地下水工程地质
岩土工程勘察测量规范GB50021—2021地下水、工程地质测绘和调查
岩土工程勘察测量规范GB50021—XX地下水、工程地质测绘和调查岩土工程勘察测量规范GB50021—xx-地下水、工程地质测绘和调查７地下水７．１地下水的勘察要求７．１．１岩土工程勘察应根据工程要求，通过搜集资料和勘察工作，掌握下列水文地质条件：１地下水的类型和赋存状态；２主要含水层的分布规律；３区域性气候资料，如年降水量、蒸发量及其变化和对地下水位的影响；４地下水的补给排泄条件、地表水与地下水的补排关系及其对地下水位的影响；５勘察时的地下水位、历史最高地下水位、近３～５年最高地下水位、水位变化趋势和主要影响因素；６是否存在对地下水和地表水的污染源及其可能的污染程度。
７．１．２对缺乏常年地下水位监测资料的地区，在高层建筑或重大工程的初步勘察时，宜设置长期观测孔，对有关层位的地下水进行长期观测。
７．１．３对高层建筑或重大工程，当水文地质条件对地基评价、基础抗浮和工程降水有重大影响时，宜进行专门的水文地质勘察。
７．１．４专门的水文地质勘察应符合下列要求：１查明含水层和隔水层的埋藏条件，地下水类型、流向、水位及其变化幅度，当场地有多层对工程有影响的地下水时，应分层量测地下水位，并查明互相之间的补给关系；２查明场地地质条件对地下水赋存和渗流状态的影响；必要时应设置观测孔，或在不同深度处埋设孔隙水压力计，量测压力水头随深度的变化；３通过现场试验，测定地层渗透系数等水文地质参数。
７．１．５水试样的采取和试验应符合下列规定：１水试样应能代表天然条件下的水质情况；２水试样的采取和试验项目应符合本规范第１２章的规定；３水试样应及时试验，清洁水放置时间不宜超过７２小时，稍受污染的水不宜超过４８小时，受污染的水不宜超过１２小时。
７．２水文地质参数的测定７．２．１水文地质参数的测定方法应符合本规范附录ｅ的规定。
７．２．２地下水位的量测应符合下列规定：１遇地下水时应量测水位；２稳定水位应在初见水位后经一定的稳定时间后量测；３对多层含水层的水位量测，应采取止水措施，将被测含水层与其他含水层隔开。
工程地质 第5章 地下水及其对工程的影响
断面1
断面2
Q O
h L
H1 H2
O’
A
5.5 地下水运动与动态
二、地下水向集水建筑物运动的计算
基坑开挖时，流入 坑内的地下水和地表水 如不及时排除，会使施 工条件恶化、造成土壁 塌方，亦会降低地基的 承载力。施工排水可分 为明排水法和人工降低 地下水位法两种。
5.5 地下水运动与动态
<4.2 4.2～8.4 8.4～16.8 16.8～25.2
>25.2
meq／L
<1.5 1.5～3.0 3.0～6.0 6.0～9.0
>9.0
mol／L
<7.5×10－4 7.5×104～1.5×108 1.5×10－3～3×10－3 3×10－3～4.5×10－3
>4.5×10－3
5.4地下水分类
1 岩土的空隙性
概念：将岩土空隙的大小、多少、形状、连通程度，以及分布 状况等性质统称为岩土的空隙性。
5.2 地下水的基本概念
1 岩土的空隙性
意义：是地下水赋存场所和运移通道，其多少、大小及其分布规 律，决定着地下水的分布与运动特点
分类：岩土空隙的成因不同
孔隙
裂隙
溶隙
5.2 地下水的基本概念
5.1 概述
1 什么叫地下水
赋存和运移于地面以下岩石空隙中的水。狭义上指赋存于地下水面以下饱和含 水层的水。
2 地下水的功能
地下水是一种宝贵的资源
不工
地下水是地球内部地质演变的信息载体
良程 地地
质质
地下水是极其重要的生态环境因子
现问 象题
地下水是一种很活跃的地质营力
5.2 地下水的基本概念
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。
工程地质基础—地下水
孔隙
岩石中的各种空隙 1.分选良好，排列疏松 的砂；2.分选良好，排 列紧密的砂
3.分选不良的，含泥、 砂的砾石；4.经过部分 胶结的砂岩
5.具有结构性孔隙的 粘土
6.经过压密的粘土
7.具有裂隙的岩石
8.具有溶隙及溶穴的可 溶岩
影响孔隙度大小的因素主要有：
颗粒排列方式 分选程度 胶结充填程度 结构及次生孔隙 分选愈好，排列愈疏松，胶结充填程度愈差，孔隙度愈大； 反之愈小；粘性土的孔隙度还取决于其结构及次生孔隙。
3.地貌条件：在不同的地貌部位对地下水的形成关系密切。 一般在平原、山前区易于储存地下水，形成良好的含水层； 在山区一般很难储存大量的地下水。
4.人为因素：大量抽取地下水，会引起地下水位大幅下降； 修建水库，可促使地下水位上升。
(2)水循环的类型 根据水分循环的路径和规模，可分为两种：
◆大循环——海陆之间的水分交换过程，也称为海 陆间循环。 ◆小循环——水仅在海洋或陆地内完成的循环过程。
潜水与地表水补给的关系
(a) 潜水补给河流 (b)河流补给潜水
(c)单侧补给
潜水与地表水之间的关系
练习题一
1.某地区潜水等水位线图见下图。试确定
①河水与潜水之间的补排关系；
②A、B两点间的平均水力坡降
（A、B两点距离近似为60m）
③若在C点处凿井，多深可见
潜水面？
承压水
充满两个隔水层之间的含水层中的重力水。 含水层分区：补给区、承压区、排泄区、自流区、隔水顶板、隔水底板
