4-地表水與地下水治理--教案

1、4 地表水與地下水治理本章要點(diǎn)：2.地下水類型、運(yùn)動(dòng)物理性質(zhì)、化學(xué)成分，運(yùn)動(dòng)規(guī)律等及地下水對(duì)公路建設(shè)的影響學(xué)習(xí)目標(biāo)：會(huì)分析公路及橋墩水損壞原因針對(duì)不同水損壞病害提出相應(yīng)防治方案 在自然界里，水有氣體、液體和固體三種不同狀態(tài)，它們存在于大氣中，覆蓋在地球外表上和存在于地下土、石的孔隙、裂隙或空洞中，可分別稱為大氣水、地表水和地下水。自然界中這三部分水之間有密切的聯(lián)系。在太陽(yáng)輻射熱的作用下，地表水經(jīng)過(guò)蒸發(fā)和生物蒸騰變成水蒸氣，上升到大氣中，隨氣流移動(dòng)。在適當(dāng)條件下，水蒸氣凝結(jié)成雨、露、雪、雹降落到地面，稱為大氣降水。降到地面的水，一部分沿地面流動(dòng)，匯入江、河、湖、海，成為地表水；另一部分

2、滲入地下，成為地下水。地下水沿地下土、石的孔隙、裂隙流動(dòng)，當(dāng)條件適合時(shí)，以泉的形式流出地表或由地下直接流入海洋。大氣水、地表水和地下水之間這種不間斷地運(yùn)動(dòng)和相互轉(zhuǎn)化，稱為自然界中水的循環(huán)。按其循環(huán)范圍的不同，可分為大循環(huán)和小循環(huán) 如圖4-1所示。圖4-1自然界中水循環(huán)大循環(huán)是指水在整個(gè)地球范圍內(nèi)，在海洋和陸地之間的循環(huán)。水從海洋外表蒸發(fā)，被氣流帶到陸地上空，通過(guò)大氣降水落到地面，其中一部分滲入地下，然后以地表水或地下水的形式流回海洋。小循環(huán)是地球上局部范圍內(nèi)的水循環(huán)。例如：水從海洋面蒸發(fā)，又以海洋上空降水的形式落到海洋，通常稱為海上內(nèi)循環(huán)；水從陸地江、河、湖面蒸發(fā)進(jìn)入大氣，又以大氣降水的形式重

3、新降落到陸地，通常稱為內(nèi)陸循環(huán)。根據(jù)已有資料，地球上總水量約為145432.7萬(wàn)，它的質(zhì)量占地球總質(zhì)量的約占地殼質(zhì)量的0.024%，約占地殼質(zhì)量的6.91%。如果地球外表完全沒(méi)有起伏，則全球?qū)⒈灰粚雍?745m的海水覆蓋。實(shí)際上，地球外表起伏很大，使29.2%的地面露在水面上，其余70.8%的地面處于水下。水是一切有機(jī)物的生長(zhǎng)要素，海洋是生命起源地。水既是一種人類生活和生產(chǎn)不可缺少的重要資源，又是一種重要的地質(zhì)作用動(dòng)力，它促使地表形態(tài)和地殼表層物質(zhì)的物理性質(zhì)和化學(xué)成分不斷發(fā)生變化。我國(guó)正在進(jìn)行大規(guī)模的工程建設(shè)，必須充分發(fā)揮水對(duì)工程建設(shè)的有利作用，防治水的有害影響，這是學(xué)習(xí)本章的主要目的。根據(jù)土

4、木工程建設(shè)中經(jīng)常遇到的問(wèn)題，本章著重討論和研究地表流水的地質(zhì)作用和地下水的地質(zhì)作用。4.1 地表水的地質(zhì)作用及其整治4.1.1概述 地面流水是指陸地外表流動(dòng)著的液態(tài)水。它們?cè)谥亓ψ饔孟?，沿地表從高處向低處流?dòng)。地面流水主要來(lái)自大氣降水，其次來(lái)自冰雪融水和地下水。地表流水可分為暫時(shí)流水和經(jīng)常流水兩類。暫時(shí)流水是一種季節(jié)性、間歇性流水，它主要以大氣降水為水源，所以一年中有時(shí)有水，有時(shí)枯槁。如大氣降水后沿山坡坡面或山間溝谷流動(dòng)的水。經(jīng)常流水在一年中流水不斷，它的水量雖然也隨季節(jié)發(fā)生變化，但不會(huì)枯槁無(wú)水，這就是通常所說(shuō)的河流。一條暫時(shí)流水的溝谷，假設(shè)能不間斷地獲得水源的供應(yīng)，就會(huì)變成一條河流。實(shí)際上，

5、一條河流的水源往往是多方面的，除大氣降水外，高山冰、雪融化水和地下水都可能是它的重要水源。暫時(shí)流水與河流相互連接，脈絡(luò)相通，組成統(tǒng)一的地表流水系統(tǒng)。地表流水的地質(zhì)作用主要包括侵蝕作用、搬運(yùn)作用和沉積作用。地表流水對(duì)坡面的洗刷作用及對(duì)溝谷及河谷的沖刷作用，均不斷地使原有地面遭到破壞，這種破壞被稱為侵蝕作用。侵蝕作用造成地面大量水土流失、沖溝發(fā)展，引起溝谷斜坡滑塌、河岸坍塌等各種不良地質(zhì)現(xiàn)象和工程地質(zhì)問(wèn)題。山區(qū)道路多沿河流前進(jìn)，修建在河谷斜坡和河流階地上，因此，地表流水的侵蝕作用就顯得十分重要。地表流水把地面被破壞的破碎物質(zhì)帶走，稱為搬運(yùn)作用。搬運(yùn)作用使被破碎物質(zhì)覆蓋的新地面暴露出來(lái)，為新地面的進(jìn)

6、一步破壞創(chuàng)造了條件。在搬運(yùn)過(guò)程中，被搬運(yùn)物質(zhì)對(duì)沿途地面加強(qiáng)了侵蝕。同時(shí)，搬運(yùn)作用為沉積作用準(zhǔn)備了物質(zhì)條件。當(dāng)?shù)乇砹魉魉俳档蜁r(shí)，部分物質(zhì)不能被繼續(xù)搬運(yùn)而沉積下來(lái)，稱為沉積作用。沉積作用是地表流水對(duì)地面的一種建設(shè)作用，形成某些最常見(jiàn)的第四紀(jì)沉積層。第四紀(jì)沉積層是指現(xiàn)代沉積的松散物質(zhì)。從粒度成分看，它們包括塊石、碎石、礫石、卵石、各種砂和粘性土。由于第四紀(jì)沉積層形成原因不同，例如有風(fēng)成的、海成的、湖成的、冰川形成的和地表流水形成的等，被稱為土的成因分類，它們各有自己的特征。此外，第四紀(jì)沉積層生成年代最新，處于地殼最表層。工程建筑如果修筑在廣闊的大平原上，它可能只遇到第四紀(jì)沉積層而能完全避開(kāi)第四紀(jì)沉

7、積層。本章要求掌握下述四種最常見(jiàn)的第四紀(jì)沉積層：殘積層、坡積層、洪積層及沖積層的形成過(guò)程及其工程地質(zhì)特征。暫時(shí)流水是大氣降水后短暫時(shí)間內(nèi)在地表形成的流水，因此雨季是它發(fā)揮作用的主要時(shí)間，特別是在強(qiáng)烈的集中暴雨后，它的作用特別顯著，往往造成較大災(zāi)害。一坡面流水地質(zhì)作用及地貌片流 也稱“漫洪”，是大氣降雨或冰雪融化后在斜坡上形成的面狀流水。其特性是流程小、時(shí)間短、面積大、水層薄。片流在重力作用下，沿整個(gè)坡面將其松散的風(fēng)化物帶至斜坡下部，使坡面上部比較均勻的呈面狀降低的過(guò)程，稱為面狀洗刷作用。面狀洗刷作用與風(fēng)化作用交替進(jìn)行，導(dǎo)致基巖裸露，加速了對(duì)坡面的破壞、侵蝕，這種現(xiàn)象尤以指背系數(shù)的坡面上最為突出

