西北农林科技大学：《工程地质与水文地质》课程教学资源（授课教案，打印版）第四章 地下水及其对工程的影响

第四章地下水及其对工程的影响(2学时) 地下水：是指埋藏于地下岩土体空隙中的水份。 它的存在及运动，都会对地下岩土体的成份、结构以及相关的地质地貌形态 产生改造，因而地下水也是一种动力因素，当然，它同时也是一种极端重要的资 源。 一、地下水的基本特征 1.来源：地下水一般从四个方面得到补充，包括： ①入渗水：即大气降水和地表水渗入地下进入地下水系统中： ②冷凝水：大气中的水汽因温度变化而过饱和冷凝为液态下渗一如干早沙 漠中的地下水： ③初生水：也叫原生水，指自然因素下，H、0.发生化合而形成的{0。在 火山区，变质地区常见。 ④埋藏水：指过去因地质原因被封闭于地下的“水包”现被破坏后释放出来 的水。 2.地下水的类型 (1)依据埋藏特点的不同，分为： 包气带水：地表浅层不饱和水份带中的水 潜水：第一个广泛分布稳定隔水层上饱和带中的重力水。 层间水：两个隔水层间含水层中的液态水。 (2)依据含水层（含水空隙）的性质分 孔隙水（松散堆积层）裂隙水（基岩、黄土）基溶水（黄土、石灰岩》 3.地下水的成份 水是自然界最常见的溶剂，地下水又与地下岩土体有更直接的接触关系，同 时地下水还承受一定的压力，这都决定了地下水有更强的溶解能力。地下水中主 要含有三类物质。 (1)气体 0:N.Cl:H.S H.NH,CH,CO

主要气体 次要气体 上述气体溶于水中，使地下水酸度增大，促使地下水与岩石（尤其可溶岩）》 发生反应造成溶蚀，如果与建筑基础材料接触，也会对建筑基础形成腐蚀。 (2)可溶盐离子 阳离子：K'Na'Ca”Mg Fe Fe"Mn"Si"H'NH' 阴离子：C1S0,HC0 OH NO CO,NO: 主要 次要 (3)胶体物质 主要有Fc(OH): Mg (OH): Si0.(胶) A1(OHD,等以及一些 有机质（如腐殖酸） 此外，自然还衷携有较多的极细碎屑物质。 4.地下水的运动 地下水可沿岩石中的连通孔隙或土颗粒间隙作缓慢流动，称为渗流。在工程 地质中，一般将渗流作为层流对练，因此其流动符合达西定律：即： Q=kAi Q一渗透流量m/d k—渗透系数m/d A一过水断面积 i一水力坡度。 其中渗透系数k值是衡量所有岩土体渗透性大小的主要指标，一般规定： k≥0.001m/d称透水层 k<0.001m/d称隔水层 各类岩土的渗透系数值可参考课本P85 地下水的运动尽管缓慢，但对地下岩土体仍可产生较大程度的冲制，如黄士 中经常出现的地下土洞就是地下水冲制作用的结果。 二、地下水的埋深与水位 常用的地下水分类是按埋藏特征分为包气带水、潜水和层间水三类，一般以 潜水作为地下水的最上层类型，因此，地下水中的许多用语多与潜水特征有关。 1.地下水的埋深

指地下水面距离地面的高度在某一地区，将相同埋深的各点联成圈闭曲线， 则构成地下水等埋深线图，可直观判别地下水的埋藏深浅 2.地下水位 指以海拔高程表示的地下水水面的高度。将相同高程的各水面点联成圈闭曲 线，则构成地下水等水位线图，它不能反映地下水的埋深大小（需与地形图配合 使用才行)，但由可它判断地下水的流向和流速快慢。 三、地下水的潜蚀作用 *潜蚀：地下水对地下岩土体的化学溶蚀与机械冲榈作用，就称为潜蚀。 1.地下水的冲蚀作用 指地下水通过运动对岩土体造成的机械冲制与携带作用。在建筑地基岩石 中，其作用形式主要有： (1)流土与管涌 流土：指成份比较均一的固体颗粒随地下水运动而从岩土体中流失的过程 管涌：指细颗粒在水头作用下从大颗粒支架起的空隙中运动流失进而造成岩 土体结构瓦解的作用（在河床相沉积层中）。 (2)黄土岩溶 指地下水的掏挖引起黄土上层塌陷形成黄土漏斗（碟）、窝穴等类似可溶岩 区岩溶的现象。 2.地下水的溶蚀作用 地下水以其溶解能力及携带酸性成份的化学反应能力对可溶岩（石灰岩、白 云岩等)进行溶解侵蚀、携带以及再结晶的过程称为地下水的溶蚀作用。 溶蚀作秀对自然岩体和人工岩石的作用效果是不同的。 (1)岩溶：也称喀斯特(Karst),特指可溶岩石区在地下水的溶蚀作和下 形成的一系列地貌景观总和，包括落水洞、地下河、溶洞以及溶洞内的石笋、石 钟乳、石柱、石幔等微景观，主要反应是： CaCo,+H.0+CO.Ca(HCO,): (2)建筑基础的腐蚀 地下水对建筑基础中的某些材料也可产生腐蚀，导致其结构瓦解，力学强度 大大降低，从而影响地面建筑的安全稳定，主要表现为三种形式

①结晶类腐蚀 指地下水中S02超标 S04+Ca(0H): +CaS0,·2H0二水石育 CaS04·2H0+Ca0A1.04·6H0 水化硫铅酸钙（水泥杆菌） 体积膨胀一倍以上，使砼结构破坏。 ②分解类腐蚀 类似岩溶的形成，主要是C0,含量过高，促使反应向右进行，导致砼中的CaC0 被溶解流失，结构瓦解。 ③结晶分解复合类腐蚀 地下水中NH4、NO、C1和Mg离子含量超标，与砼中的Ca(OH):反应，生成 Mg(OH)z、CaS04·H0和CaCl:,其中CaS0,·H0又会进一步化合形成水泥杆菌， 而CC12溶解度大，易流失，总体都破坏了砼的原有结构，造成建筑基础破坏。 *腐蚀性评价指标。 结晶类腐蚀：水样中S0,含量 分解类腐蚀：水样中侵蚀性C0、HC0离子和H含量。 结晶分解复合类腐蚀：NH、NH、S0、Mg、Mg、C1厂含量。 注：既使建筑基础未浸没有于潜水面以下，也应提取持力层土样，对土中水 进行腐蚀性检验（单位：mg/kg)