H2S ： 一般存在于深部地下水中，在微生物作用下由硫 酸盐还原而形成。局部浅层地下水含有较多的H2S，并呈酸 性，对混凝土具有侵蚀性。
CO2 ：主要来源于土壤中有机质氧化产生的CO2，还有大 气中的CO2。深层地下水的CO2含量较高。含CO2较高的地下 水具有侵蚀性，能腐蚀混凝土。
地下水在工程地质勘察中的重要性
发， 根据 不 同的地 质条件 ， 进行 不 同的问题评 价。 比如 ， 以强风化岩 、 膨胀士 等岩 土体为基 础持力层 的建筑场地 的评价 重点是地 下水活动 对岩土体 产生的软 化 、
水 位上升 引起的岩土 工程危 害有 ： 第一 、 土壤 沼泽化 、 盐渍化 。 第二 、 岩 土体结构 破坏、 强度 降低 。 第三 、 建筑 物遭受 流水 腐蚀 ， 斜坡 、 河岸 等岩 土体岩产 生滑移 、 崩塌。 第 四、 引起 粉细砂 及粉 土饱和 液化 、 出现 流砂 、 管涌 。 第 五、 地 下洞 室充 水 淹没 ， 基础上 浮 、 建 筑物 失稳 。
策略。 第二 、 岩 土工程地 质勘 查要与 建筑物 的地基 基础类 型相 吻合 ， 根据地 基类
２ ． ２ ． ５岩 土体 的胀 缩性 岩土体 的胀缩性 指的是吸收水 分后 ， 岩土体积变 大 ； 释放水 分后 ， 岩土体积 缩小 的特性 。 地 面裂 缝的 产生 、 基 坑的 隆起 大多都 是 岩土 的胀缩 性造 成 的。 所 以， 岩 土体 的胀 缩性 与地基 变形 和土坡 表层 稳定性 息息 相关 。 ３探 讨岩 土工程建 设中地 下 水引发 的重 要危 害 地 下水位升降变化 和地下水 动水压力是岩 土工程建设 中 ， 地 下水引 发 Ｊ ： 程 危 害的两大 主 要原 因。 ３ １ 地 下水升 降变化 引起 的岩土工 程危害
型， 参 考相 应 的水文地 质 资料 ， 勘查 地 下水文 问题 。 第三 、 地 下水对岩 土勘 察工程 有不 同的影 响和作用 ， 应 当从 工程的层 次 出
河北工程大学 土木工程学院 工程地质 第五章_地下水
25
6. 构造裂隙水
●其发育程度既取决于岩石本身的性质，也取决于 边界条件及构造应力分布等因素。 ●分为层状构造裂隙水和脉状构造裂隙水。 ●可以是潜水，也可以是承压水 ●裂隙各有自己独立的系统：补给源、径流及排 泄条件，水位不一致。 ●渗透性常常显示各向异性。 26
5
3.
重力水-----受重力控制的地下水
当岩石、土层的空隙完全被水饱和时，粘 土颗粒之间除结合水以外的水都是重力水，它 不受静电引力的影响，而在重力作用下运动， 可传递静水压力。
重力水的工程意义：
静水压力 动水压力 浮托力 溶解能力--岩土产生化学潜蚀
6
☆ 含水层：能够给出并透过相当数量 重力水的岩层或土层，称为含水层。 ☆ 隔水层：是指那些不能给出并透过 水的岩层、土层，或者这些岩土层给出与透 过水的数量是微不足道的。 ☆构成含水层的条件： 1.岩土中要有空隙存在，并充满足够数 量的重力水； 2.这些重力水能够在岩土空隙中自由运 动。
36
▲矿化度：地下水中所含各种离子、分子 与化合物的总量称为矿化度，以g/L表示。 习惯上用105～110℃温度将地下水样品蒸 干后所得的干涸残余物总量来表示矿化度。 可以将分析所得阴阳离子含量相加，求得 理论干涸残余物总量。
注意: 由于在蒸干时有将近一半的HCO3-了分解生 成CO，及H2O而逸失。所以，阴阳离子相加时， HCO3 只取重量的50％。
31
32
自流水泉（上升泉）：主要靠承压水补给， 动态稳定，年变化不大，主要分布在自流盆地 及自流斜地的排泄区和构造断裂带上。
33
§5.3 地下水的性质
一、地下水的物理性质 地下水的物理性质有：温度、颜色、透明 度、气味、味道、导电性及放射性。 地下水物理性质的研究，使我们能初步了 解地下水的形成环境、污染情况及化学成分， 这为利用地下水提供了依据。
工程地质地下水位计算公式
工程地质地下水位计算公式地下水位是指地下水面的高低位置，是地下水系统中一个重要的参数。
在工程地质领域中，地下水位的计算对于工程设计、施工和环境保护都具有重要意义。
因此，正确地计算地下水位对于工程地质工作者来说至关重要。
本文将介绍地下水位的计算公式及其应用。
地下水位的计算公式主要依赖于地下水的补给与排泄过程。
地下水的补给主要来自于降雨、河流、湖泊等地表水体的渗漏，以及地下水系统间的水平补给。
而地下水的排泄则主要通过地下水径流、蒸发和植被蒸腾等方式进行。
在工程地质中，我们通常使用以下公式来计算地下水位：G = R E P。
其中，G代表地下水位，R代表地下水的补给量，E代表地下水的排泄量，P 代表地下水的抽取量。
这个公式是一个简化的地下水位计算公式，它假设地下水系统处于稳定状态，即地下水的补给与排泄达到了平衡。
在实际工程中，我们还需要考虑地下水系统的非稳定性，以及地下水位受到人为活动的影响等因素。
在实际工程中，地下水位的计算还需要考虑到地下水系统的地质特征、水文地质条件、降雨量、地表水位等因素。
一般来说，我们可以通过以下公式来计算地下水位：G = (R E P) / K。
其中，K代表地下水的补给系数，它反映了地下水系统的渗流能力。
