巖土工程勘察中有關(guān)地下水方面的內(nèi)容

巖土工程勘察中

有關(guān)地下水方面的內(nèi)容青島市勘察測繪研討院檢測中心二零一二年二月三日巖土工程勘察中有關(guān)地下水方面的內(nèi)容地下水對工程的影響<巖土工程勘察規(guī)范>中有關(guān)地下水的條款地下水的賦存地下水運(yùn)動的根本規(guī)律地下水位測定浸透系數(shù)的測定地下水的不良作用討論地下水對工程的影響潛水上升，引起鹽漬化，增大腐蝕性；河谷階地、斜坡及岸邊，潛水上升，增大浸濕范圍，破壞巖土體的構(gòu)造和強(qiáng)度；粉土、粉、細(xì)砂層中，潛水上升，會產(chǎn)生液化；水位上升，能夠使根底上浮使建筑物失穩(wěn)；膨脹土區(qū)，水位上升或土體水分增減，使膨脹巖土產(chǎn)生不均勻脹縮變形；冰冷地域，潛水上升，凍結(jié)，地面隆起。解凍降低抗壓強(qiáng)度和抗剪強(qiáng)度。導(dǎo)致建筑物開裂、失穩(wěn)；地下水位在緊縮層范圍內(nèi)忽然下降，添加自重應(yīng)力，使根底產(chǎn)生附加沉降，導(dǎo)致變形破壞；另外基坑支護(hù)中的地下水的影響、地表塌陷、地面沉降都能夠與地下水有關(guān)。<巖土工程勘察規(guī)范>中有關(guān)地下水的條款7.1.1巖土工程勘察應(yīng)根據(jù)工程要求，經(jīng)過搜集資料和勘察任務(wù)，掌握以下水文地質(zhì)條件：1.地下水的類型和賦存形狀；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)系及其對地下水位的影響；5.勘察時的地下水位、歷史最高地下水位、近3～5年最高地下水位、水位變化趨勢和主要影響要素；6.能否存在對地下水和地表水的污染源及其能夠的污染程度。<巖土工程勘察規(guī)范>中有關(guān)地下水的條款7.1.2

對缺乏年年地下水位監(jiān)測資料的地域，在高層建筑或艱苦工程的初步勘察時，宜設(shè)置長期觀測孔，對有關(guān)層位的地下水進(jìn)展長期觀測。7.1.3

對高層建筑或艱苦工程，當(dāng)水文地質(zhì)條件對地基評價、根底抗浮和工程降水有艱苦影響時，宜進(jìn)展專門的水文地質(zhì)勘察。7.1.4

專門的水文地質(zhì)勘察應(yīng)符合以下要求：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)場地有多層對工程有影響的地下水時，應(yīng)分層量測地下水位，并查明相互之間的補(bǔ)給關(guān)系；2

查明場地地質(zhì)條件對地下水賦存和滲流形狀的影響；必要時應(yīng)設(shè)置觀測孔，或在不同深度處埋設(shè)孔隙水壓力計，量測壓力水頭隨深度的變化；3經(jīng)過現(xiàn)場實驗，測定地層浸透系數(shù)等水文地質(zhì)參數(shù)。<巖土工程勘察規(guī)范>中有關(guān)地下水的條款7.1.5

水試樣的采取和實驗應(yīng)符合以下規(guī)定：1水試樣應(yīng)能代表天然條件下的水質(zhì)情況；2水試樣的采取和實驗應(yīng)符合本規(guī)范第12章的規(guī)定；3水試樣應(yīng)及時實驗，清潔水放置時間不宜超越72小時，稍受污染的水不宜超越48小時，受污染的水不宜超越12小時。地下水的賦存形狀一、包氣帶與飽水帶：

地表以下一定深度，巖石中的空隙被重力水所充溢，構(gòu)成地下水面。地下水面以上稱為包氣帶；地下水面以下稱為飽水帶。

包氣帶自上而下可分為土壤水帶、中間帶和毛細(xì)水帶。

包氣帶水來源于大氣降水的入滲，地表水體的滲漏，由地下水面經(jīng)過毛細(xì)上升保送的水，以及地下水蒸發(fā)構(gòu)成的氣態(tài)水。

飽水帶巖石空隙全部為液態(tài)水所充溢。飽水帶中的水體是延續(xù)分布的，可以傳送靜水壓力，在水頭差的作用下，可以發(fā)生延續(xù)運(yùn)動。地下水的賦存形狀二、含水層、隔水層與弱透水層：

