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地下水的作用范文1
【關鍵詞】:地下水;建筑工程;影響
中圖分類號:TU991.11+2文獻標識碼:A文章編號:
一.引言
地下水是地質依存的環境之一,地下水影響著建筑工程的穩定性。地下不僅可以通過開挖涌出,也可以人為地向地質體內充水,通過增加地下濕度來提高地下水的水位高度,但值得嚴肅考慮的是,這些措施也可能帶來不利影響,會誘發地質災害產生。據科學研究表明,地下水是誘發自然災害的最主要因素之一,而地質災害中更是達到70%~80%都與地下水的狀況不佳有關。因此地下水是地質工程設計者在設計地質工程過程中需要十分重視的一個因素。
二.地下水對建筑工程的影響
當建筑施工場地存在地下水時,必須要重視由于水位變化以及其腐蝕性和滲流破壞性等不良影響因素給工程施工帶來的不利影響。
1.地下水的水位變化給工程建筑的不利影響。
站在地基和基礎的角度來看,地下水位的變化所帶來的后果是不利的。如果在地下水位的升降幅度變化不大的情況下,它所帶來的影響還并不明顯。一旦地下水位超過這一范圍值,在基礎底面以下壓縮層范圍內發生較大變化,就會產生嚴重的不利影響。水位上升超過一定值之后,會逐漸浸濕和軟化地下的巖土,這樣的結果就是使地基土的抗壓強度大大降低,增大了巖土的壓縮性能。當這種現象出現在是結構不夠穩定的濕陷性土、鹽漬土、膨脹性巖土等中時,會顯得更加嚴重,最后直至破壞建筑物,并導致建筑物的嚴重變形。如果建造的建筑物帶有地下室,它的防潮、防濕效能會大大下降。在壓縮層范圍內如果地下水的水位下降,則會加重土壤的自重應力,從而導致基礎的附加沉降。值得一提的是,如果地基上的土壤土質不均勻,或者地下水位沒有在整體建筑物的地下均勻而緩慢的下降,地質基礎就會由于受力不均勻而導致沉降。還有一點不可忽視的是,膨脹土或者粘土等土壤中的水分流失后會發生本身收縮,這同樣容易致使建筑物變形或者遭致破壞。地下結構物由地下水產生的浮力而托起,在鋼筋混凝土水池空池產生不利荷載的情形下,如果因突降暴雨而導致的地下水位猛升,必然會嚴重破壞建筑物的結構穩定。除此之外,當地上河流水位上漲時,會引起地下水水位同樣的上漲,這樣也就威脅到河流兩岸土壤的穩固性,如果是山區河流的話,這種地下水位的變化很可能破壞山谷兩岸的穩固,極易引發滑坡、泥石流。因此,在河流附近進行施工建造時,更應該要考慮周到,掌握該地地下水變化可能會給施工帶來的最大破壞,如果條件不允許,就要另擇場地進行建造。
2.地下水對建筑施工的不利影響。
在影響安全施工的所有自然因素之中,地下水是需要第一位考慮。地下水對建筑工程的不利影響體現在多個方面,主要有以下幾點:a.有些侵蝕性很強的地下水滲入,會逐漸侵蝕施工管材和它的基礎。b.施工排水可能改變地下水的動力條件,促使留存在基礎里面的細顆粒逐漸成為流砂,構成威脅。c.在往下深挖時,承壓水可能會突然井噴。d.由人為的施工降水可能會導致岸坡的不穩定。e.把廢棄的水排水向外任意排出,可能會引起新的地基隱患。
3.地下水對開挖基坑帶來的影響。以排樁加錨桿為例來說明地下水帶來的影響。
3.1不管采取哪種計算方法,在設計支護結構的過程中,地下水的水位變化如何,都直接對它的荷載大小產生影響。這也可能造成支護結構的直接失效或者是位移的數值過大。
3.2地下水水位的變化可能通過降低錨桿和四周土體之間的緊密度來損耗建筑物的抗壓力。
3.3地下水的變化不僅造成施工過程遇到各種困難,而且它會逐漸侵蝕支架結構,使得常常支護結構的穩定性下降。
3.4地下水水位變化不當可能造成侵蝕,破壞結構體系的整體穩定性。
3.5如果槽底的土質為粉土或者是砂土時,地下水位變化可能會導致基地的管涌和隆起。
4. 地下水的腐蝕性建筑物的影響。
當地下水中鎂、氯及硫酸根離子的濃度比較高時,對鋼筋混泥土所產生非常的腐蝕作用會非常大。當地下水中的硫酸根離子和鋼筋混凝土相互作用時,會生成產生復硫酸鹽。它的體積會比原來增大2.5倍,這在很大程度上破壞了鋼筋混泥土的結構;此外,含有碳酸鈣和氫氧化鈣的混凝土會被帶酸性的地下水所腐蝕;氯離子不僅會腐蝕鋼筋,也會很大程度上侵蝕混凝土。
5.地下水帶來的流沙現象對建筑施工的危害。
流沙在所有的地質災害中屬于危害較大的一類。流沙現象是由從下往上而滲流出來的地下水所產生的力量同土壤的有效重量大致相同時所造成的,這時候,原來土壤顆粒相互之間的應力就會逐漸消失,這樣就導致土壤顆粒處在半懸浮的狀態中,并且隨著水流而動。例如:如果挖地基的地方選擇在低于地下水位的地方,此時地基內的水位低于地基之外,如果不采取降水作業,就會導致地基內的地下水向上方滲流,這樣也就會很容易引發流沙現象的產生,最終導致基地坑底的泥沙向上翻涌,給建筑施工過程帶來很大的困難,更有可能還會影響到地上建筑物的安全穩固。為了防止這一現象的發生,可以采取在施工過程中增加滲流路徑、減少地基基坑里外之間的水頭差的措施。。6.地下水沙土振動液化影響建筑施工。
在沙土飽和后,由于震動的影響使其變得緊密,導致增加沙土顆粒間隙的水壓,而原來沙土顆粒之間的緊密度會大大減少,抗壓強度也會隨之降低。在振動次數增多的情況下,會不斷增加沙土孔隙之間的水壓,甚至會導致完全消耗完沙土顆粒之間的緊密度,最終使其處于半懸浮的狀態之中,沙土逐漸呈現液體化趨勢,直到最后沙土完全被液化掉。沙土在被液化后,會在地基裂縫處向上冒出形成井噴現象,最終地基完全失去作用,發生沉降。地上建筑物也會塌陷。