8、。    細(xì)流 是指片流向下流動(dòng)時(shí)受到坡面上風(fēng)化物的影響，逐漸聚集成股狀流動(dòng)的水。對(duì)坡面產(chǎn)生股狀沖刷，產(chǎn)生一些細(xì)小的侵蝕溝即地貌學(xué)中的“紋溝”。    由坡面流水的洗刷作用形成的坡積物或坡積層，順著坡面沿山坡的坡腳或凹坡呈緩傾斜裙?fàn)罘植?，地貌上稱為坡積裙。坡積層一般是中下部較厚，向山坡上部逐漸變薄以至尖滅。坡積層可以分山地坡積層和山麓平原坡積層兩個(gè)亞組：山地坡積層一般以亞粘土夾碎石為主，而山麓平原坡積層則以亞粘土為主，夾有少量的碎石。坡積物未經(jīng)長(zhǎng)途搬運(yùn)，碎屑棱角明顯，分選性差，通常均為天然孔隙度很高的含有棱角狀碎石的亞粘土，有時(shí)會(huì)有一

9、些不太明顯的傾斜層理，坡積層與下伏基巖沒(méi)有成因上的直接聯(lián)系。除了下伏基巖頂面的坡度平緩以外，坡積層多處于不穩(wěn)定狀態(tài)。實(shí)踐證明，山區(qū)傍坡路線挖方邊坡穩(wěn)定性的破壞，大部分是在坡積層中發(fā)生的。影響坡積層穩(wěn)定性的因素，概括起來(lái)主要有以下三個(gè)方面：下伏基巖頂面的傾斜程度；下伏基巖與坡積層接觸帶的含水情況；坡積層本身的性質(zhì)。當(dāng)坡積層厚度較小時(shí)，其穩(wěn)定程度首先取決于下伏巖層頂面的傾斜程度；而當(dāng)坡積層與下伏基巖接觸帶有水滲入而變得柔弱濕潤(rùn)時(shí)，將明顯減低坡積層與基巖頂面的摩阻力，更易引起坡積層的滑動(dòng)。坡積層內(nèi)的挖方邊坡在久雨之后易產(chǎn)生塌方，水的作用是一個(gè)帶普遍性的原因。除上述情況以外，在低山地區(qū)和丘陵地區(qū)還帶有

10、一種坡積一殘積物的混合堆積層存在。它兼有上述兩者的工程地質(zhì)特性，在實(shí)踐中應(yīng)給予高度重視。二山洪急流的地質(zhì)作用及洪積扇    山洪急流是暴雨或大量積雪消融時(shí)所形成的一種水量大、流速快并夾帶大量泥沙于溝槽中運(yùn)動(dòng)的水流，又稱洪流或山洪。具有巨大的流量和流速，對(duì)它所流經(jīng)的溝底和溝壁發(fā)生顯著的破壞過(guò)程，稱為洪流沖刷作用。由沖刷作用形成的溝谷，叫沖溝。洪流把沖刷下來(lái)的碎屑物質(zhì)夾帶到山麓平原或溝谷口堆積下來(lái)，形成洪積層。    沖溝是陸地外表山區(qū)或平原流水切割的普遍形式。在沖溝發(fā)育的地區(qū)，地形變得支離破碎，路線布局往往受到?jīng)_溝的控制，由于沖溝的不斷

11、發(fā)展，截?cái)嗦坊?，中斷交通，或者由于洪積物掩埋道路，淤塞涵洞，影響正常運(yùn)輸。沖溝的發(fā)展大致可分為沖槽階段、下切階段、平衡階段、休止階段四個(gè)階段。1       沖槽階段或細(xì)溝階段地表流水順斜坡由片流逐漸聚集成細(xì)流后，使紋溝擴(kuò)大而形成的溝槽，也稱淺溝或犁溝，細(xì)溝的規(guī)模不大，寬小于0.5m，深0.10.4m，長(zhǎng)數(shù)米或十余米，溝形不太固定，易造成水土流失。細(xì)溝是沖溝的開(kāi)始，假設(shè)遍布于公路兩側(cè)任其發(fā)展，則會(huì)淤塞邊溝，毀損路面，進(jìn)而破壞路基。在此階段，只要填平溝槽，不使坡面水流聚集，種植草皮保護(hù)坡面，即可制止細(xì)溝的發(fā)育。2  

12、     下切階段或切溝階段細(xì)溝進(jìn)一步發(fā)展，下切加深形成切溝。切溝的寬、深均可以到達(dá)12m，溝長(zhǎng)稍短于斜坡長(zhǎng)。溝底縱坡面已有一部分與斜坡面不一致，溝頭出現(xiàn)陡坎，下部蝕空，上部坍落，溝緣明顯。在橫剖面上，上段窄，呈“V”字形，下段寬，呈“U”字形；在溝口平緩地帶開(kāi)始有洪積物堆積。       在切溝發(fā)育地帶進(jìn)行公路勘測(cè)時(shí)，路線應(yīng)防止從溝頂附近的溝壁通過(guò)，假設(shè)從切溝的中下部通過(guò)，也應(yīng)在溝頂修截水溝，以防向源侵蝕的延伸；或在溝頭設(shè)置多級(jí)跌水石坎以減緩水的速度，降低沖刷下切力；在溝底可以采用鋪石加固。3 

13、;      平衡沖溝階段切溝進(jìn)一步下切加深、加寬、向源頭方向伸長(zhǎng)，逐漸發(fā)展而形成沖溝。這一階段，向源頭侵蝕已大為減緩或接近停止，溝床下切的縱剖面已到達(dá)平衡，但側(cè)向侵蝕仍在進(jìn)行，壁常有崩塌發(fā)生，溝槽不斷加寬，在平緩的坡地上常形成密集的沖溝網(wǎng)。       平衡階段的沖溝，其長(zhǎng)度可達(dá)數(shù)公里或數(shù)十公里，深度和寬度達(dá)數(shù)米或數(shù)十米，有的可達(dá)數(shù)百米；溝底的平衡剖面略呈凹形，上陡下緩，懸溝陡坎已經(jīng)消失，溝底開(kāi)始有洪積物，溝壁常有墜積和坡積物。    同時(shí)應(yīng)該指出的是，在沖溝中展

14、線設(shè)路，應(yīng)特別注重考察溝谷洪流的水文地質(zhì)狀況。路基、橋涵設(shè)置的高度應(yīng)在洪水位以上，橋涵孔徑應(yīng)大于排洪量；對(duì)進(jìn)、出溝的路線布設(shè)，應(yīng)加固溝壁，防止側(cè)蝕水毀路基及切坡后內(nèi)邊坡壁的失穩(wěn)，以防止崩塌和滑坡的發(fā)生。4休止拗谷階段 沖溝進(jìn)一步發(fā)展，溝坡由于崩塌及面狀流水沖刷，逐漸變得平緩，溝底有較厚的洪積物堆積，并生長(zhǎng)有植物或已墾為田園耕地。拗谷底部寬闊平緩，橫剖面呈淺而寬的“U形，溝緣呈渾圓形。拗谷是沖溝的衰老期，或稱為死沖溝。在拗谷的谷坡上可能有新的沖溝在發(fā)生和發(fā)展。    在拗谷地區(qū)布設(shè)路線，除地形上應(yīng)加考慮外，對(duì)公路工程已無(wú)特殊影響。   

15、                                                   

16、;                       洪積層是由山洪急流搬運(yùn)的碎屑物質(zhì)組成的。當(dāng)山洪夾帶大量的泥沙石塊流出溝口后，由于溝床縱坡變緩，地形開(kāi)闊，水流分散，流速降低，搬運(yùn)能力驟然減小，所挾帶的石塊巖屑、砂礫等粗大碎屑先在溝口堆積下來(lái)，較細(xì)的泥沙繼續(xù)隨水搬運(yùn)。由于山洪急流的長(zhǎng)期作用，在溝口一帶就形成了扇形展布的堆積體，即為地貌中所說(shuō)的洪積扇。洪積扇的規(guī)模逐年增大，有時(shí)與鄰谷

