工程地质课件 第五章 地下水
裂隙水按基岩裂隙成因分类有： 1. 风化裂隙水 2. 成岩裂隙水 3. 构造裂隙水。
5.2.4 裂隙水及岩溶水（2）
岩溶水：赋存和运移于可溶岩的溶隙溶洞（洞穴、 管道、暗河）中的地下水叫岩溶水。
根据岩溶水的埋藏条件可分为： 1. 岩溶上层滞水 2. 岩溶潜水 3. 岩溶承压水
5.2.5 泉
5.1.1 地下水及含水层
地下水：存在于地壳表面以下岩土空隙（如岩石 裂隙、溶穴、土孔隙等）中的水称为地下水。
毛细水：在岩土细小的孔隙和裂隙中，受毛细作 用控制的水叫毛细水，它是岩土中三相界面上毛 细力作用的结果。在地下水面以上，由于毛细力 的作用，一部分水沿细小孔隙上升，能在地下水 面以上形成毛细水带。
毛细水对建筑的意义
产生毛细压力，对于砂土特别是细砂、粉砂，由 于毛细压力作用使砂土具有一定的粘聚力（称为 假粘聚力）。
毛细水对土中气体的分布与流通有一定影响，常 常是导致产生封闭气体的原因。
当地下水位埋深变浅时，由于毛细水上升，可助 长地基土的冰冻现象；使地下室潮湿；危害房屋 基础及公路路面，促使土的沼泽化、盐渍化。
5.2.2 潜水
埋藏在地表以下第一层较稳定的隔水层以上具有 自由水面的重力水叫潜水。
潜水的自由表面，承受大气压力，受气候条件影 响，季节性变化明显，春、夏季多雨，水位上升， 冬季少雨，水位下降，水温随季节而有规律的变 化，水质易受污染。
潜水的补给来源主要有：大气降水（主要）、地 表水、深层地下水及凝结水。
5.4 地下水对建筑工程的影响
地下水对建筑工程的不良影响主要有： 1. 降低地下水位会使软土地基产生固结沉降； 2. 不合理的地下水流动会诱发某些土层出现流砂现
象和机械潜蚀； 3. 地下水对位于水位以下的岩石、土层和建筑物基
础产生浮托作用； 4. 某些地下水对钢筋混凝土基础产生腐蚀。
泉是地下水天然露头。主要是地下水或含水层通 道露出地表形成。
泉的类型按补给源可分为三类： 1. 包气带泉 2. 潜水泉 3. 自流水泉
5.3 地下水的性质
地下水的物理性质：温度、颜色、透明度、嗅味、 味道和导电性
地下水的化学成分：岩土中的地下水，是一种良 好的溶剂，经常不断地和岩土发生作用，能溶解 岩土中的可溶物质，使其多的 离子是：Na , K , Ca2 , Mg 2 , Cl , SO42 , HCO3
第五章 地下水
地下水是地壳中一个极其重要的天然资源，也是 岩土三相组成部分中的一个重要部分，其中重力 水是一种很活跃的流动介质，它对岩土的工程力 学性质影响很大。
地下水在岩土孔隙或裂隙中能够渗流，我们将岩 土能被水或其他液体透过的性质称为渗透性。
5.1 地下水概述
地下水存在于岩石、土层的空隙中，地壳表层10余公里范 围内或多或少存在着空隙，特别是浅部1.2公里范围内，空 隙分布较为普通。
构成含水层的条件，一是岩土中要有空隙存在， 并充满足够数量的重力水；二是这些重力水能够 在岩土空隙中自由运动。
隔水层是指那些不能给出并透过水的岩层、土层， 或者这些岩土层给出与透过水的数量是微不足道 的。
5.1.2 岩土的水理性质
岩土的水理性质主要有含水性、给水性和透水性。 含水性：岩土含水的性质叫含水性。
对根据含水层的空隙性质地下水可分为三个亚类： 即孔隙水、裂隙水、岩溶水。
5.2.1 包气带水
包气带水处于地表面以下潜水位以上的包气带岩 土层中，包括土壤水、沼泽水、上层滞水以及基 岩风化壳（粘土裂隙）中季节性存在的水。包气 带水的主要特征是受气候控制，季节性明显，变 化大，雨季水量多，旱季水量少，甚至干涸。包 气带对农业有很大意义，对工程建筑有一定影响。
重力水
当岩石、土层的空隙完全被水饱和时，粘土颗粒 之间除结合水以外的水都是重力水，它不受静电 引力的影响，而在重力作用下运动，可传递静水 压力。重力水能产生浮托力、孔隙水压力。流动 的重力水在运动过程中会产生动水压力。
重力水是本章研究的主要对象。
含水层
岩层、土层中含有各种状态的地下水，我们把能 够给出并透过相当数量重力水的岩层和土层，称 为含水层。
Q KA H1 H2 KAI L
v Q KI A
式中，Q 渗透流量；H1, H2 上、下游过水断面的水 头； A 过水断面的面积，包括岩土颗粒和空隙两 部分的面积；K 渗透系数； L 渗透长度； I 水力
坡度； v 地下水渗透速度。
地下水类型及其主要特征
地下水按埋藏条件可分为三大类：即包气带水、 潜水、承压水。
潜水的排汇，可直接流入地表水体。
5.2.3 承压水
