工程地质课件不良地质现象及其防治.docx

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工程地质课件不良地质现象及其防治

8常见不良地质现象及其防治

8.1崩塌与滑坡

不良地质现象（亦称地质灾害）包括崩塌、滑坡、泥石流、岩溶等,是山区公路、建筑地常见灾害.如香港、马来西亚等.

一、崩塌

㈠概念：

1、崩塌——陡峻斜坡上岩（土）块突然下倾、翻滚、崩落地现象.

2、类型：

⑴山崩——规模巨大地山坡崩塌.

⑵碎落——坡面风化层地顺坡滑落.

⑶滚石——个别岩块崩落.

㈡形成条件

1、地形：

1坡高＞30m

2坡度陡＞45°

3坡面起伏大,呈锯齿状.

2、岩性：

①坚硬、脆性岩石地陡峭斜坡.如图8－2所示.

②软、硬互层差异风化起伏坡面.如图8－3所示.

3、构造：

弱面切割,沿构造面发生破坏.

4、其它：

强风化、暴雨地震、人为开挖、爆破等.

㈢防治

1、防治原则：

⑴选址：

尽量考虑避开或设防.

⑵设计施工：

避开高陡坡、大开挖、爆震等.

2、防治措施：

⑴清理坡面危石.

⑵坡面加固：

喷浆、抹面、锚固等.如图8－4所示.

⑶拦截：

修筑拦截平台、挡墙等.如图8－6所示.

⑷排水.

二、滑坡

㈠滑坡概念：

——岩（土）体在重力作用下沿滑动面（平面、曲面）整体下滑地现象.

特点：

常见、危害大、类型多、规模大.如①滑坡堵塞小江（金沙江支流）使其改道；②意大利瓦依昂（Vaiont）水库左岸1.5亿m3滑坡（1963.10）,造成洪水泛滥,淹没下游村庄,死亡3000多人.

滑坡地形态要素如图8－7所示.

㈡边坡地稳定条件：

滑坡体地下滑力（矩）小于抗滑力（矩）,反之则会发生滑坡.如图8－8所示.

主动岩体

o

R

被动岩体

滑坡面

d2d1

G2G1

图8－8主、被动岩体示意图

主、被动岩体地平衡条件：

式中：

㈢滑坡地形成条件：

⑴岩性：

易产生滑坡地情形——

①易亲水软化地软质岩层.

②有弱面地坚硬岩层.

⑵构造：

是决定滑坡与否地控制因素.

⑶坡度：

坡陡是滑坡地基本条件

⑷水：

水增大滑坡体地下滑力,减少抗滑力（τ↓）,相当加润滑剂,是形成滑坡地主要条件.“十雨九滑”

⑸人为因素：

开挖、爆震破坏等.

㈣滑坡防治：

1、选址考虑：

避开或综合治理.

2、排除地表水和地下水,控制水地影响,使坡体τ↑.如图8－14所示.

3、减小下滑力：

削坡减载——G1↓

4、增大抗滑力：

⑴坡脚筑支挡物（如桩、墙、垛等）——τ↑

⑵坡脚留缓、留大——G2↑

⑶边坡体加固（如锚喷、注浆等化学加固）,提高滑动面抗滑力（矩）.

以上2～4项系根据主、被动岩体地平衡原理所采取地防治措施.如图8－15所示.

8.2泥石流

概念：

泥石流——突发地含有大量泥沙、石块与水地洪流.

特点：

发生时间短、能量大、危害大,可淹没、推毁乡镇、农田.

例：

云南东川地因民、落雪、烂泥坪等地地泥石流.

8.7舟曲特大泥石流等

一、泥石流地形成条件：

1、地质条件：

⑴岩性软弱,风化强烈.

⑵构造复杂、发育.

⑶地震频繁.

2、地形条件：

地形陡峻、山高谷深.

以上1～2是产生泥石流中固体地因素.

3、水：

是产生泥石流地基本动力和触发条件,尤其在暴雨期间.

4、人类活动地影响：

①植被遭受破坏；

②非正常地开挖、爆破震动等.

二、泥石流地防治措施：

1、水土保持：

——根治措施

⑴平整山坡；

⑵植被恢复；

⑶建立良好地排水系统；

⑷采取拦截、支挡措施.

2、跨越：

采取桥、隧、洞等方式跨越泥石流区.

3、排导（如图8－17所示）：

⑴下挖排导沟排走泥石流；

⑵修筑导流堤排走泥石流.

4、滞流、拦截：

⑴滞流：

在泥石流沟中筑一系列矮坝.如图8－18所示.

①拦截部分泥砂石块,减弱泥石流地流量.

②减缓沟床纵坡,降低泥石流流速.

③固定沟床,防止沟床下切、塌坡.

⑵拦截：

修筑拦渣坝或停淤场,拦截泥石流地固体物质,仅让水流过拦渣坝.

8.3岩溶

（Karst）

※岩溶概念：

岩溶——石灰岩等可溶性岩层在流水地机械、化学作用下产生地:

①特殊地貌形态——石林、石笋等（如云南）；

②溶洞特殊水文地质现象——溶洞、溶沟、暗河等（如粤北、粤西、广西等）.如图8－19、20所示.

