地下水对工程建设的影响（推荐15篇）
1．浮力
地下水对位于水位以下岩土体产生静水压力，并产生浮力，浮力的大小可以按照阿基米德原理确定，如建筑物处于地下水位较浅，而基础埋深较深时，若不考虑地下水托力的影响，就可能会产生地下室裂缝、地下室渗水、以及桩基抗拉破坏等严重影响使用功能现象甚至产生建筑物安全问题，因而必须加以考虑。2．潜蚀
地下水的机械潜蚀作用及地质现象 地下水在岩石的裂隙或土壤的空隙中流动很慢，因此，它的机械冲刷能力较小。但它的破坏作用不能小视,常酿成如下地质灾害： 1.滑坡 分布于斜坡上的岩石或土体，由于地表水的大量渗透而浸湿，不仅增加了岩石或土体的重量,而且在地下水的长期作用下,又减小了上、下部岩石或土体之间的摩擦力，从而导致上部岩石或土体失稳,并由高向低处滑移,这种现象称为滑坡。常造成滑坡体上的树木生长成“醉汉林”这种现象在黄土地区随处可见。2.黄土湿陷 在黄土地区，由于地下水的浸湿,破坏了黄土的结构和稳定性,导致上部黄土发生沉陷现象，叫黄土湿陷。黄土沉陷在地面形成圆形或椭圆形洼地,规模不大，但往往破坏灌渠,毁坏农田。3．岩爆
岩爆一般发生在地下水较少，岩体干燥的地区，探测地下水量有助于预防发生岩爆。4．地面塌陷
地面塌陷是指地表岩、土体在自然或人为因素作用下向下陷落，并在地面形成塌陷坑（洞）的一种动力地质现象。其类型可分为岩溶塌陷和非岩溶塌陷。岩溶塌陷是由于可溶岩（以碳酸岩为主，其次有石膏、岩盐等）中存在的岩溶洞隙而产生的。在可溶岩上有松散土层覆盖的覆盖岩溶区，塌陷主要产生在土层中，称为“土层塌陷”，其发育数量最多、分布最广；当组成洞隙顶板的各类岩石较破碎时，也可发生顶板陷落的“基岩塌陷”。5．防渗处理措施
1、混凝土配合比的设计:提高混凝土自身的防腐性能,主要提高其密实性和抗中性化能力,一般混凝土的强度等级宜≥C25,对于预应力混凝土结构,其强度等级≥C35。为合理减少水泥和混凝土中碱的含量,应尽量采用低碱水泥。同时合理使用粉煤灰、矿渣等矿物掺和料,这也是提高混凝土抗裂和耐久性能的重要途径。
2、加大混凝土保护层的厚度。
3、对基础、基础梁的表面采取防护措施:例如：对处在强、中等腐蚀性环境中的基础,应设碎石灌沥青或沥青混凝土的耐腐蚀垫层。基础梁的表面贴环氧沥青玻璃布两层或贴沥青玻璃布两层或涂环氧沥青厚浆型涂料两遍。
4、加强混凝土养护,控制混凝土表面裂缝,确保施工质量,对防腐蚀也起到一种加强作用。
14水利水电工程2班 谢若愚
1 地下水的作用因素
在地基建设中,地下水是通过挡水结构、基坑施工工艺和勘探资料等因素[1]对工程施工产生作用的。
1.1 止水帷幕
止水帷幕是基坑的挡水结构,如果出现止水帷幕不封闭、止水帷幕入土深度不够或者止水帷幕局部失效的情况,地下水将进入到施工区域并作用于工程。
如果止水帷幕不封闭,地下水就有可能从未封闭的位置渗入基坑内部。当地质条件适宜时,容易出现“流砂”现象,进而导致周围地面不均匀沉降,从而使周围的建筑物出现裂缝,造成严重事故。
如果止水帷幕入土深度不够,地下水将在较大水头差的作用下绕过止水桩进入基坑内部。如果隔水层的厚度不够,隔水层将遭到破坏,进而引起严重后果。
如果止水帷幕局部失效,地下水通过失效部位进入基坑,造成事故。造成止水帷幕局部失效的原因主要有两个:1)由于止水帷幕施工质量差,局部位置出现裂缝。例如,太原市桃园路某工程,在止水帷幕施工过程中,由于支撑桩机的一条液压腿发生故障而产生缓慢卸压,桩机发生了轻微的倾斜,但施工人员未能及时发现,导致桩体不垂直,桩体咬合不好,从而形成地下水渗流通道,在基坑开挖时发生大量涌水,做了许多的补救措施,产生了很大的费用,严重影响了工期;2)由于围护结构设计或施工不当,造成较大的水平位移使得止水帷幕被破坏。例如,太原市长风街某工程,设计基坑围护为Υ800mm的钢筋混凝土钻孔灌注桩,桩中心间距1 200mm,设计开挖深度13m,没有支撑体系。由于基坑跨度大,当基坑开挖至11m左右时,围护桩发生位移,最大位移500mm,止水帷幕被破坏,从而形成渗流通道,虽然及时采取了措施,但增加了施工难度,延误了工期。
1.2 施工工艺
基坑施工时,由于降水施工操作不当,导致“管涌”“流土”等现象发生。在基坑建设中,降水施工是关键的过程,降水措施应该根据地质状况和基坑自身特点来决定。根据地质资料在砂性土中施工要特别注意流砂的防治,一旦发生,由此产生的基坑周围地面沉降可能远大于由支护结构变形过大或者由于正常排水造成土体固结而形成的沉降,这对周围建筑和交通设施危害极大。同时,在施工时应该严格按照规范进行,很多事故都是由于操作不规范造成的。例如,上海市长寿路某工程,在基坑开挖时发生了流砂现象,但施工单位没有引起足够的重视,也未采取有效的措施,结果导致长寿路路面发生大面积的塌陷,阻断交通,危害严重。
1.3 地质勘探资料
地质钻孔有一定的间距,其间的地层是依照相邻两钻孔连一条直线而得的,不完全符合实际。加之勘探取样工作马虎,一些较薄的土层可能被忽略,甚至还出现造假的现象,用别处的地质资料来冒充。还有一种情况是:地质勘探报告都是早期勘探的,当时的勘探报告是根据当时的工程范围来做的,现在的工程可能数易其主,工程也可能作了较大修改,但业主为了省钱用早期的地质勘探报告进行设计施工。
当然,以上只是导致建设事故的一些主要原因,每个事故可能都是由许多不利因素组合在一起而共同引发的,它与工程自身、勘察、设计、施工、工程监测及工程管理、自然条件等因素都有密切关系,是个综合而且复杂的问题。所以我们分析具体工程事故时除了分析主要原因外,对次要原因分析也是很有必要的。
2 防治措施
1)做好地质勘探工作,尤其是深基坑工程等大型地下工程。因为这项工作是后面设计施工的依据,如果勘探不够仔细全面或者出问题的话,后续工作肯定也会出现问题,事故发生的概率就会很高。前面所列举的工程事故,有些就是由于地质资料有偏差所造成的。所以一定要重视地质勘探工作,为设计施工人员提供一份详细可靠的勘探资料。
2)地基建设设计一定要严格规范。地基建设的设计主要由围护结构、内支撑体系、降排水系统、止水体系等设计组成的,这些体系都是环环相扣的,任何一个方面出了问题都会导致基坑因为地下水而出问题。因此,任何一个环节的设计都很重要,没有主次之分,都应该严格按照规范进行设计。同时,考虑到勘探资料不一定可靠,设计人员应该同施工方加强联系,在基坑进行施工时注意现场与资料不一致的情况,根据现场具体情况需要及时合理的修改设计,降低事故发生的几率。
3)地基建设施工时间长,在这么长的时间内,天气一般会发生很大的变化,可能会遇上暴雨等恶劣气候。遇到这种情况基坑降排水一定要组织好,否则就会影响地基建设的正常施工,甚至造成严重事故。
4)地基建设往往存在很大的风险,不可预测性的因素很多,因此事故发生不一定就是由于疏忽大意造成的。尽管如此,为了减少事故发生,或者尽量减少事故损失,我们应该加强施工组织与管理,提高施工人员的素质;同时,一定要做好重视施工监理与验收工作,严把质量关,认真做好施工监测工作,一有险情马上处理,将问题消灭于萌芽状态。
5)当险情出现以后,一定要根据实际情况想办法排除险情。当然,在采取措施之前,一定要弄清事故原因,对症下药。比如,止水帷幕不封闭,可以用水泥土深层搅拌桩将不封闭的部位封闭;如果是某个位置的止水帷幕失效可以用水泥土深层搅拌桩加固这一薄弱位置;如果是止水桩的入土深度不够则必须采取补救措施以加大入土深度。
6)学习其他地基建设事故的经验教训,尤其注意一些用于抢险方面的处理技术。因为基坑工程中的事故一般都有突发性,发展迅速,破坏严重等特点,因此关键在于发现及时、抢险措施有力,而在这些方面别人可能已经摸索到一些行之有效的办法,所以当遇到相似情况时借鉴他人的经验方法是很有必要的。例如:双管注浆法,它具有止水迅速、持效时间长、施工简便的优点,其成功关键在于截断漏水通路;渗透性灌浆[2],它具有成本低、见效快、功能多、施工占地小和固结质量好等特点。
3 结语
地基建设是高层建筑和大型市政工程基础工程施工中的难点与重点,它的成败对工程的造价、质量和工期有着重大的影响,而且更对周围环境有着不可忽视的影响。而地下水问题是地基建设设计和施工时需要重点考虑的因素。为了提高基坑工程的可靠性,一定要对地下水问题提高警惕。
摘要：结合地下水是岩土工程施工中的重要影响因素之一,主要对地基建设中由地下水造成破坏的原因进行了分析,并提出了一些防治措施,以提高基坑工程的可靠性,保证地基建设质量。
关键词：地下水,地基,建设
参考文献
[1]杨子胜,梁仁旺,白晓红.深基坑工程事故分析及防范措施[J].河南科技大学学报(自然科学版),2004(4):71-74.
