第6讲 第一章 工程地质四新版.docx

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第6讲第一章工程地质四新版

三、地下水特征

1、地下水的分类

根据埋藏条件，地下水分为：

包气带水、潜水、承压水三大类。

包气

带水

包气带水，（补充说明：

地表面与潜水面之间的均质土组成的地带称包气带，或非饱和带）。

存在于包气中的地下水称包气带水，它一般分为两种：

1、土壤层内的结合水和毛细水，又称土壤水；

2、局部隔水层上的重力水，又称上层滞水。

包气带水处于地表面以下潜水位以上的包气带岩土层中，雨季水量多，旱季水量少；

潜水

潜水是埋藏在地表以下第一层较稳定的隔水层以上具有自由水面的重力水，（土中含水饱和）受气候条件影响，季节性变化明显，也受地形、地质、气象、水文等自然因素控制，并常与地形有一定程度的一致性；

承压水

承压水是地表以下充满两个稳定隔水层之间具有一定压力的重力水，不受气候的影响，动态较稳定。

向斜构造盆地和单斜构造适宜形成承压水；

根据含水层的空隙性质，地下水又分为：

孔隙水、裂隙水和岩溶水三个亚类。

裂隙水

是指埋藏在基岩裂隙中的地下水，这种水运动复杂，水量变化较大，与裂隙发育及成因有密切关系。

根据基岩裂隙成因，裂隙水分为风化裂隙水、成岩裂隙水、构造裂隙水。

1、风化裂隙水分布在风化裂隙中，相互连通，若上覆透水性很差的岩层，也可能形成一定的承压性，主要受大气降水的补给，有明显季节性循环交替，常以泉水的形式排泄于河流中；

2、成岩裂隙水是具有成岩裂隙的岩层出露地表时所赋存的成岩裂隙潜水，多呈层状，在一定范围内相互连通；

3、构造裂隙水，在比较密集均匀且相互连通的张开性构造裂隙中，多为层状构造裂隙水，层状构造裂隙水可以是潜水，也可以是承压水。

在不连续、不连通的张开性构造裂隙中，则为脉状构造裂隙水。

脉状构造裂隙水各有自己独立的系统、补给源及排泄条件；

孔隙水

孔隙水存在于土层或岩层孔隙中的地下水。

岩溶水

岩溶水赋存和运移于可溶岩的溶隙溶洞（洞穴、管道、暗河）中。

例题：

根据埋藏条件，地下水分为：

（）。

A．包气带水

B．潜水

C．承压水

D．孔隙水

E．裂隙水

答案：

A.B.C

分析：

根据埋藏条件，地下水分为：

包气带水、潜水、承压水三大类。

根据含水层的空隙性质，地下水又分为：

孔隙水、裂隙水和岩溶水三个亚类。

例题：

不受季节影响地下水有（）

A．包气带水

B．风化裂隙水

C．承压水

D．潜水

答案：

C

分析：

1、包气带水处于地表面以下潜水位以上的包气带岩土层中，雨季水量多，旱季水量少；2、潜水是埋藏在地表以下第一层较稳定的隔水层以上具有自由水面的重力水，受气候条件影响，季节性变化明显。

3、风化裂隙水分布在风化裂隙中，相互连通，若上覆透水性很差的岩层，也可能形成一定的承压性，主要受大气降水的补给，有明显季节性循环交替。

4、承压水是地表以下充满两个稳定隔水层之间具有一定压力的重力水，不受气候的影响，动态较稳定。

向斜构造盆地和单斜构造适宜形成承压水；

2、地下水对建设工程可能造成很大的影响，必须予以重视。

（记住大题目）

（1）地下水位下降引起软土地基沉降。

一般在沿海软土层中进行基础施工时，需要人工降低地下水位。

若降水措施不当，会不均匀沉降，导致建筑物开裂，进而危及安全使用。

（2）动水压力产生流砂和潜蚀。

流砂是在地下渗流动水压力作用下细小颗粒随着地下水渗漏穿过缝隙而流失，造成地层塌陷或崩溃的破坏现象。

当地下渗流动水压力不足以导致流砂，但细小颗粒仍有可能穿过粗颗粒之间的孔隙被渗流携带走，在土层中形成管状空洞，使土体结构破坏，强度降低，压缩性增加，这就是机械潜蚀。

