第二章 工程地质基本知识PPT讲稿.ppt

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1、第二章 工程地质基本知识第1页，共34页，编辑于2022年，星期二一、一、概述概述二、二、第四纪沉积物第四纪沉积物三、三、地下水地下水第2页，共34页，编辑于2022年，星期二学习目标：学习目标：1.1.了解地质作用的概念、地质年代的概念。了解地质作用的概念、地质年代的概念。了解地质作用的概念、地质年代的概念。了解地质作用的概念、地质年代的概念。2.理解第四纪沉积物类型及其工程特点。理解第四纪沉积物类型及其工程特点。3.3.了解地下水的埋藏条件；理解土的渗透性、渗流力、了解地下水的埋藏条件；理解土的渗透性、渗流力、了解地下水的埋藏条件；理解土的渗透性、渗流力、了解地下水的埋藏条件；理解土的渗透

2、性、渗流力、流土、管涌等概念。流土、管涌等概念。流土、管涌等概念。流土、管涌等概念。第3页，共34页，编辑于2022年，星期二（一）（一）地质作用地质作用 建筑场地的地形、地貌和组成物质（土与岩石）的成分、建筑场地的地形、地貌和组成物质（土与岩石）的成分、建筑场地的地形、地貌和组成物质（土与岩石）的成分、建筑场地的地形、地貌和组成物质（土与岩石）的成分、分布厚度及特性取决于地质作用。分布厚度及特性取决于地质作用。分布厚度及特性取决于地质作用。分布厚度及特性取决于地质作用。构成天然地基的物质是地壳中的岩石和土。地壳厚度为构成天然地基的物质是地壳中的岩石和土。地壳厚度为构成天然地基的物质是地壳中的

3、岩石和土。地壳厚度为构成天然地基的物质是地壳中的岩石和土。地壳厚度为3080km3080km，它的物质、形态和内部构造是在不断地改造和演变的。，它的物质、形态和内部构造是在不断地改造和演变的。，它的物质、形态和内部构造是在不断地改造和演变的。，它的物质、形态和内部构造是在不断地改造和演变的。导致导致导致导致地壳成分变化和构造变化的作用，称为地壳成分变化和构造变化的作用，称为地壳成分变化和构造变化的作用，称为地壳成分变化和构造变化的作用，称为地质作用地质作用地质作用地质作用，可分为内力地，可分为内力地，可分为内力地，可分为内力地质作用和外力地质作用。质作用和外力地质作用。质作用和外力地质作用。质

4、作用和外力地质作用。一、概述第4页，共34页，编辑于2022年，星期二1.1.内力地质作用内力地质作用内力地质作用内力地质作用 一般认为是，由于地球自转产生的旋转能和放射性元素蜕变产生一般认为是，由于地球自转产生的旋转能和放射性元素蜕变产生一般认为是，由于地球自转产生的旋转能和放射性元素蜕变产生一般认为是，由于地球自转产生的旋转能和放射性元素蜕变产生的热能等引起地壳物质成分、内部构造以及地表形态发生变化的地质的热能等引起地壳物质成分、内部构造以及地表形态发生变化的地质的热能等引起地壳物质成分、内部构造以及地表形态发生变化的地质的热能等引起地壳物质成分、内部构造以及地表形态发生变化的地质作用。作

5、用。作用。作用。eg.eg.岩浆活动、地壳运动（构造运动）和变质作用。岩浆活动、地壳运动（构造运动）和变质作用。岩浆活动、地壳运动（构造运动）和变质作用。岩浆活动、地壳运动（构造运动）和变质作用。一、概述第5页，共34页，编辑于2022年，星期二2.2.外力地质作用外力地质作用外力地质作用外力地质作用 由太阳辐射能和地球重力位能引起。由太阳辐射能和地球重力位能引起。由太阳辐射能和地球重力位能引起。由太阳辐射能和地球重力位能引起。eg.eg.昼夜和季节气温变化，昼夜和季节气温变化，昼夜和季节气温变化，昼夜和季节气温变化，雨雪、山洪、河流、冰川、风及生物等对母岩产生的风化、剥蚀、雨雪、山洪、河流、

6、冰川、风及生物等对母岩产生的风化、剥蚀、雨雪、山洪、河流、冰川、风及生物等对母岩产生的风化、剥蚀、雨雪、山洪、河流、冰川、风及生物等对母岩产生的风化、剥蚀、搬运与沉积作用。搬运与沉积作用。搬运与沉积作用。搬运与沉积作用。昼夜和季节以及气温的变化可使地表各种原岩不断发生热胀脱离、昼夜和季节以及气温的变化可使地表各种原岩不断发生热胀脱离、昼夜和季节以及气温的变化可使地表各种原岩不断发生热胀脱离、昼夜和季节以及气温的变化可使地表各种原岩不断发生热胀脱离、冷缩开裂等机械破碎。水和水溶液的存在，可使原岩不断发生水化、冷缩开裂等机械破碎。水和水溶液的存在，可使原岩不断发生水化、冷缩开裂等机械破碎。水和水溶

