地下水埋藏条件

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存在于地表下面土和岩石的孔隙、裂隙或溶洞中的水称为地下水。
a.地下水埋藏条件 人们常把透水的地层称为透水层，而相对不透水的地层称为隔水层。按埋藏条件的不同地下水可分为：	图6.1.12
1. 上层滞水：
指埋藏在地表浅处，局部隔水层(透镜体)的上部，而有自由水的地下水(图6.1.12)
2. 潜水：
指埋藏在地表下第一个稳定隔水层以上的具有自由水面的地下水(图6.1.12)
3. 承压水：
指充满于两个稳定隔水层之间的含水层中的地下水(图6.1.12)
b.土的透水性 土的透水性是指水流通过土中孔隙的难易程度。
1. 达西定律	图6.1.13
法国学者达西于1856年作了砂土渗透实验，得出直线渗透定律： 　 式中： V — 水在土中的渗透速度，单位为mm/s； i — 水头梯度或称水力坡降，i=(H[size=-2]1-H[size=-2]2)/L， H[size=-2]1-H[size=-2]2是M[size=-2]1和M[size=-2]2二点的水头差，L为水流过的距离(图6.1.13)； K — 土的渗透系数，单位为mm/s，表示土的透水性质的系数。
砂土的渗透速度与水头梯度的关系如图6.1.14a线； 粘土的渗透速度与水头梯度的关系如图2.1.14b线即为： 　 　 式中i[size=-2]1′是起始梯度。 　 土的渗透系数的物理意义为：单位水力坡降(i=1)时的渗透速度。 　 表6.1.2列出各种不同粗糙、级配、结构的土的渗透系数。	图6.1.14
表6.1.2 各种土的渗透系数参考值 土 的 名 称 渗透系数 (mm/s) 致密粘土 < 10 粉质粘土 10～10 粉土、裂隙粘土 10～10 粉砂、细砂 10～10 中 砂 1.0～10 粗砂、砾石 10～1.0
土的渗透流量用下式计算： 式中A为渗透水流的过水断面cm。
粘土的渗透系数可用下式计算： 式中： a — 测管的过水断面积； t[size=-2]1-t[size=-2]2 — 测试时间； h[size=-2]1，h[size=-2]2 — 不同时间的水头。
2. 动水力G[size=-2]D
地下水的渗流对土单位体积内的骨架产生的力称为动水力G[size=-2]D，用下式计算： 动水力的单位为KN/m。
3. 流砂和潜蚀
当渗透水流自下而上运动时，动水力方向与重力方向相反，土粒间的压力将减小。当动水力等于或大于土的有效重度时，土粒间的压力被抵消，于是土粒处于悬浮状态，土粒随水流动，这种现象称为流砂。 流砂产生的条件是： 式中icr是临界水头梯度，可用下式计算： 当水流的水力坡降很大时，水流把土体粗粒中孔隙中充填的细粒土带走，破坏土的结构，这种作用称为潜蚀。
c.地下水的侵蚀性 地下水含有各种化学成分，或某些成分含量过多时，对混凝土、可溶性石料及钢材都存在侵蚀的危害。可分为：
1. 结晶性侵蚀
指地下水中含(SO[size=-2]4)过多与混凝土中的Ca(OH)[size=-2]2起作用，生成石膏结晶(CaSO[size=-2]4·2H[size=-2]2O)，这时混凝土体积增大。硫酸钙还能与混凝土中的铝酸钙作用生成铝与钙复硫酸盐 (3CaO·Al[size=-2]2O[size=-2]3·3CaSO[size=-2]4·31H[size=-2]2O)，由于生成物的体积比化合前膨胀2.5倍，可使混凝土严重破坏。
2. 分解性侵蚀
指地下水中氢离子浓度(PH值)和重碳酸离子(HCO[size=-2]3)及游离子CO[size=-2]2等含量过多时，对混凝土的分解破坏作用。
3. 结晶分解复合型侵蚀 这种侵蚀指同时具有上述两种侵蚀的性质。