（3）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浮托力。

浮托力减少地基对基础底面的正压力，即减小对基础滑动的抗滑力，严重影响基础的抗滑稳定性。

（4）承压水对基坑的作用。

当深基坑下部有承压含水层时，承压水头可能会冲毁基坑底部的黏性土层，破坏地基。

（5）地下水对钢筋混凝土的腐蚀。

混凝土和钢筋都会受到地下水的腐蚀，造成结构破坏。

例题：

地下水对建设工程可能造成影响不正确的是（）

A．地下水位下降引起软土地基沉降。

B．动水压力产生潜蚀。

C．地下水的浮托作用。

D．承压水较深，不可能破坏基坑。

E．地下水不会对钢筋混凝土的腐蚀。

答案：

D.E

分析：

地下水对建设工程可能造成的影响：

（1）地下水位下降引起软土地基沉降。

（2）动水压力产生流砂和潜蚀。

当地下渗流动水压力不足以导致流砂，也可能导致潜蚀。

（3）地下水的浮托作用。

浮托力减少地基对基础底面的正压力，即减小对基础滑动的抗滑力，严重影响基础的抗滑稳定性。

（4）承压水头可能会冲毁基坑底部的黏性土层，破坏地基。

（5）地下水对钢筋混凝土的腐蚀。

2009考题6．下列关于地下水影响边坡稳定性，叙述错误的是（A）。

A．地下水改变岩体的构造

B．地下水对岩体会产生浮力

C．地下水使岩石软化或溶蚀

D．在寒冷地区，地下水渗入裂隙结冰膨胀

分析：

地下水对建设工程可能造成的影响：

（1）地下水位下降引起软土地基沉降。

（2）动水压力产生流砂和潜蚀。

当地下渗流动水压力不足以导致流砂，也可能导致潜蚀。

（3）地下水的浮托作用。

浮托力减少地基对基础底面的正压力，即减小对基础滑动的抗滑力，严重影响基础的抗滑稳定性。

（4）承压水头可能会冲毁基坑底部的黏性土层，破坏地基。

（5）地下水对钢筋混凝土的腐蚀。

四、地下洞室围岩稳定性（略）

五、边坡岩体稳定性

（一）影响边坡稳定因素

影响边坡稳定性的因素有内在因素与外在因素两个方面。

内在因素有组成边坡岩土体的性质、地质构造、岩体结构、地应力等，它们常常起着主要的控制作用；外在因素有地表水和地下水的作用、地震、风化作用、人工挖掘、爆破以及工程荷载等。

l地貌条件

深沟峡谷地区，陡峭的岸坡是容易发生边坡变形和破坏的地形条件。

2．地层岩性

地层岩性对边坡稳定性的影响很大，软硬相间，并有软化、泥化或易风化的夹层时，最易造成边坡失稳。

（1）侵入岩、沉积岩以及片麻岩、石英岩等构成的边坡，

一般稳定程度是较高的。

只有在节理发育、有软弱结构面穿插且边坡高陡时，才易发生崩塌或滑坡现象。

（2）喷出岩边坡，如玄武岩、凝灰岩、火山角砾岩、安山岩等，

其原生的节理，尤其是柱状节理发育时，易形成直立边坡并易发生崩塌。

（3）含有黏土质页岩、泥岩、煤层、泥灰岩、石膏等夹层的沉积岩边坡，

最易发生顺层滑动，或因下部蠕滑而造成上部岩体的崩塌。

（4）千枚岩、板岩及片岩。

岩性较软弱且易风化，在产状陡立的地段，临近斜坡表部容易出现蠕动变形现象。

当受节理切割遭风化后，常出现顺层（或片理）滑坡。

（5）具有垂直节理且疏松透水性强的黄土，

浸水后易崩解湿陷。

当受水浸泡或作为水库岸边时，极易发生崩塌或塌滑现象。

（6）崩塌堆积、坡积及残积层地区，

其下伏基岩面常常是一个倾向河谷的斜坡面。

当有地下水在此受阻，并有黏土质成分沿其分布时，极易形成滑动面，从而使上部松散堆积物形成滑坡。

3．地质构造与岩体结构

地质构造因素包括褶皱、断裂、区域新构造运动及地应力等，这些对岩质边坡的稳定也是主要因素。

褶皱、断裂发育地区，常是岩层倾角大，甚至陡立，断层、节理纵横切割，构成岩体中的切割面和滑动面，形成有利于崩塌、滑动的条件，并直接控制着边坡破坏的形成和规模。

4．地下水

地下水是影响边坡稳定较为重要的外在因素，绝大多数滑坡都与地下水的活动有关。

许多滑坡、崩塌均发生在降雨之后，原因在于降水渗入岩土体后，产生不良影响所致。

地下水的作用是很复杂的，主要表现在以下几个方面：

（1）地下水会使岩石软化或溶蚀，导致上覆岩体塌陷，进而发生崩塌或滑坡。

（2）地下水产生静水压力或动水压力，促使岩体下滑或崩倒。

（3）地下水增加了岩体重量，可使下滑力增大。

．

（4）在寒冷地区，渗入裂隙中的水结冰，产生膨胀压力，促使岩体破坏倾倒。

（5）地下水产生浮托力，使岩体有效重量减轻，稳定性下降。

例题：

影响边坡稳定性的内在因素有（）

A．地质构造

B．岩体结构

C．地应力

D．地震

E．地下水的作用

答案：

A.B.C.

