建设工程技术与计量(土木建筑工程)第一章工程地质.doc

第一章工程地质一、考试大纲（一）岩体的特征；（二）地下水的类型与特征；（三）常见工程地质问题及其处理方法；（四）工程地质对工程建设的影响。二、考情分析本章主要以单选题为主，单选题6题，多选题1题。共计8分。2012年分值较少。但是各节分值比较平均，每节2分。本章知识点较分散，内容涵盖较多，学员应该理解记忆。本章历年真题分值分布单项选择题多项选择题合计2009年6分2分8分2010年6分2分8分2011年6分2分8分2012年3分0分3分三、主要考点本章应掌握的关键知识点如下：第一节：岩体的特征1.岩体的结构2.岩体的力学性质3.岩体的工程地质性质4.土的工程性质第二节：地下水的类型与特征1. 地下水的类型2. 地下水的特征第三节：常见工程问题及其处理方法1.特殊地基2.地下水3.边坡稳定第四节：工程地质对建设工程的影响1.工程地质对工程选址的影响2.工程地质对建筑结构的影响3.工程地质对工程造价的影响四、本章框架知识体系及分值章节分值第一节岩体的特征2分第二节地下水的特征与类型2分第三节常见工程问题及其处理方法2分第四节工程地质对工程建设的影响2分五、系统讲解 第一节岩体的特征岩石是矿物的集合体，其特征可以用岩块来表征。岩体可能由一种或多种岩石组合。工程岩体有地基岩体、边坡岩体和地下洞室围岩三类。一、岩体的结构（一）岩体的构成1.岩石（1）岩石的主要矿物岩石中的石英含量越多，钻孔的难度就越大，钻头、钻机等消耗量就越多。1）颜色。颜色是矿物最明显、最直观的物理性质。2）光泽。光泽是矿物表面的反光能力，用类比方法常分为四个等级：金属光泽、半金属光泽、金刚光泽及玻璃光泽。3）硬度。硬度是矿物抵抗外力刻划、压人或研磨等机械作用的能力。鉴定矿物常用一些矿物互相刻划来测定其相对硬度，一般分为10个标准等级，如表1.1.1矿物硬度表所列。表1.2.1矿物硬度表硬度12345678910矿物滑石石膏方解石萤石磷灰石长石石英黄玉刚玉金刚石在实际工作中常用可刻划物品来大致测定矿物的相对硬度，如指甲约为22.5度，玻璃约为5.56度，钢刀约为67度。（2）岩石的成因类型及其特征组成地壳的岩石按成因可分为岩浆岩（火成岩）、沉积岩（水成岩）和变质岩三大类。岩浆岩根据形成条件，岩浆岩分为喷出岩和侵入岩。侵入岩又分为深成岩（形成深度大于5km）和浅成岩（形成深度小于5km）。深成岩常形成岩基等大型侵入体，岩性一般较单一，以中、粗粒结构为主，致密坚硬，孔隙率小，透水性弱，抗水性强，故其常被选为理想的建筑基础，如花岗岩、正长岩、闪长岩、辉长岩；浅成岩多以岩床、岩墙、岩脉等状态产出，有时相互穿插。颗粒细小，岩石强度高，不易风化，但这些小型侵入体与围岩的接触部位，岩性不均一，节理裂隙发育，岩石破碎，风化蚀变严重，透水性增大，如花岗斑岩、闪长玢岩、辉绿岩、脉岩。沉积岩经风化、搬运、沉积和成岩等一系列地质作用而形成的层状岩石。如碎屑岩（如砾岩、砂岩、粉砂岩）、黏土岩（如泥岩、页岩）、化学岩及生物化学岩类（如石灰岩、自云岩、泥灰岩）等。变质岩变质岩是地壳中原有的岩浆岩或沉积岩，由于地壳运动和岩浆活动等造成物理化学环境的改变，使原来岩石的成分、结构和构造发生一系列变化所形成的新的岩石。如大理岩、石英岩等。变质岩的构造主要有板状构造、千枚状构造、片状构造、片麻状构造、块状构造，大理石属于块状构造。三大类岩石的主要区别。根据上述三大类岩石的特征描述，现将它们之间的主要区别归纳如表1. 1. 2。表1. 1.2岩浆岩、沉积岩和变质岩的地质特征表地质特征岩浆岩沉积岩变质岩主要矿物成分全部为从岩浆岩中析出的原生矿物，成分复杂，但较稳定。浅色的矿物有石英、长石、白云母等；深色的矿物有黑云母、角闪石、辉石、橄榄石等次生矿物占主要地位成分单一，一般多不固定。常见的有石英、长石、白云母、方解石、白云石、高岭石等除具有变质前原来岩石的矿物，如石英、长石、云母、角闪石、辉石、方解石、白云石、高岭石等外，尚有经变质作用产生的矿物，如石榴子石、滑石、绿泥石、蛇纹石等结构以结晶粒状、斑状结构为特征以碎屑、泥质及生物碎屑结构为赞征、部分为成分单一的结晶结构，但肉眼不易分辨以变晶结构等为特征构造具块状、流纹状、气孔状；杏仁状构造具层理构造多具片理构造成因直接由高温熔融的岩浆形成主要由先成岩石的风化产物，经压密、胶结、重结晶等成岩作用而形成由先成的岩浆岩、沉积岩和变质岩，经变质作用而形成2.土土是连续、坚固的岩石在风化作用下形成的大小悬殊的颗粒，在原地残留或经过不同的搬运方式，在各种自然环境中形成的堆积物。（1）土的组成。土是由颗粒（固相）、水溶液（液相）和气（气相）所组成的三相体系。（2）土的结构和构造。