关键词：工程建设 地下水 环境
城市是一个国家现代化最直接的体现，一个国家的城市化水平在很大程度上就是体现在城市的发展上，因此一个城市的好坏也关系到了一个国家的形象。随着我国改革开放的持续不断的深入，我国的城市发展一直是高速进行，各种工程建设都在城市中进行，特别是我国放开对房地产的国家管理，让其市场化后，各种房建工程更是在每个城市大量涌现。而随着房建的发展，城市人口的越来越多，城市的各种基础设施建设也加快了步伐，以满足人们的需要。但是这些发展带来的问题也是很明显的，交通拥挤，城市地面用地紧张等，这使中国的城市化发展面临严峻考验。然而也正由于这种情况，为了解决这些问题，城市管理规划方面开始把目光放在了城市地下空间的开发上，从日本对地下空间的看法情况看，这的确是可以缓解我国的城市问题带来的压力，也可以很好的解决一些城市问题，但是我们还应该要注意的一个情况就是这些城市工程建设会给一个城市的地下水资源带来一些什么样的影响。当人们一直关注于地下水对城市工程建设的影响之时，其实更应该关注的是城市工程建设对地下水资源的影响，对工程建设的关注是对人类的居住和生活质量的关注，但是对地下水的关注却是为了我们自身的生存和子孙后代应该享有的生存权利，毕竟地下水资源的循环真是很慢很慢，慢到它的更新要到我们的子孙后代才能显现出来。
1 工程建设施工过程中对地下水环境的影响
工程建设对地下水的影响一般是一些地下工程假设体现的比较明显，因为有隔水层的缘故，人们在城市地表上面进行建筑的时候，对于地下水的影响可能还是比较弱的，但是为了便于讨论分析，本文着重从城市建筑中的地下工程建设进行讨论分析，比如说地铁建设等工程对地下水资源影响就是比较明显的。
城市地下工程假设对整个的城市环境来说一般认为是一种积极的效应，地铁可以缓解交通的压力，极大的提高城市居民的出行能力，对于因为交通拥堵造成的汽车尾气的大量排放可以说是起到了很好的作用。然而尽管这些地下工程建设会给城市带来许多的便利，或者说是良好的环境效应，但是这些地下工程建设往往需要建筑一个庞大的地下结构，所以在建设过程之中基坑的开挖往往是会深入到潜水面以下。而这就会对城市的地下水资源造成非常直接的影响。在这种情况下，地下水一般会因为此类的长时间和大面积基坑降水而大量的从含水层中排出，不仅会在一定的范围内降低城市的地下水水位，同时也改变了地下水的径流水位，形成一个降落漏斗，造成地下水的水量减少。因为地质结构是一个很复杂的系统，而且也是一个整体，地质某个方面的变化就会带来一连串的反应，甚至也可能存在蝴蝶效应，地下水的水位降低对于城市地表或者地表上的建筑都很有可能产生沉降，城市的地质结构也因此会发生一些变化。地下水位降低更重要的影响就是这将改变局部地下水的动力场，城市在进行施工建筑时，就会使一些工程建设过程中产生的污染物进入含水层，使得潜水层的水污染加剧。特别是在这种地下施工工程中，为了防止水的渗透影响工程质量，所以会在施工中对土体进行防渗透处理，用一些化学物质对土体进行加固处理，而此时各种化学物质，各种废浆，化学注浆等就会进入潜水层，污染地下水资源。城市地下建筑多是机械化操作的，机械施工漏油也会因此而进入潜水层，污染地下水资源。油污染其实是最为麻烦的，海洋油污都需要近百年的时间来进行环境自净，这个过程中还夹杂了人类自身的努力，而地下水因为人类的介入本身就可能起到加剧污染的作用，再加上地下水循环自净能力远远没有海洋快速，所以造成的污染将是一个非常长的时间过程。对于潜水层来说，循环速度一般都是需要近百年的，而深水循环那就是上千年的事儿了，因此造成的污染不可谓不影响深远。
2 工程建设完毕后，在运营过程中对地下水资源的影响
地表的城市工程建设完毕后，在运营的过程中，人类在这个过程中对地下水的影响还比较难于表现出来。但是城市的地下工程建筑却是会很明显的体现出来，这种影响可以通过一个比喻进行表述：假如说地下水径流是一个細钢管，那么地下工程建筑就是横切了这根钢管的一个大铁钉。这带来的后果就是要么地下水的径流被迫上抬，或者是下移，反正径流方向已经发生了重大的改变。还有就是地下径流被截断了，很有可能造成一个地区内的地下水成为了死水，这种情况当然是人们最不愿意看到的，甚至说这种情况是市规划建设部门要极力避免的情况。但是不论是哪一种情况，这都会使得地下水的补给，径流，排泄都会形成很大的阻碍，严重影响地下水循环。而在施工过程中，本来就对地下水资源造成了污染，这种污染就是要依靠地下水的循环来对其进行稀释处理，最终达到自净的目的，但是这种循环被阻断或者说被严重影响的话，就会造成这种环境自净的能力严重下降，造成地下水被污染后一直难于变得干净，这对今后地下水资源的开发也埋下了一个严重的隐患。水资源保护和节约利用一直是一个全球问题，我国对地下水资源的开发和应用从来就没有停止过，假如某一天开发的地下水资源是已经被污染的地下水资源，这个后果将是十分严重的。
地表的建筑建成后人们产生的一些生活垃圾等也会对地下水资源在构成污染，不过这些方面只要能够做到平时养成良好的生活习惯还是能够避免的，但是像地下工程这种类别城市建筑却不仅于此了。每个地下工程建设完成运营后，每一天都会产生大量的污染物。像生活污水，车站冲洗的废水，污染了的空气，一些固体垃圾等，尽管这些污染物在工程设计的时候通过一定的管道被排出到地表，但是依旧会有一些渗入到地下，对城市地下水资源造成污染。这个方面有些难于处理，毕竟一个地下工程建设完成后，大量的人流，车辆也来来往往，工程建设完毕之后在运营方面就会出现许多的管理困难，对环境的管理要求更是需要一个高的标准，但这种高标准却会对设施的运营产生许多的不利影响，从经济角度考虑这是非常不划算的。比如车辆冲洗的废水，要避免进入潜水层就必须把这些污水进行一些后续处理，试问一个洗车的小店哪里拥有那么大的资本去建设一个把全部污水进行净化处理的系统。
3 结论
许多时候人们都会见到一个这样的广告词：世界上剩下的最后一滴水也许就是我们人类的眼泪。这里不是批判，而只是说，水资源对于整个大自然来说它是无限的，但是对于人类来说却是有限的，因为大自然的水资源是一个循环的系统，污染之后要进行净化却是需要一个漫长的过程。中国的城市化水平已经越来越快，中国的城市工程建设也是越来越多的被提上了规划日程，这其实是经济建设的需要，但是联系我国的环保部门现实情况，就知道我国在这方面其实做的不够。环保部门一直被人称作是一个冷衙门，想来环保部门的工作就一直不受到应有的重视，但这与我国城市建筑工程发展迅速是不匹配的。因为在进行城市施工建筑时，环保部门的工作是非常紧要的，它能够对建筑及后续方面对地下水环境的影响作出相应的预测和改进意见，同时提出一些科学的保障措施。
参考文献：
[1]杨晓婷，张徽，王文科，王钊.地下工程建设对城市地下水环境的影响分析[J].铁道工程学报.2008.