地表以下充满两个稳定隔水层之间的重力水称为 承压水和自流水。由于地下水限制在两个隔水层 之间，因而承压水具有一定压力，特别是含水层 透水性好，压力愈大，人工开凿后能自流到地表。
5.2.4 裂隙水及岩溶水（1）
裂隙水：埋藏在基岩裂隙中的地下水叫裂隙水。 这种水运动复杂，水量变化较大，这与裂隙发育 及成因有密切关系。
岩石、土层的空隙既是地下水的储存场所，又是地下水的 渗透通道，空隙的多少、大小及其分布规律，决定着地下 水分布与渗透的特点。
地下水能降低岩土强度和地基承载力；它对砂性土、粉性 土产生潜蚀作用，破坏土体的结构；它也会使粉细砂和粉 土产生流砂现象，影响建筑物和地下设施的稳定性，甚至 引起破坏，同时给地下工程施工带来许多麻烦。
容水度：岩土空隙完全被水充满时的含水量。 持水度：岩土颗粒的给合水达到最大数值时的含 水量。 给水度：饱水岩土在重力作用下排出水的体积与 岩土体积之比，称为给水度。 透水性：岩土允许重力水渗透的能力称为透水性。
透水性——达西定律
地下水在多孔介质中的运动称为渗透或渗流。地 下水的渗透符合达西定律：
5.2.4 裂隙水及岩溶水（2）
岩溶水：赋存和运移于可溶岩的溶隙溶洞（洞穴、 管道、暗河）中的地下水叫岩溶水。
根据岩溶水的埋藏条件可分为： 1. 岩溶上层滞水 2. 岩溶潜水 3. 岩溶承压水
5.2.5 泉
5.1.1 地下水及含水层
地下水：存在于地壳表面以下岩土空隙（如岩石 裂隙、溶穴、土孔隙等）中的水称为地下水。
毛细水：在岩土细小的孔隙和裂隙中，受毛细作 用控制的水叫毛细水，它是岩土中三相界面上毛 细力作用的结果。在地下水面以上，由于毛细力 的作用，一部分水沿细小孔隙上升，能在地下水 面以上形成毛细水带。
毛细水对建筑的意义
产生毛细压力，对于砂土特别是细砂、粉砂，由 于毛细压力作用使砂土具有一定的粘聚力（称为 假粘聚力）。
毛细水对土中气体的分布与流通有一定影响，常 常是导致产生封闭气体的原因。
当地下水位埋深变浅时，由于毛细水上升，可助 长地基土的冰冻现象；使地下室潮湿；危害房屋 基础及公路路面，促使土的沼泽化、盐渍化。
5.2.2 潜水
埋藏在地表以下第一层较稳定的隔水层以上具有 自由水面的重力水叫潜水。
潜水的自由表面，承受大气压力，受气候条件影 响，季节性变化明显，春、夏季多雨，水位上升， 冬季少雨，水位下降，水温随季节而有规律的变 化，水质易受污染。
潜水的补给来源主要有：大气降水（主要）、地 表水、深层地下水及凝结水。
5.4 地下水对建筑工程的影响
地下水对建筑工程的不良影响主要有： 1. 降低地下水位会使软土地基产生固结沉降； 2. 不合理的地下水流动会诱发某些土层出现流砂现
象和机械潜蚀； 3. 地下水对位于水位以下的岩石、土层和建筑物基
础产生浮托作用； 4. 某些地下水对钢筋混凝土基础产生腐蚀。
泉是地下水天然露头。主要是地下水或含水层通 道露出地表形成。
泉的类型按补给源可分为三类： 1. 包气带泉 2. 潜水泉 3. 自流水泉
5.3 地下水的性质
地下水的物理性质：温度、颜色、透明度、嗅味、 味道和导电性
地下水的化学成分：岩土中的地下水，是一种良 好的溶剂，经常不断地和岩土发生作用，能溶解 岩土中的可溶物质，使其多的 离子是：Na , K , Ca2 , Mg 2 , Cl , SO42 , HCO3
第五章 地下水
地下水是地壳中一个极其重要的天然资源，也是 岩土三相组成部分中的一个重要部分，其中重力 水是一种很活跃的流动介质，它对岩土的工程力 学性质影响很大。
地下水在岩土孔隙或裂隙中能够渗流，我们将岩 土能被水或其他液体透过的性质称为渗透性。
5.1 地下水概述
地下水存在于岩石、土层的空隙中，地壳表层10余公里范 围内或多或少存在着空隙，特别是浅部1.2公里范围内，空 隙分布较为普通。
构成含水层的条件，一是岩土中要有空隙存在， 并充满足够数量的重力水；二是这些重力水能够 在岩土空隙中自由运动。
隔水层是指那些不能给出并透过水的岩层、土层， 或者这些岩土层给出与透过水的数量是微不足道 的。
5.1.2 岩土的水理性质
岩土的水理性质主要有含水性、给水性和透水性。 含水性：岩土含水的性质叫含水性。
对根据含水层的空隙性质地下水可分为三个亚类： 即孔隙水、裂隙水、岩溶水。
5.2.1 包气带水
包气带水处于地表面以下潜水位以上的包气带岩 土层中，包括土壤水、沼泽水、上层滞水以及基 岩风化壳（粘土裂隙）中季节性存在的水。包气 带水的主要特征是受气候控制，季节性明显，变 化大，雨季水量多，旱季水量少，甚至干涸。包 气带对农业有很大意义，对工程建筑有一定影响。
重力水
