2020年巖土工程師答疑:地下水的地質(zhì)作用?

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問題：

地下水的地質(zhì)作用?

答疑：

一、地下水的物理性質(zhì)：

溫度、顏色、透明度、嗅味、味道、導(dǎo)電性和放射性等。

二、地下水的化學(xué)成分：

1)主要離子成分：見書61頁

2)主要?dú)怏w成分：O2、H2S、N2、CO2

3)地下水的膠體成分與有機(jī)質(zhì)

三、巖石中的空隙特征與地下水的存在形式

1、巖石中的空隙

巖石空隙是地下水的儲(chǔ)存場所和運(yùn)移通道。可把空隙分為三類：松散巖石中的孔隙、堅(jiān)硬巖石中的裂隙和可溶巖中的溶隙。

孔隙：松散巖石是由大小不等的顆粒組成，顆?；蝾w粒集合體之間的空隙，稱之為孔隙。

孔隙度 = 孔隙的體積/松散巖石的體積×100%

影響因素：(1)排列方式，立方體排列最松散，四面體排列最緊密;(2)密實(shí)程度，越松，孔隙越大越;(3)均勻性，越均勻，孔隙度越大;(4)形狀：棱角越明顯，通常排列就越松散;(5)膠結(jié)程度。

裂隙：固結(jié)的巖石，包括沉積巖、變質(zhì)巖、巖漿巖，受地殼運(yùn)動(dòng)及其它內(nèi)外地質(zhì)應(yīng)力作用下，巖石破裂變形產(chǎn)生的空隙。

裂隙率 = 裂隙體積/巖石總體積×100%

注意測定裂隙的方向、寬度、延伸長度、充填程度等。

溶隙：可溶巖中的各種裂隙，被流水溶蝕擴(kuò)大成為各種形態(tài)的溶隙。

巖溶率 =　溶隙的體積/巖石的總體積×100%

溶隙的規(guī)模十分懸殊，大的溶洞可寬達(dá)數(shù)十米，高數(shù)十米乃至百余米，長達(dá)幾至幾十公里，而小的溶孔直徑只有幾毫米。

巖石中的空隙，必須以一定方式連接起來構(gòu)成空隙網(wǎng)絡(luò)，才能成為地下水有效的儲(chǔ)容空間和運(yùn)移通道。

四、巖石中地下水的存在形式

1、巖石“骨架”中的地下水：沸石水、結(jié)晶水(以中性水分子的形式存在，如石膏：Ca[SO4]·2H2O)、結(jié)構(gòu)水(參與晶格中，以H+ 、(OH)-、(H3O))等離子形式存在。

2、巖石中空隙中的地下水：主要形式有：

結(jié)合水(強(qiáng)結(jié)合水，又稱吸著水;弱結(jié)合水，薄膜水)、重力水、毛細(xì)水、固態(tài)水和氣態(tài)水。

五、含水層與隔水層

1、含水層：

指能夠透過并給出相當(dāng)數(shù)量水的巖層。

2、隔水層：不能透過水，或是透過和給出的水的數(shù)量微不足道的巖層。

u 所以劃分含水層與隔水層的標(biāo)志不是含不含地下水，關(guān)鍵看所含地下水的性質(zhì)。

u 兩者劃分是相對的，并不存在截然的界限或絕對的定量標(biāo)志。從某種意義上將，兩者是相對比較而劃分的。

u 兩者在一定條件下可以相互轉(zhuǎn)化。如在較大的水頭差的作用下，致密粘土含的結(jié)合水也可能發(fā)生流動(dòng)，也能透過和給出一定量的地下水。

u 通常是指在松散巖石中，如在巖溶中，地下水分布極不均勻，稱巖溶含水系更合適;在裂隙中，如連通良好，稱裂隙含水層是適合的，但裂隙受局部構(gòu)造控制時(shí)，例如一條較大的張性斷裂穿越巖性不同的地層，斷裂帶中水分布連續(xù)且均勻，這時(shí)稱含水帶更合適。

六、地下水對土木工程的影響

1、地面沉降

當(dāng)抽水時(shí)，在抽水井周圍形成降水漏斗。在降水漏斗范圍內(nèi)的土層將發(fā)生固結(jié)沉降。由于土層的不均勻性和邊界條件的復(fù)雜性，降水漏斗往往是不對稱的，會(huì)使周圍建筑物或地下管線產(chǎn)生不均勻沉降，甚至開裂。

控制地面沉降最好的方法是合理開采地下水，多年平均開采量不能超過平均補(bǔ)給量。在地面沉降已經(jīng)嚴(yán)重發(fā)生的地區(qū)，對含水層進(jìn)行回灌可使地面沉降適當(dāng)恢復(fù)，但要想大量恢復(fù)是不可能的。

2、地面塌陷

地面塌陷是松散土層中所產(chǎn)生的突發(fā)性斷裂陷落，多發(fā)生于巖溶地區(qū)，在非巖溶地區(qū)也能見到。

地面塌陷多為人為局部改變地下水位引起的。為杜絕地面塌陷的發(fā)生，在重大工程附近應(yīng)嚴(yán)格禁止能大幅度改變地下水位的工程施工。

地面塌陷危害：破壞農(nóng)田、水利工程、交通線路，引起房屋破裂倒塌、地下管道斷裂。

3、流砂和潛蝕

流砂——在飽和土中，如果土顆粒之間的有效應(yīng)力為零，則土顆粒將懸浮于水中，出現(xiàn)隨水一起流出的現(xiàn)象稱為流砂。

潛蝕——在地下水滲透力的作用下，土中的細(xì)小顆粒穿過粗顆粒之間的孔隙被滲流逐漸帶走，久而久之，在土層中將形成管狀空洞，使土體結(jié)構(gòu)破壞，強(qiáng)度降低，壓縮性增加，這種現(xiàn)象稱為機(jī)械潛蝕。

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