論地下水對(duì)土木工程建設(shè)的影響

土木工程地質(zhì)論地下水對(duì)土木工程建設(shè)的影響學(xué)院：建筑與土木工程學(xué)院專業(yè)：土木工程班級(jí)：1405班姓名：陳學(xué)號(hào)：20235

目錄摘要-----------------------------------------------第3頁地下水的基本知識(shí)----------------------第3頁地下水的物理性質(zhì)與化學(xué)成分-------第4頁地下水的基本類型----------------------第4頁地下水的地質(zhì)作用----------------------第4頁地下水對(duì)土木工程的影響-------------第4頁地下水對(duì)地基承載力和變形的影響-第5頁地下水對(duì)基礎(chǔ)工程施工的影響-------第5頁人工減低水位的方法-------------------第6頁結(jié)語-----------------------------------------------第7頁參考文獻(xiàn)-----------------------------------------第8頁

論地下水對(duì)土木工程建設(shè)的影響1鄭2陳（皖西學(xué)院建筑與土木工程學(xué)院土木工程1405班學(xué)號(hào)：20235）摘要：地下水對(duì)巖層的破壞和建造作用稱為地下水的地質(zhì)作用。地下水是地殼中一個(gè)極其重要的天然資源，也是巖土三相組成部分中的一個(gè)重要組成部分。巖土的滲透性對(duì)巖土的強(qiáng)度和變形會(huì)發(fā)生作用，是地質(zhì)條件更為復(fù)雜，甚至引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害。地下水與土木工程密切相關(guān)，互相影響。一方面，地下水對(duì)土木工程存在著各種不良作用（如流沙、管涌等）和影響；另一方面，各種土木工程活動(dòng)還會(huì)誘發(fā)和加劇地下水活動(dòng)。由此可見，地下水是工程地質(zhì)分析、評(píng)價(jià)和地質(zhì)災(zāi)害防治中的一個(gè)非常重要的影響因素。并且我們處在一個(gè)建筑社會(huì)，那么對(duì)于我們來說，地下水對(duì)土木工程建設(shè)的影響就尤為的重要了。關(guān)鍵詞：土木工程；工程建設(shè)；土木工程地質(zhì)；地下水工程Abstract:thedestructionofrockandgroundwaterbuildingcalledtheactionofgroundwater.Groundwaterisanextremelyimportantnaturalresources,inthecrustisanimportantcomponentpartofthethree-phasecomponent.Permeabilityofrockandsoileffectonrockstrengthanddeformationoccurs,ismorecomplicatedgeologicalconditions,andevenleadtogeologicaldisasters.Groundwateriscloselyrelatedtocivilengineering,andinfluenceeachother.Ontheonehand,thereareavarietyofgroundwaterforcivilengineeringadverseeffects(likequicksand,piping,etc.)andimpact;Civilengineeringactivities,ontheotherhand,canalsoinduceandaggravategroundwateractivity.Groundwateris,therefore,analysisandevaluationofengineeringgeologyandgeologicaldisasterpreventionandcontrolofaveryimportantfactor.Andweareinabuildingsociety,soforus,theinfluenceofgroundwateroncivilengineeringconstructionisparticularlyimportant.Keywords:civilengineering;Engineeringconstruction;Civilengineeringgeology;Groundwaterengineering地下水的基本知識(shí)

1.

什么地下水

：儲(chǔ)藏和運(yùn)動(dòng)與巖土的孔隙和裂隙的水叫地下水。在土木工程建設(shè)中，一方面地下水是生產(chǎn)生活供水的重要來源，特別是在干旱地區(qū)，地表水缺少，供水重要靠地下水。另一方面，地下水的活動(dòng)又是威脅施工安全、導(dǎo)致工程病害的重要因素，例如，基坑、隧道涌水、滑坡活動(dòng)價(jià)、基礎(chǔ)沉陷和凍脹變形等都使與地下水活動(dòng)有著直接關(guān)系。2，地下水有哪些分類：通過考察，根據(jù)巖土中水的物理力學(xué)性質(zhì)不同及水與巖土顆粒間的互相關(guān)系，可以有以下六種狀態(tài)：氣態(tài)水、吸著水（強(qiáng)結(jié)合水）、薄膜水（若結(jié)合水）、毛細(xì)水（非結(jié)合水）、重力水（非結(jié)合水）、固態(tài)水。3.