当岩石、土层的空隙完全被水饱和时，粘土颗粒 之间除结合水以外的水都是重力水，它不受静电 引力的影响，而在重力作用下运动，可传递静水 压力。重力水能产生浮托力、孔隙水压力。流动 的重力水在运动过程中会产生动水压力。
重力水是本章研究的主要对象。
含水层
岩层、土层中含有各种状态的地下水，我们把能 够给出并透过相当数量重力水的岩层和土层，称 为含水层。
Q KA H1 H2 KAI L
v Q KI A
式中，Q 渗透流量；H1, H2 上、下游过水断面的水 头； A 过水断面的面积，包括岩土颗粒和空隙两 部分的面积；K 渗透系数； L 渗透长度； I 水力
坡度； v 地下水渗透速度。
地下水类型及其主要特征
地下水按埋藏条件可分为三大类：即包气带水、 潜水、承压水。
潜水的排汇，可直接流入地表水体。
5.2.3 承压水
地表以下充满两个稳定隔水层之间的重力水称为 承压水和自流水。由于地下水限制在两个隔水层 之间，因而承压水具有一定压力，特别是含水层 透水性好，压力愈大，人工开凿后能自流到地表。
5.2.4 裂隙水及岩溶水（1）
裂隙水：埋藏在基岩裂隙中的地下水叫裂隙水。 这种水运动复杂，水量变化较大，这与裂隙发育 及成因有密切关系。
岩石、土层的空隙既是地下水的储存场所，又是地下水的 渗透通道，空隙的多少、大小及其分布规律，决定着地下 水分布与渗透的特点。
地下水能降低岩土强度和地基承载力；它对砂性土、粉性 土产生潜蚀作用，破坏土体的结构；它也会使粉细砂和粉 土产生流砂现象，影响建筑物和地下设施的稳定性，甚至 引起破坏，同时给地下工程施工带来许多麻烦。
容水度：岩土空隙完全被水充满时的含水量。 持水度：岩土颗粒的给合水达到最大数值时的含 水量。 给水度：饱水岩土在重力作用下排出水的体积与 岩土体积之比，称为给水度。 透水性：岩土允许重力水渗透的能力称为透水性。
透水性——达西定律
地下水在多孔介质中的运动称为渗透或渗流。地 下水的渗透符合达西定律：
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第五章 地下水
nf Vf V 100%
裂隙主要是地壳运动对岩石造成破坏而形成的，岩石成岩时及在地表 遭受风化也会形成裂隙。 岩石的裂隙率一般比松散泥积物的孔隙率小得多。裂隙率常小于3%
溶隙：溶隙是可溶岩（如石灰岩）在地下水流长期溶蚀下形
成的空隙
溶隙率
Vk nk 100% V
5.1.1 地下水及含水层
①岩浆岩中成岩裂隙水发育 ②多为层状裂隙水，在一定范围内互相连通； ③多属潜水，也可是承压水；
构造裂隙水 特征：
①构造应力分布均匀，形成层 状构造裂隙水；构造应力分布 不均匀，形成脉状构造裂隙水 ②可以是潜水，也可是承压水 ③渗透性各向异性；
脉状裂 隙水 层状裂 隙水
岩溶水
赋存和运移于可溶岩（如石灰岩、白云岩、大理岩、石 膏、岩盐等）的溶隙溶洞（洞穴、管道、暗河）中的地 下水，又称喀斯特水。
主要胶体成分
a.以碳、氢、氧为主的有机质通常以胶体方式存在于地下水中； b.很难以离子状态溶于水的化合物也以胶体形式存在于地下水中， 主要有Fe(OH)2、Al(OH)3、SiO2
岩石中的裂隙具有一定的方向性，因而裂隙岩石的导水性具有 明显的各向异性
按成因分为： 风化裂隙水、成岩裂隙水、构造裂隙水 风化裂隙水 特征：
①多为层状裂隙水； ②水平方向透水性均匀，垂直 方向随深度减弱； ③多属潜水，也有上层滞水； ④大气降水补给；明显季节性 循环交替；以泉的形式排泄
成岩裂隙水
特征：
正地形
负地形
5.2.4 孔隙水、裂隙水及岩溶水
孔隙水
—广泛分布于第四纪松散沉积物中的地下水
潜水深埋带 溢出带 下沉带
洪积物中地下水
冲积物中地下水
上游：厚度不大，由河水补给，水量丰富水质好 中游：上层构成隔水层，下层为承压水 下游：上部通常为埋藏很浅的潜水，下部为多层承压水
裂隙主要是地壳运动对岩石造成破坏而形成的，岩石成岩时及在地表 遭受风化也会形成裂隙。 岩石的裂隙率一般比松散泥积物的孔隙率小得多。裂隙率常小于3%
溶隙：溶隙是可溶岩（如石灰岩）在地下水流长期溶蚀下形
成的空隙
溶隙率
Vk nk 100% V
5.1.1 地下水及含水层
①岩浆岩中成岩裂隙水发育 ②多为层状裂隙水，在一定范围内互相连通； ③多属潜水，也可是承压水；
构造裂隙水 特征：
①构造应力分布均匀，形成层 状构造裂隙水；构造应力分布 不均匀，形成脉状构造裂隙水 ②可以是潜水，也可是承压水 ③渗透性各向异性；
脉状裂 隙水 层状裂 隙水
岩溶水
赋存和运移于可溶岩（如石灰岩、白云岩、大理岩、石 膏、岩盐等）的溶隙溶洞（洞穴、管道、暗河）中的地 下水，又称喀斯特水。
