6不良地质现象的工程地质问题

第6章不良地质现象的工程地质问题,不良地质现象的概念与成因：崩塌、滑坡、泥石流、岩溶与土洞、地震等不良地质现象对土木工程建设的影响,不良地质现象：通常也叫地质灾害，是指自然地质作用和人类活动造成的恶化地质环境，降低环境质量，直接或间接危害人类安全，并给社会和经济建设造成损失的地质事件。我国是地质灾害较多的国家，每年因地质灾害造成的经济损失约为200亿-500亿元，给人类生命财产造成了极大的危害。常见的不良地质现象：崩塌、滑坡、泥石流、岩溶与土洞、地震等。,6.1崩塌与落石（1/5）,崩塌(崩落、垮塌或塌方)是较陡斜坡上的岩土体在重力作用下突然脱离母体崩落、滚动，堆积在坡脚(或沟谷)的地质现象。产生在土体中称土崩，产生在岩体中称岩崩；规模巨大、涉及山体者称山崩。大小不等、零乱无序的岩块(土块)呈锥状堆积在坡脚的堆积物，称崩积物，也可称为岩堆或倒石堆。落石:陡坡上的个别岩石块体在重力或其他外力作用下，突然向下滚落的现象。,6.1崩塌与落石（2/5）,崩塌形成的条件地形条件：斜坡高、陡是必要条件。一般高度大于30m，坡度大于45度，多数55-75度之间。岩性条件：坚硬的岩石，具有较大的抗剪强度和抗风化能力，形成高峻的斜坡，在外来因素下，一旦稳定性遭到坡坏，产生崩塌现象。软硬互层（相间）构成的陡峻斜坡。构造条件：岩性不同的岩层以各种不同的构造和产状组合而成，常为各种构造面所切割。从而消弱岩体内部的联结。其他自然因素：强烈风化；冻融循环；植物根系的楔入；人为不合理的工程活动。,6.1崩塌与落石（3/5）,长江西陵峡链子崖,卸荷裂隙,6.1崩塌与落石（4/5）,崩塌的防治崩塌的治理应以根治为原则，当不能清除或根治时，可采取下列综合措施。(1)遮挡：可修筑明洞、棚洞等遮挡建筑物使线路通过。(2)拦截防御：当建筑物线路工程或线路工程与坡脚有足够距离时，可在坡脚或半坡设置落石平台、落石网、落石槽、拦石堤或挡石墙、拦石网。(3)支撑加固：在危石的下部修筑支柱、支墙。亦可将易崩塌体用锚索、锚杆固定在斜坡稳定的岩石上。(4)镶补勾缝：对岩体中的空洞、裂缝用片石填补、混凝土灌注。(5)护面：对易风化的软弱岩层，可用沥青、砂浆或浆砌片石护面。(6)排水：设排水工程以拦截疏导斜坡地表水和地下水。(7)刷坡；在危石突出的山嘴以及岩层表面风化破碎不稳定的山坡地段，可刷缓山坡。,6.1崩塌与落石（5/5）,斜坡土体和岩体在重力作用下失去原有的稳定状态，沿着斜坡内某些滑动面(或滑动带)做整体向下滑动的现象。,1966年发生在美国加州的LaConchita滑坡，因居民提前得到滑坡警报，均已撤离，未造成人员伤亡。,5.2滑坡(1/36),香港宝城滑坡：1972年7月某日清晨，香港宝城路附近，两万立方米残积土从山坡上下滑，巨大滑动体正好冲过一幢高层住宅-宝城大厦，顷刻间宝城大厦被冲毁倒塌并砸毁相邻一幢大楼一角约五层住宅。死亡7人。原因：山坡上残积土本身强度较低，加之雨水入渗使其强度进一步大大降低，使得土体滑动力超过土的强度，于是山坡土体发生滑动。,5.2滑坡(2/36),受地震影响，萨尔瓦多SantaTecla发生大规模山体滑坡，掩埋村庄大量建筑，造成700多人遇难。,5.2滑坡(3/36),受地震影响，汶川产生大量山体滑坡,5.2滑坡(4/36),典型滑坡基本构造特征：1.滑坡体：斜坡内沿滑动面向下滑动的那部分岩土体。这部分岩土体虽然经受了扰动，但大体上仍保持有原来的层位和结构构造上的特点。滑坡体和周围不动岩土体的分界线叫滑坡周界。滑坡体的体积大小不等，大型滑坡体可达几千万立方米。2.滑动面滑动带和滑坡床：滑坡体沿其滑动的面称滑动面。滑动面以上，被揉皱了的厚数厘米至数米的结构扰动带，称滑动带。有些滑坡的滑动面（带）可能不只一个，在最后滑动面以下稳定的岩土体称为滑坡床。,1-滑坡体；2-滑动面；3-滑动带；4-滑坡床；,5.2滑坡(5/36),3.滑坡后壁:滑坡体滑落后，滑坡后部和斜坡未动部分之间形成的一个陡度较大的陡壁称为滑坡后壁。滑坡后壁实际上是滑动上部的露头。后壁的左右呈弧形向前延伸，其形态呈“圈椅”状，称为滑坡圈谷。4.滑坡台地:滑坡体滑落后，形成阶梯状的地面称滑坡台地。滑坡台地的台面往往向着滑坡后壁倾斜。滑坡台地前缘比较陡的破裂壁称为滑坡台坎。有两个以上滑动面的滑坡或经过多次滑动的滑坡，经常形成几个滑坡台地。,5-滑坡后壁；6-滑坡台地；,5.2滑坡(6/36),5.