巖土工程與地下水

第一節(jié)引起地下水環(huán)境變化的因素第二節(jié)地面沉降第三節(jié)地而塌陷第四節(jié)滑坡第五節(jié)水位水壓變化對地基基礎的有害作用第六節(jié)地下水對地基土的滲流破壞第七節(jié)地下水對混凝土基礎的侵蝕破壞作用巖土工程與地下水世界上任何巖土工程都建在巖石圈上即建在巖土體上。巖土體是與大氣圈、水圈、生物圈高緊密聯(lián)系的地質體，而不是孤立的材料體。地質環(huán)境系統(tǒng)中最容易發(fā)生變化的是地下水。地下水位的變化能引起整個地質環(huán)境的變化。據(jù)統(tǒng)計，67%的建筑物被破壞是由于地下水位局部變化引起的，甚至諸如城市輸水管道破損滲漏也能破壞地質環(huán)境的穩(wěn)定性，導致建筑物遭受破壞。巖土工程應重視地下水工作。第一節(jié)引起地下水環(huán)境變化的因素引起地下水位變化的因素可分為3類：

自然因素、溫室效應、人類工程活動人類工程活動：人類工程活動是指人類為提高生存質量，對自然環(huán)境進行改造、利用的各種工程活動的總稱。人類工程活動已成為改造地質環(huán)境的強大力量，它改變地下水的賦存環(huán)境，危害巖土工程。引起地下水賦存環(huán)境變化的人類活動可分為兩大類:1、引起地下水位上升的人類工程活動2、引起地下水位下降的人類工程活動1.引起地下水位上升的人類工程活動：在城市地區(qū)將水引入地質環(huán)境造成地下水位上升的人類工程活動有：①人工補給地下水源或為防止地面沉降，對含水層進行回灌；②農(nóng)田灌溉水滲流；③園林綠化澆水滲漏；④水庫蓄水池滲漏；⑤橫切地下水流向的線型工程(如地鐵、隧道、人防工程等)的上方地下壅水；⑥地面輸水溝渠滲漏；⑦地下輸水管道滲漏；⑧冷庫地下凝結水聚集。2.引起地下水位下降的人類工程活動:在城市地區(qū)引起地下水位下降的λ類工程活動有:①開采地下水；②礦山排水硫干；③采油工程抽水(水油混合體)；④沼澤地、鹽堿地排水疏干；⑤橫切地下水流向的錢型工程使下游水位下降；⑥城市地下排水管網(wǎng)排水、建筑物和瀝青水泥鋪面減少降水入滲；⑦地下工程（商場、倉庫、停車場等)排水疏于；⑧基坑工程降水；⑨地下水面下排水管斷裂排水等。第二節(jié)地面沉降本節(jié)敘述的地面沉降主要是指由于抽汲液體(以地下水為主，也包括油、氣)所引起的區(qū)域性地面沉降，沉降面積一般都在100km2以上。其它非抽汲地下水、油和氣所引起的地面沉降，如構造活動所造成的地殼沉降，海平面上升造成的地面相對下降等不屬于本節(jié)研究的范圍。一、奸地面俊沉降掩的危慕害(1雜)降低橋城市群抵御亂洪水衡、潮塌水和鏈海水隔入侵郊的能獄力。據(jù)對19猶83年至19通89年蘇甩州地屋面沉研降災君害的答評估榆，由陵于地調面沉脈降必宰須增示加的桃新建漆筑物懷墊高固基礎芒費、擾抗洪砌筑蜒橡費等10項市擔政直盤出就按這2.殺6億元敞。(2襯)地面薯沉降燙引起省橋墩刑、碼松頭、拜倉庫耽地坪懂下沉裂，橋臣面下揭凈空鋤減小裝，不餡利于饞航運化。(3轟)地面辱沉降英還會早引起絲式建筑枕物向工沉降肺中心麻的水維平移懂動，加使建伏筑物遙傾斜皺或損皇壞，暑橋墩千錯動香，鐵利路和戰(zhàn)管道租凸起宣拉斷陸。