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论小议地下水对岩土体的作用原理与对策

[日期：2007-08-27] 来源：www.lvhua.com 作者：发表评论(0)打印

1、过量抽取地下水诱发地面沉降的机理：

地面沉降是在自然条件和人为因素作用下，由于地壳表层土压缩而导致区域性地面标高降低的一种环境地质现象。从全世界范围看，过量抽汲地下水引起地层压密、固结是造成地面沉降的主要原因。一般情况下，由于含水地层中水被抽取而产生的地面沉降有两部分：一部分是含水层水被抽取后、孔隙水压力降低，有效应力增加，体积压缩而引起；另一部分是由于隔水层(相对不透水层)的固结而引起，固结的附加应力来源与地下水抽取后所引起的地下水位下降或承压水头的降低。

发生地面沉降的地区一般都由岩性不同的多个砂土、粉土、粉质粘土、粘土、淤泥质粘土等土层组成，各土层的变形量不仅与它的压缩性有关，也与它本身的厚度有关。砂土变形基本特征是压缩过程中总的应力与应变关系为非线性，压缩变形以塑性变形为主并包含有蠕变。

地面沉降给人们的生活、生产等各方面造成很大危害：

1)地面标高降低使防汛堤坝下沉，城市易受海溯洪水袭击；使桥墩下沉，桥梁净空减小，影响通航；严重地区，形成成片洼地，一到雨季，使道路积水，住宅进水。

2)地面的不均匀沉降使建筑物失稳，破坏通讯光缆、电力电缆、供水、供气管道。

3)地面沉降造成的大幅度低洼湿地面积，导致耕地沼泽化等等。

2、水库诱发地震

水库蓄水引起的水库荷载作用、孔隙水压力效应和库水对库基岩石的物理化学作用，都是诱发地震的重要因素。

水库荷载的作用：水库荷载既可以改变库基岩体的应力状态，又可以增加孔隙压，改变原有的断裂摩擦力。水库荷载有弹性效应、压实效应，扩散效应及抬高地下水位作用等几种效应和作用。

孔隙水压的效应：如果孔隙水压力增加，使断裂面上有效应力降低，以致断裂面的剪切力强度低于当地的构造应力时，就导致地震。水具有渗透性和毛细作用，在含水孔隙中造成流体压力，从而改变岩体的应力状态。水库蓄水后主要从两个方面使库基岩体孔隙水压力增高，一是水体的压力迫使库水向外和向深部渗透，二是水库载荷条件下，库基弹性变形使岩体孔隙和裂隙被压缩，从而改变孔隙水压。

水对库基岩石的物理化学作用：水库蓄水以后，受重力和水压的作用，库水沿着岩石的孔隙、裂隙和其他软弱结构面向深部和水库四周渗透，从而改变岩体的强度，改造岩体的裂隙和孔隙的形状，同时也改变了岩体内部的应力，总的结果是岩石软化。

微震的诱发地震作用：微震形成的岩体微破裂的发展，为库水的渗透和扩散提供了方便，又有助于微破裂的沟通，形成较大的破裂，为释放更大规模已积累的应变能创造条件。

水库地震形成的地质条件：高坝水库、活动断层、活动地震带。水库地震类型：构造型、非构造型、混合型。水库诱发地震对策：控制地震的发展、预测预报地震、对大坝进行抗震设防、组织社会力量进行抗震救灾。

3、地下水对边坡稳定性影响

地下水对边坡岩土体通常具有产生静水压力、动力压力及降低岩土体的强度参数等方面的作用。静水压力是对孔隙水压力、裂隙水压力及浮托力等的总称，它是岩土体孔隙、裂隙和空洞中的地下水静力传递自重至岩土体上的力；动水压力系指由于地下水的水力梯度使地下水在运动过程中施加于岩土体上的力。孔隙水压力作用于岩体结构面(潜在破坏面)上，表现在三个方面：

(1)降低该面的正应力，减小摩阻力，进而降低崩滑体的抗滑力；

(2)动水压力沿边坡临空面产生的推力增加了下滑力；

(3)孔隙水压力的“水楔”作用，推动了裂隙的扩展过程，进而破坏岩体，使边坡发生渐进性破坏。

当边坡滑塌体后缘及其以上岩土体为强透水岩土体且泄水不畅时，孔隙水压力因地下水上升而快速增加，这在边坡变形破坏中起着十分重要的作用。

具有丰富张裂隙的岩体边坡，变形体后缘的拉张裂隙及前部鼓张裂隙，若裂隙水压力增加明显，则易诱发边坡的破坏过程。并且，由于动水压力的作用，边坡中某些土体、岩体破碎带和软弱结构面中以及岩、土体接触面上的某些颗粒会被渗透水流搬移，使岩土体产生渗透变形、强度降低而产生渗透破坏。

边坡岩性的差异和地质构造的各向异性，是地下水压力空间变化的根本原因。由于岩体中岩体结构面分布不均，结构面渗透性能差异较大，对地下水压力存在着显著的控制作用。当结构面开度较大时，泄水通畅，孔隙水压力减小，反之则增大。边坡的侧向临空状态，边坡的形态、坡角大小、坡脚应力集中及岩体边坡内部地应力的大小和方向均可影响地下水压力的分布。

地下水对岩体质量的影响表现如下：

(1)岩体中有地下水存在，必然要增加岩石的容重，加大岩体本身的体重，增大岩石边坡失稳的下滑力。

(2)影响岩石的力学强度。

(3)加速岩石的风化

(4)如果岩体裂隙发育，贯通程度好，地下水在岩体中渗流，产生一定的静水压力和生动水压力，从而增大边坡岩体的下滑力

(5)在边坡岩体中，如果节理、裂隙发育，且有充填物，地下水可使充填物软化，降低结构面间的抗剪强度。

(6)在季节性冻结地带，岩体中的地下水可能冻结，在裂隙中起楔胀作用，破坏边坡的稳定性，

(7)当岩体结构面内夹有充填物时，在水的作用下，除导致结构面的抗剪强度降低外，还可能产生物理化学作用，从而影响充填物或岩石的力学性质，而影响边坡的稳定性。

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