水对结构面的软化作用

㈠ 成分还有结构 构造 水是如何影响岩石性质

答：水对岩石性质影响，我们从成分、结构、构造等几方面分别进行阐述。
一、岩石中的结合水有对岩石产生三种作用：连结作用、润滑作用、水楔作用。
1、连结作用：将矿物颗粒拉近、接紧，起连结作用。
2、润滑作用：可溶盐溶解，胶体水解，使原有的连结变成水胶连结，导致矿物颗粒间连结力减弱，摩擦力减低，水起到润滑剂的作用。
3、水楔作用：当两个矿物颗粒靠得很近，有水分子补充到矿物表面时，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内挤入。
二、岩石中的重力水：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。
1、孔隙压力作用：孔隙压力，减小了颗粒之间的压应力，从而降低了岩石的抗剪强度，使岩石的微裂隙端部处于受拉状态从而破坏岩石的连结。
2、溶蚀－潜蚀作用：岩石中渗透水在其流动过程中可将岩石中可溶物质溶解带走，有时将岩石中小颗粒冲走，使岩石强度大为降低，变形加大。
三、水对岩石的膨胀性和崩解性有影响。
1、膨胀性：软岩浸水后体积增大和响应的引起压力增大的性质，用膨胀应力和膨胀率来表示。
（1）膨胀应力：岩石与水进行物理化学反应后，随时间变化会产生体积增大的现象，这时，使试件体积保持不变所需要的压力称膨胀应力。
（2）膨胀率：岩石与水进行物理化学反应增大后的体积与原体积的比率。
2、崩解性：软岩浸水后发生解体的性质。用耐崩解指数表示：岩石试件在承受干燥和湿润两个标准循环后，岩样对软化和崩解表现出来的抵抗力。水对岩石的软化作用岩石浸水饱和后强度降低的性质，称为软化性，用软化系数(ηc)表示。ηc定义为岩石试件的饱和抗压强度(Rcw)与干抗压强度(Rc)的比值。

㈡ 2021一级造价工程师《土建工程》考点：地下水

【导语】地下水想必大家并不陌生吧，很多地区的生活用水基本都是地下水，所以对于地下水进行分析和处理，对于我们的生活，非常重要，它也是《土建工程》考点之一，《土建工程》是造价工程师考试科目之一，目前，已经到了造价工程师复习准备阶段，我们需要制定相应的学习计划，规划好自己下阶段的学习，另外，还需要掌握造价工程师考试重点，好好把握2021造价工程师《土建工程》考点，今天给大家带来的是2021一级造价工程师《土建工程》考点：地下水。

考点：地下水

地下水最常见的问题主要是对岩体的软化、侵蚀和静水压力、动水压力作用及其渗透破坏等。

(一)地下水对土体和岩体的软化

地下水使结构面的黏结力降低和摩擦角减小，使结构面的抗剪强度降低，造成岩体的承载力和稳定性下降。

(二)地下水位下降引起软土地基沉降

(三)动水压力产生流沙和潜蚀

(四)地下水的浮托作用

(五)承压水对基坑的作用

(六)地下水对钢筋混凝土的腐蚀

考点习题

【例题·单选】开挖基槽局部突然出现严重流砂时，可立即采取的处理方式是( )。【2019】

A.抛入大块石

B.迅速降低地下水位

C.打板桩

D.化学加固

【答案】A

【解析】流沙易产生在细沙、粉沙，粉质黏土等土中，致使地表塌陷或建筑物的地基破坏，能给施工带来很大困难，或直接影响工程建设及附近建筑物的稳定。因此，必须进行处治。常用的处置方法有人工降低地下水位和打板桩等，特殊情况下也有采取化学加固法、爆炸法及加重法等。在基槽开挖的过程中局部地段突然出现严重流沙时，可立即抛入大块石等阻止流沙。

以上就是2021一级造价工程师《土建工程》考点：地下水，要考造价工程师的考生抓紧时间学习起来吧，还有一点需要提醒大家，一定要在备考之前提前了解一级造价工程师报名要求，不符合的话就不要浪费自己宝贵的时间了，祝大家成功!

