隙水壓力測(cè)定方法和適用條件巖土工程勘察水文地質(zhì)參數(shù)的測(cè)定（2）測(cè)試點(diǎn)應(yīng)根據(jù)地質(zhì)條件和分析需要布置；（3）測(cè)壓計(jì)的安裝和埋設(shè)應(yīng)符合有關(guān)安裝技術(shù)規(guī)定；（4）測(cè)試數(shù)據(jù)應(yīng)及時(shí)分析整理，出現(xiàn)異常時(shí)應(yīng)分析原因，并采取相應(yīng)措施。巖土工程勘察水文地質(zhì)參數(shù)的測(cè)定二、地下水運(yùn)動(dòng)的基本規(guī)律 地下水在巖石空隙中的運(yùn)動(dòng)稱為滲流或滲透。發(fā)生滲流的區(qū)域稱為滲流場(chǎng)。由于受到介質(zhì)的阻滯，地下水的流動(dòng)遠(yuǎn)比地表水緩慢。 在巖層空隙中滲流時(shí)，水的質(zhì)點(diǎn)有秩序的、互不混雜的流動(dòng)，稱作層流運(yùn)動(dòng)。在具狹小空隙的巖土(如砂、裂隙不大的基巖)中流動(dòng)時(shí)，重力水受到介質(zhì)的吸引力較大，水的質(zhì)點(diǎn)排列較有秩序，故作

13、層流運(yùn)動(dòng)。水的質(zhì)點(diǎn)無(wú)秩序的、互相混雜的流動(dòng)，稱作紊流運(yùn)動(dòng)。作紊流運(yùn)動(dòng)時(shí)，水流所受阻力比層流狀態(tài)大，消耗的能量較多。在寬大的空隙中(大的溶穴、寬大裂隙及卵礫石孔隙中)，水的流速較大時(shí)，容易呈紊流運(yùn)動(dòng)。在自然條件下，地下水流動(dòng)時(shí)阻力較大，一般流速較小，絕大數(shù)屬層流運(yùn)動(dòng)。但在巖石的洞穴及大裂隙中地下水的運(yùn)動(dòng)多屬于非層流運(yùn)動(dòng)。巖土工程勘察水文地質(zhì)參數(shù)的測(cè)定 18521855年，法國(guó)水力學(xué)家達(dá)西通過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)，得到地下水線性滲透定律，即達(dá)西定律：滲透試驗(yàn)裝置巖土工程勘察水文地質(zhì)參數(shù)的測(cè)定 從水力學(xué)已知，通過(guò)某一斷面的流量Q等于流速v與過(guò)水?dāng)嗝鍭的乘積，即： Q=Av （8-2） 據(jù)此，達(dá)西定律也可以表達(dá)

14、為另一種形式： V=ki （8-3） V稱作滲透流速，其余各項(xiàng)意義同前。 由（8-3）式可知：地下水的滲流速度與水力坡度的一次方成正比，也就是線性滲透定律。當(dāng)i=1時(shí)，k=V即滲透系數(shù)是單位水力坡度時(shí)的滲流速度。達(dá)西定律只適用于雷諾數(shù)10的地下水層流運(yùn)動(dòng)。巖土工程勘察水文地質(zhì)參數(shù)的測(cè)定1.滲流速度 式（8-3）中的過(guò)水?dāng)嗝?，包括巖土顆粒所占據(jù)的面積及孔隙所占據(jù)的面積，而水流實(shí)際通過(guò)的過(guò)水?dāng)嗝婷娣e是孔隙實(shí)際過(guò)水的面積A即： 式中：ne有效孔隙度。 由此可知，V并非實(shí)際流速，而是假設(shè)水流通過(guò)包括骨架與空隙在內(nèi)的整個(gè)斷面A流動(dòng)時(shí)所具有的虛擬流速。A=Ane （8-3） 2.水力坡度i 水力坡度為沿滲

15、透途徑水頭損失與相應(yīng)滲透長(zhǎng)度的比值。水質(zhì)點(diǎn)在空隙中運(yùn)動(dòng)時(shí)，為了克服水質(zhì)點(diǎn)之間的摩擦阻力，必須消耗機(jī)械能，從而出現(xiàn)水頭損失。所以，水力坡度可以理解為水流通過(guò)單位長(zhǎng)度滲透途徑為克服摩擦阻力所耗失的機(jī)械能。巖土工程勘察水文地質(zhì)參數(shù)的測(cè)定3.滲透系數(shù)k 從達(dá)西定律V=ki可以看出，水力坡度i是無(wú)因次的。故滲透系數(shù)k的因次與滲流速度相同，一般采用m/d或cm/s為單位。令i=1，則v=k。即滲透系數(shù)為水力坡度等于1時(shí)的滲流速度。水力坡度為定值時(shí)，滲透系數(shù)愈大，滲流速度就愈大；滲流速度為一定值時(shí)，滲透系數(shù)愈大，水力坡度愈小。由此可見(jiàn)，滲透系數(shù)可定量說(shuō)明巖土的滲透性能。滲透系數(shù)愈大，巖土的透水能力愈強(qiáng)。k值