地下水对围岩的溶解、溶蚀、冲刷、软化、或产生静水压力、或引起膨胀压力，改变了岩石的物理力学性质，破坏了岩体的完整性，降低了岩石的强度，从而引起围岩的变形破坏，失稳坍塌以及由地下水引起的隧道涌水
一、地下水支软弱围岩的影响
地下水对软弱围岩的影响，比对完整性较好的硬质岩的影响更显著。软岩在地下水的冲刷或进入细微裂隙时，使岩石产生软化或泥化，从而降低了岩石的强度，使岩石呈非常不稳定状态，易产生塑性变形或崩解，引起坍塌。在弱胶结的砂岩和断层的糜陵岩中，由于地下水的活动，可能产生流动和潜浊，易形成泥砂石流状的塌方。
二、地下水对具膨胀性的围岩影响
在含膨胀性矿物的岩石或在岩盐，石膏等膨胀岩中，如无地下水影响，则岩体的膨胀变形不显著，对围岩的稳妥定性影响相对要小得多。如遇地下水则产生吸水膨胀现象，从而使围岩压力增大，致使隧道产生顶板悬重，边墙外鼓，底板隆起的现象。
三、地下水对软弱面的影响
地下水活动将软弱结构面中的物质软化或泥化，使结构面的抗剪强度降低，摩阻力、内聚力减小。
三、隧道涌水对施工的影响
隧道涌水的类型：、干燥
2、渗水：沿裂隙或孔隙浸出的渗水和雨状滴水
3、线状涌水
4、帘幕式涌水：沿某一倾斜的结构面呈帘幕状的涌水
摘要：以平煤十二矿的焦煤、煤矸石、矿井水为研究对象,在添加接种物的条件下,以硫酸根、硝酸盐氮、氨氮、氟化物、硫离子、pH值和重金属为研究指标,对发酵液进行测定,结果表明:硫酸盐和产甲烷菌在一定条件下可以共存;整个系统的pH值呈弱碱性;氨氮严重超出了地下水的标准;各种重金属随着浸泡时间的`延长有不同变化,但均未超出地下水Ⅲ类标准;浸泡时间的长短和接种物的加入使各指标之间有明显差异,是影响地下水的重要因素.作 者：李德有 李向峰 LI De-you LI Xiang-feng 作者单位：李德有,LI De-you(焦作市化工高级技校,河南,焦作,454002)
李向峰,LI Xiang-feng(风神轮胎股份有限公司,河南,焦作,454002)
地下污水管道泄漏对环境影响研究进展
地下污水管道的泄漏普遍存在.污水管道一旦泄漏,将会对土壤、地下水环境产生严重的影响.主要阐述了管道泄露的研究现状以及地下水入渗对地下水管的危害;总结了地下水管网泄露的.种种原因;分析了污水管道泄露对地下环境的各种影响,主要表现为:改变土壤的理化性质,引起土壤污染,造成土壤富营养化,进而导致地下水污染,减少淡水资源,引起水土流失.
作 者：高秀花 李俊梅 王娟 GAO Xiu-hua LI Jun-mei WANG Juan 作者单位：高秀花,王娟,GAO Xiu-hua,WANG Juan(中国石油安全环保技术研究院,北京,100083)李俊梅,LI Jun-mei(中国地质大学水资源与环境学院,北京,010083)
刊 名：地下水 英文刊名：UNDERGROUND WATER 年，卷(期)： 31(4) 分类号：X523 关键词：污水管道 泄漏 环境 影响在实际的岩土工程勘察中, 水文地质是一个容易被忽略的问题, 在所得出的勘探数据包括中, 极少提及水文参数的利用问题, 往往会将水文地质问题当做一个象征性的任务, 对于水文地质条件作简要的评价。而涉及到重要工程或者高层建筑对于水文地质条件有较大的依赖性时, 对于水文地质问题也没有较为深入的研究, 缺乏专门性的水文地质勘探调查工作, 设计人员往往会忽视水文地质问题, 而由此所引发的地下水问题中的基坑突涌、管涌、流沙等问题, 也会对于岩土工程产生出较大的危害, 从而严重影响到施工工程质量、施工安全、施工进度, 给岩土设计和勘探单位带来许多麻烦。
一地下水的勘察要求
在进行岩土工程的勘察过程中, 要根据施工需要, 结合水文地质勘察工作和搜集资料的方式, 明确水文地质条件。
(1) 隔水层、含水层的埋藏条件, 地下水的水位变化幅度、含水层的厚度和分布等;在现场进行地层渗透系数的测定工作。
(2) 地下水的补给排泄条件, 地下水与地表水的相互补给关系, 近5年的地下水位变化趋势, 蒸发量、降水量的变化趋势等。
二地下水对于岩土工程的影响
地下水对于岩土工程的影响, 主要是由地下水动水压力和地下水位升降变化所引起的。
(一) 地下水动水压力对于岩土工程的影响
在自然条件下, 地下水的动力压力作用较小, 通常情况下并不会对人类的生存环境造成危害, 但是, 大量的人为活动改变了地下水的天然动力平衡条件, 在移动的动水压力作用下, 会发生基坑突涌、管涌、流砂等问题, 给岩土工程造成一定的危害, 严重影响到工程质量。
(二) 地下水位变化对于岩土工程的影响
地下水位变化对于岩土工程的影响, 可以从自然因素和人为因素两个方面作出评价, 但不管是从哪个方面而言, 都对于岩土工程产生出重要的影响。严格意义上讲, 地下水位变化, 主要包括地下水位的频繁升降变化、地下水位的上升、地下水位的下降等三个方面, 这些变化对于岩土工程能够产生出重要的影响。
1.地下水位频繁升降对于岩土工程的影响
地下水位的频繁升降, 对于岩土工程的影响, 主要体现在引起膨胀性岩土的伸缩变形和对于建筑物的破坏两个方面。
地下水在建筑工程的基础地面发生变化时, 会对于地基产生较大的影响, 主要体现在地基的压缩性增加、强度降低, 从而引起地基土的变形和附加沉降性作用, 导致建筑物发生变形。
由于季节因素, 地下水位会发生升降性变化, 岩体中的水分发生增减变化时, 会引发具有膨胀性质的岩土产生出受力不均匀的变形, 当地下水位发生升降变化的次数太频繁时, 岩土的膨胀收缩幅度也会相应的增加, 从而给建筑物发生破坏造成足够的可能性条件。
2.地下水位上升对于岩土工程的影响
地下水位上升的因素有许多, 主要分为自然因素和人为因素两个方面:自然因素主要是指地质因素中的含水层颗粒大小、总体岩性的水平变化等;而气象因素如降水量、气温等, 也会对于地下水位产生一定的影响。人为因素主要是人类的工业活动中所产生的工业废水、施工和生活污水的渗透等。地下水位上升对于岩土工程的影响主要包括在以下几个方面: (1) 地下水位上升可导致坚硬岩土膨胀、水解、软化, 抗剪强度降低, 从而引起建筑物破坏。 (2) 地下水位上升可导致粉土、粉细砂发生饱和液化现象, 出现管涌、流砂, 从而给施工带来较大的麻烦。 (3) 地下水位的上升, 会引起具有特殊岩性的岩体结构发生软化、破坏等现象, 从而导致其强度降低。 (4) 地下水位的上升, 会引起河岸、斜坡的岩土产生崩塌、滑移现象, 从而引起稳定性下降的问题。 (5) 地下水位的上升, 可引起土壤的盐渍化、沼泽化, 进而加大了地下水及岩土对于建筑物的腐蚀力度。 (6) 地下水位的上升, 会对地下构筑物、地下室的防水、防湿、防潮作用产生破坏性。
3.地下水水位下降对于岩土工程的影响
地下水水位的持续下降, 不仅对于人们的日常生活、农业生产造成一定的影响, 同时也对于岩土工程产生相应的影响。地下水位的下降, 大部分是由人为因素造成的, 如对于河流进行人工改道、修建水库截止下游地下水的补给、上游筑坝、大量抽取地下水等, 都会引起地下水位的下降, 进而给岩土工程造成影响。