主要胶体成分
a.以碳、氢、氧为主的有机质通常以胶体方式存在于地下水中； b.很难以离子状态溶于水的化合物也以胶体形式存在于地下水中， 主要有Fe(OH)2、Al(OH)3、SiO2
岩石中的裂隙具有一定的方向性，因而裂隙岩石的导水性具有 明显的各向异性
按成因分为： 风化裂隙水、成岩裂隙水、构造裂隙水 风化裂隙水 特征：
①多为层状裂隙水； ②水平方向透水性均匀，垂直 方向随深度减弱； ③多属潜水，也有上层滞水； ④大气降水补给；明显季节性 循环交替；以泉的形式排泄
成岩裂隙水
特征：
正地形
负地形
5.2.4 孔隙水、裂隙水及岩溶水
孔隙水
—广泛分布于第四纪松散沉积物中的地下水
潜水深埋带 溢出带 下沉带
洪积物中地下水
冲积物中地下水
上游：厚度不大，由河水补给，水量丰富水质好 中游：上层构成隔水层，下层为承压水 下游：上部通常为埋藏很浅的潜水，下部为多层承压水
工程地质学第五章-地下水
硬 度
M C2 2 a g 2 H3 C O M Ca3 3 g C C H 2 O O O C2 O
2021/永8/2 久硬度：煮沸时未发生碳酸盐沉淀的那部分Ca2＋、Mg2＋含量 44
②根据硬度对地下水进行分类：
极软水、软水、微硬水、硬水、极硬水
5、地下水的侵蚀性
地下水对混凝土的侵蚀破坏类型包括分解性侵蚀、结晶性侵蚀和分解结晶
如挖排水、截水沟，筑挡水坝，开凿输
水隧洞改道等等。
2021/8/2
30
5、泉：地下水在地表的天然出露
泉的类型按补给源可分为三类：包气带泉、潜水泉、 自流水泉，按水头性质分为上升泉和下降泉，按出露 原因分为侵蚀泉、接触泉和断层泉。
河谷切割到潜水含水层时，潜水出露成侵蚀下降泉。河 谷切穿承压含水层的隔水顶板时，承压水喷涌成泉，称 为侵蚀上升泉。透水性不同的岩层接触，地下水沿接触 面出露称为接触泉。断层使承压含水层被隔水层阻挡， 当断层导水时沿地面出露的承压水称为断层泉。
隔水层(aquiclude)： 不透水但可含水的岩土层。
含水层的形成条件：
一是岩石中要有空隙存在，并充满足
够数量的重力水；二是这些重力水能够在 岩石空隙中自由运动。
2021/8/2
10
3、岩土的水理性质
1.含水性
• 容水度:岩土空隙完全被水充满时的含水
量。
• 持水度:岩土在重力作用下释水时仍能保
持的含水量。
C、H、O为主的有机质
2、氢离子浓度
氢离子浓度是指水的酸碱度，用PH值表示：PH = lg[H+]
根据PH值可将地下水分为5类：
强酸性水、弱酸性水、中性水、弱碱性水、强碱性水
20地21/下8/2水的氢离子浓度为一般酸性侵蚀指标。
工程地质 第5章 地下水及其对工程的影响
I —— 水力坡度
断面1
断面2
Q O
h L
H1 H2
O’
A
5.5 地下水运动与动态
二、地下水向集水建筑物运动的计算
基坑开挖时，流入 坑内的地下水和地表水 如不及时排除，会使施 工条件恶化、造成土壁 塌方，亦会降低地基的 承载力。施工排水可分 为明排水法和人工降低 地下水位法两种。
5.5 地下水运动与动态
<4.2 4.2～8.4 8.4～16.8 16.8～25.2
>25.2
meq／L
<1.5 1.5～3.0 3.0～6.0 6.0～9.0
>9.0
mol／L
<7.5×10－4 7.5×104～1.5×108 1.5×10－3～3×10－3 3×10－3～4.5×10－3
>4.5×10－3
5.4地下水分类
1 岩土的空隙性
概念：将岩土空隙的大小、多少、形状、连通程度，以及分布 状况等性质统称为岩土的空隙性。
5.2 地下水的基本概念
1 岩土的空隙性
意义：是地下水赋存场所和运移通道，其多少、大小及其分布规 律，决定着地下水的分布与运动特点
分类：岩土空隙的成因不同
孔隙
裂隙
溶隙
5.2 地下水的基本概念
5.1 概述
1 什么叫地下水
赋存和运移于地面以下岩石空隙中的水。狭义上指赋存于地下水面以下饱和含 水层的水。
2 地下水的功能
地下水是一种宝贵的资源
不工
地下水是地球内部地质演变的信息载体
良程 地地
质质
地下水是极其重要的生态环境因子
现问 象题
地下水是一种很活跃的地质营力
5.2 地下水的基本概念
断面1
断面2
Q O
h L
H1 H2
O’
A
5.5 地下水运动与动态
二、地下水向集水建筑物运动的计算
基坑开挖时，流入 坑内的地下水和地表水 如不及时排除，会使施 工条件恶化、造成土壁 塌方，亦会降低地基的 承载力。施工排水可分 为明排水法和人工降低 地下水位法两种。
5.5 地下水运动与动态