㈢ 水对岩体抗剪强度影响实验研究

地下水对岩体抗剪强度的影响主要从两个方面考虑，一是地下水的存在使岩体及其裂隙的摩擦系数ƒ、黏结力c减小；特别是在裂隙内有填充物或页岩、泥岩、粉砂岩等具有膨胀性能的岩石存在，地下水会使填充物、岩石软化，ƒ和c的值会减小得更多，岩体的抗剪强度也随之减小。二是地下水降低了岩体裂隙间的有效正应力，根据Mohr-Coulomb抗剪强度准则，裂隙的抗剪强度自然就降低了^[85]。

通过实验迸一步分析了在不同含水量条件下岩体抗剪参数的变化情况。试验选用含天然结构面的一组试件（k1，k2，k3），岩体试件为粉砂岩，规格为200mm×200mm×400mm。为准确地测定结构面的抗剪强度，选取了两种试验状态，即自然状态和饱水状态。在迸行饱水状态试验时，试件的具体制作方法是在常温状态下，将试件完全浸于水中，让其浸泡时间不低于两昼夜，保证试件充分达到饱水状态。

本次试验使用的仪器为YSZJ20-1 型岩石直剪仪，电脑自动控制，试验过程实时记录剪应力-剪切位移曲线，实验设备如图4.17。

图4.17 YSZJ20-1型岩石直剪仪

4.3.2.1 天然状态下试件变形特性分析

图4.18给出了一组不同试件在相同试验条件下的剪切力—剪切位移图。从图4.18中可以看出，在加载初期，曲线呈线性增长，表现为弹性，剪切刚度可视为常量；随着剪切力的增加，曲线呈现非线性变化，位移随着力的增加明显增大，曲线斜率开始变小；当剪切力达到某一数值时，剪切位移突然增大，试件发生大幅度的滑移，这时曲线斜率趋近于零，剪切刚度也随之降为零，说明试件的抗剪能力丧失，即试件已沿结构面破坏。

从图4.18可以看出：每组图中3条曲线的变化规律大致相似，在法向力由10 kN升高到20 kN的过程中，剪切力—剪切位移曲线的斜率依次增大，剪切力峰值点相应提高，说明随着法向力的增大，结构面的抗剪强度值逐渐增大，这与理论情况是相符合的。从这3组变形曲线的对比可知，要使滑移面产生相同的剪切位移，随着法向力的增大，需要的剪应力也越来越大，说明滑移面的剪切破坏是与法向力密切相关的，即当法向力增大时岩体的抗剪强度也相应增大。

图4.18 天然状态下试件在不同法向力时的剪切力-剪切位移曲线

4.3.2.2 饱水状态下试件变形特性分析

饱水状态下的变形特性见图4.19。对3组曲线迸行整体分析发现：图4.19 a～c中曲线的变化规律与试件在天然状态下一致，随着法向力的增加，试件的抗剪强度相应增大，也就是说当法向荷载增大时，如果要使结构面产生相同大小的位移，则所需的剪应力也增加。这说明在饱和水状态下结构面的剪切破坏也是与法向力密切相关的，当法向力增大时，抗剪强度也存在增大的趋势。

图4.19 饱水状态下试件在不同法向力时的剪切力—剪切位移曲线

4.3.2.3 不同含水量试件变形曲线分析

由于在同一法向力作用下，不同含水量的剪切位移曲线的变化趋势基本相似，因此，只选取试件k2在法向力20 kN作用下天然状态与饱水状态时的剪切力—剪切位移曲线迸行说明（图4.20）。从两条曲线的对比情况来看，在两种情况下曲线的变化趋势是基本一致的，但岩体试件在天然状态时的抗剪强度比在饱水状态时的大，这是因为随着岩体试件结构面中含水量的增大，水对结构面产生了润滑作用，降低了滑移面的摩擦系数，从而使得摩擦力也相应减小。

