5.4 地下水对土木工程的不良影响

一、地基沉降原因：危害： （ 1 ）松散沉积层中进行深基础施工时，人工降低地下水位——使周围土层 产生固结沉降。（ 2 ）抽水井的滤网和砂滤层设计不合理或施工质量差，抽

水时细小颗粒同地下水一起带出地面——周围地面土层不均匀沉降——造成地面建筑物和地下管线损坏。

（ 3 ）抽水时在水周围形成降水漏斗——使周围建筑物或地下管线产生不均匀沉降，甚至开裂。

地下水过量开采的危害

二、 流砂流砂——地下水自下而上渗流时产生流动的现象，它与地下水的动水压力有密切关系。

动水力：地下水在渗流时作用于单位体积土骨架上的力，亦称动水压力。

产生流砂的条件： 1 ）地下水动水力大于土粒的浮重度 2 ）地下水水力坡度大于临界水力坡度 危害及防治：

流砂——土体流动——地表塌陷或建筑物的地基破坏。

流砂防治防——在易产生流砂的地区应尽可能的避免开挖。

治：（ 1 ）人工降低地下水位

（ 2 ）打板桩 打板桩加固坑壁，增长地下水渗流途径，以减小水力坡度。

（ 3 ）冻结法 使地下水和土层一起冻结，水下挖掘。

（ 4 ）水下挖掘

（ 5 ）其它方法：化学加固法

三、潜蚀

1. 类型1 ）机械潜蚀：

2 ）化学潜蚀：

1 ）机械潜蚀：土粒在地下水的动水力作用下受到冲刷，将细粒土冲走，使土的结构破坏，形成洞穴的作用，形成管涌。

2 ）化学潜蚀：在地下水和一氧化碳等作用下，能使岩石中的长石、云母等矿物变为高岭石、绢云母和其他粘土矿物。

** 由人类工程活动所引起的这种现象叫管涌。

潜蚀危害及防治

空洞 塌陷地基土

防治方法：

1 ）堵截地表水流入土层；

2 ）阻止地下水在土层中流动，或减小流速和水力坡度值；

3 ）设置反滤层，改造土的性质。

四、地下水的浮托作用

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，即浮托力。

五、基坑突涌建筑基坑存在承压水时，当开挖基坑减少了基坑底部隔水层的厚度，当隔水层较薄时承压水的水头压力冲破基坑底部的现象。

其后果是基坑冲毁，地基破坏基坑

Hw

M

防止基坑突涌的措施H

wM

六、地下水对钢筋混凝土的腐蚀

地下水某些成分含量过多时，对砼可溶性石料，管道、钢铁等都有侵蚀危害。

（一）结晶类腐蚀1 ．当地下水中含过多的 SO-2

4 时。与砼作用生成二水石膏

OHCaSOOHCaSO 2424 22

硬石膏二水石膏使体积增大 31% ，产生 0.15MPa的膨胀压力，破坏砼。 2 ．当硫酸根浓度不大时，与砼中的铝酸三钙起作用生成水化硫铝酸钙

OHCaSOOAlCaOOHCaSOOHOAlCaO 243224232 313325363

水化硫铝酸钙结合着很多的化合水，体积可膨胀近 2.5 倍，破坏力很大。

（二）分解类侵蚀主要由于水中的 pH值低、 HCO3 -及腐蚀性 CO2（过多的游离）等成分引起的分解破坏作用。硅、酸盐水泥遇水生成 Ca(OH)2，它与HCl、 H2SO4 、 HNO3反应

OHCaCOHCOCaOHCa 23232 2)()(

OHCaCOCOOHCa 2322)(

32

23 2HCOCaCOCaCO

（三）结晶分解复合类侵蚀

4242 )()( CaSOOHMgMgSOOHCa

2222 )()( CaClOHMgMgClOHCa

当地下水中 4NH、

3NO、

Cl、 2Mg、离子的含量超过一定数量时，与混凝土中的

2)(OHCa 发生反应。