第一章计算说明

1、第一章工程地质【考试大纲】1、岩体的特征2、地下水的类型和特征3、常见工程地质问题及其处理方法4、工程地质对工程建设的影响第一节岩体的特征工程岩体有地基岩体、边坡岩体和地下工程围岩三类。一、岩体结构1、岩石（1）物理性质是鉴别矿物的主要依据。1、颜色。分为自色、他色自色是矿物本身固有的成分、结构所决定的颜色，具有鉴定意义。他色是由于混入物引起的颜色；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。由于矿物表面不平、内部裂纹等，可形成某种独特的光泽，如丝绢光泽、油脂光泽、蜡状光泽、珍珠光泽、土状光泽等。3、硬度。鉴定矿物常用一些矿物互相刻划来测

2、定其相对硬度，一般分为10个标准等级。（2）岩石成因类型及其特征1）岩浆岩岩浆岩又称火成岩。分为：侵入岩和喷出岩。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。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。喷出岩一般呈原生孔隙和节理发育，产状不

3、规则，厚度变化大，岩性很不均一，比侵入岩强度低，透水性强，抗风能力差，如流纹岩、粗面岩、安山岩、玄武岩、火山碎屑岩。2）沉积岩结构形式沉积岩主要有碎屑结构、泥质结构、晶粒结构、生物结构。构造常见的构造有层理构造、层面构造、结核、生物成因构造。根据沉积岩的组成成分、结构、构造和形成条件，可分为碎屑岩(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、白云岩、泥灰岩)等。3）变质岩岩浆岩或沉积岩，由于地壳运动和岩浆活动等变化所形成的新的岩石。结构变质岩的结构主要有：变余结构、变晶结构、碎裂结构。构造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

4、（如大理岩，石英岩）。岩浆岩、沉积岩和变质岩的地质特征表（见教材P3）岩类地质特征岩浆岩沉积岩变质岩构造具块状、流纹状、气孔状、杏仁状构造具层理构造多具片理构造【2010】3.大理岩属于（ ）A岩浆岩B变质岩C火成岩D沉积岩【答案】B【解析】本考题如果说按常理应该都能推断出来，但是，按教材来说，有点偏。岩浆岩又称火成岩,AC显然是一样的，本题目是单选题，所以两个都不能选了，变质岩可以比较硬，沉积岩一般不是很硬，于是可以猜是变质岩。2土(1)土的组成。(2)土的结构和构造。一般可分为两大基本类型：1）土的结构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

5、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。2）土的构造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。尤其注意：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。根据颗粒大小及含量分类3结构面节理组数的多少决定了岩石的块体大小及岩体的结构类型等级特征不发育12组规则节理，一般延伸长度<3m，多闭合、无充填较发育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10

6、m，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化的沉积岩层。单斜构造是经过构造变动的岩层。(1)结构面走向是指结构面层面与水平面交线的方位角，表示结构面在空间延伸的方向。(2)结构面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，表示结构面在空间的倾斜方向。(3)结构面的倾角是结构面层面与水平面所夹的锐角，表示结构面在空间倾斜角度的大小。(2)褶皱构造褶曲的基本形态是背斜和向斜，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。(1)对于深路堑和高

7、边坡仅就岩层产状与路线走向的关系而言,路线垂岩层走向,或路线与岩层走向平行但岩层倾向与边坡倾向相反,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，最不利是边坡的倾角大于岩层的倾角。容易引起顺层滑动，破坏路基稳定。(2)对于隧道工程一般选线从褶曲的翼部通过是比较有利的。在褶曲构造的轴部，应力作用最集中，容易遇到工程地质问题，是不利的。（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。1）裂隙一般用裂隙率(岩体剖面面积与岩石总面积的百分比)表示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

8、。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0.4m，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<lmm;微张裂隙为

