认识地下水的地质作用
地下水对地质的作用
地下水的地质作用地下水与土石相互作用会使土体和岩体的强度和稳定性降低，产生各种不良的自然地质现象和工程地质现象，给工程的建筑和正常使用造成危害。
滑坡、岩溶、潜蚀、土体盐渍化和路基盐胀、多年冻土和季节冻土中冰的富集、地基沉陷、道路冻胀和翻浆等都与地下水的存在和活动有关，地下水还常常给隧道施工和运营带来困难，甚至带来灾害。
因此地下水对工程有极其重要的影响。
地下水指的是埋藏在地表下面土中孔隙、岩石孔隙和裂隙中的水。
地下水的富集必须具备三个条件，有较多的储水空间，有充足的补给水源和有良好的汇水条件。
地下水长期在地下运动，可从岩石中获得大量可溶性的物质成分，使之成为成分复杂的溶液。
其常见成分有O、K、Na、Ca、Mg、C1等地下水中常见元素；主要离子元素有氯离子、硫酸根离子、碳酸氢根离子、钠离子、钾离子；常见的气体有O2、N2、CO2、H2S；地下水中还含有大量的胶体物质Fe(OH)3、Al(OH)3、SiO2及以胶体形式存在的有机质。
多数地下水的PH在6.5到8.5之间。
地下水是自然界水的一部分。
据估算，埋藏在地下17Km以内的地下水总量约为8.4×1015m3，其中有一半埋藏在地面以下1Km的范围内。
地下水能在岩石中储存和运动是因为岩石具孔隙度和渗透性，地下水能否在岩石中运动取决于岩石的渗透性。
地下水据其在孔隙中的存在形式可分为吸附水、薄膜水、毛细水和重力水。
吸附水是受静电引力作用以分子状态吸附于岩石表面的水。
吸附水厚度大于几个到几百个水分子直径时，便形成薄膜状即薄膜水。
当孔径小，水量增多时，水受表面张力作用逆重力方向运动，称毛细水。
若孔径较大，水的重力大于表面张力和静电引力时，水受重力影响垂直渗流即重力水。
根据地下水的运动方向分为包气带地下水和饱气带地下水。
包气带地下水是呈垂直方向运动的水。
埋藏在包气带中的地下水，主要以吸附水、薄膜水和毛细水形成存在。
在包气带内局部隔水层上积聚的具有自由水面的重力水称为上层滞水，它是埋藏在地面以下包气带岩土层中的水，它在距地表很近的包气带内，局部的隔水层上。
地下水的地质作用
地下水的地质作用一、地下水的贮存（一）岩土中的空隙1、孔隙松散岩土(如粘土、砂土、砾石等)中颗粒或颗粒集合体之间存在的空隙，称为孔隙。
岩石中孔隙体积的多少直接影响储容地下水的能力大小。
孔隙体积的多少可用孔隙度(n)表示。
孔隙度是孔隙体积(Vn)与包括孔隙在内的岩石总体积(V)的比值，用小数或百分数表示，即：或孔隙度的大小主要取决于岩土的密实程度及分选性。
此外，颗粒形状和胶结程度对孔隙度也有影响。
岩石越疏松、分选性越好，孔隙度越大。
相反，岩石越紧密图)或分选性越差，孔隙度越小。
孔隙若被胶结物充填，则孔隙度变小。
几种典型松散岩土的孔隙度的参考值2、裂隙固结的坚硬岩石受地壳运动及其它内外地质营力作用的影响产生的空隙，称为裂隙。
裂隙发育程度除与岩石受力条件有关外，还与岩性有关，坚脆的岩石裂隙发育，透水性好，质软具塑性的岩石裂隙不发育，透水性差。
裂隙的多少用裂隙率(Kt)表示，裂隙率是裂隙体积(Vt)与包括裂隙体积在内的岩石总体积的比值，用小数或百分数表示：几中岩石裂隙的参考值3、溶隙可溶岩(石灰岩、白云岩等)中的裂隙经地下水长期溶蚀而形成的空隙称溶隙。
溶隙的发育程度用溶隙率(K k)表示，溶隙率(K k )是溶隙的体积(V k )与包括溶隙在内的岩石总体积(V)的比值，用小数或百分数表示：研究岩石的空隙时，不仅要研究空隙的多少，还要研究空隙的大小、空隙间的连通性和分布规律。
松散土孔隙的大小和分布都比较均匀，且连通性好，所以，孔隙度可表征一定范围内孔隙的发育情况，岩石裂隙无论其宽度、长度和连通性差异都很大，分布也不均匀，因此，裂隙率只能代表被测定范围内裂隙的发育程度；溶隙大小相差悬殊，分布很不均匀，连通性更差，所以，溶隙率的代表性更差。
（二）岩土中水的存在形式1、气态水气态水，即水蒸气，存在于未饱和的岩土空隙中。
岩土中的气态水可由大气中的气态水进人地下形成，也可由地下液态水蒸发而成。
气态水有极大的活动性，可随空气流动而流动，也可由绝对湿度大的部位向绝对湿度小的部位运移。
地质学-第7章地下水的地质作用
溶洞的发育由溶蚀、机械潜蚀和重力崩塌等多种 作用共同形成。
近于同一高度的洞穴可以连接起来，构成迂回曲 折、忽高忽低、时宽时窄的溶洞系统。
——美国肯塔基州巨洞国家公园的猛犸洞， 长252公里。
——桂林七星岩有总长16公里的地下溶洞。
孔隙水
溶隙 水
裂隙 水
透水性（permeability）：岩石能透过地下水 的性能。
透水层（permeable bed）：地下水易于通过 的岩石层。
含水层（aquifer）：能透过或保存地下水并 能在重力作用下释放出相当数量水的岩层。
隔水层（impervious bed）：地下水不易透过 和储存的岩层。
岩溶作用形成的地形称岩溶地形（或称喀斯特地 形（karst landform））。
喀斯特——来源于南斯拉夫亚得里亚沿海的喀斯 特高原，该地区以碳酸盐岩石发育为主。
徐霞客在桂林的 塑像
