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地下水的地质作用地下水与土石相互作用会使土体和岩体的强度和稳定性降低,产生各种不良的自然地质现象和工程地质现象,给工程的建筑和正常使用造成危害。
滑坡、岩溶、潜蚀、土体盐渍化和路基盐胀、多年冻土和季节冻土中冰的富集、地基沉陷、道路冻胀和翻浆等都与地下水的存在和活动有关,地下水还常常给隧道施工和运营带来困难,甚至带来灾害。
因此地下水对工程有极其重要的影响。
地下水指的是埋藏在地表下面土中孔隙、岩石孔隙和裂隙中的水。
地下水的富集必须具备三个条件,有较多的储水空间,有充足的补给水源和有良好的汇水条件。
地下水长期在地下运动,可从岩石中获得大量可溶性的物质成分,使之成为成分复杂的溶液。
其常见成分有O、K、Na、Ca、Mg、C1等地下水中常见元素;主要离子元素有氯离子、硫酸根离子、碳酸氢根离子、钠离子、钾离子;常见的气体有O2、N2、CO2、H2S;地下水中还含有大量的胶体物质Fe(OH)3、Al(OH)3、SiO2及以胶体形式存在的有机质。
多数地下水的PH在6.5到8.5之间。
地下水是自然界水的一部分。
据估算,埋藏在地下17Km以内的地下水总量约为8.4×1015m3,其中有一半埋藏在地面以下1Km的范围内。
地下水能在岩石中储存和运动是因为岩石具孔隙度和渗透性,地下水能否在岩石中运动取决于岩石的渗透性。
地下水据其在孔隙中的存在形式可分为吸附水、薄膜水、毛细水和重力水。
吸附水是受静电引力作用以分子状态吸附于岩石表面的水。
吸附水厚度大于几个到几百个水分子直径时,便形成薄膜状即薄膜水。
当孔径小,水量增多时,水受表面张力作用逆重力方向运动,称毛细水。
若孔径较大,水的重力大于表面张力和静电引力时,水受重力影响垂直渗流即重力水。
根据地下水的运动方向分为包气带地下水和饱气带地下水。
包气带地下水是呈垂直方向运动的水。
埋藏在包气带中的地下水,主要以吸附水、薄膜水和毛细水形成存在。
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,它是埋藏在地面以下包气带岩土层中的水,它在距地表很近的包气带内,局部的隔水层上。
第五章地下水的地质作用一、概述定义:以各种形式埋藏在地表下面土中孔隙、岩石孔隙和裂隙种的水,称为地下水。
研究地下水意义:全地球表层的地下水量估计4亿立方km。
1、地下水是改造地壳表层的地质动力,它的地质作用可以形成千奇百怪的地质景观供人们欣赏;同时是一种重要的矿产,是人畜饮用、农业灌溉及工业供水的重要水源之一。
它不仅可以形成矿产,同时还可以利用它找到矿产。
2、在对人类有利的同时,它还具有不利的一面。
如:1降低岩土体的强度与稳定性,表现:地基沉降,沙土液化,边坡失稳;2道路冻胀与翻浆:温差较大的寒冷地区;3潜蚀作用:冲蚀水颗粒,溶蚀。
3破坏岩土体的整体性,降低其强度和稳定性。
4地下开挖(基坑、隧道)涌水5侵蚀性地下水对工程的腐蚀作用。
6同时还会产生静水、动水压力-对挡墙、桥墩。
二、地下水的形成条件-形成环境(一)地下水的来源:1渗透水:大气降水、冰雪融水、地面流水(江、河、湖、海)等从地面渗入地下积聚成。
2凝结水:水蒸汽凝结成水滴后渗于地下。
3岩浆水:(原生水)地下岩浆活动形成的水(结晶水、水气)。
4埋藏水:(古水)地史中沉积物空隙中的水,被封闭保存下来。
(二)形成条件1)土石条件:1土石体必须有空隙(空隙的大小、多少、连通情况对地下水的形成及储存的影响) 2土体颗粒大小,级配、形状及孔隙度决定透水性(透水层与隔水层及其作用)。
2)构造条件:决定地下水的补、排及径流的情况褶皱构造的情形:背斜、向斜断裂构造的情形:透水性张性>扭性>压性3)气候条件:决定地下水的补给及蒸发量-决定水量4)地貌条件:不仅控制地下水的径流及排泄,而且影响地下水的形成。
5)人为条件:直接影响地下水的水位变化。
(三)地下水的赋存状态1吸着水:靠分子引力及静电引力吸附在土和岩石颗粒表面上的水。
不受重力影响,不被植物吸收。
2薄膜水:包围在吸着水的外层,可以从原处向薄处“移动”,少部分可被植物吸收。
3毛细管水:受表面张力影响,保留在毛细管中,易被植物吸收。
地下水地质作用地下水是地球表面降水、融雪和渗漏入地下的水分,是地下水循环中的重要组成部分。
地下水的地质作用指的是地下水在地质过程中所起的作用和影响。
地下水地质作用广泛存在于地球的各个地质环境中,对地壳构造、岩石变质、矿产成矿、地下水资源形成等起着重要的作用。
地下水地质作用主要包括地下水侵蚀、溶蚀、沉积和变质等过程。
地下水侵蚀是指地下水通过溶解、冲刷和颗粒悬移等作用,对地下岩石进行剥蚀和侵蚀的过程。
地下水侵蚀的主要形式是溶蚀和冲刷。
溶蚀是指地下水中溶解的溶质溶解在地下水中,使地下岩石发生溶解作用。
冲刷则是指地下水通过冲刷作用,将地下岩石的颗粒物质带走,导致岩石的破坏和侵蚀。
地下水溶蚀作用在地质过程中起着重要的作用。
例如,在石灰岩地区,地下水中的二氧化碳与石灰岩反应生成碳酸,使石灰岩发生溶解,并形成溶洞、地下河等地下溶蚀地貌。
在盐岩地区,地下水中的溶解度高的盐类溶解,形成盐穴和盐湖等地下溶蚀地貌。
此外,地下水的溶蚀作用还会导致地下水系统的形成和发育,进而影响地下水资源的形成和分布。
地下水沉积作用是指地下水在地下运动过程中,通过沉积作用向地下岩石中沉积物质的过程。
地下水沉积作用主要包括溶质沉积和颗粒物沉积。
溶质沉积是指地下水中的溶质随着水的流动,在特定条件下发生沉积作用。
例如,在含有碳酸钙的地下水流经岩石裂隙时,地下水中的碳酸钙溶解,当溶液中的碳酸钙饱和度增大时,溶液中的碳酸钙会发生沉积,形成方解石等沉积物。
颗粒物沉积则是指地下水中的颗粒物质在水的流动中沉积下来,形成各种沉积物,如砂砾、泥沙等。
地下水变质作用是指地下水在地质过程中通过水热作用、溶解作用和离子交换作用等,对地下岩石的矿物成分和结构产生改变的过程。
地下水变质作用常见的形式有热液作用、矽化作用和蚀变作用等。
热液作用是指地下水中的溶质在高温和高压的条件下发生反应,形成新的矿物质。
矽化作用是指地下水中的硅酸盐溶解,在地下岩石中形成二氧化硅的过程。