巖層按其浸透性可分為透水層與不透水層。飽含水的透水層便是含水層。不透水層通常稱為隔水層。

嚴(yán)厲地說，自然界中并不存在絕對不發(fā)生浸透的巖層，在利用與排除地下水的實踐任務(wù)中區(qū)分含水層與隔水層，該當(dāng)思索巖層所能給出水的數(shù)量大小能否具有實踐意義。

所謂弱透水層是指那些浸透性相當(dāng)差的巖層，在普通的供排水中它們所能提供的水量微缺乏道，似乎可以看作隔水層；但是，在發(fā)生越流時，由于驅(qū)動水流的水力梯度大且發(fā)生浸透的過水?dāng)嗝婧艽蟆驳扔谌跬杆畬臃植挤秶?，因此，相鄰含水層?jīng)過弱透水層交換的水量相當(dāng)大，這時把它稱作隔水層就不適宜了。松散堆積物中的粘性土，鞏固基巖中裂隙稀少而狹小的巖層〔如砂質(zhì)頁巖、泥質(zhì)粉砂巖等〕都可以歸入弱透水層之列。地下水的賦存形狀三、地下水分類：

地下水這一名詞有廣義與狹義之分。廣義的地下水是指賦存于地面以下巖土空隙中的水；包氣帶及飽水帶中一切含于巖石空隙中的水均屬之。狹義的地下水僅指賦存于飽水帶巖土空隙中的水。

地下水的賦存特征對其水量、水質(zhì)時空分布有決議意義，其中最重要的是埋藏條件與含水介質(zhì)類型。

所謂地下水的埋藏條件，是指含水巖層在地質(zhì)剖面中所處的部位及受隔水層〔弱透水層〕限制的情況。

據(jù)此可將地下水分為包氣帶水、潛水及承壓水。按含水介質(zhì)〔空隙〕類型，可將地下水區(qū)分為孔隙水、裂隙水及巖溶水。地下水的賦存形狀地下水的賦存形狀地下水的賦存形狀四、潛水：

飽水帶中第一個具有自在外表的含水層中的水稱作潛水。潛水沒有隔水頂板，或只需部分的隔水頂板。潛水的外表為自在水面，稱作潛水面；從潛水面到隔水底板的間隔為潛水含水層的厚度。潛水面到地面的間隔為潛水埋藏深度。潛水含水層厚度與潛水面潛藏深度隨潛水面的升降而發(fā)生相應(yīng)的變化。

潛水與包氣帶直接連通，潛水分布范圍都可以經(jīng)過包氣帶接受大氣降水、地表水的補(bǔ)給。潛水在重力作用下由水位高的地方向水位低的地方徑流。潛水的排泄，除了流入其它含水層以外，泄入大氣圈與地表水圈的方式有兩類：一類是徑流到地形低洼處，以泉、泄流等方式向地表或地表水體排泄，這便是徑流排泄。另一類是經(jīng)過土面蒸發(fā)或植物蒸騰的方式進(jìn)入大氣，這便是蒸發(fā)排泄。地下水的賦存形狀四、潛水：

潛水與大氣圈及地表水圈聯(lián)絡(luò)親密，氣候、水文要素的變動，對它影響顯著。豐水季節(jié)或年份，潛水接受的補(bǔ)給量大于排泄量，潛水面上升，含水層厚度增大，埋藏深度變小。干旱季節(jié)排泄量大于補(bǔ)給量，潛水面下降，含水層厚度變小，埋藏深度變大。潛水的動態(tài)有明顯的季節(jié)變化特點(diǎn)。