土的结构是指上颗粒本身的特点和颗粒间相互关联的综合特征，一般可分为两大基本类型：单粒结构。也称散粒结构，是碎石（卵石）、砾石类土和砂土等无黏性土的基本结构形式，其对土的工程性质影响主要在于其松密程度。集合体结构。也称团聚结构或絮凝结构，这类结构为黏性土所特有。黏性土组成颗粒细小，表面能大，颗粒带电，沉积过程中粒间引力大于重力，并形成结合水膜连接，使之在水中不能以单个颗粒沉积下来，而是凝聚成较复杂的集合体进行沉积。土的构造，是决定勘探、取样或原位测试布置方案和数量的重要因素之一。整个土体构成上的不均匀性包括：层理、夹层、透镜体、结核、组成颗粒大小悬殊及裂隙特征与发育程度等。（3）土的分类。根据有机含量分类。根据土中有机质含量，分为无机土、有机质土、泥炭质土和泥炭。根据颗粒级配和塑性指数分类。根据颗粒级配和塑性指数分为碎石土、砂土、粉土和黏性土。碎石土是粒径大于2mm的颗粒含量超过全重50%的土；砂土是粒径大于2mm的颗粒含量不超过全重50%，且粒径大于0.075mm的颗粒含量超过全重50%的土；黏性土是塑性指数大于10的土。黏性土分为粉质黏土和黏土；粉土是粒径大于0.075的颗粒不超过全重50%，且塑性指数小于或等于10的土。根据地质成因分类。土可分为残积土、坡积土、洪积土、冲击土、淤积土、冰积土和风积土等。根据颗粒大小及含量分类。土可分为巨粒土、粗粒土、细粒土等。如图1. 1. 1所示。图1.1.1 土的分类与土粒粒径3.结构面结构面的特征是影响结构面强度及其他性能的重要因素。表1.1.3结构面发育程度等级分类表等级特征不发育育12组规则节理，一般延伸长度3m，多闭合、五填充较发育23组规则节理，延伸长度10m，多闭合、无充填或有方解石等细脉，少量有岩粉或碎屑充填发育一般规则节理多于3组，或有较多不规则裂隙，延伸长度不均匀，多数超过10m，风化者多张开、夹泥很发育规则节理多于3组，并有很多不规则裂隙，杂乱无章，裂隙多张开，夹泥，并有延伸较长的大裂隙4.地质构造（1）水平构造和单斜构造。水平构造，是未经构造变动的沉积岩层，形成时的原始产状是水平的，先沉积的老岩层在下，后沉积的新岩层在上。单斜构造，是原来水平的岩层，在受到地壳运动的影响后，产状发生变动形成岩层向同一个方向倾斜，这种产状变动往往是褶曲的一翼、断层的一盘或者是局部地层不均匀的上升或下降所引起。一般将岩层在空间中的位置定义为岩层产状。倾斜岩层的产状，是用岩层层面的走向、倾向和倾角三个产状要素，如图1.1.2所示。一般而言，通过岩层产状的三个要素，可以表达出经过构造后的构造形态在空间的位置。岩层走向，是指岩层层面与水平面交线的方位角，表示岩层在空间延伸的方向。岩层的倾向，是垂直走向顺倾斜面引出的一条直线与水平面投影的方位角，表示岩层在空间的倾斜方向。岩层的倾角，是岩层层面与水平面所夹的锐角，表示岩层在空间倾斜角度的大小。（2）褶皱构造褶皱构造是组成地壳的岩层受构造力的强烈作用，使岩层形成一系列波状弯曲而未丧失其连续性的构造，它是岩层产生的塑性变形。绝大多数褶皱是在水平挤压力作用下形成的，但也有少数是在垂直力或力偶作用下形成的。褶皱在层状岩层中最明显，在块状岩体中则很难见到。在褶皱比较强烈的地区，一般都是线形的背斜与向斜相问排列，以大体一致的走向平行延伸，有规律的组成不同形式的褶皱构造。工程在褶曲的翼部遇到的基本上是单斜构造，一般没有特殊不良的影响，但对于以下两种情况，则需要根据具体情况进行分析：对于深路堑和高边坡来说，当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，对路基边坡的稳定性是有利的。不利的情况是路线走向与岩层的走向平行，边坡与岩层的倾向一致，尤其是边坡的倾角大于岩层的倾角最为不利。最不利的情况是路线与岩层走向平行，岩层倾向于路基边坡一致，而边坡的倾角大于岩层的倾角。对于隧道工程来说，在褶曲构造的轴部是岩层倾向发生显著变化，是岩层受力应力作用最集中的地方，所以在褶皱构造的轴部容易遇到工程地质问题。一般选线从褶曲的翼部通过是比较有利的。（3）断裂构造根据岩体断裂后两侧岩块相对位移的情况，将其分为裂隙和断层两类。裂隙裂隙，也称为节理，是存在于岩体中的裂缝，是岩体受力断裂后两侧岩块没有显著位移的小型断裂构造。一般用裂隙率（岩石中裂隙的面积与岩石总面积的百分比）表示，裂隙率越大，表示岩石中的裂隙越发育。表1.1.4裂隙发育程度分级表发育程度等级基本特征附注裂隙不发育裂隙12组，规则，构造型，间距在1m以上，多为密闭裂隙。岩体被切割成巨块状对基础工程无影响，在不含水且无其他不良因素时，对岩体稳定性影响不大裂隙较发育裂隙23组，呈X型，较规则，以构造型为主，多数间距大于0. 4m，多为密闭裂隙，少有填充物。