第三章_水地質(zhì)作用

1、第三章第三章 水的地質(zhì)作用水的地質(zhì)作用3.1 地表水的地質(zhì)作用地表水的地質(zhì)作用 3.1.1 概述概述地表水地表水暫時(shí)流水暫時(shí)流水經(jīng)常流水經(jīng)常流水地表水的地質(zhì)作用地表水的地質(zhì)作用侵蝕作用侵蝕作用搬運(yùn)作用搬運(yùn)作用沉積作用沉積作用 3.1.2 暫時(shí)流水的地質(zhì)作用暫時(shí)流水的地質(zhì)作用 一、淋濾作用及殘積層一、淋濾作用及殘積層大氣降水后短暫時(shí)間內(nèi)在地表形成的流水。大氣降水后短暫時(shí)間內(nèi)在地表形成的流水。淋濾作用：淋濾作用：殘積層：殘積層：地表以下、基巖風(fēng)化帶以上的松散破碎物質(zhì)地表以下、基巖風(fēng)化帶以上的松散破碎物質(zhì)成分與下伏基巖成分密切相關(guān)成分與下伏基巖成分密切相關(guān)厚度與地形、降水量、水中化學(xué)成分等相關(guān)厚度與

2、地形、降水量、水中化學(xué)成分等相關(guān)孔隙率大，含水量高，不宜做建筑地基孔隙率大，含水量高，不宜做建筑地基大氣降水向地下滲透時(shí)，將地表細(xì)小物質(zhì)大氣降水向地下滲透時(shí)，將地表細(xì)小物質(zhì)和溶解物質(zhì)帶走，將粗粒物質(zhì)或難溶物質(zhì)和溶解物質(zhì)帶走，將粗粒物質(zhì)或難溶物質(zhì)殘留原地的過程。殘留原地的過程。 二、洗刷作用及坡積層二、洗刷作用及坡積層洗刷作用：洗刷作用：坡積層：坡積層：坡面流水將山坡上風(fēng)化物質(zhì)帶到坡面流水將山坡上風(fēng)化物質(zhì)帶到坡腳平緩處堆積的過程。坡腳平緩處堆積的過程。位于山坡坡腳處，厚度變化大位于山坡坡腳處，厚度變化大成分為山坡上基巖，與下伏基巖無關(guān)成分為山坡上基巖，與下伏基巖無關(guān)層理不明顯，碎石棱角清楚層理不

3、明顯，碎石棱角清楚松散、富水，易滑坡，不宜做建筑地基松散、富水，易滑坡，不宜做建筑地基 三、沖刷作用及洪積層三、沖刷作用及洪積層沖刷作用：沖刷作用：洪積層：洪積層：地表水向低洼溝槽匯集過程中，水量增大，地表水向低洼溝槽匯集過程中，水量增大，攜帶泥沙石塊漸多，侵蝕能力增強(qiáng)，使溝槽攜帶泥沙石塊漸多，侵蝕能力增強(qiáng)，使溝槽變深變寬的過程。變深變寬的過程。1.溝谷入山前平原、山間盆地、流入河流處溝谷入山前平原、山間盆地、流入河流處2.成分復(fù)雜，取決于上游匯水區(qū)巖石種類成分復(fù)雜，取決于上游匯水區(qū)巖石種類3.平面上，扇頂粗大，扇緣漸細(xì)；斷面上，地表細(xì)，平面上，扇頂粗大，扇緣漸細(xì)；斷面上，地表細(xì)， 地下粗。地