巖土重要水理性質(zhì)

巖土雨水作用表現(xiàn)出來的性質(zhì)都被稱為水理性質(zhì)。有以下4種：容水性、持水性、給水性、透水性。二、地下水的物理性質(zhì)與化學(xué)成分

地下水的物理性質(zhì)重要涉及溫度、顏色、透明度、嗅味、口味、比重、導(dǎo)電性及放射性等。地下水的化學(xué)成分重要涉及純水及其中所含的各種離子、化合物和氣味。地下水的物理性質(zhì)受周邊環(huán)境條件和所含化學(xué)成分的影響。地下水的化學(xué)成分與流經(jīng)的巖土性質(zhì)和成分、地下水的補(bǔ)給條件和氣候有密切關(guān)系。所以說，地下水的物理性質(zhì)與化學(xué)成分隨空間和時(shí)間的變化而變化。地下水的物理性質(zhì)與化學(xué)成分決定了地下水的質(zhì)量。不同用水的目的，對(duì)水的質(zhì)量有不同的規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)。除此之外，地下水侵蝕性來源于水中有害的化學(xué)成分。因此，地下水的物理性質(zhì)、化學(xué)成分對(duì)于把地下水作為供水水源，或者把地下水作為工程病害重要因素進(jìn)行研究時(shí)，都是十分重要的。地下水的基本類型

為了有效地運(yùn)用地下水和對(duì)地下水某些特性進(jìn)行進(jìn)一步的研究，必須進(jìn)行地下水分類。由于運(yùn)用地下水和研究地下水的目的和規(guī)定不同，有許多不同的地下水分類方法。總的看來有兩大分類法：一是根據(jù)地下水某一方面或幾個(gè)方面的因素對(duì)其進(jìn)行分類；二是盡也許得全面的考慮到影響地下水特性的各種因素對(duì)其進(jìn)行綜合分類。前者例如地下水按溫度分類，按總礦化度分類，按硬度分類和按pH分類等。后者重要按埋藏條件和含水層性質(zhì)對(duì)地下水進(jìn)行綜合分類。A,

按埋藏條件分類：上層滯水、潛水、承壓水三種B,

按含水層性質(zhì)分類：孔隙水、裂隙水、巖溶水三種地下水的地質(zhì)作用地下水對(duì)巖層的破壞和建造作用稱為地下水地質(zhì)作用。地下水流動(dòng)過程中對(duì)流經(jīng)的巖石可產(chǎn)生破壞作用，并把破壞的產(chǎn)物從一地搬到另一地，在適宜的條件下沉積下來。因此地下水地質(zhì)作用涉及潛蝕作用、搬運(yùn)作用、沉積作用及石化作用?；瘜W(xué)溶蝕作用是地下水潛蝕作用的重要形式，通常地下水的溶蝕作用重要是富含CO2的水對(duì)碳酸類等溶水性的巖石產(chǎn)生溶蝕，長(zhǎng)期作用的結(jié)果可形成各種地下巖溶地貌。由于在土孔隙或巖石裂隙中的地下水流動(dòng)速度非常緩慢，其機(jī)械作用一般較弱，只能對(duì)細(xì)小顆粒的粉砂、粘土等松散碎屑物進(jìn)行機(jī)械潛蝕。地下水流動(dòng)速度非常緩慢，所以地下水搬用能力不強(qiáng)，其搬運(yùn)能力大小與潛蝕能力大小成正比，而地下河搬運(yùn)能力很強(qiáng)。通過地下水所搬運(yùn)物質(zhì)成分，可以了解地下水所通過的巖石的物質(zhì)組成。地下水在運(yùn)動(dòng)過程中，由于溫度和壓力的變化，可使地下水的溶解物產(chǎn)生過飽和，是搬運(yùn)物沉積下來。地下水中溶解的礦物質(zhì)與掩埋在沉積物中的生物體之間進(jìn)行的物質(zhì)互換，稱作石化作用。在石化過程中，生物體內(nèi)可以被地下水溶解的物質(zhì)被地下水溶解帶走、留下的空間則被地下水所攜帶的礦物質(zhì)所填充。生物體的物質(zhì)成分雖然發(fā)生了變化，但其生物結(jié)構(gòu)卻被保存了下來，這就是化石形成的基本原理。

