李賽

摘要：地下水是地質(zhì)環(huán)境的重要組成部分，也是其中最活躍的因素。地下水對(duì)工程建設(shè)有不良影響的主要有毛細(xì)水和重力水，本文論述了毛細(xì)水水和重力水對(duì)工程建設(shè)的影響原理以及在以后工程建設(shè)中要重視這些的問(wèn)題，必要時(shí)要采取必要措施。

關(guān)鍵詞：地下水;工程建設(shè);腐蝕;地基

引言

地下水的活動(dòng)會(huì)對(duì)地質(zhì)環(huán)境產(chǎn)生影響甚至誘發(fā)地質(zhì)災(zāi)害，威脅建筑物的穩(wěn)定與安全，導(dǎo)致建筑物遭受破壞[1]。因此，從工程建設(shè)的角度研究地下水及地下水引起的工程地質(zhì)問(wèn)題并采取有效的措施加以防治具有重要意義。

1.??? 毛細(xì)水對(duì)工程建設(shè)的影響

毛細(xì)水指的是地下水受土粒間孔隙的毛細(xì)作用上升的水分。主要存在于直徑為0.5—0.002大小的空隙中。毛細(xì)水能傳遞靜水壓力和溶解鹽分，它對(duì)成壤作用和植物生長(zhǎng)具有重要意義。當(dāng)?shù)鼗林忻?xì)水上升接近建筑物基礎(chǔ)底面時(shí)，因土體被浸濕而使地基承載力下降及沉降量加大[2]。毛細(xì)水上升至地表時(shí)可引起土壤鹽漬化和沼澤化。在寒冷地區(qū)還將造成凍脹作用。毛細(xì)水對(duì)工程建設(shè)的影響主要有：第一，產(chǎn)生毛細(xì)壓力，對(duì)于砂性土特別是細(xì)砂、粉砂含有毛細(xì)水的量大，又由于毛細(xì)水產(chǎn)生毛細(xì)壓力將砂粒粘接在一起，所以砂性土具有一定的粘聚力（稱(chēng)假粘聚力）。在非飽和土中局部存在毛細(xì)水時(shí)，產(chǎn)生假粘聚力而使土的強(qiáng)度增加，當(dāng)土體受到浸水飽和或者失水干燥時(shí)，這種力消失。在工程建設(shè)中，不可能做到使土壤失水干燥，往往考慮到毛細(xì)水上升使土層含水量增大致使土的強(qiáng)度降低和增加土壓縮性等不利影響。

第二，毛細(xì)水對(duì)土中的氣體分布和流通有一定的影響，常常是導(dǎo)致產(chǎn)生封閉氣體的原因。封閉氣體可以增加土的彈性和減小土的滲透性。第三，當(dāng)毛細(xì)水上升到基礎(chǔ)底面時(shí)，毛細(xì)壓力作為基底附加壓力的增值，使建筑物沉降量加大，當(dāng)毛細(xì)水上升至地表時(shí)，不僅引起沼澤化、鹽澤化，還會(huì)引起地基，路基土侵濕，使土的力學(xué)強(qiáng)度降低，水中的鹽分對(duì)混泥土和鋼筋具有腐蝕作用，在寒冷地區(qū)，將會(huì)出現(xiàn)冰凍現(xiàn)象，形成凍土，危害基礎(chǔ)，破壞路面[3]。

2.??? 重力水對(duì)工程建設(shè)的影響

當(dāng)土壤水分超過(guò)田間持水量時(shí)，多余的水分不能被毛管所吸持，就會(huì)受重力的作用沿土壤的大孔隙向下滲透，這部分受重力支配的水稱(chēng)重力水。

重力水對(duì)工程建設(shè)的影響分以下幾點(diǎn)論述：

（1）???? 潛水位上升和地下水位下降引起的巖土工程問(wèn)題

潛水是埋藏在地表以下第一個(gè)穩(wěn)定的隔水層的上面，具有自由表面的重力水。潛水的水面稱(chēng)為潛水面，潛水面上的各點(diǎn)的高度差就是潛水位。潛水位上升后，改變土體力學(xué)性質(zhì)，增加了巖土和地下水對(duì)建筑材料的腐蝕，干燥的巖土被水飽和、軟化，降低了巖土的抗剪強(qiáng)度，會(huì)誘發(fā)很多不良的地質(zhì)現(xiàn)象（滑坡，巖土體的變形、崩塌失穩(wěn)），潛水位上升還會(huì)使洞室淹沒(méi)，建筑物地基上浮，危及安全。

