一、地下水对地基设计中基础力学的影响
1.1地下水对地基应力计算方面的影响在地基中的附加应力与自重力的计算，是全部地基基础设计的最基本的工作之一，在对地基里面z的深度处自重应力的计算过程中，通常情况下利用Q0z=γz这个公式来进行计算。如果在地基中包含有地下水，对底下水位之下的自重应力进行计算的过程中，要主要对土的性子进行分析，来进一步考虑是否需要对水的浮力方面进行着手。那么对于粘性的土来说，要根据它的物理状态来进行敲定，通常认为，如果在水下面的粘性土的液性值IL≥1，土会以流动的状态存在，并且，在土的颗粒之间会有大量的自由水存在，这时就可以断定浮力作用会对土体带来一定的影响，这时地基深度中的自重力就应该利用Q0z=γz来进行计算。如果液性的数值IL<0，这时的土就会以固体的状态存在，在土中的自由水被土颗粒之间的结合水膜阻碍了以至于不能够很好的传递静水的一些压力，因此，就可以断定水的浮力没有对土体带来影响，如果说液性的数值0<IL<1，土以塑性状态存在着，这时浮力作用是否会对土颗粒带来影响就会比较难进行肯定了，在一般的设计过程中都按照不利的情况来进行考虑。1.2地下水对于基地压力所带来的影响基地的压力是地基和基础的地面之间所产生的有关接触的压力，它是基础的作用对于地基土上的有效应力。对于地基承载力的计算过程中，尤其是有地下水存在的时候怎样来进行确定基地的压力？我们以根据下面的4种情况来进行讨论：在图中的处，基地在地下水位的下面，这种情况下的基底压力就应该依据b中的方案来进行计算。同理在图b与c中的基底地面都存在于隔水层与隔水层的下面，水的浮力基本就没有对其产生影响，这时的基底压力就应该按照b中公式来进行运算。那么对于d，基础的地面存在于地下水位和隔水层之间，地下水对基础产生了作用，因此，基底的压力就应该抠除地下水的浮力因素，基底的压力应为：1.3地下水对于基础反力的有关影响基础反力是指基础的地面所承受的总作用力，而不是基底压力的有关反作用力，因此，在数值上，与基底的压力不一定是相同的。当地下水没有对地基的地面产生作用时，只有土体会对基础的地面产生作用，然而这个力同基底的压力方向相反大小确是一样的，它就是基底压力的反作用力。公式为：在这个式子当中，R是基础的反力，当基础的地面存在于地下水位的下面时，还以图A为例，基础地面既受到地下水的作用，又受到土体的作用，并且两者的方向是相反的，并且共同对地面产生作用，那么这个基础的反力值就是水的浮力和基底压力反作用力的和。由此可见，地基当中无论有没有地下水，并且基础反力的计算结果仍然保持便，这样就可以断定基础反力的大小和地下水位并没有联系。1.4地下水对于基底附加压力带来的影响在进行地基变形计算的时，要对地基的附加压力进行确定，即在外荷载的作用下，令地基发生变形的那部分压力，即所谓的有效力，基本公式为：Pn=P-γD在式子中，p是基底压力的永久组合值；γ是天然地基的有关重力密度，存在于水下的有效重力密度；D是基本的埋下深度。
二、地下水对地基工程设计中的其他方面的影响
再研究地下水对地基基础工程的影响中，我们从基础的力学角度进行了着手，把握主线，然而子地下水这个活跃的因素下，对基础工程设计还存在一些影响，下面这部分我们从其中的几个重点的方面进行研究。2.1地下水对于基坑突涌的相关影响基坑的突涌现象指的是有承压水存在于基坑的下面，对挖基坑的过程中，降低了承压水的含水层上不透水层的厚度，当厚度降低到基坑土重不能够支撑下面承压层的水压时，因此就会导致承压水的水头压力冲坏基坑的底板或是将其顶裂，造成突涌的现象产生，这种现象的发生会威胁到基坑及周围建筑物安全，或会对基土的强度造成破坏。那么针对这种问题，基坑底部抗击渗流稳定性的公式为：式子中的γm是透水层上面土的饱和重度；t+t是坑底到透水层顶面的距离；Pγ是含水层的水压力。从式子B中可以看出：基坑的底部对于抗渗流的稳定性也同透水层之上土的重度以正比的关系存在，在其他一些相同条件之下，重度如果越大，相应的稳定性也就会越强，但是其中的问题在于对不透水层来讲，相当的一部分是饱和土，而且根据天然的重度和饱和的重度定义可以得知，在数字上后者要小于前者。在对基坑的抗渗流稳定程度进行评价时，对于地下水的埋藏条件不加考虑然后随意的选择饱和的重度，对于非饱和土来说，就相当于人为的加大了不透水层当中的重度和过于高估了其抗渗流的稳定性，这样的结果对于工程的施工安全上会造成严重的破坏，尤其是当抗渗流的稳定数值存在于临界数值附近时这种可能性是非常大的。