地关中下，的水一对CO部可2的分溶含C性O量岩2是越石以大的碳，溶酸对解氢岩力根石与（的地H溶下C蚀水O3力中-）越C的O大形2的。式含地存量下在有水 的C大a。增CO含加3）H。+接和触HC时O，3-的便水会与发石生灰化岩学（反主应要，成使分其为溶方解解度石大
潜水面——隔水层之上，潜水的自由水面。 潜水面受地形，构造因素的影响，可以有 起伏。
3．承压水（confined water）：指埋藏在两 个稳定隔水层之间的透水层内的重力水。 又称为层间水（interlayer water）。
承压水的类型
补给 区
自流井
排泄 区
排泄 区
排泄区
地下水按其所贮存岩石的空隙特点又可分 为：
地下水地质作用
地下水地质作用地下水是指地球表面以下的水体，它在地下岩石层中流动，并发挥着重要的地质作用。
地下水地质作用是指地下水通过溶解、沉积、侵蚀等过程对地质体产生的变化和影响。
本文将从地下水溶解作用、地下水沉积作用和地下水侵蚀作用三个方面详细介绍地下水地质作用。
地下水溶解作用是指地下水通过溶解岩石中的溶质物质，加速了地质体的溶解作用。
地下水中含有溶解性较强的二氧化碳，当地下水与含有碳酸盐的岩石接触时，二氧化碳会与岩石中的碳酸盐反应生成碳酸，导致岩石的溶解。
这种溶解作用在石灰岩地区尤为明显，形成了众多的溶洞、地下河等地下溶蚀地貌。
例如中国的桂林地区就有着著名的喀斯特地貌，其中的龙胜地下河就是地下水溶解作用的产物。
地下水沉积作用是指地下水通过沉积作用对地质体产生变化和影响。
地下水中含有溶解的物质，在特定条件下会发生沉积作用。
当地下水中的溶解物质超过饱和度时，会发生沉积，形成沉积物。
沉积物的特点是颗粒细小、排列规则，形成了地下水沉积岩。
典型的地下水沉积岩有石英砂岩、石膏石等。
此外，地下水还能通过沉积作用形成坑穴、地下沉积湖等地下沉积地貌。
例如中国的乌鲁木齐地区有着著名的石灰岩坑穴地貌，就是地下水沉积作用的产物。
地下水侵蚀作用是指地下水通过侵蚀作用对地质体产生变化和影响。
由于地下水的流动，其所含的溶解物质会对地下岩石进行侵蚀，加速地质体的破坏和溶解。
地下水侵蚀作用主要表现为岩溶漏斗、溶洞和地下河等地貌。
例如中国的贵州地区就有着众多的喀斯特地貌，其中的黄果树大瀑布就是地下水侵蚀作用的产物。
地下水地质作用主要包括溶解作用、沉积作用和侵蚀作用。
地下水溶解作用通过溶解岩石中的溶质物质加速了地质体的溶解作用；地下水沉积作用通过沉积作用对地质体产生变化和影响；地下水侵蚀作用通过侵蚀作用对地质体产生变化和影响。
这些地下水地质作用在地质学和地貌学研究中具有重要的意义，对于人类的生产生活也有着重要的影响。
因此，加深对地下水地质作用的研究，对于认识地球的演化历史和地质过程，以及保护地下水资源具有重要的意义。
地下水的地质作用
地下水的地质作用：技术专业知识点、浏览量大标题与数值分析一、地下水的地质作用概述地下水是地球上重要的水资源之一，它在自然环境和人类生活中都起着重要的作用。
地下水的地质作用主要是指地下水在地球内部和地表的运动和变化过程中所起的作用。
地下水在岩石和土壤中流动时，会对岩石和土壤产生物理、化学和生物作用，这些作用会影响地下的稳定性和地表的变化。
因此，对地下水的地质作用进行深入的研究和理解，对于保护水资源、防止地质灾害、合理利用地下资源等方面都具有重要的意义。
二、地下水的物理性质和化学成分1.地下水的物理性质地下水的物理性质主要包括温度、颜色、气味、透明度、密度、表面张力等。
地下水的温度通常与周围环境的温度相近，但在地下深处，由于地球内部的影响，水温可能会升高。
地下水的颜色通常为无色或浅色，但受到污染或含有某些化学物质时，颜色可能会发生变化。
地下水的气味通常为无味或略有泥土味，但受到污染时，可能会出现异味。
地下水的透明度通常较低，因为水中含有大量的悬浮物和溶解物质。
地下水的密度通常比地表水低，因为地下水中含有的矿物质和溶解物质较少。
地下水的表面张力通常较低，因为水中含有大量的矿物质和溶解物质。
2.地下水的化学成分地下水中的化学成分主要取决于周围环境和岩石的性质。
地下水中的主要离子包括钙离子、镁离子、钠离子、钾离子等，这些离子主要来自于岩石的风化和溶解。
此外，地下水中还含有大量的溶解气体和有机物，这些物质的含量通常较低，但会受到污染的影响。
三、地下水的水力学特征1.地下水的流动特征地下水在地下的流动过程中，会受到周围岩石和土壤的限制和影响。
因此，地下水的流动速度通常较慢，流动路径也不规则。
在某些情况下，地下水可能会在地表以下较深处形成蓄水层，这些蓄水层的水位可能会受到气候、地形、地质等因素的影响。
2.地下水的压力特征地下水的压力通常来自于水的重力和水深度的压力。
在地下深处，由于岩石和土壤的限制，水的压力可能会增大。
第十三章 地下水的地质作用
第十三章地下水的地质作用我国水资源总量：2.8万亿立方米/年，地下水0.6亿立方米左右。
第一节地下水的一般特征一、地下水的化学特征地下水长期在地下运动，可从岩石中获得大量可溶性的物质成分，使之成为成分复杂的溶液。
地下水中含大量的离子、分子和化合物，其矿化度高。
地下水中常见的气体成分：O2、N2、CO2及H2S。
地下水中还含有大量的胶体物质：Fe(OH)3、Al(OH)3、SiO2及以胶体形式存在的有机质。
