工程地质学地下水资料课件.pptx

《工程地质学地下水资料课件.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《工程地质学地下水资料课件.pptx（54页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、第一节第一节 地下水的基本概念地下水的基本概念 地下水是指存在于地表以下岩石空隙(孔隙、裂隙和溶隙)中的水。第1页/共54页一、岩石的空隙孔隙松散介质中颗粒或颗粒集合体之间呈小孔状分布的空隙。裂隙岩石受地壳运动及其它内外地质营力作用影响产生的空隙。溶隙可溶岩(石灰岩、白云岩等)中的裂隙经地下 水流长期溶蚀而形成的空隙。第2页/共54页(a)分选良好排列疏松的砂 (b)分选良好排列紧密的砂 (c)分选不良含泥砂的砾石(d)部分胶结的砂岩 (e)具有裂隙的岩石 (f)具有溶隙的可溶岩 根据水在空隙中的物理状态，水与岩石颗粒的相互作用等特征，一般将水在空隙中存在的形式分为五种，气态水、结合水、重力水

2、、毛细水、固态水。第3页/共54页二、含水层、隔水层与透水层透水层：允许水透过的岩层。隔水层：不能给出并透过水的岩层。含水层：饱水的透水层。第4页/共54页三、地下水的物理化学性质三、地下水的物理化学性质三、地下水的物理化学性质三、地下水的物理化学性质1 1 1 1、地下水的物理性质、地下水的物理性质、地下水的物理性质、地下水的物理性质温度温度颜色颜色透明度透明度气味气味味道味道比重比重导电性导电性放射性等放射性等第5页/共54页2 2、地下水的化学成分、地下水的化学成分 地下水的化学成分可呈离子、分子、化合物和气体状态，而以离子状态为最多。气体有：2、2、CO2、2等；常见的离子有：Cl、S

3、O4、HCO3、K+、Na+、Ca+、Mg+等七种;化合物有：Fe23、Al23、SiO2等；还含有有机质和细菌成分。第6页/共54页3 3、常用指标、常用指标（对工程建设中水质评价有重要意义对工程建设中水质评价有重要意义）酸碱度酸碱度(pH(pH值值)地下水的酸碱度指的是氢离子浓度，常以地下水的酸碱度指的是氢离子浓度，常以pHpH值表示。值表示。地下水按地下水按pHpH值分类值分类pHpH6 6的水能侵蚀铁。的水能侵蚀铁。分类分类强酸性水强酸性水弱酸性水弱酸性水中性水中性水弱碱性水弱碱性水强碱性水强碱性水pH值值9第7页/共54页 硬度：水中硬度：水中a a+和和MgMg+的含量。的含量。可

4、分为总硬度、暂时硬度和永久硬度。可分为总硬度、暂时硬度和永久硬度。总硬度暂时硬度永久硬度总硬度暂时硬度永久硬度 极软水极软水(4.24.2度）度）软水软水(4.2-8.4(4.2-8.4度度)微硬水微硬水(8.4-16.8(8.4-16.8度度)硬水硬水(16.8-25.2(16.8-25.2度度)极硬水极硬水(25.225.2度度)我国硬度的表示常用德国度：我国硬度的表示常用德国度：1度度10mg（CaO）/L或或7.2mg（MgO）/L第8页/共54页 矿化度矿化度(M)(M)地下水中各种离子、分子与化合物的总量地下水中各种离子、分子与化合物的总量称矿化度，以称矿化度，以g/lg/l或或m

5、g/lmg/l为单位。为单位。淡水淡水(总矿化度总矿化度1g/L1g/L)微咸水微咸水(1(13g/L)3g/L)碱水碱水(3(310g/L)10g/L)盐水盐水(10(1050g/L)50g/L)卤水卤水(50g/L)50g/L)第9页/共54页第二节 地下水的类型按地下水的埋藏条件分：上层滞水、潜水、承压水按地下水的含水层性质分：孔隙水、裂隙水、岩溶水第10页/共54页一、按埋藏条件分类一、按埋藏条件分类1、上层滞水、上层滞水存在于存在于包气带包气带中中局部隔水层局部隔水层之上的地下水。之上的地下水。第11页/共54页2、潜水埋藏在地面以下第一个稳定隔水层之上具自由水面的重力水。潜水面 潜

6、水位 潜水的埋藏深度潜水含水层的厚度第12页/共54页主要由大气降水、地表水和凝结水补给，当承压水与潜水有联系时，承压水也能补给潜水.第13页/共54页(1)潜潜水水面面的的起起伏伏经经常常与与地地形形一一致致，只只是是比比地地形形起起伏伏平平缓缓一一些些；潜潜水水面面与与地地表表面面的的形态具有相似性。形态具有相似性。地表地形的影响地表地形的影响第14页/共54页(2)当当含水层厚度变大时，潜水面坡度变缓含水层厚度变大时，潜水面坡度变缓；含水层厚度的影响含水层厚度的影响第15页/共54页(3)当岩层当岩层透水性变好，潜水面坡度变缓透水性变好，潜水面坡度变缓。岩层透水性的影响岩层透水性的影响第

