【资料】地下水与地质灾害

本文摘自仵彦卿，地下水与地质灾害，《地下空间与工程学报》，1999，19(4):301-310

由地下水与岩土体相互作用引起6种地质灾害日益受到人们的关注。通常，地下水与岩土体相互作用有三种，即物理作用(包括润滑作用、软化和泥化作用、结合水的强化作用)、化学作用(包括离子交换、溶解作用、水化作用、水解作用、溶蚀作用、氧化还原作用)以及力学作用(包括静水压力和动水压力作用)。地下水与岩土体相互作用的结果影响着岩土体的变形性和强度。而岩土体中应力的变化(自然力和人类工程力)导致地下水的补给、径流和排泄条件的改变。最终诱发地质灾害的发生。如水库诱发地震、滑坡、岩溶塌陷、地面沉降、矿山及隧洞突水等的地质灾害。

近年来，由于自然条件的变化及人类工程活动的强度和规模的增大，地质灾害发生的频度呈上升趋势。大多与地下水的活动有关。因此，研究地下水与地质灾害的关系就显得尤为重要。

地下水是一种重要的地质营力，它与岩土体之间的相互作用，一方面改变着岩土体的物理、化学及力学性质，另一方面也改变着地下水自身的物理、力学性质及化学组份。运动着的地下水对岩土体产生三种作用，即:物理的、化学的和力学的作用。

地下水与岩土体作用

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(如未固结的沉积物及土壤的颗粒表面或坚硬岩石中的裂隙面、节理面和断层面等结构面)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，结果沿不连续面诱发岩土体的剪切运动。

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。

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状态，其中的地下处于负压状态，此时的土壤中的地下水不是重力水，而是结合水，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，地下水的作用是强化了土体的力学性能，即增加了土体的强度。

地下水对岩土体产生的化学作用

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。

溶解作用和溶蚀作用:溶解和溶蚀作用在地下水水化学的演化中起着重要作用，地下水中的各种离子大多是由溶解和溶蚀作用产生的。

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，使岩石的结构发生微观、细观及宏观的改变，减小岩土体的内聚力。

水解作用: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。

氧化还原作用:氧化还原是一种电子从一个原子转移到另一个原子的化学反应。氧化过程是被氧化的物质丢失自由电子的过程，而还原过程则是被还原的物质获得电子的过程。

地下水对岩土体产生的力学作用

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以降低岩土体的抗剪强度。

文章来源：《岩土工程学报》 网址: http://www.ytgcxb.cn/zonghexinwen/2020/0907/345.html