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土木工程地质 第一章绪论 一土木工程地质的定义二为什么要学好土木工程地质 一 土木工程地质的定义研究与土木工程建筑有关的工程地质条件的一门学科 二 为什么要学好土木工程地质是由土木工程建筑对地质条件的要求和地质问题对土木工程建筑的影响所决定的 一 土木工程与地质灾害的关系 二 地质灾害对土木工程的主要影响 三 地质灾害与土木工程关系的展望 一 土木工程与地质灾害的关系 1 土木工程建筑对地质条件和地质环境的依存关系2 土木工程建筑对地质条件的改造作用 二 地质灾害对土木工程的影响 1 对桥梁工程的影响2 对隧道工程的影响3 对路基工程的影响4 对房建工程的影响5 对矿山工程的影响6 对水坝工程的影响7 对岸边工程的影响8 对机场工程的影响 1 对桥梁工程的影响主要有 1 冲毁桥梁2 掩埋桥梁3 墩台滑移4 桥墩不均匀沉降5 桥墩地基塌陷 1 冲毁桥梁 原因 主要有泥石流成昆铁路利子依达沟大桥1981年7月9日利子依达沟爆发泥石流 84万方物质冲入120m宽的大渡河 堵断4小时 冲毁成端桥台 剪断2号桥墩 冲毁桥梁2孔 442次客车机车和两节车厢被冲走 后线路内移 以隧道形式通过 2 掩埋桥梁 成因 主要有泥石流 岸坡坍塌东川支线大桥河大桥大桥河大桥1959年竣工 原桥高6m 后被泥石流掩埋 1971年在原桥上加修7m高的新桥 1985年净空仅剩3m 东川支线老干沟大桥老干沟大桥原为3孔12m中桥 1959年泥石流复活 原桥加长为7孔12m大桥 后泥石流每年上於1m 使桥梁逐渐变为路堑 1970年改为明洞渡槽 1985年泥石流於满明洞 净空仅剩0 5m 3 桥墩不均匀沉降 成因 主要有河底冲刷成昆铁路夹江大桥1970年通车后因地基为白垩纪红色页岩 岩性软弱 河底冲刷导致桥墩倾斜 影响行车安全 被废弃 4 桥墩塌陷 成因 主要有岩溶洞穴襄渝铁路某中桥襄渝铁路某中桥 为石灰岩地基 桥墩下3米处有一直径7m的溶洞 墩建成后因安全厚度不够 一般5 10m 产生桥墩塌陷 2 对隧道工程的影响主要有 1 涌水 突泥2 瓦斯3 岩爆 大变形4 高地温5 塌方6 围岩等级划分7 地下水侵蚀8 对隧道环境的破坏 1 涌水 突泥成因 主要有向斜虚脱 断层破碎带 节理密集带 储水溶洞和矿洞 渝怀铁路圆梁山隧道突泥2001年渝怀铁路圆梁山隧道主洞产生突泥 掩埋洞身200余米 造成32人死亡 四川甘洛埃代矿区涌水1995年10月 四川省甘洛县埃代铅锌矿区一矿洞深90余m 洞口内约30m处产生上层旧蓄水矿洞冒顶 将洞灌满 正在洞底采矿的4名工人遇难 2 瓦斯成因 主要有煤系地层 喷出岩地层都汶高速公路董家山隧道瓦斯爆发2006年四川省都文高速公路董家山隧道断层坍方处瓦斯聚集 因工人点烟发生爆炸 作业台车被冲出300余m的洞外 14名工人遇难 瓦斯浓度在6 以下时 遇火燃烧 温度可达1200 瓦斯浓度在6 16 时 易产生爆炸 同时可产生2150 2650 的高温 瓦斯浓度在16 以上时 既不燃烧 也不爆炸 但使人窒息 3 岩爆 大变形岩爆成因 主要有高地应力 完整坚硬岩石大变形成因 软岩 断层破碎带 