水利工程地质-第3章坝区渗漏.ppt

第三章水流地质作用与库坝区渗
漏的工程地质分析
地下水对工程的影响
水库与坝区渗漏的工程地质分析
地下水与工程
⒈浮托作用
指:地下水对水位以下的岩土体有静水压力的作
用,并产生浮托力
天府广场
地表面
约30m
过街隧道
地下商城
地铁车站
施工完
成后地
下水位
抗拔桩
确定:可由阿基米德原理确定,即地下水位以下岩
石、土颗粒以及水位以下建筑物体积的浮力
⒉潜蚀作用
潜蚀:指岩土体中由于渗透水流的冲刷作用,将其中细小颗粒冲
走带出的现象。
潜蚀的危害:
使岩土体结构松散
空隙率增大
强度降低
形成空洞
地基岩土体破坏
易发生潜蚀的地层
•粉细砂、粉土地层(施工降水时极易发生)
•软弱夹层泥化夹层断层破碎带
•剧、强烈风化带
•可溶盐类物质胶结岩层
潜蚀分类
机械潜蚀
化学潜蚀
机械
潜蚀
指:由渗透水流的动水压力冲走细小颗粒
产生
条件
单位动水压力>或=潜蚀处的细小颗粒的浮重度;
渗透水流的水力坡度>产生潜蚀的临界水力坡度
Ic=(G-1)(1-n)+
Ic —临界水力坡度
G —土颗粒密度
n —土的孔隙度(小数)
分为
发展型
非发展型
管涌
形成
过程
渗流出口处侵蚀成孔洞
孔洞不断溯源发展
岩土体渗透变形(结构变松、强度降低)
渗流力
土颗粒被带走
潜蚀发生
水流集中管道形成
单位动水压力
渗流
渗透途径减短、水力梯度增大的水流向其集中
管涌形成
⒊流砂
现象
易发生岩土环境—粉细砂和粉土地层
一般现象—粉细砂土层被水饱和后产生整体流动
产生条件
水力坡降>临界水力坡降
土的孔隙度越大,越易产生流砂现象
渗透系数越小,排水性能越低,愈易形成流砂
危害
影响开挖工作面上的施工
影响开挖工作面附近地面建筑物的稳定
倒塌的楼房位于上海中山南路,这是正在施工中的地铁4号线(浦东南路至南浦大桥)区间隧道浦西联络通道发生大量流沙涌入,引起地面大幅沉降所致。
⒋基坑
突涌
产生原因—基坑下部有承压水
一般现象—基坑开挖引起承压水头压力冲毁基坑底板
可能性评价公式
M≥(γw/γ)H
M —基坑开挖后不透水层厚度
γ—土的重度(KN/m3)
γw —水的重度(KN/m3)
H —承压水头
防治措施—打减压井降低基坑下部承压水头
⒌地下水对建筑材料的腐蚀作用
⑴地下水
化学成分
主要气体成分: N2 O2 CO2 H2S
阳离子: H+ Na+ K+ Ca2+ Mg2+ Fe3+ Fe2+
阴离子: OH- Cl- SO42- CO32- HCO3- SiO32-
主要离子: Na+ K+ Ca2+ Mg2+ Cl- SO42- HCO3-
胶体: Fe(OH)3 Al(OH)3 H2SiO3
有机质: 碳、氢、氧为主的高分子化合物
⑵地下水的总矿化度:地下水中所含各种离子、分子与化合物
的总量,以每公升中所含克数表示。
⑶地下水的总硬度:地下水中Ca2+ 、Mg2+ 离子及其化合物的
总量,GPG(克/加仑)为水硬度单位。
⑷水的
硬度
分类
0~
~
~
7~
~

美国
WQA
标准
Note: 2 lists here
⑸结晶类腐蚀
产生原因:地下水中SO42- 离子含量超标
化学
反应
SO42- + Ca(OH)2(混凝土中的)
CaSO4·2H2O(二水石膏结晶体)
CaO· Al2O3·3 CaSO4·31H2O(水化硫铝酸钙(水泥杆菌))
与CaO·Al2O3·6H2O (水化铝酸钙)反应
腐蚀现象
%
在混凝土中产生很大的内应力
强大的内应力将破坏混凝土结构
⑹分解类腐蚀
产生原因: 水中侵蚀性 CO2含量过大
化学反应:CaCO3+H2O+CO2 Ca2++2HCO3-
腐蚀现象:将混凝土中固体CaCO3分解
⑺复合类腐蚀
产生原因:水中NH4+、NO3-、Cl-和Mg2+超标
化学
反应
与CaO·Al2O3·6H2O
(水化铝酸钙)反应
CaO· Al2O3·3 CaSO4·31H2O(水化硫铝酸钙(水泥杆菌))
MgSO4 + Ca(OH)2 (混凝土中的)
Mg(OH)2
CaSO4 ·2H2O(二水石膏结晶体)
MgCl2+ Ca(OH)2 (混凝土中的)
Mg(OH)2+CaCl2
腐蚀现象
结晶膨胀
分解流失
⒍施工排水
明排水法:截、疏、抽(排