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1、2018年造价师土建计量重要考点汇总第一章工程地质第一节岩体的特征岩石是矿物的集合体,岩体可能由一种或多种岩石组合。工程岩体有地基岩体、边坡岩体和地下工程围岩三类。地下工程围岩是指地下的隧道、竖井、地铁、厂房、储库、车库、车站、商场等地下工程边壁周围的岩体,简称围岩。一一、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,钻孔的声佳度就越大,钻头、钻机等消耗量就越多。由于成分和结构的不同,每种矿物都有自己特有的物理性质,如颜色、光泽、硬度等。物理性质是鉴别矿物的主要依据,例如,依据颜色鉴定矿物的成分和结构,依据光泽鉴定风化程度,依据硬度鉴定矿物类别。表1.1.1矿物

2、硬度表硬度I矿物!滑苕石膏方耨“方苗:晦灰长石石英910刚王金帆号黄玉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,小刀约为55.5度,玻璃约为5.56度,钢刀约为6-7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。根据形成深度,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)o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

3、、闪长岩、辉长岩;浅成岩颗粒细小,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、闪长粉岩、辉绿岩、脉岩。喷出岩是指喷出地面形成的岩浆岩。一般呈原生孔隙和节理发育,产状不规则,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。沉积岩。沉积岩主要有碎屑结构、泥质结构、晶粒结构、生物结构。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)。变质岩。变质岩

4、的结构主要有变余结构、变晶结构、碎裂结构。块状构造(矿物均匀分布、结构均一、无定向排列,如大理岩、石英岩等)三大类岩石的主要区别:表1.1.2岩浆岩、沉积岩和变质岩的地址特征表地质特征岩类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。浅色的矿物后石英、长石、白云母等;深色的矿物有黑人母、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。常见的后后英、长石、目母、方解石、化七、局岭石等除具有变质前原来岩石的矿物,如石英、长石、君母、角闪石、辉石、方解石、白玄后、局岭后等外,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

5、状、斑状结构为特征以碎屑、泥质及生物碎屑结构为特征。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(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、砾石类土和砂土等无黏性土的(2) 土的结构和构造。单粒结构。也称散粒结构,是碎石(卵石)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。粘

6、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。土的分类。碎石土是粒径大于()2mml勺颗粒含量超过全重()50%勺土;砂土是粒径大于()2mm勺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%勺土;粘性土是塑性指数大于(»10的士;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。粘土0.0050.07560200粉土图1.1.1砂土砾石T-卵石漂石土的分类与土粒粒径3.结构面层面、节理、裂隙、裂缝、断层

7、结构面的空间位置定义为结构面的产状。结构面的产状由走和倾角三个要素表示。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。fflE1.2精构看产状要量'AB市向士CD麻向.cNFM(4) 质构造(1)水平构造和单斜构造。水平构造是虽经构造变动的沉积岩层仍基本保留形成时的原始水平产状的构造。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的构造,这种产状往往是禧曲的一翼、断层的一盘,或者是局部地层不均匀上升或下降形成的。(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(受压),使岩层形成一系列波状

8、弯曲而未丧失其连续性的构造。绝大多数裙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。褶曲是褶皱构造中的一个弯曲,两个或两个以上褶曲构造的组合构成褶皱构造,每一个褶曲都有核部、翼、轴面、轴及枢纽等几个褶曲要素。褶曲的基本形态是背斜和向斜。背斜褶曲是岩层向上拱起的弯曲,以褶曲轴为中心向两翼倾斜。当地面遭受剥蚀,在褶曲轴部出露的是较新的岩层,向两翼依次出露的是较老的岩层。不论是背斜褶曲还是向斜褶曲,在褶曲的翼部遇到的,基本上是单斜构造。1)对于深路堑和高边坡来说,仅就岩层产状与路线走向的关系而言,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,对路基边坡的稳定

9、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。最不利的情况是路线与岩层走向平行,岩层倾向与路基边坡一致,而边坡的倾角大于岩层的倾角。(首先理解岩层、边坡、倾向、走向的概念)2)对于隧道工程来说,褶曲构造的轴部是岩层倾向发生显著变化的地方,是岩层受应力作用最集中的地方,所以在褶曲构造的轴部容易遇到工程地质问题,主要是由于岩层破碎而产生的岩体稳定问题和向斜轴部地下水的问题。因此,一般从褶曲的翼部通过是比较有利孙(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逑1)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

