工程地下水问题

工程地下水问题王明章内容概要一、地下水基本特征•（一）地下水类型1、地下水的赋存形式2、地下水类型划分•（二）地下水性质1、物理性质2、化学性质•（三）地下水污染二、岩土的水理特征•1、软化性•2、透水性•3、崩解性•4、给水性•5、胀缩性三、工程地下水勘探中的主要问题•（一）水文地质单元调查1、调查的意义：2、存在的主要问题：•（二）钻孔简易水文地质观测1、观测的意义：2、存在的主要问题：•（三）水文地质钻孔设计及布置问题•1、钻孔结构设计•（1）小口径与大口径大区别承压水潜水（2）大口径的适宜条件rRKMSrRKMSQlg366.1ln2rRSSHKrRSSHKQlg))2(732.2ln)2(•2、水文地质孔布置•（1）存在的问题：•（2）建议的布孔及井结构方法：•①根据勘探孔地质编录、简易水文地质观测结果，编制场区隐伏岩溶平面分布图；•②根据勘探钻孔终孔后的水位实测资料，编制场地等水文线图；•③综合上述图件，找出场地中地下水主径流带，结合你见建筑物的结构特征，在住径流带上布设水文地质孔。•（四）场地地下水位问题经验不足的人员直接将测得孔中水位不加分析直接作为水位标在图上，结果造成不能真正查明场地地下水位。①首先确定与区域地下水有联系的钻孔。当场地位于水位地质单元的补给和径流区带时，在施工中冲洗液漏失的钻孔可认为是与当地地下水有水力联系的部位。反之，返水孔则为无水力联系的部位。②利用确定了与单地地下水系统有水力联系的钻孔实测的水位，编制等水位线图，则得出场地地下水位及其空间分布。•（五）抽水试验问题•1、试验方法：在勘探场地中，为求取含水层水文地质参数采用多孔非稳定流抽水试验效果会更好。一是需要抽水时间更短；二是试验结果更能反映岩层得导水性和储水性能；三是由于抽水时间短，在岩溶强烈发育的场地中，能较有效地避免由于抽水试验水位下竟导致的岩溶地面塌陷以及带来的不良工程地质问题（灾害）。•2、资料整理：①稳定流抽水试验资料整理、参数计算方法及要求•②非稳定流抽水试验资料整理方法及要求。•3、常见的问题①采用稳定流抽水试验延续时间不足。②一是潜水和承压水模型不分、混用；二是完整井和非完整井不分。四、工程地下水评价问题•（一）水文地质计算•1、水文地质参数计算（1）计算方法（2）参数计算结果分析•2、基坑涌水量预测计算问题（1）模型建立（2）计算方法•①大井法•实例:某场地，设计基坑长250m，宽125m，深12m。基坑开挖排水，地下水向未来基坑的运动为向集水井的承压~无压运动。•（1）计算公式0020ln])2[(rRhMMHkQFr0KHSR200rRR①渗透系数k=0.1465②充水层承压水柱高H=74.94m③充水含水层的厚度M=68.03m④含水层剩余饱水带厚度0h=59.94m⑤基坑疏干排水水位降深S=15m⑥“大井”半径⑦影响半径)(R⑧引用影响半径（3）计算结果)/(ln])2[(30020dmrRhMMHkQ•②干扰井群法ⅰ、叠加原理H=S1+S2+………………Snⅱ、干扰井原理ⅲ、参数取值＝0.1465×286.03＝9.966m2/d＝830.5m3/dⅳ、各节点静水位到充水含水层的水柱高ⅴ、场区进行有限单元剖分2125.2lgijjnjRatkQSiKMTTa坪子上牛黄包高坡穿洞门口野嘛萝老龙坎响水洞小麦孔麻风垭口水淹坝马家寨落围岩黄岩张家垭口轿子山三岔构箐上吉沙T1yn2T1ynT1y3T1yn2T1yn1ZK1ZK2ZK3ZK5ZK6ZK7ZK8ZK9ZK10ZK11ZK12ZK13ZK14J1J3J4J5J6J7J15J8J9J10J11J12J14J13J16J27J19J2J18J22J25J20J23ZK4J26J17ZK15J21A3'A3+500A4'A4+500A5'300130023003300330023001A3A3+500A4A4+500A5ZK1ZK2ZK3ZK5ZK6ZK7