地下水对工程有哪些影响.docx

地下水对工程有哪些影响.docx

《地下水对工程有哪些影响.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《地下水对工程有哪些影响.docx（10页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

地下水对工程有哪些影响

郑州理工职业学院毕业设计（论文）

题目：

地下水对工程有哪些影响

**************************************

姓名：

丁龙江学号：

************

专业：

建筑工程技术班级：

122

年月日

地下水对工程有哪些影响

摘要：

随着我国城市现代化程度不断提高地下水的开发利用比例亦越来越大，城市工程建设中的地下水问题越来越受到关注。

地下水是地质环境的重要组成部分，也是其中最活跃的因素。

它对工程建设存在诸多不利影响，制约着工程建设活动。

它的活动会对地质环境产生影响甚至诱发地质灾害威胁建筑物的稳定与安全，导致建筑物遭受破坏。

因此，从工程建设的角度研究地下水及地下水引起的工程地质问题并采取有效的措施加以防治具有重要意义。

关键词:

地下水灾害；工程地质问题；地面沉降；侵蚀性；防治措施；

Whatistheimpactontheprojectofgroundwater

Abstract:

Alongwithourcountrycitymodernizationlevelandconstantlyimprovetheutilizationratioofgroundwaterismoreandmorebig,theproblemofgroundwaterincityconstructionhasbeenpaidmoreandmoreattention.Groundwaterisanimportantpartofthegeologicalenvironment,isoneofthemostactivefactors.Ithasmanyadverseeffectsontheengineeringconstruction,restrictingtheconstructionactivities.Thestabilityandsecurityofitsactivitywillproduceeveninducegeologicaldisastersthreatenthebuildingofgeologicalenvironmentimpact,resultinginthedestructionofbuildings.Therefore,studyontheengineeringgeologicalproblemscausedbygroundwaterandgroundwaterfromtheperspectiveoftheconstructionandtakeeffectivemeasurestopreventhasthevitalsignificance.

Keywords:

groundwaterdisaster;engineeringgeologicalproblems;landsubsidence;soilerosion;controlmeasures;

一、引言

地下水是地壳中一个极其重要的天然资源，它是赋存并运移于地表以下的岩石和土壤空隙中的水。

它的分布及其广泛，并且与人类的生产生活密切相关。

随着人口的增长、工农业的叙述发展，地下水超量开发引起的地裂缝、地面沉降等环境地质问题越来越显著。

地下水常构成工程建设的不利因素，对地质环境和建筑物的低级稳定性均产生影响。

地下水可使地基软化，降低地基承受力；地下水常常是滑坡、地面沉降和地面塌陷的主要原因。

因此，为了确保工程建设的安全和稳定，研究地下水对工程建设的危害和防治措施十分有必要。

二、地下水性质及对工程建筑的危害

1、地下水的物理性质

由于地下水在运动过程中与各种岩土体相互作用，而岩土中的可溶性物质（很多是矿物）随水迁移、聚集，使地下水成为一种复杂的溶液，这种复杂的地下水溶液通常具有温度、颜色、透明度、气味、味道和导电性等等的物理性质。

2、地下水的化学成分

（1）地下水中常见的气体有：

O2、N2、H2S、CO2等，地下水中气体分子能够很好地反映地球化学环境。

（2）地下水中含有的离子有：

地下水中含量最多、分布最广的离子有七种，即：

Cl-、SO2-4、HCO3-、Na+、K+、Ca2+、Mg2+。

（3）地下水中的化合物有：

Fe2O3、Al2O3、H2SiO3等。

3、地下水的主要化学性质

由于地下水具有如上的物理性质和化学成分，因此在地下水中通常具有如下的化学性质：

（1）地下水的矿化度。

水中所含离子、分子及化合物的总量称为水的总矿化度，低矿化度的水中常以含有HCO3-为主，中等矿化度水常以含有SO2-4为主；高矿化度的水常以含有Cl-为主。

高矿化度的水能降低水泥混凝土的强度，腐蚀钢筋等等。

（2）地下水的酸碱度。

地下水的酸碱度用水的PH值来表示，常温常压下当PH值小于5时，水为强酸性水；PH值在5—7之间为弱酸性水，PH值为7时，为中性的水；PH值在7—9之间时为弱碱性水；PH值大于9时为强碱性水。