17、的洪積扇互相連接起來(lái)，形成規(guī)模更大的洪積裙或洪積沖積平原。它是第四紀(jì)陸相沉積物中的一種類型。    洪積層具有以下主要特征：組成物質(zhì)分選不良粗細(xì)混雜，碎屑物質(zhì)多帶棱角，磨圓度不佳；有不規(guī)則的交錯(cuò)層理、透鏡體、尖滅及夾層等；山前洪積層由于周期性的干燥，常含有可溶性鹽類，在土粒和細(xì)碎屑間，往往形成局部的軟弱結(jié)晶聯(lián)結(jié)，但遇水后，聯(lián)結(jié)就會(huì)破壞。在空間分布上，靠近山坡溝口的粗碎屑沉積物，孔隙大，其透水性強(qiáng)，地下水埋藏深，壓縮性小，有較高的承載力，是良好的天然地基；洪積層外圍地段細(xì)碎屑沉積物，如果在沉積過(guò)程中受到周期性的干燥，粘土顆粒產(chǎn)生凝聚并析出可溶鹽時(shí)，則其結(jié)構(gòu)較密實(shí)，承

18、載力也較高；在溝口至外圍的過(guò)渡帶，因常有地下水溢出，水文地質(zhì)條件差，對(duì)工程建筑不利。    從地形上看，洪積層是有利于工程建筑的。洪積物層的工程地質(zhì)性質(zhì)，是影響公路構(gòu)造物建筑條件的重要因素之一。但影響最大的，是山洪急流對(duì)路基的直接沖刷和洪積物掩埋路基、淤塞橋涵所造成的種種病害問(wèn)題。4.1.3河流的地質(zhì)作用及地貌                     

19、60;         河流是指具有明顯河槽的常年性的水流，它是自然界水循環(huán)的主要形式。由于河流流經(jīng)距離長(zhǎng)，流域范圍大，加之常年川流不息，因此，河水由河流作用所形成的谷地稱為河谷。在山區(qū)，公路多利用河谷布設(shè)。必須考慮河流沖積層的工程地質(zhì)性質(zhì)和河流地質(zhì)作用對(duì)路基穩(wěn)定性的影響。一河流的侵蝕、搬運(yùn)和沉積作用根據(jù)水文動(dòng)態(tài)，河流可分為常流河和間歇河，在一個(gè)水文年度內(nèi)，河水過(guò)程可劃分為平水期和洪水期。河谷形態(tài)的塑造及沖積物的形成，主要發(fā)生在洪水期，特大洪水給人類帶來(lái)巨大的災(zāi)難。    1。侵蝕作用 

20、;   河水在流動(dòng)過(guò)程中不斷加深和拓寬河床的作用稱河流的侵蝕作用。按其作用方式的不同，可分為溶蝕和機(jī)械侵蝕兩種。而按河床不斷加深和拓寬的發(fā)展過(guò)程，可分為底蝕作用和側(cè)蝕作用。l底蝕作用河水在流動(dòng)過(guò)程中使河床逐漸下切加深的作用，稱為河流的底蝕作用，又稱下蝕作用。其作用強(qiáng)度取決于河水的流速和流量，同時(shí)也與河床的巖性和地質(zhì)構(gòu)造有密切的關(guān)系。底蝕作用使河床不斷加深，切割成槽形凹地，形成河谷。在山區(qū)，河流底蝕作用強(qiáng)烈，可形成深而窄的峽谷。金沙江虎跳峽，谷深達(dá)3000m；長(zhǎng)江三峽，谷深達(dá)1500m；北美科羅拉多河谷，平均每千年下蝕40cm。河流的侵蝕過(guò)程總是從河的下游逐漸向河源方向發(fā)展的

21、，這種溯源推進(jìn)的侵蝕過(guò)程稱溯源侵蝕，又稱向源侵蝕。2側(cè)蝕作用河水在水平方向上沖刷兩岸、拓寬河谷的作用即側(cè)蝕作用。橫向環(huán)流是促使河流產(chǎn)生側(cè)蝕的經(jīng)常性因素。此外，如河流受支流或支溝排泄的洪積物的洪積物以及其他堆積物的障礙頂托，致使主流流向發(fā)生改變，引起對(duì)岸產(chǎn)生局部沖刷。這也是一種在特殊條件下產(chǎn)生的河流側(cè)蝕現(xiàn)象。在天然河道上能形成橫向環(huán)流的地方很多，但在河灣部分最為顯著圖4-2a。當(dāng)運(yùn)動(dòng)的河流進(jìn)入河灣后，由于受離心力的作用，表層流速以很大的流速?zèng)_向凹岸，使之沖刷變陡、后退；又由于凹岸水面相對(duì)壓強(qiáng)增高產(chǎn)生凹岸壓向凸岸的底流，同時(shí)將在凹岸沖刷所獲得的物質(zhì)帶到凸岸堆積下來(lái)圖4-2b。由于橫向環(huán)流的作用，使

22、凸岸不斷受到強(qiáng)烈的沖刷，凸岸不斷發(fā)生堆積，結(jié)果使河灣的曲率增大，并受縱向流的影響，使河灣逐漸向下游移動(dòng)，因而導(dǎo)致河床發(fā)生平面擺動(dòng)。這樣時(shí)間一久，整個(gè)河床就被河水的側(cè)蝕作用逐漸的拓寬。沿河布設(shè)的公路，往往由于河流的側(cè)蝕及水位變化，常使路基發(fā)生水毀現(xiàn)象，特別是在河灣凹岸地段，最為顯著。所以，在確定路線具體位置時(shí)，必須注意避讓。由于河灣部分橫向環(huán)流作用明顯加強(qiáng)，易發(fā)生坍岸，并產(chǎn)生局部劇烈沖刷和堆積作用，河床易發(fā)生平面擺動(dòng)，因此，對(duì)橋梁建筑也是很不利的。山區(qū)河谷中，河道彎曲產(chǎn)生“橫向環(huán)流”。對(duì)沿凹岸所布設(shè)的公路，其邊坡因產(chǎn)生“水毀”而導(dǎo)致“局部斷路”的現(xiàn)象常有發(fā)生。平原地區(qū)的曲流對(duì)河流凹岸的破壞更大。

23、由于河流側(cè)蝕的不斷發(fā)展，致使河流一個(gè)河灣接著一個(gè)河灣，并使河灣的曲率越來(lái)越大，河流的長(zhǎng)度越來(lái)越長(zhǎng)，使河床的比降逐漸減小，流速不斷降低，侵蝕能量逐漸削弱，直至常水位時(shí)已無(wú)能量繼續(xù)發(fā)生側(cè)蝕為止。這時(shí)河流所特有的平面形態(tài)，稱為蛇曲。有些處于蛇曲形態(tài)的河灣，彼此之間十分靠近，一旦流量增大，會(huì)截彎取直，流人新開(kāi)拓的局部河道，而殘留的原河灣的兩端因逐漸淤塞而與原河道隔離，形成狀似牛扼的靜水湖泊，稱牛軛湖圖4-2c。最后，由于主要承受淤積，致使牛軛湖逐漸成為沼澤，以至消失。圖4-2牛軛湖2。搬運(yùn)作用河流在流動(dòng)過(guò)程中夾帶沿途沖刷侵蝕下來(lái)的物質(zhì)泥沙、石塊等離開(kāi)原地的移動(dòng)作用，稱搬運(yùn)作用。河流的搬運(yùn)作用有浮運(yùn)、推

24、移和溶運(yùn)三種形式。一些顆粒細(xì)和相對(duì)密度小的物質(zhì)懸浮于水中隨水搬運(yùn)。比較粗大的砂子、礫石等，主要受河水沖動(dòng)，沿河底推移前進(jìn)。 3。沉積作用 河流在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，能量不斷受到損失，當(dāng)河水夾帶的泥沙、礫石等搬運(yùn)物質(zhì)超過(guò)了河水的搬運(yùn)能力時(shí)，被搬運(yùn)的物質(zhì)便在重力作用下逐漸沉積下來(lái)，形成河流沖積層。河流沉積物幾乎全部是泥沙、礫石等機(jī)械物，而化學(xué)溶解的物質(zhì)多在進(jìn)入湖盆或海洋等特定的環(huán)境后才開(kāi)始發(fā)生沉積。河流的沉積，具有明顯的分選性：河流上游沉積物比較粗大，河流下游的沉積物的粒徑逐漸變?。涣魉佥^大的河床部分沉積物的粒徑比較粗大，在河床外圍沉積物的粒徑逐漸變小。二沖積層河谷內(nèi)由河流的沉積作用所