在不同的地质条件下，地下水的渗流能力会有所不同，因此K值也会有所变化。
通过对地下水系统进行水文地质勘察和分析，我们可以得到K值的估算，从而计算出地下水位。
除了上述的计算公式外，我们在工程地质中还需要考虑到地下水位的变化规律。
地下水位的变化受到季节、降雨、地表水位、地下水抽取等因素的影响。
因此，我们需要通过长期的地下水位观测数据，来分析地下水位的变化规律，从而更加准确地预测地下水位的变化趋势。
在工程实践中，正确地计算地下水位对于工程设计、施工和环境保护都具有重要意义。
例如，在地下水位较高的区域，需要采取防渗措施来保护工程的安全；在地下水位较低的区域，需要通过地下水补给措施来满足工程的用水需求。
地下水对地下结构工程地质勘察的影响与处理
地下水对地下结构工程地质勘察的影响与处理地下水是指存在于地下土壤或岩层中的水体。
在地下结构工程地质勘察中，地下水的存在和运动对工程的设计和施工都会产生一定的影响。
因此，合理处理地下水问题是确保地下结构工程成功实施的重要环节之一。
地下水对地下结构工程地质勘察的影响主要表现为以下几个方面：1. 地基稳定性：地下水的存在会直接影响地下结构工程的地基稳定性。
当地下水位高于工程地表时，会对土壤的抗剪强度和压缩性质产生一定影响，使得地基土质变软，增加地基沉降和变形的风险。
2. 地下水压力：地下水的存在会对地下结构工程产生一定的地下水压力。
地下水压力的大小与地下水位高度、地下水饱和度以及土壤渗透性等因素有关。
地下水压力对工程结构的稳定性和安全性产生直接影响，例如，可能引起工程结构的渗漏、浸润和破坏等问题。
3. 涌水和冲刷：地下水的存在给地下结构工程地质勘察带来了涌水和冲刷的风险。
涌水是指地下水从土壤或岩层中涌出，给工程施工和地下结构带来不利影响，如浸泡、分手和坍塌。
冲刷是指地下水流动对工程结构造成物理冲刷和侵蚀，导致结构破坏的现象。
针对上述地下水对地下结构工程地质勘察的影响，我们可以采取一系列处理措施来确保工程的安全和稳定：1. 减少地下水位：通过地下排水、井点抽水和排水设施等方法，可以有效地降低地下水位，减少地下水对工程的影响。
这可以通过降低孔隙水压来降低地基土的饱和度，增加地基土的抗剪强度和稳定性。
2. 抑制涌水和控制水压：通过施工井眼封堵、暂时抑制岩层裂隙的涌水和减少地下水压力的方法，可以有效地控制涌水和水压问题。
例如，可以采用注浆、灌浆和封堵等措施加固裂隙和地层，防止涌水和破坏。
3. 加固地基土和结构体：对于地基土质较差的情况，可以采用加固地基的方法来增加地基的承载力和稳定性。
常用的加固措施包括灌浆、土石方填充、地基加固桩和钢筋混凝土桩等技术。
此外，在设计和施工过程中，还需要合理布置排水管道和防水层，以防止地面水和地下水进入工程结构。
工程地质学第五章-地下水
• • •
• Darcy定律适合于层流（砂土）。
5.2 地下水类型及其主要特性
地下水按埋藏条件可分为三大类：即包气带
水、潜水、承压水；
根据含水层的空隙性质地下水可分为孔隙水、 裂隙水、岩溶水。 通过这两种分类的组合，可得九类不同特点 的地下水。见教材p124。
裂隙水
孔隙水
含水层
承压水井 自流水井 潜水井 承压水位 潜 水 位
6、 地下水的循环：补给、排泄
上层滞水循环：大气降水补给，垂直蒸发、下渗排泄。 潜水补给： 大气降水，地表水的补给，含水层之间的补给①越流 补给②直接补给，凝结水，人工补给。 潜水排泄：蒸发，泉的排泄，地表水排泄，人为排泄。 承压水补给：大气降水，地表水，潜水。 承压水排泄：潜水排泄，泉的排泄，地表水排泄。
承压水面上高程相等点的连线图
用途：流向，水力坡度，初见水位，水位埋深，水头
5.3 地下水的性质
一、地下水的物理性质
1、温度：主要受气候条件和地热控制
由于地下水形成的环境不同，其温度变化范围很大； 常随埋藏深度不同而异，埋藏越深、水温越高。 纯净的地下水是无色的，当含有某些化学成分或悬浮物质时， 2、颜色： 会带有一定颜色。 纯净的地下水是透明的，但含有有机质、矿物质及胶体时， 3、透明度： 地下水将变得浑浊不清。 地下水一般是无嗅无味的，当含有气体或有机质时，会具有特殊 4、气味：
特点：空间分布极不均匀，动态变化强 烈，流动迅速，排泄集中。
在土木工程建筑地基内有岩溶水活 动，不但在施工中会有突然涌水的事故 发生，而且对建筑物的稳定性也有很大 影响。因此，在建筑场地和地基选择时 应进行工程地质勘察，针对岩溶水的情 况，用排除、截源、改道等方法处理， 如挖排水、截水沟，筑挡水坝，开凿输 水隧洞改道等等。
工程地质学第5章
图5-2 长江和黄河
图5-3 塔里木河和湘江
图5-4 洞庭湖和博斯腾湖
图5-5 南海海面和渤海湾
图5-6 雪山
3、地下水
地下水是以固态、液态或水汽形式存在于 岩石以及土的裂隙、孔隙和空洞中的水。
二、岩土的空隙性
（3）水力坡度I：水力坡度为沿渗流途径的水头损失 与相应渗透途径长度的比值。 地下水在空隙中运动时，受到空隙壁以及水质点 自身的摩阻力，克服这些阻力保持一定流速，就要消 耗能量，从而出现水头损失。
§5.2 地下水类型及其主要特征
地下水按埋藏条件可分为三大类：即包气带水、 潜水、承压水 。根据含水层的空隙性质，地下水可分为 三个亚类：孔隙水、裂隙水、岩溶水。
2、溶隙
