《岩土工程与地下水》

1、第一节 引起地下水环境变化的因素第二节 地面沉降第三节 地而塌陷第四节 滑坡第五节 水位水压变化对地基根底的有害作用第六节 地下水对地基土的渗流破坏第七节 地下水对混凝土根底的侵蚀破坏作用岩土工程与地下水整理整理pptppt世界上任何岩土工程都建在岩石圈上即建在岩土体上。岩土体是与大气圈、水圈、生物圈高紧密联系的地质体，而不是孤立的材料体。地质环境系统中最容易发生变化的是地下水。地下水位的变化能引起整个地质环境的变化。据统计，67%的建筑物被破坏是由于地下水位局部变化引起的，甚至诸如城市输水管道破损渗漏也能破坏地质环境的稳定性，导致建筑物遭受破坏。岩土工程应重视地下水工作。整理整理pptppt第一节 引起地下水环境变化的因素引起地下水位变化的因素可分为3 类：自然因素、温室效应、人类工程活动自然因素、温室效应、人类工程活动人类工程活动：人类工程活动是指人类为提高生存质量，对自然环境进行改造、利用的各种工程活动的总称。人类工程活动已成为改造地质环境的强大力量，它改变地下水的赋存环境，危害岩土工程。整理整理pptppt 引起地下水赋存环境变化的人类活动可分为两大类:1、引起地下水位上升的人

2、类工程活动2、引起地下水位下降的人类工程活动整理整理pptppt1.1.引起地下水位上升的人类工程活动：引起地下水位上升的人类工程活动：引起地下水位上升的人类工程活动：引起地下水位上升的人类工程活动：在城市地区将水引入地质环境造成地下水位上在城市地区将水引入地质环境造成地下水位上升的人类工程活动有：升的人类工程活动有：人工补给地下水源或为防止地面沉降，对含水层人工补给地下水源或为防止地面沉降，对含水层进行回灌；进行回灌；农田灌溉水渗流；农田灌溉水渗流；园林绿化浇水渗漏；园林绿化浇水渗漏；水库蓄水池渗漏；水库蓄水池渗漏；横切地下水流向的线型工程横切地下水流向的线型工程(如地铁、隧道、人防如地铁、隧道、人防工程等工程等)的上方地下壅水；的上方地下壅水；地面输水沟渠渗漏；地面输水沟渠渗漏；地下输水管道渗漏；地下输水管道渗漏；冷库地下凝结水聚集。冷库地下凝结水聚集。整理整理pptppt2.2.引起地下水位下降的人类工程活动引起地下水位下降的人类工程活动引起地下水位下降的人类工程活动引起地下水位下降的人类工程活动:在城市地区引起地下水位下降的在城市地区引起地下水位下降的在城市地区引起地下水位下降

3、的在城市地区引起地下水位下降的 类工程活动有类工程活动有类工程活动有类工程活动有:开采地下水；开采地下水；开采地下水；开采地下水；矿山排水硫干；矿山排水硫干；矿山排水硫干；矿山排水硫干；采油工程抽水采油工程抽水采油工程抽水采油工程抽水(水油混合体水油混合体水油混合体水油混合体)；沼泽地、盐碱地排水疏干；沼泽地、盐碱地排水疏干；沼泽地、盐碱地排水疏干；沼泽地、盐碱地排水疏干；横切地下水流向的钱型工程使下游水位下降；横切地下水流向的钱型工程使下游水位下降；横切地下水流向的钱型工程使下游水位下降；横切地下水流向的钱型工程使下游水位下降；城市地下排水管网排水、建筑物和沥青水泥铺面减城市地下排水管网排水、建筑物和沥青水泥铺面减城市地下排水管网排水、建筑物和沥青水泥铺面减城市地下排水管网排水、建筑物和沥青水泥铺面减少降水入渗；少降水入渗；少降水入渗；少降水入渗；地下工程商场、仓库、停车场等地下工程商场、仓库、停车场等地下工程商场、仓库、停车场等地下工程商场、仓库、停车场等)排水疏于；排水疏于；排水疏于；排水疏于；基坑工程降水；基坑工程降水；基坑工程降水；基坑工程降水；地下水面下排水管断裂排水等。地