7.地下水的凍脹作用對建筑工程的影響
在嚴寒地區,當建筑物地基內埋藏有地下水時,水分往往因凍脹作用而遷移和重新分布,形成冰夾層或冰錐等,促使地基凍脹、融沉,建筑物則產生變形,輕者出現裂縫,重者危及使用,這種情況下,在凍結地區建筑中必須慎重對待。
三.地下水的監測工作
在我國現階段,工程建筑部門對地下水的監測還不夠完善,管理還處在十分混亂的狀態,往往都是事后才來進行處理和探討。而不能在事故發生前發現并采取解決措施。而地質災害預報預防工作至今仍然還是處在薄弱環節。由地震所引起的滑坡、泥石流,破壞力巨大,而地下水水位的變化在其中起著一定的誘發的作用。因此,地質災害監測工作顯得尤為重要,努力做好預防監測工作,可以獲得巨大的隱形價值,減輕人員傷亡和財產損失。而檢驗建筑工程質量,也是作為預防報告地質災害的重要途徑。
四.結束語
本文主要探討和研究地下水及地質作用對建筑工程的影響。綜上所述,可以了解到地下水水位的變化及其地質作用對建筑施工工程會產生不利的影響,在地質災害頻繁的今天,可以通過加強對水文地質工作的研究,合理選擇建筑施工場地,并有效預測預報地質災害。
參考文獻:
[1] 顧曉魯.地基與基礎[M].北京:中國建筑出版社,2003
[2] 汪東云。屈振林.論建筑工程中地下水的作用[J].重慶建筑工
地下水的作用范文2
Abstract: This paper also outlines the nature of Jilin City, the groundwater exploitation and utilization. At the same time in the future how to exploitation and utilization of groundwater resources suggests. In the process of economic and social development in different regions of China, groundwater resources play a supporting role there is obvious difference. Quantitative evaluation of groundwater resources play a role, not only can directly measure the importance of groundwater, but also can provide the basis for hydrogeological investigation of macroscopic deployment. Through the construction of groundwater resources evaluation index system, the China's provinces (autonomous regions, municipalities directly under the central government) conducted a preliminary evaluation of supporting role to the economic and social development of groundwater. The results show that: the groundwater resources support the top 10 provinces are Shanxi, Beijing, Hebei, Inner Mongolia, Shandong, Henan, Ningxia, Guizhou, Shaanxi and Liaoning; groundwater resources to support the 5 provinces of Jiangxi is the lowest, Hunan, Fujian, Zhejiang and Shanghai; from the region, the highest degree of groundwater resources is the Huang-Huai-Hai region, Erdos Plateau and Yinchuan plain, the eastern region of the Loess Plateau and Guizhou Province, followed by the northeast and northwest regions, the lowest in southeast coastal area. According to the evaluation results, some suggestions on hydrogeological investigation area in our country put forward macro deployment. This paper also outlines the nature of Jilin City, the groundwater exploitation and utilization. At the same time in the future how to exploitation and utilization of groundwater resources suggests.