9、13mm;张开裂隙为35mm;宽张裂隙>5mm2）构造裂隙。它在空间分布上具有一定的规律性。可将构造裂隙分为张性裂隙和扭(剪)性裂隙。张性裂隙主要发育在背斜和向斜的轴部，裂隙张开较宽，断裂面粗糙，一般很少有擦痕，裂隙间距较大且分布不匀，沿走向和倾向都延伸不远；扭(剪)性裂隙，多是平直闭合的裂隙，分布较密、走向稳定，延伸较深、较远，裂隙面光滑，常有擦痕，一般出现在褶曲的翼部和断层附近。3）非构造裂隙具有普遍意义的是风化裂隙，其主要发育在岩体靠近地面的部分。裂隙分布零乱，没有规律性，使岩石多成碎块，沿裂隙面岩石的结构和矿物成分也有明显变化。4）岩体中的裂隙优缺点优点：有利于开挖缺点：对岩体的

10、强度和稳定性均有不利的影响。当裂隙主要发育方向与路线走向平行，倾向与边坡一致时，不论岩体的产状如何，路堑边坡都容易发生崩塌等不稳定现象。在路基施工中，如果岩体存在裂隙，还会影响爆破作业的效果；【例题】对工程建筑物可能产生很大影响的裂隙发育情况是（ ）A.不发育B.较发育C.发育D.很发育【答案】C【解析】A-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;B-对基础工程影响不大，对其他工程可能产生相当影响;C-对工程建筑物可能产生很大影响;D-对工程建筑物产生严重影响;2）断层。记住：四个断层名称；三个基本类型；(1)断层要素断层面和破碎带。其产状可以通过断层面的走向、倾向

11、和倾角来表示。断层线。是断层面与地面的交线，表示断层的延伸方向。断盘。当断层面倾斜时，位于断层面上部的称为上盘，位于断层面下部的称为下盘。若断层面直立则无上下盘之分。断距。岩层原来相连的两点，沿断层面错开的距离称为总断距，其水平分量称为水平断距，垂直分量称为垂直断距。(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。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。平推断层。这种断层的破碎带一般较窄，沿断层面常有近水平的擦痕。（二）岩体结构特征1结构体特征结构体的形状与岩层产状之间有一定的关系，如平缓产状的层状岩体中，常将岩体切割成方块体、三角

12、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。整体强度高。是较理想的各类工程岩体。(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。这类岩体作为边坡岩体时，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。(3)碎裂结构镶嵌结构岩体为硬质岩石，具有较高的变形模量和承载能力，工程地质性能尚好。而层状碎裂结构和碎裂结构岩

13、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。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力学特征主要是岩体的变形、流变和强度特征。(1)岩体的变形特征。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。(2)岩体的流变特征。一般有蠕变和松弛两种表现形式。岩石和岩体均具有流变性。(3)岩体的强度特征。一般情况下，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，而是两者共同影响表现出来的强度。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。二、岩

14、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l。重量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较高。2孔隙性岩石的空隙性用空隙度表示，反映岩石中各种空隙的发育程度。空隙度（%）=岩石中各种空隙的总体积/岩石的总体积岩石空隙度的大小，主要取决于岩石的结构和构造，同时也受外力因素的影响。未受风化和构造作用侵入岩其空隙度一般是很小的，而砾岩、砂岩等一些沉积类的岩石，则经常具有较大的空隙度。3、吸水性岩石的吸水性一般用吸水率表示吸水率=岩石的吸水重量/同体积干燥岩石重量岩石的吸水率与岩石孔隙度的大小、孔隙张开程度有关。岩石的吸水率大，则水对岩石

15、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越大。4软化性用软化系数作为岩石软化性的指标软化系数=岩石饱和状态下的极限抗压强度/风干状态下极限抗压强度软化系数越小，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，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075的岩石，是软化性较强的岩石，工程性质比较差。5抗冻性用岩石在抗冻试验前后抗压强度的降低率表示。岩石抵抗孔隙中的水结冰时体积膨胀的能力。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。在高寒冰冻地区，抗冻性是评价岩石工程性质的一个重要指标。(

16、2)岩石主要力学性质1）岩石的变形岩石在弹性变形范围内用弹性模量和泊松比两个指标表示。弹性模量越大，岩石抵抗变形的能力越强。泊松比是横向应变与纵向应变的比。泊松比越大，表示岩石受力作用后的横向变形越大。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：抗压强度。在数值上等于岩石受压达到破坏时的极限应力。岩石的抗压强度相差很大。抗拉强度。岩石的抗拉强度远小于抗压强度。抗剪强度。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。岩石越坚硬，其值相差越大，软弱岩石的差别较小。抗剪强度约为抗压