二、風地面匹沉降漸地區(qū)洪的特切點（1）沉脾降都斑發(fā)生舉于從賠地層士中抽勁取一永定量訓的流冒體(石油璃或地機下水)之后爛。（2）轟流體救在地類層中神都處寇于相活對封物閉條肌件之宅下，菌井具踢有相克當高窗的壓侮力，妹抽取智流體扣后，廣壓力貍降低嗎。（3）發(fā)費生地串面沉呀降的金地層精都很車新，伯一栗般不觀早于現(xiàn)第三咽紀，里即發(fā)腔生于及未很琴好固合結的賄地層舊中。（4）發(fā)天生地傭面沉飾降的誕時間泳、范配圍和紀幅度學，都兄與流覽體壓亂力減反低的常時間結、范團圍和織幅度酷相對史應。因此宮，在陣由粘消性土減層和碑砂層嚼相互衣成層詠組成堂的平賢原地僻區(qū)，私特別其是在仇由淤朝泥或岸淤泥區(qū)質粘恰士與錫砂土辭互層玩的濱藝海地籌區(qū)，再抽取棚承壓丘水都浙可能修引起士地面劈燕沉降繭。三、桂地面爛沉陷絹的機雖理抽取努承壓押水、掃承壓方水位促下降蘇、空蒜隙水盤壓力塊下降桃、有耕效應朵力增杰加，扮巖土元體壓相密（惹粘土糧層不奏可恢童復）從地勵層中宵抽取斃地下火水，林使得累水壓等下降胞，引束起地訪層壓豆縮，音從而辣出現(xiàn)痕地面際沉降態(tài)，含歲水層毛的團細結壓得縮量列大大村低于今限制程層的夸固結久壓縮夜量。因此纖可以腔得出拔結論祥，限怪制層澡團結僅壓縮爽是地逼面沉殲降的更主要斤原因屠，呈同時敘含水稼層壓昆縮也芒可能侄有些葛影響璃。第三奸節(jié)察地鳳面塌疊陷地面故塌陷裂是松駕散土縣層中潤所產(chǎn)茅生的筆突發(fā)道性斷卷裂陷械落，拆多發(fā)狼生于滲巖溶澡地區(qū)測，在片非巖路溶地庫區(qū)也演能見跑到。地面遇塌陷背是我峽國巖澤溶地飾區(qū)常誘見的祝一種辮災害運地質業(yè)現(xiàn)象廁，多炸為人緩為因礎素破腔壞天連然環(huán)臂境的癢穩(wěn)定項狀態(tài)誼引起批的。地面獲塌陷慰危害桐很大涂，能網(wǎng)夠破嘉壞農(nóng)情田、叮水利尤工程融、交扛通線沾路.引起刪房屋豪破裂糊倒塌呀、地窮下管階網(wǎng)斷塊裂。徐州驗市區(qū)摟新生勒街的哭一次抄大塌善陷，嗚波鋸及范歐圍達賭南北屠長約19蟲0m，東完西寬是約11鞏0m挖.直接桶倒榻恩房屋22討4間，偷經(jīng)濟辰損失亂高達30扮00萬元慮。地面紫塌陷麥的分避布規(guī)升律：（1）地格面塌央陷多拳分布殃在斷塑裂帶凈及褶紀皺軸自部。（2）地嚇面塌隔陷多眾分布撿于溶授蝕洼芳地等忌地形帖低洼殖處。（3）屋地面晝塌陷載多分頭布河際床兩騎側。（4）地磁面塌仔陷多桶分布設在土饅層較島薄的奔地方俱，土提層越約薄越黎越易拼塌陷汽。第四拾節(jié)票滑州坡滑坡清是巖公、土漫邊坡輔喪失雀原有戀穩(wěn)定廢性.一部旺分巖展、土拴體對彎其下娛面巖縣、土雁體產(chǎn)溜生滑虎動。地下傻水作常用與駕滑坡俘的穩(wěn)套定性漆：地下孕水對香滑體持的作踢用主霜要有它兩種遍：即輔地下被水的推物理賣化學蜓作用雄和地濫下水婦的力嗽學作牛用。1、地濃下水鋪對滑辮體的暑物理旁理化錢學作訴用①軟重化巖剪土，往降低吸潛在免滑動愧面的慌內(nèi)摩躬擦角櫻和內(nèi)炒聚力陶，影盤響邊母接穩(wěn)臂定；儲②地陪下水秀位上蜜升，槐邊坡巧巖體笨重量營增加個，滑倚動力娘增大碗，滑難體容項易滑亮動；③地下倆水流搭可能瀉造成量沖刷榴、潛悲蝕、敢管涌擊等的遇發(fā)生筐，對軋邊坡答穩(wěn)定麥不利辨。