[科普中國]-自流泉水頭

自流泉水頭又稱承壓水水頭，是當(dāng)自流泉穿過隔水頂板后其自由水面與該頂板底面的垂直距離。

簡介如果在某處打井那么剛滲透出水的位置叫做初見水位層，此時停止挖掘。如果該處地下水存在自流泉或者上層滯水那么此后井中水位不斷上升，到一定高度后便穩(wěn)定下來，不再上升，此時該水面的高程稱為穩(wěn)定水位，也即該點處自流含水層的承壓水位（也叫測壓水位），如果承壓水位高于地表那么該處會形成噴泉。

自流含水層某一點，由隔水層頂界面到測壓水位面的垂直距離叫作該點處自流泉的自流泉水頭（也即靜止水位高出含水層頂板的距離）。當(dāng)測壓水位面高于地面時，自流泉水頭稱為正水頭，反之為負(fù)水頭。

對底板關(guān)鍵層隔水性能的影響①底板自流泉水頭壓力在底板突水過程中占有重要地位，水頭越大，底板隔水關(guān)鍵層形成巖梁的底部所承受的載荷越大，巖梁破壞時的跨度越小，即工作面的推進(jìn)距離越短。

②自流泉水頭壓力越大，底板的變形程度越大，即底鼓變形越嚴(yán)重，當(dāng)隔水關(guān)鍵層破壞時，底板甚至瞬間被抬起。

③自流泉水頭壓力越大，突水時工作面的水流矢量越大，水流量也越大，對工作面的危害程度也越大。

④自流泉水頭壓力越大，自流水對底板隔水關(guān)鍵層底部巖層的水力劈裂作用越大，隨著工作面的推進(jìn)，遞進(jìn)導(dǎo)升高度越大，隔水關(guān)鍵層的隔水性能越差。

基坑突涌當(dāng)基坑下伏有自流含水層時，開挖基坑會減小底部隔水層的厚度。當(dāng)隔水層較薄而經(jīng)受不住自流泉水頭壓力的作用時，自流泉水頭壓力會沖破基坑底板，這種工程地質(zhì)現(xiàn)象稱為基坑突涌。

為避免基坑突涌的發(fā)生，必須驗算基坑底層的安全厚度M?；拥讓雍穸扰c自流泉水頭壓力的平衡關(guān)系式如下：

式中γ、γw——黏性土的重度和地下水的重度；

H——相對于含水層頂板的自流泉水頭值，m；

M——基坑開挖后黏土層的厚度，m。

所以，基坑底部黏土層的厚度必須滿足下式，如圖所示。

式中K——安全系數(shù)，一般取1.5～2.0，主要視基坑底部黏性土層的裂隙發(fā)育程度及坑底面積大小而定。1

如果，為防止基坑突涌，則必須對自流含水層進(jìn)行預(yù)先排水，使其自流泉水頭，降至基坑底部能夠承受的水頭壓力，如圖所示，而且，相對于含水層頂板的承壓水頭H必須滿足下式：

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

趙陽國 - 副教授 - 中國海洋大學(xué)