關鍵詞: 下降漏斗;超開采區;吊泵;合理布局;合理開采
Key words: dropping funnel;over mining area;lifting pump;reasonable layout;reasonable mining
中圖分類號:P641.8 文獻標識碼:A 文章編號:1006-4311(2013)11-0091-02
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作者簡介:戴術霞(1978-),女,吉林省吉林市人,大學學歷,工程師,主要從事地下水資源開采利用與水資源評價工作。
0 引言
水作為一種自然資源,既是人類的一種公共性的社會物品,又是有價的經濟物品,具有經濟、社會的雙重屬性。人類生存和發展離不開水,生命賴以生存的自然環境系統的完整性更是不可缺少的資源。吉林地下水資源較豐富,。同時,地下水也為吉林的社會經濟發展提供了重要的資源條件。1998-2002年,全國供水總量每年在5500億立方米左右,地下水供水量在1050億立方米左右,占總供水量的19%-20%(據水利部1998-2002年中國水資源公報統計),較1997年以前明顯增加。1999年,北方17?。▍^、市)地下水供水量占總供水量的35%,其中海河流域達到61%,松遼河流域達到43%(劉昌明、陳志愷等,2001)。全國有400多個城市開采利用地下水。在華北和西北地區,城市供水量中地下水比例分別達到72%和66%(國土資源部,2003[1])。
1 自然地理概況
吉林市區位于吉林省中部偏東,屬長白山余脈,第二松花江由南向北蜿蜒曲折呈“S”型流經市區,把吉林市區分割成江南、老市區、江北三大塊,展現出山環水繞的美麗自然景觀。地下水既是不可或缺的水資源,也是重要的生態與環境支撐要素。保護和合理開發利用地下水資源,是經濟社會可持續發展的基礎保障條件。目前,中國地下水資源的形勢相當嚴峻:北方城市地下水超采嚴重,造成資源枯竭并誘發了地面沉降、地裂縫、地面塌陷、海水入侵等災害;西北地區許多流域地下水鹽失衡,成為生態環境惡化的重要原因;地下水污染迅速發展,會危及到一些地區的供水安全等。
2 地下水開采利用現狀
吉林市城區地下水開采利用程度較高,現狀開采量已達0.72×108M3/年,丘陵山區基巖裂隙水開采量達0.1×108M3/年,其中工業與生活用水約占41%,農業用水約占55%,余者為其它用水。開采布局多為傍河集中開采。主要集中在孤店子井灌區、松源牛河水源地、哈達灣集中開采區、九站集中開采區。特別是2009年長、吉、圖一體化的開發建設,推進了國民經濟的發展,加大了水資源的開采和利用。
請看孤店子鎮905號井1985―1997年月平均水位埋深變化曲線。
3 對地下水資源開采利用的建議
首先我們要在思想上樹立水憂患意識,形成珍惜水、節約水的自覺性。
同時,我們還要加強對地下水資源的保護工作,保護地下水資源盡量不受污染。嚴格控制未達標的工業廢水和生活污水直接排入地下,污染地下水。目前,國家對地下水資源問題高度重視,出臺了一系列水資源合理開發利用及保護等法律、法規。嚴格打井審批手續,控制機井密度,對水資源緊缺地區建廠辦企業,實行一票否決制。嚴禁未達標的污水以滲井、滲坑或以溶洞等方式排入地下,污染地下水資源,我們做為水文工作者,更要積極參與,大力宣傳,以身作則,并積極工作為上級領導決策提供科學依據,當好參謀。
4 地下水資源開采的意義和遠景展望
加強地下水資源保護和開發利用,科學調配開采地下水資源,充分發揮水資源的承載能力,事關吉林經濟社會發展大局,需要引起全社會的高度重視。要切實加強組織領導,強化管理措施,明確部門責任,在全市形成愛惜水、保護水、用好水的良好氛圍;要進一步加強地下水資源管理,合理布局應急水源井,強化防污治污工作;要充分發揮規劃的基礎導向作用和剛性約束作用,加快編制專項規劃,配套出臺相關管理辦法,為加強地下水資源保護、實現總量控制和優化資源配置奠定基礎。
水資源短缺、水污染問題的加劇給人類社會經濟發展及生態環境帶來了一系列問題,使得人們不得不重新審視地下水資源的本質屬性和功能。文章從自然科學和社會學角度對地下水資源的本質屬性、功能進行研究,論述了地下水的自然、科學和社會等不同屬性及其相應的物質功能、能量功能、調蓄功能和信息功能。在此基礎上,提出了進一步開展水文地質學研究的意義。
一方面圍繞國民經濟和社會發展規劃目標,開展重點地區地下水資源潛力調查工作,對供水前景做出評價;二是為解決貧困缺水地區和地方病高發區供水問題的地下水勘查評價;三是城市后備水源地勘查評價。
參考文獻:
[1]周波,王德成,谷麗.淺談吉林市區地下水資源的可持續利用[J].吉林水利,2002(02).
地下水的作用范文3