17、强度的1040，抗拉强度仅是抗压强度的216。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。2岩石的分级鉴于土和岩石的物理力学性质和开挖施工的难度，由松软至坚实共分为16级，分别以I-X表示，其中I的4级为土，VX的12级为岩石。土分为一、二、三、四类，岩石分为松石、次坚石、普坚石、特坚石四类。（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）土的孔隙比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，孔隙比小于06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。2）土的饱和度土的饱和度（Sr

18、）=土中被水充满的孔隙体积/孔隙总体积。饱和度Sr越大，表明土孔隙中充水愈多。Sr<50是稍湿状态，Sr在5080之间是很湿状态，Sr>80是饱水状态。3）土的孔隙率土的孔隙率=土的孔隙体积/土的体积4）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。颗粒小于粉砂的是黏性土，黏性土因含水量变化而表现出的各种不同物理状态（固态、塑态、流态），称为土的稠度。黏性土的界限含水量，有缩限、塑限和液限。缩限：半固态黏性土随水分蒸发体积逐渐缩小，直到体积不再缩小时的界限含水量叫缩限塑限，体积不再随水分蒸发而缩小的状态为固态。半固态黏性土随含水量增加转到可塑状态

19、的界限含水量叫塑限，也称塑性下限。液限：由可塑状态转到流塑、流动状态的界限含水量叫液限。塑性指数=（液限-塑限），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。液限指数=（黏性土的天然含水量-塑限）/塑性指数。液限指数愈大，土质愈软。（2）土的力学性质1）土的压缩性透水性大的饱和无黏性土，其压缩过程在短时间内就可以结束。黏性土的透水性低，其压缩稳定所需的时间要比砂土长得多。（2）抗剪强度土对剪切破坏的极限抗力称为土的抗剪强度。2特殊土的主要工程性质(1)软土具有高含水量、高孔隙性、低渗透性、高压缩性、低一抗剪强度、较显著的触变性和蠕变性等特性。(2)湿陷性黄土1）黄土孔

20、隙比大，具有垂直节理，常呈现直立的天然边坡。黄土按其成因可分为原生黄土和次生黄土。2）凡天然黄土在上覆土的自重压力作用下，或在上覆土的自重压力与附加压力共同作用下，受水浸湿后土的结构迅速破坏而发生显著下沉的，称为湿陷性黄土，否则，称为非湿陷性黄土。分析、判别黄土是否属于湿陷性的、其湿陷性强弱程度以及地基湿陷类型和湿陷等级，是黄土地区工程勘察与评价的核心问题。(2)湿陷性黄土3）黄土形成年代愈久，由于盐分溶滤较充分，固结成岩程度大，大孔结构退化，土质愈趋密实，强度高而压缩性小，湿陷性减弱甚至不具湿陷性。形成年代愈短，其特性相反。4）湿陷性黄土一般分为自重湿陷性和非自重湿陷性黄土两种类型，5）自重

21、湿陷性黄土的表现在自重湿陷性黄土地区修筑渠道，初次放水时就可能产生地面下沉，两岸出现与渠道平行的裂缝。管道漏水后由于自重湿陷可能导致管道折断。路基受水后由于自重湿陷而发生局部严重坍塌。(3)红黏土1）红黏土一般呈褐色、棕红等颜色，液限大于50%.液限大于45%的坡、洪积黏土，称为次生红黏土，在相同物理指标情况下，其力学性能低于红黏土。2）红黏土的一般特点是天然含水量高，一般呈现较高的强度和较低的压缩性；不具有湿陷性。由于塑限很高，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1）膨胀土多分布于级以上的河谷阶地或山前丘陵地区，个别处于I级阶地。在天

22、然条件下，一般处于硬塑或坚硬状态，强度较高，压缩性较低，一般易被误认为工程性能较好的土。2）膨胀土建筑场地与地基的评价，应分析和计算膨胀土建筑场地和地基的胀缩变形量、强度和稳定性。(5)填土素填土a.素填土的工程性质取决于它的密实性和均匀性。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。b.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。杂填土a.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；b.在利用杂填土作为地基时，应注意其不均匀性、工程性质随堆填时间而变化、含腐殖质及水化物等

