10地下水地质作用
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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。
地下水地质作用地下水是指地球表面以下的水体,它在地下岩石层中流动,并发挥着重要的地质作用。
地下水地质作用是指地下水通过溶解、沉积、侵蚀等过程对地质体产生的变化和影响。
本文将从地下水溶解作用、地下水沉积作用和地下水侵蚀作用三个方面详细介绍地下水地质作用。
地下水溶解作用是指地下水通过溶解岩石中的溶质物质,加速了地质体的溶解作用。
地下水中含有溶解性较强的二氧化碳,当地下水与含有碳酸盐的岩石接触时,二氧化碳会与岩石中的碳酸盐反应生成碳酸,导致岩石的溶解。
这种溶解作用在石灰岩地区尤为明显,形成了众多的溶洞、地下河等地下溶蚀地貌。
例如中国的桂林地区就有着著名的喀斯特地貌,其中的龙胜地下河就是地下水溶解作用的产物。
地下水沉积作用是指地下水通过沉积作用对地质体产生变化和影响。
地下水中含有溶解的物质,在特定条件下会发生沉积作用。
当地下水中的溶解物质超过饱和度时,会发生沉积,形成沉积物。
沉积物的特点是颗粒细小、排列规则,形成了地下水沉积岩。
典型的地下水沉积岩有石英砂岩、石膏石等。
此外,地下水还能通过沉积作用形成坑穴、地下沉积湖等地下沉积地貌。
例如中国的乌鲁木齐地区有着著名的石灰岩坑穴地貌,就是地下水沉积作用的产物。
地下水侵蚀作用是指地下水通过侵蚀作用对地质体产生变化和影响。
由于地下水的流动,其所含的溶解物质会对地下岩石进行侵蚀,加速地质体的破坏和溶解。
地下水侵蚀作用主要表现为岩溶漏斗、溶洞和地下河等地貌。
例如中国的贵州地区就有着众多的喀斯特地貌,其中的黄果树大瀑布就是地下水侵蚀作用的产物。
地下水地质作用主要包括溶解作用、沉积作用和侵蚀作用。
地下水溶解作用通过溶解岩石中的溶质物质加速了地质体的溶解作用;地下水沉积作用通过沉积作用对地质体产生变化和影响;地下水侵蚀作用通过侵蚀作用对地质体产生变化和影响。
这些地下水地质作用在地质学和地貌学研究中具有重要的意义,对于人类的生产生活也有着重要的影响。
因此,加深对地下水地质作用的研究,对于认识地球的演化历史和地质过程,以及保护地下水资源具有重要的意义。
试论地下水的地质作用和对工程的影响摘要:地下水作为地球上重要的水体,与人类的关系十分密切,地下水可以满足人的日常生活的需要,但是,凡事过多都会出现问题,所以地下水有一个总体平衡的问题,地下水过多的话也会造成一些危害,会引起铁路、公路塌陷,淹没矿区坑道等。
地下水也不能盲目和过度开发,否则容易形成地下空洞、地层下陷等问题。
而且地下水本身的腐蚀,搬运,和堆积的地质作用对社会的发展中的一些工程也会造成一定的影响,所以在很多的地质工程上哪个都必须要考虑到地下水的影响作用。
关键词:地下水;地质作用;工程影响地质体内的地下水可以通过挖掘涌出,也会因为人类的日常生活向地下注水以及大量的灌溉还有降水的影响导致地下水增多,提高地下水位,对地质环境造成一定的影响。
如果在一些建筑场所发生地下水位上升涌出的情况,会及大程度上影响工程建设的进度。
除此之外还有由于地下水的地质作用产生的腐蚀性,以及自然条件下产生的流砂现象以及冻胀现象都对工程的建设有一定的不利影响。
所以在进行工程设计的问题上要充分的考虑地下水的地质作用带来的一些问题,以下将对这些作用及影响作出分析说明。
一.地下水的地质作用1.地下水的腐蚀作用在地下水下沿途的空隙里,在水的流动过程中,对土壤和岩石的冲刷作用,使岩石间杂质和松软的泥土被冲走,造成岩石间的缝隙增大,泥土的流失。