岩体被切割成大块状对基础工程影响不大，对其他工程可能产生相当影响裂隙发育裂隙3组以上，不规则，以构造型或风化型为主，多数间距小于。4m，大部分为张开裂隙，部分有填充物.岩体被切割成小块状对工程建筑物可能产生很大影响裂隙很发育裂隙3组以上，杂乱，以风化型和构造型为主，多数间距小于0.2m，以张开裂隙为主，一般均有填充物。岩体被切割成碎石状对工程建筑物产生严重影响注：裂隙宽度：密闭裂隙5mm。根据裂隙的成因。将其分为构造裂隙和非构造裂隙两类。构造裂隙。在构造分布上有一定的规律性。非构造裂隙。裂隙分布零乱，没有规律性。断层断层是岩体受力作用断裂后，两侧岩块沿断裂面发生显著相对位移的断裂构造。断层要素。断层一般由四个部分组成。a.断层面和破碎带b.断层线c.断盘d.断距断层基本类型。根据断层两盘相对位移的情况，可分为正断层、逆断层、平推断层。正断层是上盘沿断层面相对下降，下盘相对上升的断层。逆断层是上盘沿断层面相对上升，下盘相对下降的断层。平推断层是两盘沿断层面发生相对水平位移的断层。2010年真题：61.下盘沿断层面相对下降，这类断层大多是（）。A.受到水平方向强烈张应力形成的B.受到水平方向强烈挤压力形成的C.断层线与褶皱轴的方向基本一致D.断层线与拉应力作用方向基本垂直E.断层线与压应力作用方向基本平行答疑编号950288010201正确答案BC答案解析（1）断层要素：断层面和破碎带；断层线；断盘；断距。（2）断层基本类型：正断层是上盘沿断层面相对下降，下盘相对上升的断层。逆断层是上盘沿断层面相对上升，下盘相对下降的断层。平推断层是两盘沿断层面发生相对水平位移的断层。其倾角一般是近于直立的，本题是逆断层。断层线的方向常和岩层走向或褶皱轴的方向近于一致，和压应力作用的方向垂直。参见教材P8、9。（二）岩体结构特征1.结构体特征平缓产状的层状岩体中，常将岩体切割成方块体、三角形柱体等。在陡立的岩层地区，往往形成块体、锥形体和各种柱体。2.岩体结构类型岩体结构的基本类型可分为整体块状结构、层状结构、碎裂结构和散体结构。（1）整体块状结构。这类岩体具有良好的工程地质性质，往往是较理想的各类工程建筑地基、边坡岩体及地下工程围岩。（2）层状结构。作为工程建筑地基时，其变形模量和承载能力一般均满足要求。但当结构面结合力不强，有时又有层间错动面或软弱夹层存在，则其强度和变形特性均具有各向异性特点，一般沿层面方向的抗剪强度明显比垂直层面方向的更低，特别是当有软弱结构面存在时，更为明显。这类岩体作为边坡岩体时，一般来说，当结构面倾向坡外时要比倾向坡里时的工程地质性质差得多。2011年真题：4.结构面结合力较差的层状结构工程地基岩体的工程特性是（）。A.沿层面方向的抗剪强度高于垂直层面方向B.沿层面方向有错动比有软弱夹层的工程地质性质差C.结构面倾向坡外比倾向坡里的工程地质性质好D.沿层面方向的抗剪强度低于垂直层面方向答疑编号950288010202正确答案D答案解析层状结构。作为工程建筑地基时，其变形模量和承载能力一般均能满足要求。但当结构面结合力不强，有时又有层间错动面或软弱夹层存在，则其强度和变形特性均具各向异性特点，一般沿层面方向的抗剪强度明显比垂直层面方向的更低，特别是当有软弱结构面存在时，更为明显。参见教材P9。（3）碎裂结构。层状碎裂结构和碎裂结构岩体变形模量、承载能力均不高，工程地质性质较差。（4）散体结构。岩体节理、裂隙很发育，岩体十分破碎，岩石手捏即碎，属于碎石土类，可按碎石土类考虑。二、岩体的力学特性岩体的变形通常包括结构面变形和结构体变形。设计人员所关心的主要是岩体的变形特性，岩体变形参数是由变形模量或弹性模量来反映的。岩体的强度既不等于岩块岩石的强度，也不等于结构面的强度，而是二者共同影响表现出来的强度。但在某些情况下，可以用岩石或结构面的强度来代替。如当岩体中结构面不发育，呈完整结构时，可以岩石的强度代替岩体强度；如果岩体沿某一结构面产生整体滑动时，则岩体强度完全受结构面强度控制。2011年真题：5.工程岩体沿某一结构面产生整体滑动时，其岩体强度完全受控于（）。A.结构面强度B.节理的密集性C.母岩的岩性D.层间错动幅度答疑编号950288010203正确答案A答案解析如当岩体中结构面不发育，呈完整结构时，可以岩石的强度代替岩体强度；如果岩体沿某一结构面产生整体滑动时，则岩体强度完全受结构面强度控制。参见教材P10。三、岩体的工程地质性质（一）岩石的工程地质性质1.岩石的物理力学性质（1）岩石的主要物理性质1）重量岩石的重量是岩石最基本的物理性质之一，一般用比重和重度两个指标表示。岩石的比重是岩石固体（不包括孔隙）部分单位体积的重量。岩石的比重决定于组成岩石的矿物的比重及其在岩石中的相对含量。