2、地土下水酸對滑培坡的浪力學陽作用地下絮水的瘡力學座作用格能改糾變構在成巖廚、土葛體的野環(huán)境花應力閱：孔隙善水壓鄭力和午滲透牛壓力。當滑訊體相倉對不生透水虹，潛碎滑面優(yōu)有地年下水摧活動球時，信所形榴成的耀孔隙踩水壓爬力可談以致安使邊泰坡破廊壞。第五炸節(jié)繭水太位水溫壓變姜化對警地基言基礎高的有蕉害作坑用一、蹄地下嚇水位站變化蘇對地頓基土療物理撈力學社性質典的影物響1、默地下占水位劃上升宿的影呆響（1）級地基由土承憑載力象降低槐。無論濁是砂椒性土頑或是第粘性襖土地牧基，螞其承優(yōu)載力工都具誦有隨誦地下遠水上戀升而滾下降遮的必齊然性黃。（2）地弄基土思濕陷互。在干孤旱、登半干反早地吳區(qū)的如土處煌于干球燥狀瞇態(tài)，自濕媽陷性陷黃土料浸水權后發(fā)笛生濕森陷，羨引起組地面脖塌陷穴、沉捕降。我國尊西北粱某市朵一教推學樓同竣工齡時，撓地下櫻水位茂距基碰底10躺m左右名，施妹工時只總沉提降量衡為10呀-液3誰0r販nm。不之到一藏年后妥沉降煮即穩(wěn)季定，制樓房割投用悅后地呀下水彈位逐裁漸上尾升，焰數(shù)年擊后水虧位距快基底蠅僅3m疲.附加筆沉降祖量達30鄭0m床m。（3）容砂土格地震斑液化怨加劇蟻。地下嶺水與像砂土淘液化耐密切田相關娘，沒凈有水沃，也偶就沒漫有所崗謂砂漆土的逼液化綁。經(jīng)過研究繭發(fā)現(xiàn)錦，隨咐著地畫下水外位上廈升，蒙砂科土抗慨地震覽液化近能力矩隨之資減弱浸。（4）地酸基土秧凍脹悉。在寒嗎冷地鼓區(qū)，游由于貴凍結籃作用直，巖慚土中勉水分冤遷移襪并集滿中，泰形成律冰夾乘層或暢冰椎壯等，猾造成怨地基哈土凍釀脹、紹地面非隆起掏、樁趴臺隆證脹等腸。（5）束地基耽土鹽唉漬化返。在干膀旱、巴半干乞旱平為原地鏈區(qū)，塌當潛齊在位救上升泡接近蒼地表怨時，優(yōu)由于干強烈叉的蒸撐發(fā)濃抖縮作鑼用，姜使鹽悶分在撈上部這土層雀聚集猴形成鉤鹽漬甲土，微這不免僅改槳變了殿土的漫物理悅力學唐性質奧，而洞且還督改變團了潛悲水的邊化學遙成分漢。普地下詢水礦猾化度腎增高瓜，增議強了民土及獅地下速水對更基礎羅和建養(yǎng)筑物括的腐永蝕作狠用。2、地傻下水乒位下胸降的悅影響當?shù)厥菹滤挛簧探底兏F化只乓在地歲基基邪礎底憤面以梯下較裂深的狹范圍鴉內(nèi)發(fā)腎生時誤，地吐下水異位下勤降對糧地基煙基礎躺影響杜不大喚。當?shù)胤蛳滤何辉谥被A詢底面醋以下樹壓縮們層范媽圍內(nèi)枕下降割時，刪土的怒自重伸應力繪增加行，可鋤能引塘起地扛基基粉礎的向附加部沉降哄，如泳果土離質不你均勻菠或地敬下水脫突然拍下降粒，可訂能造稠成建輸筑物日變形稠破壞旨。二、沈地下嬌水壓侮力對覺地基桿基礎鞭的破談壞作欄用1、基慶坑突獸水當基妹坑下教伏有辛承壓有含水集層時步如果碧開挖繩后基更坑底瓶所留鹿隔水繁層支嘗持不僑住承歸壓水苦壓力鄭的作燥用，糠隔水售層將訓被頂忽裂，融發(fā)略生冒曾水冒捷砂、畏淹水冠甚至信毀坑疼事故嫁。這沾一工冒程地蟻質現(xiàn)密象稱鹿為基鮮坑突救水。2、潛木水浮鳴托力放與基分礎抬預起在地烈下水哥位埋渡深淺權的地狹區(qū)，貨通常停果用機人工怎降水加的方束法進播行基失礎工深程施濫工。揀在這升種情妙況下騎基礎睡施工駐完成奏后的立維護將期仍胞需繼位續(xù)進港行排杜水，凍否則拴地下牙水位?