地下水常見的問題
地下水最常見的問題全要是對巖體的軟化、侵蝕和靜水壓力、動水壓力作用及其滲透破壞等。
(一)地下水對土體和巖體的軟化
地下水使土體尤其是非黏性土軟化,降低強度、剛度和承載能力。
有侵蝕性的地下水使巖石發生化學變化,也可能導致巖石的強度降低,尤其是地下水使結構面的粘結力C 降低和摩擦角φ減小,使結構面的抗剪強度降低,造成巖體的承載力和穩定性下降。
(二)地下水位下降引起軟土地基沉降
一般在沿海軟土層中進行基礎施工時.需要人工降低地下水位。若降水措施不當,輕者造成鄰近建筑物或地下管線的不均勻沉降,重者使建筑物基礎下的土體顆粒流失,甚至掏空.導致建筑物開裂,進而危及安全使用。
此外,還應注意抽水環節。如果抽水井濾網和砂濾層的設計不合理或施工質量差,那么抽水時會將軟土層中的黏粒、粉粒、細砂等細小土顆粒隨同地下水一起帶出地面,使周圍地面土層很快產生不均勻沉降,造成地面建筑物和地下管線不同程度的損壞。井管埋設完成開始抽水時.井內水位下降,井外含水層中的地下水不斷流向濾管,經過一段時間后,在井周圍形成漏斗狀的彎曲水面—降水漏斗。在這一降水漏斗范圍內的軟土層會發生滲透固結而造成地基土沉降。而且,由于土層的不均勻性和邊界條件的復雜性,降水漏斗往往是不對稱的,因而使周圍建筑物或地下管線產生不均勻沉降,甚至開裂。
(三)動水壓力產生流砂和潛蝕
流砂是一種不良的工程地質現象。在建筑物深基礎工程和地下建筑工程的施下中遇到的流砂現象,按其嚴重程度可分下列三種:
輕微流砂,當基坑圍護樁排的間隙處隔水措施不當或施工質量欠缺時,或當地下連續墻接頭的施工質量不佳時,有些細小的土顆粒會隨著地下水滲漏一起穿過縫隙而流入基坑,增加坑底的泥濘程度;
中等流砂,在基坑底部,尤其是靠近圍護樁墻的地方,常會出現一堆粉細砂緩緩冒起,仔細觀察,可以看到粉細砂堆中形成許多小小的排水溝,冒出的水夾帶著細小土粒在慢慢地流動;
嚴重流砂,基坑開挖時如發生上述現象而仍然繼續往下開挖,流砂的冒出速度會迅速增加,有時會像開水初沸時的翻泡,此時基坑底部稱為流動狀態,給施工帶來極大困難,甚至影響鄰近建筑物的安全。如果在沉井施工中產生嚴重流砂,那么沉井就突然下沉,無法用人力控制,以致沉井發生傾斜,甚至發生重大事故。
如果地下水滲流產生的動水壓力小于土顆粒的有效重度,即滲流水力坡度小于臨界水力坡度,雖然不會發生流砂現象,但是土中細小顆粒仍有可能穿過粗顆粒之間的孔隙被滲流攜帶而走。時間長了,將在土層中形成管狀空洞,使土體結構破壞,強度降低,壓縮性增加,這種現象稱之為機械潛蝕。
(四)地下水的浮托作用
當建筑物基礎底面位于地下水位以下時,地下水對基礎底面產生靜水壓力,即產生浮托力。如果基礎位于粉土、砂土、碎石土和節理裂隙發育的巖石地基上,則按地下水位100%計算浮托力;如果基礎位于節理裂隙不發育的巖石地基上,則按地下水位50%計算浮托力;如果基礎位于黏性土地基上,其浮托力較難確切地確定,應結合地區的實際經驗考慮。
(五)承壓水對基坑的作用
γM=γwH
式中γ、γw——分別為黏性上的重度和地下水的重度;
H——相對于含水層頂板的承壓水頭值;
M——基坑開挖后黏性土層的厚度。
(六)地下水對鋼筋混凝土的腐蝕
地下水對混凝土建筑物的腐蝕是一項復雜的物理化學過程,在一定的工程地質與水文地質條件下,對建筑材料的耐久性影響很大。
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