长时间作用下,会造成地面塌陷,地下空洞。
任何事物都是含有化学成分的,地下水和土地相互作用,产生化学反应,会形成一系列特殊的地质地貌。
2.地下水的搬运作用地下水的搬运作用主要是化学搬运,在搬运过程中携带一部分细沙和杂质,当某个地区地下水达到一定的饱和,在物理作用下,受力和气体等外界条件的影响,最终汇入河流和海洋。
3.地下水的堆积作用地下水在流动过程中,遇到较开阔的地方,水动力减小,流动速度慢,溶解在水中的杂质在重力作用下慢慢的堆积,形成泥土,甚至在地下水流出地表形成河流的时候,松散的堆积物在外力作用下日积月累形成岩石。
地下水的地质作用地下水对岩层破坏和建造作用的总称。
地下水在流动过程中对流经的岩石可产生破坏作用,并把破坏的产物从一地搬运到另一地,在适宜的条件下再沉积下来。
因此,地下水的地质作用包括剥蚀作用、搬运作用和沉积作用。
剥蚀作用地下水的剥蚀作用是在地下进行的,所以又称为潜蚀作用。
按作用的方式分为机械潜蚀作用与化学溶蚀作用。
工程地质学中的潜蚀概念不包括可溶性岩石的化学溶蚀作用。
① 机械潜蚀作用。
地下水在流动过程中,对土、石的冲刷破坏作用。
地下水在土、石中渗透,水体分散,流速缓慢,动能很小,机械冲刷力量微弱,只能将松散堆积物中颗粒细小的粉沙、泥土物质冲走,使其结构变松,孔隙扩大。
但经过长时间的冲刷作用,也可以形成地下空洞,甚至引起地面陷落,出现落水洞和洼地。
这种现象常见于黄土发育地区。
疏松的钙质粉砂岩也易受到冲刷破坏。
地下水充满松散沉积物的孔隙时,水可润滑、削弱、以至破坏颗粒间的结合力,产生流沙现象;或浸润粘土物质,使之具有可塑性,引起粘土体积膨胀,导致土层蠕动和变形。
② 化学溶蚀作用。
地下水可溶解可溶性岩石所产生的破坏作用,又称喀斯特作用。
地下水中普遍含有一定数量的二氧化碳,这种水是一种较强的溶剂,它能溶解碳酸盐岩(如石灰岩,化学成分为碳酸钙),使碳酸盐变为溶于水的重碳酸盐,随水流失。
碳酸盐岩中常发育裂隙,更易遭受溶蚀,岩石中的裂隙逐渐扩大成溶隙或洞穴。
在碳酸盐岩地区,喀斯特作用可产生一系列如溶沟、石芽、溶洼、溶柱、落水洞、溶洞、暗河、地下湖和石林等喀斯特地形。
搬运作用地下水将其剥蚀产物沿垂直或水平运动方向进行搬运。
由于流速缓慢,地下水的机械搬运力较小,一般只能携带粉沙、细沙前进。
只有流动在较大洞穴中的地下河,才具有较大的机械动力,能搬运数量较多、粒径较大的砂和砾石,并在搬运过程中稍具分选作用和磨圆作用,这些特征类似于地表河流。
地下水主要进行化学搬运。
化学搬运的溶质成分取决于地下水流经地区的岩石性质和风化状况,通常以重碳酸盐为主,氯化物、硫酸盐、氢氧化物较少。
地下水及地质作用对建筑工程的影响【摘要】:在建筑施工过程中,要充分考虑到地下水的变化可能给施工带来的不利的影响。
在地下水条件不允许的情况下进行施工,会严重威胁工程质量,甚至会造成人员伤亡。
因此我们必须认真做好地下水的监测和防护工作。
本文简单分析了地下水及其地质作用对建筑工程的影响。
【关键词】:地下水;建筑工程;影响一.引言地下水是地质依存的环境之一,地下水影响着建筑工程的稳定性。
地下不仅可以通过开挖涌出,也可以人为地向地质体内充水,通过增加地下湿度来提高地下水的水位高度,但值得严肃考虑的是,这些措施也可能带来不利影响,会诱发地质灾害产生。
据科学研究表明,地下水是诱发自然灾害的最主要因素之一,而地质灾害中更是达到70%~80%都与地下水的状况不佳有关。