二、地下水的运动1. 地下水运动的条件地下水存于岩石(以及松散沉积物)的孔隙中，并在其中运动，因此岩石孔隙度的大小、形状、数量及连通情况，对地水的储量及运动特点有很大的影响。
空隙度：一定体积岩石中空隙体积所占的比例。
地下水的分布、储量及运动均受岩石空隙的多少（空隙度）支配。
以n表示空隙度，VP表示空隙体积，V表示岩石体积，则n=VP/V。
即孔隙度= 岩石中孔隙的体积/ 岩石总体积大多数岩石的空隙是连通的，因而地下水可在岩石中流动。
透水性：岩石被水透过的性能。
隔水性：岩石阻挡水通过的性质。
空隙较大，且相互连通的岩石，地下水可以在岩石中流动。
有些岩石虽有很高空隙度，但空隙不连通的岩石和空隙过小，且连通性不好的粘土和泥岩，地下水也很难在其中流动。
透水层：能透水的岩层。
洞隙大，且相互连通的石灰岩和白云岩以及孔隙大的砾石层和沙层是良好的透水层。
隔水层：具隔水性的岩层。
粘土岩、粉砂质泥岩及节理不发育的岩浆岩和块状变质岩可视为隔水层。
2. 地下水的运动方式毛细水（结合水）：在毛细作用下运动的水。
岩石颗粒表面和空隙壁面在静电吸引作用下，会吸附水分子。
这类水束缚于颗粒表面及空隙壁面，不能在自身重力作用下运动。
而且还可逆重力而运动（毛细运动）。
重力水：在自身重力作用下产生运动的水。
在岩石和松散物质的空隙中，重力水在重力作用下产生运动称渗流(渗透) 。
第二节地下水的类型根据地下水埋藏条件分：包（饱）气带水、潜水、承压水（层间水）、泉（Spring）。
地下水的地质作用
透水程度 渗透系数 良透水的 ＞10 透水的 弱透水的 微透水的 不透水的
岩石名称
砾石、粗砂、岩溶发育的岩石、裂隙发 且很宽的岩石
10—1.0 粗砂、中砂、细沙、裂隙岩石 1.0—0.01 粘质粉土、细裂隙岩石 0.01—0.001 粉砂、粉质粘土、微裂隙岩石 ＜0.001 黏土、页岩
地下水的物理性质和化学成分
Kk=Vk/V
Kk=Vk/V ×100%
研究岩石的空隙时，不仅要研究空隙的多 少，还要研究空隙的大小、空隙间的连通 性和分布规律。
松散的土 孔隙度可表征一定范围内孔隙发育情况 岩石裂隙 裂隙率只能代表被测定范围内裂隙的发育程度 溶隙 大小悬殊 分布不均匀 连通性差 溶隙率 的代表性更 差
岩石越疏松、分选性越好，孔隙度越大； 反之，岩石越紧密、分选性越差，孔隙度 越小。 岩石的孔隙表
2 裂隙 坚硬岩石受地壳运动及其他内外地质营力 作用的影响产生的空隙。 裂隙发育程度用裂隙率Kt表示 Kt=Vt/V Kt=Vt/V ×100%
3 溶隙 可溶岩（石灰岩、白云岩）中的裂隙经 地下水流长期溶蚀作用而形成的空隙 溶隙的发育程度用Kk表示
地下水的地质作用
地下水：埋藏在地表下面土中孔隙、 岩石孔隙和裂隙中的水。
赋存在岩石孔隙中的地下水有气态、液态 和固态3种。其中一液态为主。 液态岩石中地下水水又分为吸着水、薄膜 水、毛细管水和重力水。（它是地下水存 在的最主要方式）
地下水在重力作用下不停地运动着。
地下水分布很广，与人们的生产、生活和 工程活动隔水层 岩石中各种状态的地下水，由于各类岩石 的水物理性质不同，可将各类岩石层划分 为含水层和隔水层。 含水层 能够给出并透过相当数量重力水的岩层。
工程地质第13讲：地下水的地质作用
学习地下水地质作用的工程意义
地下水与土石相互作用产生各种不良的自 然地质现象和工程地质现象，给工程的建筑 和正常使用造成危害。
地下水还常常给隧道施工和运营带来困难， 甚至带来灾害。
一、地下水的基本知识
地下水是指存在于地面以下，松散堆积物 和岩石空隙（孔隙、裂隙、岩隙）中的水。
弱结合水
• 位于强结合水之外，电场引 力作用范围之内
• 外力作用下可以移动 • 不因重力而移动，有黏滞性
❖ （二）岩土的主要水理性质
容水性 持水性 给水性 透水性
容水性
——指岩土能容纳一定水量的性能。
容水度
岩土容纳水的体积 岩土的总体积
持水性 ——依靠分子引力或毛细力，在岩土孔 隙、裂隙中能保持一定数量水体的性能。
（3）构造裂隙水 A.裂隙（节理与断层）性质、成因和发育程
度决定了水的存在、类型、运动、富集发育情况， 剪性—水量不大，张性—重要含水层。
B. 具方向性，发育成脉状、带状和层状。 脉状—存在于张开裂隙中，由于裂隙不连续，
水位不一，分布不均，水量小，变化大。 带状—多分布在断层破碎带中，水量大，延伸
（一）水在岩土中的存在形式 （二）岩土的主要水理性质 （三）含水层与隔水层概念 （四）地下水的物理性质与化学性质
❖ （一）水在岩土中的存在状态 气态水
强结合水（吸着水）
弱结合水（薄膜水） 毛细水
液态水
重力水（自由水）固态水结合水强结合水
• 排列致密、定向性强 • 密度>1g/cm3 • 冰点处于零下几十度 • 具有固体的特性 • 温度高于100°C时可蒸发
承压水的补给 ——大气降水
承压水的补给 ——地表水
当补给区位于河床地带时，地表水才可以 成为补给来源。
地下水的地质作用
地下水的地质作用地下水对岩层破坏和建造作用的总称。
地下水在流动过程中对流经的岩石可产生破坏作用，并把破坏的产物从一地搬运到另一地，在适宜的条件下再沉积下来。