關鍵詞:地下水;地質災害;研究
下水是地質環境中重要的組成部分,也是地質環境不可分割的部分,某些地區由于對地下水資源缺乏科學的評價與管理,常常盲目擴大開采,造成一系列環境地質災害問題。廣西所處西南地區,地殼結構及動力學背景極為復雜,在高原隆升的驅動下,新構造運動及差異升降強烈;大江、大河深切谷,動力地質現象極為發育,成為全球地質災害最為嚴重的地區之一。同時,西南地區也是我國水能資源的主要聚集區,水力資源占全國的61%,隨著我國西部開發進程的加快,所面臨的地質災害問題將更加突出。因此,研究地下水與地質災害的關系,以便對地下水開采引起的環境地質問題進行科學防控,具有重要的現實意義。
1地下水對巖土體的影響
地下水是一種重要的地質營力,它與巖土體之間的相互作用,一方面改變著巖土體的物理、化學及力學性質,另一方面也改變著地下水自身的物理、力學性質及化學組份。運動著的地下水對巖土體產生三種作用,即:物理作用(包括作用、軟化和泥化作用、結合水的強化作用)、化學作用(包括離子交換、溶解作用、水化作用、水解作用、溶蝕作用、氧化還原作用)以及力學作用(包括靜水壓力和動水壓力作用)。地下水與巖土體相互作用的結果影響著巖土體的變形性和強度,而巖土體中應力的變化(自然力和人類工程力)導致地下水的補給、徑流和排泄條件的改變,最終誘發地質災害的發生。
2地下水與巖土體相互作用導致的地質災害分析
2.1地沉地裂
地下水是存在于地下含水介質中的水體,它與巖土顆粒共同承擔著自身的和外來的壓力,隨著地下水的大量抽取,原來由地下水所分擔的那部分壓力轉移,到巖土顆粒骨架上,從而引起土體顆粒的壓密,產生地沉,當沉降不均勻時還可導致嚴重地裂問題。例如我國河北平原、天津、上海等地,由于工業區內深井分布過于集中,地下水過量開采,造成沉降區域迅速擴展,形成沉降漏斗,如河北地下水超采形成7大漏斗,面積高達4.4萬km2。地沉地裂作為一種因過分抽取地下水,引起地下水位下降而誘發的水文地質災害,常常是一個漸變,起初不為人們所重視,等嚴重時則會導致墻倒屋塌,路斷堤陷。
2.2滑坡
據統計,因地下水滲透作用引起的滑坡占90%以上。在我國南方地區,大量大型滑坡都與降雨特別是暴雨密切相關。在我國的寒區發生的滑坡大多與凍融作用密切相關。在庫區發生的滑坡都與庫區水位的變化有關。由地下水與巖土體相互作用引起的斜坡失穩,地下水空隙靜水壓力和動水壓力起重要作用。根據斜坡體內地下水的補給、徑流和排泄條件分析,由于地下水受到降水入滲補給,斜坡內地下水動態屬非穩定流,在補給區的山頂地下水水力力梯度小于零(ΔH<0=、在徑流區地下水水力梯度等于零(ΔΗ=0)、在排泄區的坡腳地下水水力梯度大零(ΔH>0)。因此,在補給區的包氣帶巖土體的有效應力大于其總應力,在坡頂補給區的飽水帶地下水動水壓力增強了巖土體的強度;在坡腳為地下水的排泄區,巖土體承受很大的靜動水壓力,巖土體的有效應力大大減小,從地下水水動力學特征看,斜坡的頂部較安全(斜坡的頂部的拉裂縫是由于坡腳的滑移誘發的),而坡腳易失穩。
2.3礦坑水害
水文地質條件是礦產開采的一種重要控制性因素,人們若不重視或不掌握當地的水文地質條件,便會在礦產開采中冒險或闖禍。據統計,2007年至2009年1-3月,全國煤礦共發生70余起透水事故,死亡人數達300多人。這些頻頻發生的水害事故,不僅給礦產的開發造成巨大損失,更對傷亡礦工家庭造成了永遠不能彌補的傷害。究其原因,其中之一即是對水文地質條件認識不清,因此,深藏地下的地下水會成為為害社會的不安定因素,值得警覺。
2.4水庫誘發地震
到目前為止,世界上已有100多座水庫發生過誘發地震,我國就有20多例,其可能造成大壩、附近建筑物的破壞及人員的傷亡。水庫誘發地震是水―巖相互作用的結果,它的誘發因素主要如下:1)水庫水荷載作用,增加了庫區巖體的自重應力,從而改變庫區巖體的應力場;2)滲透空隙靜水壓力作用,是由于庫水沿庫底巖體及潛在活動斷層滲透而產生的使巖體內有效應力減小的力,使斷層產生擴容,減小其抗剪強度;3)滲透空隙動水壓力作用,是由于庫水沿庫底潛在活動斷層滲流作用,這種作用尤其發生在巖溶或滲透性強的地區。滲透空隙動水壓力作用的結果,直接在潛在活動斷層面上產生沿水流動方向的剪應力(γΔΗ),以降低斷層面的抗剪強度;4)水―巖相互作用的物理化學作用,導致斷層帶上的軟弱物質軟化及結構改變,從而引起斷層帶物質的C,•φ值減小,降低斷層面的抗剪強度;5)庫水在沿斷層向下滲透過程中,在水與巖石之間產生熱流的不平衡,即存在熱輸運,而誘發水流向低溫方向的流動。由于熱輸運產生的附加應力也是斷層滑移的一個重要方面。這五種因素在活動或潛在活動斷層存在的地區都能誘發地震的發生,也可能為單個效應,也可能為綜合效應。
2.5海水入浸,淡水咸化
一般情況下,陸地含水層的淡水水位比海水水位高,但經過長期大量抽取陸地淡含水層,會使其地下淡水水位低于海水水位,導致海水通過透水層(弱透水層)滲入陸地淡含水層中,這種現象稱為海水入侵。它使地下淡水鹽堿化,從而破壞地下水資源。在我國,發生海水入侵的地區主要包括廣西、海南、遼寧、河北、山東等省(自治區)。
2.6 局部地區水資源衰減并伴隨地下水污染