地下水川藏公路二郎山隧道岩爆 4 高地温成因 主要有深大断裂 深埋隧道 岩浆活动带雅西高速公路大相岭隧道高地温雅西高速公路大相岭隧道 总长9710m 最大埋深近1700m 预测地温高达35 隧道规定25 为高温 南非金矿巷道深入地下3 5公里 温度高达54 辛普龙隧道温度高达55 5 塌方成因 主要有断层破碎带 节理密集带 不利结构面控制 松散岩体四川邻水公路坍方四川省邻水公路隧道穿越一断层破碎带 产生坍方 洞顶坍塌深度200余m 一直把山顶坍穿 6 围岩等级划分成因 主要有岩石性质 结构面发育状况地应力 地下水 7 地下水侵蚀成因 主要有地下水中的侵蚀性成分成昆铁路百家岭隧道地下水侵蚀成昆铁路百家岭隧道通过三迭系石灰岩 白云岩 内夹硬石膏层 开挖后地表水渗入 硬石膏水化膨胀 将整体道床全部胀裂 石膏产生的硫酸将混凝土腐蚀的像豆腐渣一样 8 对隧道环境的破坏成因 主要有泥石流 滑坡 地震成昆铁路苏雄电站引水隧道泥石流1989年 成昆铁路苏雄车站的鲁姆依达沟泥石流爆发 冲出沟口 穿过牛日河 撞击对岸山体 将对岸山体撞成滑坡 滑坡将坡内苏雄电站引水隧道约120m滑入牛日河内 3 对路基工程的影响主要有 1 掩埋和破坏线路2 路基滑移3 路基陷穴4 路基沉降外鼓和道碴槽5 路基翻浆冒泥 1 掩埋和破坏线路成因 主要有滑坡 泥石流 崩塌宝成铁路马蹄湾隧道进口滑坡宝成铁路马蹄湾隧道进口 该段山坡高300m 坡陡64 铁路高出嘉陵江15m 基岩由自留系千枚岩组成 1992年6月25日因降雨崩塌15万方 掩埋线路 棚洞和隧道120m 中断行车 同年11月9日 崩塌24万方 砸坏棚洞和隧道 中断行车13天 该处两处整治费4千多万元 改线过嘉陵江4 8公里 改线费6 2千万元 共计1 1亿元 1993年7月1日改线通车 2 路基滑移成因 主要有滑坡 路基夯填不密实宝成铁路军师庙滑坡1981年9月3日 宝成铁路军师庙车站北边20余万方山体发生顺层滑坡 掩埋线路2 5万方 将钢轨推倒嘉陵江对岸 截流12分钟 江水抬高15m 中断行车12天 伤亡20人 后线路内移建隧道1013m通过 3 路基陷穴成因 主要有岩溶陷穴 黄土陷穴陕西公路黄土陷穴侯西铁路黄土陷穴1985年12月2日 K166 916处在连续10天降雨后产生黄土陷穴 一列货车机车刚过 陷穴产生 货车中段陷落 颠覆车厢21节 4 路基沉降外鼓和道碴槽成因 主要有路基夯填不密实 特种土质襄渝铁路翻路基沉降外鼓和道碴槽5 路基翻浆冒泥成因 主要有路基夯填不密实 特殊土襄渝铁路翻浆冒泥 4 对房建工程的影响主要有 1 掩埋和破坏房屋2 地基承载力不足3 房屋不均匀沉降4 深基坑坍方5 侵蚀建筑材料 1 掩埋和破坏房屋成因 主要有滑坡 泥石流 崩塌 地震如 云南盘河头寨沟滑坡 四川华云山溪口滑坡1995年云南省昭通市盘河乡头寨沟产生滑坡 1800万方物质冲下450余m高的陡壁 然后跃起飞行3 1公里 降落在头寨村上 将头寨村掩埋 堆积厚度达30余m 死亡220人 1989年7月13日 四川华云山溪口镇南马鞍坪青龙咀产生滑坡 当日降雨量为233 1mm 滑坡启动仅3分钟 海拔820m的青龙咀突然崩滑 崩滑物质被暴雨组成泥石流 滑坡泥石流总长1050m 