10、型断裂构造。表1.1.4裂隙发育程度分级表发育程度等级基本特征裂隙不发育裂隙1-2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0.2

11、m,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根据裂隙的成因,一般分为构造裂隙和非构造裂隙两类。构造裂隙是岩体受地应力作用随岩体变形而产生的裂隙。它在空间分布上具有一定的规律性。按列席的力学性质,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。扭(剪)性裂隙,一般出现在褶曲的翼部和断层附近。岩体中的裂隙,在工程上除有利于开挖外,对岩体的强度和稳定性均有不利的影响。其破坏了岩体的整体性,促进了岩体的风化速度,增强了岩体的透水性,进而使岩体的强度和稳定性降低。2)断层。图LL4断层要素A日一新麻税土尿而.一旃层iff帚*F-Tfil口f

12、l-总断距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。正断层是上盘沿面相对下降,下盘相对上升的断层,它一般是受水平张应力或垂直作用力使上盘相对向下滑动而形成的。逆断层是上盘沿断层面相对上升,下盘相对下降的断层。它一般是由于岩体受到水平方向强烈挤压力的作用,使上盘沿断面向上错动而成。平推断层是由于岩体受水平扭应力作用,使两盘沿断层面发生相对水平位移的断层。(二)岩体结构特征2.岩体结构类型(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。一般沿层面方向的抗剪强度明显的比垂直层面方向的更低。(3)碎裂结构。(

13、4)散体结构。二、岩体的力学特性(一)岩体的变形特征岩体变形参数是由变形模量或弹性模量来反映的。(二)岩体的强度性质由于岩体是由结构面和各种形状岩石块体组成的,所以,其强度同时受二者性质的控制。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,岩石的强度可视为岩体强度。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。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。重量。一般来讲,组成岩石的矿物比

14、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,岩石的轻度和稳定性也较高。孔隙性。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。吸水性。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。软化性。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。抗冻性。岩石孔隙中的水结冰时体积膨胀,会产生巨大的压力

15、。岩石抵抗这种压力作用的能力,称为岩石的抗冻性。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。(理解概念)(2)岩石的主要力学性质。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。弹性模量越大,岩石抵抗变形的能力越高。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。岩石的强度。抗压强度是岩石在单向压力作用下抵抗压碎破坏的能力。岩石的抗压强度相差很大,胶结不良砾岩和软弱页岩的小20MPa坚硬岩浆岩的大于245MPa抗拉强度是岩石抵抗拉伸破坏的能力,岩石的抗拉强度远小于()抗压强度。抗剪强度是指岩石抵抗剪切破坏的能力。三项

16、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%(1-4-2-16)(压剪拉)(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。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。按电和度将士划分为如下三种含水状态:Sr50泡稍湿X态;Sr=50%80嗯很温犬态;Sr80%是饱水状态。(记忆58)土的孔隙比。土中孔隙体积与土粒体积之比,用小数表示。用来评价天然土层的密实程度。一般孔隙比小于()0.6的士是密实的低压缩性土,孔隙比大于()1.0的土是疏松的高压缩性土。土的孔隙率。是土中孔隙体积与土的

17、体积(三项)之比。土的塑性指数和液性指数。土可分为无黏性土和黏性土。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,体积不再随水分蒸发而缩小的状态为固态。塑限。半固态黏性土随含水量增加转到可塑状态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。塑性指塑性指标。液限和塑限的差值称为塑限指数,它表示粘性土处在可塑状态的含水量变化范围数愈大,可塑性就愈强。液性指数。粘性土的天然含水量和塑限的差值与塑性指数之比,称为液性指数。液性指数愈大,土质愈软。2 2)土的力学性质。土的压缩性。在荷载作用下,透水性大的饱和无粘性土,其压缩过程