滑坡鼓丘:滑坡体在向前滑动的时候，如果受到阻碍，就会形成隆起的小丘，成为滑坡鼓丘。6.滑坡舌:滑坡体的前部如舌状向前伸出的部分称为滑坡舌。7.滑坡裂缝:在滑坡运动时，由于滑坡体各部分的移动速度不均匀，在滑坡体内及表面所产生的裂缝称为滑坡裂缝。8.滑坡主轴:滑坡主轴也称主滑线，为滑坡体滑动速度最快的纵向线，它代表整个滑坡的滑动方向。,8-滑坡舌；9-张拉裂缝；10-滑坡鼓丘；11-扇形张裂缝；12-剪切裂缝,5.2滑坡(7/36),滑坡裂缝:根据受力情况不同常见的有四种：（1）张拉裂缝:在斜坡将要发生滑动的时候，由于拉力的作用，在滑坡体的后部产生一些张口的弧形裂缝。坡上拉张裂缝的出现是产生滑坡的征兆。（2）鼓张裂缝:滑坡体在下滑的过程中，如果滑动受阻或上部滑动较下部为快，则滑坡下部会向上鼓起并开裂，这些裂缝通常是张口的。（3）剪切裂缝：滑坡体两侧和相邻的不动岩土体发生相对位移时，会产生剪切作用；或滑坡体中央部分较两侧滑动快而产生剪切作用，都会形成大体上与滑动方向平行的裂缝。（4）扇形张裂缝：滑坡体向下滑动时，滑坡舌向两侧扩散，形成放射状的张开裂缝，成为扇形裂缝，也称滑坡前缘放射状裂缝。,5.2滑坡(8/36),5.2滑坡(9/36),2.滑坡分类,1)按滑动时力的作用分类(1)推移式滑坡：主要是由于在斜坡上方不恰当的加载(如建造建筑物、弃土等)所引起，上部先滑动，而后推动下部一起滑动。(2)牵引式滑坡：主要是由于在坡脚任意挖方所引起，下部先行滑动。而后牵引上部接着下滑，好像火车头牵引车厢，一节一节牵引滑动。,5.2滑坡(10/36),2)按组成滑坡的主要物质成分分类(1)堆积层(包括残积、坡积、洪积等成因)滑坡：这些堆积层常由崩塌、坍方、反滑坡或泥石流等所形成。滑动时，或沿下伏基岩的层面滑动，或沿土体内不同年代或不同类型的层面滑动。当它们是由于滑体下部松散湿软而滑动时，运动往往急剧；如由于其上部受土中水浸湿，则常沿较干燥的不透水层的顶面滑动。(2)黄土滑坡：多发生在不同时期的黄土层中，常见于高阶地前缘斜坡上，多群集出现。大部分深、中层滑坡在滑动时变形急剧，速度快，规模和动能大，破坏力强，具有崩塌性，危害较大。(3)黏土滑坡：主要是指发生在平原或较平坦的丘陵地区的黏土层(如成都黏土、红黏土以及山西一些黏土岩的残积土等)中的滑坡。这些黏土多具有网状裂隙。除在黏土层内滑动外，常沿下伏基岩或其他土层层面上滑动。一般以浅层滑坡居多，但有时滑坡体的厚度也可达十几米。(4)岩层滑坡：指各种岩层的滑坡。较常见的有由砂、页岩组成的岩层、片状的岩层(如片岩、千枚岩等)、泥灰岩等岩层。,5.2滑坡(11/36),3)按滑动面通过各岩(土)层的情况分类(1)均匀土滑坡：又叫同类土滑坡，多发生在均匀土或风化强烈的岩层中，滑动面常近似为一圆筒面，均匀光滑。(2)顺层滑坡：这类滑坡是沿着斜坡岩层面或软弱结构面发生滑动，特别当松散土层与基岩的接触面的倾向与斜坡的坡面一致时更为常见，它们的滑动面常呈平坦阶梯面，高陡斜坡上岩层的顺层滑坡往往滑动很快，有如山崩。(3)切层滑坡：这类滑坡的滑动面切割了不同岩层，并形成滑坡台阶，在破碎的风化岩层中所发生的切层滑坡常与崩塌类似。这类滑坡比较少。,5.2滑坡(12/36),均质滑坡,顺层滑坡,切层滑坡,切层滑坡,沿坡积层与基岩交界面滑坡,5.2滑坡(13/36),4)按滑体的厚度分类,5)按滑坡规模分类,5.2滑坡(14/36),滑坡的发育过程（略）一般说来，滑坡的发生是一个长期的变化过程，通常将滑坡的发育过程划分为三个阶段：蠕动变形阶段、滑动破坏阶段和渐趋稳定阶段。,5.2滑坡(15/36),1.蠕动变形阶段从斜坡的稳定状况受到破坏，坡面出现裂缝，到斜坡开始整体滑动之前的这段时间。蠕动变形阶段所经历的时间有长有短。长的可达数年之久，短的仅数月或几天的时间。一般说来，滑动的规模越大，蠕动变形阶段持续的时间越长。在自然条件和人为因素作用下，斜坡岩土强度逐渐降低（或斜坡内部剪切力不断增加），造成斜坡的稳定状况受到破坏；在斜坡内部某一部分因抗剪强度小于剪切力而首先变形，产生微小的移动，往后变形进一步发展，直至坡面出现断续的拉张裂缝；随着拉张裂缝的出现，渗水作用加强，变形进一步发展，后缘拉张，裂缝加宽，开始出现不大的错距，两侧剪切裂缝也相继出现；坡脚附近的岩土被挤压、滑坡出口附近潮湿渗水，此时滑动面已大部分形成，但尚未全部贯通；斜坡变形再进一步继续发展，后缘拉张裂缝不断加宽，错距不断增大，两侧羽毛状剪切裂缝贯通并撕列，斜坡前沿的岩土挤紧并鼓出，出现较多的膨胀裂缝，滑坡出口附近渗水污浊，这时滑动面已全部形成，接着便开始整体地向下滑动。