地下水位下降改變了水的動(dòng)力條件，在斷裂帶、溶蝕洼地、河床及一些土層較薄而土顆粒較疏松的地段，引起地表塌陷，當(dāng)面積過(guò)大時(shí)，有地面沉降。在沿海地區(qū)，原來(lái)陸地淡水含水層與海水層相平，淡水由于大量的開(kāi)采地下水，引起大面積地下水位下降，導(dǎo)致海水倒侵，嚴(yán)重腐蝕地基，路基。地下水的大量開(kāi)采，由于補(bǔ)給不夠時(shí)，其中大量對(duì)工程建設(shè)有害的離子濃度增多，礦化度增高，對(duì)建筑物的基礎(chǔ)腐蝕就在不斷的增大，嚴(yán)重時(shí)，可能會(huì)使建筑物全部倒塌。

（2）???? 地下水對(duì)鋼筋混泥土的腐蝕機(jī)理

地下水對(duì)混凝土的腐蝕作用，經(jīng)常發(fā)生在浸沒(méi)在地下水位以下的各種混凝土的基礎(chǔ)和地下構(gòu)筑物中。地下水對(duì)混凝土的破壞，可分為分解性腐蝕，結(jié)晶性腐蝕和結(jié)晶分解復(fù)合性腐蝕三類(lèi)。

分解性腐蝕：礦化度極低的水，水中的氫離子、二氧化碳、游離碳酸及某些鹽類(lèi)含量處于極限值時(shí)，使混泥土碳酸化，或?qū)е滤嗍猓顾嗍械臍溲趸}和氧化鈣及其他成分溶解流失，降低混泥土的堿度，從而使混泥土強(qiáng)度降低。

結(jié)晶性腐蝕：水中含有某些一定量的鹽，與混凝土接觸，并入滲到混凝土內(nèi)部，使水泥石水化，或與混凝土成分起化合作用，形成水化物及穩(wěn)定的含水結(jié)晶體，由膨脹引起脹裂破壞，影響混凝土的耐久性。

結(jié)晶分解復(fù)合性腐蝕：水中含有某些一定量的化學(xué)成分，與混凝土成分、水泥石產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，分解類(lèi)腐蝕與結(jié)晶類(lèi)腐蝕兼而存在。往往由陰離子產(chǎn)生結(jié)晶類(lèi)腐蝕，陽(yáng)離子產(chǎn)生分解類(lèi)腐蝕;水中不同的鹽與水泥石產(chǎn)生化學(xué)作用，有的產(chǎn)生分解類(lèi)腐蝕，有的產(chǎn)生結(jié)晶類(lèi)腐蝕。此類(lèi)復(fù)合性腐蝕作用歸結(jié)為結(jié)晶分解復(fù)合類(lèi)腐蝕。

地下水中的主要的離子成分有：氫離子，鉀離子，鈉離子，鎂離子，鈣離子，鐵離子;氫氧根，氯離子，硫酸根，硝酸根，亞硝酸根，碳酸氫根，碳酸根，硅酸根，磷酸根等，在氧和水的條件下，鋼筋表面發(fā)生電化學(xué)腐蝕，在陽(yáng)極離子發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成氧化亞鐵、氫氧化鐵等腐蝕物[4]。鋼筋腐蝕后，有效直徑減小，直接危及到混泥土結(jié)構(gòu)的安全性;同時(shí)，鋼筋銹蝕后，銹蝕生成物的體積膨脹，致使混凝土保護(hù)層順筋開(kāi)裂，混凝土自身免疫性大幅度減低，品質(zhì)迅速劣化。