3、孔隙
存在于土的颗粒与颗粒之间的小孔状或细管状的空隙称 为土中的孔隙
三、地下水的形成
地下水主要是由渗透作用和凝结作用形成的，此外还有极少量的原 生水 渗透作用形成的地下水是大气降水和地表水经岩土的裂隙、孔隙 渗入到地表以下并在一定深度处聚集而成的，它也是地下水的最 主要来源。在以大气降水为主要补给源的区域，当地的降雨量愈 多、岩土透水性愈强、地下水的含量愈丰富。在江河、湖泊等地 表水系附近，当地表水的水位高于该区域的地下水水位时，地表 水经岩土中的空隙下渗，并在地下一定深度聚集形成地下水。 当空气中含有水蒸汽时，这些水蒸汽会随空气一起进入土体和外界 相通的孔隙中，并在气温下降时凝结成水滴，在重力作用下下渗、 聚集形成地下水。这种现象在一些干旱型草原和沙漠地区极为普遍。 山区中的一些岩体裂隙常在每天早晨至中午这一段时间有水流流出 或水滴渗出，但是一过中午，这些裂隙中不再有水渗出，第二天早 晨，裂隙中重又出水。这些裂隙中的水就是每天晚上温度降低后水 汽凝结形成的，水汽或凝结于岩石表面流入裂隙、或直接在裂隙中 凝结成水
工程地质学-地下水
Ca OH2 +2H+ Ca 2+ +2H2O 碳酸性侵蚀： 由于CaCO3在侵蚀性CO2作用下溶解使砼遭受破坏
CaCO3 H2O CO2 CaHCO3 2 Ca 2 2HCO3
Ca OH 2 +CO2 CaCO3 +2H 2O
②结晶性侵蚀：
②分解类腐蚀
③结晶分解复合类腐蚀
当 地 下 水 中 NH4- ， NO3- ， Cl- 和 由 于 地 下 水 中 含 有 超 量 Mg2+ 离子的含量超过一定数量时， CO2 时混凝土中的 CaCO3 被 与混凝土中的 Ca(OH) 发生反应， 2 溶解而受腐蚀，即为分解 Ca(OH) 与镁盐作用的生成物中， 2 类腐蚀。地下水的酸度过 除 Mg(OH) 不易溶解外， CaCl 则 2 2 大，即pH值小于某一数值， 易溶于水并随之流失 。硬石膏 那 么 混 凝 土 中 的 Ca(OH)2 CaSO 一方面与混凝土中的水化 4 也要分解，特别是当反应 铝酸钙反应生成水泥杆菌；另一 生成物为易溶于水的氯化 方面，硬石膏遇水生成二水石膏。 物时，对混凝土的分解腐 二水石膏在结晶时体积膨胀，破 蚀很强烈。 坏混凝土的结构。
主要是硫酸盐侵蚀，是含有硫酸盐的水与砼发生反应，在砼的孔洞中形成石 膏和硫酸铝盐晶体；由于结晶膨胀作用使砼的强度降低以致破坏。
生成硫酸铝盐的反应式为： 3CaO.Al2O3.6H2O+3CaSO4 25H2O 3CaO.Al2O3.3CaSO4.31H2O 石膏是形成硫酸铝盐的中间产物。 ③结晶分解复合性侵蚀
第5章 地下水
内容提要
5.1概述
5.2地下水的类型及其主要特征
5.3地下水的性质
工程地质与土力学-任务1-6-地下水
1.6.3 地下水的物理性质和化学性质
硬度的表示方法很多，我国目前采用德国度表示，1德国 度相当于1 L水中含10 mg氧化钙(CaO)或7.2 mg的氧 化镁(Mg0)。根据硬度可将地下水分为五类
地下水按硬度分类
水的类别
极软水
软水
微硬水
硬水
极硬水
德国度
<4.2
4.2～8.4 8.4～16.8 16.8～25.2 >25.2
度，简称矿化度。它表示水中含盐量的多少，以g／L为 单位。通常是以105～110℃温度下将水蒸干所得的干涸 残余物总量来确定。根据矿化度的大小，可将地下水分 为五类
工程地质与土力学
1.6.3 地下水的物理性质和化学性质
地下水按矿化度的分类（g/L） 淡水<1，微咸水（低矿化度水） 1～3，咸水3～10，
盐水（高矿化度水） 10～50，卤水>50 高矿化水能降低混凝土强度、腐蚀钢筋，并能促进混凝
土表面风化，故拌和混凝土时，一般不允许用高矿化水。
工程地质与土力学
1.6.3 地下水的物理性质和化学性质
2）硬度 水的硬度取决于水中Ca2+、Mg2+的含量。硬度分为总硬
度、暂时硬度和永久硬度。总硬度是指水中所含Ca2+、 Mg2+的总量；暂时硬度是指将水加热煮沸后，水中一部 分Ca2+、Mg2+与 HCO3-作用生成碳酸盐(CaCO3或 MgCO3)沉淀，这部分Ca2+、Mg2+的总量称暂时硬度。 永久硬度等于总硬度减去暂时硬度。
地下水主要是由大气降 水、地面流水、冰雪融水、 湖泊水渗透到地下而形成的， 称为渗透水。此外还有凝结 水、埋藏水、原生水等。
工程地质学——第7章、地下水
到地面的距离为潜水埋藏深度。潜水含水层直接与包气带相接，所以潜水在其分布范围内，
都可以通过包气带接受大气降水、地表水或凝结水的补给。潜水在重力作用下，通常由水位
高的地方向水位低的地方径流。
潜水的排泄方式有两种：一种是径流到适当地形处，以泉、渗流等形式泄出地表或流入
地表水，即径流排泄 (runoff excretion)；
由于承压含水层上覆有稳定的隔水层，故与潜水不同：承压水的分布区与补给区不一致。不
能直接接受大气降水或地表水的补给；承压水的水质、水量、水温受气候影响较小，随季节
变化不明显；承压水不易受污染，稳定水位高于初见水位。
2）承压水的埋藏类型
承压水的形成主要取决于地质构造。形成承压水的地质构造主要是向斜构造和单斜构