,5.2滑坡(16/36),2.滑动破坏阶段滑坡在整体往下滑的时候，滑坡后缘迅速下陷，滑坡壁越露越高，滑坡体分裂成数块，并在地面上形成阶梯状地形，滑坡体上的树木东倒西歪地倾斜，形成“醉林”。滑坡体上的建筑物（如房屋、水管、渠道等）严重变形以至倒塌毁坏。随着滑坡体向前滑动，滑坡体向前伸出，形成滑坡舌。在滑坡滑动的过程中，滑动面附近湿度增大，并且由于重复剪切，岩土的结构受到进一步破坏，从而引起岩土的抗剪强度进一步降低，促使滑坡加速滑动。滑坡滑动的速度大小取决于滑动过程中岩土抗剪强度降低的绝对数值，并和滑动面的形状，滑坡体厚度和长度，以及滑坡在斜坡上的位置有关。如果岩土抗剪强度降低的数值不多，滑坡只表现为缓慢的滑动，如果在滑动过程中，滑动带岩土抗剪强度降低的数值较大，滑坡的滑动就表现为速度快、来势猛，滑动时往往伴有巨响并产生很大的气浪，有时造成巨大灾难。,5.2滑坡(17/36),3.渐趋稳定阶段由于滑坡体在滑动过程中具有动能，所以滑坡体能越过平衡位置，滑到更远的地方。滑动停止后，除形成特殊的滑坡地形外，在岩性、构造和水文地质条件等方面都相继发生了一些变化。例如：地层的整体性已被破坏，岩石变得松散破碎，透水性增强含水量增高，经过滑动，岩石的倾角或者变缓或者变陡，断层，节理的方位也发生了有规律的变化；地层的层序也受到破坏，局部的老地层会覆盖在第四纪地层之上等等。,5.2滑坡(18/36),滑坡后的稳定在自重的作用下，滑坡体上松散的岩土逐渐压密，地表的各种裂缝逐渐被充填，滑动带附近岩土的强度由于压密固结又重新增加，这时对整个滑坡的稳定性也大为提高。经过若干时期后，滑坡体上的东倒西歪的“醉林”又重新垂直向上生长，但其下部已不能伸直，因而树干呈弯曲状，有时称它谓“马刀树”，这是滑坡趋于稳定的一种现象。当滑坡体上的台地已变平缓，滑坡后壁变缓并生长草木，没有崩塌发生；滑坡体中岩土压密，地表没有明显裂缝，滑坡前缘无水渗出或流出清凉的泉水时，就表示滑坡已基本趋于稳定。,5.2滑坡(19/36),马刀树,5.2滑坡(20/36),（1）斜坡外形斜坡的存在，使滑动面能在斜坡前缘临空出露。这是滑坡产生的先决条件。同时，斜坡不同高度、坡度、形状等要素可使斜坡内力状态变化，内应力的变化可导致斜坡稳定或失稳。当斜坡愈陡、高度愈大以及当斜坡中上部突起而下部凹进，且坡脚无抗滑地形时，滑坡容易发生。我国：山区：地形切割强烈，滑坡分布较集中，形成规模大，危害也很严重。坡度越大，势能越高，软弱面也越暴露，斜坡易于失稳。低山，丘陵区：规模较前者小。特别是在两级台阶的过渡地带，地形相对切割较剧，滑坡灾害分布广泛，灾情也严重。,3.滑坡的形成条件,5.2滑坡(21/36),斜坡岩、土体的性质及其结构是形成滑坡的物质基础。一般易形成滑坡的岩石，大都是碎屑岩、软弱的片状变质岩。岩性多为泥岩、页岩、板岩、含碳酸盐类软弱岩层、泥化层、构造破碎岩层。这些软弱岩经水的软化作用后，抗剪强度降低，容易出现软弱滑动面，形成崩滑体。在我国：粘性土滑坡：在四川成都平原分布密集，在中南、闽、浙、晋西、陕南、河南等地亦较密集，在长江中下游、东北等地亦有一定分布；半成岩类粘土岩滑坡：在青海、甘肃、川滇地带、山西几个断陷盆地中分布密集；黄土滑坡：在黄河中游、青海等省较密集；泥岩、千枚岩、砂质板岩形成的滑坡：在湖南、湖北、西藏、云南、四川、甘肃等地十分发育。,（2）岩性,5.2滑坡(22/36),构造条件是形成滑坡、崩塌的基本条件之一。斜坡内的一些层面、节理、断层、片理等软弱面：若与斜坡倾向近于一致，则此斜坡的岩土体容易失稳成为滑坡。这时，此软弱面组合成为滑动面。断裂带：岩体破碎，并为地下水渗流创造了条件。此外，活动断裂带上易发生构造地震。因此，断裂带控制着滑坡的发育地带的延伸方向、发育规模及分布密度。滑坡体成群、成带、成线状分布的特点几乎都与断裂构造分布有关。,（3）构造,5.2滑坡(23/36),水的作用：可使岩土软化、强度降低，可使岩土体加速风化。地下水活动是形成滑坡的重要因素之一。在土质边坡或岩质边坡(含泥质岩层，如页岩、凝灰岩、粘土岩等)受地下水作用时，泥质岩层往往会泥化、软化；另外，地下水使孔隙水压增高，产生浮托力、动水压力，这些都会使岩石抗剪强度降低，容易形成软弱面。