工程地質(zhì)課件第章地下水的地質(zhì)作用

第四章地下水地下水的物理性質(zhì)與化學(xué)性質(zhì)地下水的類型地下水的地質(zhì)作用地下水對(duì)土木工程建設(shè)的影響第一節(jié)地下水的物理性質(zhì)與化學(xué)性質(zhì)（一）地下水的存在形式1、氣態(tài)水2、液態(tài)水（1）吸著水：強(qiáng)結(jié)合水；（2）薄膜水：弱結(jié)合水；（3）毛管水：毛細(xì)水；（4）重力水：在自身重力作用下產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)的水二、地下水的基本知識(shí)一、地下水：指存在于地表以下松散堆積物或基巖空隙中的水。

3、固態(tài)水（二）透水層、含水層、隔水層1、透水層：滲透系數(shù)大于0.001m/d的巖土層。2、含水層：能透水而又飽含重力水的巖土層。3、隔水層：不透水且不能給水的巖土層。（3）膠體物質(zhì)：Fe(OH)3、Al(OH)3、SiO21、地下水中常見(jiàn)的成分（1）常見(jiàn)離子成分：Cl－、SO22－、HCO3－、K＋、Na＋、Ca2＋、Mg2＋（2）常見(jiàn)氣體成分：O2、N2、CO2及H2S（4）有機(jī)質(zhì)和細(xì)菌成分。三、地下水的物理性質(zhì)及化學(xué)性質(zhì)（一）地下水的物理性質(zhì)：無(wú)色、無(wú)味、無(wú)嗅、透明。（二）地下水的化學(xué)性質(zhì)：地下水長(zhǎng)期在地下運(yùn)動(dòng)，可從巖石中獲得大量可溶性的物質(zhì)成分，使之成為成分復(fù)雜的溶液。地下水按礦化度分類水的類別淡水微咸水咸水鹽水鹵水礦化度（g/L）＜11～33～1010～50＞50（1）總礦化度：地下水中含有各種離子、分子和化合物的總量。它表示水中含鹽量的多少，分為淡水、微咸水、咸水、鹽水和鹵水。生活飲用水要求小于1g/L。高礦化度水能降低混凝土強(qiáng)度、腐蝕鋼筋、并能促使混凝土表面風(fēng)化。2、地下水的主要化學(xué)性質(zhì)地下水按總硬度分類水的類別極軟水軟水微硬水硬水極硬水硬度Ca2＋和Mg2＋的mg當(dāng)量/L＜1.51.5～3.03.0～6.06.0～9.0＞9.0德國(guó)度＜4.24.2～8.48.4～16.816.8～25.2＞25.2

（2）硬度：總硬度：水中含有Ca2＋、Mg2＋的總量。暫時(shí)硬度：由于煮沸而減少的Ca2＋、Mg2＋的含量。永久硬度：總硬度與永久硬度之差?？傆捕龋綍簳r(shí)硬度＋永久硬度生活飲用水要求小于450mg/L。（3）酸堿度（pH值）

：水中氫離子濃度。

（4）侵蝕性：硫酸型（結(jié)晶性）侵蝕：形成含水的硫酸鹽結(jié)晶體積膨脹，混凝土結(jié)構(gòu)遭到破壞。碳酸型（分解性）侵蝕：侵蝕型二氧化碳對(duì)混凝土中碳酸鈣成分的溶解使混凝土遭到破壞。分解結(jié)晶復(fù)合性侵蝕：主要是水中弱鹽基硫酸鹽離子的侵蝕，使混凝土強(qiáng)度降低，甚至破壞。地下水按pH值分類水的類別強(qiáng)酸性水弱酸性水中性水弱堿性水強(qiáng)堿性水pH值＜55～777～9＞9四、巖土的水理性質(zhì)1、容水性：巖土體空隙能容納一定水量的性能