普通情況下，潛水面是向排泄區(qū)傾斜的曲面．起伏大體與地形一致而較緩和。潛水面下任一點(diǎn)的高程稱為該點(diǎn)的潛水位。將潛水位相等的各點(diǎn)連線，即得潛水等水位線圖。該圖能反映潛水面外形。垂直等水位線由高到低為潛水流向，相鄰兩條等水位線的水位差除以其程度間隔即為潛水面坡度。利用同一地方的潛水等水位線圖與地形圖可以求取各處的潛水埋藏深度，并判別沼澤、泉的出露與潛水面的關(guān)系以及潛水與地表水體的相互補(bǔ)給關(guān)系等。地下水的賦存形狀地下水的賦存形狀五、承壓水：

充溢于兩個隔水層〔弱透水層〕之間的含水層中的水，叫作承壓水。

承壓含水層上部的隔水層〔弱透水層〕稱作隔水頂板，下部的隔水層〔弱透水層〕稱作隔水底板。隔水頂?shù)装逯g的間隔為承壓含水層厚度。地下水的賦存形狀五、承壓水：承壓性是承壓水的一個重要特征。右圖表示一個基巖向斜盆地。含水層中心部分埋沒于隔水層之下，是承壓區(qū)；兩端出露于地表，為非承壓區(qū)。含水層從出露位置較高的補(bǔ)給區(qū)獲得補(bǔ)給，向另一側(cè)出露位置較低的排泄區(qū)排泄。由于來自出露區(qū)地下水的靜水壓力作用，承壓區(qū)含水層不但充溢水，而且含水層頂面的水接受大氣壓強(qiáng)以外的附加壓強(qiáng)。當(dāng)鉆孔揭穿隔水頂板時，鉆孔中的水位將上升到含水層頂部以上一定高度才靜止下來。鉆孔中靜止水位到含水層頂面之間的間隔稱為承壓高度，這就是作用于隔水頂板的以水柱高度表示的附加壓強(qiáng)。井中靜止水位的高程就是承壓水在該點(diǎn)的測壓水位。測壓水位高于地表的范圍是承壓水的自溢區(qū)，在這里井孔可以自噴出水。地下水的賦存形狀五、潛水與承壓水的關(guān)系：在自然與人為條件下，潛水與承壓水經(jīng)常處于相互轉(zhuǎn)化之中。除了構(gòu)造封鎖條件下與外界沒有聯(lián)絡(luò)的承壓含水層外，一切承壓水最終都是由潛水轉(zhuǎn)化而來；或由補(bǔ)給區(qū)的潛水測向流入，或經(jīng)過弱透水層接受潛水的補(bǔ)給?？紫逗到y(tǒng)中不存在嚴(yán)厲意義上的隔水層，只需作為弱透水層的粘性土層。對于孔隙含水系統(tǒng)，承壓水與潛水的轉(zhuǎn)化更為頻繁。地下水的賦存形狀六、上層滯水：

當(dāng)包氣帶存在部分隔水層〔弱透水層〕時，在部分隔水層〔弱透水層〕上會積聚具有自在水面的重力水，這便是上層滯水。

上層滯水分布最接近地表，接受大氣降水的補(bǔ)給，經(jīng)過蒸發(fā)或向隔水底板〔弱透水層底板〕的邊緣下滲排泄。雨季獲得補(bǔ)充，積存一定水量。旱季水量逐漸耗失。當(dāng)分布范圍小且補(bǔ)給不很經(jīng)常時，不能終年堅持有水。