25、形成的堆積物，具有良好的磨圓度和分選性。分為河床相、河漫灘相、牛扼湖相、河口三角洲相等。三河谷地貌   河谷是在流域地質(zhì)構(gòu)造的基礎(chǔ)上，經(jīng)河流的長(zhǎng)期侵蝕、搬運(yùn)和堆積作用逐漸形成和發(fā)展起來(lái)的一種地貌。由于路線沿河谷布設(shè)，可使路線具有線型舒順、縱坡平緩、工程量小等優(yōu)點(diǎn)，所以河谷通常是山區(qū)公路爭(zhēng)取利用的一種有利的地貌類型。1。典型河谷地貌的形態(tài)要素圖4-3。1谷底：谷底是河谷地貌的最低部分，地勢(shì)一般較平坦，其寬度為兩側(cè)谷坡坡麓之間的距離。谷底上分布有河床及河漫灘。河床是在平水期間為河水所占據(jù)的。能為洪水淹沒(méi)的部分稱低河漫灘；僅為周期性多年一遇的最高洪水所淹沒(méi)的部分稱高河漫灘。2谷坡

26、：高出谷底的河谷兩側(cè)的坡地。谷坡上部的轉(zhuǎn)折處稱為谷緣，下部的轉(zhuǎn)折處稱為坡腳或坡麓。圖4-3河谷橫斷面1-河床；2-河漫灘；3-谷坡；4-階地；5-平水位；6-洪水位 3階地：沿著谷坡走向呈條帶狀分布或斷斷續(xù)續(xù)分布的階梯狀平臺(tái)稱為階地。階地有多級(jí)時(shí)，從河漫灘向上依次稱為一級(jí)階地、二級(jí)階地、三級(jí)階地等。每級(jí)階地都有階地面、階地前緣、階地后緣、階地斜坡和階地坡麓等要素。如圖4-4。通常情況下，階地面有利于布設(shè)線路，但有時(shí)為了少占農(nóng)田或因受地形等限制，也常在階地坡麓或階地斜坡上設(shè)線。還應(yīng)指出，并不是所以的河流或河段都有階地，由于河流的發(fā)展階段以及河谷所處的具體條件不同，有的河流和河段并不存在

27、階地。圖4-4 河流階地的形態(tài)要素1-階地面；2-階坡陡坎；3-前緣；4-后緣；5-坡腳；h2-后緣高度；h-階地平均高度；h1-前緣高度2。河谷的分類                           按河谷的發(fā)展階段分類可分為分未成形河谷、河漫灘河谷和成形河谷三種類型按河谷走向與地質(zhì)構(gòu)造的關(guān)系分類可分為背斜谷、向斜谷、單斜谷、斷層谷

28、、橫谷與斜谷等。背斜谷 是沿背斜軸伸展的河谷，背斜谷多是沿長(zhǎng)裂隙發(fā)育而成，盡管兩岸谷坡巖層反傾，但因縱向構(gòu)造裂隙發(fā)育，谷坡陡峻，所以巖體穩(wěn)定性差，易產(chǎn)生崩塌。向斜谷 是沿向斜軸伸展的河谷，是一種順地形。向斜谷的兩岸谷坡巖層均屬順傾，在不良的巖性和傾角較大的條件下，易產(chǎn)生順層滑坡等病害。但向斜谷一般都比較開(kāi)闊，使線路位置的選擇有較大的盤(pán)旋余地。單斜谷 是沿單斜巖層走向伸展的河谷。單斜谷在形態(tài)上通常有明顯的不對(duì)稱性，巖層反傾的一側(cè)谷坡較陡，順傾的一側(cè)谷坡較緩。    斷層谷 是沿?cái)鄬幼呦蜓由斓暮庸?，河谷兩岸常有?gòu)造破碎帶存在，岸坡巖體的穩(wěn)定取決于構(gòu)造破碎帶巖體的破碎程

29、度。    橫谷和斜谷 與以上四種河谷共同點(diǎn)是河谷的走向與構(gòu)造線的走向一致，也可以稱之為縱谷，而橫谷和斜谷就是河谷的走向與構(gòu)造線垂直或斜交。就巖層的產(chǎn)狀條件來(lái)說(shuō)，它們對(duì)谷坡的穩(wěn)定性是有利的，但谷坡一般比較陡峻，在堅(jiān)硬巖石分布地段，多呈峭壁懸崖地形。    3。河流階地1階地的成因：過(guò)去不同時(shí)期的河床及河漫灘，由于地殼上升運(yùn)動(dòng)，河流下切使河床拓寬，被抬升高出現(xiàn)今洪水位之上，呈階梯狀分布于河谷谷坡之上的地貌形態(tài)，稱為河流階地。階地愈高的形成時(shí)代愈老。河流階地是一種分布較普遍的地貌類型。階地上保留著大量的第四紀(jì)沖積物，主要由泥沙、礫石等碎屑

30、物組成，顆粒較粗，磨圓度好，并具有良好的分選性，是房屋、道路等建筑的良好地基。                                           

31、60;                   2階地的類型：分為侵蝕階地、堆積階地和基座階地三大類型。侵蝕階地圖4-5：發(fā)育在地殼上升的山區(qū)河谷中，是因河流的侵蝕作用使河床底部基巖裸露，并拓寬河谷，致使地殼上升、河流下切而形成的。階地面上沒(méi)有或很少有沖積物覆蓋。圖4-5 侵蝕階地堆積階地圖4-6堆積階地是由河流的沖積物組成的，所以又稱沖積階地。多見(jiàn)于河流的中、下游地段。當(dāng)河流側(cè)向侵蝕時(shí)河谷拓寬，同時(shí)，谷底發(fā)生大量堆積，形成寬闊的

32、河漫灘，然后由于地殼上升、河水下切而形成了堆積階地。堆積階地根據(jù)其形成方式的不同可以分為上疊階地和內(nèi)疊階地兩種。  a上疊階地                            b內(nèi)疊階地圖4-6 堆積階地基座階地如圖4-7在河流的沉積作用和下切作用交替進(jìn)行下，侵蝕階地上覆蓋了一層沖積物，經(jīng)地殼上升、河水下切而形成

33、的，也就是侵蝕階地與堆積階地的復(fù)合式，也稱侵蝕一堆積階地。階地是由基巖和沖積層兩部分組成的，基巖上部沖積物覆蓋厚度一般比較小，整個(gè)階地主要由基巖組成，所以稱作基座階地。階地在通常情況下，是河谷地貌中敷設(shè)路線的理想地貌部位，當(dāng)有幾級(jí)階地時(shí)，除考慮過(guò)嶺標(biāo)高外，一般以利用一、二級(jí)階地敷設(shè)路線為好。圖4-7 基座階地道路工程與河流關(guān)系非常密切。道路一般沿河前進(jìn)，線路在河谷橫斷面上所處位置的選擇，河谷斜坡和河流階地上路基的穩(wěn)定，也都與河流地質(zhì)作用密切相關(guān)。道路跨過(guò)河流必須架橋，橋梁墩臺(tái)基礎(chǔ)、橋渡位置選擇都應(yīng)充分考慮河流的地質(zhì)作用。對(duì)于橋渡，首先應(yīng)當(dāng)選擇在河流順直地段過(guò)河，以防止在河曲處過(guò)河遭受側(cè)蝕而危及