因此地下水是地质工程设计者在设计地质工程过程中需要十分重视的一个因素。
二.地下水对建筑工程的影响当建筑施工场地存在地下水时,必须要重视由于水位变化以及其腐蚀性和渗流破坏性等不良影响因素给工程施工带来的不利影响。
1.地下水的水位变化给工程建筑的不利影响。
站在地基和基础的角度来看,地下水位的变化所带来的后果是不利的。
如果在地下水位的升降幅度变化不大的情况下,它所带来的影响还并不明显。
一旦地下水位超过这一范围值,在基础底面以下压缩层范围内发生较大变化,就会产生严重的不利影响。
水位上升超过一定值之后,会逐渐浸湿和软化地下的岩土,这样的结果就是使地基土的抗压强度大大降低,增大了岩土的压缩性能。
当这种现象出现在是结构不够稳定的湿陷性土、盐渍土、膨胀性岩土等中时,会显得更加严重,最后直至破坏建筑物,并导致建筑物的严重变形。
如果建造的建筑物带有地下室,它的防潮、防湿效能会大大下降。
在压缩层范围内如果地下水的水位下降,则会加重土壤的自重应力,从而导致基础的附加沉降。
值得一提的是,如果地基上的土壤土质不均匀,或者地下水位没有在整体建筑物的地下均匀而缓慢的下降,地质基础就会由于受力不均匀而导致沉降。
第十章地下水及其地质作用
一、填空题
1.地下水按其存在状态不同,可分为____、____、____三种类型,其中以____最为重要;按
其存在方式不同,可分为____、____、____和____等类型,其中以____最为重要;按其埋藏条件不同,可分为____、____、____三种类型;按其沉积物或岩石中空隙性质不同,可分为____、____和____等三种类型。
2.地下水按埋藏条件可分为____、____、____三种基本类型。
3.地下水按含水层空隙性质分为____、____、____三种基本类型。
4.地下水的搬运以____方式为主,地下水的沉积方式以____为主。
5.地下水的物理性质主要是指地下水所具有的____、____、____和____等性质。
6.地下水的某些物理性质与化学组成间常见的对应关系如下:臭鸡蛋味,表明地下水中含较
多的____;腐烂味,表明含较多的____;呈浅蓝色的水,表面含较多的____;味道可口的水,表明含较多的____;有甜味的水,表明含较多____;有苦味的水,表明含较多的____;有涩味的水,表明含较多的____。
7.导致地下水发生过饱和沉积的主要原因是____、____和____等;常见发生过饱和沉积的地
点在____、____、____等处。
8.各种类型的地下水,有其不同的流向。
包气带中重力水是从地表向下作____运动;潜水位
附近作____方向运动;承压水是顺层从水头____处流向水头____处。
9.喀斯特平原是喀斯特发展到____期的地形。
10.根据化学沉积发生的空间部分,将地下水化学沉积分为____、____、____、____四种类型。
二、名词解释
地下水、空隙、孔隙、裂隙、溶隙;孔隙水、裂隙水、喀斯特(岩溶)水;包气带、饱水带、上层滞水、潜水、承压水;透水性、含水性、隔水层、透水层、泉;喀斯特(岩溶)
三、选择题
1.潜水是____。
A.地面下第一个稳定隔水层上面的饱和带中的重力水
B.岩石空隙中的水
C.围限在两个隔水层之间的地下水
2.承压水是____。
A.地面下第一个隔水层上面的饱和水
B.页岩空隙中的水
C. 围限在两个隔水层之间的地下水
3.____是地面下第一个稳定隔水层上面的饱和水,其上一般没有隔水层。
A.承压水
B.孔隙水
C.潜水
4.下列岩土中孔隙度最大的是____。
A.砾石层
B.砂层
C.粘土
D.黄土
