工程地质概述

第1章,工程地质,1.1概述,工程地质与建筑物的关系十分密切。-地表的工程地质条件的优劣，直接影响建筑物的地基与基础设计方案的类型、施工工期的长短和工程投资的大小。,建筑场地的形成建筑场地的地形、地貌和组成物质（土和岩石）的成分、分布、厚度与工程特性，取决于地质作用。地质作用包括下列两种类型：内力地质作用和外力地质作用。,地质年代：太古代、元古代、古生代、中生代、新生代土与岩石的性质与其生成的地质年代有关。一般说来，生成年代越久，土与岩石的工程性质越好。,1.2矿物与岩石（自学内容）,主要的造岩矿物-组成岩石的矿物称为造岩矿物，常见的主要仅30多种,矿物的种类：原生矿物：由岩浆冷凝而成，如石英、长石、角闪石、辉石等次生矿物：原生矿物风化产生，或由水溶液中析出生成。,矿物的主要物理性质：形态、颜色、光泽、硬度、解理、断口,矿物的鉴定方法：肉眼鉴定方法、偏光显微镜法,岩石的类型和性质岩石的类型按成因分：岩浆岩（火成岩）、沉积岩（水成岩）、变质岩；按坚固性分：硬质岩石、软质岩石；按风化程度分：未风化、微风化、中等风化、强风化；岩石性质：岩石物理力学性质经验指标有：天然重度（KN/m3）、比重、抗压强度/MPa、弹性模量/MPa，承载力/MPa,1.3第四纪沉积层（自学内容）,地表的岩石，经物理化学风化、剥蚀成岩屑、粘土矿物及化学溶解物质；又经搬运、沉积而成的沉淀物；年代不长，未压密硬结成岩石之前，呈松散状态，称为第四纪沉积层，即“土”。根据岩屑搬运和沉积的情况不同，第四纪沉积层分为：残积层、坡积层、洪积层、冲积层、海相沉积层、湖沼沉积层,1.4不良地质条件,常见不良地质条件：1）断层：岩层在地应力作用下发生破裂，断裂面两侧的岩体显著发生相对位移；断层形成年代越新，则断层的活动可能性越大。2）节理：岩层在地应力作用下形成断裂构造，但未发生相对位移时。-长度、互相平行的节理称为一组节理。若岩层节理的密度较大，称为节理发育，此时，岩体被节理切割成碎块，破坏了岩层的完整性。,3）滑坡：原因：人类活动因素、自然环境因素4）河床冲淤：黄河、渭河；5）岸坡失稳：人类活动、地震动荷等；6）河沟侧向位移：建筑物地基向河沟方向位移，导致工程倾斜或墙体开裂（地基土为水率高、密度低的粘性土容易发生）,1.4地下水（自学内容）,地下水不仅与工程的设计方案，施工方法与工期、工程投资以及工程长期使用，有着密切的关系，而且，若地下水处理不当，还可能产生不良影响，甚至发生工程事故。主要影响包括：1）基础埋深：dhw(地下水位深度）；2）施工排水：dhw（注意排水施工方法）3）地下水位升降：粘性土软化、黄土、膨胀土；4）地下室防水：防水层；5）水质侵蚀性：有害的化学物质（SO4-、CO2等）；6）空心结构物浮起7）承压水冲破基槽。,地下水分类按埋藏条件不同分：（1）上层滞水：积聚在局部隔水层上的水。（2）潜水：埋藏在地表下第一个连续分布的稳定隔水层以上，具有自由水面的重力水。（3）承压水：埋藏在两个连续分布的隔水层之间完全充满的有压地下水。,地下水位1.实测水位：初见水位、稳定水位；2.历年最高水位：地下水位时程曲线（夏季）主要针对重大工程、跨年度施工等因素,地下水的运动土的渗透性：地下水通过土颗粒之间的间隙流动，土体可被水透过的性质。达西定律（法国Darcy.H,1856,砂土),K渗透系数的确定方法：1）现场试验；2）室内试验；3）经验值（p33,表1.2）,动水力GD定义：土体中渗流的水对单位体积土体的骨架作用的力公式：,hw,Lw,h,h2,0,0,h1,渗流破坏示意,渗流力概念,土体的受力分析,渗流时两种隔离体取法,把土骨架和水分开来取隔离体,土柱内土骨架上作用的力：土粒有效重量W=L总渗透力J=jL下部支反力R土柱内土孔隙水隔离体上作用的力：L长水柱重量Ww=Lw水柱上下两端面的边界水压力，wHw和wH1,土柱内土粒对水流的总阻力J=jL=J根据水体隔离体的平衡条件：wHw+Ww+J=wH1j=whL=wi=JJ为单位体积的渗透力,方向与渗流方向一致。,临界水力坡度,当向上的渗透力克服了向下的重力时，土体发生浮起或受到破坏，即流土。此时土体处于流土的临界状态时的水力坡度icr.显然：W-J=R=0L-jL=0icr=w,土的渗透变形(或渗透破坏),土工建筑及地基由于渗流作用而出现的变形或破坏称为渗透变形或渗透破坏，典型的渗透破坏有两种：流土典型的流土破坏：当坝体建筑在双层地基上时，在下游坝脚处出现土表面隆起，砂粒涌出，以致整块土体被渗透水流抬起的现象。,砂沸：（cuicr,土体发生流土破坏；若i=icr，土体处于临界状态；,管涌,在渗透水流作用下，土中的颗粒在粗颗粒形成的孔隙中移动；最终在土体内形成贯通的渗流管道。管涌的可能性判别：（1）几何条件：土中粗颗粒所构成的孔隙直径必须大于细颗粒的孔隙直径（2）水力条件：级配连续icr=0.2-0.4级配不连续icr=0.1-0.3,地下水水