4、下水面下排水管断裂排水等。地下水面下排水管断裂排水等。地下水面下排水管断裂排水等。整理整理pptppt第二节 地面沉降本节表达的地面沉降主要是指由于抽汲液体(以地下水为主，也包括油、气)所引起的区域性地面沉降，沉降面积一般都在100km2 以上。其它非抽汲地下水、油和气所引起的地面沉降，如构造活动所造成的地壳沉降，海平面上升造成的地面相对下降等不属于本节研究的范围。整理整理pptppt 一、地面沉降的危害(1)降低城市抵御洪水、潮水和海水入侵的能力。据对1983 年至1989 年苏州地面沉降灾害的评估，由于地面沉降必须增加的新建筑物垫高根底费、抗洪筑蜒费等10项市政直出就这2.6 亿元。(2)地面沉降引起桥墩、码头、仓库地坪下沉，桥面下净空减小，不利于航运。(3)地面沉降还会引起建筑物向沉降中心的水平移动，使建筑物倾斜或损坏，桥墩错动，铁路和管道凸起拉断。整理整理pptppt二、地面沉降地区的特点二、地面沉降地区的特点1 1沉降都发生于从地层中抽取一定量的流体沉降都发生于从地层中抽取一定量的流体(石石油或地下水油或地下水)之后。之后。2 2 流体在地层中都处于相对封闭条件之下，井流体在

5、地层中都处于相对封闭条件之下，井具有相当高的压力，抽取流体后，压力降低。具有相当高的压力，抽取流体后，压力降低。3 3发生地面沉降的地层都很新，发生地面沉降的地层都很新，一般不早于第一般不早于第三纪，即发生于未很好固结的地层中。三纪，即发生于未很好固结的地层中。4 4发生地面沉降的时间、范围和幅度，都与流体发生地面沉降的时间、范围和幅度，都与流体压力减低的时间、范围和幅度相对应。压力减低的时间、范围和幅度相对应。因此，在由粘性土层和砂层相互成层组成的平原地因此，在由粘性土层和砂层相互成层组成的平原地区，特别是在由淤泥或淤泥质粘士与砂土互层的区，特别是在由淤泥或淤泥质粘士与砂土互层的滨海地区，抽取承压水都可能引起地面沉降。滨海地区，抽取承压水都可能引起地面沉降。整理整理pptppt三、地面沉陷的机理抽取承压水、承压水位下降、空隙水压力下降、有效应力增加，岩土体压密粘土层不可恢复从地层中抽取地下水，使得水压下降，引起地层压缩，从而出现地面沉降，含水层的团结压缩量大大低于限制层的固结压缩量。因此可以得出结论，限制层团结压缩是地面沉降的主要原因，同时含水层压缩也可能有些影响。整理整理pptpp

6、t第三节 地面塌陷地面塌陷是松散土层中所产生的突发性断裂陷落，多发生于岩溶地区，在非岩溶地区也能见到。地面塌陷是我国岩溶地区常见的一种灾害地质现象，多为人为因素破坏天然环境的稳定状态引起的。地面塌陷危害很大，能够破坏农田、水利工程、交通线路.引起房屋破裂倒塌、地下管网断裂。徐州市区新生街的一次大塌陷，涉及范围达南北长约190m，东西宽约110m.直接倒榻房屋224 间，经济损失高达3000万元。整理整理pptppt地面塌陷的分布规律：1地面塌陷多分布在断裂带及褶皱轴部。2地面塌陷多分布于溶蚀洼地等地形低洼处。3 地面塌陷多分布河床两侧。4地面塌陷多分布在土层较薄的地方，土层越薄越越易塌陷。整理整理pptppt第四节 滑坡 滑坡是岩、土边坡丧失原有稳定性.一局部岩、土体对其下面岩、土体产生滑动。地下水作用与滑坡的稳定性：地下水对滑体的作用主要有两种：即地下水的物理化学作用和地下水的力学作用。1、地下水对滑体的物理理化学作用 软化岩土，降低潜在滑动面的内摩擦角和内聚力，影响边接稳定；地下水位上升，边坡岩体重量增加，滑动力增大，滑体容易滑动；地下水流可能造成冲刷、潜蚀、管涌等的发生，对边坡稳

7、定不利。整理整理pptppt2、地下水对滑坡的力学作用 地下水的力学作用能改变构成岩、土体的环境应力：孔隙水压力孔隙水压力和渗透压力和渗透压力。当滑体相对不透水，潜滑面有地下水活动时，所形成的孔隙水压力可以致使边坡破坏。整理整理pptppt第五节 水位水压变化对地基根底的有害作用一、地下水位变化对地基土物理力学性质的影响一、地下水位变化对地基土物理力学性质的影响1 1、地下水位上升的影响地下水位上升的影响1 1 地基土承载力降低。无论是砂性土或是粘性土地基土承载力降低。无论是砂性土或是粘性土地基，其承载力都具有随地下水上升而下降的必然地基，其承载力都具有随地下水上升而下降的必然性。性。2 2地基土湿陷。在干旱、半干早地区的土处于枯燥地基土湿陷。在干旱、半干早地区的土处于枯燥状态，状态，湿陷性黄土浸水后发生湿陷，引起地面塌陷、湿陷性黄土浸水后发生湿陷，引起地面塌陷、沉降。我国西北某市一教学楼竣工时，地下水位距沉降。我国西北某市一教学楼竣工时，地下水位距基底基底10m 10m 左右，施工时总沉降量为左右，施工时总沉降量为10-30rnm10-30rnm。不。不到一年后沉降即稳定，楼房投用后

