工程地质教案03

1、 第三章第三章 水的地质作用水的地质作用 地表水地表水 地下水地下水第一节第一节 地表流水的地质作用地表流水的地质作用 一一. . 概概 述述 （一）（一）地表水地表水 暂时流水暂时流水：大气降水后短时间内在地表形成流水。 经常流水经常流水：通常所说的河流。 （二）（二） 地表水的地质作用地表水的地质作用：侵蚀、搬运和沉积作用。 危害：危害：坡面流水洗刷作用。 沿沟槽侵蚀作用和产生。 泥石流等。 第四纪沉积层：现代沉积的松散物质。 二、暂时流水的地质作用二、暂时流水的地质作用 ( (一一) ) 淋滤作用及残积层淋滤作用及残积层（Qel） 淋滤作用淋滤作用：大气降水渗入地下的过程中，渗流水不仅把

2、地表附近细小破碎物质带走，还把周围岩石中的易溶成分溶解带走，使地表附近岩石逐渐失去其完整性、致密性，并把未被溶解、又不易带走的松散物质残留在原地的过程。 残积层特征残积层特征: : 1破碎程度地表最大、愈向下愈小，逐渐过渡到基岩风化带； 2物质成分与下伏基岩成分密切相关； 3厚度与地形、降水量、水中化学成分等多种因素有关； 4较大的孔隙率，较高的含水量，强度较低； 5有水流动或近于被水饱和时，易沿下伏倾斜基岩面滑动。（二）二）、洗洗刷刷作作用用及及其其坡坡积积层层（Q Qd dl l）面积大、水层薄，作用时间短暂；其中洗刷强度与降雨性质、地形坡度、土壤岩石坚硬程度和地表植被情况有关。初步估计，

3、洗刷及冲刷作用的面积约在全国总面积的1/6。坡积层（坡积层（Q Qdldl） 斜坡上的风化碎屑物质，在坡面流水作用下被搬运到坡脚以后，由于坡度减缓，流速减低，搬运碎屑物质堆积下来形成斜坡脚下的堆积层，称之为。 ( (三三) )冲刷作用及洪积层冲刷作用及洪积层（Qpl） 冲刷作用冲刷作用：地表流水逐渐向低洼沟槽中汇集，水量渐大，携带的泥砂石块也渐多，侵蚀能力加强，使沟槽向更深处下切，并不断变宽的过程。 三三. . 河流的地质作用河流的地质作用 ( (一一) ) 河流的侵蚀、搬运和沉积作用河流的侵蚀、搬运和沉积作用 1. 1. 侵蚀作用侵蚀作用 下蚀下蚀：下切河床，破坏河底，使河床变深下切河床，破

4、坏河底，使河床变深 侧蚀侧蚀：冲刷河岸，使河床变弯、变宽：冲刷河岸，使河床变弯、变宽 2 2搬运作用搬运作用 物理搬运物理搬运：泥砂石块。有悬浮式、跳跃式和滚动式。 化学搬运化学搬运：可溶解的盐类和胶体物质。 3 3沉积作用和冲积层沉积作用和冲积层 （1）成分复杂,分选性好,层理明显,磨圆度高。 （2）分布广,表面坡度平缓。 （3）其中的砂、卵石、砾石层常被选用为建筑材料和良好的供水水源。( (二二) ) 河谷横断面及河流阶地河谷横断面及河流阶地 1 1河谷横断面河谷横断面 河床 河漫滩 河谷斜坡 河流阶地 江心洲（心滩） 2 2河流阶地河流阶地 阶地（台地）：河谷内河流侵蚀或沉积作用形成的阶

5、梯状地形。 横向阶地：横向阶地：阶地延伸方向与河流方向垂直。是由于河流经过各种悬崖、陡坎，或经过各种软硬不同的岩石下切程度不同而造成的。 纵向阶地：纵向阶地：阶地延伸方向与河流方向平行。是地壳上升运动与河流地质作用的结果。 3 3河流阶地类型（纵向）河流阶地类型（纵向） 侵蚀阶地：侵蚀阶地：也称基岩阶地，阶地表面由河流侵蚀而成，表面只有很少的冲积物，主要由被侵蚀的岩石构成。 基座阶地：基座阶地： 阶地表面有较厚的冲积层，阶地由上部冲积层和下部基岩两部分构成。 冲积阶地：冲积阶地： 也称堆积阶地或沉积阶地，整个阶地在阶地斜坡上出露的部分均由冲积层构成。第二节第二节 地下水的地质作用地下水的地质作