(1) 地下水位下降度过大, 会引发一系列的环境问题, 如水质恶化、矿化度增高、地下水中的有害离子增多、地下水资源枯竭等, 从而给人类的居住环境产生出较大的不利影响。
(2) 地下水位的下降度过大, 会引发一系列的地质灾害, 如地面下沉、海水入侵、地表塌陷、产生地裂缝等, 给地球的生态环境造成严重危害。
三结语
总之, 水文地质工作在工程地质灾害防治、基础设计、建筑物的吃力层选择等方面, 都产生了重大的影响, 在进行岩土工程勘察的过程中, 不仅要调查清楚与岩土工程相关地下水文地质问题, 同时要对于地下水作用于建筑物和岩土体的大小进行科学的评价, 进而提出更多的预防性措施, 而对于所发现的问题, 则更要给予科学、合理的解决方案, 从而为岩土工程的设计和施工, 提供必要的水文地质条件, 在根本上降低地下水对于岩土工程的危害性。
摘要：现代科学技术的发展, 促进了岩土工程勘探应用技术的革新。岩土工程施工中, 在设计、勘探、模拟领域, 都将发生新的技术革命, 它对于提高工程质量, 确保施工顺利进行, 提供了实践和理论依据。本文就岩土勘探中的水文地质问题, 进行相应的探索。
关键词：地下水,作用,岩土,工程,影响,研究
参考文献
[1]杨振水.地下水对地方岩土工程的影响研究[J].消费导刊.2007 (12)
[2]苏毅琼.探讨地下水对岩土工程的影响[J].科技信息.2009 (19)
【关键词】地下水；地下水超采; 环境地质;防治措施
1.我国目前对地下水开采情况概况
地下水资源在我国水资源中占有举足轻重的地位，由于其分布广、水质好、不易被污染、调蓄能力强、供水保证程度高，正被越来越广泛地开发利用。尤其在中国北方、干旱半干旱地区的许多地区和城市，地下水成为重要的甚至唯一的水源 。由于社会经济快速发展，人口大量增加，近50年来，我国地下水开采量呈现逐年增长趋势，但目前全社会水资源供需矛盾仍很尖锐。
目前，我国地下水开发利用主要是以孔隙水、岩溶水、裂隙水三类为主，其中以孔隙水的分布最广，资源量最大，开发利用的最多，岩溶水在分布，数量开发均居其次，而裂隙水则最小。依据相关数据显示，从目前的供水情况看，全国地下水的利用量占全国水资源利用总量的16%，其中地下水开发利用程度最高的是华北地区，其地下水供水量占全区总用水量的52%。预计在今后，我国淡水资源供水需矛盾突出的地区仍是华北、西北、辽中南地区及部分沿海城市。
我国地下水资源开发利用迅速增加。据中国地质调查局统计，上世纪70年代，我国地下水年均开采量为572亿立方米；80年代，增加到748亿立方米；到上世纪末的1999年已达1058亿立方米；近年来，这个数字一直在每年1000亿立方米以上。相对于逐年增长的地下水开采量，我国地下水资源十分有限。
2.地下水开采引起的环境地质问题
在许多地区和城市，虽然总体上地下水资源的开采量并未超过允许开采量，但由于地区间开采程度不平衡造成，导致局部开采强度分布不均，特别是城区及局部地段过量集中开采，开采强度过大，导致过量开采，形成地下水降落漏斗。例如，在北方地区虽然有37个地市处于严重超采。从而引起局部地区的地面沉降及水质污染问题。
就河北石家庄而言，由于人口和工业企业的增多, 不得不大量开采地下水，由于长年过量开采地下水使降落漏斗逐年扩大，漏斗中心水位埋深89年为36.06m，99年已发展到为39.98m，并形成区域性水位下降。西峰市的十里湾水源地超采极为严重，其允许开采量为24.7′104m3/a，而实际开采量达到206′104m3/a，是可采资源量的7倍，其开采是不断清耗静储量的疏干式开采，如不控制，含水层面临疏干的危险。
过量开采地下水引起的环境地质问题：
2.1地面沉降
地面沉降是由于超量集中开采地下水，造成地下水水位的大幅度下降，含水介质压密所至，在我国地面沉降比较严重的有北方的天津、沧州、西安、太原、南方有上海、阜阳市以及苏锡常地区。大同城市地质勘察研究表明,大同市地面沉降始于70年代,进入80年,地面沉降面积逐年增大,形变加剧。市区平原区约400km2范围内出现了区域性地形变,形变速率为7～10mm/a。目前,平原区出现两个地面沉降中心区,位置分布在时庄—西韩岭和陈庄—梓家村一带。1988～2000年年累计形变分析表明,由形变区边缘至中心的形变程度增加,形变扩散范围增大。尤其是南郊区,以西韩岭为中心约160km2范围内,表现出垂直形变显著,形变量加速发展的趋势。地面沉降区,最大累积沉积量124mm,平均沉降速率为24.8mm/a;一般累积沉降量为40～50mm,平均年沉降速率为8～10mm/a,远大于大同盆地区域性自然沉降速率3mm/a。
2.2地面塌陷
地面塌陷主要发生在岩溶水分布地区，特别是城市地下水集中开采局部地段较为多见。地面塌陷问题在我国分布较广，但受岩溶水分布的控制，南方的发生率高于北方，在南方地面塌陷问题比较严重的地区有水城、遵义、咸宁、黄石、湘潭等地,北方有临沂、泰安、枣庄等。
2.3海水入侵
海水入侵主要发生在我国沿海城市地区，主要是由于大量开采地下水以后，引起海入回灌，问题比较严重的地区主要有辽宁的大连市、河北的秦始岛市，山东的青岛市、福建的厦门市以及广西的北海等。
此外，由于不合理开发利用地下水造成的环境地质问题还有地裂缝、矿区地质灾害等。
3.防治措施
3.1采取综合措施,控制地下水开采量
在行政措施方面,应建立一整套严密、科学、统一、有效的工作方法和审批手续,保证地下水合理开采。在经济制约的措施方面,可参照国外经验制定合理水费价格,并对利用余水回灌地下的用水户实行优惠政策,运用经济杠杆确保各用水户节约用水,建立合理的用水结构。
在技术措施方面,依据大同市地下水资源开发利用规划,调整开采结构,合理布设井群、提高地表水利用率,积极开发新水源,将地下水开采量控制在规划开采量范围内。
3.2从源头上防治污染
各用水户对其排放的废水首先要进行内部处理。对城市生活污水等要进入污水处理厂进行处理,对这些处理过的水进行二次利用,对难以处理或处理后仍无法利用的污水要有专用排水渠道,不准随时随地排放,以减少对河道主要供水段的污染。
3.3加强地形变及水位、水质动态监测工作
结合大同市水资委于1988年委托山西省地矿局工程勘察院在全市约400km2范围内,已建立了地形变Ⅰ等水准监测网,布设网点80个。这项工作为“大同市平原区地形变初步研究”及“大同城市地质勘察研究”报告的完成提供了详实的基础监测资料。地形变监测工作应坚持开展下去,并且放到重要工作位置上。另外,继续加强地下水水位、水质的动态监测工作,为合理开发利用地下水资源提供科学依据。
总之,我国地下水超采造成的环境地质问题影响面大,危害程度深,且难以短期内治理的灾害已越来越显著,我们必须从现在做起,采取切实可行的办法控制和减弱其自身扩展给我们带来的影响。
【参考文献】
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［２］房佩贤等.专门水文地质学.地质出版社.1987.