水源地超量開采造成水資源衰減主要是井位布局不合理,供水井集中,以及超量開采,導致水源地地下水水位降深過大,形成地下水漏斗并逐年擴展。水資源衰減影響生產用水,造成的經濟損失難以估量。地下水超采造成的地下水污染主要有兩個方面的原因:一是由于過量開采地下水導致巖溶塌陷,破壞上覆第四系隔水層,地表污水及劣質潛水通過塌陷段滲入;二是因過量開采地下水,造成水位降低,水量減少,同時水在地下凈化時間變短,此外,水位降低和地下水漏斗的擴展則增加了地下水接受補給的范圍以至于超出水源地保護區范圍,實際就是擴大了受污染面積。這些原因都會造成水質變化。
3建議
3.1分區控制開采地下水
依據地下水超采造成危害的程度的預測評估,并考慮地下水資源的恢復、補給能力,將地下水開采管理劃分為禁采區、限采區和控采區或不同的保護區,進行分區開采。深層地下水和淺層嚴重超采區實行禁采政策,如市區內、長期農業灌溉的嚴重超采區;淺層地下水一般超采區、已引發地質災害地區和受污染地區,并具有一定的補給及恢復能力的地區實行限采政策;輕微超采區實行控制開采,實現采補平衡。并通過適當調整不同地區的水資源費來協助施行分區管理的政策。
3.2加強對水資源的監測工作,完善地下水監測網絡
要加強地下水動態監測網絡體系建設,布設地下水位、水量、水質觀測井開展監測;對城市重要的工業、生活、城鎮集中水源地取水口、重點排污口安裝遠程監控設施,進行數據傳輸的控制,建立地下水資源動態自動監測系統.運用微機技術定期分析監測資料.監測區的水情預報和預測,為加強水資源管理和防治地質災害提供科學依據。
3.3 充分利用雨水資源、加強水循環利用等方法,減少對地下水的開采
充分利用雨水灌溉,開展人工增雨作業,增設人工增雨作業點,灌溉季節增加有效降雨,工業生產和民用中盡量多的利用中水,據有關資料統計,城市供水的80%轉化為污水,經收集處理后,其中70%的再生水可以再次循環使用。合理利用中水、雨水,減少地下水的開采量,以恢復和養蓄地下水,改善水文地質環境。此外,還可以加強生態治理、加強地下水污染治理,通過攔蓄工程、濕地工程等,提升水體自我降解和生物降解能力。
3.4 強化地下水及涉及地下水的減災增益的研究
一是加強對地下水的地質屬性、合理開采及防止地沉地裂的研究。地下水作為特殊的地質因子,其開采的方式和開采量的大小對區域的地質條件起著重要的影響作用,諸如前面所提及的由于地下水的不合理開采造成的地沉地裂等環境地質問題便是證明。因此,應充分肯定并認識地下水的地質屬性,深化對地下水開采量度及防止地沉地裂的研究;二是地下水超采治理辦法的研究??梢圆捎没毓喾椒ǎ謴宛B蓄地下水。因地制宜開展地下水人工回灌。人工回灌是防治地面沉降的有效手段之一,且方法簡單,并能起到蓄水儲能的綜合效果,但需水量大。應積極創造條件,在保證水質的前提下,進行回灌。各含水層組之間水力聯系較好的地區,具有接受大氣降雨入滲與河水補給的特點,建設引雨回灌工程,利用雨洪資源滲漏回補地下水。三是沿海地區海水入侵防治方法的研究??稍诠┧c海水之間打一排井,利用抽水造成水位低槽,或用注水方法形成水力屏障;在有利地質條件下,也可修建地下防水堤等。
參考文獻:
地下水的作用范文4
【關鍵詞】地下水問題;巖土工程勘察;水位;滲透參數;水位變化幅度
1. 引言
巖土工程勘察對建筑物的地基選定和房屋建設具有重要的作用,而地下水問題是巖土工程勘察的重要方面之一,它不僅對巖土的性質和形狀產生重要的影響,還對建筑物的穩定性和持久性產生重要的影響。因此,在建筑物的設計中,需要考慮地下水對建筑物的作用和影響,重視對地下水的勘測,并采取相應的措施,以減少地下水對建筑物的不利影響。
2. 地下水引起的巖土工程危害
地下水對巖土工程的影響,主要是由于地下水位的變化和水壓的變化所引起的。其中,水位的變化主要表現為上升、下降和水位的頻繁升降。水位的變化有可能會對建筑物產生破壞,導致巖土發生變形。此外,人們在建筑工程施工中,可能會改變地下水的天然動力平衡條件,對建筑工程產生嚴重的危害,比如發生流沙、管涌、基坑突涌等現象,對工程造成嚴重的影響,影響建筑工程的質量。
3. 地下水水位的測定與變化幅度
3.1地下水的測定。根據相關的規定,底層的滲透性決定穩定水位的時間間隔,在一般的情況下,對沙土和碎石土需要大于或者等于半小時,而對于粉土和粘性土則需要大于或者等于八小時。地下水水位的穩定時間受到地層滲透性差異的影響。如果在建筑施工的時候采用泥漿鉆進方法,穩定水位的時間則更長,如果在工程鉆探施工結束后,馬上對穩定水位進行測量,必然會產生數據不準確、不可靠的現象。為了解決這個問題,需要在場地鉆探結束的二十四小時后再測量靜止水位,從而得到準確的數據。
3.2地下水變化幅度。同地表水一樣,地下水水位也有豐水期和枯水期之分。在勘測中,如果是豐水期,就可以較好的勘測出地下水對建筑物的影響,從而在施工中采取恰當的措施。但是,如果勘測的時候是枯水期,就很難預測豐水期水位的漲幅,在施工中,如何防水,將水位上漲對工程建筑的影響降到最小是比較難以處理的問題。在實踐中,很多的部門和施工單位對此都無計可施。 (1)地下水位上升。水位上升會對建筑工程產生很多的不利影響,比如,降低建筑工程的地基承載力、加劇砂土液化、使土壤發生變形,出現沼澤化現象等。同時,地下水位上升還會使巖土發生變形。 (2)地下水位下降。同水位上升一樣,地下水水位下降也會對建筑工程產生不利影響,如引起地面下沉、地表塌陷、海水滲透、地面裂縫等問題。這些問題會嚴重影響建筑物,對其產生很多的不利影響。