7、液的存在，可使原岩不断发生水化、冷缩开裂等机械破碎。水和水溶液的存在，可使原岩不断发生水化、氧化、碳酸盐化、溶解以及缝隙水冻胀引起崩裂化学变化和机械破碎。氧化、碳酸盐化、溶解以及缝隙水冻胀引起崩裂化学变化和机械破碎。氧化、碳酸盐化、溶解以及缝隙水冻胀引起崩裂化学变化和机械破碎。氧化、碳酸盐化、溶解以及缝隙水冻胀引起崩裂化学变化和机械破碎。动植物和微生物的活动，也可使原岩不断发生机械破碎和化学变化。动植物和微生物的活动，也可使原岩不断发生机械破碎和化学变化。动植物和微生物的活动，也可使原岩不断发生机械破碎和化学变化。动植物和微生物的活动，也可使原岩不断发生机械破碎和化学变化。这种外力（包括大气、

8、水、生物）对原岩机械破碎和化学变化的作用，统这种外力（包括大气、水、生物）对原岩机械破碎和化学变化的作用，统这种外力（包括大气、水、生物）对原岩机械破碎和化学变化的作用，统这种外力（包括大气、水、生物）对原岩机械破碎和化学变化的作用，统称为称为称为称为风化作用风化作用风化作用风化作用。一、概述第6页，共34页，编辑于2022年，星期二 外力地质作用过程中的风化、剥蚀、搬运及沉积外力地质作用过程中的风化、剥蚀、搬运及沉积 是彼此密切联系的。风化作用为剥蚀作用创造了条件，是彼此密切联系的。风化作用为剥蚀作用创造了条件，而风化、剥蚀、搬运又为沉积作用提供了物质的来源。而风化、剥蚀、搬运又为沉积作用提

9、供了物质的来源。一、概述第7页，共34页，编辑于2022年，星期二第8页，共34页，编辑于2022年，星期二（二）（二）地质年代地质年代 土与岩石的性质与其生成的地质年代有关。一般说来，生土与岩石的性质与其生成的地质年代有关。一般说来，生土与岩石的性质与其生成的地质年代有关。一般说来，生土与岩石的性质与其生成的地质年代有关。一般说来，生成年代越久，土与岩石的工程性质越好。成年代越久，土与岩石的工程性质越好。成年代越久，土与岩石的工程性质越好。成年代越久，土与岩石的工程性质越好。地质年代地质年代地质年代地质年代是指地壳发展历史与地壳运动、沉积环境及生物演是指地壳发展历史与地壳运动、沉积环境及生物

10、演是指地壳发展历史与地壳运动、沉积环境及生物演是指地壳发展历史与地壳运动、沉积环境及生物演化相应的时代段落化相应的时代段落化相应的时代段落化相应的时代段落。地球形成至今大约有。地球形成至今大约有。地球形成至今大约有。地球形成至今大约有6060亿年的历史，在这漫亿年的历史，在这漫亿年的历史，在这漫亿年的历史，在这漫长的地质年代里，地壳经历了一系列复杂的演变过程，形成了长的地质年代里，地壳经历了一系列复杂的演变过程，形成了长的地质年代里，地壳经历了一系列复杂的演变过程，形成了长的地质年代里，地壳经历了一系列复杂的演变过程，形成了各种类型的地质构造和地貌以及复杂多样的岩石和土。各种类型的地质构造和地

11、貌以及复杂多样的岩石和土。各种类型的地质构造和地貌以及复杂多样的岩石和土。各种类型的地质构造和地貌以及复杂多样的岩石和土。一、概述第9页，共34页，编辑于2022年，星期二一、概述 地质年代有绝对和相对之分地质年代有绝对和相对之分地质年代有绝对和相对之分地质年代有绝对和相对之分 相对地质年代相对地质年代相对地质年代相对地质年代在地史的分析中广为应用。它根据古生物的演化和岩在地史的分析中广为应用。它根据古生物的演化和岩在地史的分析中广为应用。它根据古生物的演化和岩在地史的分析中广为应用。它根据古生物的演化和岩层形成的顺序，将地壳历史划分成一些自然阶段。层形成的顺序，将地壳历史划分成一些自然阶段。

12、层形成的顺序，将地壳历史划分成一些自然阶段。层形成的顺序，将地壳历史划分成一些自然阶段。分为五大代（太古分为五大代（太古分为五大代（太古分为五大代（太古代、元古代、古生代、中生代和新生代），代、元古代、古生代、中生代和新生代），代、元古代、古生代、中生代和新生代），代、元古代、古生代、中生代和新生代），每代又分为若干纪，每代又分为若干纪，每代又分为若干纪，每代又分为若干纪，每纪又细分为若干世及期。在每一个地质年代中，都划分有相应的地每纪又细分为若干世及期。在每一个地质年代中，都划分有相应的地每纪又细分为若干世及期。在每一个地质年代中，都划分有相应的地每纪又细分为若干世及期。在每一个地质年代中，

13、都划分有相应的地层。地质年代和地层单位、顺序和名称的对应关系如下表。层。地质年代和地层单位、顺序和名称的对应关系如下表。层。地质年代和地层单位、顺序和名称的对应关系如下表。层。地质年代和地层单位、顺序和名称的对应关系如下表。第10页，共34页，编辑于2022年，星期二 通常所说的土为新生代第四纪更新世（距今约通常所说的土为新生代第四纪更新世（距今约100万年），更新世又万年），更新世又分为早更新世（分为早更新世（Q1）、中更新世（）、中更新世（Q2）、晚更新世（）、晚更新世（Q3），其后为），其后为全新世（全新世（Q4）。）。地质年代和地层单位、顺序、名称的对应关系地质年代和地层单位、顺序、名