34、一側(cè)橋臺(tái)安全；應(yīng)盡量使橋梁中線與河流垂直，以免橋梁長(zhǎng)度增大。其次墩臺(tái)基礎(chǔ)位置應(yīng)當(dāng)選擇在強(qiáng)度足夠、安全穩(wěn)定的巖層上。對(duì)于那些巖性軟弱的土層、地質(zhì)構(gòu)造不良地帶不宜設(shè)置墩臺(tái)。如圖4-8所示，A臺(tái)不穩(wěn)定，可能由于巖層滑動(dòng)而破壞；C墩位于斷層上，斷層兩側(cè)巖石不同，或斷層帶內(nèi)巖石破碎，均不利臺(tái)基礎(chǔ) 置較好。墩臺(tái)位置確于穩(wěn)定；而定之后，還必須準(zhǔn)確地決定墩臺(tái)基礎(chǔ)的埋置深度，埋置深度太淺會(huì)由于河流沖刷河底使基礎(chǔ)暴露甚至破壞；理置過(guò)深將大大增加工程費(fèi)用和工期。 對(duì)于沿河線路來(lái)說(shuō)，一段線路位置的選擇和路基在河谷橫斷面上位置的選擇，從工程地質(zhì)觀點(diǎn)要求主要包括邊坡和基底穩(wěn)定兩方面。線路沿峽谷行進(jìn)，路基多置于高陡的河谷斜

35、坡上，經(jīng)常遇到崩塌、滑坡等邊坡不良地質(zhì)現(xiàn)象，是山區(qū)道路的主要病害，將在后面有關(guān)章節(jié)中專門(mén)論述。線路沿寬谷或山間盆地行進(jìn)，路基多置于河流階地或較緩的河谷斜坡上，經(jīng)常遇到各種第四紀(jì)沉積層，線路在平原上行進(jìn)也常把路基置于沖積層上，常見(jiàn)的病害是受河流沖刷或路基基底含有軟弱土層等。上行進(jìn)也常把路基置于沖積層上，常見(jiàn)的病害是受河流沖刷或路基基地含有軟弱土層等。圖4-8 墩臺(tái)基礎(chǔ)地質(zhì)情況公路水毀是公路常見(jiàn)的病害之一，而造成公路水毀的主要原因是水。水的作用加劇了路基路面結(jié)構(gòu)的損壞，使路面使用性能變壞，縮短了路面的使用壽命。影響路基路面的水可分為地面水和地下水兩類。地面水有二種來(lái)源，一是雨雪直接落至路面的大氣降

36、水；二是貫穿路基的溝、溪、河流水。地下水主要來(lái)源于上層滯水、潛水、承壓水將在下節(jié)中介紹。一沿河路基水毀    1。沿河路基水毀成因    沿河溪公路受洪水頂沖和淘刷，路基發(fā)生坍塌或缺斷，影響行車安全，乃至中斷交通。沿河路基水毀，常發(fā)生在彎曲河岸和半填半挖路段，主要成因有以下幾種。    1路線與河道并行，一面傍山，一面臨河，許多路基是半挖半填或全部為填方筑成。路基邊坡多數(shù)未做防沖刷加固措施，路基因洪水頂沖與淘刷發(fā)生坍塌破壞，出現(xiàn)許多缺口和坍塌半個(gè)以上路基。    2路基防護(hù)構(gòu)

37、造物因基礎(chǔ)處理不當(dāng)或埋置深度不足而破壞，引起路基水毀。    3半填半挖路基地面排水不良，路面、邊溝嚴(yán)重滲水，路基下邊坡坡面滲流、普遍出露、局部管涌引起路基坍垮。    4洪水位驟降，在路基半坡內(nèi)形成自路基向河道的反向滲流，產(chǎn)生滲透壓力和孔隙壓力，造成邊坡失穩(wěn)。    5不良地質(zhì)地形路段，山體滑坡或路基滑移。6道路防洪標(biāo)準(zhǔn)低，路面設(shè)計(jì)洪水位標(biāo)高不夠或涵洞孔徑偏小，道路排水系統(tǒng)不完善，造成洪水漫溢路面、水洗路面甚至沖毀路基。   7原有道路施工質(zhì)量不佳，擋墻砌筑砂漿強(qiáng)度達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，砂

38、漿砌筑不飽滿，石料偏小，砌體整體強(qiáng)度不夠。   8原有路基邊坡坡度太陡，沒(méi)有一到達(dá)設(shè)計(jì)要求。   9較陡的山坡填筑路基處理不當(dāng)，原地面未清除雜草或挖人工臺(tái)階，坡腳未進(jìn)行必要支撐，填方在自重或荷載作用下，路基整體或局部下滑。   10填方填料不佳，壓實(shí)不夠，在水滲人后，堆密度增大，抗剪強(qiáng)度降低，造成路基失穩(wěn)。   11植被破壞，水土流失，在強(qiáng)降雨形成的地面徑流沖擊下，造成邊坡坍方。12道路養(yǎng)護(hù)工作跟不上，涵洞淤塞導(dǎo)致排水不暢，造成水洗路面甚至沖毀路基。    防治沿河路基水毀的常用方法有

39、：鋪草皮、植樹(shù)、拋石、石籠及浸水擋土墻等。    1種草防護(hù)適用于土質(zhì)路堤、路塹有利于草類生長(zhǎng)的邊坡，它可以防止雨水沖刷坡面。但經(jīng)常浸水或長(zhǎng)期浸水的路堤邊坡，種草不易生長(zhǎng)，故不宜采用此法防護(hù)。    2草皮的作用與種草相同，當(dāng)河床比較寬闊，鋪設(shè)處只容許季節(jié)性浸水，流速小于1.8m/s，水流方向與路線近于平行的條件下可以使用。    3植樹(shù)一般是在路基斜坡上和沿河路堤之外漫水河灘上種植，直接加固路基和河岸，并使水流速度降低，防止和減少水流對(duì)路基或河岸的沖刷    4砌石防護(hù)分為

40、干砌和漿砌兩種。干砌片石用以防護(hù)邊坡免受大氣降水和地面徑流的侵害，以及保護(hù)浸水路堤邊坡免受水流沖刷作用，一般有單層鋪砌、雙層鋪砌。在片石下面應(yīng)設(shè)置墊層，它主要起整平的作用，并可防止水流將干砌片石下面邊坡上的細(xì)顆粒土壤攜帶出來(lái)沖走，還能使防護(hù)的坡面具有一定彈性，從而增加對(duì)波浪、流冰及漂浮物沖擊的抵抗力，使之不易破壞。干砌片石所用的石料，應(yīng)是堅(jiān)硬的、耐凍的和未風(fēng)化的石塊，為防水浸水及提高整體強(qiáng)度，可用水泥砂漿勾縫。    當(dāng)水流流速較大如45m/s，波浪作用較強(qiáng)，以及可能有流冰、流木等沖擊作用時(shí)，宜采用漿砌片石護(hù)坡，必要時(shí)，可與浸水擋土墻或護(hù)面墻同時(shí)設(shè)置。 

41、   5拋石防護(hù)主要用于防護(hù)水下部分的邊坡和坡腳，免受水流沖刷及淘刷，也可用于防止河床沖刷，最適用于礫石河床。它不受水位高低變動(dòng)的影響，亦不受施工季節(jié)的限制，新筑堤岸尚未沉實(shí)之前亦可施工。在附近盛產(chǎn)石料、沿線廢石方較多的地區(qū)，應(yīng)優(yōu)先考慮此種防護(hù)措施。    6石籠防護(hù)的使用范圍比較廣泛，可用于防護(hù)河岸或路基邊坡、加固河床、防止淘刷。    7浸水擋土墻是用來(lái)支撐天然邊坡或人工邊坡，以保證土體穩(wěn)定的建筑物。8丁壩是指壩根與岸灘相接，壩頭伸向河槽，壩身與水流方向成某一角度，能將水流挑離河岸的結(jié)構(gòu)物。丁壩是用來(lái)束水歸槽、

42、改善水流狀態(tài)、保護(hù)河岸的。二橋梁水毀成因    橋梁受洪水沖擊，墩臺(tái)基礎(chǔ)沖空危及安全或產(chǎn)生橋頭引道缺斷，乃至橋梁倒坍，稱為橋梁水毀。其主要原因有以下兩種：橋梁壓縮河床，水流不順，橋孔偏置時(shí)，缺少必要的水流調(diào)治構(gòu)造物；基礎(chǔ)埋置深度淺又無(wú)防護(hù)措施。    為防治橋梁水毀，可分情況增建各種水流調(diào)治構(gòu)造物和墩臺(tái)基礎(chǔ)防護(hù)構(gòu)造物。    1。增建水流調(diào)治構(gòu)造物防治橋梁水毀    1穩(wěn)定、次穩(wěn)定河段上橋梁水毀防治：可根據(jù)調(diào)整橋下灘流、河床沖淤分布的實(shí)際需要以及水流流向等分情況加以選擇。&#

