贵州大学工程地质复习资料.docx

贵州大学工程地质复习资料.docx

《贵州大学工程地质复习资料.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《贵州大学工程地质复习资料.docx（13页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

贵州大学工程地质复习资料

工程地质复习资料

一、两个重要概念

（1）工程地质条件：

是指与工程有关的地质因素的综合或是工程建筑物所在的地质环境的各项因素。

岩土类型及性质

地质结构与构造

地形地貌

水文地质

工程动力地质作用

天然建筑材料

（2）工程地质问题：

是指工程地质条件与工程建筑物需要之间的对立统一。

工程地质条件满足工程建筑物需要——不会产生工程地质问题

工程地质条件不满足工程建筑物需要——会产生工程地质问题

二、主要的工程地质问题

（1）地基承载力与变形问题

（2）地下硐室的围岩稳定性问题

（3）露天边坡稳定性问题

（4）坝基抗滑稳定性问题

（5）水库渗漏、库岸塌陷等问题

三、例题分析

【例】某土样经试验测得体积为100cm3，湿土质量为187g，烘干后，干土质量为167g。

若土粒的相对密度Gs为2.66，求该土样的含水量ω、密度ρ、重度、干重度d、孔隙比e、饱和重度sat和有效重度

【解答】

四、土的工程地质特征

（1）影响土强度的主要因素:

