工程地质与土力学课件——第四章地下水

n Vn 100% V
孔隙率的大小主要取决于岩石的密实程度及分选性。 岩石越疏松、分选性越好〔图（a）〕，孔隙率越大。 反之，岩石越紧密〔图（b）〕或分选性差〔图（c）〕，孔隙率越小。 孔隙若被胶结物充填〔图（d）〕，则孔隙率变小。
第四章 地下水
几种典型松散岩石（未胶结成岩）的孔隙率的参考值列入表1
105≤K<10-4
1≤q <10
含等价开度0.05～0.01 mm裂隙的岩体
104≤K<10-2
10≤q <100
含等价开度0.01～0.5 mm裂隙的岩体
102≤K<100
K≥100
q≥100
含等价开度0.5～2.5 mm裂隙的岩体
含连通孔洞或等价开度>2.5mm裂隙的 岩体
土类
粘土
粘土－粉土 粉土－细粒 土质砂 砂－砂砾
济南豹突泉
第4节 地下水的基本概念 教学目的与要求： 1.了解岩石的空隙性质 2.掌握含水层与隔水层的概念
一、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 （图1）
第四章 地下水
图1 空隙 （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
f.砂卵石等天然建筑材料中地下水的存在，往往恶化开采条件，降低 开采价值；
g.地下水如含有侵蚀性成分，则对混凝土和其它建筑材料会产生腐蚀 破坏作用。
因此，如何利用地下水与防止其危害性，对我国的经济建设具有极其 重大的意义。
下面就地下水的基本概念、地下水的物理性质和化学成分、地下水类 型及其主要特征等问题作简要介绍。
第四章 地下水
岩土渗透性分级
表2
透水性 等级
极微透 水
微透水
弱透水
中等透 水
强透水
极强透 水
标准
渗透系数 K
(cm/s)
透水率q (Lu)
岩体特征
K <10-6
q< 0.1
完整岩石、含等价开度<0.025mm裂隙 的岩体
106≤K<10-5
0.1≤q <1
含等价开度0.025～0.05 mm裂隙的岩体
重力水是本章研究的主要对象。
第四章 地下水
二、含水层与隔水层
岩石中含有各种状态的地下水，由于各类岩石的水理性质不同，可 将各类岩层划分为含水层与隔水层。
所谓含水层，是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、是岩石中要有空隙存在，并充滿足够数量的重力水。 2、是这些重力水能能够在岩石空隙中自由运动。 隔水层是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是微不足道的岩层，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。 根据《水利水电工程地质勘察规范》（GB50287-99）按岩土的透 水程度将其分为6级，见表2。
砂砾－砾石 、卵石 粒径均匀的 巨砾
注：Lu――吕荣单位，是一个1Mpa压力下。每米试段的平均压入流量，以L/min计。
第四章 地下水
第2节 地下水的物理性质与化学成分 教学目的与要求： 1.了解地下水的物理性质与化学成分 2.掌握地下水的主要化学性质
由于地下水在运动过程中与各种岩土介质的相互作用以及溶解岩土中可 溶物质等原因，使地下水不是化学意义上的纯水而是一种复杂的溶液。
第四章 地下水
• （1）地下水作为一种宝贵的地下水资源 如地下水常为农业灌溉、城市供水及工矿企业用水提供良好的水源，
矿泉水和地下热水已广泛地被开采利用； •（2）地下水也往往给经济建设带来一定的困难与危害。
就水利程来说：
a. 地下水可以改变岩石的性质，溶蚀岩石，导致岩体或建筑物失去稳定 b. 在基坑开挖中，涌水和流砂现象是经常出现的 c. 水库、水坝防止漏水（地下流失）是一个主要问题 d.水库、水坝防止漏水（地下流失）是一个主要问题 e.水库蓄水后引起地下水位上升，会使附近的工矿城镇等受到浸没，或使 农田产生盐渍化或沼泽化
Kk
Vk V
100%
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：即：气态水、结合水、重力水、 毛细水、固态水。
重力水存在于岩石颗粒之间，结合水层之外，它不受颗粒静电引力 的影响，可在重力作用下运动。
一般所指的地下水如井水、泉水、基坑水等就是重力水，它具有液 态水的一般特征，可传递静水压力
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
第四章 地下水
➢ 1．孔隙
松散岩石（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。
孔隙发育的程度用孔隙率（n）表示。所谓孔隙率是孔隙体积（Vn） 与包括孔隙在内的岩石总体积（V）的比值，用百分数表示，即：
Kt
Vt V
100%
第四章 地下水
➢ 3．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
空隙称为溶隙〔图1（f）〕，这种地质现象称为（喀斯特）。溶隙的发育 程度用溶隙率（Kk）表示，所谓溶隙率（Kk）是溶隙的体积（Vk）与包括 溶隙在内的岩石总体积（V）的比值，用百分数表示如下：
第四章 地下水
第四章 地下水
本章教学要求：
❖ 了解地下水的物理性质和化学成份以及地下水的基本 类型； ❖ 熟悉地下水的主要化学性质以及潜水与承压水的主 要特征。
地下水是指埋藏于地表以下的岩石（包括土层）空隙（孔 隙、裂隙、空洞等）中各种状态的水。
它是地球上水体的重要组成部分，与大气水、地表水是相 互联系的统一体。
孔隙率的参考值
表1
名称 孔隙率
砾石 25～40
砂 25～50
粉砂 35～50
粘土 40～70
➢ 2．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，
称为裂隙〔图1（e）〕。 裂隙发育程度用裂隙率（Kt）表示，所谓裂隙率是裂隙体积（Vt）
与包括裂隙体积在内的岩石总体积的比值，用百分数表示如下：
因此，研究地下水的物理性质和化学成分，对于了解地下水的成因与动 态，确定其对混凝土、钢筋等的侵蚀性、进行水质评价等，都有实际意义。
一、地下水的物理性质
地下水的物理性质包括温度、颜色、透明度、气味、味道、密度、导电 性及放射性等。
第四章 地下水
• 1、温度
地下水温度的差异，主要受各地区的地温条件所控制。 通常地温随埋藏深度不同而异，埋藏越深，水温越高，而且具有不同 的温度变化。 埋深3～5m，即日常温带以内的地下水，具昼夜变化规律。埋深5～ 50m，即年常温带以内的地下水，具年变化规律。年常温带以下，地下 水温度随深度增加而升高。 通 常 根 据 温 度 将 地 下 水 划 分 为 过 冷 水 （ 低 于 0℃ ） 、 冷 水 、 （ 0~20℃ ） 、 温 水 （ 21~42℃ ） 、 热 水 （ 43~100℃ ） 、 过 热 水 ( 高 于 100℃)。