23、问题。冲填土冲填土含水量大，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。第一节岩体的特征（续）（三）结构面的工程性质结构面与最大主应力间的关系控制着岩体的强度与破坏机理。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IV级：I级指大断层或区域性断层，控制工程建设地区的稳定性，直接影响工程岩体稳定性。级指延伸长而宽度不大的区域性地质界面。级指长度数十米至数百米的断层、区域性节理、延伸较好的层面及层间错动等。级指延伸较差的节理、层面、次生裂隙、小断层及较发育的片理、劈理面等，构成岩块的边界面，破坏岩体的完整性，影响岩体的物理力学性质及应力分布状态；

24、级结构面主要控制着岩体的结构、完整性和物理力学性质，数量多且具随机性，其分布规律具统计规律。V级结构面又称微结构面，常包含在岩块内，主要影响岩块的物理力学性质，控制岩块的力学性质。1、上述5级结构面中，、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，它们的组合往往构成可能滑移岩体的边界面，直接威胁工程安全稳定性。2、工程建设要注意软弱结构面。在产状上多属缓倾角结构面，主要包括原生软弱夹层、构造及挤压破碎带、泥化夹层及其他夹泥层等。(四)地震的震级和烈度1地震震源和几个名词地面上受震动破坏程度相同点的外包线称为等震线。（见下图）地震波通过地球内部介质传播的称为体波。（见下图）

25、体波分为纵波和横波，（1）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（使地面发生上下振动，破坏性较弱）；（2）横波的质点振动方向与震波传播方向垂直（使地面发生前后、左右抖动，破坏性较强），周期长、振幅大、传播速度较慢。王双增讲解体波经过反射、折射而沿地面附近传播的波称为面波，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。中国科学院将地震震级分为五级。地震震级划分表地震级别微震轻震强震烈震大灾震表现一般无震感一般有震感无害强震有害强震破坏烈震大毁坏震毁灭性地震仪器震级02.62.63.83.84.84.866778>8.25目前国际通用的李

26、希特一古登堡震级是以距震中l00km的标准地震仪所记录的最大振幅的um数的对数表示。如记录的最大振幅是10mm，即10000prm，取其对数等于4，则为4级地震。3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。一般分为三个烈度：1基本烈度基本烈度代表一个地区的最大地震烈度。2建筑场地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；3设计烈度A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。B.设计烈度一般可采用国家

27、批准的基本烈度，但遇不良地质条件或有特殊重要意义的建筑物，经主管部门批准，可对基本烈度加以调整作为设计烈度。C.在工程建筑设计中，鉴定、划分建筑区的地震烈度是很重要的，因为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。4震级与烈度的关系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。震级(级)3以下3456788以上震中烈度(度)IIIIlVVX小资料：不参加考试，经供参考理解教材。我国把烈度划分为十二度，不同烈度的地震，其影响和破坏大体如下：小于三度，人无感觉，只有仪器才能记录到；三度，在夜深人静时人有感觉；四

28、五度，睡觉的人会惊醒，吊灯摇晃；六度，器皿倾倒，房屋轻微损坏；七八，度房屋受到破坏，地面出现裂缝；九十度，房屋倒塌，地面破坏严重；十一十二度，毁灭性的破坏；第二节地下水的类型与特征一、地下水的类型根据埋藏条件，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。基本类型亚类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入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。受季节影响大。基本上是渗入成因，局部才能凝结成因基本类

29、型亚类特点成因孔隙水裂隙水岩溶水潜水坡积、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入和地下蒸发，并在某些地方决定于水压的传递。潜水面上无稳定隔水层。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。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。基本上是渗入成因，局部才能凝结成因基本类型亚类特点成因孔隙水裂隙水岩溶水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

30、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。承压水不受气候的影响，动态较稳定，不易受污染。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。渗入成因或海洋成因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。风化裂隙水主要受大气降水的补给，有明显季节性循环交替，岩溶水的特征条件不同可形成：岩溶上层滞水、岩溶潜水、岩溶承压水。在岩溶地区进行工程建设，特别是地下工程