密度

粒径级配

颗粒的矿物成分

粒径的形状

粘土颗粒表面的吸附水膜

（2）影响岩石工程性质的因素

内部因素（岩石的地质特征）

•矿物成分

•结构

•构造

外部因素

•水的作用

•风化作用

五、岩石的工程性质评述

（1）岩浆岩：

深成侵入岩具结晶结构，晶粒粗大均匀，力学强度高。

一般是良好的建筑地基和天然建筑石材。

但由于多种矿物结晶组成，抗风化能力较差。

浅成侵入岩特别是脉状岩体穿插于不同的岩石中，易蚀变风化，使其强度降低、透水性增大。

喷出岩若具有气孔构造、流纹构造及发育有原生裂隙，透水性较大。

多呈岩流状产出，岩体厚度小，岩相变化大，对地基均一性和稳定性影响大。

（2）岩浆岩不同于沉积岩和变质岩的主要判别标志

岩浆岩大部分为块状的结晶岩石，部分为玻璃质岩石。

具有玻璃质的岩石一般是岩浆岩，只有极少数情况下，在强烈断裂带内才有玻化岩。

岩浆岩中有一些特有的矿物和结构构造。

霞石、白榴石、气孔、杏仁构造。

岩浆岩体与围岩间一般都有明显的界线，呈各种各样的形态存在在于地层中，有的平行，有的切穿围岩的层理和片理。

岩体中常含有围岩碎块（捕虏体），这些被捕虏的围岩碎块和围岩常遭受热变质作用。

岩浆岩不显层理构造,但有时可见假层理。

假层理通常由于岩浆层流造成,深成岩则是由于成分不同（结晶分异）造成。

岩浆岩中没有任何生物遗迹。

（3）岩层按厚度分类：

•块状层（>100cm）；

•厚层（100—50cm）；

•中厚层（50—10cm）；

•薄层（10—1cm）。

（4）影响岩石风化的因素：

岩性

地质构造

气候

地形

地下水

（5）特殊土

特殊土指具有一定分布区域或工程意义上具有特殊成分、状态和结构特征的土。

主要有：

黄土、红粘土、软土、膨胀土、冻土、盐渍土

六、季节性冻土的工程地质问题

冻结时膨胀，融化时下沉。

会造成土体开裂、路面下凹、翻浆冒泡等。

一般来说，土中粉粒或粘粒越高，含水量越大，冻胀性越强。

七、红粘土地基评价

（1）红粘土的表层，为良好地基。

可充分利用其作为天然地基持力层，基础宜尽量浅埋。

（2）红粘土的底层，接近下卧基岩面附近，尤其在墓岩面低洼处，因地下水积聚，常呈软塑一流塑状态，强度低，压缩性高，容易引起地基不均匀沉降。

应注意查清基岩面起伏状况，并进行必要的处理。

（3）对红粘土中的土洞，应查明其部位与大小，进行填充处理。

（4）红粘土中的网状裂隙，对土坡和基础有不良影响，基槽应防止日晒雨淋。

八、黄土的工程特性

黄土湿陷的原因？

（1）结构：

大孔隙，骨架颗粒为碳酸盐类；

（2）矿物组成：

粉粒为主，粉土粒含量常占土重的60％以上，含有大量的碳酸盐、硫酸盐和氯化物等可溶盐类。

（3）浸水后粒间可溶性盐类被溶解造成结构联结破坏，又因其大孔隙的特点，因而受水后浸湿后突发沉陷。

九、褶皱构造的工程地质

（1）褶曲构造的核部

特点：

既岩层倾向发生显著变化，又是岩层受应力作用最集中的地方。

问题：

公路、隧道或桥梁工程，容易遇到工程地质问题。

主要是由于岩层破碎而产生的岩体稳定问题和向斜轴部地下水的问题。

这些问题在隧道工程中往往显得更为突出，容易产生隧道塌顶和涌水现象，有时会严重影响正常施工。

（2）褶曲构造的翼部

特点：

单斜构造形成倾斜岩层。

问题：

顺层滑坡。

作为建筑物地基时，一般无特殊不良的影响。

对于深路堑、高切坡及隧道工程等有影响:

不利路线走向与岩层的走向平行，边坡与岩层的倾向一致;最不利的情况是路线与岩层走向平行且岩层倾向与边坡倾向一致形成顺向坡，而边坡的坡角大于岩层的倾角。

有利路线垂直岩层走向，或路线与岩层走向平行但岩层倾向与边坡倾向相反时形成反向坡。

十、节理对工程的影响

（1）节理将岩层切割成块，影响岩体强度和稳定性

（2）节理间距越小，岩体破坏程度越高，岩体承载力越小

（3）节理裂缝——地下水通道、风化作用增强

十一、节理发育的影响因素

构造变形的强度

岩石的形成时代

岩石的力学性质

岩层的厚度及所处的构造部位

十二、断层的工程地质评价

（1）由于岩层发生强烈的断裂变动，致使岩体裂隙增多、岩石破碎、风化严重、地下水发育，从而降低了岩石的强度和稳定性，对工程建筑造成了种种不利的影响。

（2）在公路工程建设中，如确定路线布局、选择桥位和隧道位置时，要尽量避开大的断层破碎带。

（3）在研究路线布局，特别在安排河谷路线时，要注意河谷地貌与断层构造的关系。

当路线与断层走向平行，路基靠近断层破碎带时，由于开挖路基，容易引起边坡发生大规模坍塌，直接影响施工和公路的正常使用。

（4）在进行大桥桥位勘测时，要注意查明桥基部分有无断层存在，及其影响程度如何，以便根据不同情况，在设计基础工程时采取相应的处理措施。

（5）在断层发育地带修建隧道，是最不利的一种情况。

由于岩层的整体性遭到破坏，加之地面水或地下水的侵入，其强度和稳定性都是很差的，容易产生洞顶坍落，影响施工安全。

（6）当隧道轴线与断层走向平行时，应尽量避免与断层破碎带接触。

隧道横穿断层时，虽然只有个别段落受断层影响，但因地质及水文地质条件不良，必须预先考虑措施，保证施工安全。

特别当断层破碎带规模很大，或者穿越断层带时，会使施工十分困难，在确定隧道平面位置时，要尽量设法避开。

对大型工业民用建筑选址不利.

对大型桥位选址不利：

临山侧边坡发育有倾向基坑的断层时，易发生严重坍塌，甚至危及邻近工程基础稳定。

对道路选线若与断层走向平行易产生边坡滑塌

对隧道工程易产生洞顶坍落.

对区域稳定性的影响不利.