网
对当前人防工程与城市地下空间利用的调研报告2010-06-29 18:43:21免费文秘网免费公文网对当前人防工程与城市地下空间利用的调研报告对当前人防工程与城市地下空间利用的调研报告(2)改革开发以来，我国国民经济进入持续、稳定、高速发展的新时期。高速的经济发展促使城市化进程加快。短时间内城市数量和城市规模的急剧增大，势必使与不协调的城市化相伴而生的“城市综合症”也越来越严重：城市人口超饱和，交通拥挤、堵塞，建筑空间拥挤，绿化面积减小，城市污染加剧、环境质量下降，城市抗灾自救能力降低等等。
城市化的高速发展，迫使人们开发利用地下空间。综合开发城市地下空间这种新型国土资源是解决城市人口、资源、环境三大危机的重要措施，是城市走可持续发展道路的重要途径。
一、人防工程建设现状
为适应经济发展和城市规划建设的需要，过去单纯以对空防御的人防工程正在向抗灾救灾的民防工程转变。
60－70年代，以战备为目的的人防工程，因在组织上采用“群众路线”，在技术上强调“群众创造”，而导致缺乏整体规划与设计，功能单一，质量低劣，布局与城市建设脱节；人防工程约占地下建筑总数的一半以上。改革开发后，各行各业的工作重点逐步转移到经济建设，人防部门于80年代初开始以平战结合的形式，或对一些早期人防工程进行改造，或新建一些具有商机的人防工程，发挥人防工程的经济效益。80年代末，尤其是92年邓小平同志南巡讲话以后，随着经济经济建设的迅速发展，高层、超高层建筑在全国各大中等城市拔地而起，地铁工程、地下行人街道、地下商场等地下建筑物的大量兴建，人防工程建设逐步走向与城市建设相结合的道路。特别在经济发达的地区和城市，繁华的商业地段成为地下空间开发的热点和焦点，其地下空间的利用离不了以防灾救灾为目的的人防工程，但仅考虑人防作用势必影响其商业、交通、娱乐等功能的发挥，人防工程规划设计应纳入到城市地下空间综合利用中去。
事实上，早期人防工程因建造年代久远，质量差，或弃之不用，或因地下环境恶劣，在防漏、防火、通风等方面或多或少存在某些问题，使用功能难以发挥。新建的人防工程在整体规划方面与其它地下建筑物协调性差，某些地下建筑物所有者人防意识淡薄，人防工程在地下空间规划上所占的地位在下降，从某种程度上说，人防工程建设已难以适应城市地下空间综合开发利用的热潮。
二、人防工程建设现存问题
加强人防部门的行政管理职能目前，人防工程主要归属于国家人防委下的各级人防办管理。在地下空间开发利用初期，地下建筑以人防工程为主，地下空间资源开发的经济利益不明显，甚至被认为为无利可图，地下资源管理权之争矛盾较小，人防工程管理工作较为单纯。随着城市经济的快速增长所带来的城市地面空间拥挤，地下空间资源的重要性和优越性越来越明显，人防部门和其它地下建筑管理部门在地下空间的规划设计、功能、投资、经营管理等方面或多或少会发生矛盾。人防部门应从国家长远利益出发，遵守相关法规、条例，坚守人防阵地，在综合开发利用城市地下空间资源的前提下，积极发挥自己的行政管理职能。
提高公民的人防意识人防建设是国防建设的重要组成部分，是增强国家整体防卫能力的重要措施。在和平时期，坚持走人防建设与城市建设相结合的道
路，增强城市整体防灾救灾能力，是人防部门的职责所在。人防部门应通过有关新闻媒体或教育、宣传等途径，广泛宣传人防工程是城市发展不可或缺的生命线程，增强公民防灾救灾的自我保护意识，寻求公民对人防工作的理解、支持和帮助，消除人们对人防工作的某些误解。
提高人防部门的自身素质人防工程的开发利用要纳入到城市地下空间综合开发利用中去，是人防事业发展的必由之路，这就对人防工程的规划设计、管理者的素质提出了新的要求。人防部门只有培养自己的专家，加大对地下空间规划设计、施工、新型建筑材料等科研、新技术开发和教育等的投入，广泛引进愿为人防事业献身的科技、管理人才，造就一批高素质的科研和施工队伍，拥有自身的强大技术支持，才有权利和能力在综合开发利用地下空间资源的领域中对人防工程的规划设计、施工等提出自己的方案而拥有发言权；才有能力
搞好人防工程建设，才有能力逐步深化对人防工程的管理和对已建的人防工程进行改造和实施功能转换。不提高自身素质，没有强大的技术作后盾，人防部门在城市地下空间资源的综合利用领域是很难有所作为的。
加强对已建人防工程的管理60～70年代大量兴建的人防工程，因选址随意，规模小，施工质量差等原因，在某种程度上是对地下空间资源的破坏，对后续地下空间开发利用造成了不良后果。因此，人防部门应全面开展对已建的人防工程的调查、统计、评估等研究工作，对那些改造投资大、经济效益差，人防功能低，或对地下空间资源的进一步开发利用造成障碍的人防工程应予拆除；对可改造利用的人防工程进行改造，提高其使用功能，发挥其经济效益。
关键词：水利工程；生态环境；影响；对策
引言
从水利工程的功能和修建目的来划分，其可分为农田水利工程、环境水利工程、水力发电工程、防洪抗灾工程和航道港口工程等。从这些分类上能够明显看出，水利工程对水资源的再划分再利用，都是以提高农业、电力、交通等行业发展水平为主要目的的。我国的大型水利工程项目从新中国成立初期就开始出现，历经几十年的发展进步，水利工程的建设、施工等方面的技术都取得了长足的进步。自从建立了水利工程网络，我国在抵制旱涝灾害、改善生态环境和发展经济状况等方面都取得了非常优异的成绩。然而，水利工程在造福人民的同时，也会产生一些负面影响，大型水利工程项目会涉及大规模居民迁移、土地被淹、原始生态环境改变等问题。这些问题若得不到及时有效的解决，就会遗留下来并带来多方面的影响。
关键词：基坑开挖；隧道；影响
随着经济的快速发展， 很多城市都已拥有地铁或隧道， 现在或将来都会有越来越多的工程位于隧道附近， 这样就不可避免的会在已建隧道附近进行基坑开挖。我们必须致力于找出基坑开挖影响隧道的规律，。为进一步分析深基坑开挖卸载对下卧地铁变形及内力的影响，由于基坑施工边界的复杂性，很难通过解析的方法来求解基坑开挖对地铁隧道的影响，数值方法则为这种问题的求解提供了有力的工具。本文运用三维有限元分析软件从空间上详细地分析讨论了不同情况下深基坑开挖对其下卧隧道变形及内力的影响，分析方法和结果可为类似工程借鉴。
1 三维有限元计算模型
利用三维有限元分析软件分析深基坑开挖对其下卧地铁隧道位移的影响。假定基坑开挖深度为12.0m，长×宽为80.0m×40.0m，支护形式为连续墙+ 三道内支撑，连续墙厚度为1.0m，内支撑截面尺
寸为0.8m×0.6m，腰梁尺寸为0.8m×0.8m，第一道内支撑标高为±0.0m，第二道内支撑标高为-4.3m，第三道内支撑标高为-8.3m，每步超挖0.3m。地铁隧道外径6.0m，衬砌管片厚度0.3m，隧道与基坑相对
位置关系见图一，土体采用莫尔—库伦模型。计算分析中所采用的土体和基坑支护结构及隧道管片的物理力学参数见表一。基坑支护结构—隧道—土体相互作用的有限元模型如图二所示。通过三维有限
元分析软件中激活和钝化功能很容易实现基坑开挖区的土体单元、支护结构施工对隧道衬砌单元位移的影响。
2 有限元分析结果
2.1 相同埋深不同空间位置时隧道受基坑开挖卸载影响
从图三a可知，当隧道在基坑侧面时，由于坑内的开挖卸载产生了连续墙内外土压差，使连续墙向基坑内位移，使得隧道拱腰附近土体的侧向位移约8.6mm。从隧道侧向位移的大小可得出，基坑开挖卸
载对其侧面隧道有一定影响，但影响不是很大。从图三b 可知，当隧道在基坑侧面时，基坑内的开挖卸载使隧道拱顶最大上抬为10.02mm。从隧道侧向位移的大小可以得出，在相同隧道埋深的情况下隧道在基坑侧面时基坑开挖卸载对其的影响远小于对基坑正下方的隧道，约为正下方隧道的1/2。
2.2 不同空间位置及埋深情况下隧道受基坑开挖卸载影响
3 结束语
本文比较分析了隧道与基坑在不同空间位置时基坑开挖对隧道位移的影响，通过数值分析可得到如下结论：
（1）当隧道在基坑正下方时，基坑开挖卸载对其下部的地铁隧道有明显的影响。基坑开挖卸载使得下部土体回弹从而带动土体中的隧道产生位移。隧道处于基坑正下方，由于对称性隧道位移主要表现
为竖向上抬，且随着隧道距基坑底距离的增加而明显减小。当间距超过4.0D 时，隧道受上部基坑开挖卸载影响较小。
（2）当隧道在基坑侧面时，基坑开挖卸载对隧道的侧向（向基坑内） 位移和竖向位移都有一定的影响，且随着隧道埋深的增加先是增加后减小。这是由于当隧道埋深较小时，隧道处于连续墙周围的土体中，由于连续墙的约束作用，隧道变形受到基坑开挖卸载较小；当隧道埋深增加时，隧道处于连续墙下，连续墙约束作用对其影响较小，所以隧道位移有所增加；但随着隧道埋深的进一步增加，隧道位移受到基坑开挖的影响会越来越小。