图4.20 试件不同含水量的剪切力—剪切位移

4.3.2.4 不同含水量试件强度特性分析

试件在天然状态下与饱水状态下抗剪强度试验数据见表4.4，对比曲线如图4.21。

表4.4 不同状态下试件的抗剪强度

图4.21 含水量不同各试件的强度曲线

通过岩体试件的强度对比可知，天然状态下岩体试件的抗剪强度比饱水状态下的抗剪强度大，其中试件k1在饱水后抗剪强度下降了17.86%，试件k2下降了12.22%，试件k3下降了19.46%。其平均下降幅度为16.51%。表明岩体结构面的抗剪强度随含水量的增加而降低。

㈣ 水对岩体的物理作用

润滑作用：处于裂隙岩体中的水，在裂隙岩体的不连续面边界（裂隙面）上产生润滑作用，使不连续面的摩擦阻力减小和作用在不连续面上的剪应力效应增强，结果沿不连续面诱发裂隙岩体的剪切运动。地下水对裂隙岩体产生的润滑作用反映在力学上，就是使裂隙岩体的摩擦角减小。

软化和泥化作用：地下水对裂隙岩体的软化泥化作用主要表现在对裂隙岩体结构面中充填物的物理性状的改变上，岩体结构面中充填物随含水量的变化，发生从固态向塑态直至液态的弱化效应。软化和泥化作用使裂隙岩体的力学性能降低，内聚力和摩擦角减小。

㈤ 岩体赋存环境因素的力学效应

岩体与其他物体的主要不同点，除结构特征外，赋存环境亦有其特殊性。从岩体力学作用来说，必须考虑地应力、地下水和地温等环境因素的作用。在岩体力学性质研究中，亦必须对这三种环境因素的作用进行研究，并对其力学效应进行修正。

1.地应力

岩体赋存环境因素的力学效应表现在两个方面：①对岩体变形及破坏机制的影响；②对岩体力学性质的影响。

实验研究结果表明，随着地应力的增高有：

（1）完整结构岩体：①破坏机制由脆性向塑性转化；②破坏强度由低逐渐增高。

（2）碎裂结构岩体：①结构面由起作用向不起作用转化；②岩体结构的力学效应由显著逐渐向消失转化；③破坏强度由低逐渐增高；④岩体力学介质由碎裂向连续转化。

（3）块裂结构岩体：它主要反映在起伏结构面破坏机制上，由爬坡滑动向啃断转化，其抗剪强度亦随之增高。

（4）板裂结构岩体：板裂结构岩体同碎裂结构岩体；软弱结构面同块裂结构岩体内的软弱结构面的力学效应相同。

2.地下水

地下水的力学效应则表现在两个方面：①孔隙-裂隙水压力作用；②软化作用。这两种作用往往是有联系的，其综合的力学效应可用下式表达：

地质工程学原理

图3-18 砖红色粘土单轴抗压强度与变形模量和含水量的关系

式中：为地下水作用引起岩体抗剪强度的降低值；σ_w为孔隙 裂隙水压力；c、φ为浸水前岩体的联结力和摩擦角；c_w、φ_w为浸水后岩体的联结力和摩擦角。

孔隙、裂隙水压力作用对所有岩体都一样，而水的软化作用则主要对粘土岩起作用。图3-18是水分对粘土岩岩体力学性质影响的一组试验结果，试验结果表明，岩体由于湿度变化可使其单轴抗压强度及变形模量变化高达10倍。一般砂岩、砾岩仅降低30%～50%，变化并不十分显著。

3.地温

已有资料表明，岩体由于温度作用产生的应力是很可观的。温度变化1℃可使岩体产生400～800kPa的温度应力，这种温度应力实际上是地应力的一部分，它和其他成分的地应力一起对岩体力学作用和力学性质产生影响。

