水對結構面的軟化作用

㈠ 成分還有結構 構造 水是如何影響岩石性質

答：水對岩石性質影響，我們從成分、結構、構造等幾方面分別進行闡述。
一、岩石中的結合水有對岩石產生三種作用：連結作用、潤滑作用、水楔作用。
1、連結作用：將礦物顆粒拉近、接緊，起連結作用。
2、潤滑作用：可溶鹽溶解，膠體水解，使原有的連結變成水膠連結，導致礦物顆粒間連結力減弱，摩擦力減低，水起到潤滑劑的作用。
3、水楔作用：當兩個礦物顆粒靠得很近，有水分子補充到礦物表面時，礦物顆粒利用其表面吸著力將水分子拉到自己周圍，在兩個顆粒接觸處由於吸著力作用使水分子向兩個礦物顆粒之間的縫隙內擠入。
二、岩石中的重力水：對岩石力學性質的影響主要表現在孔隙水壓力作用和溶蝕、潛蝕作用。
1、孔隙壓力作用：孔隙壓力，減小了顆粒之間的壓應力，從而降低了岩石的抗剪強度，使岩石的微裂隙端部處於受拉狀態從而破壞岩石的連結。
2、溶蝕－潛蝕作用：岩石中滲透水在其流動過程中可將岩石中可溶物質溶解帶走，有時將岩石中小顆粒沖走，使岩石強度大為降低，變形加大。
三、水對岩石的膨脹性和崩解性有影響。
1、膨脹性：軟岩浸水後體積增大和響應的引起壓力增大的性質，用膨脹應力和膨脹率來表示。
（1）膨脹應力：岩石與水進行物理化學反應後，隨時間變化會產生體積增大的現象，這時，使試件體積保持不變所需要的壓力稱膨脹應力。
（2）膨脹率：岩石與水進行物理化學反應增大後的體積與原體積的比率。
2、崩解性：軟岩浸水後發生解體的性質。用耐崩解指數表示：岩石試件在承受乾燥和濕潤兩個標准循環後，岩樣對軟化和崩解表現出來的抵抗力。水對岩石的軟化作用岩石浸水飽和後強度降低的性質，稱為軟化性，用軟化系數(ηc)表示。ηc定義為岩石試件的飽和抗壓強度(Rcw)與干抗壓強度(Rc)的比值。

㈡ 2021一級造價工程師《土建工程》考點：地下水

【導語】地下水想必大家並不陌生吧，很多地區的生活用水基本都是地下水，所以對於地下水進行分析和處理，對於我們的生活，非常重要，它也是《土建工程》考點之一，《土建工程》是造價工程師考試科目之一，目前，已經到了造價工程師復習准備階段，我們需要制定相應的學習計劃，規劃好自己下階段的學習，另外，還需要掌握造價工程師考試重點，好好把握2021造價工程師《土建工程》考點，今天給大家帶來的是2021一級造價工程師《土建工程》考點：地下水。

考點：地下水

地下水最常見的問題主要是對岩體的軟化、侵蝕和靜水壓力、動水壓力作用及其滲透破壞等。

(一)地下水對土體和岩體的軟化

地下水使結構面的黏結力降低和摩擦角減小，使結構面的抗剪強度降低，造成岩體的承載力和穩定性下降。

(二)地下水位下降引起軟土地基沉降

(三)動水壓力產生流沙和潛蝕

(四)地下水的浮托作用

(五)承壓水對基坑的作用

(六)地下水對鋼筋混凝土的腐蝕

考點習題

【例題·單選】開挖基槽局部突然出現嚴重流砂時，可立即採取的處理方式是( )。【2019】

A.拋入大塊石

B.迅速降低地下水位

C.打板樁

D.化學加固

【答案】A

【解析】流沙易產生在細沙、粉沙，粉質黏土等土中，致使地表塌陷或建築物的地基破壞，能給施工帶來很大困難，或直接影響工程建設及附近建築物的穩定。因此，必須進行處治。常用的處置方法有人工降低地下水位和打板樁等，特殊情況下也有採取化學加固法、爆炸法及加重法等。在基槽開挖的過程中局部地段突然出現嚴重流沙時，可立即拋入大塊石等阻止流沙。

以上就是2021一級造價工程師《土建工程》考點：地下水，要考造價工程師的考生抓緊時間學習起來吧，還有一點需要提醒大家，一定要在備考之前提前了解一級造價工程師報名要求，不符合的話就不要浪費自己寶貴的時間了，祝大家成功!