4、下粗。4.在洪積扇上修筑工程，首先要注意洪積扇的活動(dòng)在洪積扇上修筑工程，首先要注意洪積扇的活動(dòng)性。性。平面平面 縱剖面縱剖面 3.1.3 河流的地質(zhì)作用河流的地質(zhì)作用上游上游中游中游下游下游位于高山峽谷，流量不大但流速很高位于高山峽谷，流量不大但流速很高河谷較寬，河漫灘和河流階地發(fā)育河谷較寬，河漫灘和河流階地發(fā)育位于平原地區(qū)，流量大而流速較低位于平原地區(qū)，流量大而流速較低 河流的侵蝕作用、搬運(yùn)作用和沉積作用在河流的侵蝕作用、搬運(yùn)作用和沉積作用在整條河流上同時(shí)進(jìn)行，相互影響。整條河流上同時(shí)進(jìn)行，相互影響。 一、河流的侵蝕、搬運(yùn)和沉積作用一、河流的侵蝕、搬運(yùn)和沉積作用 1. 侵蝕作用侵蝕作用下蝕作

5、用：下蝕作用：側(cè)蝕作用：側(cè)蝕作用：212EQv河水動(dòng)能：河水動(dòng)能：河水流量河水流量流速流速切割河底，使河床變深切割河底，使河床變深與與流速流速、流量，組成河床物質(zhì)有關(guān)、流量，組成河床物質(zhì)有關(guān)沖刷河岸，使河床變彎、變寬沖刷河岸，使河床變彎、變寬 下蝕和側(cè)蝕是同時(shí)進(jìn)行的，下蝕和側(cè)蝕是同時(shí)進(jìn)行的，但河流上游以下以下蝕為主，下游但河流上游以下以下蝕為主，下游以側(cè)蝕為主。以側(cè)蝕為主。（2）側(cè)蝕作用）側(cè)蝕作用原始彎曲原始彎曲河床中障礙物河床中障礙物沖刷部位沖刷部位淤積部位淤積部位主流線主流線主流線主流線淺灘淺灘淤積部位淤積部位沖刷部位沖刷部位河曲河曲蛇曲蛇曲牛軛湖牛軛湖沼澤沼澤 2. 搬運(yùn)作用搬運(yùn)作用搬運(yùn)

6、能力與流速關(guān)系最大搬運(yùn)能力與流速關(guān)系最大物理搬運(yùn)：物理搬運(yùn)：化學(xué)搬運(yùn)：化學(xué)搬運(yùn)：泥砂石塊泥砂石塊可溶鹽類和膠體物質(zhì)可溶鹽類和膠體物質(zhì)懸浮式懸浮式跳躍式跳躍式滾動(dòng)式滾動(dòng)式 良好的分選性和磨圓度是河流沉積物區(qū)別與良好的分選性和磨圓度是河流沉積物區(qū)別與其他成因沉積物的重要特征。其他成因沉積物的重要特征。 3. 沉積作用和沖積層沉積作用和沖積層河谷沉積河谷沉積山前沉積山前沉積河口沉積河口沉積河床河床河漫灘河漫灘沖積扇沖積扇沖積平原沖積平原水下三角洲水下三角洲陸上三角洲陸上三角洲 沖積層的特征沖積層的特征1.分布在河床、沖積扇、沖積平原或三角洲中分布在河床、沖積扇、沖積平原或三角洲中成分復(fù)雜，分選性好，

7、層理明顯，磨圓度高成分復(fù)雜，分選性好，層理明顯，磨圓度高2.沖積層多可做建筑地基，但應(yīng)注意沖積層多可做建筑地基，但應(yīng)注意不良沉積不良沉積物物3.沖積層成分可做建材或水源沖積層成分可做建材或水源 二、河谷橫斷面及河流階地二、河谷橫斷面及河流階地 1. 河谷橫斷面河谷橫斷面(1)(2)(4)(3)(5)(6)(6)(5)(4)(3)(2)IIIIIIIIIIII 12345 2. 河流階地河流階地河谷內(nèi)河流侵蝕或沉積作用形成的階梯狀地形。河谷內(nèi)河流侵蝕或沉積作用形成的階梯狀地形。分類分類 按形態(tài)按形態(tài)縱向階地縱向階地橫向階地橫向階地按組成物質(zhì)按組成物質(zhì)侵蝕階地侵蝕階地基座階地基座階地沖積階地沖積階