14、称的对应关系地质年代地质年代代代纪纪世世期期地层单位地层单位界界系系统统阶阶(层层)纪纪(系系)一、概述第11页，共34页，编辑于2022年，星期二 地表的岩石经风化，剥蚀成岩屑，又经搬运、沉积而成的沉积物，地表的岩石经风化，剥蚀成岩屑，又经搬运、沉积而成的沉积物，地表的岩石经风化，剥蚀成岩屑，又经搬运、沉积而成的沉积物，地表的岩石经风化，剥蚀成岩屑，又经搬运、沉积而成的沉积物，年代不长，未经压紧硬结成岩石之前，呈松散状态，称为年代不长，未经压紧硬结成岩石之前，呈松散状态，称为年代不长，未经压紧硬结成岩石之前，呈松散状态，称为年代不长，未经压紧硬结成岩石之前，呈松散状态，称为第四纪沉积物第四纪

15、沉积物第四纪沉积物第四纪沉积物，即土。即土。即土。即土。根据搬运和沉积的情况不同，可分为以下几种类型：根据搬运和沉积的情况不同，可分为以下几种类型：根据搬运和沉积的情况不同，可分为以下几种类型：根据搬运和沉积的情况不同，可分为以下几种类型：残积层、坡积层、洪积层、冲积层、海相沉积层、湖沼沉积层。残积层、坡积层、洪积层、冲积层、海相沉积层、湖沼沉积层。残积层、坡积层、洪积层、冲积层、海相沉积层、湖沼沉积层。残积层、坡积层、洪积层、冲积层、海相沉积层、湖沼沉积层。不同成因类型的第四纪沉积物，各具有一定的分布规律和工程地质特不同成因类型的第四纪沉积物，各具有一定的分布规律和工程地质特不同成因类型的第

16、四纪沉积物，各具有一定的分布规律和工程地质特不同成因类型的第四纪沉积物，各具有一定的分布规律和工程地质特性。性。性。性。二、第四纪沉积物第12页，共34页，编辑于2022年，星期二二、第四纪沉积物（一）（一）（一）（一）残积物残积物残积物残积物定义：定义：定义：定义：残留在原地未被搬运的那一部分原岩风化残留在原地未被搬运的那一部分原岩风化残留在原地未被搬运的那一部分原岩风化残留在原地未被搬运的那一部分原岩风化产物。产物。产物。产物。分布：分布：分布：分布：残积物主要分布在岩石出露地表，经受强烈风化作用的山残积物主要分布在岩石出露地表，经受强烈风化作用的山残积物主要分布在岩石出露地表，经受强烈风

17、化作用的山残积物主要分布在岩石出露地表，经受强烈风化作用的山 区、丘陵地区、丘陵地区、丘陵地区、丘陵地带与剥蚀平原。带与剥蚀平原。带与剥蚀平原。带与剥蚀平原。由于残积物没有层理构造，裂隙多，均质性很差，作为建筑物地基应注由于残积物没有层理构造，裂隙多，均质性很差，作为建筑物地基应注由于残积物没有层理构造，裂隙多，均质性很差，作为建筑物地基应注由于残积物没有层理构造，裂隙多，均质性很差，作为建筑物地基应注意不均匀沉降和土坡稳定性问题。意不均匀沉降和土坡稳定性问题。意不均匀沉降和土坡稳定性问题。意不均匀沉降和土坡稳定性问题。特点：特点：特点：特点：颗粒未被磨圆或分选，多为棱角状粗颗粒土。残积物与基

18、岩之间没颗粒未被磨圆或分选，多为棱角状粗颗粒土。残积物与基岩之间没颗粒未被磨圆或分选，多为棱角状粗颗粒土。残积物与基岩之间没颗粒未被磨圆或分选，多为棱角状粗颗粒土。残积物与基岩之间没有明显界限，通常经过一个基岩风化带而直接过渡到新鲜岩石，其矿物有明显界限，通常经过一个基岩风化带而直接过渡到新鲜岩石，其矿物有明显界限，通常经过一个基岩风化带而直接过渡到新鲜岩石，其矿物有明显界限，通常经过一个基岩风化带而直接过渡到新鲜岩石，其矿物成分很大程度上与下卧基岩一致。成分很大程度上与下卧基岩一致。成分很大程度上与下卧基岩一致。成分很大程度上与下卧基岩一致。第13页，共34页，编辑于2022年，星期二残积层

19、残积层残积层残积层：应注意不均匀沉降和土坡稳定性问题。应注意不均匀沉降和土坡稳定性问题。坡积层坡积层坡积层坡积层：应注意不均匀沉降和地基稳定性问题。应注意不均匀沉降和地基稳定性问题。洪积层洪积层洪积层洪积层：应注意土层的尖灭和透镜体引起的不均匀沉降。应注意土层的尖灭和透镜体引起的不均匀沉降。（二）坡积物（二）坡积物（二）坡积物（二）坡积物定义：定义：定义：定义：雨雪水流的地质作用将高处岩石风化产物雨雪水流的地质作用将高处岩石风化产物雨雪水流的地质作用将高处岩石风化产物雨雪水流的地质作用将高处岩石风化产物缓慢地冲刷剥蚀、顺着斜坡向下移动、沉积在缓慢地冲刷剥蚀、顺着斜坡向下移动、沉积在缓慢地冲刷剥