43、160;   正交橋位，兩側(cè)有灘地對(duì)稱分布時(shí)，兩側(cè)橋頭布置對(duì)稱的曲線形導(dǎo)流堤。    兩側(cè)有灘地但不對(duì)稱分布時(shí)，兩側(cè)導(dǎo)流堤一般布置成口朝上游的喇叭形。大灘側(cè)為曲線形導(dǎo)流堤，小灘為兩端帶曲線的直線形導(dǎo)流堤。    橋位在河流彎道上，凹岸布置直線形導(dǎo)流堤，凸岸布置曲線形導(dǎo)流堤。    橋位與河槽正交，一側(cè)引道向上游與灘地斜交，另一側(cè)引道與灘地正交時(shí)，斜交側(cè)橋頭布置梨形堤，引道上游側(cè)設(shè)置短丁壩群。橋位與河槽正交，一側(cè)引道伸向下游與灘地斜交形成“水袋”，另一側(cè)引道與灘地正交時(shí)，斜交側(cè)橋頭設(shè)置曲

44、線形導(dǎo)流堤，引道上游進(jìn)行邊坡加固，并在適當(dāng)位置設(shè)置小型排水構(gòu)造物，以排除“水袋”積水，正交側(cè)橋頭設(shè)置直線形導(dǎo)流堤。假設(shè)斜交側(cè)灘地不寬，可設(shè)封閉導(dǎo)流堤消除“水袋”。   斜交橋位，兩側(cè)有灘地對(duì)稱分布時(shí)，根據(jù)河槽流向，銳角側(cè)設(shè)梨形堤，另一側(cè)設(shè)兩端帶曲線的直線形導(dǎo)流堤。    2不穩(wěn)定河段上橋梁水毀防治    不穩(wěn)定河段上橋梁的水毀防治，可根據(jù)河岸條件、河床地貌以及橋孔位置等分情況采取以下措施。    橋梁位于出山口附近的喇叭形河段上，封閉地形良好，宜對(duì)稱布置封閉式導(dǎo)流堤。 

45、60;  引道阻斷支岔，上游可能形成“水袋”。為控制洪水?dāng)[動(dòng)，防止支岔水流沖毀橋頭引道，視單側(cè)或雙側(cè)有岔及地形情況，可對(duì)稱或不對(duì)稱設(shè)置封閉式導(dǎo)流堤。    一河多橋時(shí)，為防止水流直沖兩橋間引道路基，可結(jié)合水流和地形條件，在各橋間設(shè)置分水堤。    橋梁位于沖積漫流河段的擴(kuò)散淤積區(qū)，一河多橋而流水溝槽又不明顯時(shí)，宜設(shè)置漫水隔壩，并加強(qiáng)橋間路堤防護(hù)。    2。增設(shè)沖刷防護(hù)構(gòu)造物防治橋梁墩臺(tái)水毀    橋梁墩臺(tái)明挖淺埋基礎(chǔ)，應(yīng)根據(jù)跨徑大小、橋位河段穩(wěn)定類型，分別增建基礎(chǔ)

46、防護(hù)構(gòu)造物。當(dāng)河床較穩(wěn)定，沖刷范圍小時(shí)，宜采用立面防護(hù)措施；當(dāng)河床穩(wěn)定，沖刷范圍較大時(shí)，用平面防護(hù)措施。4.2 地下水的地質(zhì)作用及其整治埋藏在地表下土中孔隙、巖石孔隙和裂隙、巖石空洞中的水，稱為地下水，主要來(lái)源于大氣降水，經(jīng)土壤滲入地下形成的。地下水與大氣水、地表水是統(tǒng)一的，共同組成地球水圈，在巖土空隙中不斷運(yùn)動(dòng)，參與全球性陸地海洋之間的水循環(huán)，只是其循環(huán)速度比大氣水、地表水慢得多。全球淡水總量約400萬(wàn)km3，地下水占95%，可見(jiàn)，地下水在全世界各國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中都占有舉足輕重的地位。由于地下水水質(zhì)好，分布廣，供水延續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，往往是珍貴的供水水源，可作生活飲用水和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用水；一些含持殊組分的

47、地下水稱為礦泉水，具醫(yī)療保健意義；含鹽量多的地下水如鹵水，可提供化工原料；地下熱水可用作取暖和發(fā)電。地下水與國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)和人們?nèi)粘Ｉ疃加兄芮新?lián)系。如何合理開(kāi)發(fā)利用這一天然資源，已成為現(xiàn)代工業(yè)和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的重大課題。地下水也是地質(zhì)環(huán)境的組成部分之一，能影響環(huán)境的穩(wěn)定性。這對(duì)公路工程建設(shè)尤為重要。地基土中的水能降低土的承載力；基坑涌水不利于工程施工；地下水常常是滑坡、地面沉降和地面塌陷發(fā)生的主要原因，一些地下水含有不少侵蝕性物質(zhì)，對(duì)混凝土產(chǎn)生化學(xué)侵蝕作用，使其結(jié)構(gòu)破壞。在公路工程的設(shè)計(jì)和施工中，當(dāng)考慮路基和隧道圍巖的強(qiáng)度與穩(wěn)定性、橋梁基礎(chǔ)的砌置深度和基坑開(kāi)挖深度及隧道的涌水等問(wèn)題時(shí)，都必須研究

48、有關(guān)地下水的問(wèn)題，如地下水的埋藏條件、地下水的類型、地下水的理化性質(zhì)、地下水的活動(dòng)規(guī)律等，以保證建筑物的穩(wěn)定和正常使用。工程上把與地下水有關(guān)的問(wèn)題稱為水文地質(zhì)問(wèn)題，把與地下水有關(guān)的地質(zhì)條件稱為水文地質(zhì)條件。一、地下水的來(lái)源                               

49、60;     1。滲透水    大氣降水、冰雪消融水、各種地表水都要通過(guò)土、巖的孔隙和裂隙向下滲透而形成地下水。大氣降水是地下水的主要補(bǔ)給源，年降水量是影響降水補(bǔ)給地下水的決定因素之一。年降水量越大，則入滲補(bǔ)給含水層的比值越大，降雨強(qiáng)度、降雨時(shí)間、地形、植被發(fā)育情況等亦影響大氣降水對(duì)含水層的補(bǔ)給量。地表水也是地下水的主要來(lái)源，河水補(bǔ)給量的大小與河床透水性、河水位與地下水位的高差等有關(guān)。    2。凝結(jié)水    大氣中的水蒸氣在土或巖石孔隙中遇冷凝結(jié)成水滴滲人地下而成地下水，

50、它是干旱或半干旱地區(qū)地下水的主要來(lái)源。    3。其它補(bǔ)給源巖石形成過(guò)程中儲(chǔ)存的水，比方原生水、封存水等。二、地下水的存在狀態(tài)        1。氣態(tài)水： 以水蒸氣狀態(tài)和空氣一起存在于巖石和土層的孔隙、裂隙中。巖土中的氣態(tài)水可以由大氣中的氣態(tài)水進(jìn)入地下形成，也可由地下液態(tài)水蒸發(fā)形成。氣態(tài)水有極大的活動(dòng)性，受氣溫或溫、濕度的影響，常由蒸氣壓力大的地方向蒸氣壓力小的地方移動(dòng)。對(duì)巖土體的強(qiáng)度和性質(zhì)無(wú)太大的影響。    2。固態(tài)水： 指埋藏在常年溫度層以下的凍土中的冰。凍結(jié)

51、與融化影響著土的工程性質(zhì)。在我國(guó)華北、東北、西北某些地區(qū)，地下溫度隨季節(jié)不同有周期性的變化，當(dāng)溫度低于0時(shí)，液態(tài)水變?yōu)楣虘B(tài)冰；溫度高于0時(shí)固態(tài)冰變?yōu)橐簯B(tài)水。這種周期性的凍脹、融沉造成了地面建筑物失穩(wěn)。    3。液態(tài)水    1結(jié)合水    由于巖、土體的顆粒以分子吸引力和靜電引力將液態(tài)水牢固吸附在顆粒外表，這種水稱為吸著水；在吸著水外圍，水分子仍受靜電引力的作用，被吸附在顆粒外表構(gòu)成的水膜，稱為薄膜水。    吸著水和薄膜水統(tǒng)稱結(jié)合水，它們具有一定的抗剪強(qiáng)度，必須施加一定的