因此，地下水的地质作用包括剥蚀作用、搬运作用和沉积作用。
剥蚀作用地下水的剥蚀作用是在地下进行的，所以又称为潜蚀作用。
按作用的方式分为机械潜蚀作用与化学溶蚀作用。
工程地质学中的潜蚀概念不包括可溶性岩石的化学溶蚀作用。
① 机械潜蚀作用。
地下水在流动过程中，对土、石的冲刷破坏作用。
地下水在土、石中渗透，水体分散，流速缓慢，动能很小，机械冲刷力量微弱，只能将松散堆积物中颗粒细小的粉沙、泥土物质冲走，使其结构变松，孔隙扩大。
但经过长时间的冲刷作用，也可以形成地下空洞，甚至引起地面陷落，出现落水洞和洼地。
这种现象常见于黄土发育地区。
疏松的钙质粉砂岩也易受到冲刷破坏。
地下水充满松散沉积物的孔隙时，水可润滑、削弱、以至破坏颗粒间的结合力,产生流沙现象;或浸润粘土物质,使之具有可塑性，引起粘土体积膨胀,导致土层蠕动和变形。
② 化学溶蚀作用。
地下水可溶解可溶性岩石所产生的破坏作用，又称喀斯特作用。
地下水中普遍含有一定数量的二氧化碳，这种水是一种较强的溶剂，它能溶解碳酸盐岩（如石灰岩，化学成分为碳酸钙），使碳酸盐变为溶于水的重碳酸盐，随水流失。
碳酸盐岩中常发育裂隙，更易遭受溶蚀，岩石中的裂隙逐渐扩大成溶隙或洞穴。
在碳酸盐岩地区，喀斯特作用可产生一系列如溶沟、石芽、溶洼、溶柱、落水洞、溶洞、暗河、地下湖和石林等喀斯特地形。
搬运作用地下水将其剥蚀产物沿垂直或水平运动方向进行搬运。
由于流速缓慢，地下水的机械搬运力较小，一般只能携带粉沙、细沙前进。
只有流动在较大洞穴中的地下河，才具有较大的机械动力，能搬运数量较多、粒径较大的砂和砾石，并在搬运过程中稍具分选作用和磨圆作用，这些特征类似于地表河流。
地下水主要进行化学搬运。
化学搬运的溶质成分取决于地下水流经地区的岩石性质和风化状况，通常以重碳酸盐为主，氯化物、硫酸盐、氢氧化物较少。
第五章地下水的地质作用
第五章地下水的地质作用一、概述定义：以各种形式埋藏在地表下面土中孔隙、岩石孔隙和裂隙种的水，称为地下水。
研究地下水意义：全地球表层的地下水量估计4亿立方km。
1、地下水是改造地壳表层的地质动力，它的地质作用可以形成千奇百怪的地质景观供人们欣赏；同时是一种重要的矿产，是人畜饮用、农业灌溉及工业供水的重要水源之一。
它不仅可以形成矿产，同时还可以利用它找到矿产。
2、在对人类有利的同时，它还具有不利的一面。
如：1降低岩土体的强度与稳定性，表现：地基沉降，沙土液化，边坡失稳；2道路冻胀与翻浆：温差较大的寒冷地区；3潜蚀作用：冲蚀水颗粒，溶蚀。
3破坏岩土体的整体性，降低其强度和稳定性。
4地下开挖（基坑、隧道）涌水5侵蚀性地下水对工程的腐蚀作用。
6同时还会产生静水、动水压力－对挡墙、桥墩。
二、地下水的形成条件－形成环境（一）地下水的来源：1渗透水：大气降水、冰雪融水、地面流水（江、河、湖、海）等从地面渗入地下积聚成。
2凝结水：水蒸汽凝结成水滴后渗于地下。
3岩浆水：（原生水）地下岩浆活动形成的水（结晶水、水气）。
4埋藏水：（古水）地史中沉积物空隙中的水，被封闭保存下来。
（二）形成条件1）土石条件：1土石体必须有空隙（空隙的大小、多少、连通情况对地下水的形成及储存的影响） 2土体颗粒大小，级配、形状及孔隙度决定透水性（透水层与隔水层及其作用）。
2）构造条件：决定地下水的补、排及径流的情况褶皱构造的情形：背斜、向斜断裂构造的情形：透水性张性>扭性>压性3）气候条件：决定地下水的补给及蒸发量－决定水量4）地貌条件：不仅控制地下水的径流及排泄，而且影响地下水的形成。
5）人为条件：直接影响地下水的水位变化。
（三）地下水的赋存状态1吸着水：靠分子引力及静电引力吸附在土和岩石颗粒表面上的水。
不受重力影响，不被植物吸收。
2薄膜水：包围在吸着水的外层，可以从原处向薄处“移动”，少部分可被植物吸收。
3毛细管水：受表面张力影响，保留在毛细管中，易被植物吸收。
地质概论任务7-1 地下水地质作用识别
任务7地下水地质作用识别
一、地下水概述
地下水——是埋藏在地表以下松 散堆积物和岩石空隙中的水体。
地下水主要是由大气 降水、地面流水、冰雪融
地 水、湖泊水渗透到地下而 下 形成的，称为渗透水。此 水 外还有凝结水、埋藏水、 概 原生水等。 述 (一)地下水的赋存及运动条件
岩石的透水性
——岩石或土层允许 水透过的性能称为透 水性。
自流井——当打井凿穿上部隔水层时，如果承压水
地
的静水压力所达到的水头高度超过井口地面时，则自行喷 溢出地表，形成自流井。
下
水
概
述
(三)泉及其分类
——地下水在地表的天然出 露，叫做泉。
泉主要分布在山区、丘陵区 的沟、谷中及山麓边缘，平原地 区极为少见。
地 下 水 概 述
泉的分类：
1.根据成因分为： ①接触泉；②侵蚀泉 ③裂隙泉； ④断层泉； ⑤溶洞泉。
地下水能在岩石中赋存与
运动，是因为岩石中具有一定
的空隙。岩石孔隙度越大，含
水量越大，透水性越好；孔隙
度越小，含水量越少，透水性
地 越差。因此自然界的岩石可分 下 为透岩层。主要有：砂
述 岩层、砂砾岩层以及裂隙、洞穴发育的其它岩石。
隔水层——不能透过地下水的岩层。主要有：粘土、页 岩、岩浆岩、变质岩等。
2.根据泉水运动的特 点分为：
①上升泉；②下降泉。