容水度：巖土中所能容納水的體積與巖土體總體積之比。2、持水性：飽水巖土體在重力作用下排水后仍能保持一定水量（結(jié)合水和懸掛毛細(xì)水）的性能。

持水度：飽水巖土體排水后，保持水的體積與巖土體總體積之比。3、給水性：飽水巖土體在重力作用下能自由排出一定水量的性能。

給水度：飽水巖土體在能自由排出水的體積與巖土體總體積之比。給水度＝容水度－持水度巖土給水度平均值土的名稱給水度土的名稱給水度礫石0.30～0.35粉砂0.10～0.15粗砂0.25～0.30粉土0.07～0.10中砂0.20～0.25粘性土0～0.05細(xì)砂0.15～0.20巖土的滲透系數(shù)k（cm/s）巖土名稱滲透系數(shù)巖土名稱滲透系數(shù)粘土10－7～10－8粘土質(zhì)巖體＜10－6粉質(zhì)粘土10－5～10－6微裂隙化巖體10－5～10－7粉土10－3～10－4細(xì)裂隙化巖體10－3～10－5粉砂、細(xì)砂10－2～10－4裂隙化巖體10－2～10－3中、粗砂10－1～10－2巖溶化巖體＞10－2礫石＞10－14、透水性：巖石被水透過(guò)的性能?？障遁^大，且相互連通的巖石，地下水可以在巖石中流動(dòng)。有些巖石雖有很高空隙度，但空隙不連通的巖石和空隙過(guò)小，且連通性不好的粘土和泥巖，地下水也很難在其中流動(dòng)。滲透系數(shù)：水頭梯度為1時(shí)，水在巖土體中的滲流速度。

介質(zhì)類型埋藏條件孔隙水裂隙水巖溶水包氣帶水孔隙上層滯水裂隙上層滯水巖溶上層滯水潛水孔隙潛水承壓水裂隙承壓水巖溶承壓水第二節(jié)地下水的類型一、按埋藏條件分類1、包氣帶水：

貼近地表的氣態(tài)水、土壤顆粒水吸附毛細(xì)水分子。這些水雖可連結(jié)起來(lái)成為液體，但因是充填在細(xì)微的孔隙中而不能自由運(yùn)動(dòng)。（1）土壤水：土壤層中的水。（2）上層滯水：賦存并運(yùn)動(dòng)于飽氣帶中局部隔水層或弱透水層上面的重力水。2、潛水：

位于第一個(gè)穩(wěn)定隔水層以上的含在透水層中的能在重力作用下流動(dòng)的地下水。此水層的水面稱為潛水面。潛水面與地表面的形態(tài)具有相似性。1）潛水的特征：（1）具有自由水面，為無(wú)壓水。（2）分布區(qū)和補(bǔ)給區(qū)基本一致。（3）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)不同而有明顯的變化。（4）潛水的水質(zhì)容易受污染。2）潛水的補(bǔ)給、徑流、排泄：潛水向地表水排泄大氣降水補(bǔ)給潛水承壓水越流補(bǔ)給潛水

地表水補(bǔ)給潛水3）潛水等水位線圖潛水水位相等的各點(diǎn)的連線。（1）確定潛水的流向；（2）確定潛水的埋藏深度；（3）確定潛水層的厚度；（4）計(jì)算水頭梯度；（5）判斷潛水與地表水的補(bǔ)給關(guān)系。3、承壓水：是指埋藏在兩個(gè)隔水層之間的透水層中的地下水。它的運(yùn)動(dòng)受到上下隔水層的約束和水壓的作用。打井穿過(guò)上面的隔水層時(shí)，承壓水就可向上涌出來(lái)。