在基坑开挖遇到上层滞水时含水介质类型孔隙水裂隙水岩溶水包气带水局部黏性土隔水层上季节性存在的重力水上层滞水裂隙岩层浅部季节性存在的重力水及毛细水裸露的岩溶化岩层上部岩溶通道中季节性存在的重力水潜水各类松散堆积物浅部的水裸露于地表的各类裂隙岩层中的水裸露于地表的各类裂隙岩层中的水承压水山间盆地及平原松散堆积物深部的水组成构造盆地向斜构造或单斜断块的被掩覆的各类裂隙岩层中的水组成构造盆地向斜构造或单斜断块的被掩覆的岩溶化岩层中的水图72包气带及饱水带工程地质学220也容易处理
A-补给区;B-承压区;C-排泄区 H1-负水头；H2-正水 头；m-承压水层厚度
图 7-4 自流盆地剖面图
到地面以下的一定高度，这种压力水头称负水头(图 7-4)。地面标高与承压水位的差值称地
下水位埋深。承压水位高于地表的地区称做自流区，在此区，凡钻到承压含水层的钻孔都形
成自流井，承压水沿钻孔上升喷出地表。将各点承压水位连成的面称承压水面。
工程地质第五章
四、含水层与隔水层
• 含水层(aquifer)指能够给出并透过相当数量重 力水的岩层。 • 构成含水层的条件：（1）岩石中要有空隙存 在，并充满足够数量的重力水；（2）这些重 力水能够在岩石空隙中自由运动。 • 隔水层(aquifuge; impermeable layer)指不能给 出并透过水的岩层。可含水，但不具备允许相 当数量水透过的性能。
地下水温地区分布差异大。在新火山地区，地 下水温可达100℃以上。例如在堪察加半岛、冰 岛、日本等地一些喷泉都有这种情况。在寒带、 极地以及高山地区，地下水的温度很低，有的可 低至-5℃。在温带和亚热带地区的平原中，浅层 地下水的年平均温度常接近所在地区的年平均气 温，或稍高l－2℃。 地下水在一定的地质条件下，因受地球内部热 能的影响而形成地下热水。它通过一定的通道， 例如，沿断裂破碎带、钻孔等上涌，致使地热增 温级大大提高，这种地区叫做地热异常区。具有 良好地质构造及水文地质条件的地热异常区，有 可能形成富集大量地下热水或天然蒸汽的地热田。
二、地下水的化学成分
• 主要气体成分：N2，O2，CO2，H2S • 主要离子成分：Na+，K+，Ca2+，Mg+，Cl-，SO42+， HCO3• 胶体成分与有机质 • 一升水中所含各种离子、分子及化合物（不包括游 离状态的气体）的总量，就叫总矿化度，简称矿化 度。以g/L表示。它说明水中所含盐量的多少，故 它是地下水化学成分的重要标志。 • 通常把水中Ca2+和Mg2+的含量称为硬度。硬度可分 为暂时硬度和永久硬度。由于加热煮沸后水中失去 一部分Ca2+与Mg2+，这部分Ca2+与Mg2+的数量称为 暂时硬度。当加热煮沸后，仍然溶在水中的Ca2+与 Mg2+，造成硬性的硬度，叫永久硬度。
工程地质与水文地质-第3章 水的地质作用--地下水
纯水无臭味，但当水中含有某些气体或有机质时就有了某种气味 （5）口味
主要决定于水中化学成分
三 地下水的物理性质和化学性质
（6）比重
地下水比重决定于水温和溶解盐类。溶解的盐分越多，比重就 越大。地下淡水比重常常接近于1 盐水的比重可用波美度来表示，即一升水含有10克氯化钠，则 盐度相当于1波美度。波美度与地下水比重之间的关系如下表：
量）
Vg
V
4 透水性
定义：透水性是岩石允许水透过的性能。
影响透水性的因素
孔隙大小的影响：当孔隙度一定而孔隙直径愈大，则圆管通道的数量愈 少，但有效渗流断面愈大，透水能力就愈强；
理想圆管状空隙中重力水流速分布 （阴线部分代表结合水，箭头长度代表重力水质点实际流速）
理想化孔隙介质
4 透水性
影响透水性的因素
水的波美度与比重的关系
三 地下水的物理性质和化学性质
（7）导电性 地下水的导电性取决于溶解于地下水中的盐量 Ke=1/R Ke为水的导电率； R为水的电阻率。 地下淡水的导电率为33×10-5至33×10-3之间
（8）放射性 由地下水中的气态镭射气（氡）及少量放射性盐量引起的
三 地下水的物理性质和化学性质
5 包气带
包气带分三带 中间带 过渡带，介于土壤水带和 毛细水带之间。厚度变化 大，从零米到几百米不等。 •中间带的土壤含水量，随 深度逐步降低。
5 包气带
包气带分三带
毛细带 由于空气和水界面上的表
面张力作用，水可沿地下水 面上升形成支持毛细水，在 包气带底部构成毛细水带。 毛细带内颗粒物大小不同， 毛细上升高度也各不相同， 因此毛细水带上缘常成不规 则形状。
地下水引起的工程地质问题
地下水引起的工程地质问题一、前言地下水是地球上重要的自然资源之一，它在生态环境、农业生产和工业生产等方面都发挥着重要作用。
然而，在工程建设中，地下水也会引起一系列的问题。
本文将从地下水引起的工程地质问题入手，对其成因、分类和防治措施进行详细探讨。
二、地下水引起的工程地质问题1. 地基沉降当土壤中存在过量的水分时，土壤颗粒之间的摩擦力会减小，从而导致土层沉降。
如果建筑物基础位于沉降区域，就会发生建筑物沉降甚至倾斜的情况。
2. 岩体破坏在岩石含水层中，由于水压力作用，岩体受到了巨大的压力。
当岩体强度不足以承受这种压力时，就会发生岩体破坏现象。
3. 地面塌陷当地下水流失过多或被抽取过多时，土壤固结会造成地面塌陷。
这种情况通常发生在城市建设中，如在开挖隧道或地铁时。