31、，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、特殊地基处理原则：浅的挖除换土，深的打桩或水泥浆灌浆和连续墙，裂隙和碎软的水泥浆灌浆。护坡支护。1、松散、软弱土层。1、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；2、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；3、对于影响边坡稳定的，可喷射混凝土或用土钉支护。4、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。2、风化、破碎岩层。1、风

32、化一般在地基表层或破碎岩层有的较浅，可以挖除。2、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；3、影响边坡稳定的，可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。4、裂隙发育岩层对于影响边坡稳定的，采用锚杆加固。5、对结构面不利交汇切割和岩体软弱破碎的地下工程围岩，地下工程开挖后，要及时采用支撑、支护和衬砌。支撑多采用柱体、钢管排架、钢筋或型钢拱架，拱架的间距根据围岩破碎的程度决定。支护多采用土钉、锚杆、锚索和喷射混凝土等联合支护方式。衬砌多用混凝土和钢筋混凝土，也可采用钢板衬砌。3、断层、泥化软弱夹层。1、浅埋的尽可能清除回填，深埋的注水泥浆处理；2、浅埋的泥化夹层，尽可

33、能清除回填，深埋的一般不影响承载能力。3、断层、泥化软弱夹层可能是基础或边坡的滑动控制面的，又不便清除回填的，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。4、滑坡发生往往与水有很大关系，渗水降低滑坡体尤其是滑动控制面的摩擦系数和粘聚力，要注重在滑坡体上方修筑截水设施，在滑坡体下方筑好排水设施。5、防止滑坡，经过论证可以在滑坡体的上部刷方减重，未经论证不要扰动滑坡体。6、在滑坡体坡脚采用挡土墙、抗滑桩等支挡措施。7、采用固结灌浆等措施改善滑动面和滑坡体的抗滑性能。8、当地下水发育影响到边坡或围岩稳定时，要及时采用洞、井、沟等措施导水、排水，降低地下水位。4、岩溶与土洞。1、可挖

34、除洞内软弱充填物后回填石料或混凝土。2、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、地下水的影响1、地下水对土体和岩体的软化尤其是地下水使结构面的粘结力降低和摩擦角减小，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。2、地下水位下降引起软土地基沉降。如果抽水井滤网和砂滤层的设计不合理或施工质量差，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损坏。3、动水压力产生流砂和潜蚀。(1)按其严重程度可分下列三种：轻微流砂；中等流砂；严重流砂。如果在沉井施工中产生严重流砂，那么沉井就突然下

35、沉，无法用人力控制，以致沉井发生倾斜，甚至发生重大事故。(2)如果地下水渗流产生的动水压力小，土中细小颗粒被渗流携带而走。将在土层中形成管状空洞，这种现象称之为机械潜蚀。4、地下水的浮托作用。1、如果基础位于粉土、砂土、碎石土和节理裂隙发育的岩石地基上，则按地下水位100%计算浮托力；2、如果基础位于节理裂隙不发育的岩石地基上，则按地下水位50%计算浮托力；3、如果基础位于黏性土地基上，其浮托力较难确切地确定，应结合地区的实际经验考虑。5.承压水对基坑的作用。黏性土的重度*基坑开挖后黏性土层的厚度=相对于含水层顶板的承压水头值*地下水的重度基坑底部黏性土层的厚度必须满足下式：基坑开挖后黏性土层

36、的厚度>地下水的重度*相对于含水层顶板的承压水头值/黏性土的重度*K式中K一安全系数，一般取1.52O，主要视基坑底部黏性土层的裂隙发育程度及坑底面积大小而定。6.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。三、边坡稳定(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。1、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

37、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。

38、(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地下水地下水的作用主要表现：(1)地下水会使岩石软化或溶蚀

39、，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。（二）不稳定边坡的防治措施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

40、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

41、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l3m，深度一般要求滑动面以下桩长占全桩长的1413。“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。（三）地下工程围岩的稳定性1地下工程位置选择的影响因素(1)地形条件在地形上要求山体完整，地下工程周围包括洞顶及傍山侧应有足够的山