6、用 一、概一、概 述述 ( (一一) ) 岩土的主要水理性质岩土的主要水理性质 水理性质：水理性质：岩土与水作用时表现出来的性质。 容水性、持水性、给水性和透水性容水性、持水性、给水性和透水性；溶解性、溶解性、吸水性、软化性、抗冻性、膨胀性及崩解性吸水性、软化性、抗冻性、膨胀性及崩解性 1 1容水性：在岩土的孔隙、裂隙中能够容纳一定容水性：在岩土的孔隙、裂隙中能够容纳一定数量水体的性能数量水体的性能 （1 1）容水的：粘土、泥炭、砂粘土、砂、砾石；）容水的：粘土、泥炭、砂粘土、砂、砾石； （2 2）微容水的：泥灰岩、黄土、粘土质砂岩、粘砂）微容水的：泥灰岩、黄土、粘土质砂岩、粘砂土；土； （3

7、 3）不容水的：岩浆岩及类似的岩石。）不容水的：岩浆岩及类似的岩石。 2 2持水性：依靠分子引力或毛细力，在岩土孔隙、持水性：依靠分子引力或毛细力，在岩土孔隙、裂隙中保持一定数量水体，而且此水体不能在重裂隙中保持一定数量水体，而且此水体不能在重力作用下自由流动的性能力作用下自由流动的性能 （1 1）强持水的：泥炭、粘土、砂粘土）强持水的：泥炭、粘土、砂粘土 （2 2）弱持水的：泥灰岩、粘砂土、细砂）弱持水的：泥灰岩、粘砂土、细砂 （3 3）不持水的：卵石、砾石、粗砂）不持水的：卵石、砾石、粗砂 3 3给水性：被水饱和的岩土在重力作用下，能够自给水性：被水饱和的岩土在重力作用下，能够自由流出一定

8、水量的性能由流出一定水量的性能 4 4透水性：岩土容许水透过它的性能透水性：岩土容许水透过它的性能 （1 1） 透水的：砾石、卵石、砂、裂隙或岩溶发育的岩石透水的：砾石、卵石、砂、裂隙或岩溶发育的岩石 （2 2）半透水的：黄土、粘砂土、砂粘土）半透水的：黄土、粘砂土、砂粘土 （3 3）不透水的：粘土、泥岩、页岩及裂隙不发育的坚硬岩石）不透水的：粘土、泥岩、页岩及裂隙不发育的坚硬岩石（二）水在岩土中的存在状态（二）水在岩土中的存在状态 1 1气态水气态水 2 2吸着水吸着水( (强结合水强结合水) ) 3 3薄膜水薄膜水( (弱结合水弱结合水) ) 4 4毛细水毛细水( (非结合水非结合水) )

9、 5 5重力水重力水( (非结合水非结合水) ) 6 6固态水固态水（三）地下水的物理性质与化学成分（三）地下水的物理性质与化学成分 1 1地下水的物理性质地下水的物理性质 温度、颜色、透明度、嗅昧、口味、比重、温度、颜色、透明度、嗅昧、口味、比重、导电性及放射性等。导电性及放射性等。 2 2地下水的化学成分地下水的化学成分 （1 1）地下水的主要化学成分）地下水的主要化学成分 以离子、化合物和气体三种状态出现。以离子、化合物和气体三种状态出现。 NaNa+ +、K K+ +、CaCa2+2+、MgMg2+2+和和C1C1- -、HCOHCO2-2-、SOSO4 42-2-等。等。 （2 2）

10、 地下水按化学成分分类地下水按化学成分分类 按总矿化度分类按总矿化度分类 总矿化度：总矿化度：地下水中所含各种离子、分子及化地下水中所含各种离子、分子及化合物的总量。合物的总量。 总矿化度用水在总矿化度用水在105105110110下烘干后称得的下烘干后称得的干涸残渣的重量来表示干涸残渣的重量来表示(g(gl)l)。地下水类型地下水类型 淡水淡水 弱半咸水弱半咸水 强半咸水强半咸水 咸水咸水 盐水盐水 总矿化度总矿化度(g(gl) l) 1 1 1 13 3 3 310 10 101050 50 50 50 按硬度分类按硬度分类 硬度：硬度：指水中所含钙、镁离子的总量。指水中所含钙、镁离子的总

11、量。 暂时硬度：暂时硬度：煮沸后从水中去掉的煮沸后从水中去掉的CaCa2+2+、MgMg2+2+含量含量。 永久硬度：永久硬度：煮沸后仍留在水中的煮沸后仍留在水中的CaCa2+2+、MgMg2+2+含量。含量。 类型：极软水、软水、微硬水、硬水、极硬水类型：极软水、软水、微硬水、硬水、极硬水 按按pHpH值分类：值分类：地下水类地下水类型型 强酸性强酸性水水弱酸性弱酸性水水 中性水中性水 弱碱性弱碱性水水 强碱强碱性水性水 pHpH值值 5 5 5 57 7 7 7 7 79 9 9 9 二二. . 地下水的基本类型地下水的基本类型（一）地下水按埋藏条件分类（一）地下水按埋藏条件分类 1 1上