7、16页/共54页潜水的特征：潜水与大气相通，具自由水面，为无压水；潜水的补给区、分布区与排泄区一致，直接接受大气降水补 给。旱季时，常以蒸发形式排泄；潜水的水位、水量随季节不同而有明显变化；潜水水质易受地面污染的影响。第17页/共54页潜水等水位线图：潜水面上标高相等各点的连线图，图上必须注明测定水位的日期。一般应有最低水位和最高水位时期的等水位线图。确定潜水流向计算潜水的水力坡度确定潜水与地表水之间的关系确定潜水的埋藏深度确定泉或沼泽的位置 推断含水层的岩性或厚度的变化确定给水和排水工程的位置第18页/共54页第19页/共54页3 3、承压水、承压水、承压水、承压水是充满两个稳定隔水层之间的

8、含水层中的重力水。是充满两个稳定隔水层之间的含水层中的重力水。是充满两个稳定隔水层之间的含水层中的重力水。是充满两个稳定隔水层之间的含水层中的重力水。第20页/共54页HH1 1初见水位，初见水位，H H2 2承压水位，承压水位，H H承压水头承压水头h h承压水位埋深，承压水位埋深，MM承压含水层厚度，承压含水层厚度，OO OO基准面基准面 ooo o第21页/共54页1承压含水层，2 隔水层，3自流井，4非自流井，5干井 6承压水位，7潜水位，8地下水流向，9上升泉 A补给区，B承压区，C排泄区，D自流区承压水的分布承压水的分布自流盆地自流盆地第22页/共54页承压水的分布承压水的分布自流

9、斜地自流斜地第23页/共54页承压水具的特征：承压水具的特征：无自由水面，并承受一定的静水压力。无自由水面，并承受一定的静水压力。承压含水层的分布区、补给与区排泄区分布不一致。承压含水层的分布区、补给与区排泄区分布不一致。承压水的水位、水量比较稳定，受气候影响小。承压水的水位、水量比较稳定，受气候影响小。承压水不易受地面污染。承压水不易受地面污染。第24页/共54页承压水等水位线图承压水等水位线图 是承压水面上高程相等点的连线图。等水位线图上是承压水面上高程相等点的连线图。等水位线图上必须附有地形等高线和顶板等高线。必须附有地形等高线和顶板等高线。从承压水等水位线图可获得如下信息：从承压水等水

10、位线图可获得如下信息：确定承压水流向：确定承压水流向：垂直于等水压线的方向为承压水流向，箭头由高水位线垂直于等水压线的方向为承压水流向，箭头由高水位线 指向低水位线。指向低水位线。确定水力坡度：确定水力坡度：顺流向取两点，两点间的高差与其水平距离之比为该段顺流向取两点，两点间的高差与其水平距离之比为该段 的的 水力坡度。水力坡度。等水位线密，水力坡度大；等水位线密，水力坡度大；等水位疏，水力坡度小。等水位疏，水力坡度小。确定初见水位、承压水位埋深及承压水头大小。确定初见水位、承压水位埋深及承压水头大小。第25页/共54页第26页/共54页二、按地下水的含水层性质分：孔隙水、裂隙水、岩溶水u孔隙

11、水 广泛分布于第四纪松散沉积物中，其分布规律主要受沉积物的成因类型控制。孔隙水最主要的特点是其水量在空间分布上连续性好，相对均匀。孔隙水一般呈层状分布，同一含水层中的水有密切的水力联系，具有统一的地下水面。第27页/共54页 裂隙水裂隙水 埋藏于基岩裂隙中的地下水。埋藏于基岩裂隙中的地下水。由于岩石中裂隙大小悬殊，分布不均匀，所以裂隙由于岩石中裂隙大小悬殊，分布不均匀，所以裂隙水的埋藏、分布和水动力性质都不均匀。根据裂隙成因不水的埋藏、分布和水动力性质都不均匀。根据裂隙成因不同，可分为同，可分为风化裂隙水、成岩裂隙水与构造裂隙水风化裂隙水、成岩裂隙水与构造裂隙水。岩溶水岩溶水 埋藏在可溶岩裂隙

12、、溶洞及暗河中的地下水，又称埋藏在可溶岩裂隙、溶洞及暗河中的地下水，又称喀斯特水。喀斯特水。岩溶水空间分布极不均匀，动态变化强烈，岩溶水空间分布极不均匀，动态变化强烈，流动迅速，排泄集中。流动迅速，排泄集中。第28页/共54页第三节 地下水的补给、径流与排泄含水层中地下水从外部（如大气降水、地表水等）获得大量补充的过程称为地下水的补给。一、地下水的补给第29页/共54页大气降水补给;地表水的补给；含水层之间的补给；I.越流补给；II.直接补给(4)人工补给补给方式：第30页/共54页潜水的补给潜水的补给大气降水大气降水第31页/共54页承压水的补给承压水的补给大气降水大气降水第32页/共54页