降水量：其多寡决定了水动力作用的强弱。降雨下渗引起地下水活动状态的变化，它可成为滑坡、崩塌的直接诱发因素。因此，每到雨季，滑坡、崩塌频频发生。而且雨量丰富的南方，因灾害性降雨引起的滑坡、崩塌较北方明显增多。暴雨来势凶猛，积水不易排除，往往带来严重的地质灾害。此外，水库蓄水浸润库岸也会引起滑塌现象。,(4)水,5.2滑坡(24/36),地震可诱发滑坡发生，此现象在山区非常普遍。地震首先将斜坡岩土体结构破坏，可使粉砂层液化，从而降低岩土体抗剪强度；同时地震波在岩土体内传递，使岩土体承受地震惯性力，增加滑坡体的下滑力，促进滑坡的发生。,(5)地震：,人类工程经济活动的规模日益增大。城镇、工业、交通、矿山、水电、森林、土地资源的开发和工程建设等活动，都与地质环境发生关系，改变了自然环境条件。,(6)人为因素,5.2滑坡(25/36),1.治理原则滑坡的治理，要贯彻以防为主、整治为辅的原则；尽量避开大型滑坡所影响的位置；对大型复杂的滑坡，应采用多项工程综合治理；对中小型滑坡，应注意调整建筑物或构筑物的平面位置，以求经济技术指标最优；对发展中的滑坡要进行整治，对古滑坡要防止复活，对可能发生滑坡的地段要防止滑坡的发生；整治滑坡应先做好排水工程，并针对形成滑坡的因素，采取相应措施。,滑坡的治理,5.2滑坡(26/36),1）地表排水主要是设置截水沟和排水明沟系统。截水沟是用来截排来自滑坡体外的坡面径流，在滑坡体上设置树枝状的排水明沟系统，以汇集坡面径流引导出滑坡体外。,2.治理措施（1）排水,5.2滑坡(27/36),为了排除地下水可设置各种形式的渗沟或盲沟系统，以截排来自滑坡体外的地下水流。,2）地下排水,5.2滑坡(29/36),渗水沟（小盲沟）示意剖面,5.2滑坡(30/36),5.2滑坡(31/36),在滑坡体下部修筑挡土、抗滑桩或用锚杆加固等工程以增加滑坡下部的抗滑力。在使用支挡工程时，应该明确各类工程的作用。如滑坡前缘有水流冲刷，则应首先在河岸作支挡等防护工程，然后又考虑滑体上部的稳定。,（2）支挡,5.2滑坡(32/36),滑坡的支挡加固,5.2滑坡(33/36),5.2滑坡(34/36),主要是通过削减坡角或降低坡高，以减轻斜坡不稳定部位的重量，从而减少滑坡上部的下滑力。如拆除坡顶处的房屋和搬走重物等。,（3）刷方减重,（4）改善滑动面（带）的岩土性质,主要是为了改良岩土性质、结构，以增加坡体强度。本类措施有：对岩质滑坡采用固结灌浆；对土质滑坡采用电化学加固、冻结、焙烧等。此外，还可针对某些影响滑坡滑动因素进行整治，如防水流冲刷、降低地下水位、防止岩石风化等具体措施。,5.2滑坡(35/36),5.2滑坡(36/36),6.3泥石流(1/11),概念：山区流域内，因暴雨降落所形成的、由固体物质所饱和的暂时性山地洪流。特征:往往突然爆发，浑浊的流体沿着陡峭的山沟前推后拥、奔腾而下，地面为之震动，山谷犹如雷鸣，在很短时间内将大量的泥沙石块冲出沟外，在宽阔的堆积区横冲直撞、漫流堆积，常常给人类生命财产造成很大的危害。,1.泥石流按其物质组成可分为如下三类泥石流：1）水石流型泥石流由极不均的粗颗粒成分组成，粘土质含量少，堆积物为粗大碎屑物质。2）泥石流型泥石流由不均匀的粗屑物质和粘土质细粒物质组成，具有一定的粘结性，堆积物常形成连接牢固的土石混合物。3）泥水流型泥水流由细碎屑和粘土物质组成。主要分布在我国黄土高原地区。,泥石流的基本类型,6.3泥石流(2/11),2、按泥石流成因分类冰川型泥石流：是指分布在高山冰川积雪盘踞的山区，其形成、发展与冰川发育过程密切相关的一类泥石流。它们是在冰川的前进与后退、冰雪的积累与消融，以及与此相伴生的冰崩、雪崩、冰碛湖溃决等动力作用下所产生的，又可分为冰雪消融型、冰雪消融及降雨混合型、冰崩雪崩型及冰湖溃决型等亚类。降雨型泥石流：是指在非冰川地区，以降雨为水体来源，以不同的松散堆积物为固体物质补给来源的一类泥石流。根据降雨方式的不同，降雨型泥石流又分为暴雨型、台风雨型和降雨型三个亚类。共生型泥石流：这是一种特殊的成因类型。根据共生作用的方式，它们包括了滑坡型泥石流、山崩型泥石流、湖岸溃决型泥石流、地震型泥石流和火山型泥石流等亚类。由于人类不合理经济工程活动而形成的泥石流，称为“人类泥石流”，也是一种特殊的共生型泥石流。,6.3泥石流(3/11),3、按泥石流流体性质分类粘性泥石流：指呈层流状态，固体和液体物质作整体运动，无垂直交换的高容重（1.62.3吨/立方米）浓稠浆体。