工程地质课件第4章地下水的地质作用

第四四章章地地下下水水地下下水水的的物物理理性性质质与与化化学学性性质质地下下水水的的类类型型地下下水水的的地地质质作作用用地下下水水对对土土木木工工程程建建设设的的影影响响第一一节节地地下下水水的的物物理理性性质质与与化化学学性性质质（一一））地地下下水水的的存存在在形形式式1、气气态态水水2、液液态态水水（1）吸吸着着水水：：强强结结合合水水；；（2）薄薄膜膜水水：：弱弱结结合合水水；；（3）毛毛管管水水：：毛毛细细水水；；（4）重重力力水水：：在在自自身身重重力力作作用用下下产产生生运运动动的的水水二、、地地下下水水的的基基本本知知识识一、、地地下下水水：指指存存在在于于地地表表以以下下松松散散堆堆积积物物或或基基岩岩空空隙隙中中的的水水。。3、固固态态水水（二二））透透水水层层、、含含水水层层、、隔隔水水层层1、透透水水层层：：渗透透系系数数大大于于0.001m/d的岩岩土土层层。。2、含含水水层层：：能透透水水而而又又饱饱含含重重力力水水的的岩岩土土层层。。3、隔隔水水层层：：不透透水水且且不不能能给给水水的的岩岩土土层层。。（3）胶胶体体物物质质：：Fe(OH)3、Al(OH)3、SiO21、地下水水中常见见的成分分（1）常见离离子成分分：Cl－、SO22－、HCO3－、K＋、Na＋、Ca2＋、Mg2＋（2）常见气气体成分分：O2、N2、CO2及H2S（4）有机质质和细菌菌成分。。三、地下下水的物物理性质质及化学学性质（一）地地下水的的物理性性质：无色、无无味、无无嗅、透透明。（二）地地下水的的化学性性质：地下水长长期在地地下运动动，可从从岩石中中获得大大量可溶溶性的物物质成分分，使之之成为成成分复杂杂的溶液液。地下水按按矿化度度分类水的类别淡水微咸水咸水盐水卤水矿化度（g/L）＜11～33～1010～50＞50（1）总矿化化度：地下水中中含有各各种离子子、分子子和化合合物的总总量。它它表示水水中含盐盐量的多多少，分分为淡水水、微咸咸水、咸咸水、盐盐水和卤卤水。生生活饮用用水要求求小于1g/L。高矿化度度水能降降低混凝凝土强度度、腐蚀蚀钢筋、、并能促促使混凝凝土表面面风化。。2、地下水水的主要要化学性性质地下水按按总硬度度分类水的类别极软水软水微硬水硬水极硬水硬度Ca2＋和Mg2＋的mg当量/L＜1.51.5～3.03.0～6.06.0～9.0＞9.0德国度＜4.24.2～8.48.4～16.816.8～25.2＞25.2（2）硬度：：总硬度：：水中含含有Ca2＋、Mg2＋的总量。。暂时硬度度：由于于煮沸而而减少的的Ca2＋、Mg2＋的含含量。。永久硬度度：总硬硬度与永永久硬度度之差。。总硬度＝＝暂时硬硬度＋永永久硬度度生活饮用用水要求求小于450mg/L。（3）酸碱度度（pH值）：水中氢离离子浓度度。（4）侵蚀性性：硫酸型（（结晶性性）侵蚀蚀：形成含水水的硫酸酸盐结晶晶体积膨胀胀，混凝凝土结构构遭到破破坏。碳酸型（（分解性性）侵蚀蚀：侵蚀型二二氧化碳碳对混凝凝土中碳碳酸钙成成分的溶溶解使混凝土遭遭到破坏坏。分解结晶晶复合性性侵蚀：：主要是水水中弱盐盐基硫酸酸盐离子子的侵蚀蚀，使混混凝土强强度降低低，甚至至破坏。。