岩石的重度也称容重，是岩石单位体积的重量，在数值上等于岩石试件的总重量（包括孔隙中的水重）与其总体积（包括孔隙体积）之比。岩石重度的大小决定于岩石中矿物的比重、岩石的孔隙性及其含水情况。岩石孔隙中完全没有水存在时的重度，称为干重度；孔隙全部被水充满时的重度，称为饱和重度。一般来讲，组成岩石的矿物比重大，或岩石的孔隙性小，则岩石的重度就大。在相同条件下的同一种岩石，重度大就说明岩石的结构致密、孔隙性小，岩石的强度和稳定性也较高。2）孔隙性岩石的孔隙性用孔隙度表示，反映岩石中各种孔隙的发育程度。未受风化或构造作用的侵入岩和某些变质岩，其孔隙度一般是很小的，而砾岩、砂岩等一些沉积岩类的岩石，则经常具有较大的孔隙度。3）吸水性岩石的吸水性一般用吸水率表示。岩石的吸水率与岩石孔隙度的大小、孔隙张开程度等因素有关。岩石的吸水率大，则水对岩石颗粒间结合物的浸润、软化作用就强，岩石强度和稳定性受水作用的影响也就显著。4）软化性黏土矿物含量高、孔隙度大、吸水率高的岩石，与水作用容易软化而丧失其强度和稳定性。用软化系数作为岩石软化性的指标，在数值上等于岩石饱和状态下的极限抗压强度与风干状态下极限抗压强度的比。其值越小，表示岩石的强度和稳定性受水作用的影响越大。未受风化作用的岩浆岩和某些变质岩，软化系数大都接近于1，是弱软化的岩石，其抗水、抗风化和抗冻性强。软化系数小于0.75的岩石，是软化性较强的岩石，工程性质比较差。5）抗冻性岩石的抗冻性，有不同的表示方法，一般用岩石在抗冻试验前后抗压强度的降低率表示。抗压强度降低率小于25%的岩石，认为是抗冻的；大于25%的岩石，认为是非抗冻的。2011年真题：2.关于地基岩石软化性的说法，正确的是（）。A.软化系数0.25，工程性质良好B.软化系数0.25，工程性质良好C.软化系数0.75工程性质良好答疑编号950288010204正确答案D答案解析软化系数值越小，表示岩石的强度和稳定性受水作用的影响越大。未受风化作用的岩浆岩和某些变质岩，软化系数大都接近于1，是弱软化的岩石，其抗水、抗风化和抗冻性强。软化系数小于0.75的岩石，是软化性较强的岩石，工程性质比较差。参见教材P11。（2）岩石主要力学性质1）岩石的变形岩石受力作用会产生变形，在弹性变形范围内用弹性模量和泊桑比两个指标表示。相同受力条件下，岩石的弹性模量越大，变形越小。即弹性模量越大，岩石抵抗变形的能力越强。泊桑比是横向应变与纵向应变的比。泊桑比越大，表示岩石受力作用后的横向变形越大。岩石并不是理想的弹性体，岩石变形特性的物理量也不是一个常数。通常所提供的弹性模量和泊松比，只是在一定条件下的平均值。2）岩石的强度岩石的强度是岩石抵抗外力破坏的能力，也以“帕斯卡”为单位，用符号Pa表示。岩石受力作用破坏，表现为压碎、拉断和剪切等，故有抗压强度、抗拉强度和抗剪强度等。抗压强度。抗压强度是岩石在单向压力作用下抵抗压碎破坏的能力，是岩石最基本最常用的力学指标。所以，岩石的抗压强度相差很大，胶结不良的砾岩和软弱页岩小于20MPa，坚硬岩浆岩大于250MPa。抗拉强度。岩石的抗拉强度远小于抗压强度，故当岩层受到挤压形成褶皱时，常在弯曲变形较大的部位受拉破坏，产生张性裂隙。抗剪强度。抗剪强度是指岩石抵抗剪切破坏的能力，在数值上等于岩石受剪破坏时的极限剪应力。在一定压应力下岩石剪断时，剪破面上的最大剪应力，称为抗剪断强度，其值一般都比较高。抗剪强度是沿岩石裂隙或软弱面等发生剪切滑动时的指标，其强度远远低于抗剪断强度。三项强度中，岩石的抗压强度最高，抗剪强度居中，抗拉强度最小。抗剪强度约为抗压强度的10%40%，抗拉强度仅是抗压强度的2%16%。岩石越坚硬，其值相差越大，软弱岩石的差别较小。岩石的抗压强度和抗剪强度，是评价岩石（岩体）稳定性的主要指标，是对岩石（岩体）的稳定性进行定量分析的依据之一。2009年真题：某岩石的抗压强度是200MPa，其抗剪强度和抗拉强度可能约为（）。A.100MPa和40MPaB.60MPa和20MPaC.10MPa和2MPaD.5MPa和1MPa答疑编号950288010205正确答案B答案解析抗压强度，抗拉强度，抗剪强度三项强度中，岩石的抗压强度最高，抗剪强度居中，抗拉强度最小。抗剪强度约为抗压强度的10%40%，抗拉强度仅是抗压强度的2%16%。岩石越坚硬，其值相差越大。岩石的抗压强度和抗剪强度，是评价岩石（岩体）稳定性的主要指标，是对岩石（岩体）的稳定性进行定量分析的依据之一。抗剪强度约为抗压强度的10%40%，为：20MPa80MPa；抗拉强度仅是抗压强度200的2%16%，4MPa-32MPa。符合条件的只有B。参见教材P12。2.岩石的分级由松软至坚实共分为16级。前四级是土。（二）土体的工程地质性质1.土的物理力学性质（1）.土的主要性能参数（1）土的含水量。