承浮和托悬力大，能使比重大于浆体的巨大石块或漂砾呈悬移状（在特殊情况下，人体也可被托浮悬移，1939年7月四川汉源流沙河泥石流，将一位老太婆浮运1.3公里），有时滚动，流体阵性明显，有堵塞、断流和浪头现象；流体直进性强，转向性弱、遇弯道爬高明显，沿程渗漏不明显。沉积后呈舌状堆积，剖面中一次沉积物的层次不明显，但各层之间层次分明；沉积物分选性差，渗水性弱，洪水后不易干涸。稀性泥石流：指呈紊流状态，固液两相作不等速运动，有垂直交换，石块在其中作翻滚或跃移前进的低容量（1.21.8吨/立方米）泥浆体。浆体混浊，阵性不明显，与含沙水流性质近似，有股流及散流现象。水与浆体沿程易渗漏、散失。沉积后呈垄岗状或扇状，洪水后即可干涸通行，沉积物呈松散状，有分选性。,6.3泥石流(4/11),以上是我国常见的三种分类方案。除此之外，还有：按水源类型划分为：降雨型、冰川型、溃坝型；按地形形态划分为：沟谷型、坡面型；按泥石流沟的发育阶段划分为发展期泥石流、旺盛期泥石流、衰退期泥石流、停歇期泥石流；按泥石流的固体物质来源划分为：滑坡泥石流、崩塌泥石流、沟床侵蚀泥石流、坡面侵蚀泥石流等等。,6.3泥石流(5/11),泥石流的形成条件泥石流形成必须具备丰富的松散泥石流物质来源，山坡陡峻和较大沟谷以及能大量集中水源的地形、地质和水文气象条件。1、地形条件,6.3泥石流(6/11),典型泥石流的流域可分为：（1）泥石流形成区（上游）多为三面环山，一面出口的半圆型宽阔地段，周围山坡陡峻，坡体光秃破碎，有崩塌、滑坡发育。地形条件有利于汇集周围山坡上的水流和固体物质。（2）泥石流流通区（中游）多为狭窄而深切的峡谷或冲沟，谷壁陡峻、坡降较大。（3）泥石流堆积区（下游）山口外或山间盆地边缘、地形较平缓的地区。由于地形豁然开阔平坦，泥石流的动能急剧变小，最终形成扇形、锥形或带形的堆积体。,6.3泥石流(7/11),6.3泥石流(8/11),由于泥石流的发生极为迅速，它又是一种水、泥、石的混合物，而且泥石流来势突然、凶猛，冲毁力和摧毁力强；在堆积区堆积的范围和厚度迅速加大，故有着掩埋和破坏工程的威胁，故对泥石流应给予以防治。防治泥石流的原则是以防为主，兼设工程措施。可采用如下的防范措施。1.预防。在上游汇水区，作好水土保持工作，如植树造林，种植草皮等；调整地表径流，横穿斜坡修建导流堤，筑排水沟系，使水不沿坡度较大处流动，以降低流速；加固岸坡，以防岩土冲刷和崩塌，尽力减少固体物质来源。,泥石流的防止措施,6.3泥石流(9/11),在中游流通区，设置一系列拦截构筑物，如拦截坝、拦栅、溢流坝等。以阻挡泥石流中夹带的物质。用改变沟床坡降低流速的方法，防止沟床下切，如修建不太高的挡墙，筑半截堰堤等。,2.拦截,6.3泥石流(10/11),在泥石流下设置排导措施使泥石流顺利排除。例如修排洪道、导流坝、急流坝，用以固定沟槽，约束水流，改善沟床平面、或者引导泥石流避开建筑物而安全地泄走。,3.排导,6.3泥石流(11/11),6.4岩溶与土洞（1/20）,岩溶：指由于地表水或地下水对可溶性岩石的溶蚀作用而产生的一系列地质现象，如溶沟溶槽、溶洞、暗河等。土洞：指由于地表水和地下水对土层的溶蚀和冲刷作用而产生的空洞，并最终导致地表陷落的地质现象。岩溶与土洞可产生对工程不利的地质现象，如岩石结构的破坏、地表突然塌陷、地下水循环改变等。严重影响建筑场地的使用和安全。,6.4岩溶与土洞（2/20）,6.4岩溶与土洞（3/20）,（1）溶沟溶槽：地表岩石，受地表水溶蚀与冲刷作用形成的沟槽系统地形。（2）漏斗：由于地表水的溶蚀和冲刷并伴随塌陷作用而在地表形成的漏斗状形态。（3）溶蚀洼地：由溶蚀漏斗不断扩大汇合而成，周围常有溶蚀残丘、峰丛、峰林，底部有漏斗和落水洞。（4）坡立谷和溶蚀平原：坡立谷是一种大型的封闭洼地，也称溶蚀盆地；坡立谷再发展就形成溶蚀平原。,6.4岩溶与土洞（4/20）,（5）落水洞和竖井：由岩层裂隙受流水溶蚀、冲刷扩大或坍塌而成，是地表通向地下深处的通道，其下部多与溶洞或暗河连通。（6）溶洞：由于地下水长期溶蚀、冲刷和塌陷作用而形成的近于水平方向发育的岩溶形态。洞内常有支洞、钟乳石、石笋和石柱等岩溶产物。（7）暗河：地下岩溶水汇集和排泄的主要通道。（8）天生桥：溶洞或暗河洞道塌陷直达地表而局部洞道顶板不发生塌陷，形成的一个横跨水流的石桥。