18、在短时间内就可以结束。然而,黏性土的透水性低,饱和黏性土中的水分只能慢慢排出。土的抗剪强度。土对剪切破坏的极限抗力称为土的抗剪强度。3 .特殊土的主要工程性质(1)软土。泛指淤泥及淤泥质土,天然含水量大于7限,天然孔隙比大于或等于(<)1.0O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。黄土和黄土状土(以下统称黄土)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,有的即使在其自重作用下也会发生剧烈而大量的沉陷(称为湿陷性)强度也随之迅速降低。湿陷性黄土一般分为自重湿陷性和非自重湿陷性黄土

19、两种类型,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。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。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。具有显著的吸水膨胀和失水收缩,且胀缩变形往复可逆的高塑性黏土。在天然条件下,一般处于硬塑或坚硬状态,强度较高,压缩

20、性较低,一般易被误认为工程性能较好的土。(5)填土。素填土。素填土是由碎石、砂土、粉土或站性土等f种或几种材料组成的填土。按其组成物质分为碎石素填土、砂性素填土、粉性素填土和黏性素填土。素填土的工程性质取决于它的密实性和均匀性。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。(2*5=10)杂填土。杂填土是含有大量杂物的填土,按其组成物质成分和特征分为建筑垃圾土、工业废料土、生活垃圾等。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,一般不宜作为建笃物地基;对主要以建筑垃圾或一般工业废料组成的杂填土,采用适当

21、(简单、易行、收效好)的措施进行处理后可作为一般建筑物地基。(三)结构面的工程地质性质对岩体影响较大的结构面的物理力学性质主要是结构面的产状、延续性和抗剪强度。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。n级指延伸长而宽度不大的区域性地质界面。田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。IV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。v级结构面又称微结构面,常包含在岩块内,主要

22、影响岩块的物理力学性质,控制岩块的力学性质。上述5级结构面中,n、m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。工程建设要注意软弱结构面。(四)地震的震级与烈度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、折射而沿地面附近传播的波称为面波,面波的传播速度最慢。2 .地

23、震震级地震是依据地震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。3 .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匡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。地震烈度又可分为基本烈度(不可调整)、建筑场地烈度和设计烈度(可调整)。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”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

24、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。设计烈度一般可采用国家批准的基本烈度,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。4.震级与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,它们由大到小依次分布。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。

25、(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(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。(不受气候的影响)(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

26、水分布在构造裂隙中。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,甚至干泪。(二)潜水的特征潜水有两个特征:一是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入,成为潜水的主要补给来源。二是潜水自水位较高处向水位较低处渗流。(三)承压水的特征因有隔水顶板存在,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。(四)裂隙水的特征风化裂隙水

27、主要受大气降水的补给,有明显季节性循环交替,常以泉水一的形式排泄于河流中;层岩裂隙水可以是潜水,也可以是承压水。第三节常见工程地质问题及其处理方法一、特殊地基(常考,每年出一题)(一)松散、软弱土层松散、软弱土层强度、刚度低,承载力低,抗渗性差。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,也可采用固结灌浆二预制桩或灌注桩、地下连续墙或沉井等加固;对不满足抗渗要求的,可灌水泥浆坐水泥黏土浆,或地下连续墙防渗;对于影响边坡稳定的,可吸混凝土护面和打土钉支货。2)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川砂、砂_砾、碎石或块石等置换二(二)风

28、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,也可以挖除;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护面,必要时配合灌浆和锚杆加固,甚至采用砌体、混凝土和钢筋混凝土等格构方式的结构护坡。对结构面不利交强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。支撑由柱体、钢管排架发展为钢筋或型钢拱架,拱架的结构和间距根据围岩破碎的程度决定。支护多采用喷混凝土、挂网喷混凝土、随机锚杆和系统锚杆。对于裂隙发育影响地基承载能力和抗渗要求的、可以用水泥灌浆力(固或防渗。一(三)断层、泥化

29、软弱夹层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黏聚力,要注重在滑坡体上方修筑截水设施。不能在上部刷方减重的,可考虑在滑坡体坡脚采用挡土墙、抗滑桩等支挡措施,也可采用固结灌浆等措施改善滑动面和滑坡体的抗滑性能。当地下水发育影响到边坡或地下工程围岩稳定时,要及时采用洞、井、沟等措施导水、排水,降低地下水位。(四)岩溶与土洞不方便挖填的,可对岩溶进行裂隙钻孔灌浆,对土洞进行顶板打孔灌砂、沙砾,或做桩基处理。二、地下水(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工中遇到的流砂现象,按其严重程度可分下列三种:轻微流砂,当基