<4.2 4.2～8.4 8.4～16.8 16.8～25.2
>25.2
meq／L
<1.5 1.5～3.0 3.0～6.0 6.0～9.0
>9.0
mol／L
<7.5×10－4 7.5×104～1.5×108 1.5×10－3～3×10－3 3×10－3～4.5×10－3
>4.5×10－3
5.4地下水分类
1 岩土的空隙性
概念：将岩土空隙的大小、多少、形状、连通程度，以及分布 状况等性质统称为岩土的空隙性。
5.2 地下水的基本概念
1 岩土的空隙性
意义：是地下水赋存场所和运移通道，其多少、大小及其分布规 律，决定着地下水的分布与运动特点
分类：岩土空隙的成因不同
孔隙
裂隙
溶隙
5.2 地下水的基本概念
5.1 概述
1 什么叫地下水
赋存和运移于地面以下岩石空隙中的水。狭义上指赋存于地下水面以下饱和含 水层的水。
2 地下水的功能
地下水是一种宝贵的资源
不工
地下水是地球内部地质演变的信息载体
良程 地地
质质
地下水是极其重要的生态环境因子
现问 象题
地下水是一种很活跃的地质营力
5.2 地下水的基本概念
建设场地地下水勘察(7)
2. 地下水的潜蚀作用 防治地下水潜蚀作用，一般可从下列两个方面采取措施： ① 改变几何条件，在潜蚀逸出部位铺设反滤层是防止潜蚀 破坏的有效措施。 ② 改变水力条件，降低水力梯度，如打板桩。
第二节 地下水在岩土工程中的作用
3. 流砂现象
流砂现象通常在颗粒级配均匀的粉细砂和粉土层中产生，即 饱水的粉细砂和粉土等无粘性土在动水压力作用下同时整体浮动 而产生的流动现象。 流砂产生的条件如下：
第一节 水在岩土中的存在形式
（4）毛细水
毛细水是由于毛细管力支持充填在岩土中细小孔隙中的水。 它同时受毛细管力和重力作用，当毛细管力大于水的重力时毛 细管水就会上升到地下水面以上形成毛细管水带。 毛细水能垂直上下运动，传递静水压力。在工程中，毛细 管水上升高度对构筑物地下部分的防潮措施以及地基土的浸湿 和冻胀等都有重要影响。 此外，在干旱区当地下水位埋藏较浅（小于毛细水上升高 度时），地下水中的可溶性盐随毛细水上升后不断蒸发，盐分 逐渐积累在靠近地表处而形成盐渍土，造成土壤盐碱化。
距离（m） 1～2 2～5 5～15
裂 隙 发 育 的 10～15 岩石 岩 溶 发 育 的 >50 石灰岩
3. 渗透系数测定 渗透系数的测定可选择抽水试验、注水试验或压水试验等方 法。 （1）抽水试验 用于查明建筑场地的地层渗透性和富水性、测定有关水文地 质参数等。 抽水试验方法和应用范围 试验方法 应用范围
对于欠固结饱和土体以及部分正常固结的饱和土体，根据 有效应力原理，地基所受的总的应力等于有效应力与孔隙水应 力之和： σ=σ’+u
在上式中，地基所受的总的应力（上覆压力）不变，而随 着水位的降低，孔隙水压力逐渐减小，土骨架间的有效应力增 大，引起土层的压缩，导致地面沉降。
第二节 地下水在岩土工程中的作用
3. 流砂现象
流砂现象通常在颗粒级配均匀的粉细砂和粉土层中产生，即 饱水的粉细砂和粉土等无粘性土在动水压力作用下同时整体浮动 而产生的流动现象。 流砂产生的条件如下：
第一节 水在岩土中的存在形式
（4）毛细水
毛细水是由于毛细管力支持充填在岩土中细小孔隙中的水。 它同时受毛细管力和重力作用，当毛细管力大于水的重力时毛 细管水就会上升到地下水面以上形成毛细管水带。 毛细水能垂直上下运动，传递静水压力。在工程中，毛细 管水上升高度对构筑物地下部分的防潮措施以及地基土的浸湿 和冻胀等都有重要影响。 此外，在干旱区当地下水位埋藏较浅（小于毛细水上升高 度时），地下水中的可溶性盐随毛细水上升后不断蒸发，盐分 逐渐积累在靠近地表处而形成盐渍土，造成土壤盐碱化。
距离（m） 1～2 2～5 5～15
裂 隙 发 育 的 10～15 岩石 岩 溶 发 育 的 >50 石灰岩
3. 渗透系数测定 渗透系数的测定可选择抽水试验、注水试验或压水试验等方 法。 （1）抽水试验 用于查明建筑场地的地层渗透性和富水性、测定有关水文地 质参数等。 抽水试验方法和应用范围 试验方法 应用范围
对于欠固结饱和土体以及部分正常固结的饱和土体，根据 有效应力原理，地基所受的总的应力等于有效应力与孔隙水应 力之和： σ=σ’+u
在上式中，地基所受的总的应力（上覆压力）不变，而随 着水位的降低，孔隙水压力逐渐减小，土骨架间的有效应力增 大，引起土层的压缩，导致地面沉降。
工程地质学课件
15/65
承压含水层局部
特征：不具自由水面，
并承受一定的水头压力。分 布区和补给区不一致。动态 变化较稳定。不易受地面污 染。
