地下水精品课件.pptx

1、,4.地下水,地下水的作用地下水的勘察要求地下水参数的测定水、土腐蚀性的调查、测试和评价工程降水,4.1 地下水的作用,4.1 地下水的作用,在岩土工程的勘察、设计、施工过程中，地下水 问题始终是一个极为重要的问题。地下水既作为岩土体 的组成部分直接影响岩土的性状与行为，又作为工程建 筑物的环境，影响建筑物的稳定性和耐久性。在工程设 计时，必须充分考虑地下水对岩土及建筑物的各种作用。施工时应估计地下水对工程施工可能带来的各种问题而 采取防治措施。所以，在岩土工程勘察时应着眼于设计 和施工的需要，提供地下水的完整资料并评价地下水的 作用和影响，从而预测可能的后果和提出工程措施。地下水对建筑工程的

2、影响地下水对岩土体及建筑物的力学作用的评价地下水对岩土体物理化学作用的评价,地下水对建筑工程的影响,岩土工程勘察不仅要说明地下水的天然状态，更重要 的是要考虑在人类工程活动中，地下水天然状态与天 然条件的变化，及其对岩土体和建筑物的反作用。这 是岩土工程设计与施工中必须碰到的问题，应从一开 始就着重研究这些问题。地下水对岩土体和建筑物的作用，按作用机制可以划 分为两大类。一类是力学作用，一类是物理、化学作 用。力学作用在原则上应当是可以定量计算的，可以 提出简化的力学模型，测定计算参数。但在实际上由 于岩土的复杂性，物理、化学作用一般是难以定量计 算的，但可以进行分析、评价。,地下水位动态变化

3、对建筑工程的影响,地下水位随季节、气候、水文、人类活动等因素的影响发生 变化。地下水位变化常引起不良后果，对建筑物的影响主要有下 列几方面：地下水在压缩层范围内上升，水浸泡和软化岩土，从而使地基土 的强度降低，压缩性增大；对结构不稳定的岩土，如膨胀土、湿陷性黄土、盐渍土等，水位 上升可能导致建筑物严重破坏；地下水在压缩层范围内下降，则增加土的自重应力，引起地基的 附加沉降。膨胀土、粘土失水收缩，能使建筑物变形或破坏；有不利荷载情况下（如钢筋混凝土水池空池时），地下水位突然 上升（如降大雨）可能引起结构物的上浮或破坏；局部降水可能引起相邻建筑物的倾斜变形；地下水位变化还直接影响到河谷阶地、岸坡或

4、边坡岩土体稳定。,地下水对岩土体及建筑物的力学作用的评价,对基础、地下结构物和挡土墙，应考虑在最不利组合 情况下，地下水对结构物的上浮作用。原则上应按设 计水位计算浮力；对节理不发育的岩石和粘性土且有 地方经验或实测数据时，可根据建筑经验确定。有渗流时，地下水的水头和作用宜通过渗流计算进行 分析评价；验算边坡稳定时，应考虑地下水及其动水压力对边坡 稳定的不利影响。在地下水位下降的影响范围内，应考虑地面沉降及其 对工程的影响；当地下水位回升时，应考虑可能引起 的回弹和附加的浮托力等。,地下水对岩土体及建筑物的力学作用的评价,当墙背填土为粉砂、粉土或粘性土时，验算支档结构 物的稳定时，应根据不同排

5、水条件评价静水压力、动 水压力对支档结构物的作用。在有水头压差的粉细砂、粉土地层中，应评价产生潜 蚀、流砂、涌土、管涌的可能性。在地下水位下开挖基坑或地下工程时，应根据岩土的 渗透性、地下水补给条件，分析评价降水或隔水措施 的可行性及其对基坑稳定和邻近工程的影响。沉井施工采取疏干作业时，应评价地下水涌水量、补 给条件及产生流砂、涌土的可能性。,地下水对岩土体物理化学作用的评价,地下水的物理、化学作用的评价应包括下列内容：对地下水位以下的工程结构，应评价地下水对混凝土、金属材料的腐蚀性。对软质岩石、强风化岩石、残积土、湿陷性岩土、膨 胀岩土及盐渍岩土，应评价地下水的动态变化，包括 土中水分(水汽

6、)的聚集与散失所产生的软化、崩解、湿陷、胀缩及潜浊等有害作用。在冻土地区，应评价地下水对土的冻胀和融陷的影响。包括道路冻胀、翻浆，并考虑冻胀时对桩基及其承台 的隆胀作用。,4.2 地下水的勘察要求,应查明的水文地质条件水文地质工作安排专门水文地质勘察要求地下水试样,应查明的水文地质条件,地下水的类型和赋存状态；主要含水层的分布规律；区域性气候资料，如年降雨量、蒸发量及其变化和对 地下水位的影响；地下水的补给排泄条件、地下水与地表水的补排关系 及其对地下水位的影响；勘察时的地下水位、历史最高地下水位、近23年最 高地下水位、水位变化趋势和主要影响因素；是否存在地下水和地表水的的污染源及其可能的污