自流井1）承壓水的特征（１）具有承壓性能，頂面為非自由水面。（２）分布區(qū)與補(bǔ)給區(qū)不一致。（３）承壓水的動(dòng)態(tài)受氣象、水文因素的季節(jié)性變化影響不顯著。（４）承壓水的厚度穩(wěn)定不變，不受季節(jié)性變化的影響。（５）水質(zhì)不易受到污染。2）承壓水的埋藏類型（１）承壓盆地：分為補(bǔ)給區(qū)、承壓區(qū)和排泄區(qū)（2）承三壓斜三地：a.含水三層被三斷層三所截三形成三的承三壓斜三地b.巖性三變化三所形三成的三承壓三斜地c.侵入三巖體三所截三形成三的承三壓斜三地3）承壓三水的三補(bǔ)給三、徑三流、三排泄二、三根據(jù)三含水三介質(zhì)三類型三分類１、三孔隙三水：賦存三于松三散沉三積物三顆粒三構(gòu)成三的孔三隙中三的地三下水三。２、三裂隙三水：埋藏三于基三巖裂三隙中三的地三下水三。３、三溶隙三水（三巖溶三水）三：儲(chǔ)存三和運(yùn)三動(dòng)于三可溶三性巖三石溶三隙中三的地三下水三。一、三潛蝕三作用1.機(jī)械三潛蝕三作用三：由三于在三土孔三隙或三巖石三裂隙三中的三地下三水流三動(dòng)速三度非三常緩三慢，三其機(jī)三械作三用一三般較三弱，三只能三對(duì)細(xì)三小顆三粒的三粉砂三、粘三土等三松散三碎屑三物進(jìn)三行機(jī)三械潛三蝕。三只有三當(dāng)?shù)厝滤l(fā)育三成地三下河三，才三可以三形成三與地三表流三水類三似的三侵蝕三作用三。2.化學(xué)三溶蝕三作用三：這三是地三下水三潛蝕三作用三的主三要形三式，三通常三地下三水的三溶蝕三作用三主要三是富三含CO三2的水三對(duì)碳三酸類三等溶三水性三的巖三石產(chǎn)三生溶三蝕，三長(zhǎng)期三作用三的結(jié)三果可三形成三各種三地下三巖溶三地貌三。第三三節(jié)三地下三水的三地質(zhì)三作用二、三地下三水的三搬運(yùn)三作用地下三水流三動(dòng)速三度非三常緩三慢，三所以三地下三水的三搬運(yùn)三能力三不強(qiáng)三，其三搬運(yùn)三能力三的大三小與三潛蝕三能力三的大三小成三正比三，而三地下三河搬三運(yùn)能三力很三強(qiáng)。三機(jī)械三潛蝕三的產(chǎn)三物以三機(jī)械三搬運(yùn)三為主三；溶三蝕的三產(chǎn)物三則以三溶液三的形三式搬三運(yùn)。三通過(guò)三地下三水所三搬運(yùn)三的物三質(zhì)成三分，三可以三了解三地下三水所三通過(guò)三的巖三石的三物質(zhì)三組成三。三、三地下三水的三沉積三作用地下三水在三運(yùn)動(dòng)三過(guò)程三中，三由于三溫度三、壓三力的三變化三，可三使地三下水三的溶三解物三產(chǎn)生三過(guò)飽三和，三使搬三運(yùn)物三沉積三下來(lái)三。地三下水三的過(guò)三飽和三沉積三物有三以下三一些三主要三類型三：1.泉華三：以Ca三CO三3為主三要成三分的三稱為三鈣華三；Si三O2為主三要成三分的三稱為三硅華三。2.溶洞三滴石三：由三于CO三2的逸三出，三使Ca三CO三3沉淀三下來(lái)三而成三，有三石筍三、石三鐘乳三等。3.礦脈三和假三化石三：溶三解了三礦物三質(zhì)的三地下三水在三流入三巖石三的裂三隙后三，由三于壓三力的三降低三，礦三物質(zhì)三會(huì)沉三淀或三結(jié)晶三出來(lái)三，形三成礦三脈。三在一三些較三緊閉三的裂三隙中三，有三時(shí)會(huì)三沉淀三一些三樹(shù)枝三狀的三鐵、三錳氧三化物三，稱三之為三假化三石。四、三石化三作用三：三石化三作用三是指三地下三水中三溶解三的礦三物質(zhì)三與掩三埋在三沉積三物中三的生三物體三之間三進(jìn)行三的物三質(zhì)交三換。三在石三化過(guò)三程中三，生三物體三內(nèi)能三夠被三地下三水溶三解的三物質(zhì)三被地三下水三溶解三帶走三，留三下的三空間三則被三地下三水所三攜帶三的礦三物質(zhì)三所充三填。三生物三體的三物質(zhì)三成分三雖然三發(fā)生三了變?nèi)淙锶Y(jié)構(gòu)三卻被三保留三了下三來(lái)，三這就三是化三石形三成的三基本三原理三。第四三節(jié)三地下三水對(duì)三土木三工程三建設(shè)三的影三響（一三）有三利的三方面三：提供三供水三水源三，如三飲用三水、三工業(yè)三用水三、醫(yī)三療用三水等三。（二三）地三下水三引起三的工三程地三質(zhì)問(wèn)三題１、三地面三沉降（１三）機(jī)三理：土粒三骨架三之間三的有三效應(yīng)三力孔隙三水壓三力過(guò)量三抽取三地下三水—三—孔三隙水三壓力三減小三，有三效應(yīng)三力增三大—三—產(chǎn)三生固三結(jié)壓三縮。上覆三地層三的應(yīng)三力組三成（2）控三制地三面沉三降的三辦法三：合理三開(kāi)采三地下三水，三多年三平均三開(kāi)采三量不三能超三過(guò)平三均不三給量三。2、地三下水三污染本章三小結(jié)第一三節(jié)：地下三水的三物理三性質(zhì)三與化三學(xué)性三