（2） 土的饱和度。土的饱和度是土中被水充满的孔隙体积与孔隙总体积之比，饱和度Sr越大，表明土孔隙中充水愈多。Sr80%是饱水状态。（3）土的孔隙比。是土中孔隙体积与土粒体积之比，反映天然土层的密实程度，一般孔隙比小于0.6的是密实的低压缩性土，大于1.0的土是疏松的高压缩性土。（5）土的塑性指数和液性指数碎石土和砂土为无黏性土，紧密状态是判定其工程性质的重要指标。粉土属于砂土和黏性土的过渡类型。颗粒小于粉砂的是黏性土，黏性土的工程性质受含水量的影响特别大。黏性土的界限含水量，有缩限、塑限和液限。液限和塑限的差值称为塑性指数，它表示黏性土处在可塑状态的含水量变化范围。塑性指数愈大，可塑性就愈强。黏性土的天然含水量和塑限的差值与塑性指数之比，称为液限指数。液限指数愈大，土质愈软。（2）土的力学性质土的力学性质主要是压缩性和抗剪强度。土的压缩性是土在压力作用下体积缩小的特性。在土的自重或外荷载作用下，土体中某一个曲面上产生的剪应力值达到了土对剪切破坏的极限抗力时，土体就会沿着该曲面发生相对滑移而失稳。土对剪切破坏的极限抗力称为土的抗剪强度。2.特殊土的工程性质（1）淤泥及淤泥质土。具有高含水量、高孔隙性、低渗透性、高压缩性、低抗剪强度、较显著的触变性和蠕变性等特性。（2）湿陷性黄土。在天然含水量时一般呈坚硬或硬塑状态，具有较高的强度和低的或中等偏低的压缩性，但遇水浸湿后，强度迅速降低，有的即使在其自重作用下也会发生剧烈的沉陷。湿陷性黄土受水浸湿后，在其自重压力下发生湿陷的，称为自重湿陷性黄土。而在其自重压力与附加压力共同作用下才发生湿陷的，称为非自重湿陷性黄土。2009年真题：竣工验收合格的引水渠工程，初期通水后两岸坡体出现了很长的纵向裂缝，并局部地面下沉，该地区土质可能为（）。A.黏土B.软岩C.砂土D.湿陷性黄土答疑编号950288010301正确答案D答案解析湿陷性黄土具有较高的强度和低的或中等偏低的压缩性，但遇水浸湿后，强度迅速降低。参见教材P13。 （3）红黏土。一般呈褐色、棕红等颜色，液限大于50%。天然含水量高（一般为40%60%，最高达90%）、密度小（天然孔隙比一般为1.41.7，最高为2.0）、塑性高（塑限一般为40%60%，最高达90%，塑性指数一般为2050），通常呈现较高的强度和较低的压缩性，不具有湿陷性。由于塑性很高，所以尽管天然含水量高，一般仍处于坚硬或硬可塑状态，甚至饱水的红黏土也是坚硬状态的。（4）膨胀土。含有大量的强亲水性黏土矿物成分，具有显著的吸水膨胀和失水收缩，且胀缩变形往复可逆。在天然条件下一般处于硬塑或坚硬状态，强度较高，压缩性较低，易被误认为是工程性能较好的土。在膨胀土地区进行工程建筑，如果不采取必要的设计和施工措施，会导致大批建筑物的开裂和损坏，甚至造成坡地建筑场地崩塌、滑坡、地裂。当膨胀土的含水量剧烈增大或土的原状结构被扰动时，土体强度会骤然降低，压缩性增高。（5）填土。根据填土的组成物质和堆填方式形成的工程性质的差异，划分为以下三类：（1）素填土。素填土是由碎石、砂土、粉土或黏性土等一种或几种材料组成的填土。一般密实度较差，但若堆积时间较长，由于土的自重压密作用，也能达到一定密实度。如堆填时间超过10年的黏性土、超过5年的粉土、超过2年的砂土，均具有一定的密实度和强度，可以作为一般建筑物的天然地基。素填土地基具有不均匀性，防止建筑物不均匀沉降是填土地基的关键。（2）杂填土。杂填土是含有大量杂物的填土。试验证明，以生活垃圾和腐蚀性及易变性工业废料为主要成分的杂填土，一般不宜作为建筑物地基。主要以建筑垃圾或一般工业废料组成的杂填土，采用适当的措施进行处理后可作为一般建筑物地基。（3）冲填土。冲填土是由水力冲填泥砂形成的沉积土，如在整理和疏浚江河航道时，送至江河两岸形成的填土。冲填土的含水量大，透水性较弱，排水固结差，一般呈软塑或流塑状态，比同类自然沉积饱和土的强度低、压缩性高。典型例题:【2012年真题】1.不宜作为建筑物地基填土的是（ ）。A.堆填时间较长的砂土 B.经处理后的建筑垃圾C.经压实后的生活垃圾 D.经处理后的一般工业废料答疑编号950288010302正确答案C答案解析以生活垃圾和腐蚀性及易变性工业废料为主要成分的杂填土，一般不宜作为建筑物地基。参见教材P15。（三）结构面的工程地质性质结构面的规模是结构面影响工程建设的重要性质。结构面分为级。级控制工程建设地区的稳定性，直接影响工程岩体稳定性。结构面主要控制着岩体的结构、完整性和物理力学性质。级控制岩块的力学性质。、级结构面往往是对工程岩体力学和对岩体破坏方式有控制意义的边界条件。（四）地震的震级和烈度1.地震震源震源是深部岩石破裂产生地壳震动的发源地。震源在地面上的垂直投影称为震中。