3.3巖土層滲透系數的測定。巖土層滲透系數是各種降水方法的重要指標,他的取值不僅會影響降水工程的設計,還會影響降水方法的選擇,會對降水效果產生重要的影響。在工程建設的實踐中,由于需要開挖深基坑,需要降水,滲透系數的作用越來越大,適用范圍也越來越廣。在滲透系數的求值中,如果采用現場注水實驗和室內實驗,所得到的結果不能令人滿意,往往會存在很大的誤差。盡管野外試驗所得到的數據比較準確,但是它所耗費的時間長,所消耗的費用比較高,因而在工程勘察的實踐中運用得比較少,一般來說不被廣泛采用,而采用較多的是經驗值。在工程勘察和建設中,對巖土層滲透系數的測定需要采取適當的方法,要對室內試驗、現場注水試驗和經驗值進行比較,尋找最佳的方法。通常情況下,以現場注水試驗為主。
4. 地下水的腐蝕性
地下水的類型具有多種多樣,水位的變化受到水文條件的影響,并隨著降水量的不同而有季節性的變化。同地表水一樣,地下水也有腐蝕性,主要原因是地下水的某種礦物含量過高。當地下水受到污染,某種化學成分過高,它同樣會有腐蝕性。在進行巖土工程勘察和建筑工程設計中,需要對地下水的腐蝕性進行考慮。通過對地下水的測量和分析,發現下層地下水比上層地下水的礦化度更高,腐蝕性更強。研究表明,深度小于十五米的地下水,其水質正?;蛘呱韵?,腐蝕性較弱。而深度大于十五米的地下水,其水質稍咸或者特咸,腐蝕性較強。
4.1地下水腐蝕性對建筑物的危害性。(1)地下水化學成分腐蝕建筑物?;瘜W成分含量過高,地下水便會腐蝕混凝土、管道、可溶性石材、鋼鐵構件等等。(2)地下水或者土壤中的鹽類腐蝕建筑物。地下水或者土壤中的鹽類會加快混凝土在腐蝕介質中的腐蝕速度,使建筑物
的使用壽命縮短。(3)地下水的二氧化硫腐蝕建筑物。如果地下水的二氧化硫含量過高,對建筑物會有很大的危害性。如果地下水位較高,地下水的二氧化硫含量高,建筑物長時間處于腐蝕的環境之中,必然影響建筑物的穩定性和持久性。
4.2防治措施。降低、防治地下水對建筑物的腐蝕需要采取多種措施。(1)需要防治地下水污染,減少工業污染物的排放和生活污水的排放,對工業污染物進行合理的回收和加工利用,采取恰當的措施對污水進行處理,防治地下水污染。(2)對混凝土采取良好的防腐措施。優化混凝土的水泥品質,水泥用量和水灰比。對于受腐蝕嚴重的部分,利用樁基礎進行防腐,同時采取適當的措施,如將瀝青涂于表面,采用高分子樹脂等,加強對樁身的防腐工作。
5. 結束語
總而言之,在巖土工程勘察中,地下水占有相當重要的地位和作用。在勘測實踐中,需要對地下水進行全面的了解和分析,并采取適當的措施,將地下水對建筑物的影響降到最低。文章著重探討分析了地下水問題在巖土工程勘察中的重要性,希望能夠引起人們對對這一問題的而進一步關注,能夠對實踐起到指導作用。
參考文獻
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地下水的作用范文5
關鍵詞:基礎設計 水浮力 減負作用
一.基礎設計時規范對地下水浮力的規定
眾所周知,建筑物地基反力可以看作是建筑物總豎向力與地下水浮力的差值。目前有關地基基礎的規范對基礎底面處的壓力所表述的原理是一致的,但是對具體細節并不統一。
《建筑地基基礎設計規范》(GB50007-2011)的基本公式5.2.1~5.2.4,略去了地下水浮力對建筑物豎向力的減負作用,其實際上是將地下水浮力納入建筑物的安全儲備。對于采用天然地基作為基礎的建筑物而言,地下水位與基礎埋深之間的差值小,其對建筑物豎向力的減負作用也小,因此略去水浮力的減負作用偏于安全且有利于簡化計算,這樣做是合理的。
《高層建筑筏形與箱形基礎技術規范》JGJ6-2011基本公式4.0.3-1~4.0.3-3類同于淺基礎的設計要求。但在4.0.3-1條的說明中的G值為基礎自重和基礎上的土重之和,在計算地下水位以下部分時,應取土的有效重度。我對它的理解是:對于埋深較大的基礎,當基底在地下水位以下時,應考慮水浮力的作用,即在總豎向力F+G中減去浮力。
《建筑樁基技術規范》JGJ94-2008中5.1.1.1條計算樁豎向力時,明確指出G值為樁基承臺和承臺上土自重;對穩定的地下水位以下部分應扣除水的浮力。
從上述規范的規定來看,對于埋深較大的筏形基礎和樁基礎,原則理論上應該考慮地下水浮力的作用,不考慮則偏于保守。當然考慮地下水浮力的有利作用需要一個前提,那就是需要對地下水位變化趨勢有正確的評估,地下水位必須按常年穩定的地下水位計算,以避免因地下水下降帶來不利影響。
二.工程實例分析
臨平胤超城市青年廣場由2幢主樓和裙房及地下車庫等組成,主樓之間為地上3層裙房,地下室為3層地下室
本工程結構形式為框架-剪力墻結構,基礎形式為樁筏基礎。0.00相當于絕對高程5.450米,地下室底板面標高為-11.500,地下室板厚為0.5米。根據勘察報告,本場地穩定水位標高在0.80~2.98m之間,年水位變幅1.50m左右??紤]地下水浮力作用的水頭深度為:(0.8-1.5)-(5.45-11.5-0.5)=5.85米