宽400m 总量172万方 冲过马鞍坪 李家湾沟 石门坎沟等地 将沿线村庄 农田扫光 死亡220人 密鲁内德华鲁磁火山泥石流1853年11月13日 哥伦比亚中部沉睡400余年的内华多德鲁兹火山爆发 烟尘柱高达26公里 因融雪形成泥石流 将距火山50公里外的阿米洛镇掩埋 死亡2万2千人 菲律宾昆萨胡贡村泥石流2006年2月17日 菲律宾东部莱特岛南部山区泥石流爆发 掩埋昆萨胡贡村 500余座房屋被毁 1700人被埋 村庄被埋后只能看见树梢 2 房屋不均匀沉降成因 主要有地基土质不均 黄土湿陷性大量开采地下水天津 上海等地地基沉降上海每天开采地下水65万吨 导致地面最大下沉2 63m 后不得不抽黄浦江水回灌 以保持地面稳定 天津因开采地下水 从1959年到1979年地面下沉1 78m 其塘沽地区地面标高也接近海平面 台北市每年开采地下水1 75亿吨 导致地面下沉1 7m 现大部分地区已低于海平面 3 深基坑坍方成因 主要有基坑边坡松散 地下水量大成都天府广场下穿隧道4 地基承载力不足成因 主要有地基土质松软5 侵蚀建筑材料成因 主要有空气和地下水中侵蚀性成分 建筑材料中的不稳定矿物美国哥伦比亚大学古建筑风化 5 对矿山工程的影响主要有 1 矿山滑坡和崩塌2 矿区泥石流3 瓦斯4 岩爆 大变形5 涌水 突泥6 坍方7 高地温 1 矿山滑坡和崩塌成因 主要有地震 不利结构面 矿柱预留不够四川峨眉水泥厂矿山滑坡2001年四川峨眉水泥厂石灰岩矿山因采矿人工地震产生顺层滑坡 20余万方滑体掩埋6台作业台车 死亡4人 2 矿区泥石流成因 主要有矿山弃渣四川泸沽里格铁矿矿山泥石流1986年四川泸沽里格铁矿矿山弃渣爆发泥石流 冲毁成昆铁路盐井沟小桥 四川峨眉水泥厂矿山泥石流1995年四川峨眉水泥厂左侧干溪沟100余万方矿山弃渣有爆发泥石流的趋势 采用二级拦渣坝和隧洞排洪措施才稳住 3 瓦斯4 岩爆 大变形5 涌水 突泥6 坍方7 高地温成因 同前述隧道工程地质问题 6 对水坝工程的影响主要有 1 库岸再造2 形成突发性洪流3 毁坏大坝4 坝基滑移5 坝基渗漏 1 库岸再造成因 主要有库区滑坡 崩塌 泥石流如 四川汉源田湾河仁宗海水库泥石流长江新滩滑坡三峡野猫面滑坡1985年6月12日3点45分 湖北秭归县长江西陵峡西段兵书宝剑峡出口的龙江区新滩镇产生滑坡 高速滑动的3000多万方土石将新滩镇全部摧毁 堵塞长江江面1 3 江中激浪高达54m 涌浪波及上下游达42公里 由于预报及时 险区内457户 1371人和11艘货船才幸免于难 2 形成突发性洪流成因 主要有库岸滑坡 泥石流意大利里昂水库库岸滑坡1963年意大利北部瓦依昂特水库右岸产生顺层滑坡 近3亿方物质以25 30m 秒的速度下滑 5000千万方水体被挤出 激起高达250m的巨大涌浪 超过坝顶100m 溃入下游 冲毁下游一座城市和几个村庄 死亡3000余人 3 毁坏大坝成因 泥石流 滑坡 岩溶塌陷4 坝基滑移成因 主要有断层等不利结构面发育5 坝基渗漏成因 主要有松散层地基 节理裂隙发育地基 7 对岸边工程的影响主要有1 建筑物悬空和倒塌成因 主要有河岸物质松散 不利结构面发育西藏左贡县城玉曲河河岸建筑倒塌 8 对机场工程的影响主