,6.4岩溶与土洞（5/20）,岩溶形态示意图1-石林；2-溶沟；3-漏斗；4-落水洞；5-溶洞；6-暗河；7-钟乳石；8-石笋,6.4岩溶与土洞（6/20）,6.4岩溶与土洞（7/20）,6.4岩溶与土洞（8/20）,岩溶漏斗,6.4岩溶与土洞（9/20）,万峰林,6.4岩溶与土洞（10/20）,岩溶水的垂直分布I垂直循环带；II季节循环带；III水平循环带；IV深部循环带,在岩溶地区地下水流动有垂直分带现象，因而所形成的岩溶也有随深度减弱、有垂直分带性的特征,6.4岩溶与土洞（11/20）,岩溶分布成层性,6.4岩溶与土洞（12/20）,根据岩石的溶解度，能造成岩溶的岩石可分三大组：1碳酸盐类岩石，如石灰岩、白云岩和泥灰岩；2硫酸盐类岩石，如石膏和硬石膏；3卤素岩，如岩盐。这三组岩石的溶解度低，但当水中含有碳酸时，其溶解度将剧烈增加。,岩石的透水性取决于岩石的裂隙度和孔隙度，对可溶岩的透水性来说，裂隙度比孔隙度更为重要。褶皱和断裂使岩石透水性加强，对溶岩发育具有一定的控制作用。岩体内裂隙，它们往往成为地下水流畅通的通道，是造成岩溶最发育之所在地。裂隙类型很多，而造成岩溶的裂隙以构造裂隙和层理裂隙影响最大。它是造成深处岩溶发育的必要条件之一。,（2）、岩石的透水性,（1）、可溶性岩石,2、岩溶的形成条件,6.4岩溶与土洞（13/20）,纯水的溶蚀力是微弱的，只有当水中含有CO2时才具有较强的溶蚀作用，将CaCO3溶解。天然水中含有一定量的侵蚀性CO2。当含有游离CO2的水与其围岩的碳酸钙（CaCO3）作用时，碳酸钙被溶解。,（3）、水的溶蚀性,水在可溶岩体中流动是造成岩溶的主要原因。它主要表现为水在岩体中流动，地表水或地下水不断交替。因而造成水流一方面对其围岩有溶蚀能力，另一方面造成水流对其围岩的冲刷。,（4）、水的流动性,6.4岩溶与土洞（14/20）,土洞主要由潜蚀作用形成。潜蚀是指地下水流在土体中进行溶蚀和冲刷的作用。机械潜蚀:如果土体内不含有可溶成分，则地下水流仅将细小颗粒从大颗粒间的孔隙中带走。溶滤潜蚀:地下水流先将土中可溶成分溶解，而后将细小颗粒从大颗粒间的孔隙中带走。,（1）土洞的形成条件,土洞土洞因地下水或者地表水流人地下土体内，将颗粒间可溶成分溶滤，带走细小颗粒，使土体被掏空成洞穴而形成。,6.4岩溶与土洞（15/20）,A由地表水下渗发生机械潜蚀作用形成的土洞此类土洞形成因素有三点：土层的性质、土层底部有排泄水流及土粒的良好通道、地表水流能直接渗入土层。B由岩溶水流潜蚀作用形成土洞此类土洞发育的快慢取决于基岩面上覆土层性质、地下水的活动强度、基岩面附近岩溶和裂隙发育程度。,（2）土洞的类型,6.4岩溶与土洞（16/20）,岩溶与土洞地区对建（构）筑物稳定性和安全性有很大影响。A溶蚀岩石的强度大为降低。B造成基岩面不均匀起伏。C漏斗对地面稳定性的影响。D对地基稳定性的影响：分布密度与发育情况、埋深情况、抽水影响。,岩溶与土洞的工程地质问题,6.4岩溶与土洞（17/20）,在进行建（构）筑物布置时，应先将岩溶和土洞的位置勘察清楚，然后针对实际情况做出相应的防治措施。A挖填：即挖除溶洞或土洞中的软弱充填物，回填以碎石、块石或混凝土等，并分层夯实，以达到改良地基的效果。对于土洞回填的碎石上设置反滤层，以防止潜蚀发生。B跨盖：当洞埋藏较深或洞顶板不稳定时，可采用跨盖方案。如采用长梁式基础或桁架式基础或刚性大平板等方案跨越。,岩溶与土洞地基的防治,6.4岩溶与土洞（18/20）,C灌注：采用水泥或水泥粘土混合灌浆于岩溶裂隙中；对于土洞，可在洞体范围内的顶板打孔灌砂或砂砾。D排导：洞中水的活动可使洞壁和洞顶溶蚀、冲刷或潜蚀，造成裂隙和洞体扩大，或洞顶坍塌。因而对自然降雨和生产用水应防止下渗，采用截排水措施，将水引导至他处排泄。E打桩：对于土洞埋深较大时，可用桩基处理，如采用混凝土桩、木桩、砂桩或爆破桩等。其目的除提高支承能力外，并有靠桩来挤压挤紧土层和改变地下水渗流条件的功效。,6.4岩溶与土洞（19/20）,6.4岩溶与土洞（20/20）,地震是岩石圈的快速颤动，是地壳运动的特殊形式。地震是一种常见的地质现象，全世界每年发生地震500多万次，其中大部分是人们不易觉察的小地震，人们能感觉到的地震约5万次，而且具强烈破坏性的地震，每年有十几次左右，类似唐山大地震(7.8级)规模者更少。发生在海底的地震称为海震，海震引起海浪的剧烈运动形成海啸。