简析地下水及岩土体相互作用及可能引起地质灾害

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1、简析地下水及岩土体相互作用及可能引起地质灾害摘要：简要分析了地下水与岩土体的相互作用的机理，进而分析了其可能引发的地质灾害。关键词：地下水；岩土体；相互作用；地质灾害中图分类号：F407.1文献标识码：A文章编号：地下水作为影响岩土体性质的一个活跃因素，地下水与岩土体之间的相互作用的研究越来越受到人们的关注。地下水与岩土体作用机理的研究是真正关系到能否解决诸多问题的关键所在。1.地下水与岩土体的相互作用1.1地下水对岩土体产生的物理作用润滑作用：处于岩土体中的地下水，在岩土体的不连续面边界上产生润滑作用，使不连续面上的摩阻力减小和作用在不连续面上的剪应力效应增强，结

2、果沿不连续面诱发岩土体的剪切运动。这个过程在斜坡受降水入渗使得地下水位水升到滑动面以上时尤其显著。地下水对岩土体产生的润滑作用反映在力学，就是使岩士体的摩擦角减小。7软化和泥化作用：地下水对岩土体的软化和泥化作用主要表现在对土体和岩体结构面中充填物的物理性状的改变上，土体和岩体结构面中充填物随含水量的变化，发生由固态向塑态直至液态的弱化效应。一般在构造带易发生软化和泥化作用使岩土体的力学性能降低，内聚力和摩擦角减小。结合水的强化作用：对于包气带土体来说，由于土体处于非饱和负压状态，此时的土壤中的地下水是结合水，按照有效应力原理，非饱和土体中的有效应力大于土体的总应力

3、，地下水的作用是强化了土体的力学性能。当岩土体中无水时，包气带的岩土孔隙全被空气充填，空气的压力为正，此时沙土的有效应力小于其总应力，因而多呈松散状，当加入适量水后岩土的强度迅速提高。1.2地下水对岩土体产生的化学作用主要是通过地下水与岩土体之间的离子交换、溶解作用(黄土湿陷及岩溶)、水化作用(膨胀岩的膨胀)、水解作用、溶蚀作用、沉淀作用以及起渗透作用等。离子交换：地下水与岩土体之间的离子交换是由物理力和化学力吸附到土体颗粒上的离子和分子与地下水的一种交换过程。能够进行离子交换的物质是粘土矿物，主要是因为这些矿物中大的比表面上存在着胶体物质。地下水与岩土体之间的离子

4、交换经常是：富含钙或镁离子的地下淡水在流经富含钠离子的土体时，一方面由水中Na的富集使天然地下水软化，另一方面新形成的富含Ca和Mg离子的粘土增加了孔隙度及渗透性能。地下水与岩土体之间的离子交换使得岩土体的结构改变，从而影响岩土体的力学性质。7溶解作用和溶蚀作用：天然的大气降水在经过渗入土壤带、包气带或渗滤带时，溶解了大量的气体，弥补了地下水的弱酸性，增加了地下水的侵蚀性。这些具有侵蚀性的地下水对可溶性岩石产生溶蚀作用，溶蚀作用的结果使岩体产生溶蚀裂隙、溶蚀孔隙及溶洞等，增大了岩体的孔隙率及渗透性。对于湿陷性黄土来说，随着含水量的增大，水溶解了黄土颗粒的胶结物碳酸盐

5、，破坏了其大空隙结构，使黄土发生大的变形，这就是众所周知的黄土湿陷问题。水化作用：水化作用是水渗透到岩土体的矿物结晶格架中或水分子附着到可溶性岩石的离子上，使岩石的结构发生改变，减小岩土体的内聚力。还有膨胀土与水作用发生水化作用，使其发生大的体应变。水解作用：水解作用是地下水与岩土体中的离子之间发生的一种反应，水解作用一方面改变着地下水化学组分（包括pH值、矿化度等），另一方面也使岩土体物质发生改变，从而影响岩土体的力学性质。1.3地下水对岩土体产生的力学作用7主要通过空隙静水压力和空隙动水压力作用对岩土体的力学性质施加影响。前者减小岩土体的有效应力而降低岩土体的强

6、度，在裂隙岩体中的空隙静水压力可使裂隙产生扩容变形；后者对岩土体产生切向的推力降低岩土体的抗剪强度。地下水在松散土体、松散破碎岩体及软弱夹层中运动时，在空隙动水压力的作用下可使岩土体中的细颗粒物质产生移动，甚至被携出岩土体之外，产生潜蚀而使岩土体破坏，这就是管涌现象；在岩体裂隙或断层中的地下水对裂隙壁施加两种力，一是垂直于裂隙壁的空隙静水压力(面力)，该力使裂隙产生垂向变形；二是平行于裂隙壁的空隙动水压力(面力)，该力使裂隙产生切向变形。1.4变形岩土体对地下水流的影响岩土体是地下水渗流的介质，岩土体的空隙结构限定地下水的活动场所和运行途径，控制着地下水的补给、径流

7、和排泄条件。岩土体处于不同的地质环境中，存在着不同的地应力、地下水流场、温度等要素。岩土体中地应力的改变引起岩土体结构的变化，从而影响岩土体的孔隙度、水文边界条件及水力梯度等因素。岩土体中温度场的改变也引起地下水流速和水力梯度的改变。1.5地下水对岩土体力学性质的影响7地下水对岩土体的力学性质的影响主要表现在上述物理作用、化学作用及力学作用。定量描述地下水的这些作用对岩土体变形性和强度的影响，如地下水渗透压力与岩土体的应力和体应变之间的关系及裂隙岩体中渗透压力对裂隙变形的影响等；地下渗透力对岩土体强度的影响。地下水对岩土体强度的影响主要有三方面：(1)地下水通过