ZK8ZK9ZK10ZK11ZK12ZK13ZK14J1J3J4J5J6J7J15J8J9J10J11J12J14J13J16J27J19J2J18J22J24J25J20J23ZK4J26J17ZK15J21•ⅵ、计算程序•A、设置疏干工程方案（井数、井位、各井排水量等）•B、先求出各节点静水位到充水含水层的水柱高Hi；•C、计算井群在干扰条件下各计算节点处在计算末时刻的水位降Si，•D、判别:假设当首采区设计降深值与各井抽水疏干后的降深值相差不大，即小于一定值时（本次疏干设计取=1m）,则认为设计疏干工程达到效果。•E、当不满足上述要求，调整排水工程方案，设计疏干井的排水量或通过调整各井之间的距离及其他参数（K、T、A）来达到效果。•ⅶ计算流程输入N.M.K.t.a.Q（P）打印Q（P）FORE=0TOTSTEP30FORi=1TOMFORJ=1TON读入Rij,计算单井对i点影响降深，叠加各井对i点的累加影响水位降NEXTJNEXTI时段输出NEXTEENDⅷ、计算机程源序•基坑疏干井群干扰计算•5LPRINT“基坑疏干井群干扰计算”•6LPRINT“------------------------------------------------------”•10INPUT“N=?”;N•13INPUT“M=?”;M•15INPUT“t=?”;T•20INPUT“k=?”;K•30INPUT“a=?”;A•35DIMQ(N),S(M),H(M),Z(M)•40FORP=1TON•45INPUT“q(”;P;“)=?”;Q(p)•50LPRINT“Q(”;P;“)=?”;Q(p)•56LPRINT“------------------------------------------------------”•57LPRINT•60FORL=1TOM•62INPUT“H(”;L;“)=?”;H(L)•64NEXTL•66T1=0•70FORE=0TOTSTEP30•80T1=T1+30•82LPRINT“第”;T1;“时段”•83LPRINT“------------------------------------------------------”•85LPRINT•90FORI=1TOM•95D=0:S(I)=0•100FORJ=1TON•105READR•110U=Q(J)*LN(2.25*A*/R^2)•120IFU0THENGOTO150•130U=0•150G=U/(2*3.1416*K)•200D=D+U•230NEXTG•240S(I)=H(I)-SQR(H(I)^2-D)•250NEXTI•260FORW=1TOM•270LPRINTUSING“###.##”;“S(”;W;“)=?”;S(W)•275S(W)=0•280NEXTW•285FORK=1TOM•290Z(K)=H(K)-S(K)•300LPRINTUSING“###.##”;“Z(”;K;“)=?”;Z(K);•310NEXTK•320RESTORE•330LPRINT“------------------------------------------------------”•340LPRINT•350NEXTE•400END•500DATA疏干前后首基坑疏干水位等值线图坪子上牛黄包高坡穿洞门口野嘛萝老龙坎响水洞小麦孔麻风垭口水淹坝马家寨尖坡落围岩黄岩张家垭口轿子山三岔沟箐上吉沙ZK1ZK2ZK3ZK5ZK6ZK7ZK8ZK9ZK10ZK11ZK12ZK13ZK14ZK4ZK151042121090095010001200105011001150140014501500疏干后等水位线疏干前等水位线zk14,Q=1250m/d33/d2102052001951904003002000100zk14,Q=1550m时间（天）降深（米）基坑中心地下水位降深水位历时曲线图•（二）地下水对建筑材料的腐蚀性评价•1、水化学分析的项目•包括“PH、EH（自然电位）、电导率、溶解氧、酸度、碱度、矿化度、游离CO2、侵蚀性CO2、Na+、K+、Ca2+、Mg2+、NH+、Fe+3、Fe+2、Cl-、SO4-2、HCO3+、CO3+、NO3—及有机质。