H1－初见水位 H－承压水头 H2－承压水位 h－承压水位埋深
16/65
承压水等水位线图
(a)
图 6—11 （a）等水压线图；（b）水文地质剖面
(b)
1-地形等高线；2-承压含水层顶板等高线；3-等水压线 ；4承压水位线；5-承压水流向；6-自流区； 7-井；8-含水层；9-隔水层；10-干井；11-非自流井；12-自流井
12/65
潜水与地表水的关系
( a )
( b ) 图 6-6 潜水与地表水之间的关系
( c )
潜水补给河流
河流补给潜水
单侧补给
13/65
承压水 ( pressure water )
充满于两个隔水层之间的含水层中承受水压力 的重力水。
图 6-7 自流盆地剖面图
A－补给区 B－承压区 C－排泄区
14/65
2/65
水在岩土中的存在形式：
结合水： 强结合水
弱结合水
非结合水：液态水
固态水
毛细水 重力水
气态水
3/65
岩土的水理性质:
1. 含水性
容水度:岩土孔隙完全被水充满时的含水量。 持水度:岩土在重力作用下释水时仍能保持的含水 量。这部分滞留在岩土中的水为结合水和 毛细水。
2. 给水性
岩土在重力作用下能自由排出的含水量。 给水度=容水度－持水度
据 H W H 0
得
H
w H0
若不满足上述厚度， 需降水，使基坑中心 承压水位降深满足：
（H 0 S） W H
工程地质学第5章地下水课件
5.2 地下水的类型
5.2.1 地下水按埋藏条件分类及其特征 2.潜水
（3）潜水面的表示方法和意义
潜水面的形态和特征通常可以用等水位线图和水文地质剖面图来表示。
5.2 地下水的类型
潜水等水位线图就是潜水面上标高相等各点的连线图，绘制时将 研究地区的潜水人工露头和天然露头的水位等高的各点即为等水位线 图。它有以下用途：
5.3 地下水的性质 5.3.2 地下水的化学性质
5.3 地下水的性质
5.3.2 地下水的化学性质
2.地下水的化学性质 （1）地下水的酸碱性
地下水类型 强酸性水 弱酸性水 中性水 弱碱性水
pH值
＜5
5～7
7
7～9
强碱性水 ＞9
（2）地下水的总矿化度 地下水所含各种离子、分子及化合物的总量称为总矿化度，以g/L表示。
5.1 地下水的基本概念
5.1.2 含水层与隔水层 表5-3 常态下岩石的透水程度
5.2 地下水的类型及其特征
按照地下水的埋藏条件可分为三大类： ➢ 包气带水 ➢ 潜水 ➢ 承压水；
按照含水介质类型可分为三大类： ➢ 孔隙水 ➢ 裂隙水 ➢ 岩溶水
地下水的综合分类
含水介质
类型
孔隙水
裂隙水
岩溶水
5.2 地下水的类型
5.2.2 地下水按含水介质类型分类及其特征
2.裂隙水
赋存并运移于各种岩溶空隙中的地下水称为岩溶水（喀 斯特水）。岩溶水，可以是潜水也可以是承压水。一般来说， 在裸露的石灰岩分布区的岩溶水主要是潜水；当岩溶化岩层 被其他岩层所覆盖时，岩溶潜水可能转变为岩溶承压水。
在土木工程建筑地基内有岩溶水活动,不但在施工中会 有突然涌水事故发生，而且对建筑物的稳定性也有很大影响。 因此，在建筑场地和地基选择时应进行工程地质勘察，针对 岩溶水的情况，用排除、截源、改道等方法处理，如挖排水 沟，筑挡水坝，开凿输水隧洞改道等等。
工程地质学第5章
以液态或固态的形式存在于江河、湖泊、海洋、南北两极以 及高山地区的水称为地表水。
图5-2 长江和黄河
图5-3 塔里木河和湘江
图5-4 洞庭湖和博斯腾湖
图5-5 南海海面和渤海湾
图5-6 雪山
3、地下水
地下水是以固态、液态或水汽形式存在于 岩石以及土的裂隙、孔隙和空洞中的水。
二、岩土的空隙性
（3）水力坡度I：水力坡度为沿渗流途径的水头损失 与相应渗透途径长度的比值。 地下水在空隙中运动时，受到空隙壁以及水质点 自身的摩阻力，克服这些阻力保持一定流速，就要消 耗能量，从而出现水头损失。
§5.2 地下水类型及其主要特征
地下水按埋藏条件可分为三大类：即包气带水、 潜水、承压水 。根据含水层的空隙性质，地下水可分为 三个亚类：孔隙水、裂隙水、岩溶水。
2、溶隙
3、孔隙
存在于土的颗粒与颗粒之间的小孔状或细管状的空隙称 为土中的孔隙
三、地下水的形成