7、染 程度。,水文地质工作安排,岩土工程勘察过程中的地下水勘察，应根据工程要求，主要通过搜集资料和勘察工作进行；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；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；采取水样进行腐蚀性评价。,专门水文地质勘察要求,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，应分层测量地下水位，并查明互相的补给关 系；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

8、，或在不同深度埋设孔隙水压计，量测压力水头随深度的变化；通过现场试验，测定地层渗透系数等水文地质参数。,地下水试样,当需查明地下水对建筑材料的腐蚀性或有其他特殊要求时，应采 取水试样进行化学分析。取水试样应代表天然条件下水质情况，水试样的采取及试验项目 应符合现行有关标准的要求。地下水样的采取具体应注意下列几点:简分析水样取1000mL，分析侵蚀性二氧化碳的水样取500mL，并加大理石粉23g，全分析水样取3000mL。取水容器事先要洗清洁，取样前应用水试样的水对水样瓶反复 冲洗三次。采取水样时应将水样瓶沉入水中预定深度缓慢将水注入瓶中，严防杂物混入，水面与瓶塞间要留1cm左右的空隙。水样采取

9、后要立即封好瓶口，贴好水样标签及时送化验室。水试样应及时化验，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。,4.3 地下水参数的测定,地下水参数的测定方法地下水位的测定地下水流向的测定水文地质试验注水试验抽水试验压水试验毛细水上升高度的测定孔隙水压力的测定,地下水参数的测定方法,求得地下水参数的方法有多种，应根据地层岩性透水性能的大 小和工程的重要性以及对地下水参数的要求，按下表4.1选择：,地下水位的测定,地下水位的测定应符合下列规定：遇地下水时应量测水位；稳定水位应在初见水位后经一定的稳定时间后量测；对多层含水层的水位量测，应采取止水措施，将

10、被测 含水层与其他含水层隔开。初见水位和稳定水位可在钻孔、探井或测压管内直接 量测，稳定水位的间隔时间按地层的渗透性确定，对 砂土和碎石土不得少于0.5h，对粉土和粘性土不得少 于8h，并宜在勘察结束后统一量测稳定水位。测读数 至厘米，精度不得低于2cm。,地下水流向的测定,测定地下水流向可采用几何法，量测点不应少呈三角 形分布的3个测孔（井）。测点间距按岩土的渗透性、水力梯度、地形坡度确定，宜为50100m。应同时量测各孔（井）内水位，用等水位线的垂线确定流向。地下水流速的测定可采用指示剂法或充电法。,渗水试验和注水试验,渗水试验和注水试验可在试坑或钻孔中进行。对于毛 细管力作用不大的砂土和

11、粉土，可采用试坑法或试坑 单环法；对粘性土可采用试坑双环法；对于试验深度 较大或无地下水的各类岩土宜采用钻孔法。,抽水试验,抽水试验方法可按下表4.2的规定选用。,抽水试验宜进行三次降深，最大降深应接近工程设计所需的地下水 位标高。水位量测应采用同一方法和仪器，其精度对抽水孔为厘米，对观测 孔为毫米。稳定标准为涌水量与时间的关系曲线和动水位与时间的关系曲线在 一定范围内波动，而没有持续上升和下降。抽水结束后宜量测恢复水位。,压水试验,压水试验孔位，应根据工程地质测绘和钻探资料，并 结合工程类型、特点确定。压水试验应按岩层的不同渗透特性划分试验段，试验 段的长度宜为5l0m。按需要确定试验的起始

12、压力、最大压力和压力级数。每十分钟记录一次压入水量，当连续四次读数的最大 值或最小值与最终值之差分别小于最终值的5时，其值即为该级压力下的最终压入水量。压力应由小到大逐级增加，达到最大压力后再由大到 小逐级减小到起始压力，并及时绘制压力与压入水量 的关系曲线，计算试段的透水率，确定p-Q曲线的类 型。,毛细水上升高度的测定,毛细水上升高度的测定方法对粘性土、粉土可采用试坑直接观测 法、塑限含水量法；对砂土可采用最大分子含水量法。试坑直接观测法是在试坑中观察坑壁潮湿变化情况，在干湿明显 交界处为毛细水上升带的分界点，该点至地下水位的距离即毛细 水上升高度，也可以在挖坑的当时和一两天后，分别在坑壁