（3）地下水的硬度。

通常情况下水的硬度按水中的Ca2+、Mg2+离子的含量的多少可以分为以下三种情况：

（1）总硬度，它是指水在未被煮沸时Ca2+、Mg2+离子的总含量。

（2）暂时硬度，它是指水在被煮沸时水中的Ca2+、Mg2+离子因失去CO2生成沉淀碳酸盐而失去的Ca2+、Mg2+离子的数量。

（3）永久硬度是指水经过煮沸后，仍然留在水中的Ca2+、Mg2+离子的含量，也就是总硬度与暂时硬度的差值。

总的说来，地下水的矿化度、酸碱度和硬度对水泥混凝土的强度都有影响。

4、地下水的侵蚀性

具体地说，即为侵蚀性的CO2和游离的CO2。

CO2是地下水中的气体成分之一。

以气体状态存在于水中的CO2称为游离的CO2。

当水中游离的CO2的量增加时，水溶解碳酸盐的能力就相应的增强。

当水中含有一定数量的HCO-3时，必须有相当的游离CO2与之保持平衡，这部分游离的CO2称为平衡CO2。

游离的CO2一部分与新生的HCO-3相平衡，另一部分则消耗于对碳酸盐的溶解，这后一部分的CO2就被称之为侵蚀性CO2。

不是所有的游离CO2都能和碳酸盐起作用，能溶解碳酸盐的只是其中的一部分。

另外，SO2-4与混凝土中的某些成分相互作用，生成含水硫酸盐结晶，体积膨胀，使混凝土结构破坏，，也称为结晶式侵蚀。

另外，镁盐和混凝土中的Ca（OH）2作用，形成Mg（OH）2和易溶于水的CaCl2，而使混凝土结构破坏。

5、地下水对工程建筑的危害

（1）地下水位的变化，对工程建筑的危害影响极大，如地下水位上升，可引起浅基础地基承载力的降低，在有地震砂土液化的地区会引起液化的加剧，岩土体产生变形、滑移、崩塌失稳等不良的地质作用。

再有，在寒冷地区产生地下水的冻胀影响。

其实就建筑物本身而言，若是地下水位在基础底面以下压缩层内发生上升变化，水浸湿和软化岩土，因而使地基土的强度降低，压缩性增大，建筑物则会产生过大的沉降，导致地基严重变形。

尤其是对于结构不稳定的土（例如湿陷性黄土，膨胀土等）这种现象更为严重，对设有地下室的建筑的防潮和防湿也均为很不利。

（2）地下水侵蚀性的影响主要体现在水对混凝土、可溶性石材、管道以及金属材料的侵蚀和危害。

突出表现在地下水的侵蚀性和地下水中的化学性质的积极作用，在工程上带来很大的危害，侵蚀性在或快或慢的进行，改变了各种建筑材料的使用预期。

（3）在饱和的砂性土层中施工，由于地下水的水力状态的改变，使土颗粒之间的有效应力等于零，土颗粒悬浮于水中，随着水一起流出的现象被称为流砂。

这种不良地质作用的影响主要表现为在工程施工过程中会造成大量的土体流动，致使地表塌陷或建筑物的地基破坏，会给工程带来极大的困难，或者直接影响建筑工程及附近建筑物的稳定。

（4）如果地下水渗流水力坡度小于临界水力坡度，那么虽然不会产生流砂现象，但是土中细小颗粒仍有可能穿过粗颗粒之间的孔隙被渗流带走。

其结果是使地基土的强度受到破坏，土下形成空洞，从而导致地表塌陷，破坏建筑场地的稳定，此种现象就是常说的潜蚀。

（5）地下水的不良地质作用中，还有一个应尤其注意的是基坑涌水现象。

这种现象发生在建筑物基坑下有承压水时，开挖基坑会减小基坑底下承压水上部的隔水层厚度，减小过多会使承压水的水头压力冲破基坑底板形成涌水现象。

涌水会冲毁基坑，破坏地基，给工程带来一定程度的经济损失。

（6）过度开采地下水，经常造成地面沉陷，塌陷的地面给工程造成极大的危害，经济损失很大。

此类的工程实例很多，例如某一工厂为了赚取更大的利润，工业用水采用地下水，由于开采量超大，过度抽取地下水而造成了地面塌陷成很大的漏斗状，因此而造成周边的建筑开裂，地基很多失稳，给人们带来了极大的安全隐患，过渡开采地下水的实例告诉我们，地下水资源可以被利用，但是不能盲目的过度的利用，否则就会受到大自然的惩罚。