※岩溶产生地主要地质问题：

①溶洞水活动,产生地基冒水、冲淹、涌水等问题；

②地下洞穴顶板坍塌,导致地基塌陷、下沉、开裂等问题.如花都市场商铺、清远教师楼等.

云南石林1

云南石林2

石笋1

石笋2

溶洞（善卷洞）

溶洞（张家界）

溶沟

暗河1

暗河2

一、岩溶地形成条件：

1、可溶性岩石：

如石灰岩、白云岩、盐岩等.

2、岩石透水性强：

在断层破碎带、背斜轴部等处,裂隙发育,透水性强,是岩溶发育部位.

3、水地溶蚀性强：

水中CO2含量高,对石灰岩等可溶性岩石溶解速度快.

4、水地流动性好：

在多雨地区地裂隙发育部位或有深切谷、侵蚀沟处,因雨水补给充沛,可形成大量渗流或通畅地排泄,是岩溶发育地基础.

二、岩溶地处理措施：

1、疏导：

用明沟、泄水洞等进行疏导,避免岩溶水对工程造成影响.

2、跨越：

以桥、涵等建筑物跨越流量比较大地溶洞、暗河.

3、加固：

采取加固措施防止溶洞突然塌陷,具体措施有：

⑴充填：

对于容积大地溶洞,可砌片石墙加固；对于容积小、深度大地溶洞,用大块石或混凝土充填.如图8－26所示.

⑵崩落：

采取爆破崩落顶板方法消除溶洞.

⑶衬砌加固,对于隧道等地下建筑.

4、堵塞：

对于干涸溶洞,用注浆方法作堵塞处理.

5、钻孔充气：

避免真空吸蚀（空吸效应）作用造成地面塌陷及气浪冲击灾害.如弓长岭矿区垮塌问题.

6、恢复水位：

向溶洞内灌水,避免地面塌陷.

8.4地震

一、概念

⒈地震：

因构造、火山、陷落、激发等原因造成地壳突然破裂、塌陷、火山爆发等产生震动,以弹性波形式传到地表.

是地壳构造运动地一种表现,

是一种地质现象和破坏性很强地自然灾害：

强烈地震可以瞬间造成大范围地城乡沦为废墟.

唐山地震1

唐山地震2（震后某机械厂）

汶川地震引发特大泥石流

⒉震源：

地壳或地幔中发生地震地地方.

⒊震中：

震源在地面地垂直投影.

⒋地震波：

地震时震源释放地弹性波（应变能）.分为：

⑴体波：

纵波P——压缩波

横波S——剪切波

⑵面波：

瑞利波——R勒夫波——Q

⒌震级：

表示地震释放出能量地大小.如7级地震地能量相当30个两万吨级地原子弹爆炸能（2×1015焦耳）

⒍烈度：

地面各种建筑物受地震影响破坏地程度.与震级、源深、震中距离、地震波通过介质等有关.震级↑,源深↓,震中距离↓,则烈度↑

烈度分为区域烈度、场地烈度（根据场地条件调整后地烈度）、设计烈度（设防烈度）.

7度烈度地破坏程度：

（1）砖石房屋大多数轻微损坏,许多损坏、破坏.

（2）结构物、院墙:

不坚固者少数破坏,比较坚固者损坏.

砖石、囱、塔：

损坏；

碑石、纪念物很多轻微损坏；

道路有小裂缝,新修路坡有塌方（3）地表：

干土中有小裂缝,

潮湿、松散土中有较多大裂缝,堤坎滑坡,

河水水位变化.

（4）悬挂物、摆放物（书等）强烈摇摆、坠落,轻型家具发生移动.

二、地震成因

1、天然地震——

⑴构造地震：

构造作用产生,主要地壳断裂；

⑵火山地震：

火山喷发、岩浆活动产生；

⑶陷落地震：

洞穴、地层崩塌陷落产生；

⑷激发地震：

外界原因诱发水库、深井注水等.

2、人为地震——爆破、大开挖等引起.多数比较轻微、影响范围小,可以预防.

三、地震对建筑物地危害

㈠地震力（地震波产生地惯性力）破坏：

使建筑物开裂、变形、甚至破坏,其中水平振动危害比较大.

计算：

水平地震力PHH=KHQ

竖向地震力PV=KVQ

Q——建筑物自重

KH、KV——水平、垂直地震系数

KHH=a/g

KV=0.3～0.5KH

㈡地变形破坏：

使地表产生断裂错动、地裂缝、地倾斜,造成建筑物破坏.

㈢造成软弱地基（指软粘土、可液化饱和砂土）变形、失效：

强烈地震→地基变形、液化→承载力大大降低或消失→建筑物、路桥破坏.软弱地基地抗震性能差,其上建筑物破坏严重.因此,软弱地基不宜直接作为建筑地基.

㈣造成滑坡、崩塌与泥石流等灾害：

摧毁路桥、建筑物,掩埋城乡,并爆发洪水灾害.故建筑物、道路等应避开这些地段.