30、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叠地下室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出,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jl勺木夹带着细小土粒在慢慢地流动;严重流砂,基坑开挖时如发生上述现象而仍然继续往下开挖,流砂的冒出速度回迅速增加,有时会像开水初沸时的翻如此时基坑底部称为流动状态,给施工带来极大困难,甚至影响临近建筑物的安全。如果在沉井施工中产生严重流砂,那么沉井就突然下沉,无法用人力控制,以致沉井发生倾斜,甚至发生重大事

31、故。如果地下室渗流产生的动水压力小于土颗粒的有效重度,即渗流水力坡度小于临界水力坡度,虽然不会发生流砂现象,但是土中细小颗粒仍有可能穿过粗颗粒之间的孔隙被渗流携带也走。时间长了,将在土层中形成管状空洞,使土体结构破坏,强度降低,压缩性增加,这种现象称之为机械潜蚀。(四)地下水的浮托作用当建筑物基础底面位于地下水位以下时,地下水对基础底面产生静水压力,即产生浮托力。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;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%十算浮托力;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

32、。(五)承压水对基坑的作用MM=丫wH丫,丫w一一分别为黠性土的重度和地下水的重度;相对于含水层顶板的承压水头值M基坑开挖后秸性土层的厚度。所以,基坑底部结性土层的厚度必须满足式:M>丫wH/丫KK安全系数,一般取1.52.0当M<ywH/丫K,则必须用深井抽汲承压含水层中的地下水,使其承压水头下降。三、边坡稳定(一)影响边坡稳定的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 .地貌条件一般来说,坡度越陡

33、,坡高越大,对稳定越不利。例如,崩塌现象均发生在坡度大于60。的斜坡上2 .地层岩性地层岩性对边坡稳定性的影响很大,软硬相间,并有软化、泥化或易风化的夹层,最易造成边坡失稳。(1)对于深成侵入岩、厚层坚硬的沉积岩以及片麻岩、石英岩等构成的边坡,一般稳定程度是较高的。(2)对于喷出岩边坡,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)对于含有黏土质页岩、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)对于千枚岩、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

34、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。4 .地下水(都是不好的)地下水是影响边坡稳定最重要、最活跃的外在因素,地下水的作用是很复杂的,主要表现在以下几个方面:(1)地下水会使岩石软化或滞蚀,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,促使岩体下滑或崩丝(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为了确保工程的安全,针对不稳定的边坡,必须采取一些有效的防治措施。目前国内外常用的方法有:防止地

35、表水向岩体中渗透与排除不稳定岩体中的地下水,削缓斜坡、上部减重,修建支挡建筑,锚固等。1 .防渗和排水防渗和排水,是整治滑坡的一种重要手段。为了防止大气降水向岩体中渗透,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。应在大的滑坡体上布置一些排水沟,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,截住渗透的水流或将滑坡体中的积水排出滑坡体以外。另外也可采用钻孔排水的方法,即利用若干个垂直钻孔,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 .削坡削减下来的土石可填在坡脚,起反压作用,更有利于稳定。

36、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),也是一种应用广泛而有效的方法。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。4 .锚固锚固措施,有锚杆(或锚索)和混凝土锚固桩两种类型,其原理都是提高岩体抗滑(或抗倾倒)能力,预应力锚索或锚杆锚固不稳定岩体的方法,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。(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。(了解)地形上要求山体完

37、整,地下工程周围包括洞顶及傍山侧应有足够的山体厚度。如选择隧洞位置时,隧洞进出口地段的边坡应下陡上缓,无滑坡、崩塌等现象存在。隧洞进出口不应选在排水困难的低洼处,也不应选在冲沟、傍河山嘴及谷口等易受水流冲刷的地段。(2)岩性条件。地下工程位置应尽量选在坚硬完整岩石中。一般在坚硬完整岩层中开挖、围岩稳定、进度快、造价低。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。在背斜整部二岩层呈上拱形,有利