（7）活断层：

是指现在正在活动或在最近地质时期（全新世，1万年）发生过活动的断层。

活断层对工程建筑物的影响是通过断裂的蠕动、错动和地震对工程造成危害。

活断层的蠕动及伴生的地面变形，直接损害断层上及附近的建筑物。

十三、地下水的基本概念

（1）岩石的空隙

1、孔隙

松散岩石（粘土、砂石、砾石等）中颗粒或颗粒集合体之间存在的空隙。

2、裂隙

坚硬岩石受地壳运动及其它内外力地质作用的影响产生的空隙。

3、溶隙

可溶岩（石灰石、白云岩等）中的裂隙经地下水长期溶蚀而形成的空隙

（2）含水层与隔水层

1、岩（石）层按水理性质不同分：

含水层与隔水层

含水层—能够给出并透过相当数量重力水的岩层。

条件：

空隙存在并充满足够的水重力水能在空隙中自由运动

隔水层—不能给出并透过水的岩层。

十四、地下水的类型

上层滞水、潜水、承压水

（1）上层滞水

局部隔水层之上的重力水

上层滞水特点：

分布不广，埋藏较浅，由大气降水补给，通过蒸发或向隔水底板边缘排泄，易受污染，稳定性差，对建筑物的施工和人民健康有影响。

（2）潜水

第一个稳定隔水层之上具有自由水面的重力水

潜水特点：

1、潜水面以上无稳定的隔水层存在，大气降水与地表水可直接渗入补给，即补给区与分布区一致。

2、潜水深度和含水层的厚度受气候、地形、地质条件影响，变化较大，受地表污染较重。

3、具有自由水面，渗流速度取决于含水层的渗透性能和潜水面的水力坡度。

4、垂直排泄（蒸发）和水平排泄（向邻近较低河流排泄）

5、潜水对建筑物的稳定性和施工均有影响

（3）承压水

1、充满与两个稳定的隔水层的重力水

2、承压水的形成决定于地质构造条件——向斜（盆地）和单斜构造

3、承压水特点：

•具有连续的隔水层覆盖，大气降水（地表水）不能直接补给，只有在含水层直接出露时，才能接受地表水补给，故承压水具明显的补给区、承压区和排泄区。

•承压水无自由水面，并承受一定的静压力。

•承压水具有水头压力，不仅向低洼处排泄，还可以由低处向高处流，形成上升泉、自流泉等。

•受顶部隔水层控制，受大气、水文、气候、人类活动的影响较小，故水量变化不大（具恒定性），动态稳定和水质优良。

孔隙水裂隙水岩溶水

（4）孔隙水：

松散岩层的孔隙，均匀连续的层状分布

（5）裂隙水：

坚硬岩石裂隙中的地下水

裂隙按成因分：

风化裂隙、成岩裂隙、构造裂隙

（6）岩溶水

岩溶水：

溶隙中潜水、承压水

岩溶水特点：

水量大、运动快、垂直和水平向分布不均

十五、地下水与工程

地下水对建筑工程有着很大的影响，尤其是地下水位的变化，水的侵蚀性和流砂、潜蚀等不良地质作用都将对建筑工程的稳定性施工及正常使用带来很大的影响。

（1）地下水位的变化

a、地下水位上升，或引起浅基础地基承载力降低，地基沉降，在有地震砂土液化的地区会引起液化的加剧，同时易引起建筑物震陷加剧。