参考文献：
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地下水作为沈阳市重要的供水水源,对促进沈阳市社会经济发展起着十分重要的作用,但由于长期的过量开采形成了局部地下水位降落漏斗,并由此引发了一系列环境地质问题[1]。为防止地下水环境的进一步恶化,有关部门实施了地下水压采等水资源管理措施,有效地缓解了城市地下水超采区继续恶化的趋势[2]。然而地下水压采后势必会引起地下水位持续升高,由此导致的地下工程渗水或受淹等问题[3]逐渐引起了有关部门的关注。本次研究在分析该区水文地质条件的基础上,建立该区地下水流数值模拟模型,预测不同压采方案下地下水水位的变化,探讨地下建筑安全水位与压采方案之间的关系,从而为制定合理的地下水开发方案提供依据。
1 研究区概况
研究区域如图1所示。沈阳市位于浑河冲洪积扇上,地势由东北向西南逐渐降低,平均坡降0.75%,平均海拔45～50 m。区内以冲堆积地形为主,东北及东南部属风积岗状与波状台地,除东部丘陵区外,均被第四系松散堆积物所覆盖。多年平均降水量587.5 mm,平均蒸发量826.8 mm。浑河是流经该区最大的河流,多年平均流量45.60 m3/s。
区内地表为黏性土和亚砂土,其下是以砂砾石、卵石为主的孔隙潜水含水层,下部是以砂卵石为主的孔隙微承压含水层,二者之间是由黏土及亚黏土构成的不连续的弱透水层(图2),该弱透水层大部分地段存在缺失,承压含水层底板为相对隔水的基岩;区域地下水从东北流向西南,孔隙潜水和孔隙微承压水水头近一致,在集中开采的中山、沙山、夹河等水源地附近存在多处地下水位降落漏斗。
2 地下水流数值模拟模型的建立与求解
2.1 水文地质概念模型
区内116个钻孔资料表明,上层孔隙潜水与下层孔隙微承压水之间的亚黏土层不连续,且第四系孔隙潜水与微承压水水力联系密切,因此将整个含水层系统概化为一层[4]。该区地下水的水力坡度平均小于0.1%,符合达西定律,含水层的岩性和厚度均有变化,故可将模拟区概化非均质、各向同性的二维非稳定地下水流。
垂向上,含水层上部主要接受大气降水补给,为水量交换边界,下部与相对隔水的黏土层、基岩接触,为隔水边界;水平方向上,模拟区东北及东南部地貌类型属风积岗状台地与风积波状台地,为二类流量边界(图1);西部边界因其延伸方向与地下水流向相同,为零流量边界,其余定为一类水头边界。
含水层的补给主要有降水入渗、河流入渗、地下水侧向径流补给、灌溉回渗及渠系入渗(井灌回归)等;排泄主要以人工开采和蒸发为主。其中开采井通过调整过滤器的位置控制开采层位及开采量;河流入渗补给量则处理成面状补给源,根据浑河附近监测孔的水位值、河床渗透系数和厚度等参数分区段对河流属性赋值,由程序自动计算地下水与地表水的补排量[5]。
2.2 数学模型的建立与求解
孔隙潜水水流的数学模型为:
式中:K为潜水含水层渗透系数,m/d;μ为潜水含水层给水度;H为潜水水位,m;Z为含水层底板标高,m;Qr为补给强度,m/d;Qd为蒸发排泄强度,m/d;Qi为开采强度,m/d;H0为初始水位,m;H1为一类边界点的水位,m;q为二类边界单宽流量,m3/d/m;x、y为坐标,m;D为计算区范围;Γ1、Γ2为一、二类边界。
数值模拟区总面积为1 051 km2,剖分成5 025个有效单元格,平均每个单元格面积为0.2 km2。模拟期分为识别与验证两个时段,时间步长为30 d,2009年4月25日-2010年4月25日为识别期,共12个应力期;2010年4月25日-2011年10月25日为模型验证期,共18个应力期。模拟区的水文地质参数及其分区如图3及表1所示。
识别期典型观测孔的水位拟合效果如图4所示,可见模型计算水位与实测水位整体拟合效果较好。
从验证期地下水流场(图5)可以看出,从浑河冲洪积扇的扇顶到扇缘,地表水与地下水转换频繁,最明显是以长白乡为界,其东部为地表水渗漏补给地下水,在长白乡一带则变为地下水补给地表水。另外从图5中可以看出,现状开采条件下,在中山、于洪、南塔、李官堡等水源地呈现分散的降落漏斗,傍河水源地存在浅层地下水袭夺地表水的现象。从模型的识别和验证的拟合结果可以看出:所建立的模型基本能正确地反映研究区地下水流系统的规律,可用该模型进行区域地下水水位预报。
3 研究区水源地漏斗恢复情况模拟预测
由于近年来沈阳市采取了一系列措施,加强了对地下水开采的控制,包括划定地下水禁采区和限采区,有效地缓解了城市地下水超采区继续恶化的趋势,地下水超采漏斗分布面积逐渐缩小[6]。然而随着水位不断回升,新的环境地质问题也已经出现。地下水位的抬升对地下工程可产生浮力和侵蚀作用,并导致地基失稳,引起地表塌陷[7]。比如辽宁中医学院“人防”地下室被淹以至弃用、长江街地道桥地下水患就是非常典型的例子[8]。因此考虑地下建筑物的安全水位,探讨不同压采方案下漏斗区水位恢复情况,对于未来水资源管理具有实际意义。
3.1 地下水位变化预报方案设计
预报模型以验证期末刻即2011年10月25日的地下水位作为预报期的初始流场,蒸发和河流水位均采用多年平均值。边界条件的预报综合考虑自然因素、人为因素及相邻系统扰动等的复合效应[9],运用Theis公式[10]近似算出设计开采量在一类边界上引起的地下水位降深S[11],由此计算出叠加了人为影响后的末刻水位[12]。降水预报采用历史降水周期重现法[5],对沈阳地区降水统计资料分析后,分别将2006-2021年和2022-2037年间的降水量设定为1964-1979年间的降水量的历史重现。
地下水开采量则根据区域地下水资源规划制定六种不同的开采方案,即在现状开采量60万m3/d的基础上,调整开采量分别以每年2%、5%、10%、20%、40%、80%的速度递减(均在上年开采量的基础上缩减),以点状开采井的形式输入到已经建立的区域地下水流数值模拟模型进行地下水位的预报,预报时长均为30 a。
3.2 预报结果分析
预报末刻潜水地下水流场如图6所示。
从图6可以看出,实行压采方案后,全区地下水位不同程度的呈现出上升趋势,以水源地为中心的降落漏斗区面积也明显减小,傍河水源地处潜水袭夺地表水的现象有所改善。研究区东北部由于靠近沈阳城区,各水源地集中开采量大,而西南部地下水利用量相对较少,主要用来农业灌溉和生活用水,所以东北部地下水位相对于西南部水位恢复较慢。
区内典型地下水降落漏斗变化情况如表2。以地下水降落漏斗面积最大的中山水源地处某开采井为例,目前该处漏斗中心最大水位埋深15.40 m,而周围正常水位埋深在6 m左右,预报期内不同开采方案下水位埋深随时间的变化有很大差异,如图7所示。
从表2和图7可以看出,相比于验证期末刻,即2011年10月份的地下水流场图,6种压采方案中地下水位与漏斗区面积的变化存在如下特点:①方案一调整开采量以每年2%的速度递减,地下水降落漏斗区面积变化不明显,水位总体变化不大,仅在初期有缓慢地上升,压采12年后水位变化趋于平缓,水位埋深稳定于13.10 m。②方案二调整开采量以每年5%的速度递减,在预报初期地下水埋深稳步减小,压采16年后漏斗中心水位基本不变,地下水位埋深稳定于9.53 m。③方案三调整开采量以每年10%的速度递减,在预报期内漏斗中心水位上升幅度较大,至预报末刻水位上升了7.53 m,漏斗区面积有明显缩小,压采20年后水位埋深逐渐稳定在7.87 m左右。④方案四调整开采量以每年20%的速度递减,在预报初期水位埋深下降最快,由于压采量比较大,地下水降落漏斗逐渐缩小,水位连续上升,直到压采24年后,水位埋深基本恢复到正常水位。⑤方案五、六分别调整开采量以每年40%和80%的速度递减,由于压采比例较大,漏斗中心水位得到迅速回升,在分别压采5 a和3 a恢复到正常水位埋深。预测结果表明在适当限制地下水开采量的情况下,可以使地下水位逐步恢复,有效的缓解地下水降落漏斗继续扩大等环境问题。
3.3 安全水位与合理压采方案的讨论
压采地下水虽能有效地使地下水位得到回升,但同时也使沈阳城区一些人防工程和地下建筑受到安全威胁。由于一些建筑物在设计及建设时地下水位较低,水位回升后导致地下室渗水或被淹的现象时有发生,对建筑物的使用安全产生严重影响。目前沈阳城区地下水位埋深在10～18 m,而沈阳市地下工程设计的安全地下水位埋深在6～16 m[13]。
