地下水的主要化学性质
酸碱度（pH值）: 取决于水中氢离子浓度。根据pH分5类。
硬度: 取决于水中Ca2+, Mg2+。总硬度, 暂时硬度, 永久硬度。
硬度的表示法有两种：1、德国度；2、每升水中含有 Ca2+和Mg2+的毫摩尔数。1毫摩尔硬度＝2.8 德国度。
总矿化度：地下水中离子、分子和各种化合物的总量称总
多层承压含水层。
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五、裂隙水
裂隙水 按成因：
•风化裂隙水 •成岩裂隙水 •构造裂隙水
按埋藏条件：
•面状裂隙水 •层间裂隙水 •脉状裂隙水
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六、岩溶水
岩溶水 特点：空间分布极
不均匀，动态变化 强烈，流动迅速， 排泄集中。
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七、泉水
泉（fountain）：地下水出露于地表的天然露头。 按水头性质分：
酸性侵蚀：pH值低的酸性水对混凝土具腐蚀性。
镁盐侵蚀：水中镁盐与混凝土作用后生成化合物溶解于水。
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第三节 地下水的类型 地下水埋藏类型
地下水埋藏示意图
1－承压水位; 2－潜水位; 3－隔水层; 4－含水层;
A-承压水井;B-自流水井;C-潜水井
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地下水埋藏类型
地下水的类型
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作业题
2. 某地区承压水等水位线图见下图. 试确定： 图中C点承压水位埋深、承压水头大小、含水层埋深。
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作业题
3.已知承压水头H0=4m，坑底隔水层厚度H=1.0m，土的重度为 20kN/m3。
①判断基坑是否会发生突涌现象？
②如果发生突涌，计算基坑中心承压水位的降深；
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岩层的划分——依据各类岩石的水理性质
透水层（pervious layer）：
透水的岩土层。
滞水层（半透水层）：弱透水的岩土层。 含水层（aquifer）：
当透水层被水充满时称含水层。
隔水层（interlayer）：
不透水但可含水的岩土层。
含水层的形成条件：岩土层有较大空隙；为隔水层所限；
有补给来源。
地面沉降是一个环境工程地质问题。
给建筑物、上下水道及城市道路都带来很大危害 引起向沉降中心的水平移动，使建筑物基础、桥墩 错动，铁路和管道扭曲拉断。
控制地面沉降的方法。
合理开采地下水 对已发生的地区，对含水层回灌
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地面塌陷
地面塌陷是松散土层中所发生的突发性陷落，多发
生于岩溶地区。
危害
破坏农田、水利工程、交通线路 引起房屋破裂倒塌、地下管道断裂
一、上层滞水
上层滞水（perch ground water）
包气带中聚集在局部隔水层之上的重力水。
特征：接近地表，分布范围有限，接受大气降水补给，以
蒸发形式或向隔水底板边缘排泄。动态变化很不稳
定。
工程意义：常始料不及涌入基坑。
供水意义不大。 在寒冷地区易引起道路冻胀和翻浆。
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二、潜水
潜水（phreatic water）
T-潜水埋藏深度;M-含水层厚度;H-潜水位
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二、潜水 潜水等水位线图：潜水面的形状可用等高线图表示
可解决如下问题：
1 确定潜水流向 2 确定潜水的水力坡度 3 确定潜水的埋藏ຫໍສະໝຸດ 度4 确定潜水与地表水的关系
虚线－潜水等水位线
实线－地形等高线
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二、潜水
潜水与地表水的关系
(a) 潜水补给河流
矿化度，简称矿化度。
地下水的侵蚀性：指地下水对混凝土及钢筋构件的侵蚀破
坏能力。
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二、地下水的化学成分 地下水对建筑材料的腐蚀性
溶出侵蚀：混凝土中Ca(OH)2成分被水溶解。
碳酸侵蚀：含侵蚀性CO2的水溶解混凝土中的钙质而使
混凝土崩解。
硫酸盐侵蚀：水中SO42-与混凝土作用生成新的化合物，
由于体积膨胀而胀裂。
管涌与流砂
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基坑突涌
隔水层的安全厚度：
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
则：S H 0 H W
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地下水对混凝土的侵蚀性
溶出侵蚀 碳酸侵蚀 硫酸盐侵蚀 一般酸性侵蚀 镁盐侵蚀
主要内容 第一节 地下水的概念 第二节 地下水的物理性质和化学成分 第三节 地下水的类型及主要特征 第四节 地下水与工程建设
(b)河流补给潜水 潜水与地表水之间的关系
(c)单侧补给
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三、承压水 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。