总之，由于地下水的复杂成分和性质，对工程建筑的不良影响以及危害体现在以上诸多方面，因此工程建筑中要谨防地下水的影响，避免地下水的多种危害。

6、地下水对建筑工程的不良影响

降低地下水位会使软土地基产生固结沉降；不合理的地下水流动会诱发某些土层出现流沙现象和机械潜蚀；地下水对位于水位以下的沿途、土层和建筑物基础产生浮托作用；某些地下水对钢筋混凝土基础产生腐蚀。

[1]

三、城市地下水开发引起的工程地质问题

1、地面沉降

地面沉降又称为地面下沉或地陷。

它是地球表面的还把标高在一定时期内不断降低的环境地质现象。

地面沉降有自然的地面沉降和人为的地面沉降。

自然的地面沉降一种是在地表松散或半松散的沉积层在重力的作用下，由松散到细密的成岩过程;另一种是由于地质构造运动、地震等引起的地面沉降。

人为的地表沉降主要是大量抽取地下水所致，在人类工程经济活动影响下，由于地下松散地层固结压缩，导致地壳表面标高降低的一种局部的下降。

地面沉降具有成灾缓慢，持续时间长，影响范围广成因机制复杂和防治难度大的特点，往往对城市规划、建设、经济发展和人民生活构成威胁。

地面沉降会对地表或地下构筑物造成危害；在沿海地区还能引起海水入侵，港湾设施失效等不良效果。

2、地面塌陷

地面塌陷是指地表岩、土体在自然或人为因素作用下，向下陷落，并在地面形成塌陷坑的一种地质现象。

地面塌陷分为两类：

一类是岩溶塌陷，另一类是非岩溶塌陷，由地下水所导致的地面塌陷苏羽溶岩塌陷。

当地面塌陷这种现象发生在有人类活动的地区时，便可能成为一种地质灾害。

地面塌陷是覆盖型溶岩区开采地下水比较严重的环境工程地质问题，塌陷对人群密集、交通枢纽城市已经造成了一定危害，其突发性往往造成人身伤亡及重大经济损失。

我国部分城市地面塌陷情况如下表：

[2]

3、地面沉降与塌陷的主要危害[3]

①降低城市抵御洪水、潮水、和海水入侵的能力。

为治理地面沉降而产生的危害，必须花费很大的财力、物力。

②地面沉降引起桥墩、码头、仓库地坪下沉，桥面下净空减小，不利于航运。

③地面沉降与塌陷还会引起建筑物倾斜或损坏，桥墩错动，造成水利设施、交通线路破坏，地下管网断裂。

4、工程降水引起局部地面沉降

在工程建筑中，深基坑和地下构筑物的开挖过程中经常会遇到地下水位高于施工作业面的情况，为防止基坑边坡失稳，保证顺利开挖，避免水下作业，须进行基坑降（排）水。

但是，因为降水方案不当，所以会引起周围地面沉降，导致此范围内的建筑物、地下管网、道路及其它设施发生断裂、倾斜，影响其正常使用和安全/。

[4]

四、防治地下水的工程措施

防治地下水必须从思想上认识到地下水的危害，同时要加强监管，做好勘测、设计、施工。

验收各阶段地下水防治工作，确保施工质量和安全。

1、水文地质勘测

要详尽了解最高地下水位的标高、类型、补给来源、水质、流量、流向、渗透系数、压力以及历年气候变化情况、降水量、蒸发量及地层冻结深度等技术指标，这是合理确定工程防水标高、防护要求与地下水防止措施的前提与保证。

2、结构自防水设计

（1）选用合理结构形式：

应根据防护要求、使用功能结合工程地质和水文地质条件等因素综合确定，能短的不长、能整的不散，避免结构突变（或断面突变），尽量使结构选型规则、整齐，借以提升结构的整体刚度。

（2）优化构造节点设计：

构造节点长期以来就有“十缝九漏”的说法，虽然有些夸张，却也充分暴露出变形缝防水存在的问题。

结构设计中要尽量减少裂缝开展及变形缝的设置。

后浇带与构造节点的防水宜优先采用复合式防水设计，如中埋式止水带与外贴防水层复合使用；中埋式止水带与遇水膨胀橡胶条、嵌逢材料复合使用等。

（3）避免设计上“强度越高越好”的错误观念：

高强度的混凝土中水泥含量较多，产生大量水化热易使结构开裂。

如采用较高强度的混凝土时，宜优先采用水化热小的矿渣水泥。

3、降排水系统设计

排水是指坑内明排，一般是在基坑周围设置排水沟及集水井，用抽水设备不断将基坑中的渗水排除，疏干开挖土方及基础施工的作业面，随排随挖，措施比较简单。

降水是人工强制降低施工面地下水位，常用的降水方法有轻型井点降水、喷射井点降水、电渗井点降水等，采用何种方法一般应根据含水层特性、渗透系数、降水要求（深度）等确定。