地震所引起的震动以弹性波的形式向各个方向传播，其强度随距离的增加而减小。地震波首先传达到震中，震中区受破坏最大，距震中越远破坏程度越小。地震波通过地球内部介质传播的称为体波。体波分为纵波和横波，纵波的质点振动方向与震波传播方向一致，周期短、振幅小、传播速度快；横波的质点振动方向与震波传播方向垂直，周期长、振幅大、传播速度较慢。体波经过反射、折射而沿地面附件传播的波称为面波，面波的传播速度最慢。2.地震震级地震是依据所释放出来的能量多少来划分震级的。释放出来的能量越多，震级就越大。中国科学院将地震震级分为五级：微震、轻震、强震、烈震和大灾震。目前国际通用的李希特古登堡震级是以距震中100km的标准地震仪所记录的最大振幅的m的对数表示。如记录的最大振幅是10mm，即10000m，取其对数等于4，则为4级地震。表1. 1.5地震震级划分表地震级别表现方能总量（J）仪器震级微震一般无震感10410902.6轻震一般有震感10910112.63.8强震无害强震有害强震101110133.84.8101310154.86烈震破坏烈震大毁坏震10151017671017101978大灾震毁灭性地震101910218.253.地震烈度地震烈度，是指某一地区的地面和建筑物遭受一次地震破坏的程度。地震烈度不仅与震级有关，还和震源深度、距震中距离以及地震波通过介质条件（岩石性质、地质构造、地下水埋深）等多种因素有关。表1.1.6震级与烈度关系表震级（级）3以下3456788以上震中烈度I II-地震烈度又可分为基本烈度、建筑场地烈度和设计烈度。基本烈度代表一个地区的最大地震烈度。建筑场地烈度也称小区域烈度，是建筑场地内因地质条件、地貌地形条件和水文地质条件的不同而引起的相对基本烈度有所降低或提高的烈度。一般降低或提高半度至一度；设计烈度是抗震设计所采用的烈度，是根据建筑物的重要性、永久性、抗震性以及工程的经济性等条件对基本烈度的调整。在工程建筑设计中，明确建筑区域的地震烈度是很重要的，一个工程从建筑场地的选择到工程建筑的抗震措施等都与地震烈度有密切的关系。典型例题:4.震级与烈度的关系震级越高、震源越浅、距震中越近，地震烈度就越高。一次地震只有一个震级，但震中周围地区的破坏程度，随距震中距离的加大而逐渐减小，形成多个不同的地震烈度区，它们由大到小依次分布。但因地质条件的差异，也可能出现偏大或偏小的烈度异常区。【2012年真题】2.关于地震烈度的说法，正确的是（）。A.地震烈度是按一次地震所释放的能量大小来划分B.建筑场地烈度是指建筑场地内的最大地震烈度C.设计烈度需根据建筑物的要求适当调低D.基本烈度代表一个地区的最大地震烈度答疑编号950288010303正确答案D答案解析基本烈度代表一个地区的最大地震烈度。参见教材P17。2009年真题：对于地震，工程建设不可因地质条件和建筑物性质进行调整的是（）。A.震级B.建筑场地烈度C.设计烈度D.基本烈度E.震源深度答疑编号950288010304正确答案ADE答案解析震级和烈度的关系:一般情况下，震级越高，震源越浅，距震中越近，地震烈度就越高。一次地震只有一个震级，但震中周围地区的破坏程度，随距震中距离的加大而逐渐减小，形成多个不同的地震烈度区，他们由大到小依次分布。参见教材P17。2011年真题：1、关于地震级和烈度的说法，正确的是（）。A.建筑抗震设计的依据是国际通用震级划分标准B.震级高，震源浅，距震中近的地震其烈度不一定高C.一次地震一般会形成多个地震烈度区D.建筑抗震措施应根据震级大小确定答疑编号950288010305正确答案C答案解析一次地震只有一个震级，但震中周围地区的破坏程度，随距震中距离的加大而逐渐减小，形成多个不同的地震烈度区，它们由大到小依次分布。参见教材P17。 第二节地下水的特征与类型一、地下水的类型地下水是埋藏在地表以下岩层或土层空隙（包括孔隙、裂隙和空洞等）中的水，主要是由大气降水和地表水渗人地下形成的。在干旱地区，水蒸气也可以直接在岩石的空隙中凝成少量的地下水。地下水的分布极其广泛，密切地联系着人类生活和经济活动的各个方面，可以说是一种宝贵的地下资源。但是，地下水也往往给工程建设带来一定的困难和危害。根据埋藏条件，将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。根据上述分类原则，将地下水的基本类型列于表1. 2. 1.表1.2. 1地下水分类表基本类型亚类水头性质补给区与分布区关系动态特点成因孔隙水裂隙水岩溶水包气带水土壤水、沼泽水、不透水透镜体上的上层滞水。