16、可在室內(nèi)做滲透試驗(yàn)測(cè)定或在野外做抽水試驗(yàn)測(cè)定。巖土工程勘察地下水作用的評(píng)價(jià)第三節(jié)地下水作用的評(píng)價(jià)一、地下水的作用和影響1. 地下水力學(xué)作用的評(píng)價(jià)應(yīng)包括下列內(nèi)容：（1）對(duì)基礎(chǔ)、地下結(jié)構(gòu)物和擋土墻，應(yīng)考慮在最不利組合情況下，地下水對(duì)結(jié)構(gòu)物的上浮作用；對(duì)節(jié)理不發(fā)育的巖石和黏土且有地方經(jīng)驗(yàn)或?qū)崪y(cè)數(shù)據(jù)時(shí)，可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定；有滲流時(shí)，地下水的水頭和作用宜通過(guò)滲流計(jì)算進(jìn)行分析評(píng)價(jià)；（2）驗(yàn)算邊坡穩(wěn)定時(shí)，應(yīng)考慮地下水對(duì)邊坡穩(wěn)定的不利影響；（3）在地下水位下降的影響范圍內(nèi)，應(yīng)考慮地面沉降及其對(duì)工程的影響；當(dāng)?shù)叵滤换厣龝r(shí)，應(yīng)考慮可能引起的回彈和附加的浮托力；（4）當(dāng)墻背填土為粉砂、粉土或黏性土，驗(yàn)算支擋結(jié)構(gòu)物的穩(wěn)

17、定時(shí)，應(yīng)根據(jù)不同排水條件評(píng)價(jià)地下水壓力對(duì)支擋結(jié)構(gòu)物的作用；巖土工程勘察地下水作用的評(píng)價(jià)（5）因水頭壓差而產(chǎn)生自下向上的滲流時(shí)，應(yīng)評(píng)價(jià)產(chǎn)生潛蝕、流土、管涌的可能性；（6）在地下水位下開(kāi)挖基坑或地下工程時(shí)，應(yīng)根據(jù)巖土的滲透性、地下水補(bǔ)給條件，分析評(píng)價(jià)降水或隔水措施的可行性及其對(duì)基坑穩(wěn)定和鄰近工程的影響。2. 地下水的物理、化學(xué)作用的評(píng)價(jià)應(yīng)包括下列內(nèi)容：（1）對(duì)地下水位以下的工程結(jié)構(gòu)，應(yīng)評(píng)價(jià)地下水對(duì)混凝土、金屬材料的腐蝕性，評(píng)價(jià)方法按巖土工程勘察規(guī)范GB50021-2001的要求執(zhí)行；（2）對(duì)軟質(zhì)巖石、強(qiáng)風(fēng)化巖石、殘積土、濕陷性土、膨脹巖土和鹽漬巖土，應(yīng)評(píng)價(jià)地下水的聚集和散失所產(chǎn)生的軟化、崩解、濕陷

18、、脹縮和潛蝕等有害作用；（3）在凍土地區(qū)，應(yīng)評(píng)價(jià)地下水對(duì)土的凍脹和融陷的影響。巖土工程勘察地下水作用的評(píng)價(jià)3. 對(duì)地下水采取降低水位措施時(shí)，應(yīng)符合下列規(guī)定：（1）施工中地下水位應(yīng)保持在基坑底面以下0.51.5m；（2）降水過(guò)程中應(yīng)采取有效措施，防止土顆粒的流失；（3）防止深層承壓水引起的突涌，必要時(shí)應(yīng)采取措施降低基坑下的承壓水頭。4. 當(dāng)需要進(jìn)行工程降水時(shí)，應(yīng)根據(jù)含水層滲透性和降深要求，選用適當(dāng)?shù)慕档退环椒?。?dāng)幾種方法有互補(bǔ)性時(shí)，亦可組合使用。巖土工程勘察地下水作用的評(píng)價(jià)二、地下水對(duì)工程的影響 在工程建設(shè)中，地下水常常起著重大作用。地下水對(duì)建筑工程的不良影響主要有：降低地下水位會(huì)使軟土地基產(chǎn)

