第二章地下水与不良地质现象

第二章地下水和不良地质现象一、地下水地质作用二、岩溶三、滑坡与崩塌四、泥石流五、地震六、区域性土本章主要内容地球上的水：水以不同的物质状态（固态、液态、气态）存在于地球大气圈、生物圈、水圈和岩石圈中。通常把大气圈中的水降落到地面称为大气降水；地表上的江河、湖泊、海洋中的水称为地表水；埋藏在地表以下岩（土）体的孔隙、裂隙、溶隙中的水称为地下水。来源：大气降水冰雪融水地表水参与全球水的循环地下水的来源第一节地下水地质作用1.地表水地质作用（1）地表水分类面流：雨水、冰雪融水在地表斜坡形成的薄层片状细流，因此又叫片流；洪流：当面流增大到一定程度，就会自动在斜坡低洼处汇集成线状的较强的洪流；河流：由降水或地下涌出地表的水，汇集在地面低洼处，在重力作用下周期地沿流水本身造成的沟谷流动，形成河流。第一节地下水地质作用1.地表水地质作用（2）河流的侵蚀作用垂直：河流在水流作用下垂直向下切割岩石并使河道不断加深的过程；（下蚀作用）向源：当侵蚀能力较强的水系，可以把另一侧侵蚀能力较弱的水系的上游支流夺过来；侧向地壳岩石中的水液态水固态水气态水岩石骨架中的水（矿物结合水）沸石水结晶水结构水岩石空隙中的水结合水（矿物表面）强结合水弱结合水重力水毛细水第一节地下水地质作用2.地下水概述地下水存在的形式：孔隙水、裂隙水、岩溶水。对工程影响较大的地下水是：毛细水和重力水。存在于地下水位以上包气带中毛细管内的水。支持毛细水悬挂毛细水孔角毛细水◆毛细水毛细水第一节地下水地质作用2.地下水概述◆毛细水第一节地下水地质作用◆毛细水支持毛细水悬挂毛细水第一节地下水地质作用按埋藏条件：包气带水、潜水、承压水；按含水介质的不同划分：孔隙水、裂隙水、岩溶水。第一节地下水地质作用3.地下水基本类型地下水综合分类介质类型孔隙水裂隙水岩溶水包气带水孔隙上层滞水裂隙上层滞水岩溶上层滞水潜水孔隙潜水承压水裂隙承压水岩溶承压水埋藏条件第一节地下水地质作用•包气带、地下水面、饱水带；•包气带水：结合水、毛细水、空气、气态水、过路重力水、上层滞水。第一节地下水地质作用包气带水•包气带水来源：大气降水、地表水、地下水毛细上升、地下水蒸发；•包气带水运动：重力向下、蒸发毛细力上升、雨季下渗、雨后蒸发（深部下渗）。•包气带水（盐）运动影响因素：气候、天然及人工植被、人类生活与生产。•饱水带：岩石空隙全部为液态水充满。•特点：水体连续分布、能传递静水压力、在水头差作用下发生连续运动。第一节地下水地质作用包气带水指埋藏于地面以下第一个稳定隔水层之上具有自由表面的重力水。潜水没有隔水层，或只有局部的隔水层。潜水的自由表面为潜水面第一节地下水地质作用潜水潜水的特征基本特点：与大气圈、地表水圈联系密切，积极参与水循环；根本原因是埋藏浅，且上部没有连续隔水层。动态特点：季节变化明显。潜水积极参与水循环，资源易于恢复补充，但受气候影响，且含水层厚度一般比较有限，其资源通常缺乏多年调节性。易受污染。水质主要取决于气候、地形、岩性条件。第一节地下水地质作用大气降水潜水的补给含水层中地下水从外部（如大气降水、地表水等）获得大量补充的过程称为地下水的补给。补给方式•⑴大气降水;•⑵地表水的补给；•⑶含水层之间的补给；•⑷凝结水；•⑸人工补给地表水的补给第一节地下水地质作用潜水的排泄•⑴蒸发;•⑵泉的排泄；•⑶向地表水排泄；•⑷人为排泄。潜水的排泄——泉潜水补给河流第一节地下水地质作用埋藏并充满在两个隔水层之间的含水层中的地下水，是一种有压重力水。第一节地下水地质作用承压水承压水特征特点：参与水循环较潜水差，循环慢，受气象、水文条件变化影响较小，动态较稳定。水资源不易补充、恢复，因含水层厚度大，往往具有多年调节性。不易受污染，一旦污染，难以净化。水质：取决于埋藏条件、与外界联系程度。第一节地下水地质作用承压水的形成最适宜形成承压水的地质构造有：向斜构造单斜构造承压盆地承压斜地断裂构造形成承压斜地承压盆地第一节地下水地质作用地表水补给承压水的补给⑴大气降水；⑵地表水；⑶潜水。