4、支护与隔水设计

支护结构不仅能承受基坑开挖卸载所产生的土压力，而且能够有效的承担动水压力，起到阻隔地下水的作用。

其中地下连续墙在软土层大基坑开挖中应用最为广泛。

地下连续墙是在泥浆护壁的条件下分槽段构筑的钢筋混凝土墙体，其刚度大，止水效果好，并且可以作为拟建主体结构的外墙，可取得较好的经济效益。

此外，内撑式支护、水泥土重力挡墙支护、土钉支护、钢板桩支护、锚杆支护、喷射混凝土支护等也都能起到相应的支护隔水功能。

尤其是锚杆支护现已广泛应用于煤矿井田开拓及地铁隧道掘进等地下工程中。

5、抗浮设计

主体工程采用天然地基时，单层地下室或裙房地下室可采用加大恒载（如覆土）抗浮。

例如，国家体育馆地基位置较深，恰恰这块地的地下水位较高，地下水对场馆产生较大浮力。

经过多次研究，最终选用8万吨废旧钢渣回填。

大空间、大面积的单层地下室亦可采用抗浮锚桩协助抗浮。

6、特殊施工工艺——冻结法

冻结法是利用人工制冷技术对地层土体进行加固支护的一种施工方法。

1862年英国首先利用人工地层冻结技术成功地进行了深基坑开挖围护，随后，我国的基坑及地下工程建设中也较多采用冻结法，如润扬大桥悬索锚碇施工、上海地铁线施工以及80%以上的煤矿井筒掘进等都采用了冻结法。

冻结法以氨水为制冷剂以盐水作为冷媒剂，通过人工制冷的方法实现施工面内地下水冻结，一方面有效地阻隔地下水对施工面的干扰，另一方面，被冻结的土层具有较强的承载力，能够很好的支撑土壁。

冻结法不仅具有适应性强、隔水效果好、干作业、无污染无噪音等优点，而且其经济效益也是不容忽视的。

基坑越深，冻结法施工越具有优越性。

一般认为，当基坑深度小于7m时，冻结法在经济上不合算，当基坑深度大于l0m时，冻结法在经济上显示出优越性。

五、总结

在工程建设中，地下水的危害占有相当重要的位置，它不仅直接影响到了工程的安全、稳定和顺利进行，建筑物的稳固和实用性，还间接的影响到了人类的生活以及生产，甚至能威胁到人类的生命安全，给国家造成严重的人力，物力，财力上的损失。

因此我们必须准确合理地选用合适的防治措施，以消除或减少地下水对工程建设的危害避免对周边环境造成不良影响，确保工程质量，加快工程进度，这是取得好的社会效益，经济效益的关键。

参考文献

[1]石振明，孔宪立主编.工程地质学（第二版）.中国建筑工业出版社.2011年2月133—134页

[2]聂宁，石东方.海岸工程.2003年第三期

[3]于林平，赵广会，巩小东.2001年建筑教育改革理论与实践研讨会会议录名称：

2007年建筑教育改革理论与实践研讨会论文集.2007年

[4]郑伟龙，司刚平，郑秀华.中国地质灾害与防治学报.2005年第三期

[5]和卓锋.城市建设.2011年第十四期

[6]颜於滕，浅析地下水对工程建设的影响及对策，中国矿业大学建筑工程学院2009

[7]建筑地基基础设计规范（GB50007-2002）[S].[31]地下工程防水技术规范（GB50108-2001）[S].

[8]高如斌.建筑工程概论[M].天津：

天津大学出版社，2002

[9]LiFeiconstructionconcreteconstructionqualitycontrol[M].ChinaConstructionUniversity;2004

[10]王崇杰.房屋建筑学.北京：

中国建筑工业出版社，2008

致谢

大学生活一晃而过，回首走过的岁月，心中倍感充实。

首先诚挚的感谢我的论文指导老师在忙碌的教学工作中挤出时间来审查、修改我的论文。

还有教过我的所有老师们，你们严谨细致、一丝不苟的作风一直是我工作、学习中的榜样；他们循循善诱的教导和不拘一格的思路给予我无尽的启迪。

感谢三年中陪伴在我身边的同学、朋友，感谢他们为我提出的有益的建议和意见，有了他们的支持、鼓励和帮助，我才能充实的度过了三年的学习生活。