㈢ 水對岩體抗剪強度影響實驗研究

地下水對岩體抗剪強度的影響主要從兩個方面考慮，一是地下水的存在使岩體及其裂隙的摩擦系數ƒ、黏結力c減小；特別是在裂隙內有填充物或頁岩、泥岩、粉砂岩等具有膨脹性能的岩石存在，地下水會使填充物、岩石軟化，ƒ和c的值會減小得更多，岩體的抗剪強度也隨之減小。二是地下水降低了岩體裂隙間的有效正應力，根據Mohr-Coulomb抗剪強度准則，裂隙的抗剪強度自然就降低了^[85]。

通過實驗迸一步分析了在不同含水量條件下岩體抗剪參數的變化情況。試驗選用含天然結構面的一組試件（k1，k2，k3），岩體試件為粉砂岩，規格為200mm×200mm×400mm。為准確地測定結構面的抗剪強度，選取了兩種試驗狀態，即自然狀態和飽水狀態。在迸行飽水狀態試驗時，試件的具體製作方法是在常溫狀態下，將試件完全浸於水中，讓其浸泡時間不低於兩晝夜，保證試件充分達到飽水狀態。

本次試驗使用的儀器為YSZJ20-1 型岩石直剪儀，電腦自動控制，試驗過程實時記錄剪應力-剪切位移曲線，實驗設備如圖4.17。

圖4.17 YSZJ20-1型岩石直剪儀

4.3.2.1 天然狀態下試件變形特性分析

圖4.18給出了一組不同試件在相同試驗條件下的剪切力—剪切位移圖。從圖4.18中可以看出，在載入初期，曲線呈線性增長，表現為彈性，剪切剛度可視為常量；隨著剪切力的增加，曲線呈現非線性變化，位移隨著力的增加明顯增大，曲線斜率開始變小；當剪切力達到某一數值時，剪切位移突然增大，試件發生大幅度的滑移，這時曲線斜率趨近於零，剪切剛度也隨之降為零，說明試件的抗剪能力喪失，即試件已沿結構面破壞。

從圖4.18可以看出：每組圖中3條曲線的變化規律大致相似，在法向力由10 kN升高到20 kN的過程中，剪切力—剪切位移曲線的斜率依次增大，剪切力峰值點相應提高，說明隨著法向力的增大，結構面的抗剪強度值逐漸增大，這與理論情況是相符合的。從這3組變形曲線的對比可知，要使滑移面產生相同的剪切位移，隨著法向力的增大，需要的剪應力也越來越大，說明滑移面的剪切破壞是與法向力密切相關的，即當法向力增大時岩體的抗剪強度也相應增大。

圖4.18 天然狀態下試件在不同法向力時的剪切力-剪切位移曲線

4.3.2.2 飽水狀態下試件變形特性分析

飽水狀態下的變形特性見圖4.19。對3組曲線迸行整體分析發現：圖4.19 a～c中曲線的變化規律與試件在天然狀態下一致，隨著法向力的增加，試件的抗剪強度相應增大，也就是說當法向荷載增大時，如果要使結構面產生相同大小的位移，則所需的剪應力也增加。這說明在飽和水狀態下結構面的剪切破壞也是與法向力密切相關的，當法向力增大時，抗剪強度也存在增大的趨勢。

圖4.19 飽水狀態下試件在不同法向力時的剪切力—剪切位移曲線

4.3.2.3 不同含水量試件變形曲線分析

由於在同一法向力作用下，不同含水量的剪切位移曲線的變化趨勢基本相似，因此，只選取試件k2在法向力20 kN作用下天然狀態與飽水狀態時的剪切力—剪切位移曲線迸行說明（圖4.20）。從兩條曲線的對比情況來看，在兩種情況下曲線的變化趨勢是基本一致的，但岩體試件在天然狀態時的抗剪強度比在飽水狀態時的大，這是因為隨著岩體試件結構面中含水量的增大，水對結構面產生了潤滑作用，降低了滑移面的摩擦系數，從而使得摩擦力也相應減小。

