地下水與巖土體相互作用的一點(diǎn)看法

   地下水是運(yùn)動(dòng)著的水流，它和周圍的巖土介質(zhì)不斷進(jìn)行著物理的、力學(xué)的、化學(xué)的作用，從而影響地下水流的性質(zhì)和化學(xué)組成，同時(shí)也對巖土介質(zhì)狀態(tài)產(chǎn)生影響。水文地質(zhì)學(xué)側(cè)重于水與巖土介質(zhì)作用對地下水流系統(tǒng)的影響，而巖土力學(xué)則偏重于水與巖土介質(zhì)作用對巖土介質(zhì)變形的影響。前者以地下水污染研究和成巖成礦的研究為其主要應(yīng)用方向，后者以巖土體水力學(xué)及其在工程中的應(yīng)用和環(huán)境問題研究中的應(yīng)用為主。這兩方面的研究均是環(huán)境地學(xué)的前緣領(lǐng)域。工程地質(zhì)力學(xué)研究的主要是后者，研究內(nèi)容包含“地下水流，巖土介質(zhì)變形，環(huán)境影響”的完整過程。

       地下水普遍賦存于巖土體中，它與巖土體相互作用可以歸結(jié)為兩個(gè)方面:一是地下水與巖土體間發(fā)生機(jī)械的、物理的和化學(xué)的相互作用，使巖土體與地下水的性質(zhì)或狀態(tài)發(fā)生不斷的變化。從巖土力學(xué)觀點(diǎn)看，地下水對巖土體性質(zhì)的軟化作用、地下水通過結(jié)晶為主的膠結(jié)作用對巖土體性質(zhì)的強(qiáng)化即屬于此類，從而影響巖土介質(zhì)的變形和破壞。二是地下水與巖土體間發(fā)生的力學(xué)方面的相互作用，它不斷地改變著雙方的力學(xué)狀態(tài)和特性。從巖土力學(xué)角度看，地下水對巖土體力學(xué)作用主要有靜水壓力、動(dòng)水壓力(滲透力)和浮托力。在非飽和土體中還存在一種基質(zhì)吸力(matric suction)。因此，在工程地質(zhì)力學(xué)研究中，必須考慮巖土介質(zhì)性質(zhì)和力學(xué)作用中地下水的作用，并將其納入總體的本構(gòu)關(guān)系中。由于地下水流是一種活躍的介質(zhì)，其動(dòng)態(tài)變化又大，研究中時(shí)間因子的考慮也是必須的。從理論上探討，地下水與巖土介質(zhì)相互作用的工程地質(zhì)力學(xué)理論研究應(yīng)包括地下水滲流的研究、地下水對巖土性質(zhì)的改變、地下水對巖土介質(zhì)的力學(xué)作用。在應(yīng)用于實(shí)際地質(zhì)環(huán)境問題時(shí)，由于實(shí)際地質(zhì)條件的復(fù)雜性，需要研究不同地質(zhì)環(huán)境的一些基本作用形式，如碳酸鹽巖分布區(qū)的巖溶作用、松散層中的滲透變形等等。這些作用都是水與巖土介質(zhì)的機(jī)械、物理、化學(xué)及力學(xué)作用的一種復(fù)合，而又往往是許多環(huán)境問題中的一種作用因子，因此，這些也應(yīng)該是水與巖土介質(zhì)相互作用的基本理論的組成部分。由于地下水滲流的墓本理論在有關(guān)水文地質(zhì)學(xué)科中有深入詳細(xì)的研究，工程地質(zhì)力學(xué)主要就空隙水壓力作用及其對巖土體變形破壞的影響 (含有效應(yīng)力原理對巖土體的普遍適用性)、水對巖土體力學(xué)性質(zhì)的弱化作用、非飽和土的工程性質(zhì)、滲透變形和巖溶作用等方面來研究地下水與巖土介質(zhì)相互作用。

       許多災(zāi)害和其它環(huán)境問題都和地下水與巖土介質(zhì)相互作用有關(guān)，如水庫及河流堤壩的滲漏、抽排地下水引起的地面沉降和地面塌陷、地震誘發(fā)的砂土液化、斜(邊)坡和古滑坡的失穩(wěn)、水庫蓄水及深井注液誘發(fā)的地震等都是水與巖土介質(zhì)相互作用影響巖土介質(zhì)變形，進(jìn)而影響這些災(zāi)害和其它環(huán)境問題的發(fā)生和演化。在這些災(zāi)害和其它環(huán)境間題中，斜(邊)坡和古滑坡的失穩(wěn)(即滑坡)中地下水作用約研究是薄弱環(huán)節(jié)。