8、地下水位逐渐上到一年后沉降即稳定，楼房投用后地下水位逐渐上升，数年后水位距基底仅升，数年后水位距基底仅3m.3m.附加沉降量达附加沉降量达300mm300mm。整理整理pptppt3 3 砂土地震液化加剧。地下水与砂土液化密切砂土地震液化加剧。地下水与砂土液化密切砂土地震液化加剧。地下水与砂土液化密切砂土地震液化加剧。地下水与砂土液化密切相关，没有水，也就没有所谓砂土的液化。经研究相关，没有水，也就没有所谓砂土的液化。经研究相关，没有水，也就没有所谓砂土的液化。经研究相关，没有水，也就没有所谓砂土的液化。经研究发现，随着地下水位上升，发现，随着地下水位上升，发现，随着地下水位上升，发现，随着地下水位上升，砂土抗地震液化能力随砂土抗地震液化能力随砂土抗地震液化能力随砂土抗地震液化能力随之减弱。之减弱。之减弱。之减弱。4 4地基土冻胀。在寒冷地区，由于冻结作用，岩地基土冻胀。在寒冷地区，由于冻结作用，岩地基土冻胀。在寒冷地区，由于冻结作用，岩地基土冻胀。在寒冷地区，由于冻结作用，岩土中水分迁移并集中，形成冰夹层或冰椎等，造成土中水分迁移并集中，形成冰夹层或冰椎等，造成土中水分迁移并集中，形

9、成冰夹层或冰椎等，造成土中水分迁移并集中，形成冰夹层或冰椎等，造成地基土冻胀、地面隆起、桩台隆胀等。地基土冻胀、地面隆起、桩台隆胀等。地基土冻胀、地面隆起、桩台隆胀等。地基土冻胀、地面隆起、桩台隆胀等。5 5 地基土盐渍化。在干旱、半干旱平原地区，地基土盐渍化。在干旱、半干旱平原地区，地基土盐渍化。在干旱、半干旱平原地区，地基土盐渍化。在干旱、半干旱平原地区，当潜在位上升接近地表时，由于强烈的蒸发浓缩作当潜在位上升接近地表时，由于强烈的蒸发浓缩作当潜在位上升接近地表时，由于强烈的蒸发浓缩作当潜在位上升接近地表时，由于强烈的蒸发浓缩作用，使盐分在上部土层聚集形成盐渍土，这不仅改用，使盐分在上部土层聚集形成盐渍土，这不仅改用，使盐分在上部土层聚集形成盐渍土，这不仅改用，使盐分在上部土层聚集形成盐渍土，这不仅改变了土的物理力学性质，而且还改变了潜水的化学变了土的物理力学性质，而且还改变了潜水的化学变了土的物理力学性质，而且还改变了潜水的化学变了土的物理力学性质，而且还改变了潜水的化学成分。成分。成分。成分。地下水矿化度增高，增强了土及地下水对根地下水矿化度增高，增强了土及地下水对根地下水矿化

10、度增高，增强了土及地下水对根地下水矿化度增高，增强了土及地下水对根底和建筑物的腐蚀作用。底和建筑物的腐蚀作用。底和建筑物的腐蚀作用。底和建筑物的腐蚀作用。整理整理pptppt2、地下水位下降的影响 当地下水位升降变化只在地基根底底面以下较深的范围内发生时，地下水位下降对地基根底影响不大。当地下水位在根底底面以下压缩层范围内下降时，土的自重应力增加，可能引起地基根底的附加沉降，如果土质不均匀或地下水突然下降，可能造成建筑物变形破坏。整理整理pptppt二、地下水压力对地基根底的破坏作用n1、基坑突水 当基坑下伏有承压含水层时如果开挖后基坑底所留隔水层支持不住承压水压力的作用，隔水层将被顶裂，发生冒水冒砂、淹水甚至毁坑事故。这一工程地质现象称为基坑突水。整理整理pptppt2 2、潜水浮托力与根底抬起、潜水浮托力与根底抬起 在地下水位埋深浅的地区，通常果用人工降在地下水位埋深浅的地区，通常果用人工降水的方法进行根底工程施工。在这种情况下根底施水的方法进行根底工程施工。在这种情况下根底施工完成后的维护期仍需继续进行排水，否那么地下工完成后的维护期仍需继续进行排水，否那么地下水位恢复上升所产生

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