5.一个地区潜水面坡度与下列因素有关的是____。
A.旱季
B.雨季
C.地形坡度
6.我国喀斯特(岩溶)最发育的省区是____。
A.云南省
B.贵州省
C.广西壮族自治区
D.广东省
7.喀斯特发育第一阶段所形成的主要景观是____。
A.溶沟、溶洞、溶蚀洼地、落水洞
B.溶斗、石林、孤峰、溶蚀洼地
C.石芽、溶沟、溶斗、落水洞
D.石芽、溶洞、喀斯特平原、残丘
8.在下列各类岩石中相对最易溶解的是____。
A.石灰岩
B.泥灰岩
C.白云岩
D.不纯石灰岩
9.下列岩石能成为良好的隔水层是____。
A.粉砂岩
B. 页岩
C.粗砂岩
D.粘土岩
10.影响岩石孔隙度大、小的因素是____。
A.颗粒大小的均匀程度
B.颗粒的形状
C.胶结物数量
D. A 、B、C 均有影响。
11.下面哪一种条件的改变可以使地下水发生化学沉积?____
A.压力变大
B.压力减小
C.温度升高
D. 水中游离的CO2含量增加
四、判断正误(或是非题,在试卷上或答题纸上写“对”或“错”,“√”或“×”)
1.石灰岩地区地下水主要埋藏于裂隙断裂中。
()
2.包气带指的是地下水面以下的部分,岩石空隙中充满了水的含水带。
()
3.承压水指的是充满于二个稳定隔水层中间的含水层中的地下水。
()
4.潜水指的是充满于二个稳定隔水层中间的含水层中的地下水。
()
5.粘土的孔隙度(20-90%)比砾石层的孔隙度(25-45%)大,所以粘土的透水性比砾石层好。
()
6.地下水与地表水之间常常可以互相补给。
()
7.地下水中CO2的浓度与局部的围压成正比,与温度成反比。
()
8.一般说,火成岩和变质岩只含裂隙水而不含孔隙水。
()
9.当钻孔打穿层间含水层上覆的不透水层后,如该处层间含水层的承压水头高于该处地面标
高时,则可获得自流水。
()
10.由于地下水水位的急剧升降变化,因而形成了多层溶洞。
()
11.溶沟、溶芽、石林是岩溶发育过程中形成于同一阶段的地貌景观。
()
12.一般民用井水中的水位可以代表该地区的潜水水位。
()
13.孔隙度大的岩石或疏松沉积物,其孔隙也大。
()
14.地下水是位于地表下进行潜蚀作用的,所以地下水潜蚀不会改变地表面貌的。
()
15.只要有可溶性岩石存在的地区就会产生喀斯特作用。
()
16.潜水面分布,在空间上是随地形起伏而起伏,在时间上是随其变化而变化的。
()
17.饱水带与包气带的界面就是饱水带的自由表面。
()
18.喀斯特地形的形成除了地下水的溶蚀作用外,风化作用和地面流水的侵蚀作用也起了重要
的作用。
()
五、图解题
1.图1为地下水的埋藏剖面,图中①、②、③分别表示什么?(3分)
(图1)
六、简答题
1.根据埋藏条件和含水层性质,地下水有哪些类型?各具有什么特点?
2.粘土的孔隙度比砂层大,但为什么前者为隔水层,后者却为良好的透水层?
3.论述地壳运动、水位升降与溶洞的关系?
4.喀斯特地区,多层溶洞所反映的地质意义是什么?
5.喀斯特(岩溶)发育可分成哪几个阶段?不同阶段各以什么特征为标志?
6.主要地表岩溶形态及成因。
7.喀斯特(岩溶)作用必须在哪些因素的互相配合下才能进行?
8.试述地下水的垂直分带和各带分布的岩溶地貌。
9.地下水运动有什么特点?运动速度受哪些因素影响?
10.地下水通常在那些条件下发生化学沉积?相应形成哪些类型的沉积物?
11.试比较地下水的剥蚀、搬运及沉积等作用与地表水有什么不同?
七、叙述题
1.简述地下水地质作用。
2.何谓喀斯特?有哪些地貌?其影响因素如何?
3.试述影响喀斯特发育的因素。