工程巖土-智能建造技術(shù)專16課件講解

主講人：方麗莉工程巖土智能建造技術(shù)專業(yè)資源庫知識點地下水的認(rèn)知地下水的認(rèn)知地下水概述1地下水的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)2地下水的類型及特征3地下水的不良作用4課程目標(biāo)思政目標(biāo)樹立保護自然、可持續(xù)發(fā)展的理念了解地下水的相關(guān)概念；了解地下水的性質(zhì)知識目標(biāo)能分辨地下水的類型；能讀懂潛水等水位線圖能力目標(biāo)一、地下水概述地下水的認(rèn)知1.定義存在于地表以下的土層及巖石孔隙、裂隙和空洞中的水，它主要由大氣降水和地表水滲入地下形成。地下水的認(rèn)知一、地下水概述1.地下水形成的條件形成條件描述巖性條件巖石中的空隙和裂隙大，形成含水層，比如砂巖層、礫巖層、石灰?guī)r層等?？紫逗土严渡俣?，相對致密的巖土層，稱為不透水層或稱隔水層如頁巖層、泥巖層等。地質(zhì)構(gòu)造條件地質(zhì)構(gòu)造發(fā)育地帶，巖層透水性增強，常形成良好的蓄水空間，如致密的不透水層，當(dāng)其位于褶曲軸附近時可因裂隙發(fā)育而強烈透水，斷層破碎帶是地下水流動的通道。氣候條件對地下水的形成有著重要的影響，如大氣降水、地表徑流、蒸發(fā)等方面的變化將影響到地下水的水量。地貌條件在不同的地貌部位對地下水的形成關(guān)系密切。一般在平原、山前區(qū)易于儲存地下水，形成良好的含水層；在山區(qū)一般很難儲存大量的地下水。人為因素比如大量抽取地下水，會引起地下水位大幅下降；修建水庫，可促使地下水位上升等。二、地下水的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)1.物理性質(zhì)地下水的認(rèn)知黃石公園彩虹色溫泉江西五味泉——酸甜苦辣咸顏色溫度味道導(dǎo)電性沸騰的開水地下水的認(rèn)知二、地下水的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)2.化學(xué)成分

地下水的化學(xué)成分可呈離子、分子、化合物和氣體狀態(tài)，而以離子狀態(tài)者為最多。常見的離子：Clˉ、SO42ˉ、HCOˉ、K+、Na+、Ca2+、Mg2+等七種。化合物有：Fe2Ｏ3、Al2Ｏ3、H2SiO3等；氣體有：Ｏ2、Ｎ2、CO2、CH4、Ｈ2Ｓ等；還含有有機質(zhì)和細菌成分。地下水的認(rèn)知二、地下水的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)2.化學(xué)成分化學(xué)成分類別硬度（mg/L）極軟水軟水微硬水硬水極硬水＜4242～8484～168168～252＞252礦化度（g/L）淡水低礦化水中礦化水高礦化水鹵水＜11～33～1010～50＞50pH值強酸性水酸性水弱酸性水中性水弱堿性水堿性水強堿性水＜4.04.0～5.05.0～6.06.0～7.57.5～9.09.0～10.0＞10.0地下水的認(rèn)知三、地下水的類型及特征地下水的認(rèn)知三、地下水的類型及特征1.按埋藏條件分類自上而下，依次分為包氣帶水、潛水和承壓水自流井地下水的認(rèn)知三、地下水的類型及特征1.按埋藏條件分類包氣帶水特征—1.在包氣帶局部隔水層上積聚具有自由水面的重力水，稱為上層滯水。

2.包氣帶中還有一部分水稱為毛細水。毛細水（在巖、土細小孔隙、裂隙內(nèi)，由于受表面張力和附著力的支持而充填的水）可對地基產(chǎn)生毛細水壓力，引起基礎(chǔ)的附加下沉。分布—范圍很小，水量一般不大，動態(tài)變化很顯著補給和排泄—分布最接近地表，接受大氣降水和凝結(jié)水的補給以蒸發(fā)形式排泄或向隔水底板邊緣排泄。

包氣帶中上層滯水示意圖

A—上層滯水；B—潛水

1—透水砂層；2—隔水層；3—含水層地下水的認(rèn)知三、地下水的類型及特征1.按埋藏條件分類潛水潛水埋藏示意圖１—沙層；2—隔水層；3—含水層；4—潛水面；5—基準(zhǔn)面；T—潛水埋藏深度；H0—含水層厚度；H—潛水位特征—飽和帶中第一個穩(wěn)定隔水層之上、具有自由水面的含水層中的重力水。潛水在重力作用下，由水位高的地方向水位低的地方徑流。水質(zhì)變化較大，且易受到污染。分布—一般情況下分布區(qū)與補給區(qū)一致，動態(tài)有明顯的季節(jié)變化補給和排泄—通過包氣帶接受大氣降水、地表水等補給。排泄通常有兩種方式：一種是水平排泄，以泉的方式排泄或流入地表水等；另一種是垂直排泄，通過包氣帶蒸發(fā)進入大氣。地下水的認(rèn)知三、地下水的類型及特征潛水1.按埋藏條件分類