地下水主要是由渗透作用和凝结作用形成的，此外还有极少量的原 生水 渗透作用形成的地下水是大气降水和地表水经岩土的裂隙、孔隙 渗入到地表以下并在一定深度处聚集而成的，它也是地下水的最 主要来源。在以大气降水为主要补给源的区域，当地的降雨量愈 多、岩土透水性愈强、地下水的含量愈丰富。在江河、湖泊等地 表水系附近，当地表水的水位高于该区域的地下水水位时，地表 水经岩土中的空隙下渗，并在地下一定深度聚集形成地下水。 当空气中含有水蒸汽时，这些水蒸汽会随空气一起进入土体和外界 相通的孔隙中，并在气温下降时凝结成水滴，在重力作用下下渗、 聚集形成地下水。这种现象在一些干旱型草原和沙漠地区极为普遍。 山区中的一些岩体裂隙常在每天早晨至中午这一段时间有水流流出 或水滴渗出，但是一过中午，这些裂隙中不再有水渗出，第二天早 晨，裂隙中重又出水。这些裂隙中的水就是每天晚上温度降低后水 汽凝结形成的，水汽或凝结于岩石表面流入裂隙、或直接在裂隙中 凝结成水
图5-2 长江和黄河
图5-3 塔里木河和湘江
图5-4 洞庭湖和博斯腾湖
图5-5 南海海面和渤海湾
图5-6 雪山
3、地下水
地下水是以固态、液态或水汽形式存在于 岩石以及土的裂隙、孔隙和空洞中的水。
二、岩土的空隙性
（3）水力坡度I：水力坡度为沿渗流途径的水头损失 与相应渗透途径长度的比值。 地下水在空隙中运动时，受到空隙壁以及水质点 自身的摩阻力，克服这些阻力保持一定流速，就要消 耗能量，从而出现水头损失。
§5.2 地下水类型及其主要特征
地下水按埋藏条件可分为三大类：即包气带水、 潜水、承压水 。根据含水层的空隙性质，地下水可分为 三个亚类：孔隙水、裂隙水、岩溶水。
2、溶隙
3、孔隙
存在于土的颗粒与颗粒之间的小孔状或细管状的空隙称 为土中的孔隙
三、地下水的形成
地下水主要是由渗透作用和凝结作用形成的，此外还有极少量的原 生水 渗透作用形成的地下水是大气降水和地表水经岩土的裂隙、孔隙 渗入到地表以下并在一定深度处聚集而成的，它也是地下水的最 主要来源。在以大气降水为主要补给源的区域，当地的降雨量愈 多、岩土透水性愈强、地下水的含量愈丰富。在江河、湖泊等地 表水系附近，当地表水的水位高于该区域的地下水水位时，地表 水经岩土中的空隙下渗，并在地下一定深度聚集形成地下水。 当空气中含有水蒸汽时，这些水蒸汽会随空气一起进入土体和外界 相通的孔隙中，并在气温下降时凝结成水滴，在重力作用下下渗、 聚集形成地下水。这种现象在一些干旱型草原和沙漠地区极为普遍。 山区中的一些岩体裂隙常在每天早晨至中午这一段时间有水流流出 或水滴渗出，但是一过中午，这些裂隙中不再有水渗出，第二天早 晨，裂隙中重又出水。这些裂隙中的水就是每天晚上温度降低后水 汽凝结形成的，水汽或凝结于岩石表面流入裂隙、或直接在裂隙中 凝结成水
工程地质学-地下水
Ca OH2 +2H+ Ca 2+ +2H2O 碳酸性侵蚀： 由于CaCO3在侵蚀性CO2作用下溶解使砼遭受破坏
CaCO3 H2O CO2 CaHCO3 2 Ca 2 2HCO3
Ca OH 2 +CO2 CaCO3 +2H 2O
②结晶性侵蚀：
②分解类腐蚀
③结晶分解复合类腐蚀
当 地 下 水 中 NH4- ， NO3- ， Cl- 和 由 于 地 下 水 中 含 有 超 量 Mg2+ 离子的含量超过一定数量时， CO2 时混凝土中的 CaCO3 被 与混凝土中的 Ca(OH) 发生反应， 2 溶解而受腐蚀，即为分解 Ca(OH) 与镁盐作用的生成物中， 2 类腐蚀。地下水的酸度过 除 Mg(OH) 不易溶解外， CaCl 则 2 2 大，即pH值小于某一数值， 易溶于水并随之流失 。硬石膏 那 么 混 凝 土 中 的 Ca(OH)2 CaSO 一方面与混凝土中的水化 4 也要分解，特别是当反应 铝酸钙反应生成水泥杆菌；另一 生成物为易溶于水的氯化 方面，硬石膏遇水生成二水石膏。 物时，对混凝土的分解腐 二水石膏在结晶时体积膨胀，破 蚀很强烈。 坏混凝土的结构。
主要是硫酸盐侵蚀，是含有硫酸盐的水与砼发生反应，在砼的孔洞中形成石 膏和硫酸铝盐晶体；由于结晶膨胀作用使砼的强度降低以致破坏。
生成硫酸铝盐的反应式为： 3CaO.Al2O3.6H2O+3CaSO4 25H2O 3CaO.Al2O3.3CaSO4.31H2O 石膏是形成硫酸铝盐的中间产物。 ③结晶分解复合性侵蚀
第5章 地下水
内容提要
5.1概述
5.2地下水的类型及其主要特征
5.3地下水的性质
工程地质课件第5章地表水的地质作用
凸岸沉积
河水对河岸的侵蚀
牛轭湖的形成过程
下蚀作用与侧蚀作用的关系
空间上：河流的上游以下蚀作用为主， 河流的下游以侧蚀作用为主。
时间上：河流发育的早期以下蚀作用为主， 随着坡度减小，逐渐转为以侧蚀作用为主。
二、搬运作用
1、化学搬运： 溶运：即易溶岩石及矿物成分溶解于河水，以 离子 状态进行搬运。 2、机械搬运 １）悬运：即粘土、粉砂等较小颗粒，由于流 水的紊流 作用而呈悬浮状态进行搬。 ２）托运（牵引搬运）： （1）推运：上举力小于颗粒在水中的重力，颗 粒在水流冲力推动下，沿河床滚动滑动。 （2）跃运：上举力基本等于颗粒在水中的重 力，颗粒在水流冲力推动下，跳跃前进。