（3）???? 承壓水對(duì)地基的作用

承壓水是充滿(mǎn)于兩個(gè)隔水層之間的含水層中的重力水，具有承壓性。在開(kāi)挖基坑時(shí)會(huì)減小含水層上的隔水層的厚度，當(dāng)隔水層的厚度達(dá)到某一程度時(shí)，承壓水的水頭壓力就能沖毀基坑地板，出現(xiàn)突涌現(xiàn)象。這樣就破壞了基坑的強(qiáng)度，給施工帶來(lái)困難，甚至?xí)┕るy以繼續(xù)。為了避免突涌現(xiàn)象，必須采用人工方法抽取承壓含水層的地下水，局部降低承壓水頭。不能過(guò)度的抽，否則會(huì)使周?chē)牡叵滤唤档?，而?dǎo)致旁邊的建筑物地基下沉一部分，建筑物發(fā)生傾斜。

（4）???? 地下水的滲透作用和浮托作用

地下水的滲透破壞主要有潛蝕、流砂、管涌。

滲透水流在水力坡度下產(chǎn)生交大的動(dòng)水壓力沖刷，帶走細(xì)小顆粒的土粒，使巖土體的空隙擴(kuò)大，甚至形成洞穴，導(dǎo)致巖土體結(jié)構(gòu)松動(dòng)，使地表產(chǎn)生裂隙，坍塌，這就是潛蝕。防止巖土層中發(fā)生潛蝕破壞的措施：第一，改變地下水滲透的水動(dòng)力條件，第二，改善巖土性質(zhì)，增強(qiáng)抗?jié)B能力（如：對(duì)巖層爆破，壓密，化學(xué)加固等等）

地基土在滲透作用下以某一速度帶走細(xì)小顆粒，致使巖土孔隙增大，最后形成能穿越地基的管狀滲流通路，掏空地基和壩體，使得地基或斜坡變形，失穩(wěn)，這就是管涌。在可能發(fā)生管涌的巖層地域施工時(shí)，必須控制地下水的滲流，降低水力坡度，設(shè)置保護(hù)層，打板樁等。

地下水對(duì)水位以下的巖土體產(chǎn)生靜水壓力，并產(chǎn)生浮托力。浮托力的大小可以按阿基米得原理確定，即當(dāng)巖土體空隙或孔隙中的水與巖土體外界的地下水相通，浮托力等于巖土體骨架顆粒體積部分的浮力。

根據(jù)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50007-2002的規(guī)定，確定地基承載力特征值時(shí)，無(wú)論是基礎(chǔ)底面以下土的天然重度或是基礎(chǔ)底面以上土的加權(quán)平均重度的確定，地下水位以下均取有效重度。

3.??? 結(jié)論

毛細(xì)水對(duì)建筑物的不良影響主要有毛細(xì)作用體現(xiàn)出來(lái)，重力水對(duì)工程建設(shè)的影響主要由潛水位和地下水位的變化，水對(duì)鋼筋混凝土的腐蝕，滲透作用和浮托作用體現(xiàn)出來(lái)。通過(guò)對(duì)毛細(xì)水和重力水從不同角度對(duì)工程建設(shè)的影響，在施工時(shí)要采取必要的防護(hù)措施，能夠保障安全施工，保障周?chē)刭|(zhì)環(huán)境，地下環(huán)境，水的循環(huán)不遭到到破壞以及地下水不被污染。

參考文獻(xiàn)：

[1]于廣平，2007年建筑教育改革理論與實(shí)踐研討會(huì)，2007年 7月 1日

[2《]中國(guó)地質(zhì)學(xué)》第106頁(yè)，6.2.2.2，毛細(xì)水

[3]?? 重慶出版社，《工程地質(zhì)學(xué)》（第二版），第87頁(yè)，4.4地下水對(duì)土木工程的影響，4.4.1毛細(xì)水對(duì)土木工程的影響。

[4]?? 科學(xué)出版社，《土木工程材料》（第二版），第123頁(yè)，4.6.3碳化與剛筋銹蝕，5.鋼筋銹蝕對(duì)混凝土的影響。

[5]?? 徐輝，地下水對(duì)建筑工程的影響（ppt），地下水的靜水壓力及浮托作用。