分析：

影响边坡稳定性的因素有内在因素与外在因素两个方面。

内在因素有组成边坡岩土体的性质、地质构造、岩体结构、地应力等，它们常常起着主要的控制作用；外在因素有地表水和地下水的作用地震、风化作用、人工挖掘、爆破以及工程荷载等。

2009考题5．边坡最易发生顺层滑动的岩体是（B）。

A．原生柱状节理发育的安山岩

B．含黏土质页岩夹层的沉积岩

C．垂直节理且疏松透水性强的黄土

D．原生柱状节理发育的玄武岩

分析：

地层岩性对边坡稳定性的影响很大，软硬相间，并有软化、泥化或易风化的夹层时，最易造成边坡失稳。

（1）侵入岩、沉积岩以及片麻岩、石英岩等构成的边坡，一般稳定程度是较高的。

只有在节理发育、有软弱结构面穿插且边坡高陡时，才易发生崩塌或滑坡现象。

（2）喷出岩边坡，如玄武岩、凝灰岩、火山角砾岩、安山岩等，其原生的节理，尤其是柱状节理发育时，易形成直立边坡并易发生崩塌。

（3）含有黏土质页岩、泥岩、煤层、泥灰岩、石膏等夹层的沉积岩边坡，最易发生顺层滑动，或因下部蠕滑而造成上部岩体的崩塌。

（4）千枚岩、板岩及片岩。

岩性较软弱且易风化，在产状陡立的地段，临近斜坡表部容易出现蠕动变形现象。

当受节理切割遭风化后，常出现顺层（或片理）滑坡。

（5）具有垂直节理且疏松透水性强的黄土，浸水后易崩解湿陷。

当受水浸泡或作为水库岸边时，极易发生崩塌或塌滑现象。

（6）崩塌堆积、坡积及残积层地区，其下伏基岩面常常是一个倾向河谷的斜坡面。

当有地下水在此受阻，并有黏土质成分沿其分布时，极易形成滑动面，从而使上部松散堆积物形成滑坡。

（二）不稳定边坡防治措施

目前国内外常用的方法有：

防止地表水向岩体中渗透与排除不稳定岩体中的地下水，削缓斜坡、上部减重，修建支挡建筑，锚固等。

l.防渗和排水

一般是在滑坡体外围布置截水沟槽，以截断流至滑坡体上的水流。

大的滑坡体尚应在其上部部位布置一些排水沟，同时要整平坡面，防止有积水的坑洼，以利于降水迅速排走。

针对已渗入滑坡体的水，通常是采用地下排水廊道，利用它可截住渗透的水流或将滑坡体中的积水排出滑坡体以外。

另外也有采用钻孔排水的方法，即利用若干个垂直钻孔，打穿滑坡体下部的不透水层，将滑坡体中的水流到其下伏的另一个透水性较强的岩层中去。

2．削坡

削坡是将陡倾的边坡上部的岩体挖除，一部分使边坡变缓，同时也可使滑体重量减轻，以达到稳定的目的。

削减下来的土石，可填在坡脚，起反压作用，更有利于稳定。

采用这种方法时，要注意滑动面的位置，否则不仅效果不显著，甚至更会促使岩体不稳。

3．支挡建筑

支挡建筑主要是在不稳定岩体的下部修建挡墙或支撑墙（或墩）。

材料用混凝土、钢筋混凝土或砌石。

支挡建筑物的基础要砌置在滑动面以下。

若在挡墙后增加排水措施，效果更好。

支撑断面示意图

1—支撑；2—不稳定岩体

4．锚固措施

锚固措施，有锚杆（或锚索）和混凝土锚固桩两种类型，其原理都是提高岩体抗滑（或抗倾倒）能力。

预应力锚索或锚杆

适用于加固岩体边坡和不稳定岩块。

锚固桩（或称抗滑桩）

适用于浅层或中厚层的滑坡体滑动。

它是在滑坡体的中、下部开挖竖井或大口径钻孔，然后浇灌钢筋混凝土。

垂直于滑动方向布置一排或两排，桩径通常为l～3m，深度一般要求滑动面以下桩长占全桩长的1／4—1／3。

“抗滑桩+冠梁+锚索”的治理措施图示

除上遂几项较多采用的防治措施外，还可采用喷混凝土护面、注浆及改善滑动带土石的力学性质等措施。

在进行边坡防治处理时，如数种措施同时采用，效果更为显著。

例题：

不稳定边坡防治措施有（）等。

A．削缓斜坡、上部减重

B．修建支挡建筑

C．锚固

D．防渗和排水

E．人工加荷载

答案：

A.B.C.D

分析：

目前国内外常用的方法有：

防止地表水向岩体中渗透与排除不稳定岩体中的地下水，削缓斜坡、上部减重，修建支挡建筑，锚固等。