13、河流补给潜水潜水的补给潜水的补给地表水的补给地表水的补给第33页/共54页当补给区当补给区位于河床地带位于河床地带时，地表水才可以时，地表水才可以成为补给来源。成为补给来源。承压水的补给承压水的补给地表水地表水第34页/共54页蒸发蒸发;泉的排泄泉的排泄；向地表水排泄向地表水排泄；含水层之间的排泄含水层之间的排泄；(5)(5)人工排泄。人工排泄。二、地下水的排泄第35页/共54页潜水的排泄潜水的排泄泉泉第36页/共54页当当侵蚀面下切侵蚀面下切达到承压含水层时，就以泉达到承压含水层时，就以泉水形式排泄。水形式排泄。承压水的排泄承压水的排泄泉泉第37页/共54页导水断层切断含水层导水断层切断含水

14、层时，沿断层带，承压时，沿断层带，承压水也可以泉的形式排泄。水也可以泉的形式排泄。承压水的排泄承压水的排泄泉泉第38页/共54页潜水补给河流潜水的排泄潜水的排泄向地表水排泄向地表水排泄第39页/共54页河谷下切河谷下切至含水层，则承压水向地表水排泄。至含水层，则承压水向地表水排泄。承压水的排泄承压水的排泄地表水地表水第40页/共54页河谷下切河谷下切至含水层，则承压水向地表水排泄。至含水层，则承压水向地表水排泄。人工人工排泄排泄地地下下水水利用利用第41页/共54页Q:流量(m3/d)A:过水断面的面积(m2)L:渗径I:水力坡度K:渗透系数(m/d)I:表示单位渗径的水头损失V:地下水的渗流

15、速度(m/d)三、地下水运动的基本定律达西定律V=KI第42页/共54页 在计算流向集水构筑物的地下水涌水量时，必须区分集水构筑物的类型。集水构筑物按构造形式可分为：垂直的井、钻孔和水平的引水渠道、渗渠等。第43页/共54页常水头试验L：渗透路径渗透路径h1:截面截面1水头水头h2：截面：截面2水头水头Q:流量流量h1h2L：渗透路径渗透路径h1:t1时时水头水头h2：t2时时水头水头Q:流量流量变水头试验第44页/共54页渗透方向隔水层地表面潜水面 如图含水层为潜水层，含水层透水系数为 k=4.8*10-3cm/sec,H为3m,为5度。求渗透流量Q(m3/hr/m).第45页/共54页四、

16、地下水与工程四、地下水与工程 （1 1）松散沉积层中进行深基础施工时，人工降低地下）松散沉积层中进行深基础施工时，人工降低地下水位水位使周围土层产生固结沉降。使周围土层产生固结沉降。（2 2）生活用水抽水时在水周围形成降水漏斗）生活用水抽水时在水周围形成降水漏斗使周使周围建筑物或地下管线产生不均匀沉降，甚至开裂。围建筑物或地下管线产生不均匀沉降，甚至开裂。1、地基沉降(大量抽取地下水)第46页/共54页2 2、流砂流砂 流砂地下水自下而上渗流时产生流动的现象，它与地下水的动水压力有密切关系。产生流砂的条件：1）地下水动水力大于土粒的浮重度；2）地下水水力坡度大于临界水力坡度；危害：流砂土体流动

17、地表塌陷或建筑物的地基破坏。防止措施：1)人工降低地下水位;2)打板桩;3)冻结法等。第47页/共54页h第48页/共54页3 3、潜蚀 1 1）机械潜蚀：土粒在地下水的动水力作用下受到冲刷，将细粒土冲走，使土的结构破坏，形成洞穴的过程。2 2）化学潜蚀：地下水溶解土中的易溶盐分，使土粒间的结合力和土的结构破坏，土粒被水带走，形成洞穴的作用。由人类工程活动所引起的这种现象叫管涌。第49页/共54页4 4、地下水的浮托作用、地下水的浮托作用 建筑物基础底面位于地下水位以下时，建筑物基础底面位于地下水位以下时，地下水对基础底面产生静水压力，即浮托力。地下水对基础底面产生静水压力，即浮托力。确定地基

18、承载力设计值时，无论是基础底面以下土的天然重度或是基础底面以上土的加权平均重度，地下水位以下一律取有效重度。第50页/共54页5 5、基坑突涌、基坑突涌 建筑基坑存在承压水时，当开挖基坑减少了基坑底部建筑基坑存在承压水时，当开挖基坑减少了基坑底部隔水层的厚度，当隔水层较薄时承压水的水头压力冲破隔水层的厚度，当隔水层较薄时承压水的水头压力冲破基坑底部的现象。基坑底部的现象。其后果是基坑冲毁，地基破坏其后果是基坑冲毁，地基破坏 。第51页/共54页6 6、地下水对钢筋混凝土的腐蚀、地下水对钢筋混凝土的腐蚀 地下水某些成分含量过多时，对砼可溶性石料，管道、钢铁等都有侵蚀危害。结晶类腐蚀分解类侵蚀结晶分解复合类侵蚀第52页/共54页作业题：作业题：第53页/共54页感谢您的观看！第54页/共54页