13、取土 样测定含水量曲线，两线的交点至地下水面的距离即为毛细水上 升高度。塑限含水量法，是自地面至地下水面每隔1520cm取土样测定 天然含水量与塑限含水量，并分别绘出其随深度的变化曲线两线 交点至地下水面的距离为毛细水上升高度。最大分子含水量法，对中粗砂用高柱法测定，对粉细砂用吸水介 质法测定。以最大分子含水量与天然含水量曲线的交点至地下水 面的距离为毛细水上升高度。,孔隙水压力的测定,孔隙水压力的测定方法可按表4.3 确定。孔隙水压力测试点应根据地层岩性，工程性质和基础 型式进行布置。量测前要掌握土层剖面和土层渗透性 的变化。测压计的安装和埋设应符合有关安装技术规定。测试数据应及时进行分析整

14、理，出现异常时应分析原 因，并采取相应措施。,孔隙水压力测定方法及适用条件,表4.3,各种测试方法的优缺点简要说明如下:,立管式测压计安装简单，并可测定土层渗透性，但过滤器易堵塞，影响精度，反应时间较慢。水压式测压计反应快，可同时测定渗透性，宜用于浅埋，有时也 用于在钻孔中量测大的孔隙水压力，但因装置埋设在土层，当施 工时或变形易受损坏。电测式测压计(电阻应变式、钢弦应变式)性能稳定、灵敏度高，不 受电线长短影响，但安装技术要求高，安装后不能检验及透水探 头不能排气，电阻应变片不能保持长期稳定性。气动测压计价格低廉，安装方便，反应快，但透水探头不能排气，不能测渗透性。孔压静力触探仪操作简便，可

15、在现场直接得到超孔隙水压力曲线，同时测出土层的锥尖阻力。目前我国测定孔隙水压力。多使用振弦式孔隙压力计即电测式测 压计和数字式钢弦频率接收仪。,4.4水和土腐蚀性的评价,一般要求取样与测试项目腐蚀性评价防护措施,一般要求,当有足够经验或充分资料，认定工程场地的土或水(地下水 或地表水)对建筑材料不具腐蚀性时，可不取样进行腐蚀评 价。否则，应取水试样或土试样进行试验，并评定其对建 筑材料的腐蚀性。北京地区建筑地基基础勘察设计规范(DBJ01-501-92)规 定：“一般情况下，可不考虑地下水的腐蚀性，但对有环 境水污染的地区，应查明地下水对混凝土的腐蚀性。”上海地基基础设计规范(DBJ08-11

16、-89)规定：“上海市 地下水对混凝土一般无侵蚀性，在地下水有可能受环境水 污染的地段，勘察时应取水样化验，判定其有无侵蚀性。”水、土对建筑材料的腐蚀性危害是非常大的，因此除对有 足够经验和充分资料的地区可以不进行水、土腐蚀性评价 外，其他地区均应采取水、土试样，进行腐蚀性分析。,取样和测试项目,采取水试样和土试样应符合下列规定：混凝土或钢结构处于地下水位以下时，应采取地下 水试样和地下水位以上的土样，并分别作腐蚀性试 验；混凝土或钢结构处于地下水位以上时，应采取土试 样作土的腐蚀性试验；实际工作中应注意地下水位 的季节变化幅度，当地下水位上升，可能浸没构筑 物时，仍应采取水样进行水的腐蚀性试

17、验。混凝土或钢结构处于地表水中时，应采取地表水试 样作水的腐蚀性试验；水和土的取样数量每个场地不应少于各2件，对建 筑群不宜少于各3件。腐蚀性测试项目和实验方法应符合表4.4的规定。,注：1.,序号17为判定土腐蚀性需试 验的项目，序号19为判定水 腐蚀性需试验的项目；序号1012为水质受污染时需 试验的项目；序号1316为土 对钢结构腐蚀性试验项目；序号1对水试样为电位法，对土 试样为锥形电极法（原位测试）；序号212为室内实验项 目；序号1315为原位测试项 目；序号16为室内扰动土的试 验项目；土的易溶盐分析土水比为1：5。,腐蚀性评价,场地环境类型对水、土的腐蚀性影响很大，环境类型的划

18、 分按表4.6的规定执行。不同的环境类型主要表现为气候所 形成的干湿交替、冻融交替、日气温变化、大气湿度等。当竖井、隧洞、水坝等工程的混凝土结构一面与水(地表水 或地下水)接触，另一面又暴露在大气中时，其场地环境分 类应划为I类。受环境类型影响，水和土对混凝土结构的腐蚀性评价，应 符合表4.7的规定；受地层渗透性影响，水和土对混凝土结构的腐蚀性评价，应符合表4.8的规定；水和土对钢筋混凝土结构中钢筋的腐蚀性评价，应符合表4.9的规定。水和土对钢结构的腐蚀性评价，应分别符合表4.10-1和表4.10-2的规定。腐蚀等级综合评价,注：高寒区是指海拔高度等于或大于3000m的地区；干旱区是指海拔高度

