2016工程地质学（电力版）电子教案：第6章 地下水及其工程和环境效应.docVIP

土木工程地质 （教案） 第6章 地下水及其工程和环境效应 地下水是赋存于地表以下岩土体空隙中各种不同形式水的统称。 6.1地下水基本知识 6.1.1 岩土中的空隙 岩土中的空隙既是地下水的储存场所，又是地下水渗透通道，空隙的多少、大小、形状、连通情况及其分布规律，决定着地下水的分布与渗透，因此，研究地下水首先要分析岩土中的空隙。 空隙根据成因可分为孔隙、裂隙和溶隙三大类。 6.1.2地下水的存在形式 自然界岩土空隙中存在着各种形式的地下水，根据岩土中地下水的物理力学性质可将其分为：气态水、液态水、固态水以及结晶水，其中以液态水为主。 6.1.3 岩土的水理性质 岩土中的空隙虽然为地下水提供了赋存空间，但是，水能否自由进出这些空间，与岩土本身具有的容纳、保持、释出以及透水能力有着很大的关系。岩土与水接触时，控制水分储存和运移的性质称为岩土的水理性质。包括岩土的容水性、持水性、给水性、以及透水性等。 1．容水性 在常压下，岩土空隙能够容纳一定水量的性能，称为容水性。 2．持水性 饱水岩土在重力作用下排水后，依靠分子力和毛细管力仍然保持一定水分的能力，称为持水性。 3．给水性 饱水岩土在重力作用下能自由排出水的性能，称为给水性。 4．透水性 岩土透水性是指岩土允许水透过的性能。 6.1.4 含水层与隔水层 饱水带岩土层按其透过和给出水的能力，可以划分为含水层和隔水层。 含水层是指能够透过并能给出相当数量水的岩土层。含水层的形成必须具备以下条件：有较大且连通的空隙；与隔水层组合形成储水空间，以便地下水汇集不致流失；要有充分的补给来源。 隔水层是指不能透过或给出水，或者透过或给出水的数量微不足道的岩土层。 6.2 地下水的物理性质和化学性质 由于地下水在运动过程中与各种岩土相互作用，所以就会使二者发生变化。 6.2.1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、导电性以及放射性等。 6.2.2地下水的化学性质 1.地下水常见的化学成分 （1）地下水中主要的离子成分。地下水中含有数十种离子成分，常见的阳离子有H+、Na+、K+、NH4+、Mg+、Ca2+、Fe2+等。阴离子有：OH-、Cl-、SO42-、NO2-、NO3-、HCO3-、CO32-、SiO32-、PO42-等。 其中Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Cl-、SO42-、HCO 3-7种是地下水的主要离子成分，它们分布广，在地下水中含量很高，它们决定了地下水化学成分的基本类型和特点。 2.地下水的化学性质 （1）酸碱度(pH值)。 （2）矿化度(M)。地下水中各种离子、分子与化合物的总量称矿化度，以g/L或mg/L为单位，它表示水的矿化程度。矿化度通常以105～110℃下将水蒸干后所得的干涸残余物之重量表示，也可利用阴阳离子和其他化合物含量之和概略表示矿化度，但其中重碳酸根离子含量只取一半计算。 （3）硬度。水中钙、镁离子的含量称为水的硬度。硬度可分为总硬度、暂时硬度和永久硬度。 6.3地下水类型 所谓地下水的埋藏条件是指含水层在地质剖面中所处的部位及受隔水层限制的情况。据此可将地下水分为上层滞水、潜水、承压水。 根据含水层空隙性质的不同可将地下水分为孔隙水、裂隙水及岩溶水。 将以上两者综合可分为孔隙上层滞水、裂隙潜水、岩溶承压水等9类地下水 6.3.1 地下水埋藏类型 1.上层滞水 上层滞水是指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，也可称为包气带水 2.潜水 潜水是埋藏于地面以下第一个稳定隔水层之上具自由水面的重力水。 潜水的自由水面为潜水面；潜水面上任一点的高程为该点的潜水位（H）；自地面某点至潜水面的距离为该点潜水的埋藏深度；从潜水面至隔水底板的距离为潜水含水层厚度（h） 3．承压水 承压水是充满于两个稳定隔水层之间的含水层中的重力水，承压含水层的上覆隔水层称为隔水顶板。下伏隔水层称为隔水底板。自地面某点至承压水位面的距离为该点承压水的埋藏深度（h）；顶、底板间的距离称为承压含水层的厚度（M）。 6.3.2 不同岩土空隙中的地下水 1．孔隙水 孔隙水是指赋存于松散岩土空隙中的重力水。在我国，孔隙水主要贮存于第四纪松散沉积物和第三纪未胶结的松散岩土层中。 2．裂隙水 裂隙水是指埋藏于基岩裂隙中的地下水。裂隙水的埋藏分布与运动规律，主要受岩石的裂隙类型、裂隙性质、裂隙发育的程度等因素控制，与孔隙水相比，裂隙水特征主要体现在：埋藏与分布极不均匀，透水性在各个方向上往往呈现各向异性，动力性质比较复杂。裂隙水根据裂隙成因不同，可分为：风化裂隙水、成因裂隙水与构造裂隙水。 3．岩溶水 岩溶水是指赋存和运移于可溶岩的溶隙中的地下水。我国岩溶的分布十分广泛，特别是在南方地区。因此，岩溶水分布很普遍，其水量丰富，对供水极为有利，但