20、蚀、顺着斜坡向下移动、沉积在缓慢地冲刷剥蚀、顺着斜坡向下移动、沉积在较平缓的山坡上而形成的沉积物。较平缓的山坡上而形成的沉积物。较平缓的山坡上而形成的沉积物。较平缓的山坡上而形成的沉积物。二、第四纪沉积物特点：特点：特点：特点：自上而下呈现由粗而细的分选现象。其矿物成分与下卧基岩没有直自上而下呈现由粗而细的分选现象。其矿物成分与下卧基岩没有直自上而下呈现由粗而细的分选现象。其矿物成分与下卧基岩没有直自上而下呈现由粗而细的分选现象。其矿物成分与下卧基岩没有直接关系。由于坡积物形成于山坡，常常发生沿下卧基岩倾斜面滑动；还接关系。由于坡积物形成于山坡，常常发生沿下卧基岩倾斜面滑动；还接关系。由于坡积

21、物形成于山坡，常常发生沿下卧基岩倾斜面滑动；还接关系。由于坡积物形成于山坡，常常发生沿下卧基岩倾斜面滑动；还由于组成物质粗细颗粒混杂，土质不均，厚度变化大。新近堆积物土质由于组成物质粗细颗粒混杂，土质不均，厚度变化大。新近堆积物土质由于组成物质粗细颗粒混杂，土质不均，厚度变化大。新近堆积物土质由于组成物质粗细颗粒混杂，土质不均，厚度变化大。新近堆积物土质疏松，压缩性较大。疏松，压缩性较大。疏松，压缩性较大。疏松，压缩性较大。第14页，共34页，编辑于2022年，星期二定义：定义：定义：定义：由暴雨或大量融雪骤然集聚而成的暂时性山洪急流，具有很大的剥由暴雨或大量融雪骤然集聚而成的暂时性山洪急流，

22、具有很大的剥由暴雨或大量融雪骤然集聚而成的暂时性山洪急流，具有很大的剥由暴雨或大量融雪骤然集聚而成的暂时性山洪急流，具有很大的剥蚀、搬运能力。它冲刷地表，挟带着大量碎屑物质堆积于山谷冲口或山蚀、搬运能力。它冲刷地表，挟带着大量碎屑物质堆积于山谷冲口或山蚀、搬运能力。它冲刷地表，挟带着大量碎屑物质堆积于山谷冲口或山蚀、搬运能力。它冲刷地表，挟带着大量碎屑物质堆积于山谷冲口或山前倾斜平原而形成洪积层。前倾斜平原而形成洪积层。前倾斜平原而形成洪积层。前倾斜平原而形成洪积层。特点特点特点特点:离山渐远，颗粒变细，分布范围逐离山渐远，颗粒变细，分布范围逐离山渐远，颗粒变细，分布范围逐离山渐远，颗粒变细，

23、分布范围逐渐扩大。其地貌特征是靠山近处窄而陡渐扩大。其地貌特征是靠山近处窄而陡渐扩大。其地貌特征是靠山近处窄而陡渐扩大。其地貌特征是靠山近处窄而陡，离山远处宽而缓，形如锥体，故称为，离山远处宽而缓，形如锥体，故称为，离山远处宽而缓，形如锥体，故称为，离山远处宽而缓，形如锥体，故称为洪积锥（扇）。由相邻沟谷口的洪积扇洪积锥（扇）。由相邻沟谷口的洪积扇洪积锥（扇）。由相邻沟谷口的洪积扇洪积锥（扇）。由相邻沟谷口的洪积扇组成洪积扇群。组成洪积扇群。组成洪积扇群。组成洪积扇群。（三）（三）（三）（三）洪积层洪积层洪积层洪积层二、第四纪沉积物第15页，共34页，编辑于2022年，星期二2.淤泥夹粘淤泥夹

24、粘土透镜体土透镜体1.表土层表土层3.黏土尖灭层黏土尖灭层4.砂土夹黏土层砂土夹黏土层5.砾石层砾石层6.石灰岩层石灰岩层土土 的的 层层 理理 构造构造 洪积物的颗粒虽因洪积物的颗粒虽因洪积物的颗粒虽因洪积物的颗粒虽因搬运过程中的分选作用搬运过程中的分选作用搬运过程中的分选作用搬运过程中的分选作用呈现渐变现象呈现渐变现象呈现渐变现象呈现渐变现象,但由于搬但由于搬但由于搬但由于搬运距离短运距离短运距离短运距离短,颗粒的磨圆度颗粒的磨圆度颗粒的磨圆度颗粒的磨圆度仍不佳。此外，山洪是仍不佳。此外，山洪是仍不佳。此外，山洪是仍不佳。此外，山洪是周期性产生的，每次的周期性产生的，每次的周期性产生的，每

25、次的周期性产生的，每次的大小不尽相同，堆积物大小不尽相同，堆积物大小不尽相同，堆积物大小不尽相同，堆积物质也不一样。因此，洪质也不一样。因此，洪质也不一样。因此，洪质也不一样。因此，洪积物常呈现不规则的层积物常呈现不规则的层积物常呈现不规则的层积物常呈现不规则的层理构造，理构造，理构造，理构造，如具有夹层、尖如具有夹层、尖如具有夹层、尖如具有夹层、尖灭或透镜体等产状。灭或透镜体等产状。灭或透镜体等产状。灭或透镜体等产状。靠近山地或离山较远地段的洪积物的承载力高，而过度地带由于地下靠近山地或离山较远地段的洪积物的承载力高，而过度地带由于地下水溢出地表造成沼泽地带，土质软、承载力低。水溢出地表造成