地震可分为三个阶段：前震：地震发生前的若干微小地振动。主震：前震之后的激烈大地震。余震：主震之后的残余地振动。余震具有成群发生、初始频度高，持续时间长短不一等特点。有的大地震之后余震很少；有的则持续数月乃至数年之久。,6.5地震作用(1/24),地震波震源释放的能量以波动的形式向四面八方传播，这种波称为地震波。地震波在地壳内部以体波（纵波和横波）的形式向外传播。地震波是一种弹性波。其能量与振幅的平方成正比。地震波的能量和振幅随传播过程而逐步衰减，属于阻尼振动。离震源愈远，振动愈小，在地面出现距震中愈远，震动强度愈小的等震线。,6.5地震作用(2/24),地震的类型,地震虽然发生在一瞬间，但其孕育过程时间却比较长，地震孕育过程就是岩石圈内的岩石内能逐渐积累的过程，或者叫地应力积累过程，当地应力积累超过了岩石所能承受的程度时，地应力(即内能)就要突然释放，即岩石发生断裂而引起地震。(一)地震按其发生的原因可分为三类：1.陷落地震-由地面塌陷和崩裂引起的地震3%2.火山地震-由火山活动引起的地震7%3.构造地震-由地壳运动引起的地震90%此外，还有一些人为地震，如人工爆破、水库蓄水、深井注水等引起的非自然地震。,6.5地震作用(3/24),世界上大多数地震和绝大多数大地震均属于构造地震，构造地震约占地震的90%，分布在断裂带及其附近，破坏性强震，由断层活动引起。陷落地震多发生在石灰岩地区，底下掏空，顶部塌落；火山地震局限于火山活动带。,6.5地震作用(4/24),(三)几个地震要素：1.震源：岩石圈内发生振动的地方，地震波从震源出发，向周围传播。2.震中：震源在地面的垂直投影，它可以看作是地面上的震动中心，破坏性强烈。,6.5地震作用(5/24),3.震源深度：震源到震中的距离。震源深度一般为几km-300km，最大700公里，按震源深度将地震分为：浅源地震-震源深度0-70km，大多数地震，占75%中源地震-70300km深源地震-300km4.震域：地面上地震波能传到的区域，地震边界难以确定，只能说成是人们能感觉到的震动区域，一般震源越深，震域越大。,6.5地震作用(6/24),地震的震级和列度,(一)地震所产生的颤动是以弹性波的形式把能量传播出来的，这就是地震波，可分为纵波、横波、表面波。通过地震仪记录地震波，可测算出震源释放出来的能量，再根据公式计算震级。地震震级-表示地震能量大小的量度，震源放出能量越大，震级越大。由于一次地震释放的能量是一定的，故无论什么地方测出来的震级都是相同的。lgE=A+BME-震级；A，B-常数（A=11.8,B=5）；M-总能量国际通用震级：李希特-古登堡震级（里氏震级）用离开震中100Km的标准地震仪记录的最大振幅（单位：um）对数值表示。,6.5地震作用(7/24),(二)地震烈度指地面及房屋建筑物遭受地震破坏的程度。烈度大，破坏性强。地震烈度的大小与震级大小、震源深度以及该地区的地质构造有关。1.同次地震，离震中越近的地方烈度越大；反之越小.2.相同震级的地震，震源浅，烈度大.3.同一次地震，离震中相同距离，断裂发育，则烈度大；建筑物地基不坚实，破坏性强.等震线：地震烈度相等点的连线判断烈度大小是根据人的感觉、家俱等物的震动情况、房屋建筑物破坏的情况，以及地面破坏情况等因素综合考虑确定的，目前我国使用的是十二度烈度表。根据烈度大小，准备抗震救灾工作。,6.5地震作用(8/24),6.5地震作用(9/24),6.5地震作用(10/24),震级和烈度既有联系，又有区别，它们各有自己的标准，不能混为一谈。震级是反映地震本身大小的等级，只与地震释放的能量有关，而烈度则表示地面受到的影响和破坏的程度。一次地震，只有一个震级，而烈度则各地不同。烈度不仅与震级有关，同时还与震源深度、震中距以及地震波通过的介质条件(如岩石的性质，岩层的构造等)等多种因素有关。,6.5地震作用(11/24),地震烈度划分：表示某一次地震的影响程度或总结震害与抗震经验；对地震区的工程结构进行抗震设计。鉴定和划分各地区地震烈度大小的工作，称为烈度区域划分，简称烈度区划。烈度区划不应只以历史地震资料为依据，而应采取地震地质与历史地震资料相结合的方法，进行综合分析，深入研究活动构造体系与地震的关系，才能做到较准确的区划。各地基本烈度定得准确与否，与该地工程建设的关系甚为密切。如烈度定得过高，提高设计标准，会造成人力和物力上的浪费，定得过低，会降低设计标准，一旦发生较大地震，必然造成损失。