地下水

地下水最常见的问题主要是对岩体的软化、侵蚀和静水压力、动水压力作用及其渗透破坏等。

(一)地下水对土体和岩体的软化

地下水使土体尤其是非黏性土软化，降低强度、刚度和承载能力。有侵蚀性的地下水使岩石发生化学变化，也可能导致岩石的强度降低。尤其是地下水使结构面的黏结力C降低和摩擦

减小，使结构面的抗剪强度降低，造成岩体的承载力和稳定性下降。

(二)地下水位下降引起软土地基沉降

一般在沿海软土层中进行基础施工时，需要人工降低地下水位。若降水措施不当，轻者造成邻近建筑物或地下管线的不均匀沉降，重者使建筑物基础下的土体颗粒流失，甚至掏空，导致建筑物开裂，进而危及安全使用。

此外，还应注意抽水环节。如果抽水井滤网和砂滤层的设计不合理或施工质量差，那么抽水时会将软土层中的黏粒、粉粒、细砂等细小土颗粒随同地下水一起带出地面，使周围地面土层很快产生不均匀沉降，造成地面建筑物和地下管线不同程度的损坏。其次，井管埋设完成开始抽水时，井内水位下降，井外含水层中的地下水不断地流向滤管，经过一段时间后，在井周围形成漏斗状的弯曲水面一降水漏斗。在这一降水漏斗范围内的软土层会发生渗透固结而造成地基土沉降。而且，由于土层的不均匀性和边界条件的复杂性，降水漏斗往往是不对称的，因而使周围建筑物或地下管线产生不均匀沉降，甚至开裂。

(三)动水压力产生流沙和潜蚀

流沙是一种不良的工程地质现象。在建筑物深基础工程和地下建筑工程的施工中所遇到的流沙现象，按其严重程度可分下列三种：轻微流沙，当基坑围护桩排的间隙处隔水措施不当或施工质量欠缺时，或当地下连续墙接头的施工质量不佳时，有些细小的土颗粒会随着地下水渗漏一起穿过缝隙而流入基坑，增加坑底的泥泞程度;中等流沙，在基坑底部，尤其是靠近围护桩墙的地方，常会出现一堆粉细砂缓缓冒起，仔细观察，可以看到粉细砂堆中形成许多小小的排水沟，冒出的水夹带着细小土粒在慢慢地流动;严重流沙，基坑开挖时如发生上述现象而仍然继续往下开挖，流沙的冒出速度会迅速增加，有时会像开水初沸时的翻泡，此时基坑底部称为流动状态，给施工带来极大困难，甚至影响邻近建筑物的安全。如果在沉井施工中，产生严重流沙，那么沉井就突然下沉，无法用人力控制，以致沉井发生倾斜，甚至发生重大事故。

如果地下水渗流产生的动水压力小于土颗粒的有效重度，即渗流水力坡度小于临界水力坡度。那么，虽然不会发生流沙现象，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携带而走。时间长了，在土层中将形成管状空洞，使土体结构破坏，强度降低，压缩性增加，这种现象称之为机械潜蚀。

(四)地下水的浮托作用

当建筑物基础底面位于地下水位以下时，地下水对基础底面产生静水压力，即产生浮托力。如果基础位于粉土、砂土、碎石土和节理裂隙发育的岩石地基上，则按地下水位100%计算浮托力;如果基础位于节理裂隙不发育的岩石地基上，则按地下水位50%计算浮托力;如果基础位于黏性土地基上，其浮托力较难确切地确定，应结合地区的实际经验考虑。

习题：基础设计时，必须以地下水位100%计算浮托力的地层有( )。

A.节理不发育的岩石

B.节理发育的岩石

C.碎石土

D.粉土

E.粘土

答案：BCD

(五)承压水对基坑的作用

当深基坑下部有承压含水层时，必须分析承压水头是否会冲毁基坑底部的黏性土层，通常用压力平衡概念即式(1.3.1)进行验算：

γM=γWH (1.3.1)

式中：γ、γW——分别为黏性土的重度和地下水的重度;

H——相对于含水层顶板的承压水头值;

M—基坑开挖后黏性土层的厚度。

所以，基坑底部黏性土层的厚度必须满足式(1.3.2)的要求：

M>γWH/γ·K (1.3.2)

式中：K-安全系数，一般取1.5-2.0,主要视基坑底部黏性土层的裂隙发育程度及坑底面积大小而定。

当M<γWH/γ·K，则必须用深井抽汲承压含水层中的地下水，使其承压水头下降。

(六)地下水对钢筋混凝土的腐蚀

地下水对混凝土建筑物的腐蚀是一项复杂的物理化学过程，在一定的工程地质与水文地质条件下，对建筑材料的耐久性影响很大。硅酸盐水泥遇水硬化，形成Ca(OH)2、水化硅酸钙Ca0Si02·12H20、水化铝酸钙CaOAl2O3·6H20等，这些物质往往会受到地下水的腐蚀。