26、沼泽地带，土质软、承载力低。二、第四纪沉积物第16页，共34页，编辑于2022年，星期二 （四）（四）（四）（四）冲积层冲积层冲积层冲积层定义：定义：定义：定义：冲积物是河流流水的地质作用将两岸基岩及其上部覆盖的坡积、冲积物是河流流水的地质作用将两岸基岩及其上部覆盖的坡积、冲积物是河流流水的地质作用将两岸基岩及其上部覆盖的坡积、冲积物是河流流水的地质作用将两岸基岩及其上部覆盖的坡积、洪积物剥蚀后搬运沉积在河流坡降平缓地带形成的沉积物。洪积物剥蚀后搬运沉积在河流坡降平缓地带形成的沉积物。洪积物剥蚀后搬运沉积在河流坡降平缓地带形成的沉积物。洪积物剥蚀后搬运沉积在河流坡降平缓地带形成的沉积物。特点：

27、特点：特点：特点：呈现明显的层理构造。由于搬运作用显著，碎屑物质由带棱呈现明显的层理构造。由于搬运作用显著，碎屑物质由带棱呈现明显的层理构造。由于搬运作用显著，碎屑物质由带棱呈现明显的层理构造。由于搬运作用显著，碎屑物质由带棱角颗粒经滚磨、碰撞逐渐形成亚圆或圆形颗粒，其搬运距离越长，角颗粒经滚磨、碰撞逐渐形成亚圆或圆形颗粒，其搬运距离越长，角颗粒经滚磨、碰撞逐渐形成亚圆或圆形颗粒，其搬运距离越长，角颗粒经滚磨、碰撞逐渐形成亚圆或圆形颗粒，其搬运距离越长，则沉积物质越细。典型的冲积物是形成于河谷内的沉积物，可分则沉积物质越细。典型的冲积物是形成于河谷内的沉积物，可分则沉积物质越细。典型的冲积物是

28、形成于河谷内的沉积物，可分则沉积物质越细。典型的冲积物是形成于河谷内的沉积物，可分为为为为平原河谷冲积层平原河谷冲积层平原河谷冲积层平原河谷冲积层和和和和山区河谷冲积层山区河谷冲积层山区河谷冲积层山区河谷冲积层等。等。等。等。二、第四纪沉积物第17页，共34页，编辑于2022年，星期二二、第四纪沉积物平原河谷横断面平原河谷横断面平原河谷横断面平原河谷横断面砾卵石砾卵石中粗砂中粗砂粉细砂粉细砂粉质黏土粉质黏土粉质黏土粉质黏土粉土粉土黄土黄土黄土黄土淤泥淤泥第18页，共34页，编辑于2022年，星期二三、地下水地下水地下水地下水地下水：存在于地面下土和岩石的孔隙、裂隙或溶洞中的水。：存在于地面下土

29、和岩石的孔隙、裂隙或溶洞中的水。：存在于地面下土和岩石的孔隙、裂隙或溶洞中的水。：存在于地面下土和岩石的孔隙、裂隙或溶洞中的水。建筑场地的水文地质条件主要包括地下水的埋藏条件，地下水位建筑场地的水文地质条件主要包括地下水的埋藏条件，地下水位建筑场地的水文地质条件主要包括地下水的埋藏条件，地下水位建筑场地的水文地质条件主要包括地下水的埋藏条件，地下水位及其动态变化，地下水化学成分及其对混凝土的腐蚀性等及其动态变化，地下水化学成分及其对混凝土的腐蚀性等及其动态变化，地下水化学成分及其对混凝土的腐蚀性等及其动态变化，地下水化学成分及其对混凝土的腐蚀性等。第19页，共34页，编辑于2022年，星期二（

30、一）地下水分类（一）地下水分类（一）地下水分类（一）地下水分类按埋藏条件不同，分为三类：按埋藏条件不同，分为三类：按埋藏条件不同，分为三类：按埋藏条件不同，分为三类：1.1.上层滞水上层滞水上层滞水上层滞水：地表水下渗积聚在局部透水性小的黏性土隔水层上的水。：地表水下渗积聚在局部透水性小的黏性土隔水层上的水。：地表水下渗积聚在局部透水性小的黏性土隔水层上的水。：地表水下渗积聚在局部透水性小的黏性土隔水层上的水。为雨水补给，有季节性。为雨水补给，有季节性。为雨水补给，有季节性。为雨水补给，有季节性。2.2.潜水潜水潜水潜水：埋藏在地表以下第一个连续分布的稳定隔水层以上，具有自由水：埋藏在地表以下

31、第一个连续分布的稳定隔水层以上，具有自由水：埋藏在地表以下第一个连续分布的稳定隔水层以上，具有自由水：埋藏在地表以下第一个连续分布的稳定隔水层以上，具有自由水面的重力水。为雨水、河水补给，水位有季节性变化。一般埋藏在第四纪面的重力水。为雨水、河水补给，水位有季节性变化。一般埋藏在第四纪面的重力水。为雨水、河水补给，水位有季节性变化。一般埋藏在第四纪面的重力水。为雨水、河水补给，水位有季节性变化。一般埋藏在第四纪沉积层及基岩的风化层中。水面标高称为地下水位。沉积层及基岩的风化层中。水面标高称为地下水位。沉积层及基岩的风化层中。水面标高称为地下水位。沉积层及基岩的风化层中。水面标高称为地下水位。3