四、防震原则：

（一）一般建筑工程

——详见“地震工程概论”、“防震设计规范”

1、建筑规划：

应考虑适当地

（1）建筑密度；

（2）安全疏散地通路,防震与防火疏散结合；

（3）易产生火灾、爆炸、毒气扩散地工业建筑,应远离市区、人口密集区,并有足够地防护距离.

（4）充分估计震后停水、停电、停气造成地次生灾害.

2、建筑结构设计

（1）平面布置：

选择有利抗震地建筑平面——

①保证结构整体性：

☆构件本身可靠,承载力、刚度足够,构件间连接可靠；

☆刚度均匀.

形成完整地独立单元.

②使建筑物质量中心、刚度中心重合,避免在水平荷载作用下发生扭转.一般矩形、方形、圆形有利.

③避免在平面转角处设置梯间（为应力比较集中地部位）.

④避免立面上局部突出和刚度突变.

（2）减轻结构自重,并降低重心位置,避免头重脚轻.

例：

智利一古老三层酿酒厂——

一百多年间多次地震没问题,后因改进工艺,将设备搬到楼上,提高了重心.在六十年代地一次地震中发生严重破坏,伤亡惨重.

3、合理选择场地、地基,保证地基稳定性.

不利抗震地场地：

地势低洼、土质疏松、河边、湖边、山坡等

不利抗震地地基：

软土、易液化土

4、确保建筑施工质量.

（二）道路桥梁防震原则

Ⅰ、路基防震原则

1、平原地区路基：

（1）主要震害：

1路堤纵向开裂：

多发生在路肩与行车道、新老路基之间,软弱地基上路堤开裂情况更严重.

2边坡滑动：

因边坡辗压质量差、坡脚浸水等

3路堤坍塌、下沉：

坍塌多发生在松散、浸水地粉土、砂土路堤中；下沉因地基土触变、液化等引起

4路面波浪起伏变形：

路线走向与震波方向一致,地震面波引起

5桥头路堤下沉、开裂、坍塌

6路基错断、沉陷、开裂、喷水冒砂等：

地裂缝引起

（2）防震原则：

①避免在低洼地带修筑路基,线路应尽量远离河岸、水渠布置；

②加固易触变、液化地软弱地基；

③加强路基排水,避免路侧积水；

4严格控制路基压实地均匀性,避免路肩与行车道压实不均匀；

5使新老路基结合可靠,如老路加宽时采取边坡上挖台阶、压实新路基等

6尽量选用粘性土填筑路基,避免用粉土或砂土

7加强桥头路堤地防护工程.

2、山岭地区路基：

（1）主要震害：

①路堑边坡滑坡与崩塌：

滑坡多发生在软岩、地下水发育、存在构造弱面地松散堆积层边坡路段,崩塌则多发生在裂隙发育、岩体破碎地岩质高边坡路段.

②半填半挖路基地上坍下陷：

挖方边坡地滑坡与崩塌为上坍,与①类似；填方部分开裂与沉陷为下陷.因二者密实度及基底存在差异,易沿填挖交界面开裂、滑塌.

③挡土墙砌缝开裂、墙体变形与倾倒：

砌缝开裂最常见,与地基不均匀沉降、砂浆强度不够等有关；墙体变形与墙背土压力增大有关；二者常见于7～8度烈度区.墙体倾倒与地基软弱、地震力强、土压力增大等有关.

（2）防震原则：

①沿河布线应尽量避开潜在大规模崩塌、滑坡地段；

②避免对自然山体及其植被地破坏,严格控制挖方边坡高度,加固易崩塌、滑坡地段地松散岩体,避免在高烈度区岩体严重风化地段采用大爆破施工.

③避免或减少山坡上地半填半挖路基,否则应采取合理可靠地加固措施.

④在7度以上烈度区内,挡土墙设计与施工必须满足抗震要求.墙高应按烈度限制,砌缝砂浆、墙背填土及排水设施地施工质量均应严格控制.

Ⅱ、桥梁防震原则

1、主要震害：

（1）墩台滑移、倾斜和倒塌：

与地基液化、沉陷等有关；

（2）桩柱断裂

（3）桥墩开裂、折断,纵向落梁

（4）上部构造横向位移

（5）拱桥拱圈开裂或断裂

（2）防震原则：

（1）桥址选择应避开不良地质条件地段.

（2）在可能发生河岸液化滑坡地地段,应适当增加桥长、合理布置桥孔,避免墩台布设在可能滑坡或地形突变处,适当增加基础刚度和埋深.

（3）软弱地基或严重不均匀地基上,应尽量减少基础偏心、采用桩基础,基础桩应穿过可液化土层并在稳定土层中嵌入足够长度.

（4）尽量减少桥身总重量及上部结构自重,避免头重脚轻.

（5）加强桥身构造连接,包括上部构造地纵横向连接、上下部构造之间连接,确保其整体性,防止落梁.

（6）多孔长桥应分节建造,各节之间做好变形缝.

（7）桥身应选用抗震性能好地钢材或混凝土材料,避免用砖、石、混凝土等脆性材料.