4. 地下水涌出当建筑物或隧道穿过含水层时，地下水会涌出来，从而导致建筑物或隧道周围的土壤松动和沉降。
如果不及时采取措施，这种情况会对建筑物的安全造成威胁。
5. 土体流失当土壤中的水分过多时，土壤颗粒之间的摩擦力减小，从而导致土体流失。
这种情况通常发生在山区或河岸边缘等地方。
三、防治措施1. 降低地下水位降低地下水位是防治地下水引起工程地质问题的最有效方法之一。
可以通过减少用水量、加强排水系统等方式来实现。
2. 加强工程设计在工程设计中应充分考虑到地下水对工程的影响，并采取相应措施进行防范。
如在建筑物基础设计中考虑到土壤沉降问题，在隧道或管道设计中考虑到地下水涌出问题等。
3. 增加工程监测力度通过对工程现场进行监测和测试，及时发现并解决地下水引起的问题，可以有效避免工程地质问题的发生。
4. 加强维护管理对已建成的工程进行定期检查和维护，及时发现并解决地下水引起的问题，可以保证工程的安全性和稳定性。
四、结论地下水是一种重要的自然资源，但在工程建设中也会引起一系列问题。
为了防治地下水引起的工程地质问题，需要采取多种措施进行防范和处理。
加强对地下水影响的研究和监测，不断提高防治技术水平，才能更好地保障工程安全和稳定。
工程地质勘察中地下水的问题及应对措施
李 培（山西省地勘局二一七地质队，山西 大同 037008）摘要：随着我国经济建设的不断发展，各企业间的竞争越来越激烈，水文地质勘察工作也受到了人们的关注和重视，而且地下水的问题是工程地质勘察过程不可忽视的一个重要环节，只有加强对水文地质的认识和了解，提高工作人员的专业技能和综合素质，做好水文地质测试工作，才能对大家所关心的地下水问题的复杂性等等给地质及人类的生产生活所带来的危害进行深入的分析和探讨，找出问题的根源，并进行及时的解决和处理。
关键词：工程；地质勘察；地下水；问题；应对措施中图分类号：P641 文 献标识码：A 文章编号：1672-7487(2018)04-36-2作者简介：李培（1980—），男，山西大同人，水工环工程师，本科，毕业于中国地质大学资源勘查工程专业，主要从事工程地质勘察工作。
（邮箱）494925148@1 引言地下水问题与人们的生产、生活有着不可分割的关系，但传统的工程地质勘察工作缺乏科学性和系统性，对于地下水的问题分析和研究也不够深入，致使一些地区出现不同程度的地下水污染以及地下水位下降、潜水位等等现象，只有在水文地质勘察中结合不同地区的不同情况，进行水文差异性分析和研究，并对所勘察的数据结果进行深入详细的记录，做出科学的评价，才能有效解决水文地质中存在的一些危害性问题，提高人们的生活品质。
2 水文地质勘察工作对地下水问题分析的重要性2.1 有利于地下水问题的及时把控水文地质条件会随着人类的生产活动以及各项建筑的建设及深挖工程而发生变化，而且水文地质还会受到气候等等条件的限制，只有做好水文地质勘察工作，提前对水文地质问题进行深入的研究和分析，才能对地下水等等问题进行全面的掌握。
我国是一个多地形、地貌的国家，在地质条件比较复杂的地区，作为地质勘察工作人员必须根据工程建设的具体要求和标准对当地的水文地质环境进行分析和了解，除了要对本地域历史资料进行查询之外，还要通过钻孔、测试等等工作来进行水文地质勘察，这样才能更进一步掌握当地的地质情况和地下水问题，并且进行水质的鉴定，找到各个含水层以及藏水层的水文参数及地下水的各种变化趋势，为地下水的研究奠定基础。
地下水对工程地质勘察的影响与处理
地下水对工程地质勘察的影响与处理地下水是指地壳下方自然聚集的水体，是人类生活、工业生产和农业生产不可或缺的重要资源。
然而，地下水对工程地质勘察也具有一定的影响，如果不加以适当处理，可能给工程建设带来一系列问题。
本文将就地下水对工程地质勘察的影响以及相应的处理措施进行探讨。
地下水不仅可以渗透到地表，而且可以通过渗透作用形成地下水流。
这种地下水流对于工程地质勘察有着直接的影响。
首先，地下水流可能会改变地下土体的物理性质，导致地下土体的稳定性降低。
当土体变得不稳定时，地下工程的安全性将受到威胁。
此外，地下水流还可能造成土壤的侵蚀和冲刷，使地下工程地质的某些特性发生变化，给勘察工作带来困难。
对于地下水对工程地质勘察的影响，我们可以采取一些处理措施来减轻其不利影响。
首先，我们可以通过合理的钻孔和取样方式，获取准确的地下水位高程和水位变化信息。
这样可以帮助工程设计者更好地了解地下水的动态变化，从而采取相应的工程措施。
其次，我们可以利用数学模型，对地下水流进行仿真分析，评估其对工程地质的影响。
这有助于预测和预防潜在的地下水流问题。
另外，合理的地下水排水方案也是不可忽视的。
通过采取合适的排水方法，可以有效控制地下水位，减轻地下水对工程地质勘察的干扰。
另外，地下水还对地下岩体的稳定性产生较大的影响。
地下水的压力和地下岩体的稳定性存在着密切的关系。
当地下水压力超过地下岩体自身的抗压能力时，就可能发生岩体破裂和滑动等现象。
在地下工程地质勘察过程中，必须对地下岩体的稳定性进行充分的评估。
通过岩体力学参数的测定和强度分析，可以预测潜在的岩体破坏和滑动风险。
一旦存在较大的风险，我们应该采取相应的支护措施，确保工程的安全。
为了处理地下水对工程地质勘察带来的问题，我们还可以采取一些地下水治理措施。