以中山水源地附近地下建筑物为例,使漏斗中心的地下水位恢复到各设计埋深Dn时,可安全开采时间(y)与压采比例(x)的关系如表3、图8所示。
结果表明:①在安全水位埋深小于13.5 m的情况下,只有按方案一以2%的压采比进行开采,才不会出现地下水位高于安全水位的情况,而按其他方案压采则相继出现安全隐患。②可安全开采时间与压采比呈对数关系,且相关系数均在0.94以上。③利用该回归曲线可以设计出规定时间内将地下水位恢复至某一水位埋深的安全开采方案,例如对于给定的安全水位埋深13.5 m,可通过对应的回归曲线分别计算出未来10 a、15 a或20 a规划期内,将漏斗中心水位埋深恢复至13.5 m的安全压采比分别为72%、22%、6.8%。
4 结 语
(1)地下水流数值模拟模型的识别与验证结果表明,所建立的模型能够较准确反映区域地下水流变化特征,在此基础上进行地下水位变化的预报具有一定的可信度。
(2)预测结果表明,按不同的方案对地下水压采一段时间后,均使得降落漏斗中心面积及地下水位在不同程度上得到恢复,但只有合理控制压采比才能有效减缓地下水位下降和漏斗区面积扩大的趋势,否则过度限采会导致地下水位迅速回升,从而高出某些地下工程设计的安全水位。
(3)分析表明区内地下水资源的压采比例与可安全开采时间呈对数回归曲线,该结果可以为区域水资源规划提供理论依据。
(4)为避免地下水位升高对某些地下建筑造成安全威胁,建议有关部门在制定水资源规划方案时应充分考虑水位回升幅度与压采比例及开采时间的关系,设计合理的开采方案,将地下水位控制在安全高度范围内。
摘要：在分析了沈阳市水文地质条件的基础上,建立了地下水流二维数值模型,并对不同压采条件下地下水流场及降落漏斗的变化进行预测。结果显示,合理压采地下水能够有效减缓区域地下水位下降及降落漏斗扩大等问题,但过分限制地下水开采会导致地下建筑渗水或被淹等新的环境地质问题。分析表明可安全开采时间与压采比例呈对数关系,通过二者的对数回归曲线可进一步推求规划期内地下水资源的安全压采比例,在保障地下工程安全水位埋深的条件下,实现区域地下水位的顺利恢复。
水利水电工程的环境影响，有些是不可避免的，有些通过采取一定的措施可以避免或减小。水利水电工程环境管理是避免或减小工程不利环境影响的有效方式，而环境监测则可为工程的环境管理提供依据。因此，制订水利水电工程的环境管理与监测计划是工程规划和设计的重要内容，在项目可行性研究阶段的环境影响报告书和初步设计阶段的环境保护初步设计中均需要详细地拟订并列出有关内容。
2水利水电工程的主要环境问题分析
一般来说，兴建具有水库的水利水电工程会产生下列环境问题：
2.1因水库淹没，库区移民安置中毁林开荒将造成水土流失。因安置不当及生活环境改变，移民生活不安定会产生一些社会问题。在我国人多、耕地少的条件下，应尽量减少水库的淹没损失，对库区内尽在高水位时才被淹没的土地适当采取措施加以利用。
2.2水库蓄水后，有可能引起库岸崩坍，诱发地震等。此外，河流情势变化对坝下与河口水体生态环境产生潜在影响。岸坡浸水后，岩体的抗剪强度降低，在水库水位降落时，有可能因丧失稳定而坍滑。将给工程的正常施工和运行带来极为不利的.后果。
2.3水库蓄水后，会引起库周地下水位抬高，导致土地盐碱化等。
2.4水库蓄水后，因水流变缓，水体稀释扩散能力降低，水体中污染物浓度增加，库尾与一些库湾易发生富营养化。
2.5一些水库蓄水后，水温结构发生变化，可能出现分层，对下游农作物产生危害。
2.6水库淹没会影响陆生生物的生活环境；修坝对水生生物特别是洄游性鱼类将产生直接影响。
2.7对多泥沙河流，水库回水末端易产生泥沙淤积，不仅减少蓄水库容，而且可能引起河床抬高，影响航运。流入水库的支流河口也可能形成拦门沙而影响泄流。因改变河流的水力条件，对下游河道可能造成冲刷。解决和减轻水库淤积的根本措施就是做好上游封山育林，退耕还林、种草等水土保持工作，另一方面水库的合理运行也是减少水库淤积的有效措施。
2.8水库蓄水后，水面增加，对库周的气候可能产生影响，引起风速、湿度、降水、气温等气象要素的变化。大的水域能改变附近地区的小气候（多雾、降雨形态变化、气温变幅减小等），并使枢纽附近地区的生态平衡发生变化。
2.9库区的文物古迹可能被淹没。
2.10对库区人群健康会产生影响，如一些水介疾病会因水面扩大而增加，移民动迁也会导致一些疾病流行等。
2.11由于水库蓄水，下游河道水位降低或河道下切，流量减少可能影响生活和工农业用水。
起，常州市规划局编制了常州市规划交通线网规划》，拉开了常州进行地铁建设的序幕。
2月常州市政府批准了《常州市轨道交通线网规划》。
5月，国家发展改革委批准了常州市城市轨道交通近期建设规划(～)，常州市成为江苏省除南京、苏州、无锡外的第四个允许建造城市轨道交通的城市。
常州市未来的城市轨道交通线网一共由四条线路组成，总长度约为129公里。
其中，1号线是南北方向，经过整个市区主干道，将中心城区南北连通，是主要的交通枢纽点。
由新港组团至滆湖休闲度假区，沿途经过沪宁城际铁路常州站、京沪高铁常州北站、市民广场、文化宫、大学城等，全长42公里。
2号线是东西方向，连接中心城区和横山桥片区，沿途经过钟楼区、勤业生活区、南北大街商业区、文化宫、城东工业区等，全长25公里。
3号线是L型线路，连接市中心与城市南端，沿途经过新北区高新技术产业园区、淹城遗址公园、常州科教城等，全长28公里。
4号线是L型线路，连接城市北端，沿途经过城东工业区、新港、新龙，全长34公里。
二、常州建设地铁，对未来经济发展带来的影响
1.进行地铁建设，可以形成新的商业地带
地铁车站周边可以建设地下街、地下车库、地下文体娱乐等设施，历来是商家所喜爱的黄金商业区域。
同时，还可以在地铁站的内部的墙边，设置许多的玻璃橱窗，来播放广告。
或是直接在地铁车身上绘制精美的图案，来宣传产品，为产品打广告。
因为地铁附近的人流量巨大，通过这些方式，可以为商家带来无限商机。
地铁站周边地区，最终能够形成新的商业区。
依托巨大的人流量，可以使常州未来的经济焕发出新的活力。
地铁新商业区的形成，摆脱了消费者对老商业区的依赖。
只要乘客乘坐地铁，商家就可以吸引其进行消费，进一步带动周边商业价值的提升，推动本地区经济的`进一步发展。
2.进行地铁建设，可以有效的缓解常州公路交通拥堵的压力
根据常州市统计局网站上所公布的《20常州市国民经济和社会发展统计公报》中的资料显示，截止到年末，全市机动车拥有量达95.5万辆，比上年末增长8.3%;民用汽车拥有量72.7万辆，比上年末增长29.8%，其中私人汽车54.0万辆，增长24.3%。
截至2012年末，全市户籍人口达364.8万人，比上年末增长0.5%。
根据这些数据，我们可以算出，平均6.75611个人拥有一辆私人汽车。
这说明，近年来我市私人拥有汽车量增长速度太快，引发了交通不畅、停车难等诸多理由。
如果按每辆车长4米来进行计算，把54万辆车排成队的话，总长度可达近2160公里。
而市区各类道路总长约为3618公里，其中城市主干道才426.23公里，这意味着如果把所有私人汽车都开到公路上，所有的道路都将瘫痪。
常州可以通过建设地铁交通，来缓解地面交通的通行压力，从而在一定程度上，解决城市交通拥堵的理由。
另一方面，对城市公共交通部门来说，也可以减少对公交的配套设施费和道路维护费等大量费用，节省下来的资金可以进一步发展本地区的经济。
3.进行地铁建设，可以缩短乘客出行时间，减少乘客交通疲劳
城市地铁能够比城市公共交通提供更为舒适的乘车环境，而且城市地铁具有快速、准时、容量大的特点，可以大大缩短乘客出行时间，节省乘客堵车的时间，减少乘客交通疲劳。
4.进行地铁建设，可以实现区域交通一体化、推动长三角区域经济和社会协调发展
常州所处的地理位置非常优越，位于长三角区域的北翼，在沪宁、宁杭、苏中苏北与浙皖地区联系通道的交汇处。
如果常州能够进行地铁建设，可以加强与南京、上海及长三角区域内各个城市的联系。
并且常州在进行地铁建设的时候，还可以考虑将地铁站与长三角城际轨道交通以及京沪高铁等在多处形成“零换乘”对接，获得便捷的内部交通和对外交通体系，实现长三角轨道交通网络的一体化进程，加大上海、南京等大城市经济对常州经济的辐射带动作用，使常州更好地融入到长三角1小时、2小时交通圈内。
参考文献：
[1]王士君.发展地铁经济的探讨[J].现代商业，2012(10).
[2]王灝.城市轨道交通投融资理论研究与实践[M].北京：中国金融出版社，.