52、外力才能使其發(fā)生變形，結(jié)合水的抗剪強(qiáng)度由內(nèi)層向外層減弱。    2毛細(xì)水存在于巖、土體毛細(xì)孔隙、毛細(xì)裂隙中，由于受外表張力和附著力的支持而充填的水，稱毛細(xì)水。毛細(xì)水同時(shí)受重力和毛細(xì)力作用，當(dāng)毛細(xì)力作用超過(guò)重力時(shí)，毛細(xì)水能上升到地下水面以上的一定高度，反之，下降，毛細(xì)力作用于重力相當(dāng)時(shí)，毛細(xì)水的上升到最大高度。毛細(xì)水上升速度和高度與，取決于毛細(xì)水上升高度與毛細(xì)孔隙大小。毛細(xì)水對(duì)土體的性質(zhì)影響較大。通常，在地下水面以上，假設(shè)巖土總有毛細(xì)孔隙，則水沿毛細(xì)孔隙上升，在地下水面上形成一個(gè)毛細(xì)水帶。毛細(xì)水受重力作用能垂直運(yùn)動(dòng)，可以傳遞靜水壓力，能被植物吸收；對(duì)于土的鹽漬化、凍

53、脹等有重大影響。    3重力水當(dāng)薄膜水厚度逐漸增大，顆粒與水分子的引力越來(lái)越小，以致水分子不再受這種引力控制的時(shí)候，這些水分子形成液態(tài)水滴，在重力作用下向下移動(dòng)，形成重力水。重力水在重力作用下可以在孔隙、裂隙中自由流動(dòng)，又稱自由水。重力水是構(gòu)成地下水的主要部分，通常所說(shuō)的地下水就指重力水。三、地下水的形成條件                     

54、60;            地下水是在一定自然條件下形成的，它的形成與巖石、地質(zhì)構(gòu)造、地貌、氣候、人為因素等有關(guān)。    地下水的形成，必須具有一定的巖石性質(zhì)和地質(zhì)構(gòu)造條件。巖石的孔隙性是形成地下水的先決條件，它主要指巖土中的孔隙、裂隙大小、數(shù)量及連通情況。按照巖土透水性不同分為透水層和不透水層圖4-9，孔隙和裂隙大而多，能使地下水流通過(guò)的巖土層，稱為透水層，貯存有地下水的透水層，稱為含水層，比方砂巖層、礫巖層、石灰?guī)r層等。孔隙和裂隙少而小，相對(duì)不透水的致密巖土層

55、，稱為不透水層或稱隔水層，如粘土層、頁(yè)巖層、泥巖層等。其中含水層和隔水層還可以在一定條件下轉(zhuǎn)化。地質(zhì)構(gòu)造對(duì)巖層的裂隙發(fā)育起著控制作用，因而也影響著巖石的透水性。地質(zhì)構(gòu)造發(fā)育地帶，巖層透水性增強(qiáng)，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(shí)可因裂隙發(fā)育而強(qiáng)烈透水，斷層破碎帶是地下水流動(dòng)的通道。地質(zhì)構(gòu)造同時(shí)還影響著透水層與隔水層的不同組合。圖4-9 地下水儲(chǔ)水構(gòu)造示意圖  氣候條件對(duì)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。    在不同的地貌部位對(duì)地下水的形成關(guān)系密切。一般在平原、山前區(qū)易于儲(chǔ)存

56、地下水，形成良好的含水層；在山區(qū)一般很難儲(chǔ)存大量的地下水。    大量抽取地下水，會(huì)引起地下水位大幅下降；修建水庫(kù)，可促使地下水位上升。為了有效地利用地下水和對(duì)地下水某些特征進(jìn)行深入研究，必須進(jìn)行地下水分類。由于利用地下水和研究地下水的目的和要求不同，有許多不同的地下水分類方法?？偟目磥?lái)有兩大分類法：一是根據(jù)地下水某一方面或幾個(gè)方面因素對(duì)其進(jìn)行分類；另一是盡可能全面地考慮到影響地下水特征的各種因素對(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，按硬度分類及按PH值分類等。后者則主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。目前，我國(guó)工程地質(zhì)工作中采用

57、的是地下水綜合分類見(jiàn)表4-1。表4-1 地下水按埋藏條件和含水層性質(zhì)分類        分類 埋藏條件孔隙水疏松巖土孔隙中的水裂隙水堅(jiān)硬巖石裂隙中的水巖溶水巖溶裂隙空洞中的水上層滯水包氣帶中局部隔水層上的水，土壤水等基巖風(fēng)化殼中的各種季節(jié)性存在的水巖溶區(qū)垂直深入帶中的水潛水 坡積、洪積、沖積、湖積、冰磧和冰水沉積物中的水，沙漠和濱海沙丘中的水等基巖上部裂隙中的水或巖層層間裂隙中無(wú)壓水裸露巖溶化巖層中的無(wú)壓水承壓水疏松巖土構(gòu)成的向斜或自流盆地中的水，疏松巖土構(gòu)成的單斜或自流斜地中的水構(gòu)造盆地、向斜和單斜基巖中的裂隙承

58、壓水，構(gòu)造斷裂帶及不規(guī)則裂隙中的深部水構(gòu)造盆地、向斜和單斜巖溶化巖層中的承壓水根據(jù)表4-1，地下水可分為上層滯水孔隙水、潛水孔隙水等九種基本類型，為表達(dá)方便，分別按埋藏條件及含水層性質(zhì)討論其特征。一、按埋藏條件分類及其特征                             1. 包氣帶水埋藏在地面以下包氣帶中的水

59、稱包氣帶水。包氣帶水可分為非重力水和重力水兩種。非重力水主要指吸著水、薄膜水和毛細(xì)水，又稱土壤水。重力水則指包氣帶中局部隔水層上的的水稱上層滯水。見(jiàn)圖4-10。上層滯水的特征是：分布于接近地表的包氣帶內(nèi)，與大氣圈關(guān)系密切；這類水是季節(jié)性的，主要靠大氣降水和地表水下滲補(bǔ)給，故分布區(qū)與補(bǔ)給區(qū)一致，以蒸發(fā)或逐漸向下滲透到潛水中的方式排泄；雨季水量增加，干旱季節(jié)減少甚至重力上層滯水完全消失；土壤水不能直接被人們?nèi)〕鰬?yīng)用，但對(duì)農(nóng)作物和植物有重要作用；上層滯水分布面積小，水量也小，季節(jié)變化大，容易受到污染，只能用作小型或暫時(shí)性供水水源；從供水角度看意義不大，但從工程地質(zhì)角度看，上層滯水常常是引起土質(zhì)邊坡滑

60、坍、黃土路基沉陷、路基凍脹等病害的重要因素。毛細(xì)水：由于地下潛水位上升，毛細(xì)水上升高度增大，常導(dǎo)致凍脹、翻漿現(xiàn)象發(fā)生，在路基設(shè)計(jì)中應(yīng)充分重視。 飽和帶中第一個(gè)穩(wěn)定隔水層之上、具有自由水面的含水層中的重力水，成為潛水。潛水沒(méi)有隔水頂板，潛水的白由外表，稱為潛水面，從潛水面到隔水底板的垂直距離為潛水埋藏深度。潛水主要分布于松散土層中，出露地表的裂隙巖層或巖溶巖層中也有潛水分布。圖4-10上層滯水和潛水示意圖1潛水及潛水面的主要特征潛水具有自由水面，為無(wú)壓水。在重力作用下可以由水位高處向水位低處滲流，形成潛水徑流。潛水的分布區(qū)和補(bǔ)給區(qū)基本是一致的。在一般情況下，大氣降水、地表水可通過(guò)包氣帶入滲直接補(bǔ)