8、地 三、河流地質(zhì)作用與工程建筑的關(guān)系三、河流地質(zhì)作用與工程建筑的關(guān)系3.2 地下水的地質(zhì)作用地下水的地質(zhì)作用 3.2.1 地下水的基本知識(shí)地下水的基本知識(shí)地下水地下水：儲(chǔ)藏和運(yùn)動(dòng)于巖土的孔隙和裂隙的水。：儲(chǔ)藏和運(yùn)動(dòng)于巖土的孔隙和裂隙的水。生產(chǎn)生活供水的重要來源生產(chǎn)生活供水的重要來源地下水活動(dòng)又對(duì)工程建設(shè)造成影響地下水活動(dòng)又對(duì)工程建設(shè)造成影響 一、水在巖土中的存在狀態(tài)一、水在巖土中的存在狀態(tài)氣態(tài)氣態(tài)固態(tài)固態(tài)液態(tài)液態(tài)吸著水吸著水薄膜水薄膜水毛細(xì)水毛細(xì)水重力水重力水34567812地下水面以上直到地表地下水面以上直到地表地下水面以下自由流動(dòng)的重力水地下水面以下自由流動(dòng)的重力水 二、巖土的主要水理性質(zhì)

9、二、巖土的主要水理性質(zhì)溶水性溶水性持水性持水性給水性給水性透水性透水性溶水度溶水度：巖土中容納的水的體積與巖：巖土中容納的水的體積與巖土總體積之比土總體積之比持水度持水度：靠分子引力和毛細(xì)力保持的：靠分子引力和毛細(xì)力保持的水的體積與巖土總體積之比水的體積與巖土總體積之比給水度給水度：能自由流出的水的體積與巖：能自由流出的水的體積與巖土總體積之比土總體積之比滲透系數(shù)滲透系數(shù)：與巖土性質(zhì)和滲透液體的：與巖土性質(zhì)和滲透液體的物理性質(zhì)相關(guān)的常數(shù)物理性質(zhì)相關(guān)的常數(shù)溶溶 水水 的的微溶水的微溶水的不溶水的不溶水的強(qiáng)持水的強(qiáng)持水的弱持水的弱持水的不持水的不持水的透透 水水 的的半透水的半透水的不透水的不透水

10、的給水度給水度 = 溶水度溶水度 - - 持水度持水度影響因素：孔隙、裂隙的大小及數(shù)量影響因素：孔隙、裂隙的大小及數(shù)量孔隙：顆粒大小、均勻程度、級(jí)配孔隙：顆粒大小、均勻程度、級(jí)配裂隙：寬度、密度、連通程度裂隙：寬度、密度、連通程度 三、地下水的物理性質(zhì)與化學(xué)成分三、地下水的物理性質(zhì)與化學(xué)成分 1. 物理性質(zhì)物理性質(zhì)溫溫 度：度：顏顏 色：色：透明度：透明度：臭臭 味：味：口口 味：味：比比 重：重：導(dǎo)電性：導(dǎo)電性：放射性：放射性：與埋深、地下補(bǔ)給條件及地質(zhì)條件有關(guān)與埋深、地下補(bǔ)給條件及地質(zhì)條件有關(guān)取決于水中化學(xué)成分及懸浮物取決于水中化學(xué)成分及懸浮物與礦物質(zhì)、有機(jī)質(zhì)或膠體物質(zhì)含量有關(guān)與礦物質(zhì)、有

11、機(jī)質(zhì)或膠體物質(zhì)含量有關(guān)與所含氣體或有機(jī)質(zhì)有關(guān)與所含氣體或有機(jī)質(zhì)有關(guān)決定于水中化學(xué)成分決定于水中化學(xué)成分取決于所含各成分的含量取決于所含各成分的含量取決于溶解于地下水中的鹽量取決于溶解于地下水中的鹽量放射性物質(zhì)含量放射性物質(zhì)含量 2. 化學(xué)成分化學(xué)成分22234,aaNKCMgClHCOSO323232SiOHOAlOFe、SHCHCOON24222、離子：離子：化合物：化合物：氣體：氣體： 地下水的化學(xué)成分主要取決于與地下水的化學(xué)成分主要取決于與地下水相接觸的巖土成分及其性質(zhì)。地下水相接觸的巖土成分及其性質(zhì)。 按化學(xué)成分分類按化學(xué)成分分類按總礦化程度分類按總礦化程度分類按硬度分類按硬度分類按按