[3]常州市统计局网站[OL].
1 机理分析
地下水是一种重要的地质营力,它与岩体之间的相互作用,一方面改变着岩体的物理、化学及力学性质;另一方面改变着地下水的物理、力学性质及化学组分。运动着的地下水对岩体产生3种作用,即物理的、化学的和力学的作用[2]。
1.1 地下水对岩体的物理作用
这种作用主要是由岩石中的结合水产生的,结合水是由于矿物对水分子的吸附力超过了重力而被束缚在矿物表面的水,水分子运动主要受矿物表面势能的控制,这种水在矿物表面形成一层水膜,产生以下几种作用:
1)润滑作用[3]。由可溶盐、胶体矿物连接成的岩石,当有水浸入时,可溶盐溶解,胶体水解,使原有的连接变成水胶连接,导致矿物颗粒间连接力减弱,摩擦力减低。这个过程在斜坡受降水入渗使得地下水位上升到滑动面以上时尤其显著。润滑作用使岩石的变形性提高,摩擦角减小。
2)软化和泥化作用。束缚在矿物表面的水分子通过其吸引力作用将矿物颗粒拉近、接紧,起连接作用,这种作用对于被土填充的结构面的力学性质的影响很明显[4]。由于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,使岩体的力学性能降低,黏土质岩石尤甚[5]。此外,当硬岩断层破碎带中含有大量黏土质填充物时需注意这种作用[6]。
3)结合水的强化作用[5]。处于非饱和带的岩体,其中的地下水是结合水,处于负压状态,按照有效应力原理,非饱和岩体中的有效应力大于岩体的总应力,从而增强了岩体的强度。
4)冻融作用[4]。孔隙、微裂隙中的水在冻融时的胀缩作用对岩石力学强度破坏很大。这种作用在我国北方应特别注意。
5)水楔作用[4]。当有水分子补充到矿物颗粒靠得很近的矿物表面时,矿物颗粒利用其表面吸着力将水分子拉到自己周围,在两个颗粒接触处由于吸着力作用使水分子向两个矿物颗粒之间的缝隙挤入,这种现象称为水楔作用。饱水岩石在受力过程中,水楔作用的影响更大,岩石强度的降低也较多。
以上几种作用都是与岩石中的结合水有关,而岩石含结合水的多少主要和矿物的亲水性(由黏土质矿物含量决定)有关。水对岩石的上述几种作用往往是其中几种同时发生,且绝大多数都降低了岩体的力学性能。根据实验研究,对于多孔隙的砂岩,饱水后的弹性模量甚至降低到干燥时的1/3。Colback和Wiid对石英质页岩和石英质砂岩的研究,饱水抗压强度仅为干燥时抗压强度的50%[5]。
岩石试件的含水量也显著影响岩石的抗压强度指标值,含水量越大,强度指标值越低。水对岩石强度的影响通常以软化系数[7]表示。
1.2 地下水对岩体的化学作用[5]
主要是指地下水与岩体之间的离子交换、溶解作用(岩溶)、水化作用(膨胀岩的膨胀)、水解作用、溶蚀作用、氧化还原作用等。
1)离子交换。
地下水与岩体之间的离子交换是由物理力和化学力吸附到岩土体颗粒上的离子和分子与地下水的一种交换过程。通常富含Ca离子或Mg离子的地下淡水在流经富含Na离子的土体时,使得地下水中的Ca离子或Mg离子置换了土体中的Na,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离子和Mg离子的黏土增加了孔隙度及渗透性能,使得岩土体的结构改变,从而影响岩土体的力学性质。
2)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,增强了地下水的侵蚀性。这些具有侵蚀性的地下水对可溶性岩石如石灰岩(CaCO3)、白云岩(CaMgCO3)、石膏(CaSO4)、岩盐(NaCl)以及钾盐(KCl)等产生溶蚀作用,增大了岩石的空隙率及渗透性。
3)水化作用。
是水渗透到岩土体的矿物结晶格架中或水分子吸附到可溶性岩石的离子上,使岩石的结构发生微观、细观及宏观的改变,减小岩土体的内聚力。
4)水解作用。
是地下水与岩土体(实质上是岩土物质中的离子)之间发生的一种反应,该反应一方面改变着地下水的pH值;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。
5)氧化还原作用。
是一个电子从一个原子转移到另一个原子的化学反应。地下水和岩土体之间常发生的氧化过程有:硫化物的氧化过程产生Fe2O3和H2SO4,碳酸盐岩的溶蚀产生了CO2。地下水与岩土体之间发生的氧化还原作用,既改变着岩土体中的矿物组成,又改变着地下水的化学组分及侵蚀性,从而影响岩土体的力学性质。
以上地下水对岩土体产生的各种化学作用大多是同时发生的,一般地说化学作用进行的速度很慢。地下水对岩土体产生的化学作用主要是改变岩土体的矿物组成,改变其结构性而影响岩土体的力学性能。
1.3 地下水对岩体的力学作用[6]
岩石中的自由水不受矿物表面吸着力控制,其运动主要受重力作用控制,它对岩石力学性质的影响主要表现在孔隙水压力作用和溶蚀、潜蚀作用。
地下水对岩体的力学作用主要通过孔隙静水压力和孔隙动水压力作用对岩体的力学性质施加影响。前者减小岩体的有效应力而降低岩体的强度;后者对岩体产生切向的推力以降低岩体的抗剪强度。孔隙和微裂隙中含有重力水的岩石突然受载而水来不及排出时,岩石孔隙或裂隙中将产生高孔隙水压,减小了颗粒之间的压应力,从而降低了岩石的抗剪强度,甚至使岩石的微裂隙端部处于受拉状态,从而破坏岩石的连接。地下水在松散破碎岩体及软弱夹层中运动时对土颗粒施加体积力,可将岩石中可溶物质溶解带走,在孔隙动水压力的作用下可使岩体中的细颗粒物质产生移动,甚至被携出岩体之外,从而使岩石强度大为降低,变形加大,前者称为溶蚀作用,后者称为潜蚀作用,在岩石中有酸性或碱性水流时,极易出现溶蚀作用,当水力梯度很大时,对于孔隙度大、连接差的岩石易产生潜蚀作用。在岩体裂隙或断层中的地下水对裂隙壁施加两种力:1)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;2)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。具体理论公式见表1。
其中,σα为岩体的有效应力;σ为岩体的总应力;p为岩体中的空隙静水压力(负压);τd为岩体中的动水压力;γ为地下水的容重;J为地下水的水力坡度;b为裂隙的宽度。
2 工程实例[8]
平庄西露天煤矿。它的第16次滑坡,滑体长395 m,宽181 m,高41 m。滑坡体积为4.212×105 m3,主要岩性为砂页岩和页岩,滑坡前的倾角为20°,滑后的坡角为16°30′,滑坡面的倾角为18°40′。在滑坡顶部由于降雨积水,形成一条长约300 m的积水区,它浸泡着软弱岩层。采用SARMA法进行稳定性演算时,在有水的情况下,其安全系数K=1.15～1.21;如边坡处于疏干状态时,其安全系数K=1.50～1.56。
3 结语
通过上述实例以及大量工程实际表明,水对岩体的作用是十分明显的,它与岩体之间的相互作用,一方面改变着岩体的物理、化学及力学性质;另一方面改变着地下水的物理、力学性质及化学组分,有时对岩石的破坏起着决定性的作用,所以,重视地下水渗流对岩体力学性质的影响的研究是很有意义的。
摘要：针对地下水通过物理、化学和力学作用于岩石并引起岩石破坏的特点,分析了岩石水损伤机理,从总体上深化了对水—岩作用机理的认识,并结合工程实例进行了说明,以促进地下水渗流对岩体力学性质影响的研究。
关键词：地下水,岩体,作用机理
参考文献
[1]汤连生,王思敬.岩石水化学损伤的机理及量化方法探讨[J].岩石力学与工程学报,2002,21(3):314.
[2]王来贵,黄润秋,王泳嘉,等.岩石力学系统运动稳定性及其应用[M].北京:地质出版社,1998.
[3]Feng Xia-ting,Wang Yong-jia,Yao Jian-guo.A neural networkmodel on real-time prediction of roof pressure in coal mines.Int.J.of Rock Min.Sci,1996,33(6):647-653.
[4]孔德坊.工程岩土学[M].北京:地质出版社,1992.
[5]蔡美峰,何满潮,刘东燕.岩石力学与工程[M].北京:科学出版社,2002.
[6]郑永学.矿山岩体力学[M].北京:冶金工业出版社,1991.
[7]冯夏庭.智能岩石力学导论[M].北京:科学出版社,2000.
[8]孙玉科,杨志法,丁恩保,等.中国露天矿边坡稳定性研究[M].北京:中国科学技术出版社,1999.
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