19、生固結(jié)沉降；不合理的地下水流動(dòng)會(huì)誘發(fā)某些土層出現(xiàn)流砂現(xiàn)象和機(jī)械潛蝕；地下水對(duì)位于水位以下的巖石、土層和建筑物基礎(chǔ)產(chǎn)生浮托作用。1.毛細(xì)水對(duì)建筑工程的影響 毛細(xì)水主要存在于直徑為0.50.002mm大小的孔隙中。在地下水面以上，由于毛細(xì)力的作用，一部分水可以沿細(xì)小孔隙上升，能在地下水面以上形成毛細(xì)水帶。毛細(xì)水能作垂直運(yùn)動(dòng)，可以傳遞靜水壓力，能被植物所吸收。 毛細(xì)水產(chǎn)生毛細(xì)壓力，毛細(xì)水會(huì)影響土中氣體的分布與流通，常常會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)生封閉氣體。封閉氣體可以增加土的彈性和減小土的滲透性。 當(dāng)?shù)叵滤宦裆钭儨\時(shí)，由于毛細(xì)水上升，可助長(zhǎng)地基土的冰凍現(xiàn)象、使地下室潮濕、危害房屋基礎(chǔ)及公路路面、促使土的沼澤化、鹽漬

20、化。巖土工程勘察地下水作用的評(píng)價(jià)2.地下水位下降引起軟土地基沉降 地下水是地質(zhì)環(huán)境的重要組成都分，且最為活躍。在許多情況下地質(zhì)環(huán)境的變化常常是由地下水的變化引起的。 松軟土地區(qū)大面積抽取地下水，將造成大規(guī)模的地面沉降。地面沉降是一個(gè)環(huán)境工程地質(zhì)問(wèn)題。它給建筑物、上下水管道及城市道路都帶來(lái)很大危害。地面沉降還會(huì)引起向沉降中心的水平移動(dòng)，使建筑物基礎(chǔ)、橋墩錯(cuò)動(dòng)，鐵路和管道扭曲拉斷。 控制地面沉降最好的方法是合理開(kāi)采地下水，多年平均開(kāi)采量不能超過(guò)平均補(bǔ)給量。在地面沉降已經(jīng)嚴(yán)重發(fā)生的地區(qū)，對(duì)含水層進(jìn)行回灌可使地面沉降適當(dāng)恢復(fù)。3.動(dòng)水壓力產(chǎn)生流砂和潛蝕 流砂是指松散細(xì)小的土顆粒在動(dòng)水壓力下產(chǎn)生的懸浮流

21、動(dòng)現(xiàn)象。地下水自下而上滲流時(shí)，當(dāng)?shù)叵滤膭?dòng)水壓力大于土粒的浮重度或地下水的水力坡度大于臨界水力坡度時(shí)，使土顆粒的有效應(yīng)力等于零，土顆粒懸浮于水中，隨水一起流出就會(huì)產(chǎn)生流砂。巖土工程勘察地下水作用的評(píng)價(jià) 流砂是一種不良的工程地質(zhì)現(xiàn)象，在建筑物深基礎(chǔ)工程和地下建筑工程的施工中所遇到的流砂現(xiàn)象主要有： 如果地下水滲流產(chǎn)生的動(dòng)水壓力小于土顆粒的有效重度，即滲流水力坡度小于臨界水力坡度，那么，雖然不會(huì)發(fā)生流砂現(xiàn)象，但是土中細(xì)小顆粒仍有可能穿過(guò)粗顆粒之間的孔隙被滲流攜帶而走。時(shí)間長(zhǎng)了，流砂發(fā)展結(jié)果是使基礎(chǔ)發(fā)生滑移或不均勻沉降、基坑坍塌、基礎(chǔ)懸浮等，我們將這種現(xiàn)象稱為機(jī)械潛蝕。 在可能產(chǎn)生流砂的地區(qū)，若上覆

22、有一定厚度的土層，應(yīng)盡量利用上覆土層做天然地基，或者用樁基礎(chǔ)穿過(guò)易發(fā)生流砂的地層，應(yīng)盡可能地避免開(kāi)挖。如果必須開(kāi)挖，可用以下方法處理流砂：巖土工程勘察地下水作用的評(píng)價(jià)（1）人工降低地下水位，使地下水位降至可能產(chǎn)生流砂的地層以下，然后開(kāi)挖；（2）打板樁：在土中打入板樁，它一方面可以加固坑壁，另一方面增長(zhǎng)了地下水的滲流路徑，減小了水力坡度；（3）凍結(jié)法：用冷凍方法使地下水結(jié)冰，然后開(kāi)挖；（4）水下挖掘：在基坑（或沉井）中用機(jī)械在水下挖掘，為避免因排水導(dǎo)致流砂的水頭差，增加砂土層的穩(wěn)定，也可向基坑中注水并同時(shí)進(jìn)行挖掘。此外，處理流砂的方法還有化學(xué)加固法、爆炸法及加重法等。在基槽開(kāi)挖的過(guò)程中局部地段出