12、pH分類分類淡水淡水 ：50極軟水，軟水，微硬水，硬水，極硬水極軟水，軟水，微硬水，硬水，極硬水強(qiáng)酸性水：強(qiáng)酸性水：9水中所含水中所含鈣、鎂離鈣、鎂離子的數(shù)量子的數(shù)量地下水中所地下水中所含各種離子、含各種離子、分子及化合分子及化合物的總量。物的總量。水在水在105110C下烘干后下烘干后干涸殘?jiān)母珊詺堅(jiān)馁|(zhì)量表示。質(zhì)量表示?？傆捕瓤傆捕?= 暫時(shí)暫時(shí)硬度硬度+永久硬度永久硬度 3. 水質(zhì)評(píng)價(jià)水質(zhì)評(píng)價(jià)生活飲用水：生活飲用水：生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)GB5749-2006工工 業(yè)業(yè) 用用 水：水垢的影響，腐蝕問題水：水垢的影響，腐蝕問題工工 程程 用用 水：水：pH值，值，SO42-

13、的含量的含量 3.2.2 地下水的基本類型地下水的基本類型 一、地下水按埋藏條件分類及其特征一、地下水按埋藏條件分類及其特征 上層滯水上層滯水 潛潛 水水承壓水承壓水埋藏在地面以下包氣帶中的水。埋藏在地面以下包氣帶中的水。埋藏在地面以下，第一個(gè)穩(wěn)定隔水層埋藏在地面以下，第一個(gè)穩(wěn)定隔水層以上的飽水帶中的重力水。以上的飽水帶中的重力水。 埋藏在充滿在兩個(gè)隔水層之間的地下埋藏在充滿在兩個(gè)隔水層之間的地下水，是有壓重力水。水，是有壓重力水。含水層含水層隔水層隔水層含水層含水層：在正常水力梯度下，飽水、透水并能給出：在正常水力梯度下，飽水、透水并能給出一定水量的巖土層。一定水量的巖土層。隔水層隔水層：在

14、正常水力梯度下不透水或透水相對(duì)微弱：在正常水力梯度下不透水或透水相對(duì)微弱的巖土層。的巖土層。 1. 上層滯水上層滯水非重力水非重力水：指吸著水、薄膜水和毛細(xì)水，又稱土壤水：指吸著水、薄膜水和毛細(xì)水，又稱土壤水 重重 力力 水水 ：指包氣帶中局部隔水層上的水：指包氣帶中局部隔水層上的水特特 征：征：接近地表，接受大氣降水補(bǔ)給，以蒸發(fā)接近地表，接受大氣降水補(bǔ)給，以蒸發(fā)形式或向隔水底板邊緣排泄。動(dòng)態(tài)變化形式或向隔水底板邊緣排泄。動(dòng)態(tài)變化很不穩(wěn)定。很不穩(wěn)定。工程意義：工程意義：供水意義不大。常是引起土質(zhì)邊坡滑坍、供水意義不大。常是引起土質(zhì)邊坡滑坍、黃土路基沉陷、路基凍脹等災(zāi)害的主要黃土路基沉陷、路基凍