由于其水量小，動態(tài)變化顯著，只需在缺水地域才干成為小型供水水源或暫時性供水水源。

包氣帶中的上層滯水，對其下部的潛水的補(bǔ)給與蒸發(fā)排泄，起到一定的滯后調(diào)理作用。

上層滯水極易受污染，利用其作為飲用水源時要格外留意衛(wèi)生防護(hù)。地下水運(yùn)動的根本規(guī)律達(dá)西定律1856年，法國水力學(xué)家達(dá)西〔H.Darcy〕經(jīng)過大量的實驗，得到線性浸透定律。地下水運(yùn)動的根本規(guī)律水力梯度水力梯度I為沿浸透途徑水頭損失與相應(yīng)浸透途徑長度的比值。水在空隙中運(yùn)動時，必需抑制水與隙壁以及流動快慢不同的水質(zhì)點(diǎn)之間的摩擦阻力〔這種摩擦阻力隨地下水流速添加而增大〕，從而耗費(fèi)機(jī)械能，呵斥水頭損失。因此，水力梯度可以了解為水流經(jīng)過單位長度浸透途徑為抑制摩擦阻力所耗失的機(jī)械能。從另一個角度，也可以將水力梯度了解為驅(qū)動力，即抑制摩擦阻力使水以一定速度流動的力量。既然機(jī)械能耗費(fèi)于浸透途徑上，因此求算水力梯度I時，水頭差必需與相應(yīng)的浸透途徑相對應(yīng)。地下水運(yùn)動的根本規(guī)律浸透系數(shù)浸透系數(shù)為水力梯度等于1時的浸透流速。水力梯度為定值時，浸透系數(shù)愈大。浸透流速就愈大；浸透流速為一定值時，浸透系數(shù)愈大，水力梯度愈小。由此可見，浸透系數(shù)可定量闡明巖石的浸透性能。浸透系數(shù)愈大，巖石的透水才干愈強(qiáng)。絕大多數(shù)情況下，地下水的運(yùn)動都符合線性浸透定律，因此，達(dá)西定律適用范圍很廣。它不僅是水文地質(zhì)定量計算的根底，還是定性分析各種水文地質(zhì)過程的重要根據(jù)。各含水層厚度相等的程度等效浸透系數(shù)Kx=∑Kihi/∑hi各含水層厚度相等的垂直等效浸透系數(shù)Ky=∑hi/[〔h1/K1〕+…+〔hi/Ki〕]含水層厚度不相等的浸透系數(shù)計算？2021年注冊考題！地下水運(yùn)動的根本規(guī)律流網(wǎng)〔注冊考試歷年?？碱}〕滲流場內(nèi)可以作出一系列等水頭面和流面。在滲流場的某一典型剖面或切面上，由一系列等水頭線與流線組成的網(wǎng)格稱為流網(wǎng)。流線是滲流場中某一瞬時的一條線，線上各水質(zhì)點(diǎn)在此瞬時的流向均與此線相切。跡線是滲流場中某一時間段內(nèi)某一水質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動軌跡。地下水位的測定地下水靜止水位系指天然形狀下處于相對穩(wěn)定形狀的水位，即在一定時段內(nèi)無明顯的上升或下降趨勢。測定水位可根據(jù)工程性質(zhì)，施工條件以及量測精度選用水位計類型。1．測鐘：為直徑25～40mm，長50～80m的金屬圓筒制成，上端封鎖銜接測繩；準(zhǔn)確度為l～2cm，水位太深時，測鐘接觸水面時的聲音難以聽清，可選用其他水位計。測鐘為勘探孔和察看孔測水位的常用工具。2．電池水位計：由電極、導(dǎo)線、微安電流表、干電池組成，準(zhǔn)確度1cm左右，運(yùn)用方便，適用于任何深度水位和任何孔徑的勘探孔。3．自動水位記錄儀：采用鐘表發(fā)條原理自動記錄，可延續(xù)任務(wù)自記水位，準(zhǔn)確度為±1．5cm，適用于孔徑大于89mm的孔(井)。地下水位的測定巖土工程勘察規(guī)范中相關(guān)內(nèi)容：7.2.2地下水位的量測應(yīng)符合下到規(guī)定:1遇地下水時應(yīng)量測水位;2(此款取消)3對工程有影響的多層含水層的水位量測，應(yīng)采取止水措施，將被測含水層與其他含水層隔開。