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1、第2篇巖土工程性質(zhì)地下水地下水:賦存于地表以下巖土空隙中的水,主要來源于大氣降水、冰雪融水、地面流水、湖水及海水等,經(jīng)土壤滲入地下形成的,地下水是寶貴的自然資源,可作生活飲用水和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用水。地下水的形成條件:1.地質(zhì)條件: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。2.氣候條件:氣候條件對(duì)地下水的形成有重要的影響,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。3.地貌條件: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
2、水。4.人為因素:大量抽取地下水,會(huì)引起地下水位大幅下降;修建水庫,可促使地下水位上升。(2)水循環(huán)的類型根據(jù)水分循環(huán)的路徑和規(guī)模,可分為兩種:◆大循環(huán)——海陸之間的水分交換過程,也稱為海陸間循環(huán)。◆小循環(huán)——水僅在海洋或陸地內(nèi)完成的循環(huán)過程。分:海洋小循環(huán)陸地小循環(huán)。地下水的基本概念是地下水儲(chǔ)存場(chǎng)所,又是地下水的滲透通道,空隙的多少、大小及其分布規(guī)律,決定著地下水分布與滲透的特點(diǎn)。巖石的空隙根據(jù)巖石空隙的成因不同,可把空隙分為孔隙、裂隙和溶隙三大類。巖石的空隙孔隙孔 隙——松散巖石中顆?;蝾w粒集合體之間存在的空隙稱
3、為孔隙孔隙度——是孔隙體積與巖石總體積的比值。1.分選良好,排列疏松的砂;2.分選良好,排列緊密的砂3.分選不良的,含泥、砂的礫石;4.經(jīng)過部分膠結(jié)的砂巖5.具有結(jié)構(gòu)性孔隙的粘土6.經(jīng)過壓密的粘土7.具有裂隙的巖石8.具有溶隙及溶穴的可溶巖巖石中的各種空隙影響孔隙度大小的因素主要有:顆粒排列方式分選程度膠結(jié)充填程度結(jié)構(gòu)及次生孔隙分選愈好,排列愈疏松,膠結(jié)充填程度愈差,孔隙度愈大;反之愈小;粘性土的孔隙度還取決于其結(jié)構(gòu)及次生孔隙。裂隙固結(jié)的堅(jiān)硬巖石,包括沉積巖、巖漿巖和變質(zhì)巖,一般不存在或只保留一部分顆粒之間的孔隙,而
4、主要發(fā)育各種應(yīng)力作用下巖石破裂變形產(chǎn)生的裂隙。成巖裂隙構(gòu)造裂隙風(fēng)化裂隙衡量指標(biāo)裂隙率KT:溶隙可溶的沉積巖,如巖鹽、石膏、石灰?guī)r和白云巖等,在地下水溶蝕下會(huì)產(chǎn)生空隙,這種空隙稱為溶隙。衡量指標(biāo)為溶隙率KK裂隙度的發(fā)育與巖石受力條件、巖性軟硬有關(guān)溶隙發(fā)育程度取決于巖溶作用強(qiáng)度4.1.2巖土的水理性質(zhì)巖土的水理性質(zhì)巖土的水理性質(zhì):巖土與水接觸時(shí),控制水分儲(chǔ)存和運(yùn)移的性質(zhì)。1.容水度巖土飽水時(shí)所能容納的最大水體積與巖土總體積之比2.持水度飽水巖土在重力作用后,保持在土中水的體積與巖土總體積的比值。保留在土中的水為結(jié)合水和毛
5、細(xì)水。巖土的持水度主要決定于土粒大小,顆粒越細(xì),吸附的水膜就越厚,持水度越大,反之就越小。3.給水度是飽水巖土在重力作用下能自由流出的水的體積與巖土總體積之比,用小數(shù)或百分?jǐn)?shù)表示。給水度等于容水度減去持水度。4.透水性巖土允許水透過的能力。透水性指標(biāo)為滲透系數(shù)。給水度=容水度—持水度。一般顆粒越粗,給水度越大。巖土的透水性的大小主要決定于孔隙大小、多少和連同程度。5.毛細(xì)性土中的水,在毛細(xì)張力作用下,沿毛細(xì)孔隙向各個(gè)方向運(yùn)動(dòng)的性能。毛細(xì)上升高度:hc(cm)=0.03/D(毛細(xì)孔隙平均直徑mm)含水層:在正常水力梯度
6、下,飽和、透水并能給出一定水量的巖土層。隔水層:在正常水力梯度下不透水或透水相對(duì)微弱的的巖土層。隔水層可是含水的、飽和的(粘土)、不含水的(致密巖石)。弱透水層稱為滯水層。含水層形成的三個(gè)條件:能透水的空隙;與隔水層組合形成儲(chǔ)水空間,以便地下水匯集不致流失;有充分的補(bǔ)水來源。含水層與隔水層4.1.3地下水的埋藏類型地下水的分類—按埋藏條件分類按水層所處的地質(zhì)結(jié)構(gòu)部位和受隔水層限制情況劃分為:包氣帶水、潛水、承壓水按含水介質(zhì)空隙類型,可將地下水分為:孔隙水、裂隙水和巖溶水(一)地下水按埋藏條件分類及其特征潛水包氣帶水承
7、壓水是指存在于地面以下包氣帶中的水。含有結(jié)合水、毛細(xì)水和氣態(tài)水包氣帶水(1)水量不大,但季節(jié)性變化強(qiáng)烈。(2)補(bǔ)給區(qū)和分布區(qū)是一致的。(3)一般礦化度低,但水質(zhì)最易受污染。(4)所含的上層滯水水量不大,但其常常是引起土質(zhì)邊坡滑坍,地基、路基沉陷、凍脹等病害的重要因素。包氣帶水的主要特征:定義:包氣帶中聚集在局部隔水層之上的重力水。特征:接近地表,分布范圍有限,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)變化很不穩(wěn)定。工程意義:常始料不及涌入基坑;供水意義不大;在寒冷地區(qū)易引起道路凍脹和翻漿。上層滯水上層滯水
8、潛水——埋藏在地面以下第一個(gè)穩(wěn)定隔水層之上具自由水面的重力水?!餄撍妗餄撍弧餄撍穆癫厣疃取餄撍畬拥暮穸忍卣鳎?.與大氣相通,具自由水面,一般補(bǔ)給區(qū)與分布區(qū)一致;2.動(dòng)態(tài)受氣候影響較大;3.潛水面形狀受地形影響;4.潛水的排泄方式主要有垂直排泄和水平排泄兩種方式。5.水量豐富的潛水可作為供水水源潛水等水位線圖潛水等水位線圖是根據(jù)所在地區(qū)