15、脹等災(zāi)害的主要因素。因素。 2. 潛水潛水（2）特征：）特征：與大氣相通，具自由水面，補(bǔ)給區(qū)與分布區(qū)與大氣相通，具自由水面，補(bǔ)給區(qū)與分布區(qū)一致，動(dòng)態(tài)受氣候影響較大。潛水面形狀受一致，動(dòng)態(tài)受氣候影響較大。潛水面形狀受地形影響。地形影響。（1）分布：）分布：主要埋藏在第四紀(jì)松散沉積物中。主要埋藏在第四紀(jì)松散沉積物中。潛水面：潛水面：潛水有一個(gè)無壓的自由水面。潛水有一個(gè)無壓的自由水面。影響因素影響因素地表地形：坡度變大，潛水面坡度變大地表地形：坡度變大，潛水面坡度變大含水層厚度：變大，潛水面坡度變緩含水層厚度：變大，潛水面坡度變緩巖土層的透水性能：變大，潛水面坡度變緩巖土層的透水性能：變大，潛水面坡

16、度變緩（3）補(bǔ)給：）補(bǔ)給：大氣降水通過包氣帶向下滲透。大氣降水通過包氣帶向下滲透。水量影響因素水量影響因素大氣降水性質(zhì)大氣降水性質(zhì)地表植物覆蓋情況地表植物覆蓋情況地面坡度地面坡度包氣帶巖土層的透水性包氣帶巖土層的透水性包氣帶的厚度包氣帶的厚度（4）徑流和排泄）徑流和排泄含水巖土層性質(zhì)含水巖土層性質(zhì)潛水面水力坡度潛水面水力坡度地形切割程度地形切割程度氣候條件氣候條件 3. 承壓水承壓水（2）特征）特征：不具自由水面，并承受一定的水頭壓：不具自由水面，并承受一定的水頭壓力。分布區(qū)和補(bǔ)給區(qū)不一致。動(dòng)態(tài)變力。分布區(qū)和補(bǔ)給區(qū)不一致。動(dòng)態(tài)變化較穩(wěn)定。不易受地面污染?；^穩(wěn)定。不易受地面污染。最適宜形成承壓

17、水的地質(zhì)構(gòu)造：最適宜形成承壓水的地質(zhì)構(gòu)造：（1）分布）分布：第四紀(jì)以前的較老巖層中。：第四紀(jì)以前的較老巖層中。向斜構(gòu)造向斜構(gòu)造單斜構(gòu)造單斜構(gòu)造自流盆地自流盆地自流斜地自流斜地（3）補(bǔ)給）補(bǔ)給：主要通過潛水形式補(bǔ)給。：主要通過潛水形式補(bǔ)給。（4）徑流）徑流：補(bǔ)給區(qū)與排泄區(qū)的高差及兩區(qū)間的距離補(bǔ)給區(qū)與排泄區(qū)的高差及兩區(qū)間的距離含水層的透水性和撓曲程度含水層的透水性和撓曲程度（5）排泄）排泄：泉泉補(bǔ)給地表水補(bǔ)給地表水補(bǔ)給潛水補(bǔ)給潛水 二、地下水按含水層性質(zhì)分類及其特征二、地下水按含水層性質(zhì)分類及其特征孔隙水：孔隙水：裂隙水：裂隙水：巖溶水：巖溶水：在孔隙含水層中儲(chǔ)存和運(yùn)動(dòng)在孔隙含水層中儲(chǔ)存和運(yùn)動(dòng)的地

18、下水的地下水在裂隙含水層中儲(chǔ)存和運(yùn)動(dòng)在裂隙含水層中儲(chǔ)存和運(yùn)動(dòng)的地下水的地下水 埋藏在可溶巖裂隙、溶洞及埋藏在可溶巖裂隙、溶洞及暗河中的地下水暗河中的地下水 1. 孔隙水孔隙水孔隙孔隙-上層滯水上層滯水孔隙孔隙-潛水潛水孔隙孔隙-承壓水承壓水影響因素影響因素：巖土的孔隙性，成因，成分，：巖土的孔隙性，成因，成分，顆粒膠結(jié)情況顆粒膠結(jié)情況基本類型基本類型 2. 裂隙水裂隙水風(fēng)化裂隙水風(fēng)化裂隙水成巖裂隙水成巖裂隙水構(gòu)造裂隙水構(gòu)造裂隙水巖石風(fēng)化作用形成的裂隙巖石風(fēng)化作用形成的裂隙巖石形成過程中由于冷凝、固結(jié)、巖石形成過程中由于冷凝、固結(jié)、干縮而形成干縮而形成地殼的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)在巖石中形成的地殼的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)在