地下水按按pH值分类水的类别强酸性水弱酸性水中性水弱碱性水强碱性水pH值＜55～777～9＞9四、岩土土的水理理性质1、容水性性：岩土体体空隙能能容纳一一定水量量的性能能容水度：岩土中中所能容容纳水的的体积与与岩土体体总体积积之比。。2、持水性性：饱水岩岩土体在在重力作作用下排排水后仍仍能保保持一一定水量量（结合合水和悬悬挂毛细细水）的的性能。。持水度：饱水岩岩土体排排水后，，保持水水的体积积与岩岩土体体总体积积之比。。3、给水性性：饱水岩岩土体在在重力作作用下能能自由排排出一一定水水量的性性能。给水度：饱水岩岩土体在在能自由由排出水水的体积积与岩岩土土体总体体积之比比。给水度＝＝容水度度－持水水度岩土给水水度平均均值土的名称给水度土的名称给水度砾石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细砂0.15～0.20岩土的渗透透系数k（cm/s）岩土名称渗透系数岩土名称渗透系数粘土10－7～10－8粘土质岩体＜10－6粉质粘土10－5～10－6微裂隙化岩体10－5～10－7粉土10－3～10－4细裂隙化岩体10－3～10－5粉砂、细砂10－2～10－4裂隙化岩体10－2～10－3中、粗砂10－1～10－2岩溶化岩体＞10－2砾石＞10－14、透水性性：岩石被水水透过的的性能。。空隙较较大，且且相互连连通的岩岩石，地地下水可可以在岩岩石中流流动。有有些岩石石虽有很很高空隙隙度，但但空隙不不连通的的岩石和和空隙过过小，且且连通性性不好的的粘土和和泥岩，，地下水水也很难难在其中中流动。。渗透系数数：水头梯度度为1时，水在在岩土体体中的渗渗流速度度。

介质类型埋藏条件孔隙水裂隙水岩溶水包气带水孔隙上层滞水裂隙上层滞水岩溶上层滞水潜水孔隙潜水承压水裂隙承压水岩溶承压水第二节地地下下水的类类型一、按埋埋藏条件件分类1、包气带带水：贴近地表表的气态态水、土土壤颗粒粒水吸附附毛细水水分子。。这些水水虽可连连结起来成为为液体，，但因是是充填在在细微的的孔隙中中而不能能自由运运动。。（1）土壤水水：土壤壤层中的的水。（2）上层滞滞水：赋赋存并运运动于饱饱气带中中局部隔隔水层或或弱透水水层上面面的重力力水。2、潜水：：位于第一一个稳定定隔水层层以上的的含在透透水层中中的能在在重力作作用下流流动的地地下水。。此水水层的水水面称为为潜水面面。潜水水面与地地表面的的形态具具有相似似性。1）潜水水的特特征：：（1））具有有自由由水面面，为为无压压水。。（2））分布布区和和补给给区基基本一一致。。（3））潜水水的动动态（（如水水位、、水量量、水水温、、水质质等随随时间间的变变化））随季季节不不同而而有明明显的的变化化。（4））潜水水的水水质容容易受受污染染。2）潜水水的补补给、、径流流、排排泄：：潜水向向地表表水排排泄大气降降水补补给潜潜水承压水水越流流补给给潜水水地表水水补给给潜水水3）潜水水等水水位线线图潜水水水位相相等的的各点点的连连线。。（1）确定定潜水水的流流向；；（2）确定定潜水水的埋埋藏深深度；；（3）确定定潜水水层的的厚度度；（4）计算算水头头梯度度；（5）判断断潜水水与地地表水水的补补给关关系。。3、承压压水：是指埋埋藏在在两个个隔水水层之之间的的透水水层中中的地地下水水。它它的运运动受受到上下下隔水水层的的约束束和水水压的的作用用。。