3.按泉水温度分为：
①冷泉；②温泉。 ——一般将泉水温度超过20℃的泉称为温泉。
10.1
地
温泉是地热异常的一种显示方式，是地下热能
下 的天然露头。
水
概
述
（
泉 及
其
分
类
）
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６.２ 地下水的类型
• 在建筑工程中,上层滞水的存在乃是不利的因素.基坑开挖工程中经常 遇到这种水,这种水可能突然涌入基坑,妨碍施工,应注意排除.由于其水 量不大,故易于处理.
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６.２ 地下水的类型
• 潜水面到隔水底板的铅直距离称潜水含水层厚度,它是随潜水面变化 而变化的.当大面积不透水底板向下凹陷,潜水面坡度近于零,潜水几乎 静止不动时,称潜水湖.潜水在重力作用下从高处向低处流动时,称潜水 流.在潜水流的渗透途径上,任意两点的水位差与该两点之间的水平距 离之比,称潜水流在该处的水力坡度.一般潜水流的水力坡度很小,平原 区常为千分之几,山区可达百分之几.
• 地下水在地壳中的分布十分普遍,储藏量很大.据估计,地下水的总量约 为４亿km３,如果把这些地下水平均地铺在地球表面上,则水深可达７ ５０m.因此,地下水无论对人民生活和工程建设都有着重要的意义.
• 总之,地下水对工程建设有很大的影响,为了充分合理地利用地下水和 有效地防治地下水的不良影响,就必须对地下水的成分、性质、埋藏 和运动规律等进行充分的研究.
任务6 认识地下水的地质作用
• 6.1 地下水概述 • 6.2 地下水的类型 • 6.3 地下水对土木工程的影响
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６.１ 地下水概述
• 地下水是指存在于地表以下的岩石孔隙、裂隙和空洞中的水.它可以 呈各种物理状态存在,但大多呈液态.
• 地下水主要是由大气降水、融雪水和地表水(河水、湖水、海洋水等) 沿着地表岩石的孔隙、裂隙和空洞渗入地下而形成的,因此,地下水是 整个自然界中不断循环着的水的一部分.
地下水的地质作用
地下水的地质作用地下水是地球上重要的淡水资源之一，也是地质作用的重要表现形式之一。
地下水的地质作用主要包括溶蚀作用、沉积作用和侵蚀作用等。
以下将详细介绍地下水的地质作用。
地下水的地质作用首先表现为溶蚀作用。
地下水中的二氧化碳与地下岩石中的碳酸钙发生反应，形成碳酸溶液，通过溶解岩石的过程，将溶解物质带走，从而形成溶洞、地下河道、地下裂隙等地下空腔。
溶蚀作用还会导致地表下陷和地下水位下降等地质灾害。
地下水的地质作用还表现为沉积作用。
地下水中含有大量的溶解物质，当地下水通过岩石孔隙或裂隙流动时，会带走部分溶解物质，并在流速减小的地方沉积下来。
这种沉积作用形成的地质构造称为沉积构造，常见的有石笋、石柱、石钟乳等。
沉积作用还可以形成矿床，如地下水中的金属离子在流动过程中沉积下来，形成金属矿床。
地下水的地质作用还表现为侵蚀作用。
地下水流动中的冲刷作用、挟运作用和溢流作用等，会对地下岩石产生侵蚀作用。
地下水冲刷作用主要是通过地下水中的固体颗粒的磨蚀作用，使岩石表面逐渐被剥蚀；地下水挟运作用是指地下水中的固体颗粒随着地下水流动，将岩石颗粒带走；地下水溢流作用是指地下水超过岩石裂隙的容量，从而使岩石表面的部分颗粒被冲刷掉。
这些侵蚀作用会改变地下岩石的形态和结构，形成地下洞穴、地下隧道等。
除了以上几种地质作用，地下水还能通过溶解岩石中的矿物质，并在地下流动过程中重新沉积，从而形成新的矿物质。
这种作用被称为溶蚀-沉积转化作用。
地下水中的溶解物质与岩石中的矿物质发生反应，形成新的矿物质，并在地下流动过程中重新沉积。
这种地质作用对矿床的形成和演化具有重要影响。
地下水的地质作用包括溶蚀作用、沉积作用、侵蚀作用和溶蚀-沉积转化作用等。
这些地质作用不仅对地下岩石的形态和结构产生影响，也对地球的地貌和矿产资源的形成具有重要作用。
因此，地下水的地质作用是地球科学研究中的重要内容之一。
地下水的地质作用与微生物的相关知识点
地下水的地质作用与微生物的相关知识点一、地下水的地质作用概述地下水是地球上重要的水资源之一，它在自然环境和人类生活中扮演着重要角色。
地下水的地质作用主要包括地下水的形成、运动、储存和变化等过程，这些过程受到地质构造、地貌形态、气候条件和人类活动等多种因素的影响。
二、地下水的形成地下水主要形成于大气降水和地表径流的下渗作用。
在雨水或雪水下渗过程中，水会溶解并携带大量的溶解物质，如二氧化碳、矿物质和有机物等。
这些物质在地下水中积累并随着水的流动而迁移，形成了地下水的化学和生物特性。
三、地下水的运动地下水的运动受到地下岩层和土壤的物理性质、地形地貌以及气候条件等多种因素的影响。
在运动过程中，地下水的水质和水量会发生改变，这主要与水中的物质发生溶解、沉淀、过滤和生物作用等有关。
四、地下水的储存和变化地下水被储存在地下岩层和土壤的空隙中，其储存量和流动性能取决于空隙的大小和连通性。
地下水的水位和水量会随着气候条件、地下水流动速度以及人类活动等因素的变化而发生改变。