；謴捅偕仙运a(chǎn)涉生的在浮刀宇能使村基礎像抬起懇。3、承再壓水耍壓力響與基祥礎抬舌起在一主些地姐區(qū)，躲當承旬壓含塊水層意埋藏羽較淺估且承庸壓水每壓力暈較大共時，皂地下孫構筑裁物可稼能破故壞承值壓水六壓力崇與上夏覆地損層壓許力的頑平衡劉關系召，承袍壓水嗎壓力撥可使俯基礎膏抬起訂，導專致房膏屋向狠上隆貢起變堅形甚良至開作裂。在進蔑行巖靈土工歲程勘宮察時煌，要造重視冊對基文礎下熄伏第境一個蠅承壓峰含水炒層的予勘察厲工作拳，特禮別是剛要查災清含似水層建的承呈壓水湖壓力帳，以肆便為礙基礎脹設計欲和施變工提嗓供重糠要的竟依據(jù)聾。第六浮節(jié)犯地根下水擔對地申基土田的滲溪流破泡壞巖土碎工程僵活動蘇可在司小范粥圍內(nèi)盡改變陶地下挖水位弊。地粱下水蓮位無路論是荷上升缺或是蔬下降勢均可箱以使屋局部率的水韻位差情增大不，摻跑流作共用增毯強。場滲流拔作用威可引疲起地寸基土退的潛凡蝕、伴流砂起和管扯涌的刑發(fā)生屑。1、潛捉蝕——在較謹高的得滲透從速度今或水盯力梯龜度作肚用下湊，地簡下水盯流從裁孔釀咳或裂爛隙中勺攜出范細小寸顆植膠的作隊用。結果——使土耳層孔汪隙連馬漸變會大，優(yōu)甚至錢形成音洞穴圖導致鐘巖、祥土體獸結構珠松動辣或破般壞，賓以致旨產(chǎn)生用地表陡裂縫六、崩涼陷、鏡影響港建筑寫工程駕的穩(wěn)沿定。分類——①機床械潛巖蝕；②化學烏潛蝕冒。機械攔潛蝕樓和化拾學溶影蝕一鵲般是探同時霸進行肝的，崖且兩萍者是佩相互系影響押相互職促進酷的。防止——①改叢變滲堪透水捏流的萍水動暈力條收件，趕使水惡流梯泳度小陶于臨包界水恩力梯澤度。措施繳有堵橡截地堪表水譽流入緞巖土厲層；繞阻止距地下爛水在堤巖土婦層中失流動頸；設礦反濾協(xié)層；脊減小腳地下踐水的粘流速師等。②改善戶巖土芬的性雖質，覆增強腥其抗男滲能階力。如爆鍋炸、剪壓密憶、打議樁、辨化學庫加固傘處理圈等方階法，李可以先增加紫巖土譜的密超實度池，降慢低巖療土層浩的滲偷透性霞能。2、流較砂——松散振細顆啟控土買被地頃下水滴飽和任后，竹在動巾水壓近力即岸水頭儲差的掛作用服下，綱產(chǎn)生攻的懸艦浮流纏動現(xiàn)宿象。汗流砂州多發(fā)冬生在倆顆粒計級配恥均勻號的粉愈、細擱砂等臂砂性誦土中梁，有烤時在貌粉土蟲中亦拍會發(fā)鋸生。篇其表汪現(xiàn)形漂式是而所有棒顆撾香同時稅從一面近似束于管爺狀通拆道被盤串透午革流評沖走憲。結果——使基陰礎發(fā)強生滑知移或籌不均透勻下首沉，球基坑譯坍塌恒，基口礎懸?guī)X浮等膀。防止——流砂虹對巖自土工弊程危踏害很刑大，叫所攪以在供可以閥發(fā)生剩流砂煩的地呆區(qū)應那盡量泛利用膛其上盈面的謙土層抗做天求然地臣基，杰也可何利用信樁基車穿透潛流沙默層。票總之古，斷應盡協(xié)最避此免水忘下大悲開挖屯施工央。必否須時泊，可程以利講用下羅列方享法防善止波花砂：①人工錄降低毅地下賽水位糊，將擊地下絲式水位余降至話可能豪產(chǎn)生協(xié)流砂忙的地貢層以母下，腥然后譯再開焰挖；②打板放樁。饅一方悼面是早加固昆坑壁市，另誕一方姨面是狠改善甩地下如水的哨徑流等條件線，即辟增長判滲流閥途徑簽，減釋小水螺力梯因度和芬流速赤。③水下耍開挖概。在忍基坑嶄開挖踩期間菠，使漆基坑叉中始尋終保脂持足勾夠的揭水頭盡（可倚加水形），留盡量疏避免餓產(chǎn)生粘流砂址的水臥頭差晌，增眠加基槽坑側梁壁土道體的擊穩(wěn)定嘴性。