圖4.20 試件不同含水量的剪切力—剪切位移

4.3.2.4 不同含水量試件強度特性分析

試件在天然狀態下與飽水狀態下抗剪強度試驗數據見表4.4，對比曲線如圖4.21。

表4.4 不同狀態下試件的抗剪強度

圖4.21 含水量不同各試件的強度曲線

通過岩體試件的強度對比可知，天然狀態下岩體試件的抗剪強度比飽水狀態下的抗剪強度大，其中試件k1在飽水後抗剪強度下降了17.86%，試件k2下降了12.22%，試件k3下降了19.46%。其平均下降幅度為16.51%。表明岩體結構面的抗剪強度隨含水量的增加而降低。

㈣ 水對岩體的物理作用

潤滑作用：處於裂隙岩體中的水，在裂隙岩體的不連續面邊界（裂隙面）上產生潤滑作用，使不連續面的摩擦阻力減小和作用在不連續面上的剪應力效應增強，結果沿不連續面誘發裂隙岩體的剪切運動。地下水對裂隙岩體產生的潤滑作用反映在力學上，就是使裂隙岩體的摩擦角減小。

軟化和泥化作用：地下水對裂隙岩體的軟化泥化作用主要表現在對裂隙岩體結構面中充填物的物理性狀的改變上，岩體結構面中充填物隨含水量的變化，發生從固態向塑態直至液態的弱化效應。軟化和泥化作用使裂隙岩體的力學性能降低，內聚力和摩擦角減小。

㈤ 岩體賦存環境因素的力學效應

岩體與其他物體的主要不同點，除結構特徵外，賦存環境亦有其特殊性。從岩體力學作用來說，必須考慮地應力、地下水和地溫等環境因素的作用。在岩體力學性質研究中，亦必須對這三種環境因素的作用進行研究，並對其力學效應進行修正。

1.地應力

岩體賦存環境因素的力學效應表現在兩個方面：①對岩體變形及破壞機制的影響；②對岩體力學性質的影響。

實驗研究結果表明，隨著地應力的增高有：

（1）完整結構岩體：①破壞機制由脆性向塑性轉化；②破壞強度由低逐漸增高。

（2）碎裂結構岩體：①結構面由起作用向不起作用轉化；②岩體結構的力學效應由顯著逐漸向消失轉化；③破壞強度由低逐漸增高；④岩體力學介質由碎裂向連續轉化。

（3）塊裂結構岩體：它主要反映在起伏結構面破壞機制上，由爬坡滑動向啃斷轉化，其抗剪強度亦隨之增高。

（4）板裂結構岩體：板裂結構岩體同碎裂結構岩體；軟弱結構面同塊裂結構岩體內的軟弱結構面的力學效應相同。

2.地下水

地下水的力學效應則表現在兩個方面：①孔隙-裂隙水壓力作用；②軟化作用。這兩種作用往往是有聯系的，其綜合的力學效應可用下式表達：

地質工程學原理

圖3-18 磚紅色粘土單軸抗壓強度與變形模量和含水量的關系

式中：為地下水作用引起岩體抗剪強度的降低值；σ_w為孔隙 裂隙水壓力；c、φ為浸水前岩體的聯結力和摩擦角；c_w、φ_w為浸水後岩體的聯結力和摩擦角。

孔隙、裂隙水壓力作用對所有岩體都一樣，而水的軟化作用則主要對粘土岩起作用。圖3-18是水分對粘土岩岩體力學性質影響的一組試驗結果，試驗結果表明，岩體由於濕度變化可使其單軸抗壓強度及變形模量變化高達10倍。一般砂岩、礫岩僅降低30%～50%，變化並不十分顯著。

3.地溫

已有資料表明，岩體由於溫度作用產生的應力是很可觀的。溫度變化1℃可使岩體產生400～800kPa的溫度應力，這種溫度應力實際上是地應力的一部分，它和其他成分的地應力一起對岩體力學作用和力學性質產生影響。