主要是季节性存在的地下水基岩风化壳（黏土裂隙）中季节性存在的水垂直渗人带中季节性及经常性存在的水无压水补给区与分布区一致一般为暂时性水基本上是渗人成因，局部才能凝结成因潜水潜水坡积、洪积、冲积、湖积、冰碛和冰水沉积物中的水；当经常出露或接近地表时，成为沼泽水、沙漠和海滨砂丘水基岩上部裂隙中的水裸露岩溶化岩层中的水常为无压水补给区与分布区一致水位升降决定地表水的渗人和地下蒸发，并在某些地方决定于水压的传递基本上是渗人成因，局部才能凝结成因承压水松散沉积物构成的向斜和盆地一自流盆地中的水、松散沉积物构成的单斜和山前平原一自流斜地中的水构成盆地或向斜中基岩的层状裂隙水、单斜岩层中层状裂隙水、构造断裂带及不规则裂隙中的深部水构造盆地或向斜中岩溶化岩石中的水，单斜岩溶化岩层中的水承压水补给区与分布区不一致水位的升降决定于水压的传递渗人成因或海洋成因（一）包气带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，包括土壤水、沼泽水、上层滞水以及岩层风化壳（黏土裂隙）中季节性存在的水。（二）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，其自由表面承受大气压力，受气候条件影响、季节性变化明显。、如春、夏季多雨，水位上升，冬季少雨，水位下降。水温也随季节而有规律的变化。潜水主要分部在地表各种岩土里，多数存在于第四纪松散岩层中，坚硬的沉积岩、岩浆岩和变质岩的裂隙及洞穴中也有潜水分布。（三）承压水承压水也称为自流水，是地表以下充满两个稳定隔水层之间的重力水。（四）裂隙水裂隙水是指埋藏在基岩裂隙中的地下水。根据基岩裂隙成因，将裂隙水分为风化裂隙水、成岩裂隙水、构造裂隙水。风化裂隙水分布在风化裂隙中，多数为层状裂隙水；成岩裂隙水分布在成岩裂隙中，成岩裂隙的岩层出露地表时，常赋存成岩裂隙潜水；构造裂隙水分布在构造裂隙中。由于地壳的构造运动，岩石受挤压、剪切等应力作用形成构造裂隙，其发育程度既取决于岩石本身的性质，也取决于边界条件及构造应力分布等因素。当构造应力分布比较均匀且强度足够时，岩体中会形成比较密集、均匀且相互连通的张开性构造裂隙，这种裂隙常赋存层状构造裂隙水。当构造应力分布不均匀时，岩体中张开性构造裂隙分布不连续不沟通，则赋存脉状构造裂隙水。具有同一岩性的岩层，由于构造应力的差异，一些地方可能赋存层状构造裂隙水，另一些地方可能赋存脉状构造裂隙水。（五）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。我国的岩溶分布比较广，特别是在南方地区，岩溶水分布很普遍，水量丰富，对供水极为有利，但对矿床开采、地下工程和建筑工程等都会带来一些危害。根据埋藏条件，将岩溶水分为岩溶上层滞水、岩溶潜水及岩溶承压水。二、地下水的特征（一）包气带水的特征包气带水主要受气候控制，季节性明显，变化大。雨季水量多，旱季水量少，甚至干涸。包气带水对农业有很大意义，对工程意义不大。（二）潜水的特征潜水有两个特征。潜水面以上无稳定的隔水层存在，大气降水和地表水可直接渗人，成为潜水的主要补给来源。因此，在大多数的情况下潜水的分布区与补给区是一致的，某些气象水文要素的变化能很快影响潜水的变化，潜水的水质也易于受到污染。潜水自水位较高处向水位较低处渗流。在山脊地带潜水位的最高处可形成潜水分水岭，自此处潜水流向不同的方向。潜水面的形状是因时因地而异的，它受地形、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。一般地面坡度越大，潜水面的坡度也越大，但潜水面坡度经常小于当地的地面坡度。（三）承压水的特征承压水是因为限制在两个隔水层之间而具有一定压力，特别是含水层透水性越好，压力越大，人工开凿后能自流到地表。因有隔水顶板存在，承压水不受气候的影响，动态较稳定，不易受污染。承压水的形成与所在地区的地质构造及沉积条件有密切关系，只要有适宜的地质构造条件，地下水即可形成承压水。一般来说，适宜形成承压水的地质构造有两种：一为向斜构造盆地，也称为自流盆地；二为单斜构造自流斜地。但是，自然中的自流盆地与自流斜地的含水层，埋藏条件是很复杂的，往往在同一个区域内的自流盆地和自流斜地，可埋藏多个含水层，它们有不同的稳定水位与不同的水力联系，主要取决于地形和地质构造之间的关系。当地形和构造一致时，即为正地形，下部含水层压力高，若有裂隙穿越上下含水层，下部含水层的水通过裂隙补给上部含水层；反之，含水层通过一定的通道补给下部的含水层，这是因为下部含水层的补给与排泄区常位于较低的位置。（四）裂隙水的特征裂隙水运动复杂，水量变化较大，这与裂隙发育及成因有密切关系。风化裂隙水由于风化裂隙彼此连通，因此在一定范围内形成的地下水也是相互连通。水平方向透水性均匀.垂直方向随深度而减弱，多属潜水，有时也存在上层滞水。如果风化壳上部的覆盖层透水性很差，其下部的裂隙带有一定的承压性。