水文地質(zhì)

地下水位下降對(duì)地面引起的不良地質(zhì)作用

  眾所周知,地下水位下降會(huì)引起地面下降,對(duì)樁基礎(chǔ)引發(fā)負(fù)摩阻力,有時(shí)基坑降排水直接讓周邊建筑物開(kāi)裂。請(qǐng)問(wèn):
 
  1、此處的地下水類型是什么?
 
  上層滯水及承壓水地下水位下降與潛水地下水位下降對(duì)工程的影響是一致的嗎?
 
  2、地下水位下降引起地面沉降的原因是何?
 
  如何定量計(jì)取這些變化?
 
  如何提前預(yù)防或降低其發(fā)生程度呢?
 
  3、地下水位下降還會(huì)引發(fā)別的不良地質(zhì)作用嗎?
 
  地面沉降是地層被壓縮變形后在地表的反映。松散地層的沉積過(guò)程十分漫長(zhǎng),在天然狀態(tài)下,地層中各點(diǎn)的靜水壓力均已達(dá)到平衡。開(kāi)采地下水或別的原因使得地下 水位下降后,砂層中地下水壓力由于地下水未能及時(shí)補(bǔ)給或補(bǔ)給不足而減小,表現(xiàn)為含水層水位下降,砂粒之間有效應(yīng)力也隨之下降,砂層產(chǎn)生壓縮變形。與此同 時(shí),含水砂層與頂部、底部粘性土隔水層之間的孔隙水壓力平衡也被打破,兩者之間產(chǎn)生一定的水頭差,粘性土中的孔隙水在壓力差的作用下,向含水砂層緩慢滲 流,降低靜水壓力,以便建立新的平衡。隨著靜水壓力的降低,土粒之間有效壓力相應(yīng)增大,而孔隙水的流失又為土粒間提供了壓縮空間,因此,粘性土層也隨之釋 水壓密,這就是地下水水位下降引起地面沉降的基本機(jī)理。
 
  據(jù)前人研究,砂土地層的壓密與砂層的初始密度、顆粒的均勻程度及磨圓度等因素有關(guān)。初始密 度低、顆粒級(jí)配及磨圓度差的砂層變形較大,反之則較小。由于砂層滲透性強(qiáng),水位降低時(shí),砂層的孔隙水在壓力作用下迅速析出,有效壓力迅速增加到與降低后的 地下水位相平衡的程度,變形幾乎瞬時(shí)完成。這種變形屬?gòu)椥宰冃?,速度快、沉降量小,水位恢?fù)時(shí)可回彈。但是,當(dāng)?shù)叵滤辉诤畬觾?nèi)部上下波動(dòng)或接近疏干開(kāi) 采狀態(tài)時(shí),砂粒受水動(dòng)力影響,將重新排序,原有孔隙被壓密,壓縮量可成倍增長(zhǎng),這種壓縮改變了砂層結(jié)構(gòu),很難恢復(fù)。
 
  當(dāng)含水層水頭下降時(shí),處于含水 層頂、底板處的粘性土層由于滲透性差,釋水緩慢,孔隙水滲流從距抽水含水層最近的地方開(kāi)始,滯后地向遠(yuǎn)離含水層的一側(cè)發(fā)展。開(kāi)始產(chǎn)生滲流的時(shí)間由近及遠(yuǎn)依 次推后。隨著時(shí)間的延長(zhǎng),粘性土層中的水頭不斷降低,孔隙水釋放速度減小,當(dāng)粘性土釋水結(jié)束時(shí),其滲透壓密過(guò)程也就停止。與含水砂層相比,粘性土層中孔隙 水壓力降低是滯后的,且由表及里逐漸發(fā)展,先釋水者先壓密,后釋水者后壓密,但其進(jìn)程較為緩慢。