浸透系數(shù)的測定滲水實驗：試抗?jié)B水實驗適用于測定包氣帶非飽和巖土層的浸透系數(shù)，常用的有試坑法、單環(huán)法和雙環(huán)法。注水實驗：鉆孔注水實驗適用于地下水位埋藏較深，不便于進(jìn)展抽水實驗的場地，或在干的透水巖土層中進(jìn)展。抽水實驗：抽水實驗為巖土工程勘察中查明建筑場地的地層浸透性，測定有關(guān)水文地質(zhì)參數(shù)常用方法之一。壓水實驗：在鞏固和半鞏固巖土層中，當(dāng)?shù)叵滤嗟乇砗苌顣r，常用壓水實驗測定巖層的透水性，多用于水庫、水壩工程。在此僅引見下常用的抽水實驗。抽水實驗：應(yīng)根據(jù)勘察任務(wù)的目的要求和水文地質(zhì)條件的差別采用不同的抽水實驗類型。浸透系數(shù)的測定抽水孔：鉆孔適宜半徑r≥0.01M〔M為含水層厚度〕。為獲得較為準(zhǔn)確、合理的浸透系數(shù)k，以進(jìn)展小流量、小降深的抽水實驗為宜。根據(jù)實驗段長度與含水層厚度的關(guān)系可分完好孔與非完好孔兩種，在選擇計算公式時應(yīng)予區(qū)別。①完好孔—抽水實驗孔深度到達(dá)含水層底部，并且含水層的整個厚度中孔壁都是透水的，即過濾器的長度等于含水層厚度。②非完好孔—抽水實驗孔深度沒有到達(dá)含水層底部，即過濾器長度小于含水層的厚度。抽水實驗孔中存在多個含水層，在進(jìn)展抽水實驗時又可分為分層抽水與混合抽水。①分層抽水實驗—利用不同深度的鉆孔進(jìn)展分層或分段抽水，以便獲得不同埋深的各個或各段含水層的浸透系數(shù)以及水位、水量等水文地質(zhì)參數(shù)。②混合抽水實驗—當(dāng)含水層數(shù)較多，且含水層之間的水力特征根本一致時可采用混合抽水，概略地確定某含水層組的有關(guān)水文地質(zhì)參數(shù)。根據(jù)抽水實驗時水量、水位與時間關(guān)系，又分為穩(wěn)定流抽水實驗和非穩(wěn)定流抽水實驗。①穩(wěn)定流抽水實驗—抽水量與水位降深在規(guī)定的穩(wěn)定延續(xù)時間內(nèi)，不隨時間而變化，同時相對穩(wěn)定，按裘布依的根本公式或推導(dǎo)的公式計算浸透系數(shù)。②非穩(wěn)定流抽水實驗——抽水量與水位降深隨抽水時間的延續(xù)而變化。按泰斯根本公式或推導(dǎo)的公式計算浸透系數(shù)。在巖土工程勘察中仍大量采用穩(wěn)定流抽水實驗，必要時用少量非穩(wěn)定流抽水實驗計算水文地質(zhì)參數(shù)。浸透系數(shù)的測定抽水實驗的技術(shù)要求抽水孔位置應(yīng)根據(jù)實驗的目的，結(jié)合場地水文地質(zhì)條件、地形、地貌條件以及周圍環(huán)境，布置在有代表性地段。觀測孔的布置應(yīng)圍繞主孔，可布置1～2排，首先應(yīng)布置在與地下水流向相垂直的方向上，當(dāng)布置兩排時，另一排應(yīng)布置在平行地下水流向的方向上，與抽水孔的間隔以l～2個含水層厚度為宜，并掌握近抽水孔處較密，遠(yuǎn)抽水孔處較稀，透水性強(qiáng)的巖土較之透水性弱的巖土間隔較稀的原那么。觀測孔深度普通要求進(jìn)入抽水實驗段厚度之半，假設(shè)為非均質(zhì)含水層，觀測孔的深度應(yīng)與抽水孔一致。浸透系數(shù)的測定抽水實驗的技術(shù)要求經(jīng)抽水后測得的穩(wěn)定水位與原靜止水位之間的垂直間隔稱為降深；抽水后所得到穩(wěn)定水位和穩(wěn)定流量所需延續(xù)一段時間，這個過程稱為一個落程，巖土工程勘察中抽水實驗穩(wěn)定延續(xù)時間普通為8～24h。抽水實驗普通要求進(jìn)展三個落程，當(dāng)進(jìn)展簡易抽水實驗時可進(jìn)展兩個落程，每個落程的差值宜大于1米，各個落程的水位降深宜采用以下數(shù)值。S1=1/6H;