42、体厚度(2)岩性条件一般在坚硬完整岩层中开挖，围岩稳定、进度快、造价低。在软弱、破碎、松散岩层中开挖，顶板易坍塌，边墙及底板易产生鼓胀挤出变形等事故，且需边开挖边支护或超前支护，进而影响工程造价和工期。一般而言，岩浆岩、厚层坚硬的沉积岩及变质岩，围岩的稳定性好，适于修建大型的地下工程。凝灰岩、黏土岩、页岩、胶结不好的砂砾岩、千枚岩及某些片岩，稳定性差，不宜建大型地下工程。松散及破碎的岩石稳定性极差，选址时应尽量避开。(3)地质构造条件。褶皱的影响。原则上应避开褶皱核部，若必须在褶皱岩层地段修建地下工程，可以将地下工程放在褶皱的两侧。断裂的影响。应避免地下工程轴线沿断层带布置。而地下工程轴线垂直

43、或近于垂直断裂带，所需穿越的不稳定地段较短，但也可能产生塌方。因此，在选址时应尽量避开大断层。岩层产状的影响。在水平岩层中布置地下工程时，应尽量使地下工程位于均质厚层的坚硬岩层中。若地下工程必须切穿软硬不同的岩层组合时，应将坚硬岩层作为顶板，避免将软弱岩层或软弱夹层置于顶部，后者易于造成顶板悬垂或坍塌。软弱岩层位于地下工程两侧或底部也不利，容易引起边墙或底板鼓胀变形或被挤出。(4)地下水在选址时最好选在地下水位以上的干燥岩体内，或地下水量不大、无高压含水层的岩体内。(5)地应力初始应力状态是决定围岩应力重分布的主要因素。2围岩的工程地质分析(1)围岩稳定性分析。围岩在压应力、拉应力作用下能否破

44、坏，一般可采用如下判据：一是围岩的抗压强度和抗拉强度是否适应围岩应力；二是围岩的抗剪强度是否适应围岩的剪应力。由于岩体变形与破坏的形式多种多样，主要有五种：脆性破裂，经常产生于高地应力地区块体滑移，是块状结构围岩常见的破坏形式，常以结构面交汇切割组合成不同形状的块体滑移、塌落等形式出现。岩层的弯曲折断，是层状围岩变形失稳的主要形式。当岩层很薄或软硬相间时，顶板容易下沉弯曲折断。在倾斜层状围岩中，当层间结合不良时，顺倾向一侧拱脚以上部分岩层易弯曲折断，逆倾向一侧边墙或顶拱易滑落掉块。在陡倾或直立岩层中，因洞周的切向应力与边墙岩层近于平行，所以边墙容易凸邦弯曲。碎裂结构岩体在张力和振动力作用下容易

45、松动、解脱，在洞顶则产生崩落，在边墙上则表现为滑塌或碎块的坍塌。当结构面间夹泥时，往往会产生大规模的塌方，如不及时支护，将愈演愈烈，直至冒顶。一般强烈风化、强烈构造破碎或新近堆积的土体，在重力、围岩应力和地下水作用下常产生冒落及塑性变形。常见的塑性变形和破坏形式有边墙挤入、底鼓及洞径收缩等。(2)围岩的分类。主要是鉴于围岩的稳定性对围岩进行分类，不同建设行业对围岩的分类尚不尽相同。3提高围岩稳定性的措施目前，用以提高围岩稳定性的工程措施主要有传统的支护或衬砌和喷锚支护两大类。(1)支护与衬砌。(2)喷锚支护。喷混凝土具备以下几方面的作用：能紧跟工作面，速度快，因而缩短了开挖与支护的间隔时间，及时地填补了围岩表面的裂缝和缺损，阻止裂隙切割的碎块脱落松动，使围岩的应力状态得到改善；由于有较高的喷射速度和压力，浆液能充填张开的裂隙，起着加固岩体的作用，提高了岩体的强度和整体性。喷层与围岩紧密结合，有较高的粘结力和抗剪强度，能在结合面上传递各种应力，可以起到承载拱的作用。锚杆有楔缝式金属锚杆、钢丝绳砂浆锚杆、普通砂浆金属锚杆、预应力锚杆及木锚杆等