23、現(xiàn)流砂時(shí)，立即拋入大塊石等，可以阻止流砂的進(jìn)一步發(fā)展。巖土工程勘察地下水作用的評(píng)價(jià)4.地下水的浮托作用 當(dāng)建筑物基礎(chǔ)底面位于地下水位以下時(shí)，地下水對(duì)基礎(chǔ)底面產(chǎn)生靜水壓力，即產(chǎn)生浮托力。如果基礎(chǔ)位于粉性土、砂土、碎石土和節(jié)理裂隙發(fā)育的巖石地基上，則按地下水位100計(jì)算浮托力；如果基礎(chǔ)位于節(jié)理裂隙不發(fā)育的巖石地基上，則按地下水位50計(jì)算浮托力；如果基礎(chǔ)位于黏性土地基上，其浮托力較難確切地確定，應(yīng)結(jié)合地區(qū)的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)考慮。 地下水不僅對(duì)建筑物基礎(chǔ)產(chǎn)生浮托力，同樣對(duì)其水位以下的巖體、土體產(chǎn)生浮托力。巖土工程勘察地下水作用的評(píng)價(jià)5.承壓水對(duì)基坑的作用 當(dāng)深基坑下部有承壓含水層存在，開(kāi)挖基坑會(huì)減小含水層上覆

24、隔水層的厚度，在隔水層厚度減小到一定程度時(shí)，承壓水的水頭壓力能頂裂或沖毀基坑底板，造成突涌現(xiàn)象。基坑突涌將會(huì)破壞地基強(qiáng)度，并給施工帶來(lái)很大困難。所以，在進(jìn)行基坑施工時(shí)，必須分析承壓水頭是否會(huì)沖毀基坑底部的粘性土層。通常用壓力平衡概念進(jìn)行驗(yàn)算即：（8-5）式中：，w分別為粘性土的重度和地下水的重度；H相對(duì)于含水層頂板的承壓水頭值；M基坑開(kāi)挖后基坑底部黏土層的厚度。巖土工程勘察地下水作用的評(píng)價(jià) 所以，基坑底部粘土層的厚度必須滿足式（8-6)，見(jiàn)圖8.2和8.3。 如果該式不滿足，則必須用深井抽汲承壓含水層中的地下水，使其承壓水頭下降至基坑底面以下。（8-6）圖8.2基坑底黏土層最小厚度 圖8.3抽

25、水降低承壓水頭巖土工程勘察水和土腐蝕性評(píng)價(jià)第四節(jié) 水和土腐蝕性評(píng)價(jià)一、取樣和測(cè)試 1.當(dāng)有足夠經(jīng)驗(yàn)或充分資料，認(rèn)定工程場(chǎng)地及其附近的土或水（地下水或地表水）對(duì)建筑材料為腐蝕時(shí)，可不取樣試驗(yàn)進(jìn)行腐蝕性評(píng)價(jià)。否則，應(yīng)取水試樣或土試樣進(jìn)行試驗(yàn)，并按評(píng)定其對(duì)建筑材料的腐蝕性。 土對(duì)鋼結(jié)構(gòu)腐蝕性的評(píng)價(jià)可根據(jù)任務(wù)要求進(jìn)行。 2.采取水試樣和土試樣應(yīng)符合下列規(guī)定： （1）混凝土結(jié)構(gòu)處于地下水位以上時(shí)，應(yīng)取土試樣作土的腐蝕性測(cè)試； （2）混凝土結(jié)構(gòu)處于地下水或地表水中時(shí)，應(yīng)取水試樣作水的腐蝕性測(cè)試； （3）混凝土結(jié)構(gòu)部分處于地下水位以上、部分處于地下水位以下時(shí)，應(yīng)分別取土試樣和水試樣作腐蝕性測(cè)試； （4）水試