五、地下水与微生物的关系地下水中存在着大量的微生物，这些微生物在地下水的化学和生物特性形成过程中起着重要作用。
微生物可以影响地下水的溶解和沉淀过程，改变水中有机物的分解和营养物质的循环。
此外，一些微生物还可以利用地下水中的有机物进行代谢活动，产生能量并影响地下水的化学性质。
六、微生物对地下水质量的影响微生物在地下水中的活动可以影响水的质量。
一些微生物可以降解有机物并产生酸性物质，降低地下水的pH值并导致水质恶化。
此外，微生物还可以在地下水中繁殖并形成生物膜，影响水的流动性和溶解性。
一些致病微生物也可能存在于地下水中并对人类和生态系统构成威胁。
因此，对地下水进行微生物检测和评估是非常重要的。
七、总结地下水是地球上宝贵的资源之一，它在地表水和大气水循环中起着关键作用。
地下水的地质作用和微生物活动对水的形成、运动、储存和质量产生重要影响。
了解这些影响因素有助于我们更好地保护和管理地下水资源，确保其可持续利用并为人类服务。
认识地下水的地质作用
• (２)潜水面的形状及其影响因素.潜水面的形状是潜水的重要特征之一 ,它一方面反映外界因素对潜水的影响;另一方面也反映潜水的特点,如 流向、水力坡度等.
• 潜水从补给到排泄是通过径流完成的,因此,潜水的补给、径流、排泄 组成了潜水运动的全过程.潜水在运动过程中,其水质、水量都不同程 度地得到更新置换,这种更新置换称为水交替.水交替的强弱,取决于径 流条件的强弱、补给量的多少.水交替随深度增加而减缓.
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６.２ 地下水的类型
• (４)潜水等水位线图.潜水面反映了潜水与地形、岩性和气象水文等之 间的关系,同时能表现出潜水的埋藏、运动和变化的基本特点.因此,为 能清晰地表示潜水面的形态,通常采用潜水等水位图表示.
• 地下水在地壳中的分布十分普遍,储藏量很大.据估计,地下水的总量约 为４亿km３,如果把这些地下水平均地铺在地球表面上,则水深可达７ ５０m.因此,地下水无论对人民生活和工程建设都有着重要的意义.
• 总之,地下水对工程建设有很大的影响,为了充分合理地利用地下水和 有效地防治地下水的不良影响,就必须对地下水的成分、性质、埋藏 和运动规律等进行充分的研究.
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６.２ 地下水的类型
• 土壤水主要消耗于蒸发,水分变化相当剧烈,受大气条件的制约.当土壤 层透水性很差,气候又潮湿多雨或地下水水位接近地表时,易形成沼泽, 称沼泽水.当地下水面埋藏不深,毛细水带可达到地表时,由于土壤水分 强烈蒸发,盐分不断积累于土壤表层,则形成土壤盐渍化.
• (２)上层滞水.上层滞水是存在于包气带中,局部隔水层之上的重力水. • 上层滞水的特点是:分布范围有限,补给区与分布区一致;直接接受当地
地下水与其地质作用
地下水与其地质作用
第八章 地下水及其地质作用 第一节 概 述
地下水（ground water）--存在于岩石和松散堆积物空 隙中的水。 • 与地表水相互沟通，互相补给。 • 人类赖以生存的最主要水资源。 • 影响地球表层组成、结构构造。
地下水与其地质作用
一、地下水的来源
面的重力水。潜水面(water table)--潜水的自由表面。
地下水与其地质作用
潜水面受地形、气候和人类地下活水与动其地的质作影用 响而有所升降。
根据潜水面的位置将地下水分为： • 包气带——最高潜水面以上。 • 暂时饱和带——最高与最低潜水面之间； • 永久饱和带——最低潜水面以下。
地下水与其地质作用
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③ 泉口沉积 泉华，钙华和硅华
地下水与其地质作用
地下水与其地质作用
2、胶结作用 3、置换作用
各种化石 硅化木。
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第四节 地下水及其地质作用的研究意义
一、地下水的开发与利用 1、生活、生产的水资源 2、能源与矿产资源 3、医疗 4、旅游资源 桂林山水甲天下
（2）层间水 (interlayer water) --两个隔水层之间透水层 内的地下水。
地下水与其地质作用
层 间水 — 承 压 水 (confined water) // 自 流 水 (artesian
water) 补给区、承压区和泄水区。 承压水形成条件--构造坳陷或单斜构造。
地下水与其地质作用
① 压力降低 ② 温度降低 ③ 水分蒸发
地下水与其地质作用
（2）过饱和沉积主要场所
① 裂隙沉积 如方解石脉、石英脉等、假化石 （pseudofossil）。 ② 洞穴沉积 石钟乳、石笋、石柱，以及石帘、石 幔、石帷幕、石瀑布等。
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６.２ 地下水的类型
• (３)确定潜水面的埋藏深度.潜水面的埋藏深度等于该点的地形高程减 潜水位.根据各点的埋藏深度值,可绘出潜水等埋深线.