32、.3.承压水承压水承压水承压水：埋藏在两个连续分：埋藏在两个连续分：埋藏在两个连续分：埋藏在两个连续分布的隔水层之间，完全充满的布的隔水层之间，完全充满的布的隔水层之间，完全充满的布的隔水层之间，完全充满的有压地下水。通常存在于卵石有压地下水。通常存在于卵石有压地下水。通常存在于卵石有压地下水。通常存在于卵石层中，承受一定的静水压力。层中，承受一定的静水压力。层中，承受一定的静水压力。层中，承受一定的静水压力。其埋藏区与地表补给区不一致。其埋藏区与地表补给区不一致。其埋藏区与地表补给区不一致。其埋藏区与地表补给区不一致。因此，承压水的动态变化受局因此，承压水的动态变化受局因此，承压水的动态变化

33、受局因此，承压水的动态变化受局部气候因素影响不明显。部气候因素影响不明显。部气候因素影响不明显。部气候因素影响不明显。三、地下水第20页，共34页，编辑于2022年，星期二（二）（二）（二）（二）地下水对工程的影响地下水对工程的影响地下水对工程的影响地下水对工程的影响1.基础埋深基础埋深：通常设计基础埋深：通常设计基础埋深D应小于地下水位深度应小于地下水位深度 hw。2.施工排水施工排水：当地下水位高，基础埋深：当地下水位高，基础埋深D大于地下水位深度时，大于地下水位深度时，基槽开挖与基础施工必须进行排水。中小工程可以采用挖排基槽开挖与基础施工必须进行排水。中小工程可以采用挖排 水沟与集水井排

34、水；重大工程应采用井点降低地下水位法。水沟与集水井排水；重大工程应采用井点降低地下水位法。3.地下水位升降地下水位升降：湿陷性黄土、膨胀土遇水时；地下水位大：湿陷性黄土、膨胀土遇水时；地下水位大 幅下降时。幅下降时。三、地下水第21页，共34页，编辑于2022年，星期二4.4.地下室防水地下室防水地下室防水地下室防水。5.5.地下水水质侵蚀性地下水水质侵蚀性地下水水质侵蚀性地下水水质侵蚀性。6.6.空心结构物浮起空心结构物浮起空心结构物浮起空心结构物浮起。7.7.承压水冲破基槽承压水冲破基槽承压水冲破基槽承压水冲破基槽。地下水含有各种化学成分，当某些成分含量过多时，地下水含有各种化学成分，当某

35、些成分含量过多时，地下水含有各种化学成分，当某些成分含量过多时，地下水含有各种化学成分，当某些成分含量过多时，会腐蚀混凝土、石料及金属管道。会腐蚀混凝土、石料及金属管道。会腐蚀混凝土、石料及金属管道。会腐蚀混凝土、石料及金属管道。三、地下水第22页，共34页，编辑于2022年，星期二（三）（三）土的渗透性土的渗透性1.1.土的渗透性概念土的渗透性概念土的渗透性概念土的渗透性概念 地下水通过土颗粒之间的孔隙流动，土体可被水透过的性质地下水通过土颗粒之间的孔隙流动，土体可被水透过的性质地下水通过土颗粒之间的孔隙流动，土体可被水透过的性质地下水通过土颗粒之间的孔隙流动，土体可被水透过的性质称为土的透

36、水性。它表明水通过孔隙的难易程度。称为土的透水性。它表明水通过孔隙的难易程度。称为土的透水性。它表明水通过孔隙的难易程度。称为土的透水性。它表明水通过孔隙的难易程度。工程应用：工程设计中，计算地基沉降速率，或地下水工程应用：工程设计中，计算地基沉降速率，或地下水工程应用：工程设计中，计算地基沉降速率，或地下水工程应用：工程设计中，计算地基沉降速率，或地下水位以下施工需计算地下水的涌水量，选择排水措施等均位以下施工需计算地下水的涌水量，选择排水措施等均位以下施工需计算地下水的涌水量，选择排水措施等均位以下施工需计算地下水的涌水量，选择排水措施等均应用渗透性指标。应用渗透性指标。应用渗透性指标。应

37、用渗透性指标。三、地下水第23页，共34页，编辑于2022年，星期二2.2.土的渗透性规律土的渗透性规律土的渗透性规律土的渗透性规律（1 1）渗透实验与达西定律）渗透实验与达西定律）渗透实验与达西定律）渗透实验与达西定律 法国学者达西（法国学者达西（法国学者达西（法国学者达西（Darcy,H.Darcy,H.）18561856年做砂年做砂年做砂年做砂土的渗透实验，发现达西定律。土的渗透实验，发现达西定律。土的渗透实验，发现达西定律。土的渗透实验，发现达西定律。Q Q/t t=q q=kFhkFh/L L=kFi kFi v v=k k i iq q 单位时间内通过砂层渗流出的水量；单位时间内通