首先，我们可以选择合适的地下水抽取和水位调控技术，降低地下水位。
这有利于减轻地下水对地下工程的侵蚀和冲刷作用。
其次，对于深埋地下工程，我们可以采用隔水墙等防渗措施，减少地下水的渗漏和渗透。
工程地质地下水的地质作用ppt课件
59-27
火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂 拥而出 或留恋 财物， 要当机 立断， 披上浸 湿的衣 服或裹 上湿毛 毯、湿 被褥勇 敢地冲 出去
潜水的补给
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。
59-29
火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂 拥而出 或留恋 财物， 要当机 立断， 披上浸 湿的衣 服或裹 上湿毛 毯、湿 被褥勇 敢地冲 出去
59-24
火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂 拥而出 或留恋 财物， 要当机 立断， 披上浸 湿的衣 服或裹 上湿毛 毯、湿 被褥勇 敢地冲 出去
⑷当岩层透水性变好，潜水面坡度变缓。
岩层透水性的影响
59-25
潜水等水位线图
潜水等水位线图是根据所在地区各水文地质点（井、 钻孔、试坑和泉等），在大致相同的时间内所测得的潜 水面的水位标高编制而成的。
火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂 拥而出 或留恋 财物， 要当机 立断， 披上浸 湿的衣 服或裹 上湿毛 毯、湿 被褥勇 敢地冲 出去
承压盆地
此类承压水的水位受到气候及地形的控制， 往往具有较好的径流条件。
59-38
火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂 拥而出 或留恋 财物， 要当机 立断， 披上浸 湿的衣 服或裹 上湿毛 毯、湿 被褥勇 敢地冲 出去
（一）地下水按埋藏条件分类及其特征
包气带水 潜水 承压水
59-17
火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂 拥而出 或留恋 财物， 要当机 立断， 披上浸 湿的衣 服或裹 上湿毛 毯、湿 被褥勇 敢地冲 出去
包气带水 是指存在于地面以下包气带中的水。
59-18
火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂 拥而出 或留恋 财物， 要当机 立断， 披上浸 湿的衣 服或裹 上湿毛 毯、湿 被褥勇 敢地冲 出去
工程地质知识：地下水的渗透破坏有几方面.doc
工程地质知识：地下水的渗透破坏有几方面地下水的渗透破坏主要有潜蚀、流砂和管涌等3个方面。
（1）潜蚀
渗透水流在一定水力坡度（即地下水水力坡度大于岩土产生潜蚀破坏的临界水力坡度）条件下产生较大的动水压力，冲刷、挟走细小颗粒或溶蚀岩土体，使岩土体中孔隙不断增大，甚至形成洞穴，导致岩土体结构松动或破坏，以致产生地表裂隙、塌陷，影响工程的稳定。
（2）流砂
流砂是指松散细小颗粒土被地下水饱和后，在动水压力即水头差的作用下，产生的悬浮流动现象。
流砂多发生在颗粒级配均匀的粉细砂中，有时在粉土中也会产生流砂。
（3）管涌
地基土在具有某种渗透速度的渗透水流作用下，其细小颗粒被冲走，岩土的孔隙逐渐增大，慢慢形成一种能穿越地基的细管状渗流通路，从而掏空地基或坝体，使地基或斜坡变形、失稳，此现象称为管涌。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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。 1. 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； 2. 岩石裂隙无论其宽度、长度和连通性差异均很大，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； 3. 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。
裂隙率——是裂隙体积与岩石总体积的比值。
Kt
Vt V
4
裂隙
5.1 地下水的基本概念
岩石的空隙
根据岩石空隙的成因不同,可把空隙分为孔隙、裂隙和溶隙三大类。
溶 隙——可溶岩中的裂隙经地下水流长期溶 蚀而形成的空隙；
溶隙率——是溶隙的体积与岩石总体积的比值。
Kk
Vk V
溶隙
5
5.1 地下水的基本概念
11
5.2 地下水的类型
地下水的分类方法
按地下水的某一特征进行分类； 综合考虑地下水的某些特征进行分类
12
5.2 地下水的类型
地下水的分类
地下水按埋藏条件分为： 上层滞水、潜水和承压水
按含水层的空隙性质分为： 孔隙水、裂隙水和岩溶水
13
5.2 地下水的类型
上层滞水、潜水、承压水
上层滞水 ——包气带中局部隔水层之上的重力水。
6
5.1 地下水的基本概念
岩石的空隙