自流盆地剖面图
A－补给区 B－承压区
C－排泄区
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三、承压水
承压水的埋藏类型
承压水的形成主要取决于地质构造
向斜构造
埋藏有承压水的向斜构造称为承压盆地或自流盆地。 补给区：在自流盆地边缘出露于地表 承压区：在自流盆地的中部，是主体，分布面积较大。 排泄区：与承压区相连，高程较低，常位于低洼地区。
1. 上升泉 2. 下降泉
按出露原因分：
1. 2. 3. 4. 侵蚀泉 接触泉 溢出泉 断层泉
按温度分：
1. 冷泉 2. 温泉
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作业题
1.某地区潜水等水位线图见下图。试确定 ①河水与潜水之间的补排关系； ②A、B两点间的平均水力坡降（A、B两点距离近似为60m）； ③若在C点处凿井，多深可见潜水面？
H1－初见水位 H2－承压水位
H－承压水头
h－承压水位埋深
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三、承压水
承压水等水位线图——承压水面上高程相等点的连线图
（a）等水压线图；
（b）水文地质剖面
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
防治措施
在重大工程附近应严格禁止能引起地下水位大幅度 改变的工程施工，如必须施工，应进行回灌。
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渗透变形——流砂、管涌
渗透变形 (seepage deformation)
管涌：单个土颗粒发生独立移动的现象。
多发生在不均匀的砂砾土中。
流砂：一定体积的土粒同时发生移动的现象。
多发生在均质砂土层和粉土层中。
埋藏在地面以下第一个稳 定隔水层之上具有自由水面的 重力水。 特征：1、与大气相通，具自 由水面，一般补给区与分布区 一致；2、动态受气候影响较 大；3、潜水面形状受地形影 响；4、潜水的排泄方式主要 有垂直排泄和水平排泄两种方 地下水埋藏示意图 式。 1－沙层; 2－隔水层; 3－含水层;4－潜水面; 5－基准面；
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第二节 地下水的物理性质与化学成分
地下水的物理性质：
温度：随埋藏深度而异，埋藏越深，水温越高。按温度分 5 种。 颜色：由于某种离子含量较多，或者富集悬浮物和胶体物质。 透明度：取决于地下水中的固体与悬浮物的含量。按透明度分4级 气味：含有某些离子或某种气体时，可以散发出特殊的臭味。 味道：含有其他化学成分如一些盐类或气体时，会有一定的味感。 密度：决定于水中所溶盐分的含量多少。 导电性：取决于其中所含电解质的数量和质量。 放射性：在特殊储藏环境下，受到放射性矿物的影响，具有一定
4. 管涌：不合理的地下水流动
5. 浮托作用：地下水对位于水位以下岩石、土层和建筑物
6. 基坑突涌：基坑下伏有承压含水层
7. 对混凝土的侵蚀性：地下水中的各种化学成分
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地面沉降
软土地区大面积抽取地下水，将造成大规模的 地面沉降。
许多沿海城市如上海、宁波、天津前些年发生了严 重的地面沉降。 天津地面最大沉降量达2.16 m。
小结
第一节 地下水的概念 地下水的分类，地下水与经济活动的关系 第二节 地下水的物理性质和化学成分 地下水的物理性质、化学成分、化学性质 第三节 地下水的类型及主要特征 上层滞水、潜水、承压水、孔隙水、裂隙 水、岩溶水、泉水 第四节 地下水与工程建设 地下水对土木工程的不良影响
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第四章 地下水
的放射性。
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二、地下水的化学成分
地下水常见的化学成分：
气体成分 O2 N2 H2S CO2 离子成分 ClSO42HCO3Na+ K+ Ca2+ Mg2+ 胶体成分
有机胶体 无机胶体
有机成分 细菌成分
生物遗体分解
病源菌 非病源菌
Fe2O3 Al2O3 H2SiO4
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二、地下水的化学成分
单斜构造
埋藏有承压水的单斜构造称为承压斜地或自流斜地。 形成自流斜地的构造条件： • 断层构造形成承压斜地 • 岩层尖灭形成承压斜地 • 山前承压斜地
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三、承压水
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三、承压水 承压水特征
不具自由水面，并承受一
定的静水压力；
分布区和补给区不一致； 动态变化较稳定； 不易受地面污染。
裂隙：坚硬岩石受地壳运动及其他内外地质营力作用的
影响产生的空隙。 裂隙的发育程度用裂隙率Kt 表示。
溶隙：可溶岩（石灰岩、白云岩）中的裂隙经地下水流
长期溶蚀而形成的空隙。这种地质现象称为喀斯特。 溶隙的发育程度用溶隙率Kk 表示。
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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
四、孔隙水
洪积物中的地下水
潜水深埋带 潜水溢出带 潜水下沉带
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四、孔隙水
不同含水层空隙中的地下水