2、地下水对建筑材料的腐蚀性评价方法及判定标准按环境类型水和土对混凝土结构的腐蚀性腐蚀等级腐蚀介质环境类型ⅠⅡⅢ弱中强硫酸盐含量SO4-2（mg/l）250~500500~1500﹥1500500~15001500~3000﹥30001500~30003000~6000﹥6000弱中强镁盐含量Mg2+（mg/l）1000~20002000~3000﹥30002000~30003000~4000﹥40003000~40004000~5000﹥5000弱中强氨盐含量NH+（mg/l）100~500500~800﹥800500~800800~1000﹥1000800~10001000~1500﹥1500弱中强苛性碱含量OH-（mg/l）3500~43004300~5700﹥57004300~57005700~7000﹥70005700~70007000~10000﹥10000弱中强总矿化度（mg/l）1000~20002000~5000﹥30002000~50005000~6000﹥60005000~60006000~7000﹥7000按地层渗透性水碓混凝土的腐蚀性评价腐蚀等级PH值侵蚀性CO2（mg/l）HCO3-（mmol/l）强透水层弱透水层强透水层弱透水层强透水层弱透水层弱中强5.0~6.54.0~5.0﹤4.04.0~5.03.5~4.0﹤3.515~3030~60﹤6030~6060~100——1.0~0.5﹤0.5————————水对钢筋混凝土中钢筋的腐蚀性评价腐蚀等级Cl-（mg/l）长期浸水干湿交替弱中强﹥5000————100~500500~5000﹥5000水对钢结构腐蚀性评价腐蚀等级PH值、（Cl-+SO42-）含量（mg/l）弱中强PH值3~11（Cl-+SO42-）﹤500PH值3~11（Cl-+SO42-）≧500PH值﹤3（Cl-+SO42-）任何浓度（三）地下水“基坑突涌”评价•当基础下部存在承压含水层，应对基坑开挖后承压水冲毁基坑底板，产生“基坑突涌”的可能性进行计算和评价。•1、土质隔水层的评价方法hHWhHW)/(hH＜w)/（基坑不产生突涌基坑将产生突涌当•2、岩质隔水底板的评价方法pRppttrltKH222PRPpRtKlrHKlrlt4))8((22PHtHpttt当底板稳定，无突水可能或可能性小。＞或＜底板不稳定，无突水可能或可能性大。ttpt＞＞tHPH＜当或（三）地下水对结构的上浮作用评价•抗浮设防水位——基础砌置深度内起主导作用的含水层中地下水在建筑物运行期间的最高水位。•抗浮设计按照最不利原则——一是地下抗浮设计水位，二是基础埋设设置深度及地层条件。•抗浮设防水位按照建筑场区及相邻地下水位动态长期监测资料，以历史最高水位确定。（四）地下水对边坡和基坑工程影响评价•1、降低边坡岩土的力学指标；•2、引起锚杆或土钉与周围岩土间的握裹力降低，从而降低抗拔力。•3、造成只虎工程施工难度加大，使支护结构嵌固深度不够。•4、地下水控制（排水）不当，造成基坑侧壁土体流失形成潜蚀，威胁基坑边坡的安全。•（五）基坑排水引发岩溶地面塌陷评价与预测•1、岩溶塌陷与含水介质的关系•2、岩溶塌陷成因类型•3、基坑排水引发岩溶塌陷的预测与预防（六）其他工程水文地质问题评价•1、对以软质岩石、强风化岩、残积土、膨胀土等岩土体作为基础持力层的建筑场地，应着重评价地下水活动对上述岩土体可能产生的软化、崩解、胀缩等作用。•2、在地基基础压缩层范围内存在松散、饱和的粉细砂、粉土时，应预测产生潜蚀、流砂、管涌的可能性。五、地下水引起的岩土工程危害