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，将水在 空隙中存在的形式分为：
气态水 结合水 重力水 毛细水 固态水
7
5.1 地下水的基本概念
含水层与隔水层
含水层——指能够给出并透过相当数量重力水的岩层。构成含水层的条 件，一是岩石中要有空隙存在，并充满足够数量的重力水，二是这些重力水 能够在岩石空隙中自由运动。
22
5.2 地下水的类型
上层滞水、潜水、承压水
潜水
潜水等水位线图的用途:
1. 确定潜水流向; 2. 计算潜水的水力坡度;
I AB
104 100 1100
0.0036
23
5.2 地下水的类型
上层滞水、潜水、承压水
潜水
潜水等水位线图的用途:
3. 确定潜水和地表水之间关系; 4. 确定潜水的埋藏深度; 5. 确定泉或沼泽的位置； 6. 推断含水层的岩性或厚度的变化； 7. 确定给水的排水工程的位置。
5.1 地下水的基本概念
岩石的空隙
是地下水储存场所，又是地下水的渗透通道，空隙的多少、大小 及其分布规律，决定着地下水分布与渗透的特点。
1
5.1 地下水的基本概念
岩石的空隙
根据岩石空隙的成因不同,可把空隙分为孔隙、裂隙和溶隙三大类。
孔 隙——松散岩石中颗粒或颗粒集合 体之间存在的空隙；
孔隙度——是孔隙体积与岩石总体积的 比值。
形平缓; 3. 潜水面的形状和含水层的透水性及隔水层底板形状有关; 4. 潜水的补给区与分布区一致，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;
5. 潜水常以泉或蒸发的形式排泄，其动态受气候影响2较1大，具
有明显的季节性变化特征;潜水易受地面污染的影响。
5.2 地下水的类型
5.2 地下水的类型
上层滞水、潜水、承压水
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。
16
5.2 地下水的类型
上层滞水、潜水、承压水
潜水 潜水面——潜水的自由水面
17
5.2 地下水的类型
上层滞水、潜水、承压水
潜水 潜水位——潜水面上任一点的高程
H
18
5.2 地下水的类型
上层滞水、潜水、承压水
潜水 潜水的埋藏深度——地表至潜水面的距离
h1
H
19
5.2 地下水的类型
上层滞水、潜水、承压水
潜水 潜水含水层的厚度——潜水面到隔水底板的距离
h1
h H
20
5.2 地下水的类型
上层滞水、潜水、承压水
潜水
潜水的特征: 1. 潜水具自由水面,为无压水; 2. 潜水面的形状主要受地形控制，基本上与地形一致，但比地
隔水层——指不能给出并透过水的岩层。隔水层还包括那些给出与透过 水的数量微不足道的岩层，也就是说，隔水层有的可以含水，但是不具有允 许相当数量的水透过自己的性能，例如粘土就是这样的隔水层。
8
5.1 地下水的基本概念
含水层与隔水层
岩石按透水程度的分类
透水程度 渗透系数Ｋ
岩石名称
良透水的 ＞10 砾石、粗砂、岩溶发育的岩石、裂隙发育且很宽的岩石
14
5.2 地下水的类型
上层滞水、潜水、承压水
上层滞水 上层滞水一般分布不广，埋藏接近地表，接受大气降水的补给，补给区与
分布区一致，以蒸发形式或向隔水底板边缘排泄。 雨季时获得补给，赋存一定的水量，旱季时水量逐渐消失，其动态变化很
不稳定。 上层滞水对建筑物的施工有影响，应考虑排水的措施。
15
n Vn V
2
孔隙
5.1 地下水的基本概念
岩石的空隙
孔隙
孔隙度大
孔隙度小
孔隙度大小的影响因素： 1. 岩石的密实程度及分选性；2. 颗粒的基本概念
岩石的空隙
根据岩石空隙的成因不同,可把空隙分为孔隙、裂隙和溶隙三大类。
裂 隙——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；
上层滞水、潜水、承压水
潜水
潜水等水位线图
——潜水面上标高相等各点的连
线图，绘制时将研究地区的潜水人工
露头（钻孔、探井、水井）和天然露
头（泉、沼泽）的水位同时测定，绘
在地形等高线图上，连结水位等高的
各点即为等水位线图。由于水位有季
节性的变化，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。
透水的
10～1.0 粗砂、中砂、细砂、裂隙岩石
弱透水的 1.0～0.01 粘质粉土、细裂隙岩石
微透水的 0.01～0.001 粉砂、粉质粘土、微裂隙岩石
不透水的 ＜0.001 粘土、页岩
9
5.1 地下水的基本概念
地下水的物理性质
地下水的物理性质有温度、颜色、透明度、气味、味道、导电性及放射 性等。纯净的地下水应是无色、无味、无臭味和透明的，当含有某些化学成 分和悬浮物时其物理性质会改变。
10
5.1 地下水的基本概念
地下水的化学成分
地下水沿着岩石的孔隙、裂隙或溶隙渗流过程中，能溶解岩石中的可溶 物质，而具有复杂的化学成分。
①主要气体成分 N2、O2、CO2、H2S。一般情况下，地下水的气体含量， 每升只有几毫克到几十毫克。
②主要离子成分 Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Cl-、SO42-和HCO3-离子。 ③胶体成分与有机质 Fe(OH)3、Al(OH)3、H2SiO3等