(1)基本烈度:是指在今后一定时期内，某一地区在一般场地条件下可能遭遇的最大地震烈度。基本烈度所指的地区，并不是某一具体工程场地，而是指一较大范围，如一个区、一个县或更广泛的地区，因此基本烈度又常常称为区域烈度。,6.5地震作用(12/24),(2)场地烈度场地烈度：根据场地条件调整后的烈度。通过专门的工程地质、水文地质工作，查明场地条件，确定地场烈度，对工程设计有重要的意义：有可能避重就轻，选择对抗震有利的地段布设路线和桥位；使设计所采用的烈度更切合实际情况，避免偏高或偏低。一般地，建筑场地烈度比基本烈度提高或降低半度至一度。基本烈度提供的是地区内普遍遭遇的烈度，具体场地的地震烈度与地区内的平均烈度常常是有差别的。对许多地震的调查研究表明，在烈度高的地区内可以包含有烈度较低的部分，而在烈度低的地区内也可以包含有烈度较高的部分，也就是常在地震灾害报道中出现“重灾区里有轻灾区，轻灾区里有重灾区”的情况。一般认为，这种局部地区烈度上的差别，主要是受局部地质构造、地基条件以及地形变化等因素所控制。通常把这些局部性的控制因素称为小区域因素或场地条件。,6.5地震作用(13/24),(3)设计烈度在场地烈度的基础上，考虑工程的重要性、抗震性和修复的难易程度，根据规范进一步调整，得到设计烈度，亦称设防烈度。设防烈度是指国家审定的一个地区抗震设计实际采用的地震烈度，设计烈度一般可采用国家批准的基本烈度。但遇到不良地质条件或有特殊重要意义建筑物时，经主管部门批准，可对基本烈度加以调整作为设计烈度。建筑抗震设计规范(GB500112001)将抗震设防烈度定为6度9度，并规定6度区建筑以加强结构措施为主，一般不进行抗震验算；设防烈度为10度地区的抗震设计宜按有关专门规定执行。我国部分城市抗震设防烈度北京：8度；上海：7度；长沙：6度；广州：7度,6.5地震作用(14/24),6.5地震作用(15/24),对于建筑物，特别是高层建（构）筑物，水平向刚度相比垂直向刚度小得多。因此，建（构）筑物的损毁主要由水平力造成，故在抗震设计中，都必须考虑水平向地震力的影响。,地震系数K取值表,6.5地震作用(16/24),6.5地震作用(17/24),（b）地裂缝,指岩土层因受地震构造应力作用而产生的破裂现象。地裂缝是地震区常见的地震效应现象，对建构筑物危害甚大。,刑台地震裂缝,唐山地震裂缝,6.5地震作用(18/24),地裂缝的影响因素：（）地层活动断裂带分布状况：此类地裂缝方位排列组合以及方向性十分明显，主要裂缝带的延伸完全不受地形、地貌控制。造成的地裂缝密集，呈带状分布。（）地震波的作用特征：此类地裂缝与地震波的传播方向及能量有关，受地形、地貌条件影响较大。,6.5地震作用(19/24),饱和粉细砂土层，在地震动作用下孔隙水压力骤然上升，短时间内来不及消散，导致砂粒间有效应力减小，直至完全消失，砂土层完全丧失其抗剪强度和承载能力，变成液态流体的现象。,（3）地震液化效应,6.5地震作用(20/24),地震液化效应的宏观表现：（a）喷水冒砂：土体中剩余孔隙压力区产生的管涌，导致水、砂从地面喷出的现象。（b）砂层液化：地下饱和水砂层发生液化的现象。,刑台地震冒砂孔,6.5地震作用(21/24),6.5地震作用(22/24),地震的地理分布,世界上地震主要集中在四个地带上：1.环太平洋地震带(太平洋两侧岛弧及海沟地带)：最强的地震活动带，80%浅源地震，90%中源地震，所有深源地震发生在这个带内，占地震全部能量80%.2.阿尔卑斯-喜马拉雅山地震带(欧洲、非洲交界部分)：近东西向，占地震全部能量15%.3.洋脊和大陆裂谷地震带.4.转换断层地震带.(岩石圈板块的边界),6.5地震作用(23/24),我国的地震活动分布主要分布在五个地区的23条地震带上。台湾省及其附近海域；西南地区：西藏、四川西部和云南中西部；西北地区：甘肃河西走廊、青海、宁夏、天山南北麓；华北地区：太行山两侧、汾渭河谷、阴山-燕山一带、山东中部和渤海湾；东南沿海：广东、福建。,6.5地震作用(24/24),6.6不良地质现象对工程的影响（1/22）,6.6不良地质现象对工程的影响（2/22）,6.6不良地质现象对工程的影响（3/22）,6.6不良地质现象对工程的影响（4/22）,6.6不良地质现象对工程的影响（5/22）,6.6不良地质现象对工程的影响（6/22）,6.6不良地质现象对工程的影响（7/22）