1.以D交2軸處柱子為例(柱網尺寸為8.4x8.4米),根據電算結果,不考慮地下水浮力作用時,柱下軸力為16494KN,布樁方式為3D900(3x5300=15900KN);考慮地下水浮力作用時,柱下軸力為12901KN,布樁方式為3D800(3x4500=13500KN);經濟性非常明顯。
2.假定本工程采用筏板基礎,其持力層為第3-2層砂質粉土,地基承載力特征值fak=130kPa。按地下水位絕對標高程為3.5m計算修正后的地基承載力特征值。fa= fak+ηbγ(b-3)+ηdγm(d-0.5)。根據地質報告,各參數取值:γ=9.2kN/m3;γm=9 kN/m3;ηb=0.5;ηd =2.0。則fa=130+0.5*9.2(6-3)+2.0*9(10-0.5)=314.8kPa。
以M交15軸處柱子為例(柱網尺寸為8.1x7.5米),根據電算結果,不考慮地下水浮力作用時,柱下軸力為20455KN,=20455/(8.1*7.5)+25*0.5=349.2 kPa。則:fa < pk。如果不考慮地下水浮力作用,本工程需要采用樁筏基礎才能滿足承載力要求??紤]地下水浮力作用時,地下水絕對標高程為3.5m時,水浮力為F浮= γ水h=10×3.5-10*(5.45-11.5-0.5)=100.5kPa。即在“總豎向力中扣除水浮力”,則:pk -F浮=349.2-100.5=248.7kPa< fa=314.8kPa。從地基承載力方面來看,此時采用天然地基就可以滿足要求,不需要打樁。
3. 地下水位下降,原水位下土的重度增加,對地基承載力特征值的修正增加。將地下水位埋深(假設水位降至基底,單位m)和修正后的地基承載力與扣除地下水浮力后的總豎向力(pk -F?。┑牟钪导磃a-(p-F?。▎挝籏pa)的關系繪成曲線,如下圖所示(。假設地下
水位降至基礎底面以下時,按《建筑地基基礎設計規范》(GB50007-2011)的公式5.2.4計算得出修正后的地基承載力fa=493.6kPa。由此可見,地下水位下降, fa-(p-F?。?值增大,對結構有利。因此,設計時按該場區常年水位變幅的高水位值計算是偏于安全的。
三.地下水位下降對地基變形的影響分析
地基變形的驗算是按照《建筑地基基礎設計規范》(GB50007-2011)5.3.5條并考慮第5.3.10條進行,然后再按第5.3.7條確定地基變形計算深度Zn。當結構采用箱型基礎和筏形基礎(有防水外墻),且地下水位高于基礎底面時,公式5.3.5中p0(對應于荷載效應準永久組合時的基礎底面處的附加應力)為常數。因此地下水位在基礎底面以上發生變化時對地基變形沒有影響。
四.結論和建議
1. 《建筑地基基礎設計規范》、《高層建筑筏形與箱形基礎技術規范》、《建筑樁基技術規范》對如何利用水浮力問題的表述不統一,不利于結構工程師掌握和利用。建議將“總豎向力中扣除地下水浮力” 替代“取有效重度”。
2. 對于埋深較大的筏形基礎和樁筏基礎原則理論上應該考慮地下水浮力的作用,不考慮則偏于保守。合理的利用地下水浮力可以擴大天然地基的應用范圍,減少樁基礎數量,節省工程費用,其經濟效益非常可觀。
3. 對于埋深較大的筏形基礎,當基礎底面標高在地下水位以下時,水位下降,則修正后的地基承載力與扣除地下水浮力后的總豎向力(p-P')的差值即fa-(p-P')
增大,對結構有利。設計時,除一般規定,應按以下要求驗算地基強度、地基變形、基礎承載力:
(1)地下水位應嚴格按照勘察報告提供的“常年水位”并取相應的水浮力、修整后的地基承載力特征值。如果此時經過減負后的基礎地面壓力值小于修正后的地基承載力特征值,則可認為地基持力層滿足地基承載力要求。
(2)當地下水位在常年最高水位與基礎底面標高之間變動時,則可認為已經滿足常年穩定地下水位要求。此時產生沉降的附加應力p0為常數,地下水位下降對地基變形無影響。如遇南水北調等特殊情況使得該場區地下水位超出常年最高、最低水位,則應另行評估地基承載力和地基變形。
(3)在進行基礎底板強度計算時,基底凈反力等于(上部結構的豎向荷載-水浮力)+水浮力-基礎自重。
參考文獻:
[1]建筑地基基礎設計規范 GB50007-2011.
地下水的作用范文6
[關鍵詞]水文;地下水;措施
中圖分類號:P641 文獻標識碼:A 文章編號:1009-914X(2015)44-0359-01
地下水問題無論是在工程的勘察設計還是施工過程中,它所造成的影響都是非常大的,但往往地下水問題在工程的勘察設計與施工過程中,也是極易被忽視的問題之一,正是因為如此,由地下水問題而導致的各類巖土工程危害才頻繁發生。
一、地下水對巖土工程的影響分析
地下水對巖土工程的影響主要表現在地下水位升降對巖土及巖土力學性質的影響、地下水的動水壓力作用影響地下水的腐蝕性影響等。
1、地下水水位變化的工程影響
地下水自身具有區域性、季節變化性,但是地下水位的變化一般都較小,但是近年來受一些人為因素的影響,地下水位的變化出現了不規律性,以致嚴重影響了巖土工程的建造與使用。現階段,為了充分分析地下水對巖土工程的影響,在工程的地下水位的勘測環節加入了靜水位測評,靜水位測定中包含潛水測定、承壓水位測定、含水層勘測等,靜水位升降是地下水位變化的縮影,進行靜水位測量可以為地下水位的變化勘測提供參考數據。
