工程地质学-地下水讲解.ppt

* * 第5章 地下水 内容提要 5.1概述 5.2地下水的类型及其主要特征 5.3地下水的性质 5.4地下水对工程建筑的影响 地下水是赋存在地表以下岩土空隙中的水。 岩土的空隙: 松散沉积物中的孔隙 坚硬岩石中的裂隙 可溶性岩石中的溶隙 连通性好 分布不均匀 连通性差 5.1概述 1、概念 5.3 地下水的性质 1、温度： 2、颜色： 3、透明度： 4、气味： 5、味道： 6、导电性： 一、地下水的物理性质 由于地下水形成的环境不同，其温度变化范围很大； 常随埋藏深度不同而异，埋藏越深、水温越高。 主要受气候条件和地热控制 纯净的地下水是无色的，当含有某些化学成分或悬浮物质时，会带有一定颜色。 纯净的地下水是透明的，但含有有机质、矿物质及胶体时，地下水将变得浑浊不清。 地下水一般是无嗅无味的，当含有气体或有机质时，会具有特殊的气味。 主要取决于地下水的化学成分 取决于电解质的数量和性质，离子含量 多，离子价数 高，导电性越强 物质 硬水 低铁 高铁 硫化氢 锰化物 腐植酸盐 硫细菌 颜色 浅蓝 淡灰 锈色 翠绿 暗红 暗黄 灰黑 红色 过冷水（低于0℃），冷水（0～20℃），温水（21～42℃），热水（43～100℃），过热水(高于100℃) O2、Ca、Mg、Na、K等元素在地下水中最常见，其溶解度各不相同，多以离子、化合物分子和气体状态存在于地下水中。 ①主要离子成分 ②主要气体成分 ③胶体成分与有机质 二、地下水的化学成分 1、常见成分 阳离子—Na＋、K＋、Ca2＋、Mg2＋ 阴离子—Cl－、SO42－、HCO3－ —O2、N2、CO2、H2S Fe2O3、Al2O3、H2SiO3 C、H、O为主的有机质 2、氢离子浓度 氢离子浓度是指水的酸碱度，用PH值表示：PH = lg[H+] 根据PH值可将地下水分为5类： 强酸性水、弱酸性水、中性水、弱碱性水、强碱性水 地下水的氢离子浓度为一般酸性侵蚀指标。 3、总矿化度(M) 水中离子、分子和各种化合物的总量称为总矿化度 通常以在105℃～110℃温度下将水蒸干后剩余干涸物的含量来确定。 ①表示方法： ②根据总矿化度对地下水进行分类： 4、水的硬度 地下水中Ca2＋和Mg2＋的总含量称为总硬度 暂时硬度： 永久硬度： ① 总 硬 度 由于煮沸而减少的那部分Ca2＋、Mg2＋的含量 煮沸时未发生碳酸盐沉淀的那部分Ca2＋、Mg2＋含量 水煮沸后，水中一部分Ca2＋、Mg2＋的重碳酸盐因失去CO2而生成碳酸盐沉淀下来，使水中的Ca2＋、Mg2＋含量减少。 3、总矿化度(M) ②根据硬度对地下水进行分类： 极软水、软水、微硬水、硬水、极硬水 5、地下水的侵蚀性 地下水对混凝土的侵蚀破坏类型包括分解性侵蚀、结晶性侵蚀和分解结晶复合性侵蚀。 ①分解性侵蚀： 是指Ca(OH)2和CaCO3使砼分解破坏的作用 一般酸性侵蚀： 水中H＋与Ca(OH)2起反应使砼发生破坏 碳酸性侵蚀： 由于CaCO3在侵蚀性CO2作用下溶解使砼遭受破坏 主要是硫酸盐侵蚀，是含有硫酸盐的水与砼发生反应，在砼的孔洞中形成石膏和硫酸铝盐晶体；由于结晶膨胀作用使砼的强度降低以致破坏。 结晶侵蚀常与分解性侵蚀相伴发生，后者往往更能促进其进行 复合性侵蚀主要是水中Mg2+、NH4+、Cl－、SO42－、HCO3－等与砼发生反应使其强度降低以致破坏。 ②结晶性侵蚀： ③结晶分解复合性侵蚀 生成硫酸铝盐的反应式为： 晶体 石膏是形成硫酸铝盐的中间产物。 地基沉降、流砂、潜蚀、地下水的浮拖作用、基坑突涌、钢筋混凝土腐蚀 1、地基沉降 轻者造成邻近建筑物或地下管线的不均匀沉降； 重者使建筑物基础下的土体颗粒流失、甚至掏空，导致建筑物开裂而危及生命和财产安全。 ①在进行建筑基础施工时，为避免基坑内蓄水给施工造成不便， 常需降低地下水位；若降水不当，会使地基土产生固结沉降： 漏斗对称时，容易引起地基沉降； 漏斗不对称时，容易使上部建筑或地下管线产生不均匀沉降、甚至开裂。 ②过量抽取地下水，会形成漏斗状的弯曲水位： 由于土层的不均匀性和边界条件的复杂性 5.4 地下水对工程建筑的影响 2、流砂 地下水在渗流过程中受到土体的阻力，相应地，水对土体产生反力，称为～。 ①动水力： ②流砂： 出现流砂时的水力坡度称为“临界水力坡度”或“临危梯度” (icr) 渗流自下而上时，动水力可以抵消土的部分重力，使土颗粒间的压力减小；当自下而上的动水力等于土的浮重度时，土粒之间将毫无压力，土粒处于悬浮状态，这种现象称为～。 i icr时，土