大气降水补给潜水补给第一节地下水地质作用承压水的排泄⑴向潜水排泄；⑵泉的排泄；⑶向地表水排泄。向潜水排泄向泉排泄向地表水排泄第一节地下水地质作用裂隙水及岩溶水裂隙水1)风化裂隙水风化裂隙：卸荷裂隙：2)成岩裂隙水成岩裂隙：陆地玄武岩裂隙3)构造裂隙水构造裂隙纵裂隙横裂隙斜裂隙层面裂隙——贮存于岩石裂隙中的地下水。裂隙水第一节地下水地质作用裂隙水及岩溶水岩溶水——贮存并运移于岩溶化地层中的水岩溶（喀斯特）――独特的地貌现象及特殊的水文地质现象。――地表岩溶、地下岩溶。象鼻山漓江风光第一节地下水地质作用岩溶，也称喀斯特(Karst)，它是由于地表水或地下水对可溶性岩石溶蚀的结果而产生的一系列地质现象。如溶沟溶槽、溶洞、暗河等。土洞则是由于地表水和地下水对土层的溶蚀和冲刷而产生空洞，空洞的扩展，导致地表陷落的地质现象。第二节岩溶岩溶与土洞作用的结果，可产生一系列对工程很不利的地质问题。如岩土体中空洞的形成；岩石结构的破坏；地表突然塌陷；地下水循环改变等。这些现象，严重地影响建筑场地的使用和安全。第二节岩溶◆岩溶的主要形态岩溶形态是可溶岩被溶蚀过程中的地质表现。可分为地表岩溶形态和地下岩溶形态。地表岩溶形态有：溶沟(槽)、石芽、漏斗、溶蚀洼地、坡立谷、溶蚀平原等。地下岩溶形态有：落水洞(井)、溶洞、暗河，天生桥等。第二节岩溶石林天生桥岩溶竖井石钟乳常见的岩溶现象溶洞岩洞岩溶水石钟乳常见的岩溶现象云南石林西藏那曲麦莫溶安康狮王溶洞◆岩溶的主要形态1)溶沟溶槽：微小的地形形态，它是生成于地表岩石表面，由于地表水溶蚀与冲刷而成的沟槽系统地形。2)漏斗：是岩溶发育地段的小型洼地，截面呈圆形或椭圆形，直径一般为数十至数百米，深度常为数米或数十米。第二节岩溶◆岩溶的主要形态3)溶蚀洼地：溶蚀洼地是由许多的漏斗不断扩大汇合而成。平面上呈圆形或椭圆形，直径由数百米到数米。溶蚀洼地周围常有溶蚀残丘、峰丛、峰林，底部有漏斗和落水洞。第二节岩溶◆岩溶的主要形态4)坡立谷和溶蚀平原：坡立谷是一种大型的封闭洼地，也称溶蚀盆地。面积由几平方公里到数百平方公里，坡立谷再发展而成溶蚀平原。在坡立谷或溶蚀平原内经常有湖泊、沼泽和湿地等。底部经常有残积洪积层或河流冲积层覆盖。第二节岩溶◆岩溶的主要形态5)落水洞和竖井：皆是地表通向地下深处的通道，其下部多与溶洞或暗河连通。它是岩层裂隙受流水溶蚀、冲刷扩大或坍塌而成。常出现在漏斗、槽谷、溶蚀洼地和坡立谷的底部，或河床的边部，呈串珠状排列。第二节岩溶◆岩溶的主要形态6)溶洞：是由地下水长期溶蚀、冲刷和塌陷作用而形成的近于水平方向发育的岩溶形态。溶洞早期是作为岩溶水的通道。因而其延伸和形态多变，溶洞内常有支洞、有钟乳石、石笋和石柱等岩溶产物。这些岩溶沉积物是由于洞内的滴水为重使碳酸钙沉淀而成。第二节岩溶◆岩溶的主要形态7)暗河：是地下岩溶水汇集和排泄的主要通道。部分暗河常与地面的沟槽、漏斗和落水洞相通，暗河的水源经常是通过地面的岩溶沟槽和漏斗经落水洞流入暗河内。因此，可以根据这些地表岩溶形态分布位置，概略地判断暗河的发展和延伸。第二节岩溶◆岩溶的主要形态8)天生桥：是溶洞或暗河洞道塌陷直达地表而局部洞道顶板不发生塌陷，形成的一个横跨水流的石桥。称其为天生桥。天生桥常为地表跨过槽谷或河流的通道。第二节岩溶岩溶地质灾害的防治1)．填堵法第二节岩溶岩溶地质灾害的防治隧道边墙下溶洞处理2)．跨越法采用梁式基础或拱形结构跨越溶洞、沟槽等，或用刚性大的平板基础覆盖沟槽、溶洞。第二节岩溶岩溶地质灾害的防治3)．灌注法对于埋深大，体积也大的溶洞，可通过钻孔向洞内灌入水泥砂浆或混凝土以堵塞洞穴。4)．排导法在查明水的来源情况、实地的地形、生产条件和场地情况的条件下，采用不同的排导方法，使水流改道疏干建筑地段；对洞穴或裂隙涌水可用粘土、浆砌片石或其它止水材料堵塞等。5）打桩法目的除提高支承能力外，并有靠桩来挤压挤紧土层和改变地下水渗流条件的功效。