2.2地下水对于抗浮验算的一些影响为了能够更加有效的使用紧张的土地资源，为了保证城市的可持续发展，建筑行业开始了不断的向地下开拓面积，对于基坑的挖掘规模及深度也就越来越大，在触及含有地下水的区域时，地下水的浮力对于地下建筑物和地下室的施工、结构设计上的影响也就越来越明显，如果对这方面的重视还不够的话，对它的影响结果主要有两方面：一、被地下水强大的浮力将地下室上浮或是梁、柱、底板开裂，二、没有重视地下水在岩土中具有渗流的特征，盲目的套用一些原理，过分的看重了地下水的浮力作用，加大了不必要的抗浮工作，带来了过多的工程建设费用。2.3地下水对于强夯地基稳定性的影响对于接近湖边、河边或是池塘边的一些建筑物，如果考略到场地上面存在着较厚的软弱土时，就来利用换填与强夯复合地基的方法，由于存在于地表的水位和地下水位有着十分密切的关系，就会造成地下水位的升降比较频繁。假设复合地基存在于地下水位的变化范围之中，这样地下水位的升降就会在复合地基当中产生较大的动力水，就会导致因为地下水的强力冲刷，造成复合地基里面的细颗粒发生错位或是或是产生移动的现象，将很多的小颗粒带走。另外在地下水位的上升过程中，降低了复合地基的抗剪强度和有效的重度，造成复合地基的承载力严重的下降，基础的沉降量增大后导致建筑物出现下沉的情况或是开裂。比如说，南宁市的一个住宅小区为1—4层的地层建筑，与东南面邕江支流水塘江边的距离是5—10米左右，填土的厚度大概在12—15米左右，采用强夯的办法来处理地基基础。因为对填配的使用擦料上的不均匀，大小之间的悬殊较大，在01年的时候，邕江发生了一场50年一遇的特大洪水，水位一下升到了77.6米，小区的地坪仅仅高于水塘河水水位的3米左右，导致河水渗入复合地基的土层之中，在维持了大概有3天的时间洪水才退却，然而在水退的4个月之后，靠近水塘边的建筑物都出现了不均匀的沉降（大概在10厘米左右）和裂缝的情况。2.4地下水会造成地基的变形比如说在失陷性较强的黄土地带，当地下水位上升的过程中，存在于岩土体之中的可溶性盐类被大面积的溶解，黄土层专有的颗粒状架空机构受到严重的损坏，进而导致强度的减弱，在附加压力或是自重的压力下，会产生突陷变形，使基础发生不同程度上的下降。如某一地区的楼房，在施工之前，没有对当地地下水位的变化幅度进行仔细的分析，在地基的处理上也不够恰当合理，在雨季的时候地下水位就会大幅度的上升，进而导致黄土层的失陷与变形，基础也就会产生一些沉降的现象，在严重的地区甚至下沉了25厘米左右。在土质比较膨胀的地区，地下水大多数是上层的裂隙水或是滞水，随着季节的不同水位就会发生不同程度上变化，使这样土层产生不同程度上的胀缩或是变形，当地下水位变化的幅度不大或是变化频繁的时候，不仅使岩土的膨胀收缩频率高，胀缩的幅度在一定的程度上也是非常严重的，导致地基的移位现象也是经常的发生，导致建筑物的严重变形与开裂，造成严重的损坏。那么在比较寒冷的地区，在地下水位上升的过程中，由于会出现冻结的现象，岩土中的水往往会出现迁移的现象并且还会出现集中分布的情况，形成冰锥或是冰夹层的出现，造成地基会出现冻胀的情况，使台桩出现隆胀或是地面出现严重的隆起，据报道某地的建筑在具体的施工过程中，护桩被地下水进行了很长时间的浸泡，在入冬的时候由于冻胀而出现了倒塌的现象，护桩的作用失效，因此给施工单位带来了严重的损失。此外，岩土体在冻结的状态中虽然还据有较低的压缩性和较高的强度，一旦温度出现上升的情况，岩土冻解了以后，导致本身抗剪和抗压的的强度就会大大降低。对于富含水量较大的岩土体来说，融化后的粘聚力仅为之前的1/10，压缩性反而增高了，使地基很容易的就会发生塌陷变形的情况，导致建筑物大面积的开裂与失稳。
三、结语
建筑行业是我国的重要行业之一，并取得了重要的成绩，然而，在建筑的过程中也出现过很多的建筑质量问题，然而这些问题不单单是选料上的不过关，地下水对于地基基础工程的设计影响也是十分深远的，给建筑行业带来巨大的阻力。因此本文针对地下水对于地基基础工程设计的影响进行了多方面详细的分析。给相关行业的工作人员以帮助，在地基的设计过程中更好的减少误差，保证建筑施工的有效进行。
作者：丁汉平 单位：浙江省地质矿产工程公司
