《工程地下水》

《工程地下水》课程教学大纲

课程编号：033088 学分：2 总学时：34

大纲执笔人：唐益群大纲审核人：石振明

一、课程性质与目的

随着我国经济建设的发展与对外改革开放的需要，各大城市不断兴建各类工厂企业、商业大厦、宾馆饭店、高层住宅、办公大楼、地下铁道、地下商场等工程，在工程建设中由地下水引发的环境工程地质和工程地质灾害问题屡见不鲜。据调查统计，在上海发生的建筑工程事故中，以地下水的作用在地下工程失事中占多数，如土坡失稳、隧道事故、流砂、砂土液化、井点降水引起的道路或建筑物开裂对邻近建筑物的破坏作用等。此类事故的苗头不易察觉, 一旦失事，难以补救，甚至造成灾难性的后果。

因此，有必要从理论和实践上进行讨论、分析与总结，汇总形成教材，增加学生工程地下水方面的知识。本教材主要内容（初步确定）有：

1.地下水引起的工程地质问题：分别阐述地下水与土的工程性质对地下工程的影响、地层移动机理，分析其影响因素，找出影响范围，如基坑工程开挖中地下水影响、井点降水、边坡工程等工程项目施工对周围环境产生的影响以及引发的地质灾害产生的原因；

2.土的工程性质对地下工程的环境影响：主要讨论几种地下工程的水、土压力、土的应力历史、应力路径的工程环境影响、土的流变性产生的工程地质灾害问题；

3.人工降低地下水位：主要讨论降水原理、井点降水、井点降水对环境的影响或地质灾害进行预测的方法

4.地下水对混凝土、钢筋的侵蚀性评价：对环境影响或地质灾害进行预测的方法。

二、课程基本要求

通过本课程的学习，要求学生：

1.掌握地下水与土的工程性质对地下工程的影响、地层移动机理，分析其影响

因素，为毕业后从事相关的设计、施工和科研工作打下必要的基础；

2.了解控制工程地下水灾害问题在工程建设中的重要意义，该学科在国内外的

研究进展和动向；

3.提高学生综合分析和解决实际问题的能力，培养严谨的科学作风。

三、课程基本内容

第一章绪论

第二章地下水引起的工程地质问题

第一节地下水的工程影响

一、土的透水性

二、水头概念

三、层流渗透定律

四、土的渗透系数

五、流网

六、动水力与渗流破坏

第二节地下自由水的工程地质问题

一、潜蚀对地基土强度的影响

二、空隙水压力对基坑稳定性的影响

三、饱和软粘土基坑的瞬时稳定性和长期稳定性

四、地下水渗流对围护基坑稳定性影响

五、考虑地下水渗流作用时的基坑稳定计算

第三节承压水的工程地质问题

一、基坑突涌

二、基底抗承压水层的基坑稳定性

三、沉井井底承压水引起土体移动

四、承压水冲溃坑底的验算

五、抵抗坑底承压水的坑底地基加固

第四节管涌

一、产生管涌的条件

二、管涌的防治措施

第五节流砂

一、流砂的形成

二、产生流砂的条件

三、动水压力及流砂现象

四、流砂现象的判断

五、基坑开挖中流砂验算

六、沉井井底流砂引起土体移动

七、流砂的防治

第六节砂土液化

一、概述

二、产生液化的因素

三、液化势判别

四、抗液化措施

第三章地下水对混凝土、钢筋的侵蚀性评价

第一节地下水对混凝土的腐蚀作用

第二节地下水对钢筋等铁质材料的腐蚀

第四章土的工程性质对地下工程的环境影响

第一节几种地下工程的水、土压力

一、基坑支护结构上的水、土压力

二、浅埋矩形结构的水、土压力

三、圆形隧道的水、土压力

四、沉井上的水、土压力

第二节土的应力历史、应力路径的工程环境影响

一、土的应力历史对地下工程的影响

二、土的应力路径对地下工程的影响

第三节土的流变性产生的工程地质灾害问题

一、土的蠕变对地下工程的影响

二、土的应力松弛对地下工程的影响

三、土的长期强度

第五章人工降低地下水位

第一节概述

一、降水原理

二、地下水的不良作用及防治措施

第二节井点降水

一、轻型井点

二、喷射井点

三、管井井点

四、电渗井点

五、回灌井点

六、井点排水计算

七、有关井点管滤网和填砂的选择

八、工程实例

九、轻型井点降水设计实例

十、喷射、电渗井点降水实例——上海新锦江宾馆主楼基础土方

工程

十一、管井井点降水设计实例

第三节井点降水对环境的影响

一、井点附近的地面变形

二、降水产生地面沉降的原因

三、地下水位的变化对土体变形的影响

四、荷载固结与渗透固结的差异性

五、地面沉降速率和地下水压力的关系

六、井点降水影响范围和沉降的估算

四、实验或上机内容

现场降水试验（现场操作及现场资料整理）

五、前修课程要求

七、教材与主要参考书

教材：

《工程地下水》，自编

参考书：

《地下水资源概论》，唐益群、叶为民编，同济大学出版社，1998.9。

抽水试验现场教学：

(一)学时：5天

(二)教学内容：

1.现场井点降水试验设备与布置、井点降水试验技术要求；

2.稳定流和非稳定流多孔降水试验全过程（包括水量、水位现场观测、现

场资料整理和分析等）；

3.编写降水试验总结报告；

4.降水试验资料整理及含水层水文地质参数计算。

(三)时间分配：

1.课堂布置降水试验要求：1天

2.现场降水试验：4天（每个学生至少参加一天）