61、給潛水。潛水的動(dòng)態(tài)如水位、水量、水溫、水質(zhì)等隨時(shí)間的變化隨季節(jié)不同而有明顯變化。如雨季降水多，潛水補(bǔ)給充分，使?jié)撍嫔仙?，含水層厚度增大，水量增加，埋藏深度變淺，而在枯水季相反。在潛水含水層之上因無(wú)連續(xù)隔水層覆蓋，一般埋藏較淺，因此容易受到污染。潛水的自由水面稱潛水面。潛水面上任一點(diǎn)的高程稱該點(diǎn)的潛水位；自地面某點(diǎn)至潛水目的距離稱該點(diǎn)潛水的埋藏深度；潛水面到隔水底板的距離為潛水含水層的厚度圖4-11。潛水面的形狀主要受地形控制，基本上與地形傾斜一致，但比地形平緩。在河旁平原地區(qū)潛水面平緩，微向河流傾斜。潛水流向河流。圖4-11潛水的埋藏2潛水等水位線圖潛水面的形狀可以用潛水等水位線圖表示。潛水

62、等水位線圖就是潛水面的等高線圖見(jiàn)圖4-12 ，其作圖方法和地表地形等高線圖作法相似，而且是在地形等高線圖的基礎(chǔ)上作出來(lái)的。由于潛水面是隨時(shí)間變化的，在編圖時(shí)必須在同一時(shí)間或較短時(shí)間內(nèi)對(duì)測(cè)區(qū)內(nèi)潛水水位進(jìn)行觀測(cè)，把每個(gè)觀測(cè)點(diǎn)的地面位置準(zhǔn)確地繪制在地形圖上，并標(biāo)注該點(diǎn)測(cè)得的潛水埋藏深度及算得的該點(diǎn)潛水水位標(biāo)高，根據(jù)各測(cè)點(diǎn)的水位標(biāo)高畫(huà)出潛水等水位線圖?？梢园阉?、泉等潛水出露點(diǎn)選作觀測(cè)點(diǎn)，也可根據(jù)需要進(jìn)行人工鉆孔或挖試坑到潛水面，以保證測(cè)點(diǎn)有足夠的數(shù)量和合理的分布。每張潛水等水位線圖均應(yīng)注明觀測(cè)時(shí)間，不同時(shí)間可測(cè)得同一地說(shuō)明該地區(qū)潛水面隨時(shí)間變化的情況。圖4-12潛水等水位線圖在公路的設(shè)計(jì)和施工中，為

63、了弄清楚潛水的分布狀態(tài)，需要繪制潛水等水位圖，即潛水面等高線圖，它是潛水面上標(biāo)高相同的點(diǎn)聯(lián)結(jié)而成的。 潛水等水位線圖用途很多，例如：確定任一點(diǎn)的潛水流向：潛水沿垂直等水位線方向由高水位流向低水位。如A流向B，C流向D。確定沿潛水流動(dòng)方向上兩點(diǎn)間水力坡度I：即兩點(diǎn)潛水位高度差與兩點(diǎn)間水平距離之比，見(jiàn)圖4-12中的IAB，ICD。水力坡度的大小直接影響到該兩點(diǎn)間潛水的平均流速。確定任一點(diǎn)潛水埋藏深度。如D點(diǎn)潛水埋藏深度h=92.5m-92m=0.5m。確定潛水與地表水之間的補(bǔ)給關(guān)系。如圖4-12中河流兩岸潛水均補(bǔ)給河水。3潛水的補(bǔ)給、徑流和排泄。潛水的補(bǔ)給潛水含水層自外界獲得水量的過(guò)程稱潛水的補(bǔ)給

64、。其補(bǔ)給來(lái)源有：大氣降水的入滲是潛水的主要補(bǔ)給來(lái)源。其補(bǔ)給量取決于大氣降水的性質(zhì)和強(qiáng)度、地面坡度、植物覆蓋程度、包氣帶巖土的透水性和厚度等因累。當(dāng)降水強(qiáng)度不大。但延續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)時(shí)，入滲量就多。如植物覆蓋層發(fā)育，地面坡度較緩時(shí)，則有利于潛水的補(bǔ)給。反之，在溝壑縱橫、植被稀少、水土流失嚴(yán)重的荒山禿嶺區(qū)。降水主要形成地面徑流，入滲補(bǔ)給潛水的水量就少。包氣帶巖土透水性超好。厚度較薄浴水埋深較淺，則入滲補(bǔ)給的水量超多：反之就超少。地表水的入滲是潛水的重要補(bǔ)給來(lái)源。地表水的補(bǔ)給常發(fā)生在河流的下游，在河流中游多是洪水期河水補(bǔ)給潛水，而枯水期則潛水補(bǔ)給河水。河水補(bǔ)給潛水的水量大小取決于河水位與潛水位的高差、洪水

65、的延續(xù)時(shí)間、河水流量、河流沿岸巖土的透水性及河水與潛水有水力聯(lián)系地段的分布范圍等因素。當(dāng)潛水下部承壓含水層的水位高于潛水水位時(shí)這種補(bǔ)給稱越流補(bǔ)給。承壓水可通過(guò)弱透水層或斷裂帶補(bǔ)給潛水在干旱氣候條件下，凝結(jié)水也是潛水的重要補(bǔ)給來(lái)源。潛水的徑流潛水由補(bǔ)給區(qū)流向排泄區(qū)的過(guò)程稱潛水徑流。影響徑流的因素，主要是地形坡度、地面切割程度與含水層的透水性，如地形坡度陡、地面切割強(qiáng)烈、含水層透水性強(qiáng)，徑流條件就好，反之則差。潛水的排泄?jié)撍畬邮ニ康倪^(guò)程稱水的排泄。在山區(qū)、丘陵區(qū)及山前地帶潛水以泉或散流形式排泄于溝谷或溢出地表，這種排泄方式稱水平排泄；在平原地區(qū)，潛水排泄主要消耗于蒸發(fā)，稱為垂直排泄。垂直排

66、泄只排泄水分，不排泄鹽分，結(jié)果使?jié)撍}量增加，礦化度升高，水質(zhì)變差。潛水補(bǔ)給、徑流和排泄的無(wú)限往復(fù)，組成了潛水的循環(huán)。潛水在循環(huán)過(guò)程中。其水量、水質(zhì)都不同程度地得到更新置換，這種更新置換稱水交替。水交替的強(qiáng)弱，取決于含水層透水性的強(qiáng)弱、地形陡緩和切割程度以及補(bǔ)給量的多少等。隨著深度的增加，水交替也逐漸減弱。總之，潛水分布廣泛。埋藏較淺。水量消耗容易得到補(bǔ)充、恢復(fù)，所以常是生活和工農(nóng)業(yè)供水的重要水源。充滿于兩個(gè)穩(wěn)定隔水層之間，含水層中具有水頭壓力的地下水，稱為承壓水。隔水層頂、底板之間的距離為含水層厚度：承壓性是承壓水的一個(gè)重要特征，承壓水如果受地質(zhì)構(gòu)造影響或鉆孔穿透隔水層時(shí)，地下水就會(huì)受到水

67、頭壓力而自動(dòng)上升，甚至噴出地表形成自流水見(jiàn)圖4-13。圖4-13自流水的條件承壓水的上部由于有連續(xù)隔水層的覆蓋，大氣降水和地表水不能直接補(bǔ)給整個(gè)含水層，只有在含水層直接出露的補(bǔ)給區(qū)，才能接受大氣降水或地表水的補(bǔ)給，所以承壓水的分布區(qū)和補(bǔ)給區(qū)是不一致的，一般補(bǔ)給區(qū)遠(yuǎn)小于分布區(qū)。承壓水由于具有水頭壓力，所以它的排泄可以由補(bǔ)給區(qū)流向地勢(shì)較低處，或者由地勢(shì)較低處向上流至排泄區(qū)，以泉的形式出露地表，或者通過(guò)補(bǔ)給該區(qū)的潛水或地表水而排泄。承壓水比較穩(wěn)定，水量變化不大，主要原因是承壓水受隔水層的覆蓋，所以它受氣候及其它水文因素的影響較小，故其水質(zhì)較好。而潛水的水質(zhì)變化較大，且易受污染，對(duì)潛水的水源更應(yīng)注意衛(wèi)生保護(hù)。按埋藏條件可將承壓水分