19、 小于3000m，干燥度指数K值等于或大于1.5的地区；湿润区是指干燥 度指数K值小于1.5的地区；强透水层是指碎石土、砾砂、粗砂、中砂和细砂；弱透水层是指粉砂、粉土和粘性土；含水量w3%的土层，可视为干燥土层，不具有腐蚀环境条件；当有地区经验时，环境类型可根据地区经验划分；同一场地出现两种 环境类型时，应根据具体情况选定。,表4.7,按环境类型水和土对混凝土结构的腐蚀性评价,受渗透性影响的水、土腐蚀性介质评价表4.7-2,土对钢筋混凝土结构中钢筋的腐蚀性评价,表4.7-3,水对钢结构腐蚀性评价,表4.8-1,土对钢结构腐蚀性评价,表4.8-2,腐蚀等级综合评价,当表4.7-1和表4.7-2中

20、，各项腐蚀介质评价的腐蚀等级 不同时，应按下列规定综合评价腐蚀等级：各项腐蚀介质的腐蚀评价等级中，只出现有弱腐蚀，无中等腐蚀或无强腐蚀时，应综合评价为弱腐蚀。各项腐蚀介质的腐蚀评价等级中，无强腐蚀，腐蚀等 级最高为中等腐蚀时，应综合评价为中等腐蚀。各项腐蚀介质的腐蚀评价等级中，有一个或两个为强 腐蚀性，应综合评价为强腐蚀。各项腐蚀介质的腐蚀评价等级中，有三个或三个以上 为强腐蚀时，应综合评价为严重腐蚀。,防护措施,水、土对混凝土结构腐蚀的防护措施，宜符合表4.9 的规定。水、土对钢结构的防护措施：在钢结构的表面应用涂料层与腐蚀介质隔离的方 法进行防护。采用以镁合金或铝合金为牺牲阳级的阴级保护法

21、，或外加电流以石墨为辅助阳级的阴级保护法。,防护等级,表4.9,4.5工程降水,4.5工程降水,本节介绍的内容适用于基坑开挖及地下工程施工中，对松散地层地下水的疏干或降压。这里所指的松散地 层主要指粘性土、粉土、粉、细砂，渗透系数符合表 4.10范围的地层对地下水进行硫于或降压可采用井点降水。当工程规 模较小，施工条件简单，且水量不大时，可采用重力 排水或集水坑排水。井点降水宜符合下列规定：井点类型的选择，可根据地层渗透性和降低水位的深度按表4.10确定。井点位置的设置，可根据开挖面的支护方法以及邻近建筑物 的安全要求确定。,各类井点适用条件,表4.10,降水勘察,降水勘察应搜集水文地质资料及

22、当地降水经验，查明 地层的结构特征、透水层的范围、颗粒组成、渗透系 数及地下水位变化规律等。当已有资料不能满足评价 要求时，应进行勘探测试。降水勘察评价应符合下列要求：提出降水方案，并进行技术经济论证。分析降水前后地下水的补给、径流、排泄条件。预测降水工程效果，包括水位降深、时间过程、降水对工程及邻近建筑物的影响。,工程降水,工程降水应满足下列要求：施工中地下水位应保持在开挖基坑底面下0.51.5m。设置有效的过滤器防止土颗粒流失。防止深处承压水引起的基底隆起。需要时可用辅 助井降低基坑下的承压水头。在基坑内侧抽水时，应采用不透水挡板支护，并插 入透水层有足够的深度，防止基底管涌、隆起和失 稳

23、。基坑外抽水,基坑外抽水,轻型井点降水喷射井点降水深井井点降水,轻型井点降水,当降深不超过5m，基坑或沟槽宽度小于6m时，可采 用单排井点；宽度大于或等于6m时，宜采用双排井 点或环圈井点。当降深超过5m时，宜采用两级或两 级以上井点。井点间距根据当地经验确定，无经验时宜采用0.81.6m。井点离坑壁距离不应小于0.5m。井点冲孔直径宜为0.3m，冲孔深度应超过滤管底0.5m。,喷射井点降水,当降深超过8m时宜采用喷射井点。当基坑宽度小于10m时可采用单排井点。井点间距可根据当地经验确定，无经验时宜采用23m。井点成孔直径可为0.40.6m，其深度应超过滤管底0.5m。,深井井点降水,井点出水量、降深、井数、井距应通过计算确定。计 算的总降深应低于工程要求0.51.0m。实际井点数应为计算数的1.1倍。并有一定数量的观 测孔。,