㈥ 地下水對岩體的物理，化學，力學作用體現在哪幾個方面

地下水對岩體的影響分為：物理的、化學的和力學的影響。

(1)岩體的物理作用：
(a)潤滑作用：在裂隙面上，水使裂隙面之間的摩擦系數減小。
(b)軟化和泥化作用：結構面內某些物質與水結合後變軟並成泥，減小了結構面之間的粘聚力和摩擦力。
(c)結合水的強化作用：在非飽和狀態下，岩體含水能增強岩體顆粒之間的聯系，從而增加岩體的強度。
(2)對岩體的化學作用：
(a)離子交換作用：富含Ca、Mg 離子的地下水在流經富含Na 離子的岩土時，Ca、Mg 離子置換岩土中的 Na 離子， 一方面，由水中 Na 離子富集使天然地下水軟化，另一方面，岩土中的 Ca、Mg 離子增加了孔隙度和滲透 性能。
(b)溶解作用和溶蝕作用：大氣降雨中的酸性物質在地下水中對岩石中的石灰岩、白雲岩、石膏等產生溶蝕 作用，使岩體產生裂隙和溶洞，增加了岩體的滲透性能。
(c)水化作用：水滲透到岩體的礦物結晶格架中，使岩體的結構發生微觀及宏觀的改變，減小了岩體的內聚 力，膨脹岩體與水結合，使起岩體內部產生膨脹力。
(d)水解作用：當岩土體中的陽離子與水作用，使地下水中的H+ （M++H2O=MgOH+H+）濃度增加，水的酸度增 加，當岩土體中的陰離子與水作用，使地下水中的OH- 濃度增加，水的鹼度增加。水解作用一方面改變地 下水的PH 值，另一方面，也使岩土體物質發生改變，從而影響岩土體的力學性質。
(e)氧化還原作用：岩土體與氧氣作用發生氧化反應，岩土體的礦物組成發生改變，地下水的化學組成也發 生改變（如硫化鐵氧化後生成氧化鐵和硫酸），從而影響岩土體的力學性質。

㈦ 軟化水有什麼作用

設備通過樹脂交換的抄能力吸附水中的鈣、鎂離子，達到一定的飽和狀態後，在反清洗的作用下將鈣、鎂離子沖掉，達到了凈化的目的。如果水中的鈣、鎂離子過多就會對設備造成損壞，起不到了很好的凈水效果，所以軟化水設備的出現對水處理行業來說有重要的意義。設備具有產水穩定、操作簡單方便，便於維修和保護的特點，已經收到了用戶的好評。有時候在對水質要求比較高的處理設備中還會用軟化水設備作為預處理過程。

㈧ 為什麼需要對水進行軟化處理

天然水中含有各種鹽類，這些鹽類溶解為陽離子和陰離子，主要版有Ca2+、Mg2+、Na+和HC03-、SO42-、Cl-等。含有這權些鹽類的水，在加熱蒸發濃縮的過程中(如鍋爐用水)，水中的Ca2+、Mg2+等離子不斷地與水中某些陰離子結合成難溶物質而析出，並生成水垢(俗稱水銹)，附在鍋爐的受熱面上。由於水垢的導熱性能很差，從而阻礙了熱交換，大大降低了鍋爐的熱效率，既浪費燃料又易燒壞部件，並危及安全，造成不良後果。為了消除或減少這些危害，就要把水中能形成水垢的硬度成分，如鈣、鎂離子，還有其他高價金屬離子如鐵、鋁、錳等(因含量很少，雖然成垢，可略去不計)，予以去除。因此，就需要進行水的軟化處理。

㈨ 地下水對邊坡穩定的影響主要表現在哪些方面

地下水作用主要從以下四個方面影響邊坡穩定性。
1.軟化作用：
使岩土的強度降低。當岩層或其中軟弱夾層有親水性強，易溶礦物時，侵水後易發生崩塌、泥化、溶解等作用。會使其抗剪強度降低。
2.靜水壓力作用：
（1）當斜坡被水淹沒時，作用在斜坡上的靜水壓力。如水庫庫岸斜坡的穩定性分析。
（2）岩質斜坡中的張裂隙充水以後，水柱對斜坡的靜水壓力。易對滑體產生側向推力，是暴雨或連續降雨時崩塌和滑坡產生的原因之一。
（3）作用於滑坡底部的靜水壓力。斜坡上部為不透水岩體，其下部將受到靜水壓力，當水位下落時滑體結構面上的靜水壓力，易導致其不穩定。
3.動水壓力又稱為滲透壓力。
當地下水從斜坡岩土體總滲流排出時，水壓力梯度作用，就會對斜坡產生動水壓力，其方向一般指向斜坡臨空面，對斜坡穩定性不利。
4。浮托力作用
處於水下的透水斜坡將承受付託力的作用，坡體的有效重量減輕，抗滑力降低，斜坡穩定性降低