為了解潛水的分布特征，需要繪制潛水等水位線圖。它是潛水面上將高程相同的點連接而成的。具體應(yīng)用：潛水的流向計算潛水面坡度潛水的埋藏深度潛水與地表水之間的補給地下水的認(rèn)知三、地下水的類型及特征1.按埋藏條件分類潛水潛水與地表水之間的補給地下水的認(rèn)知三、地下水的類型及特征1.按埋藏條件分類承壓水

承壓水充滿于兩個穩(wěn)定隔水層之間、含水層中具有水頭壓力的地下水。承壓性是其重要特征，如果受地質(zhì)構(gòu)造影響或鉆孔穿透隔水層時，地下水就會受到水頭壓力而自動上升，甚至噴出地表形成自流水。由于受隔水層的覆蓋，其受氣候及其他水文因素的影響較小，故其水質(zhì)較好。地下水的認(rèn)知三、地下水的類型及特征1.按埋藏條件分類承壓水分布—分布區(qū)和補給區(qū)不一致，一般補給區(qū)遠小于分布區(qū)。動態(tài)比較穩(wěn)定，水量變化不大。補給與排泄—在含水層直接出露的補給區(qū)，接受大氣降水或地表水補給；排泄可以由補給區(qū)流向地勢較低處，或者由地勢較低處向上流至排泄區(qū)，以泉的形式出露地表，或者通過補給該區(qū)的潛水或地表水而排泄。地下水的認(rèn)知四、地下水的不良作用1.地基沉降

地下水位下降，往往會引起地表塌陷、地面沉降等。

對建筑物本身而言，在基礎(chǔ)底面以下壓縮層內(nèi)，隨著地下水位下降，巖土的自重壓力增加，可能引起地基基礎(chǔ)的附加沉降。

若降水不當(dāng)，會使周圍地基土層產(chǎn)生固結(jié)沉降，輕者造成鄰近建筑物或地下管線的不均勻沉降；重者使建筑物基礎(chǔ)下的土體顆粒流失或掏空，導(dǎo)致建筑物開裂和危及安全等。地面裂縫地表沉降地下水的認(rèn)知四、地下水的不良作用2.地下水的侵蝕性

地下水侵蝕性的影響主要體現(xiàn)為水對混凝土、可溶性石材、管道以及金屬材料的侵蝕危害。

土木工程建筑物，如橋梁基礎(chǔ)、地下洞室襯砌和邊坡支擋建筑物等，都要長期與地下水相接觸，地下水中各種化學(xué)成分與建筑物中的混凝土、鋼筋等產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，使其中某些物質(zhì)被溶蝕，強度降低，影響著建筑物的穩(wěn)定性。地下水滲入混凝土內(nèi)壁被腐蝕的鋼筋地下水的認(rèn)知四、地下水的不良作用3.流砂流砂是指在向上滲流作用下局部土體表面的隆起、頂穿或粗顆粒群同時浮動而流失的現(xiàn)象。流砂多發(fā)生在顆粒級配均勻而細的粉、細砂中，有時在粉土中亦會發(fā)生，其表現(xiàn)形式是所有顆粒同時從一近似于管狀通道被滲透水流沖走。流砂發(fā)展結(jié)果是使基礎(chǔ)發(fā)生滑移或不均勻下沉，基坑坍塌，基礎(chǔ)懸浮等。流砂破壞一般是突然發(fā)生的，對巖土工程危害很大。流砂溢出口流砂導(dǎo)致邊坡坍塌地下水的認(rèn)知四、地下水的不良作用4.管涌管涌是指在滲流作用下土體中的細顆粒在粗顆粒形成的孔隙孔道中發(fā)生移動并被帶出，逐漸形成管形通道，從而掏空地基或壩體，使地基或斜坡變形、失穩(wěn)的現(xiàn)象。管涌通常是由于工程活動而引起的，但在有地下水出露的斜坡、岸邊或有地下水溢出的地帶也有發(fā)生。管涌現(xiàn)象通過壩基的管涌圖壩體管涌破壞地下水的認(rèn)知四、地下水的不良作用5.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，地下水對其將產(chǎn)生浮力作用如果基礎(chǔ)位于透水性強的巖土層，比如粉性土、砂性土、碎石土和節(jié)理發(fā)育的巖石地基，則按地下水100%計算浮托力；如果基礎(chǔ)位于節(jié)理不發(fā)育的巖石地基上，則按地下水50%計算浮托力。地下水的認(rèn)知四、地下水的不良作用6.基坑突涌

當(dāng)基坑下