五、地下水對(duì)土木工程的影響

地下水對(duì)土木工程影響重要表現(xiàn)在兩個(gè)方面：【1】地下水與巖土體的互相作用，使巖土強(qiáng)度和穩(wěn)定性減少、性能變差，從而產(chǎn)生各種不良影響，如滑坡、巖溶、流砂、管涌、土沸、地基沉陷、道路翻漿、水壩滲漏等，給各種土木工程施工和建筑物正常使用導(dǎo)致困難與危害，甚至釀成劫難性事故，如美國(guó)加利福尼亞圣潔新托隧道施工中碰到斷層破碎帶大量涌水，意大利瓦伊昂水庫的大滑坡等等，都是與地下水活動(dòng)有關(guān)?！?】地下水中有害化學(xué)成分CO2、SO4-、CL-等，對(duì)水位下混凝土的結(jié)構(gòu)和鋼的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生侵蝕、破壞作用，雖短建筑物的使用壽命等。

六、地下水對(duì)地基承載力和變形的影響

在地下水影響下，地基承載力會(huì)有明顯下降，特別是本地下水位埋藏較淺，地基壓縮層范圍內(nèi)的土體呈飽和狀態(tài)時(shí)，地下水充滿土的孔隙，土顆粒間的作用力減小，致使土質(zhì)軟化，壓縮性增大，承載力明顯減少。

在濕陷性黃的土地區(qū)，本地下水位有所上升時(shí)，土體中的可溶鹽類被溶解，黃土特有的粒狀架空結(jié)構(gòu)就會(huì)遭到破壞，致使土體強(qiáng)度減少，在自重或者附加應(yīng)力作用下，會(huì)發(fā)生濕陷變形，原有基礎(chǔ)產(chǎn)生不均勻沉降。

在膨脹土的地區(qū)，地下水多為上層滯水或者是裂隙水，隨著季節(jié)水位的變化，使膨脹土產(chǎn)生不均勻脹縮變形，而本地下水位變化頻繁或者變化幅度較大時(shí)，不僅土的膨脹收縮變形會(huì)往復(fù)，并且脹縮幅度也會(huì)大，建筑物會(huì)升裂、變形而破壞。

在寒冷的地區(qū)，地下水位升高，由于凍結(jié)的作用，土中的水分往往向凍結(jié)區(qū)遷移和集聚，冰凍形成冰夾層或冰錐等，使地基土產(chǎn)生凍脹，地面隆起，使建筑物開裂破壞。除此之外，土體凍結(jié)狀態(tài)時(shí)雖具有較高強(qiáng)度和較低壓縮性，但當(dāng)溫度升高土解凍后，其抗壓和抗剪強(qiáng)度就會(huì)很大的減少，對(duì)于含水率很大的土體，融化后的黏聚力約為凍土?xí)r的百分之十。

除此之外，地下水位的下降同樣會(huì)給工程導(dǎo)致危害，如由于過量開采地下水引起水位下降，導(dǎo)致水中孔隙水壓力減小，有效應(yīng)力增大，土層壓縮量增大，導(dǎo)致地面沉降或塌陷，導(dǎo)致房屋開裂、井管上拔，地下鐵路錯(cuò)開等問題。

