工程地质学地下水对工程的影响.ppt

姬凤玲,深圳大学土木工程学院,工程地质学,开采地下水引起地面沉降,地下水引起的渗透变形,地下水造成基坑突涌,地下水对混凝土的腐蚀作用,地下水的浮托作用,第三节 地下水与工程,一、开采地下水引起地面沉降,世界上许多国家如美国、日本、墨西哥、欧洲和东南亚一些国家，由于开采地下水均发生了严重的地面沉降。,我国的上海、天津、宁波、苏州、无锡、西安、太原、台北等70多个城市出现了不同程度的地面沉降。,概述,例如：墨西哥,圣母教堂(墨西哥) 严重倾斜成为危险建筑物,上海市地面沉降,从1921年明显出现地面沉降现象以来，上海市区地面累计沉降量已经超过2米（最严重处下沉2.63m），最大年均沉降量达110毫米。,天津市地面沉降导致桥梁桥墩下沉，桥梁净空减小。 （天津塘沽区最大沉降量3.14m。）,西安市地面沉降导致大雁塔倾斜,大雁塔倾斜,地面沉降导致浙江萧甬铁路路基塌陷，铁轨悬空、扭曲。,开采地下水引起地面沉降的机理,A,A点有效自重应力？,地下水位下降引起的应力增量,地下水位下降引起的应力增量，使土体产生固结沉降，引起地面下沉,注 意,如何防治开采地下水所引起的地面沉降,大量实践证明，最有效的措施是限制地下水开采量，人工补给地下水（回灌）。,例如：上海市自1965年开始，通过采取控制地下水开采、地下水人工回灌(自来水、湖泊水等)两项措施，达到控制、延缓地面沉降的目标。目前，每年平均下沉量不足10mm。在1966-1971年还回弹了3mm。,砂土,粘性土,二、地下水引起渗透变形,基本概念,渗透变形的类型,渗透变形的防治措施,地下水在多孔介质的空隙中的运动称为渗透或渗流。,由于地下水的渗流作用而引起地基土的变形或破坏，称为渗透变形或渗透破坏.,流动的地下水会对土颗粒产生拖曳力，称为动水压力（或渗透力）。,渗透力的方向：,和地下水的流动方向一致,基本概念,渗透力的大小：,渗透变形的类型,潜蚀,流土（流砂）,流土：在渗流作用下，土 体或颗粒群同时发生悬浮、移动的现象。,基坑工程中的流土现象,流砂引起上海轨道交通4号线区间隧道事故（2003.7.1）,潜蚀,机械潜蚀,化学潜蚀,管涌,主要指岩溶作用,潜蚀,管涌：在地下水的渗透力（动水压力）作用下，土体中的细小颗粒在粗颗粒形成的孔隙中移动流失，土体孔隙不断扩大，渗流速度不断增加，较粗颗粒也相继被水带走，最终形成贯穿的渗流通道，造成土体塌陷的现象。,渗流,过程演示,减小i：上游延长渗流路径，或降低水头差,改善下游出口处条件： 下游增加透水反滤盖重,渗透变形的防治措施,反滤铺盖,堤防,反滤围井,堤防,反滤围井,湘江大堤抢险,含水层,隔水层,M,H,基坑突涌：当基坑下部有承压含水层时，开挖基坑减小了基坑底部隔水层的厚度，当隔水层太薄经受不了向上的承压水头作用，承压水冲破基坑底板的现象。,三、地下水造成基坑突涌,当,基坑突涌,基坑突涌发生的条件：,如何防止基坑突涌发生：,对承压含水层预先降水,减小基坑开挖深度,练习：,1、某建筑场地的地下水为承压水，承压水水位比含水层顶板高15m，进行基坑开挖后，基坑底部粘土层容重是16kN/m3,基坑底面距离含水层顶板5m，请判断该基坑工程是否安全？若不安全，应采取何种措施？,四、地下水的浮托作用,地下水对处于地下水位以下的岩石、土产生浮托力。,计算地基承载力时要考虑浮力影响。,当建筑物基础位于地下水位以下时，地下水对基础底面产生浮托力。,五、地下水对混凝土的腐蚀作用,结晶型腐蚀,分解型腐蚀,复合型腐蚀,地下水对混凝土建筑物材料的腐蚀是一项复杂的物理化学过程，对建筑材料的耐久性影响很大要对照进行地下水侵蚀性评价,地下水对混凝土腐蚀类型,