b、地下水位下降，此时往往会引起地表塌陷，地面沉降等。

（2）地基沉降

•深基础施工时，人工降水降水不当，地基土产生固结沉降

•后果：

不均匀沉降；土颗粒流失，陶空

（3）流砂

•（与动水压力有关），当地下水动水压力大于土粒的浮重度时，就会产生流砂。

•流砂危害：

主要表现为在工程施工中能造成大量的土体流动，致使地表塌陷或建筑物的破坏,直接影响建筑工程及附近建筑物的稳定。

（4）潜蚀对建筑工程的影响

•水机械潜蚀：

土粒在地下水压力作用下受到冲刷，将细粒冲走，使土的结构破坏，形成洞穴的作用

•化学潜蚀：

地下水融解土中的易溶盐分，破坏土粒间结合力和土的结构，土粒被水冲走，形成洞穴。

•危害：

破坏地基土的强度，形成空洞，产生地表塌陷、影响基础稳定

（5）地下水的浮托作用

当建筑物基础底面位于地下水位以下时，地下水对基础底面产生静水压力，即产生浮托力

（6）基坑突涌

这种现象发生在建筑基坑下有承压水，当开挖基坑会减小基坑底下承压水上部的隔水层厚度，减小过多会使承压水的水头压力冲破基坑底板形成涌水现象。

（7）地下水对钢筋混凝土的腐蚀

地下水中某些离子或原子含量过大，会同混凝土发生化学反应。

十六、地下工程地质问题

（1）地下工程：

在岩（土）体内，为各种目的经人工形成的地下建筑物称为地天工程，其中经人工开凿形成的地下空间称为地下洞室，包括各种地下厂房、附建式地下结构及隧道等。

随着科学技术的进步和建设事业的发展，大型工业、企业以及市政设施的地下工程系统日益增多，在水利水电、交通运输、矿山开采、城市建设以及军事工程、人防工程等方面出现了大量的、规模巨大的地下工程。

（2）保证洞室围岩稳定的工程措施

支撑、衬砌与锚喷加固

•支撑按材料可分为木支撑、钢支撑和混凝土支撑等。

在不太稳定的岩体中开挖时，应考虑及时设置支撑，以防止围岩早期松动。

支撑是保护围岩稳定性的简易可行的办法。

•衬砌的作用与支撑相同，但经久耐用，使洞壁光坦。

砖、石衬砌较便宜，钢筋混凝土、钢板衬砌的成本最高。

衬砌一定要与洞壁紧密结合，填严塞实其间空隙才能起到良好效果。

作拱顶的衬砌时，一般还要预留压浆孔。

衬砌后，再回填灌浆，在渗水地段也可起防渗作用。

•锚喷支护是喷射混凝土支护与锚杆支护的简称，其特点是通过加固地下洞室围岩，提高围岩的自承载能力来达到维护地下洞室稳定的目的。

新奥地利隧道施工法是锚喷联合支护使用比较成熟的施工方法。

•喷射混凝土、锚杆和现场监控量测被认为是新奥法的三大支柱，喷射混凝土是利用高压空气将掺有速凝剂的混凝土混合料通过混凝土喷射机与高压水混合喷射到岩面上迅速凝结而成的，锚喷支护是喷射混凝土、锚杆、钢筋网喷射混凝土等结构组合起来的支护形式，可以根据不同围岩的稳定状况，采用锚喷支护中的一种或几种结构的组合。