可見，地下水對(duì)地基承載力、變形和地基穩(wěn)定等均也許會(huì)產(chǎn)生不利影響，對(duì)此應(yīng)當(dāng)予以高度重視，工程地質(zhì)勘察不僅要重視水文地質(zhì)參數(shù)測(cè)定，還應(yīng)注意收集與整理區(qū)域性水位動(dòng)態(tài)變化資料，建立區(qū)域性水文地質(zhì)資料數(shù)據(jù)庫，對(duì)建筑物范圍內(nèi)的地下水位變化規(guī)律進(jìn)行定量分析，做好地下水位預(yù)測(cè)、預(yù)報(bào)工作。七、地下水對(duì)基礎(chǔ)工程施工的影響

1.滲流

滲流對(duì)壩基、邊坡、地下工程等均有直接或潛在的破壞作用，容易產(chǎn)生流砂、管涌等，往往對(duì)工程導(dǎo)致嚴(yán)重影響。2.邊坡工程

地下水是影響邊坡穩(wěn)定性的重要因素。許多滑坡都與地下水的租用有關(guān)，如著名的長(zhǎng)江雞爪子滑坡、甘肅的灑勒山滑坡等都與地下水的活動(dòng)有關(guān)。3.

基坑工程

基坑工程一般位于地下水位以下，地下水問題比較突出，地下水對(duì)基坑工程的重要影響有：【1】惡化基坑開挖施工的條件。地下水流入基坑，淹沒工作面，將嚴(yán)重影響開挖施工的質(zhì)量和效率，同時(shí)坑內(nèi)排水會(huì)導(dǎo)致基坑周邊地面沉降、變形，導(dǎo)致周邊建筑物下降、變形、開裂、傾斜等破壞?！?】導(dǎo)致流砂、管涌等不良現(xiàn)象。在顆粒細(xì)小的非粘土中開挖基坑，由于坑內(nèi)外產(chǎn)生水頭差，導(dǎo)致地下水向坑內(nèi)滲流，甚至產(chǎn)生流砂、管涌等破壞作用，嚴(yán)重威脅基坑工程及其周邊建筑物的安全?！?】軟化基坑周邊的土質(zhì)，減少坑壁，坑底巖土體的強(qiáng)度，產(chǎn)生側(cè)壁變形、底鼓等。對(duì)于放坡開挖的基坑，由于誰對(duì)邊坡土體的軟化及滲流作用，還會(huì)導(dǎo)致邊坡塌陷、滑坡等事故?！?】導(dǎo)致基坑突涌。當(dāng)基坑下都有承壓水時(shí)，開挖基坑減小了含水層的上覆隔水層厚度?！?】增大支護(hù)結(jié)構(gòu)上的壓力。由于地下水的存在，設(shè)計(jì)擋土止水結(jié)構(gòu)上的水土壓力增大，相應(yīng)的增長(zhǎng)基坑支護(hù)的費(fèi)用和施工難度。地下工程地下工程大多位于地下水位以下。地下水對(duì)地下工程的影響特別突出，無論是設(shè)計(jì)還是施工，都必須考慮和控制地下水對(duì)地下工程產(chǎn)生的不良影響。地下水對(duì)地下工程的影響重要表現(xiàn)為以下三種：【1】產(chǎn)生靜水壓力作用于洞石襯砌，增長(zhǎng)支護(hù)結(jié)構(gòu)上的壓力，導(dǎo)致硐室圍巖沿軟弱結(jié)構(gòu)面滑動(dòng)，導(dǎo)致硐室變形、失穩(wěn)等。地下水還會(huì)產(chǎn)生滲漏、管涌，影響地下工程的正常使用?！?】地下水使巖土軟化，強(qiáng)度減少；使圍堰中軟弱夾層泥化，減小層間阻力；還會(huì)使某些巖土（如石膏、巖鹽、高嶺土等）產(chǎn)生溶解、膨脹，導(dǎo)致硐室變形?！?】導(dǎo)致地下工程施工中產(chǎn)生涌水、流砂、涌泥等現(xiàn)象，引起洞室變形、塌方和沖潰，甚至淹沒和堵塞洞室，砂、水混合物涌入洞室，經(jīng)常導(dǎo)致嚴(yán)重事故，影響地下工程的施工和地下建筑物的使用。八、人工減低水位的施工方法