风化裂隙水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；成岩裂隙水多呈层状，在一定范围内相互连通协构造裂隙水、层状构造裂隙水可以是潜水，也可以是承压水；脉状构造裂隙水多赋存于张开裂隙中，由于裂隙分布不连续，所以形成的裂隙各有自己独立的系统、补给源及排泄条件，水位不一致，有一定压力，压力分布不均，水量少，水位、水量变化大。但是，不论是层状构造裂隙水还是脉状构造裂隙水，其渗透性常显示各向异性。这是因为不同方向的构造应力性质不同，某些方向上裂隙张开性好，另一些方向上的裂隙张开性差，甚至是闭合的。（五）岩溶水的特征在厚层灰岩的包气带中，常有局部非可溶的岩层存在，起着隔水作用，在其上部形成岩溶上层滞水。岩溶潜水广泛分布在大面积出露的厚层灰岩地区，动态变化很大，水位变化幅度可达数十米。岩溶地层被覆盖或岩溶层与砂页岩互层分布时，在一定的构造条件下，就能形成动态较稳定的岩溶承压水。总的来说，在岩溶地区进行工程建设，特别是地下工程，必须弄清岩溶的发育与分布规律，因为岩溶的发育可能使工程地质条件恶化。第三节常见工程地质问题及其处理方法一、特殊地基影响工程建设的工程地质问题及其防治处理方法很多，这里仅就常见的作一些简要说明。（一）松散、软弱土层。强度、刚度低，承载力低，抗渗性差。对不满足承载力要求的松散土层，如砂和砂砾石地层等，可挖除，也可采用固结灌浆、预制桩或灌注桩、地下连续墙或沉井等加固；对不满足抗渗要求的，可灌水泥浆或水泥黏土浆，或地下连续墙防渗；对于影响边坡稳定的，可喷射混凝土或用土钉支护。对不满足承载力的软弱土层，如淤泥及淤泥质土，浅层的挖除，深层的可以采用振冲等方法用砂、砂砾、碎石或块石等置换。（二）风化、破碎岩层。风化一般在地基表层，可以挖除。破碎岩层有的较浅，可以挖除。有的埋藏较深，如断层破碎带，可以用水泥浆灌浆加固或防渗；风化、破碎处于边坡影响稳定的，可根据情况采用喷混凝土或挂网喷混凝土罩面，必要时配合注浆和锚杆加固。对于裂隙发育影响地基承载力和抗渗要求的，可以用水泥浆灌浆加固或防渗。（三）断层、泥化软弱夹层。对充填胶结差，影响承载力或抗渗要求的断层，浅埋的尽可能清除回填，深埋的注水泥浆处理；浅埋的泥化夹层可能影响承载能力，尽可能清除回填，深埋的一般不影响承载能力。断层、泥化软弱夹层可能是基础或边坡的滑动控制面，对于不便清除回填的，根据埋深和厚度，可采用锚杆、预应力锚索、抗滑桩等进行抗滑处理。滑坡的发生与水有很大的关系，在滑坡体上方修筑截水设施，在滑坡体下方筑好排水设施。（四）岩溶与土洞。当建筑工程不可能避开时，可挖除洞内软弱充填物后回填石料或混凝土。不方便挖填的，可采用长梁式、桁架式基础或大平板等方案跨越洞顶，也可对岩溶进行裂隙钻孔注浆，对土洞进行顶板打孔充砂、砂砾，或做桩基处理。二、地下水地下水最常见的问题全要是对岩体的k化、侵蚀和静水压力、动水压力作用及其渗透破坏等。（一）地下水对土体和岩体的软化地下水使土体尤其是非黏性土软化，降低强度、刚度和承载能力。有侵蚀性的地下水。使岩石发生化学变化，也可能导致岩石的强度降低，尤其是地下水使结构面的粘结力C 降低和摩擦角减小，使结构面的抗剪强度降低，造成岩体的承载力和稳定性下降。（二）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，轻者造成邻近建筑物或地下管线的不均匀沉降，重者使建筑物基础下的土体颗粒流失，甚至掏空.导致建筑物开裂，进而危及安全使用。此外，还应注意抽水环节。如果抽水井滤网和砂滤层的设计不合理或施工质量差，那么抽水时会将软土层中的黏粒、粉粒、细砂等细小土颗粒随同地下水一起带出地面，使周围地面土层很快产生不均匀沉降，造成地面建筑物和地下管线不同程度的损坏。井管埋设完成开始抽水时.井内水位下降，井外含水层中的地下水不断流向滤管，经过一段时间后，在井周围形成漏斗状的弯曲水面降水漏斗。在这一降水漏斗范围内的软土层会发生渗透固结而造成地基土沉降。而且，由于土层的不均匀性和边界条件的复杂性，降水漏斗往往是不对称的，因而使周围建筑物或地下管线产生不均匀沉降，甚至开裂。（三）动水压力产生流砂和潜蚀流砂是一种不良的工程地质现象。在建筑物深基础工程和地下建筑工程的施下中遇到的流砂现象，按其严重程度可分下列三种：轻微流砂，当基坑围护桩排的间隙处隔水措施不当或施工质量欠缺时，或当地下连续墙接头的施工质量不佳时，有些细小的土颗粒会随着地下水渗漏一起穿过缝隙而流入基坑.增加坑底的泥泞程度；中等流砂，在基坑底部，尤其是靠近围护桩墙的地方，常会出现一堆粉细砂缓缓冒起，仔细观察，可以看到粉细砂堆中形成许多小小的排水沟，冒出的水夹带着细小土粒在慢慢地流动；严重