38、过砂层渗流出的水量；单位时间内通过砂层渗流出的水量；单位时间内通过砂层渗流出的水量；i i=h h/L L水力坡降；水力坡降；水力坡降；水力坡降；v v 渗透速度，渗透速度，渗透速度，渗透速度，cm/scm/s；k k 土的渗透系数，土的渗透系数，土的渗透系数，土的渗透系数，cm/scm/s。三、地下水第24页，共34页，编辑于2022年，星期二注意：达西定律中，注意：达西定律中，注意：达西定律中，注意：达西定律中，v v 不是某个土孔隙中水的渗流速度，不是某个土孔隙中水的渗流速度，不是某个土孔隙中水的渗流速度，不是某个土孔隙中水的渗流速度，而是水流通过的整个断面上的平均渗流速度。而是水流通过

39、的整个断面上的平均渗流速度。而是水流通过的整个断面上的平均渗流速度。而是水流通过的整个断面上的平均渗流速度。k k的物理意义：单位水力坡降的物理意义：单位水力坡降的物理意义：单位水力坡降的物理意义：单位水力坡降(i i=1)=1)时的渗透速度。时的渗透速度。时的渗透速度。时的渗透速度。影响土渗透性因素：影响土渗透性因素：影响土渗透性因素：影响土渗透性因素：1 1）土孔隙大小。）土孔隙大小。）土孔隙大小。）土孔隙大小。2 2）土粒的大小、形状、级配以及颗粒的排列和土的结构等。）土粒的大小、形状、级配以及颗粒的排列和土的结构等。）土粒的大小、形状、级配以及颗粒的排列和土的结构等。）土粒的大小、形状

40、、级配以及颗粒的排列和土的结构等。3 3）地下水温度、密度及其粘滞性（即内摩阻力）。）地下水温度、密度及其粘滞性（即内摩阻力）。）地下水温度、密度及其粘滞性（即内摩阻力）。）地下水温度、密度及其粘滞性（即内摩阻力）。4 4）地下水的饱和度。）地下水的饱和度。）地下水的饱和度。）地下水的饱和度。层流运动：层流运动：层流运动：层流运动：地下水在土中孔隙或微小裂缝中以不大的速度地下水在土中孔隙或微小裂缝中以不大的速度地下水在土中孔隙或微小裂缝中以不大的速度地下水在土中孔隙或微小裂缝中以不大的速度连续渗透时。连续渗透时。连续渗透时。连续渗透时。紊流运动：紊流运动：紊流运动：紊流运动：在岩石的裂隙或空洞

41、中流动时，速度较大。其在岩石的裂隙或空洞中流动时，速度较大。其在岩石的裂隙或空洞中流动时，速度较大。其在岩石的裂隙或空洞中流动时，速度较大。其流线有相互交错的现象。流线有相互交错的现象。流线有相互交错的现象。流线有相互交错的现象。三、地下水第25页，共34页，编辑于2022年，星期二3.3.动水力动水力动水力动水力G GD D（kN/mkN/m3 3）动水力：动水力：动水力：动水力：水流动时，水对单位体积土的骨架作用的力。是水流对土体施水流动时，水对单位体积土的骨架作用的力。是水流对土体施水流动时，水对单位体积土的骨架作用的力。是水流对土体施水流动时，水对单位体积土的骨架作用的力。是水流对土体

42、施加的体积力。与水流受到土骨架的阻力大小相等而方向相反。加的体积力。与水流受到土骨架的阻力大小相等而方向相反。加的体积力。与水流受到土骨架的阻力大小相等而方向相反。加的体积力。与水流受到土骨架的阻力大小相等而方向相反。静水力：静水力：静水力：静水力：静水作用在水下物体上的力。静水作用在水下物体上的力。静水作用在水下物体上的力。静水作用在水下物体上的力。则土柱所受的力为：则土柱所受的力为：则土柱所受的力为：则土柱所受的力为：（1 1）两端点的静水压力：）两端点的静水压力：）两端点的静水压力：）两端点的静水压力：（2 2）与土柱同体积水柱的重量：）与土柱同体积水柱的重量：）与土柱同体积水柱的重量：

43、）与土柱同体积水柱的重量：土骨架对水的总阻力：土骨架对水的总阻力：土骨架对水的总阻力：土骨架对水的总阻力：沿地下水流方向取出一个土柱体，长度为沿地下水流方向取出一个土柱体，长度为沿地下水流方向取出一个土柱体，长度为沿地下水流方向取出一个土柱体，长度为L L，横断面积为，横断面积为，横断面积为，横断面积为F F。F Fh hF F及及h h2 2W W1 1W WLFLFW WTLFTLF（T T为土对水的阻力，为土对水的阻力，为土对水的阻力，为土对水的阻力，T T=G GD D）G GD D=wwi i三、地下水第26页，共34页，编辑于2022年，星期二由静力平衡条件：由静力平衡条件：由静力

44、平衡条件：由静力平衡条件：0cos21=-+-TLFLFFhFhWWWaggg得得得得或或式中：式中：，为，为水力梯度水力梯度水力梯度水力梯度。三、地下水第27页，共34页，编辑于2022年，星期二（四）（四）（四）（四）渗流破坏及防治措施渗流破坏及防治措施渗流破坏及防治措施渗流破坏及防治措施防治流砂的原则：防治流砂的原则：防治流砂的原则：防治流砂的原则：（1 1）减少或消除坑内外地下水的水头差。）减少或消除坑内外地下水的水头差。）减少或消除坑内外地下水的水头差。）减少或消除坑内外地下水的水头差。（2)2)增长渗流路径。增长渗流路径。增长渗流路径。增长渗流路径。（3)3)在向上渗流出口处地表用