• (４)确定含水层厚度.当等水位线图上有隔水层顶板等高线时,同一测 点的潜水水位与隔水层顶板的高程之差即为含水层厚度.
• ３.承压水 • 充满于两个隔水层之间含水层中具有水头压力的水,称为承压水.承压
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６.２ 地下水的类型
• 许多干旱盆地中心,形成高含盐量的咸水,即是垂直排泄的结果.水平排 泄,既消耗水分又消耗水中盐分,所以不会引起潜水化学组成的改变.
• 排泄与径流是密切相关的,一定的径流条件产生与其相适应的排泄方 式,如径流条件好的山区河流中游地区,潜水排泄以水平方式为主;径流 条件不好的平原或河流下游,主要是垂直排泄.人工开采潜水也是排泄.
• 潜水补给来源充沛,水量比较丰富,是重要的供水水源.但在居民区和厂 矿附近易被污染.潜水水质变化较大,湿润气候地形切割强烈时,易形成 含盐低的淡水;干旱气候低平地形,常形成含盐量高的咸水.
• (２)潜水面的形状及其影响因素.潜水面的形状是潜水的重要特征之一 ,它一方面反映外界因素对潜水的影响;另一方面也反映潜水的特点,如 流向、水力坡度等.
• (３)潜水的补给、径流和排泄.潜水含水层自外界获得水量的过程称补 给.在补给过程中潜水的水质可随之发生相应的变化.潜水最普遍的和 最大的补给源是大气降水入渗.地表水的补给常发生在河流下游或洪 水期,地上河的补给常发生在河流下游或洪水期,地上河的补给则是经 常的.当潜水下部承压含水层的水位高于潜水位时,下部含水层的水可 以通过它们之间的弱透水层或通道补给潜水,这种补给称越流补给.
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６.２ 地下水的类型
• 在干旱气候区,凝结水则可成为潜水的重要补给源.需要时也可采用人 工补给.
• 潜水由补给区流向排泄区的过程称径流.影响潜水径流的因素,主要是 地形坡度、切割程度及含水层透水性.地面坡度大、地形切割强烈,含 水层透水性强,径流条件就好,反之则差.
• 潜水含水层失去水量的过程称排泄.排泄过程中潜水的水质也可随之 发生变化.潜水排泄概括起来有两种方式:一种为水平排泄,亦称水平交 替;另一种为垂直排泄,亦称垂直交替.排泄的方式不同,引起的后果也 不一样.垂直排泄时,只排泄水分,不排泄水中的盐分.结果导致潜水水分 消耗,含盐量增加,甚至改变水的化学组成.
的承压盆地,小型的一般只有几平方千米,它由明显的补给区、承压区 和排泄区组成(图６-３). • (２)单斜储水构造又称为承压斜地,它的形成可以是含水层岩性发生相 变或尖灭,也可是含水层被断层所切(图６-４). • (３)承压水的补给、径流和排泄.承压水的补给方式一般有:当承压水 补给区直接露出于地表时,大气降水是主要的补给来源;当补给区位于 河床或湖沼地带,地表水可以补给承压水;当补给区位于潜水含水层之 下,潜水便直接排泄到承压含水层中.此外,在适宜的地形和地质构造条 件下,承压水之间还可以互相补给.
• ２.潜水 • (１)潜水的概念.潜水是埋藏在饱水带中的地表以下第一个具有自由水
面的含水层中的重力水.一般多储存在第四系松散沉积物中,也可形成 于裂隙性或可溶性基岩中.其基本特点是与大气圈和地表水联系密切, 积极参与水循环. • 潜水的自由表面称潜水面.潜水面上任一点的高程称该点的潜水位.潜 水面到地表的铅直距离称潜水埋藏深度.
水含水层上部的隔水层称作隔水顶板.下部的隔水层叫作隔水底板.顶 底板之间的距离为含水层厚度. • 基岩地区承压水的埋藏类型,主要取决于地质构造,即在适宜的地质构 造条件下,孔隙水、裂隙水和岩溶水均可形成承压水.
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６.２ 地下水的类型
• 最适宜于形成承压水的地质构造,有向斜(或盆地)构造和单斜构造两类. • (１)向斜储水构造又称为承压盆地.其规模差异很大,四川盆地是典型
• 在降水量很小的干旱地区,空气中的水蒸气进入岩土的孔隙和裂隙中 凝结成水滴,水滴在重力的作用下向下流动,也可聚积成地下水.
• 一般把包含地下水的岩层叫作含水层,能使水通过的岩层叫作透水层, 透水性很小或不透水的岩层叫作隔水层.
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６.１ 地下水概述
• 在含水层中,地下水能形成一定而统一的水面,叫作地下水面,地下水面 的高程叫作地下水水位.地面以下、地下水面以上的岩石空隙中,含有 气态和其他状态的水,也含有空气和其他气体,地壳的这一部分称为包 气带.地下水面以下的岩石空隙中充满了水,称为饱水带.在包气带与饱 水带之间,有一个毛细水带,它是二者的过渡带.
• 潜水含水层的分布范围称潜水分布区.大气降水或地表水入渗补给潜 水的地区称潜水补给区.
• 一般情况下,潜水的分布区与补给区基本一致.潜水出流的地方称潜水 排泄区.
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６.２ 地下水的类型
• 潜水埋藏深度随所处的时间和空间的不同而变化.主要受气候、地形 及地质构造的影响.同样,人类活动(开采、回补)也影响潜水的埋藏深 度.