38、于洞顶的稳定。向斜核部岩层呈倒拱形,易于塌落。另外,向斜核部往往是承压水储存的场所,顶部被工程开挖时地下水会突然涌入洞室,因此,向斜核部不宜修建地下工程。因此,在布置地下工程时,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。在选址时应尽量避开大断层。岩层产状的影响。对于地下工程轴线与岩层走向垂直的情况,围岩的稳定性较好,特别是对边墙稳定有利。当岩层较陡时,稳定性最好。当岩层倾角较平缓且节理发育时,在洞顶易发生局部岩块塌落现象;对于地下工程走向与岩层走向平行的情况,若岩层薄,彼此之间联结性差,在开挖地下工程(特别是大跨度的洞室)时常常发生顶板的

39、坍塌。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。当洞身穿过软硬相间或破碎的倾斜岩层时,顺倾向一侧的围岩易于变形或滑动,造成很大的偏压力,逆倾向一侧围岩侧压力小,有利于稳定。因此,在倾斜岩层中最好将地下工程选址在均一完整坚硬的岩石中。(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、元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由于岩体在强度和结构方面的差异,隧道、竖

40、井和地下车站、仓库、厂房等地下工程的围岩,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。块体滑移岩层的弯曲折断碎裂结构岩体在张力和振动力作用下容易松动、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。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。3 .提高围岩稳定性的措施为了保证地下工程施工的安全和正常运行,应该针对岩体的不同条件,采取相应的施工方法和一定的工程技术措施,提高围岩的稳定性。目前,用以提高围岩稳定性的工程措施主要有传统的支撑或衬砌和喷锚支护两

41、大类。(1)支撑与衬砌。支撑是在地下工程开挖过程中用以稳定围岩用的临时性措施。衬砌是加固围岩的永久性结构。(2)喷锚支护。喷混凝土具备以下几方面的作用:首先,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;其次,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。此外,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。目前在大中型工程中,常用的是楔缝式金属锚杆和砂浆金属锚杆两种。(3)各类围岩的具体处理方法。1)对

42、于坚硬的整体围岩,岩块强度高,整体性好,在地下工程开挖后自身稳定性好,基本上不存在支护问题。这种情况下喷混凝土的作用主要是防止围岩表面风化,消除开挖后表面的凹凸不平及防止个别岩块掉落,其喷层厚度一般为35cm。当地下工程围岩中出现拉应力区时,应采用锚杆稳定围岩。一2)对于块状围岩,喷混凝土支护即可,但对于边墙部分岩块可能沿某一结构面出现滑动时,应该用锚杆加固。3)对于层状围岩,应以锚杆为主要的支护手段。通过锚杆将各层联结在一起,提高岩层的抗弯刚度,有效阻止各层之间的层间错动。4)对于软弱围岩,相当于围岩分类中的IV类和V类围岩,一般强度低、成岩不牢固的软岩,破碎及强烈风化的岩石。该类围岩在地下

43、工程开挖后一般都不能自稳,所以必须立即喷射混凝土,有时还要加锚杆和钢筋网才能稳定围岩。第四节工程地质对工程建设的影响一、工程地质对工程选址的影响工程地质对建设工程选址的影响,主要是各种地质缺陷对工程安全和工程技术经济的影响。1)对于一般中小型建设工程的选址,工程地质的影响主要是在工程建设一定影响范围内,地质构造和地层岩性形成的土体松软、湿陷、湿胀、岩体破碎、岩石风化和潜在的斜坡滑动、陡坡崩塌、泥石流等地质问题对工程建设的影响和威胁。2)对于大型建设工程的选址,工程地质的影响还要考虑区域地质构造和地质岩性形成的整体滑坡,地下水的性质、状态和活动对地基的危害。3)对于特殊重要的工业、能源、国防、科