12、层滞水上层滞水 2 2潜水潜水 3 3承压水承压水 1. 1. 上层滞水上层滞水 A. A. 主要靠大气降水和地表水下渗补给；主要靠大气降水和地表水下渗补给； B. B. 分布区与补给区一致；分布区与补给区一致； C. C. 以蒸发或向下渗透到潜水中的方式排泄；以蒸发或向下渗透到潜水中的方式排泄； D. D. 水量也小，季节变化大，容易受到污染；水量也小，季节变化大，容易受到污染； E .E .常常是引起土质边被滑塌、黄土路基沉陷、常常是引起土质边被滑塌、黄土路基沉陷、路基冻胀等病害的重要因素。路基冻胀等病害的重要因素。 2 2潜水潜水（1 1）潜水的分布及潜水面特征）潜水的分布及潜水面特征

13、潜水面潜水面: :潜水的无压的自由水面。通常，潜水面不是潜水的无压的自由水面。通常，潜水面不是一个延伸很广的平面，是一个有起有伏、有陡有缓的面，一个延伸很广的平面，是一个有起有伏、有陡有缓的面，潜水面形态一般与地表地形相适应。潜水面形态一般与地表地形相适应。 潜水埋藏深度：潜水面至地面的垂直距离。潜水埋藏深度：潜水面至地面的垂直距离。 潜水层厚度：潜水面至下部隔水层顶面的垂潜水层厚度：潜水面至下部隔水层顶面的垂 直距离（含水层厚度）。直距离（含水层厚度）。 潜水位：潜水面上每一点的绝对标高。潜水位：潜水面上每一点的绝对标高。（2 2）潜水的补给、径流和排泄）潜水的补给、径流和排泄 大气降水、地

14、表水、承压水大气降水、地表水、承压水潜水潜水地表水地表水（河流、泉（河流、泉山区）、蒸发（平原区）山区）、蒸发（平原区） （3 3）潜水等水位线图的用途）潜水等水位线图的用途 确定任一点的潜水流向。确定任一点的潜水流向。 确定沿潜水流动方向上两点间水力坡度。确定沿潜水流动方向上两点间水力坡度。 确定任一点潜水埋藏深度。确定任一点潜水埋藏深度。 确定潜水与地表水之间的补给关系。确定潜水与地表水之间的补给关系。 3 3承压水承压水 承压水的分布承压水的分布自流盆地及自流斜地自流盆地及自流斜地 承压水头：承压水位到隔水层顶板间垂直距离。承压水头：承压水位到隔水层顶板间垂直距离。 含水层厚度：隔水层顶

15、、底板间的垂直距离。含水层厚度：隔水层顶、底板间的垂直距离。（2 2）承压水的补给、径流和排泄）承压水的补给、径流和排泄 大气降水、地表水、潜水大气降水、地表水、潜水承压水承压水（泉）地表（泉）地表水、潜水水、潜水( (二二) ) 地下水按含水层性质分类地下水按含水层性质分类 1 1孔隙水孔隙水 孔隙孔隙上层滞水、孔隙上层滞水、孔隙潜水和孔隙潜水和孔隙承压水承压水 2 2裂隙水裂隙水 （1 1）风化裂隙水）风化裂隙水 （2 2）成岩裂隙水）成岩裂隙水 （3 3）构造裂隙水）构造裂隙水（脉状、带状、层状） 3 3岩溶水岩溶水三、地下水的地质作用三、地下水的地质作用 1 1、剥蚀作用（潜蚀）、剥蚀

16、作用（潜蚀） 机械潜蚀 化学溶蚀（岩溶） 2 2、搬运作用、搬运作用（机械、化学搬运） 3 3、沉积作用、沉积作用（机械、化学沉积） 脉体（矿脉）、 坚硬岩石、 泉华 四四. .地下水对土木工程的影响地下水对土木工程的影响 （一）（一）地下水对混凝土的侵蚀地下水对混凝土的侵蚀 地下水中各种化学成分与建筑物中的混凝土产生化学反应，使混凝土中某些物质被溶蚀，强度降低，结构遭到破坏； 在混凝土中生成某些新的化合物，这些新化合物生成时体积膨胀，使混凝土开裂破坏。1. 1. 溶出侵蚀：溶出侵蚀： HCO3- 2.0mgl或暂时硬度3度。 2. 2. 碳酸侵蚀：碳酸侵蚀：水中具有侵蚀性水中具有侵蚀性COCO2 2 3. 3. 硫酸侵蚀：硫酸侵蚀： SOSO4 42-2- 250mg250mgl l。 与水中的氢氧化钙的生成二水石膏，甚至水化硫铝酸钙水化硫铝酸钙结晶，体积分别增大2到31倍。 （水泥