45、透水材料覆盖压重以平在向上渗流出口处地表用透水材料覆盖压重以平在向上渗流出口处地表用透水材料覆盖压重以平在向上渗流出口处地表用透水材料覆盖压重以平 衡动水力。衡动水力。衡动水力。衡动水力。三、地下水1.1.流土流土流土流土 当水流自下而上流动时，动水力方向与重力方向相反，使当水流自下而上流动时，动水力方向与重力方向相反，使当水流自下而上流动时，动水力方向与重力方向相反，使当水流自下而上流动时，动水力方向与重力方向相反，使土颗粒悬浮。当动水力等于或大于土的浮重度时，土粒之间毫土颗粒悬浮。当动水力等于或大于土的浮重度时，土粒之间毫土颗粒悬浮。当动水力等于或大于土的浮重度时，土粒之间毫土颗粒悬浮。当

46、动水力等于或大于土的浮重度时，土粒之间毫无压力，土随水流动，即无压力，土随水流动，即无压力，土随水流动，即无压力，土随水流动，即 ，所以，所以，所以，所以 称称称称为临界水力坡降。为临界水力坡降。为临界水力坡降。为临界水力坡降。第28页，共34页，编辑于2022年，星期二2 2 2 2管涌管涌管涌管涌 当土中渗流的水力坡降小于临界水力坡降时，虽不致诱发流土，但在当土中渗流的水力坡降小于临界水力坡降时，虽不致诱发流土，但在当土中渗流的水力坡降小于临界水力坡降时，虽不致诱发流土，但在当土中渗流的水力坡降小于临界水力坡降时，虽不致诱发流土，但在渗流力作用下，无黏性土中的细颗粒在粗颗粒形成的孔隙中移动

47、，以致流渗流力作用下，无黏性土中的细颗粒在粗颗粒形成的孔隙中移动，以致流渗流力作用下，无黏性土中的细颗粒在粗颗粒形成的孔隙中移动，以致流渗流力作用下，无黏性土中的细颗粒在粗颗粒形成的孔隙中移动，以致流失，逐渐在土体中形成贯通的渗流管道，造成塌陷，这种现象称为管涌或失，逐渐在土体中形成贯通的渗流管道，造成塌陷，这种现象称为管涌或失，逐渐在土体中形成贯通的渗流管道，造成塌陷，这种现象称为管涌或失，逐渐在土体中形成贯通的渗流管道，造成塌陷，这种现象称为管涌或潜蚀。管涌可能发生在渗流逸出处，也可能发生在土体内部。潜蚀。管涌可能发生在渗流逸出处，也可能发生在土体内部。潜蚀。管涌可能发生在渗流逸出处，也可

48、能发生在土体内部。潜蚀。管涌可能发生在渗流逸出处，也可能发生在土体内部。防治管涌的措施主要有：防治管涌的措施主要有：防治管涌的措施主要有：防治管涌的措施主要有：（1 1 1 1）降低水力坡降，如打板桩。）降低水力坡降，如打板桩。）降低水力坡降，如打板桩。）降低水力坡降，如打板桩。（2 2 2 2）在渗流逸出部位铺设反滤层。）在渗流逸出部位铺设反滤层。）在渗流逸出部位铺设反滤层。）在渗流逸出部位铺设反滤层。三、地下水第29页，共34页，编辑于2022年，星期二基坑开挖防渗措施基坑开挖防渗措施基坑开挖防渗措施基坑开挖防渗措施1.1.1.1.工程降水工程降水工程降水工程降水 采用明沟排水和井点降水的

49、方法人工降低地下水位采用明沟排水和井点降水的方法人工降低地下水位原地下水位原地下水位明沟排水明沟排水原水位面原水位面一级抽水后水位一级抽水后水位二级抽水后水位二级抽水后水位多级井点降水多级井点降水要求地下水位降得较深，采用井要求地下水位降得较深，采用井点降水。在基坑周围布置一排至点降水。在基坑周围布置一排至几排井点，从井中抽水降低水位几排井点，从井中抽水降低水位 三、地下水在基坑内（外）设置排在基坑内（外）设置排水沟、集水井，用抽水水沟、集水井，用抽水设备将地下水从排水沟设备将地下水从排水沟或集水井排出或集水井排出第30页，共34页，编辑于2022年，星期二三、地下水第31页，共34页，编辑于

50、2022年，星期二2.2.2.2.设置板桩设置板桩设置板桩设置板桩 沿坑壁打入板桩。一方面可以加固坑壁，同时增加了地下水的沿坑壁打入板桩。一方面可以加固坑壁，同时增加了地下水的渗流路径，减小水力坡降。渗流路径，减小水力坡降。钢板桩钢板桩3.3.3.3.水下挖掘水下挖掘水下挖掘水下挖掘 在基坑或沉井中用机械在水下挖掘，避免因排水而造成流砂的水头差。在基坑或沉井中用机械在水下挖掘，避免因排水而造成流砂的水头差。为了增加砂的稳定性，也可向基坑中注水，并同时进行挖掘。为了增加砂的稳定性，也可向基坑中注水，并同时进行挖掘。三、地下水第32页，共34页，编辑于2022年，星期二小小 结结 本章主要从工程地