•在裂隙严重的岩体和极不稳定的第四纪堆积物中开挖地下洞室，常需要加固以增大围岩稳定性，降低其渗水性。

最常用的加固方法就是水泥灌浆，其次有沥青灌浆、水玻璃灌浆等。

通过这种办法，在围岩中大体形成国柱形或球形的固结层，起到加固的目的。

•（3）洞室形态对围岩应力分布的影响

椭圆形洞室长轴两端点应力集中最大，易引起压碎破坏；而短轴两端易出现拉应力集中，不利于围岩稳定。

各种形状洞室的角点或急拐弯处应力集中最大，如正方形或矩形洞室角点等。

长方形短边中点应力集中大于长边中点，而角点处应力集中最大，围岩最易失稳。

（4）岩爆

有关岩爆的基本概念：

在地下开挖或开采过程中突然地以爆炸的形式表现出来，这就是所谓的岩爆。

岩爆：

地下洞开挖过程中，围岩突然猛烈释放室在弹性变形能，造成岩石脆性破坏，或将大小不等的岩块弹射或掉落，并常拌有响声的现象叫做岩爆。

岩爆通常发生在高应力地区的坚硬岩石开挖过程中，故岩爆发生的临界深度为200m。

十七、边坡工程地质问题

定义：

斜坡：

指地表因自然作用而形成的向一个方向倾斜的地段。

边坡：

指因人为作用而造成的地表向一个方向倾斜的地段。

1.崩塌

（1）定义：

陡峻的斜坡上，被陡倾的张性裂隙切割的巨大岩块，在重力的作用下突然脱离母岩向下倾倒、翻滚、坠落的现象。

（2）崩塌产生的条件

①地形地貌：

崩塌多产生在陡峻的斜坡地段，一般坡度大于45°（介于55°~75°），高度大于30m以上，坡面多不平整，上陡下缓。

②岩性：

坚硬岩层多组成高陡山坡，在节理裂隙发育、岩体破碎的情况下易产生崩塌。

③地质构造：

坡体中的裂隙越发育、越易产生崩塌，与坡体延伸方向近乎平行的陡倾角构造面，最有利于崩塌的形成。

④外界因素：

地震，融雪、降雨，地表冲刷、浸泡，不合理的人类活动。

2.滑坡的识别

①识别方法：

航片解译、地面调查、勘探

面线点

②识别标志

a.地形地貌方面

滑坡形态特征、地貌不协调或反常等

b.变形破裂方面:

滑体上产生小型褶曲和断裂现象

滑体结构松散、破碎

③水文地质方面

结构破碎→透水性增高→地下水径流条件改变→滑体表面出现积水洼地或湿地，泉的出现

④植被方面

马刀树、醉汉林

3.崩塌与滑坡的主要区别是什么？

崩塌：

陡峻的斜坡上，被陡倾的张性裂隙切割的巨大岩块，在重力的作用下突然脱离母岩向下倾倒、翻滚、坠落的现象。

滑坡:

斜坡上土体、岩体或其它碎屑堆积物沿一定的滑动面作整体下滑的现象。

滑坡通常以深层破坏的形式出现。

滑动面往往深入到坡体内部，甚至延伸到坡脚以下。

滑动速度比崩塌缓慢。

不同的滑坡其滑速可以相差很大，主要取决于滑动面本身的物理、力学性质。

如，当滑动面通过脆性岩石，或者滑面本身具有一定的抗剪强度时，由于构成滑面之前可以承受较高的下滑力，一旦形成滑面即将下滑时，其抗剪强度急剧下降，滑动突发而迅速。

4.泥石流

（1）定义

一种突然暴发的含有大量泥沙石块的特殊洪流。

主要发生在地形陡峻的山区。

具区域性和间歇性特点。

（2）泥石流的形成条件

地形条件：

上游三面环山，一面出口.

中游为狭窄陡峻的深谷.

下游开阔平坦.

地质条件：

岩性破碎,地质构造复杂.

水文气象条件：

暴雨,冰雪消融.

必备条件:

1、丰富的松散固体物质;

2、陡峻的地形;

3、足够的突发性水源;

5.影响斜坡稳定性的因素

内因：

•边坡岩土体性质

•地质构造

•岩体结构

•地形地貌

外因：

•地表水和地下水

•地震

•风化作用

•人工开挖、爆破

十八、工程地质勘察

1．概述

工程地质勘察的目的和任务

（1）工程地质勘察是运用工程地质理论和各种勘察测试技术手段和方法，为解决工程建设中地质问题而进行的调查研究工作。

（2）工程地质勘察的任务：

查明建筑场地的工程地质条件，选择地质条件优越合适的建筑场地：

查明场地内崩塌、滑坡、岩溶等物理地质作用和现象；

工程地质勘察的任务：

查明地基岩石的地层年代、岩性、地质构造、土的成因类型及埋藏分布规律。

测定地基岩土的物理力学性质；

查明地下水类型、水质、埋深及分布变化；

根据场地工程地质条件，分析可能发生的工程地质问题，提出建筑物结构形式、基础类型及施工方法的建议；

对不利于建筑的岩土层，提出处理方法或防治措施。

2．工程地质勘察报告的主要内容

工程地质勘察报告的编写

根据任务要求、勘察阶段、地质条件、工程特点等具体情况综合确定，包括内容：

①任务要求及勘察工程概况；

②拟建工程概况；

③勘察方法和勘察工作布置；

④场地地形、地貌、地层、地质构造、岩土性质、地下水、不良地质现象的描述与评价；

包括内容：

⑤场地稳定性与适宜性评价；

⑥岩土参数的分析与选用；

⑦提出地基基础方案的建议，工程施工和使用期间可能发生的岩土工程问题的预测及监控，预防措施的建议；

⑧勘察成果表及所附图件。

所附图表有：

1、勘察点平面布置图；

2、工程地质柱状图；

3、工程地质剖面图；

4、原位测试成果表；

5、室内试验成果表等。