的大气降水或地表水补给,以蒸发或逐渐向下渗透的形式排泄;水量不 大且随季节变化,雨季出现,旱季消失,极不稳定;水质变化亦大,一般较 易被污染. • 上层滞水由于水量小且极不稳定,只能做临时性的水源.
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６.２ 地下水的类型
• 在建筑工程中,上层滞水的存在乃是不利的因素.基坑开挖工程中经常 遇到这种水,这种水可能突然涌入基坑,妨碍施工,应注意排除.由于其水 量不大,故易于处理.
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６.２ 地下水的类型
• 潜水面到隔水底板的铅直距离称潜水含水层厚度,它是随潜水面变化 而变化的.当大面积不透水底板向下凹陷,潜水面坡度近于零,潜水几乎 静止不动时,称潜水湖.潜水在重力作用下从高处向低处流动时,称潜水 流.在潜水流的渗透途径上,任意两点的水位差与该两点之间的水平距 离之比,称潜水流在该处的水力坡度.一般潜水流的水力坡度很小,平原 区常为千分之几,山区可达百分之几.
• 潜水等水位线图是以地形图为底图,根据工程要求的精度,在测绘区布 置一定数量的钻孔、试坑,或利用泉和井,测出每个水位点的潜水位高 程,然后将这些点以相应的位置投影在地形图上,再把同高程的水文点 用光滑曲(虚)线连接起来,就绘成了潜水等水位线图,如图６-１所示.
• 根据等水位线图可以了解以下情况: • (１)确定潜水的流向及水力坡度垂直于等水位线,自高等位线指向低等
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６.２ 地下水的类型
• 首先按埋藏条件可将地下水分为包气带水、潜水、承压水,其中根据 含水层空隙的性质又可分为孔隙水、裂隙水、岩溶水.
• ６.２.３ 各类地下水特征
• １.包气带水 • (１)土壤水.土壤水是埋藏在包气带土层中的水,主要以结合水和毛管
水的形式存在.它靠大气降水的渗入、水汽的凝结及潜水由下而上的 毛细作用进行补给.大气降水或灌溉水向下渗入必须通过土壤层,这时 渗入水的一部分保持在土壤层中,成为所谓的田间持水量,多余部分呈 重力水下渗补给潜水.
• 潜水面的形状和坡度还受含水层岩性、厚度、隔水底板起伏的影响. 当含水层的岩性和厚度沿水流方向发生变化时,潜水面的形状和坡度 也相应地发生变化.
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６.２ 地下水的类型
• 在透水性增强或厚度增大的地段,潜水面趋于平缓;反之则变陡.在隔水 底板隆起的地段,潜水流中途受阻,在此段上水流厚度变薄,潜水面可接 近地表,甚至溢出地表成泉.
水位线的方向,即为流向.图６-１中箭头方向即为潜水流向.
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６.２ 地下水的类型
• 在流动方向上,取任意两点的水位高差,除以两点间在平面上的实际距 离,即为该两点间的平均水力坡度.
• (２)确定潜水与河水的相互关系.潜水与河水一般有如下三种关系:① 河岸两侧的等水位线与河流斜交,锐角都指向河流的下游,表明潜水补 给河水[图６-２(a)],这种情况多见于河流的中、上游山区;②等水位线 与河流所交的锐角在两岸都指向河流下游,表明河水补给两岸的潜水[ 图６-２(b)],这种情况多见于河流的下游;③等水位线与河流斜交,表明 一岸潜水补给河水,另一岸则相反[图６-２(c)].一般在山前地区的河流 有这种情况.
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６.２ 地下水的类型
• 一般情况下,潜水面呈现向排泄区倾斜的曲面,起伏大体与地形一致,但 地形较为平缓.潜水的分水岭,只有在获得大气降水入渗补给,同时伴有 水文网切割,潜水排出地表时才能形成.潜水分水岭的形态,在铅直剖面 上为一上凸的半椭圆曲线.潜水分水岭的位置取决于分水岭两侧的河 水位.当河水位高程相同且岩性又均匀时,分水岭位于中间;河水位高程 不同时,分水岭偏向高水位一侧,甚至可消失.如河间地带岩性是渐变的, 分水岭偏向弱透水性一侧.
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６.２ 地下水的类型
• 土颗粒表面及岩石空隙壁面均带有电荷,水是偶极体,在静电引力作用 下,岩土颗粒或隙壁表面可吸附水分子,从而形成的一层极薄的水膜,称 为吸着水.
• (２)薄膜水.在吸着水膜的外层,还能吸附水分子而使水膜加厚,这部分 水称薄膜水.
• (３)毛管水.毛管水指充满于岩土毛管空隙中的水,也称毛细水. • (４)重力水.岩石的空隙全部被水充满时,在重力作用下能自由运动的
任务6 认识地下水的地质作用
• 6.1 地下水概述 • 6.2 地下水的类型 • 6.3 地下水对土木工程的影响
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６.１ 地下水概述
• 地下水是指存在于地表以下的岩石孔隙、裂隙和空洞中的水.它可以 呈各种物理状态存在,但大多呈液态.
• 地下水主要是由大气降水、融雪水和地表水(河水、湖水、海洋水等) 沿着地表岩石的孔隙、裂隙和空洞渗入地下而形成的,因此,地下水是 整个自然界中不断循环着的水的一部分.
• ６.２.２ 地下水分类
• 由于地下水自身非常复杂及其影响因素多种多样,所以地下水的分类 方法很多,但归纳起来有两种:一是按地下水的某一特征进行分类,比如 按硬度分类,按矿化度分类等;二是综合考虑地下水的若干个特征进行 分类,如表６-１所列按埋藏条件和含水层空隙性质的分类法,这是目前 采用比较普遍的分类法.