44、技和教育等方面新建项目的工程选址,还要考虑地区的地震烈度,尽量避免在高烈度地区建设。4)对于地下工程的选址,工程地质的影响要考虑区域稳定性的问题。注意避免工程走向与岩层走向交角太小甚至近乎平行。5)道路选线应尽量避开断层裂谷边坡,尤其是不稳定边坡;避开岩层倾向与坡面倾向一致的顺向地一尤其是岩层倾角小于坡面倾角白勺;避免路线与主要裂隙发育方向平行,尤其是裂隙倾向与边坡倾向一致的;避免经过大型滑坡体、不稳定岩堆和泥石流地段及其下方。(一)裂隙(裂缝)对工程选址的影响裂隙(裂缝)对工程建设的影响主要表现在破坏岩体的整体性,促使岩体风化加快,增强岩体的透水性,使岩体的强度和稳定性降低。(二)断层对工程

45、选址的影响由于岩层发生强烈的断裂变动,致使岩体裂隙增多、岩石破碎、风化严重、地下水发育,从而降低了岩石的强度和稳定性,对工程建筑造成了种种不利的影响。在公路工程建设中,应尽量避开大的断层破碎带。二、工程地质对建筑结构的影响工程地质对建筑结构的影响,主要是地质缺陷和地下水造成的地基稳定性、承载力、抗渗性、沉降和不均匀沉降等问题,对建筑结构选型、建筑材料选用、结构尺寸和钢筋配置等多方面的影响。(1)对建筑结构选型和建筑材料选择的影响。例如,按功能要求可以选用砖混结构、框架结构的,因工程地质原因造成的地基承载力、承载变形及其不均匀性的问题,要采用框架结构、筒体结构;可以选用钢筋混凝土结构的,要采用钢

46、结构;可以选用砌体的,要采用混凝土或钢筋混凝土。(2)对基础选型和结构尺寸的影响。由于地基土层松散软弱或岩层破碎等工程地质原因、不能采用条形基础,而要采用片筏基础甚至箱形基础。对较深松散地层有的要采用桩基础加固,还要根据地质缺陷的不同程度,加大基础的结构尺寸。(3)对结构尺寸和钢筋配置的影响。为了应对地质缺陷造成的受力和变形问题、有时要加大承载和传力结构的尺寸,提高钢筋混凝土的配筋率。工程所在区域的地震烈度越高,构造柱和圈梁等抗震结构的布置密度、断面尺寸和配筋率要相应增大。三、工程地质对工程造价的影响工程地质勘察作为一项基础性工作,对工程造价的影响可归结为三个方面:一是选择工程地质条件有利的路

47、线,对工程造价起着决定作用;二是勘察资料的准确性直接影响工程造价;三是由于对特殊不良工程地质问题认识不足导致的工程造价增加。第二章工程构造第一节工业与民用建筑工程的分类、组成及构造建筑一般包括建筑物和构筑物,满足功能要求并提供活动空间和场所的建筑称为建筑物,是供人们生活、学习、工作、居住,以及从事生产和文化活动的房屋,如工厂、住宅、学校、影剧院等;仅满足功能要求的建筑称为构筑物,如水塔、纪念碑等。建筑物通常按其使用性质分为民用建筑和工业建筑两大类。工业与民用建筑工程的分类及应用一工业与民用建筑工程的分类及应用按厂房层数分(一)工业建筑分类1 .按厂房层数分(1)单层厂房。指层数仅为一层的工业厂

48、房,适用于有大型机器设备或有重型起重运输设备的厂房。(2)多层厂房。指层数在二层以上的厂房,常用的层数为26层,适用于生产设备及产品较轻,可沿垂直方向组织生产的厂房,如食品、电子精密仪器工业等用厂房。(3)混合层数厂房。同一厂房内既有单层又有多层的厂房称为混合层数的厂房,多用于化学工业、热电站的主厂房等。2 .按工业建筑用途分(1)生产厂房。指进行备料、加工、装配等主要工艺流程的厂房;如机械制造厂中有铸工车间、电镀车间热处理车间、机械加工车间和装配车间等。(2)生产辅助厂房。指为生产厂房服务的厂房,如机械制造厂房的修理车间、工具车间等。(3)动力用厂房。指为生产提供动力源的厂房,如发电站、变电