地下水位變化中的潛水位變化會影響巖土地基,主要表現為潛水位上升推進地下水位上升。在地下水下滲或地下水流平緩且排泄不暢時潛水位會出現上升。潛水位上升的一般影響包括:潛水地表附近會出現土壤沼澤化、鹽漬化;造成坡體坍塌、下滑;破壞巖體結構,進而巖體松軟、崩解,嚴重者會出現巖體流砂或者砂土液化;工程地基充水,結構失衡等。潛水位的上升直接作用于地下水位的變化,進而影響工程基地。
地下水位的下降也會對巖土工程產生影響,注意此處的下降多指地下水位的突降。地下水的升降中一般都伴隨著地下水的自動補給,如果地下水的補給不足時便會影響水位下降,甚至是地下水降落漏斗的擴大。地下水位下降會直接作用于地表的巖層,增加巖層塌陷、下沉的危險,以降低建筑工程的結構穩定性。
地下水位的升降一般都會造成巖土的不均勻膨脹變形,甚至會產生巖層的斷裂;地下水位上升至巖層的壓縮層時會軟化地基、降低巖層的強度,進而造成地基下沉,建筑工程結構嚴重變形。地下水位升降過于不規律或者升降的幅度過大也會增加巖層的破壞程度,進而嚴重影響工程的地基,破壞工程結構的穩定,更會影響工程的使用性能。
2、地下水改變工程的巖土力學性質
地下水文狀況一般都表現為地下水位及其周邊土層的含水量、壓縮模量、孔隙率及其土層的承載力,這些可以看作是地下水狀況的參數。天然狀況下的地下水狀況有一定規律呈現,如孔隙率會隨著地下水從上到下的順序呈現為低-高-低的變化規律,但是特殊情況下也會出現極端變化。地下水區域因為長時間的水體淋慮,土層的膠結性會相應提升,巖層間的拉力連接也會增加,巖層堅硬堅固。但是如果地下水位升降變化異常,將會破壞地下水位侵蝕的區域的巖層,增加巖層的含水量與孔隙率,將原有的天然的規律性打破,進而對巖層結構造成破壞。由此可見,地下水影響巖土工程的巖土力學性質便是指影響巖土巖層的粘結力與巖層連接力狀況。地下水破壞巖層的力學性質后會改變巖土工程的地基結構,進而威脅工程的結構穩定。
3、地下水動水壓力作用影響
天然狀態下的地下水環境中的動水壓力相對較小,但是巖土工程的施工會在一定程度內改變地下水的動水壓力,進而工程作用下的地下水動水壓力會作用并影響工程地基的結構。建筑工程都基于基坑地基,且基坑內有承壓含水層,在建筑地基的強大壓力下,基坑的承壓含水層中的動水壓力會上升,進而壓力會沖擊基坑底板,造成流砂或噴涌?;拥叵滤疂B出,會造成基坑混凝土形成流砂,進而改變建筑工程牢固的混凝土性質,影響工程的施工與使用。
4、地下水對巖土地基的侵蝕作用
地下水中含有一些具有腐蝕性質的成分,對巖土工程的地基造成侵蝕。工程地基中含有鋼筋及混凝土等材料,混凝土的成分較為復雜,對整個工程極為重要,但是混凝土中部分材質極易遭受侵蝕,產生脫落、分層。而混凝土中的鋼筋在地下水侵蝕下會生銹,造成基層混凝土結構破裂,進而影響建筑結構的穩定性。
二、地下水勘察注意要點分析
在巖土工程的設計與施工環節都應該加強地下水的勘測,并對勘測稅局進行精確的分析,以制定地下水影響預防方案,最大程度的降低地下水對巖土工程的危害。為了便于評價分析地下水對巖土工程的影響,筆者認為將靜水位的測量單獨列是有必要的,在靜水位勘測時要堅持分層勘測的原則,制定一定的勘測時間表,并在工程的勘測結束后再行靜水位的統一測量,注意靜水位的測定需要將測水管深入到含水層20cm,才能測量出有效數據。
巖土工程中的水文地質勘測應該保證自然地理條件與巖土水理性質及狀況勘測并行。巖土工程中的自然地理勘測中著重將地形地貌、氣象水文特征、地質環境及巖土水理性質勘測統一起來,并著重突出水理性質的分析。水理性質具體是指巖土在地下水作用下呈現出來的土層性質,其中包括巖土的透水性、給水性、軟化性、崩解性、脹縮性。在巖層水理性質勘測中采用抽樣檢測的方式進行水理性質的檢測可以細化巖層水理性質的分析,并根據分析數據指導工程的地基設計,降低地下水對工程地基的侵蝕危害。
針對地下水的不良影響,巖土工程的現場勘查中注重地下水的勘察具有必要性與緊迫性。在地下水勘察過程中要注意勘察地下水的水位留存狀況及含水層、潛水層分布,并進一步根據數據進行影響預測,設置有效的預防措施;在巖土工程的現場勘查中還要參照工程地基等基礎工程環節的需求,展開工程周邊水文狀況的全面勘測,并制定地下水位升降人工控制干預的方案,以降低地下水位升降的影響;在巖土工程的設計環節要注意工程地基的設計,工程地基的設計關系到地基下承壓含水層的動水壓力,針對這一點應該在工程的基坑開挖完成后著重加強承壓水動水壓力對底板沖擊相關參數的分析評價,并進行合理設計、改善施工,地基設計合理將會降低地下水動水壓力的影響,進而降低工程地基底板的受侵蝕程度;在施工中注意選取具有抗腐蝕性的混凝土材料,提高工程底板的抗腐蝕性,延長工程的使用壽命;在現場勘察中還應該注意地下水巖層的性質,并就工程中極易出現的噴涌、流砂等問題進行重點預防干預。
三、結語
加強地下水在水文地質勘查工作中的作用,提高建筑質量,對造成問題的影響因素進行信息收集和分析,結合勘察地區和建筑工程的實際情況,制定相應的解決措施,保證水文地質勘察工作的真實有效,才能提高建筑工程的質量,促進工程的進行和發展。
參考文獻
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