包氣帶

包氣帶是指從地表到潛水位之間的非飽和帶,指位于地球表面以下、潛水面以上的地質(zhì)介質(zhì)。有時(shí)人們也把包氣帶稱(chēng)為非飽和區(qū)(unsaturated zone),但是這兩個(gè)概念的含義不完全相同。非飽和區(qū)一般不包括潛水面之上的毛細(xì)上升區(qū)(capillary fringe)和季節(jié)性飽和區(qū)域。
在接近地表的上層巖土中,土石的孔隙未被水充滿,而含有相當(dāng)數(shù)量的氣體,故常將這一巖土層稱(chēng)為包氣帶。
包氣帶是指地面以下、地下水位以上的巖土孔隙未被水飽和的地帶,又稱(chēng)非飽和帶、通氣帶。
包氣帶是大氣水和地表水同地下水發(fā)生聯(lián)系并進(jìn)行水分交換的地帶,它是巖土顆粒、水、空氣三者同時(shí)存在的一個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)。其中植物根系活動(dòng)層與外界有強(qiáng)烈的水分交換。包氣帶具有吸收水分、保持水分和傳遞水分的能力。
按水分分布特征,包氣帶劃成三個(gè)帶:
①近地面處為毛細(xì)管懸著水帶(有時(shí)稱(chēng)土壤水帶),它同外界水分交換強(qiáng)烈。降雨的下滲、土壤蒸發(fā)和植物散發(fā)是導(dǎo)致這個(gè)帶水分增長(zhǎng)與消退的直接因素。水分的垂向分布隨時(shí)間不同而變化。
②毛細(xì)管支持水帶或稱(chēng)毛細(xì)管水活動(dòng)帶,是在潛水面之上由毛細(xì)管上升水形成的,其水分分布特征是土壤含水量自下而上逐漸減小。它的位置隨地下水位的升降而變動(dòng)。
③中間包氣帶,介于上述兩個(gè)帶之間。當(dāng)?shù)叵滤癫剌^深時(shí),中間包氣帶也較厚,在多數(shù)情況下,其水量較小,變化緩慢,沿深度分布較均勻。當(dāng)?shù)叵滤癫剌^淺時(shí),則由于毛細(xì)管支持水帶與毛細(xì)管懸著水帶的相互銜接,中間包氣帶消失。此時(shí)包氣帶一般比較濕潤(rùn)。
在包氣帶中常有上層滯水和毛細(xì)水形成。
上層滯水
自然降水或其它地表水向下滲透,在地表以下局部隔水層上匯積起來(lái)的重力水,稱(chēng)為上層滯水。上層滯水分布范圍很小,受地區(qū)性氣候影響很大,常是雨季出現(xiàn),旱季消失,水量一般不大,且分布范圍相當(dāng)有局限性。因其接近地表,常使地表工程地質(zhì)性質(zhì)發(fā)生變化,能使巖土體強(qiáng)度降低,造成道路翻漿和導(dǎo)致路基穩(wěn)定性的破壞。
毛細(xì)水
在包氣帶中,除上層滯水外,還應(yīng)注意毛細(xì)水。毛細(xì)水依賴(lài)地下水作水源,它的上升高度與地下水位高低和巖土的物理性質(zhì)有關(guān)。毛細(xì)水可對(duì)地基產(chǎn)生毛細(xì)水壓力,引起基礎(chǔ)的附加下沉,路面的凍脹、翻漿將土層深處的鹽分送到地面,引起地表土產(chǎn)生鹽漬化病害。因此在設(shè)計(jì)施工時(shí)可采用降低地下水位的方法克服毛細(xì)水的危害。