26、樣和土試樣應(yīng)在混凝土結(jié)構(gòu)所在的深度采取，每個(gè)場(chǎng)地不應(yīng)少于2件。當(dāng)土中鹽類成分和含量分布不均勻時(shí)，應(yīng)分區(qū)、分層取樣，每區(qū)、每層不應(yīng)少于2件。巖土工程勘察水和土腐蝕性評(píng)價(jià)3.水和土腐蝕性的測(cè)試項(xiàng)目和試驗(yàn)方法應(yīng)符合下列規(guī)定： （1）水對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)腐蝕性的測(cè)試項(xiàng)目包括：pH值、Ca2+、Mg2+、Cl、SO42、HCO3、CO32、侵蝕性CO2、游離CO2、NH4+、OH、總礦化度； （2）土對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)腐蝕性的測(cè)試項(xiàng)目包括：pH值、Ca2+、Mg2+、Cl、SO42、HCO3、CO32的易溶鹽（土水比1:5）分析； （3）土對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的腐蝕性的測(cè)試項(xiàng)目包括：pH值、氧化還原電位、極化電流密度、電阻率、

27、質(zhì)量損失； （4）腐蝕性測(cè)試項(xiàng)目的試驗(yàn)方法應(yīng)符合表8.5的規(guī)定。巖土工程勘察水和土腐蝕性評(píng)價(jià)表8.5腐蝕性試驗(yàn)方法序號(hào)試驗(yàn)項(xiàng)目試驗(yàn)方法1pH值電位法或錐形玻璃電極法2Ca2+EDTA電容法3Mg2+EDTA電容法4Cl摩爾法5SO42EDTA電容法或質(zhì)量法6HCO3酸滴定法7CO32酸滴定法8侵蝕性CO2蓋耶爾法9游離CO2堿滴定法10NH4+納氏試劑比色法11OH酸滴定法12總礦化度計(jì)算法13氧化還原電位鉑電極法14極化電流密度原位極化法15電阻率四極法16質(zhì)量損失管罐法4.水和土對(duì)建筑材料的腐蝕性，可分為微、弱、中、強(qiáng)四個(gè)等級(jí)進(jìn)行評(píng)價(jià)。巖土工程勘察水和土腐蝕性評(píng)價(jià)二、腐蝕性評(píng)價(jià)1. 受環(huán)境

28、類型影響，水和土對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)的腐蝕性，應(yīng)符合表8.5的規(guī)定；環(huán)境類型的劃分按表8.6。環(huán)境類別氣候區(qū)土層特性干濕交潛冰凍區(qū)(段)高寒區(qū)干旱區(qū)半干旱區(qū)直接臨水，強(qiáng)透水土層中的地下水，或濕潤(rùn)的強(qiáng)透水土層有混凝土不論在地面或地下，無(wú)干濕交替作用時(shí)，其腐蝕強(qiáng)度比有干濕交替作用時(shí)相對(duì)降低混凝土不論在地面或地面下，當(dāng)受潮或浸水時(shí)，處于嚴(yán)重冰凍區(qū)(段)、冰凍區(qū)段、或微冰凍區(qū)(段)高寒區(qū)干旱區(qū)半干旱區(qū)弱透水土層中的地水，或濕潤(rùn)的強(qiáng)透水土層有濕潤(rùn)區(qū)半濕潤(rùn)區(qū)直接臨水，強(qiáng)透水土層中的地下水，或濕潤(rùn)的強(qiáng)透水土層有各氣候區(qū)弱透水土層無(wú)不凍區(qū)(段)備注當(dāng)豎井、隧洞、水壩等工程的混凝土結(jié)構(gòu)一面與水(地下水或地表水)接觸，另

29、一面又暴露在大氣中時(shí)，其場(chǎng)地環(huán)境分類應(yīng)劃分為類。表8.6混凝土腐蝕的場(chǎng)地環(huán)境類別2. 受地層滲透性影響，水和土對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)的腐蝕性評(píng)價(jià)，應(yīng)符合表8.5的規(guī)定。3.當(dāng)按8.7和8.8評(píng)價(jià)的腐蝕等級(jí)不同時(shí)，應(yīng)按下列規(guī)定綜合評(píng)定：巖土工程勘察水和土腐蝕性評(píng)價(jià)腐蝕等級(jí)腐蝕介質(zhì)環(huán)境類型微硫酸鹽含量SO42（mg/L）200300500弱20050030015005003000中50015001500300030006000強(qiáng)150030006000微鎂鹽含量Mg2+（mg/L）100020003000弱100020002000300030004000中200030003000400040005000強(qiáng)300040005000微銨鹽含量NH4+（mg/L）100500800弱1005005008008001000中500800800100010001500強(qiáng)80010001500微苛性堿含量OH（mg/L）350004300057000弱350004300043000570005700070000中4300057000570007000070000100000強(qiáng)5700070000100000微總礦化度（mg/L）100002000050000弱10000200002000050000