19、巖石中形成的各種斷層和節(jié)理各種斷層和節(jié)理按成因分為：按成因分為：影響因素影響因素：裂隙成因和發(fā)育情況。：裂隙成因和發(fā)育情況。脈狀裂隙水脈狀裂隙水帶狀裂隙水帶狀裂隙水層狀裂隙水層狀裂隙水構(gòu)造裂隙水構(gòu)造裂隙水 3. 巖溶水巖溶水特點(diǎn)特點(diǎn)：空間分布極不均勻，動(dòng)態(tài)變化強(qiáng)烈，空間分布極不均勻，動(dòng)態(tài)變化強(qiáng)烈，流動(dòng)迅速，排泄集中。流動(dòng)迅速，排泄集中。 3.2.3 地下水的地質(zhì)作用地下水的地質(zhì)作用地下水對(duì)巖層的破壞和建造作用。地下水對(duì)巖層的破壞和建造作用。剝蝕作用剝蝕作用搬運(yùn)作用搬運(yùn)作用沉積作用沉積作用機(jī)械潛蝕機(jī)械潛蝕化學(xué)溶蝕化學(xué)溶蝕機(jī)械搬運(yùn)機(jī)械搬運(yùn)化學(xué)搬運(yùn)化學(xué)搬運(yùn)機(jī)械沉積機(jī)械沉積化學(xué)沉積化學(xué)沉積 一、剝蝕（

20、潛蝕）作用一、剝蝕（潛蝕）作用機(jī)械潛蝕作用機(jī)械潛蝕作用化學(xué)溶蝕作用化學(xué)溶蝕作用地下水在流動(dòng)過程中，對(duì)土、地下水在流動(dòng)過程中，對(duì)土、石的沖刷破壞作用石的沖刷破壞作用地下水可溶解可溶性巖石所地下水可溶解可溶性巖石所產(chǎn)生的破壞作用產(chǎn)生的破壞作用CO2影響影響 二、搬運(yùn)作用二、搬運(yùn)作用機(jī)械搬運(yùn)機(jī)械搬運(yùn)化學(xué)搬運(yùn)化學(xué)搬運(yùn)地下水將其剝蝕產(chǎn)物沿垂直或水平地下水將其剝蝕產(chǎn)物沿垂直或水平運(yùn)動(dòng)方向進(jìn)行搬運(yùn)。運(yùn)動(dòng)方向進(jìn)行搬運(yùn)。主要是粉砂、細(xì)砂主要是粉砂、細(xì)砂重碳酸鹽為主重碳酸鹽為主與溫度和壓力有關(guān)與溫度和壓力有關(guān) 三、沉積作用三、沉積作用機(jī)械沉積機(jī)械沉積化學(xué)沉積化學(xué)沉積特征：粒細(xì)、量少、分選性特征：粒細(xì)、量少、分選性和磨圓性差和磨圓性差溫度和壓力變化引起溫度和壓力變化引起 3.2.4 地下水對(duì)土木工程的影響地下水對(duì)土木工程的影響 一、地下水對(duì)混凝土和鋼筋的侵蝕性一、地下水對(duì)混凝土和鋼筋的侵蝕性水泥遇水生成水泥遇水生成 2332()Ca OHHCOCaCOH O 水化硅酸鈣水化硅酸鈣水化鋁酸三鈣水化鋁酸三鈣水化鋁酸四鈣水化鋁酸四鈣水化鐵酸四鈣水化鐵酸四鈣氫氧化鈣氫氧化鈣1. 溶出侵蝕溶出侵蝕 暫