④其它陜方法充。如勺凍結謊法、當化學越加固隱法、飲加重晚法、鴉爆炸停法等呈。3、管素涌——地基愉土在傅具有淋某種籍滲透效速度（或梯沫度）趴的滲勇透水樓流作擱用下害，其麥細小戒顆粒用被沖熟走，狼巖虛土的幸孔除祥逐漸禿增大叛，慢政慢形撤成一院種能桐穿越祥地基耕的細珍管狀炸滲流接通路隊，從醒而掏內(nèi)空地版基或碑土壩匆，使壯地基樣或斜暫坡變江形、購失穩(wěn)傭。產(chǎn)生援條件——管涌播多發(fā)稅生在忙非粘碌性土鴉中。析具體洲條件俯包括各：①土由網(wǎng)粗顆窯粒（擾粒徑封為D）和墊細顆酸粒（習粒徑餅為d）組間成，艦其D瞇/莫d史>勿10；②土的負不均呀勻系俱數(shù)d60/d10>濃10；③兩攏種互餓相接甚觸土但層滲疏透系那數(shù)之率比K1/最K2>她2鑒~3；④滲透慢水流彩的水虧力梯弊度大告于土炕的臨積界水群力梯刊度時鐵。防止——在可盤能發(fā)驚生管送涌的澇地層灘中修魔建擋悶水壩泥、擋傾土墻摸工程打及進免行基偏坑排甜水工罵程時蒼，為齊了防惠止流榮砂、稈管涌停的發(fā)唐生，親設計校時必父須控歉制地芬下在省逸出衣處的餡水力煙梯度獵，使蜂其小脊于容憂許水超力梯創(chuàng)度。防止異管涌薪發(fā)生籠最常頌用的隙方法期與防麥止流恒砂的桿方法傲相同漁，狐主要擋是控制踩滲流邊，降俱低水見力梯聚度，鑰設置啦保護穿層，綱打板投樁等爭。第七討節(jié)祖地弦下水廚對混畝凝土艇基礎讀的侵墾蝕破比壞作憂用混凝腦土基遙礎的乘強度唉很高賭，但節(jié)一些閑具有蝕侵蝕室性的息環(huán)境緩水能孟對其序進行吼溶蝕薪破壞跳。這臟種對礎混凝步土的爺破壞煎作用招在一慎些地探方甚得為強荒烈，霉因鞏此，帽有人瓣把其繼稱為水泥“癌癥”?；炷咄猎獯缡艿貏蛳滤昵治g朱常見砌的破壞烘主要鏟方式有：混凝腥土中條某些榜組分百被水款溶解丈，或雄形成纏鹽類委結晶灰產(chǎn)生吹過大六的體慌積膨耳脹。環(huán)境奔水對劃混凝控土侵色蝕常補見的狼類型托有：碳酸平侵蝕藏、酸勇性侵張蝕、芝堿類儉侵蝕拿、鹽乏類侵蜜蝕、王溶出淡侵蝕圖、海白水侵背蝕等。1、碳以酸侵窩蝕硅酸哄鹽水犁泥遇過水生乏成Ca（OH）2。如投地下邪在水朵含有CO2，它萌與Ca（OH）2作用睛生成忘碳酸煉鈣沉脂淀:上為鞏可逆監(jiān)反應歌，當沉水中CO2的含足量小識于平旅衡所服需數(shù)蜜量時頓，反鴉應向淹左方臺進行為，生殼成Ca坡CO3沉淀六；當CO2的含職量大慌于平臥衡所泊需數(shù)污量時貞，反尿應向樹右方棒進行阿，則凡將使Ca貍CO3溶解恰。因此世，當偽水中辰游離CO2含量場超過腥平衡燥需要焰時，竿水中鞏就含卷有一芬定數(shù)特量的住侵蝕蹈性CO2，此膜時會鐘對混殊凝土霜產(chǎn)生糖侵蝕險作用讓。2、酸少性侵浪蝕硅酸祖鹽水曲泥硬?；笃奚裳源罅亢淼暮芭c性水狀化物Ca（OH)2，在甲酸的見作用族下中歌和生討成鹽卡，這由些鹽艦或易造溶于稈水，嚴或體槍積膨頑脹，患使混莫凝土裁受到綢不同罪程度障的破劃壞，幼如使混幅凝土黃受到國侵蝕跟作用復的酸叨，可隔分為撥無機忠酸和喘有機屆酸兩球大類置。無同論何吧種酸仰都有魂一定扇的侵蜜蝕作浙用，四特別瞧是無核機酸劑中的廟三大榆強酸(H囑CI、H2SO4、HN淚O3)對混氣凝士錘的侵西蝕最賄為嚴右重。3、堿逝類侵辣蝕鋁酸現(xiàn)鹽含析量