㈥ 地下水对岩体的物理，化学，力学作用体现在哪几个方面

地下水对岩体的影响分为：物理的、化学的和力学的影响。

(1)岩体的物理作用：
(a)润滑作用：在裂隙面上，水使裂隙面之间的摩擦系数减小。
(b)软化和泥化作用：结构面内某些物质与水结合后变软并成泥，减小了结构面之间的粘聚力和摩擦力。
(c)结合水的强化作用：在非饱和状态下，岩体含水能增强岩体颗粒之间的联系，从而增加岩体的强度。
(2)对岩体的化学作用：
(a)离子交换作用：富含Ca、Mg 离子的地下水在流经富含Na 离子的岩土时，Ca、Mg 离子置换岩土中的 Na 离子， 一方面，由水中 Na 离子富集使天然地下水软化，另一方面，岩土中的 Ca、Mg 离子增加了孔隙度和渗透 性能。
(b)溶解作用和溶蚀作用：大气降雨中的酸性物质在地下水中对岩石中的石灰岩、白云岩、石膏等产生溶蚀 作用，使岩体产生裂隙和溶洞，增加了岩体的渗透性能。
(c)水化作用：水渗透到岩体的矿物结晶格架中，使岩体的结构发生微观及宏观的改变，减小了岩体的内聚 力，膨胀岩体与水结合，使起岩体内部产生膨胀力。
(d)水解作用：当岩土体中的阳离子与水作用，使地下水中的H+ （M++H2O=MgOH+H+）浓度增加，水的酸度增 加，当岩土体中的阴离子与水作用，使地下水中的OH- 浓度增加，水的碱度增加。水解作用一方面改变地 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。
(e)氧化还原作用：岩土体与氧气作用发生氧化反应，岩土体的矿物组成发生改变，地下水的化学组成也发 生改变（如硫化铁氧化后生成氧化铁和硫酸），从而影响岩土体的力学性质。

㈦ 软化水有什么作用

设备通过树脂交换的抄能力吸附水中的钙、镁离子，达到一定的饱和状态后，在反清洗的作用下将钙、镁离子冲掉，达到了净化的目的。如果水中的钙、镁离子过多就会对设备造成损坏，起不到了很好的净水效果，所以软化水设备的出现对水处理行业来说有重要的意义。设备具有产水稳定、操作简单方便，便于维修和保护的特点，已经收到了用户的好评。有时候在对水质要求比较高的处理设备中还会用软化水设备作为预处理过程。

㈧ 为什么需要对水进行软化处理

天然水中含有各种盐类，这些盐类溶解为阳离子和阴离子，主要版有Ca2+、Mg2+、Na+和HC03-、SO42-、Cl-等。含有这权些盐类的水，在加热蒸发浓缩的过程中(如锅炉用水)，水中的Ca2+、Mg2+等离子不断地与水中某些阴离子结合成难溶物质而析出，并生成水垢(俗称水锈)，附在锅炉的受热面上。由于水垢的导热性能很差，从而阻碍了热交换，大大降低了锅炉的热效率，既浪费燃料又易烧坏部件，并危及安全，造成不良后果。为了消除或减少这些危害，就要把水中能形成水垢的硬度成分，如钙、镁离子，还有其他高价金属离子如铁、铝、锰等(因含量很少，虽然成垢，可略去不计)，予以去除。因此，就需要进行水的软化处理。

㈨ 地下水对边坡稳定的影响主要表现在哪些方面

地下水作用主要从以下四个方面影响边坡稳定性。
1.软化作用：
使岩土的强度降低。当岩层或其中软弱夹层有亲水性强，易溶矿物时，侵水后易发生崩塌、泥化、溶解等作用。会使其抗剪强度降低。
2.静水压力作用：
（1）当斜坡被水淹没时，作用在斜坡上的静水压力。如水库库岸斜坡的稳定性分析。
（2）岩质斜坡中的张裂隙充水以后，水柱对斜坡的静水压力。易对滑体产生侧向推力，是暴雨或连续降雨时崩塌和滑坡产生的原因之一。
（3）作用于滑坡底部的静水压力。斜坡上部为不透水岩体，其下部将受到静水压力，当水位下落时滑体结构面上的静水压力，易导致其不稳定。
3.动水压力又称为渗透压力。
当地下水从斜坡岩土体总渗流排出时，水压力梯度作用，就会对斜坡产生动水压力，其方向一般指向斜坡临空面，对斜坡稳定性不利。
4。浮托力作用
处于水下的透水斜坡将承受付托力的作用，坡体的有效重量减轻，抗滑力降低，斜坡稳定性降低