S2=1/4H;

S3=1/3H或按S3=Smax;

S2=2/3S3;

S1=1/3S3式中：H－潛水水柱高度〔由靜水位至孔底〕〔m〕；承壓水層隔水頂板以上水柱高度〔m〕；S1、S2、S3－分別為三個落程的降深值〔m〕。浸透系數(shù)的測定抽水實驗的技術(shù)要求浸透系數(shù)的測定穩(wěn)定規(guī)范：在穩(wěn)定時間段內(nèi)，涌水量動搖值不超越正常流量的5％，主孔水位動搖值不超越水位降低值的1％，觀測孔水位動搖值不超越2～3cm。假設(shè)抽水孔、觀測孔動水位與區(qū)域水位變化幅度趨于一致，那么已穩(wěn)定。靜止水位觀測：實驗前對自然水位進(jìn)展觀測。普通地域每小時測定一次，三次所測水位值一樣，或4h內(nèi)水位差不超越2cm者，即為靜止水位。水溫暖氣溫的觀測：普通每2～4h同時觀測水溫暖氣溫一次。恢復(fù)水位觀測：實驗終了后或中途因故停抽時，通常以1、3、5、10、15、30min按順序觀測，水位漸趨恢復(fù)后，觀測時間間隔可適當(dāng)延伸。動水位和涌水量的觀測：動水位和涌水量同時觀測，主孔和觀測孔同時觀測。開泵后每5～10min觀測一次，然后視穩(wěn)定趨勢該為15min或30min觀測一次。抽水實驗的本卷須知浸透系數(shù)的測定抽水實驗開場時，普通出水量較小，可將降深降至最大，然后停泵，水位恢復(fù)后再開泵降到最大降深，反復(fù)幾次，普通可將孔壁泥皮洗掉，出水正常后開場實驗。在砂層中抽水時，砂粒容易附著在水泵濾網(wǎng)處，堵塞水泵，導(dǎo)致出水量減少或燒泵，可每隔一定時間短暫停泵幾秒鐘，讓水倒流一下，將吸附在濾網(wǎng)處砂粒沖走。應(yīng)在單一含水層中進(jìn)展，采取措施防止其它含水層的干擾。承壓水完好井抽水實驗時，主孔降深不宜超越含水層頂板。潛水完好井抽水實驗時，主孔降深不宜過大，不得超越含水層厚度的三分之一。抽水實驗的室內(nèi)整理浸透系數(shù)的測定繪制水文地質(zhì)綜合圖表：實驗地段平面圖；水位、流量與時間過程曲線；Q＝f〔s〕，q＝f〔s〕曲線圖；水位恢復(fù)曲線圖；主孔、觀測孔構(gòu)造圖。計算巖土工程勘察所要求的水文地質(zhì)參數(shù)。在選用計算公式時，應(yīng)充分思索適用條件。新版工程地質(zhì)手冊中去掉了很多計算公式，老版工程地質(zhì)手冊中計算公式較全。編寫抽水實驗報告，其內(nèi)容有：實驗的目的、方法和要求；實驗的成果和結(jié)論。地下水的不良作用主要包括流砂〔土〕、管涌和基坑突涌。根據(jù)<水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范>附錄G，土的浸透變形宜分為流土、管涌、接觸沖刷和接觸流失四種類型。粘性土的浸透變形主要是流土和接觸流失兩種類型。管涌是一種漸進(jìn)性質(zhì)的破壞，發(fā)生在一定級配的無粘性土中，普通粘性土不會發(fā)生管涌破壞。地下水的不良作用流砂〔土〕：當(dāng)動水壓力大于或等于土的浮重度時，土顆粒處于懸浮形狀，土的抗剪強(qiáng)度等于零，土顆粒能隨滲流的水一同流動，這種景象稱為流砂〔土〕。管涌：在浸透水流作用下，土中的細(xì)顆粒被沖走，使土的孔隙不斷擴(kuò)展，滲流速度不斷添加，使較粗的顆粒也相繼被水流帶走，逐漸構(gòu)成管狀滲流通道，呵斥土體塌陷，這種景象稱為管涌。管涌是一種漸進(jìn)性質(zhì)的破壞，發(fā)生在一定級配的無粘性土中，普通粘性土不會發(fā)生管涌破壞?；油挥浚杭僭O(shè)基坑下存在承壓水，在開挖基坑過程中當(dāng)基坑底部