人工減少地下水位，就是在基坑開挖前，預(yù)先在基坑四周埋設(shè)一定數(shù)量的濾水管(井)，運(yùn)用抽水設(shè)備，在基坑開挖前和開挖過程中不斷地抽出地下水，使地下水位減少到坑底以下，直至基礎(chǔ)工程施工完畢為止。人工減少地下水位不僅是一種施工措施，也是一種加固地基的方法（土中的水被抽出，土體變得密實(shí)，提高了基礎(chǔ)承載力）。人工減少地下水位的方法有：輕型井點(diǎn)、噴射井點(diǎn)、電滲井點(diǎn)、管井井點(diǎn)和深井井點(diǎn)等。

施工時(shí)可根據(jù)土的滲透系數(shù)、規(guī)定減少水位的深度、工程特點(diǎn)、設(shè)備條件及經(jīng)濟(jì)性等具體條件選擇。其中輕型井點(diǎn)降水應(yīng)用最廣泛

。1.輕型井點(diǎn)減少地下水位，是運(yùn)用(

真空

)原理，通過抽水設(shè)備將地下水從井點(diǎn)管內(nèi)不斷抽出，使原有地下水位降至坑底以下。2.當(dāng)基坑或溝槽寬度小于6m，且降水深度不大于5m時(shí)，井點(diǎn)平面布置可用(

單排線狀井點(diǎn)

)。

3.如寬度大于6m，或土質(zhì)不良，滲透系數(shù)較大時(shí)，則井點(diǎn)平面布置宜采用(

雙排線狀井點(diǎn)

)。

4.面積較大的基坑，井點(diǎn)平面布置宜用(環(huán)狀井點(diǎn)

)。

5.面積較大的基坑可布置為(

U形井點(diǎn)

)井點(diǎn)，以利挖土機(jī)械和運(yùn)送車輛出人基坑。

6.井點(diǎn)管的埋設(shè)深度"的計(jì)算式中，i表達(dá)地下水降落坡度，對(duì)于環(huán)狀井點(diǎn)，i取(1/10

)7.井點(diǎn)管的埋設(shè)深度"的計(jì)算式中，i表達(dá)地下水降落坡度，對(duì)單排線狀井點(diǎn)，i取(1/4)。

8.若計(jì)算出的"值大于井點(diǎn)管長(zhǎng)度，則應(yīng)(減少)井點(diǎn)管的埋置面以適應(yīng)降水深度的規(guī)定。

9.人工減少地下水位的方法重要有：

輕型井點(diǎn)

、噴射井點(diǎn)、電滲井點(diǎn)、管井井點(diǎn)及深井井點(diǎn)。10.施工時(shí)可根據(jù)(土的滲透系數(shù)、規(guī)定減少水位的深度、工程特點(diǎn)、設(shè)備條件及經(jīng)濟(jì)性)選擇減少地下水位的方法。

11.輕型井點(diǎn)系統(tǒng)的布置，應(yīng)根據(jù)(基坑或溝槽的平面形狀和尺寸、地下水位高低與流向、降水深度規(guī)定、基坑或溝槽的深度及土質(zhì)情況

)因素綜合擬定。

結(jié)語：近年來，大量地鐵修建、深基坑的開挖、極大的改變局部地下水位的變化，解決不妥，將引起附近地面沉降、開裂，既有建筑物基礎(chǔ)變形、建筑物開裂等。因此土木工程的設(shè)計(jì)與施工中，都必須研究地下水問題，只有掌握了建設(shè)場(chǎng)地帶的地下水埋藏條件、地下水的類型及其活動(dòng)的規(guī)律性，才干針對(duì)性的采用相應(yīng)措施，保證建筑物的安全施工和正常使用。參考文獻(xiàn)：【1】石振明，孫憲立主編。工程地質(zhì)學(xué)（第二版）。中國(guó)建筑工業(yè)出版社。2023年2月?！?】zhenmingshi,SunXianlieditor.Engineeringgeology(seconded