第二节岩溶滑坡的定义及构造滑坡是斜坡土体和岩体在重力作用下失去原有的稳定状态，沿着斜坡内某些滑动面(或滑动带)作整体向下滑动的现象。特点：•滑动的岩土体具有整体性；•斜坡上岩土体的移动方式为滑动；•滑坡体的下缘常为滑动面或滑动带的位置。速度：缓慢－加速；快速－表面翻滚－崩塌型滑坡。第三节滑坡与崩塌滑坡的定义及构造完全、典型的滑坡具有的基本构造特征：第三节滑坡与崩塌滑坡的定义及构造1.滑坡体：斜坡内沿滑动面向下滑动的那部分岩土体。大体上仍保持有原来的层位和结构构造的特点。滑坡周界。体积大小不等。2.滑动面、滑动带和滑坡床：滑坡体沿其滑动的面称滑动面。滑动面以上，被揉皱了的厚数厘米至数米的结构扰动带，称滑动带。有些滑坡的滑动面(带)可能不只一个，在最后滑动面以下稳定的岩土体称为滑坡床。第三节滑坡与崩塌滑坡的定义及构造滑动面的形状：圆弧形、直线形或折线形、直线和圆弧复合型、后部常呈弧形，前部呈近似水平的直线。滑动面：大多数位于粘土夹层或其他软弱岩层内。光滑。附近的岩土体通常是潮湿的，甚至达到饱和状态。许多滑坡的滑动面常常有地下水活动，在滑动面的出口附近常有泉水出露。第三节滑坡与崩塌滑坡的定义及构造3.滑坡后壁：滑坡体滑落后，滑坡后部和斜坡未动部分之间形成的一个陡度较大的陡壁称滑坡后壁。实际上是滑动面（滑床）在上部的露头。形态呈“圈椅”状，称为滑坡圈谷。4.滑坡台地：滑坡体滑落后，形成阶梯状的地面称滑坡台地。滑坡台地的台面往往向着滑坡后壁倾斜。滑坡台地前缘比较陡的破裂壁称为滑坡台坎。有两个以上滑动面的滑坡或经过多次滑动的滑坡，经常形成几个滑坡台地。5.滑坡鼓丘：滑坡体在向前滑动的时候，如果受到阻碍，就会形成隆起的小丘，称为滑坡鼓丘。6.滑坡舌：滑坡体的前部如舌状向前伸出的部分称为滑坡舌。第三节滑坡与崩塌滑坡的分类划分依据名称类型滑坡的特征按滑坡物质组成成分覆盖层滑坡粘性土滑坡粘性土本身变形滑动，或与其他成因的土层接触面或沿基岩接触面而滑动。黄土滑坡不同时期的黄土层中的滑坡，并多群集出现，常见于高阶地前缘斜坡。碎石滑坡各种不同成因类型的堆积层体内滑动或沿基岩面滑动。风化壳滑坡风化壳表层间的滑动；多见于岩浆岩(尤其是花岗岩)风化壳中基岩滑坡均质滑坡发生在层理不明显的泥岩、页岩、泥灰岩等软弱岩层中，滑动面均匀光滑。切层滑坡滑动面与层面相切的滑坡，在坚硬岩层与软弱岩层相互交譬的岩体中的切层滑坡等。顺层滑坡沿岩层面或裂隙面滑动，或沿坡积层与基岩交界面或基岩间不整合面等滑动。特殊滑坡如融冻滑坡，陷落滑坡等。第三节滑坡与崩塌滑坡的分类划分依据名称类型滑坡的特征按滑坡体厚度浅层滑坡滑坡体厚度在6m以内。中层滑坡6～20m左右。深层滑坡20~30m左右超深层滑坡超过30m以上按滑坡的规模大小小型滑坡滑坡体体积小于3万m3中型滑坡3～50万m3大型滑坡50～300万m3巨型滑坡超过300万m3第三节滑坡与崩塌滑坡的发育过程一般说来，滑坡的发生是一个长期的变化过程，通常将滑坡的发育过程划分为三个阶段；蠕动变形阶段、滑动破坏阶段和渐趋稳定阶段，研究滑坡发育的过程对于认识滑坡和正确地选择防滑措施具有很重要意义。第三节滑坡与崩塌影响因素◆影响滑坡的因素引起斜坡岩土体失稳的因素称为滑坡因素。这些因素可使斜坡外形改变、岩土体性质恶化以及增加附加荷载等而导致滑坡的发生。1)斜坡外形：斜坡的存在，使滑动面能在斜坡前缘临空出露。这是滑坡产生的先决条件。同时，斜坡不同高度、坡度、形状等要素可使斜坡内力状态变化，内应力的变化可导致斜坡稳定或失稳。当斜坡愈陡、高度愈大以及当斜坡中上部突起而下部凹进，且坡脚无抗滑地形时，滑坡容易发生。第三节滑坡与崩塌影响因素◆影响滑坡的因素2)岩性：滑坡主要发生在易亲水软化的土层中和一些软岩中。例如粘质土、黄土和黄土类土、山坡堆积、风化岩以及遇水易膨胀和软化的土层。软岩有页岩、泥岩和泥灰岩、干枚岩以及风化凝灰岩等。3)构造：斜坡内的一些层面、节理、断层、片