2、谷底沉积作用
谷底包括两部分：一部分是被河水所覆盖的河 床，在河床上产生的沉积作用称河床沉积；另 一部分是平水位时谷底未被河水所淹没的平坦 地形称为河漫滩。
心滩地貌 边滩地貌
3、河口沉积作用
河口是河流最主要的沉积场所。当河流入 湖泊、海洋时受湖水或海水的顶托，流速迅速 减小，使河水搬运能力减弱甚至消失，大量机 械搬运物质在河口沉积下来。
另一方面由于湖水、海水中富含有电解 质，当河流中以胶体搬运的溶运物与湖水、 海水相混合后，海水中的电解质破坏了胶体 的稳定性，致使胶体凝聚，而沉积在河口。 在河流流入湖泊或海洋的地方，河流沉积 物常形成锥形的沉积地貌称为三角洲。
密西西比三角洲
4、冲积物
河流的沉积作用指河流搬运的一部分碎屑物 质，在河谷的适当部分由于流速降低而发生 的沉积。 河流沉积的物质称为冲积物。冲积物是在 流 动的水体中以机械方式沉积的碎屑物，具有 下列基本特征： １、分选性较好； ２、磨圆度较好； ３、成层性较清楚； ４、发育二元结构； ５、具有流水成因的沉积构造：波痕、砂丘 交错层理。
河水对河岸的侵蚀
牛轭湖的形成过程
下蚀作用与侧蚀作用的关系
空间上：河流的上游以下蚀作用为主， 河流的下游以侧蚀作用为主。
时间上：河流发育的早期以下蚀作用为主， 随着坡度减小，逐渐转为以侧蚀作用为主。
二、搬运作用
1、化学搬运： 溶运：即易溶岩石及矿物成分溶解于河水，以 离子 状态进行搬运。 2、机械搬运 １）悬运：即粘土、粉砂等较小颗粒，由于流 水的紊流 作用而呈悬浮状态进行搬。 ２）托运（牵引搬运）： （1）推运：上举力小于颗粒在水中的重力，颗 粒在水流冲力推动下，沿河床滚动滑动。 （2）跃运：上举力基本等于颗粒在水中的重 力，颗粒在水流冲力推动下，跳跃前进。
2、谷底沉积作用
谷底包括两部分：一部分是被河水所覆盖的河 床，在河床上产生的沉积作用称河床沉积；另 一部分是平水位时谷底未被河水所淹没的平坦 地形称为河漫滩。
心滩地貌 边滩地貌
3、河口沉积作用
河口是河流最主要的沉积场所。当河流入 湖泊、海洋时受湖水或海水的顶托，流速迅速 减小，使河水搬运能力减弱甚至消失，大量机 械搬运物质在河口沉积下来。
另一方面由于湖水、海水中富含有电解 质，当河流中以胶体搬运的溶运物与湖水、 海水相混合后，海水中的电解质破坏了胶体 的稳定性，致使胶体凝聚，而沉积在河口。 在河流流入湖泊或海洋的地方，河流沉积 物常形成锥形的沉积地貌称为三角洲。
密西西比三角洲
4、冲积物
河流的沉积作用指河流搬运的一部分碎屑物 质，在河谷的适当部分由于流速降低而发生 的沉积。 河流沉积的物质称为冲积物。冲积物是在 流 动的水体中以机械方式沉积的碎屑物，具有 下列基本特征： １、分选性较好； ２、磨圆度较好； ３、成层性较清楚； ４、发育二元结构； ５、具有流水成因的沉积构造：波痕、砂丘 交错层理。
《水文地质》课件
● 06
第六章 总结与展望
水文地质的基本 概念
水文地质是研究地下水运动规律和地下水与地质环境关系 的学科，通过对地下水系统的深入了解，可以更好地应用 于环境保护和工程建设中。地下水的开发利用也是未来的 重要方向。
地下水运动规律
地下水循环
描述地下水在地球 中的循环方式
地下水排泄
解释地下水的排泄 方式
01 矿区地下水的运动规律
地下水在矿区中的流动特点
02 矿产开采影响
矿产开采对地下水资源的影响
03
矿产开采对地下水的影 响
矿产开采活动可能导致矿区地下水位下降，地下水紧缺，地 下水质污染等问题。矿产开采对周边环境和生态系统的影响 较大，需要进行科学评估和合理控制，以保护地下水资源的 可持续利用。
学习方法
结合理论与实 践
多进行案例分析
加强动手能力
多进行田野调查和 实验
评估方式
课堂测验
考察学生对课程内容的掌握程 度
作业与实验报告
加强学生的实践能力和独立思 考能力
参考书目
《水文地质学》
深入了解水文地质 领域的理论知识
《水文地质与 水文地质工程》
应用水文地质知识 解决实际工程问题
● 02
第2章 地下水的形成与分布
● 04
第4章 地下水与地质环境
岩溶地质特点
岩溶地质是一种特殊的地质构造，其特点包括岩溶溶蚀作用 强烈、地下水流动通道复杂等。岩溶地质景观丰富多样，例 如溶洞、溶岩地貌等，对地下水运动有重要影响。
岩溶地下水运动规律
溶蚀作用影响
溶蚀作用形成的裂 隙是地下水流动通
道
水文特性
地下水水位波动大， 水质多变
能够运用水文地质知识解决实际问题