打井穿穿过上面的的隔水水层时时，承承压水水就可可向上上涌出出来。。自流井井1）承压压水的的特征征（１））具有有承压压性能能，顶顶面为为非自自由水水面。。（２））分布布区与与补给给区不不一致致。（３））承压压水的的动态态受气气象、、水文文因素素的季季节性性变化化影响响不显显著。。（４）承压压水的厚度度稳定不变变，不受季季节性变化化的影响。。（５）水质质不易受到到污染。2）承压水的的埋藏类型型（１）承压压盆地：分分为补给区区、承压区区和排泄区区（2）承压斜地地：a.含水层被断断层所截形形成的承压压斜地b.岩性变化所所形成的承承压斜地c.侵入岩体所所截形成的的承压斜地地3）承压水的补补给、径流流、排泄二、根据含含水介质类类型分类１、孔隙水水：赋存于松散散沉积物颗颗粒构成的的孔隙中的的地下水。。２、裂隙水水：埋藏于基岩岩裂隙中的的地下水。。３、溶隙水水（岩溶水水）：储存和运动动于可溶性性岩石溶隙隙中的地下下水。一、潜蚀作作用1.机械潜蚀作作用：由于于在土孔隙隙或岩石裂裂隙中的地地下水流动动速度非常常缓慢，其其机械作用用一般较弱弱，只能对对细小颗粒粒的粉砂、、粘土等松松散碎屑物物进行机械械潜蚀。只只有当地下下水发育成成地下河，，才可以形形成与地表表流水类似似的侵蚀作作用。2.化学溶蚀作作用：这是是地下水潜潜蚀作用的的主要形式式，通常地地下水的溶溶蚀作用主主要是富含含CO2的水对碳酸酸类等溶水水性的岩石石产生溶蚀蚀，长期作作用的结果果可形成各各种地下岩岩溶地貌。。第三节地地下水的地地质作用二、地下水水的搬运作作用地下水流动动速度非常常缓慢，所所以地下水水的搬运能能力不强，，其搬运能能力的大小小与潜蚀能能力的大小小成正比，，而地下河河搬运能力力很强。机机械潜蚀的的产物以机机械搬运为为主；溶蚀蚀的产物则则以溶液的的形式搬运运。通过地地下水所搬搬运的物质质成分，可可以了解地地下水所通通过的岩石石的物质组组成。三、地下水水的沉积作作用地下水在运运动过程中中，由于温温度、压力力的变化，，可使地下下水的溶解解物产生过过饱和，使使搬运物沉沉积下来。。地下水的的过饱和沉沉积物有以以下一些主主要类型：：1.泉华：以CaCO3为主主要要成成分分的的称称为为钙钙华华；；SiO2为主主要要成成分分的的称称为为硅硅华华。。2.溶洞洞滴滴石石：：由由于于CO2的逸逸出出，，使使CaCO3沉淀淀下下来来而而成成，，有有石石笋笋、、石石钟钟乳乳等等。。3.矿脉脉和和假假化化石石：：溶溶解解了了矿矿物物质质的的地地下下水水在在流流入入岩岩石石的的裂裂隙隙后后，，由由于于压压力力的的降降低低，，矿矿物物质质会会沉沉淀淀或或结结晶晶出出来来，，形形成成矿矿脉脉。。在在一一些些较较紧紧闭闭的的裂裂隙隙中中，，有有时时会会沉沉淀淀一一些些树树枝枝状状的的铁铁、、锰锰氧氧化化物物，，称称之之为为假假化化石石。。四、、石石化化作作用用：：石石化化作作用用是是指指地地下下水水中中溶溶解解的的矿矿物物质质与与掩掩埋埋在在沉沉积积物物中中的的生生物物体体之之间间进进行行的的物物质质交交换换。。在在石石化化过过程程中中，，生生物物体体内内能能够够被被地地下下水水溶溶解解的的物物质质被被地地下下水水溶溶解解带带走走，，留留下下的的空空间间则则被被地地下下水水所所携携带带的的矿矿物物质质所所充充填填。。生生物物体体的的物物质质成成分分