49、所、锅炉房等。3 .按其主要承重结构的形式分(1)排架结构型。它是目前单层厂房中最基本、应用最普遍的结构形式。(2)刚架结构型。一般重型单层厂房多采用刚架结构。(3)空间结构型。一般常见的有膜结构、网架结构、薄壳结构、悬索结构等。(二)民用建筑分类1 .按建筑物的层数和高度分(1)住宅建筑按层数分类:13为低层住宅,46层为多层住宅,79层(高度不大于28m)为中高层住宅,10层及以上或高度大于28m为高层住宅。(2)除住宅建筑之外的民用建筑高度不大于24m者为单层和多层建筑,大于24m者为高层建筑(不包括建筑高度大于24m的单层公共建筑)。(3)建筑高度大于100m的民用建筑为超高层建筑。2

50、 .按建筑的耐久年限分(1)一级建筑:耐久年限为100年以上,适用于重要的建筑和高层建筑。(2)二级建筑:耐久年限为50?100年,适用于一般性建筑。(3)三级建筑:耐久年限为25?50年,适用于次要的建筑。(4)四级建筑:耐久年限为15年以下,适用于临时性建筑3 .按建筑物的承重结构材料分(1)木结构。木结构多用在民用和中小型工业厂房的屋盖中。(2)砖木结构。一般砖木结构适用于低层建筑(13层)。(3)砖混结构。适合开间进深较小、房间面积小、多层或低层的建筑。(4)钢筋混凝土结构。(5)钢结构。适用于建造大跨度和超高、超重型的建筑物。(6)型钢混凝土组合结构。是把型钢埋入钢筋混凝土中的一种独

51、立的结构形式。型钢、钢筋、混凝土三者结合使型钢结构具备了比传统的钢筋混凝土结构承载能力大、刚度大、抗震性能好的优点。与钢结构相比,具有防火性能好,结构局部和整体稳定性好,节省钢材的优点。型钢混凝土组合结构应用于大型结构中,力求截面最小化,承载力最大,可节约空间,但是造价比较高。4 .按施工方法分(1)现浇、现砌式。(2)装配式混凝土结构。装配式结构可分为装配整体式框架结构、装配整体式剪力墙结构、装配整体式框架-现浇剪力墙结构、装配整体式部分框支剪力墙结构。2)装配整体式剪力墙结构和装配整体式部分框支剪力墙结构,在规定的水平力作用下,当预制剪力墙构件底部承担的总剪力大于该层总剪力的50%寸,其最

52、大适用高度应适当降低;当预制剪力墙构件底部承担的总剪力大于该层总剪力的80%寸,最大适用高度应取表2.1.1中括号内的数值。)(新增)(7度装配整体式框架一现浇剪力墙结构120)5 .按承重体系分(1)混合结构体系。一般在6层以下。根据承重墙所在的位置,划分为纵墙承重和横墙承重两种方案。纵墙承重方案的特点是楼板支承于梁上,梁把荷载传递给纵墙。横墙的设置主要是为了满足房屋刚度和整体性的要求,其优点是房屋的开间相对大些,使用灵活。横墙承重方案的主要特点是楼板直接支承在横墙上,横墙是主要承重墙,其优点是房屋的横向刚度大,整体性好,但平面使用灵活性差。(2)框架结构体系。其主要优点是建筑平面布置灵活,

53、可形成较大的建筑空间,建筑立面处理也比较方便;主要缺点是侧向刚度较小,当层数较多时,会产生较大的侧移,易引起非结构性构件(如隔墙、装饰等)破坏,而影响使用。(3)剪力墙体系。剪力墙体系是利用建筑物的墙体(内墙和外墙)来抵抗水平力。因为剪力墙既承受垂直荷载,也承受水平荷载。高层建筑主要荷载为水平荷载,墙体既受剪又受弯,所以称剪力墙。剪力墙一般为钢筋混凝土墙,厚度不小于160mm剪力墙的墙段长度一般不超过8m适用于小开间的住宅和旅馆等。在180m高的范围内都可以适用。剪力墙结构的优点是侧向刚度大,水平荷载作用下侧移小;缺点是间距小,建筑平面布置不灵活,不适用于大空间的公共建筑,另外结构自重也较大。

54、(4)框架一剪力墙结构体系。框架一剪力墙结构是在框架结构中设置适当剪力墙的结构,具有框架结构平面布置灵活,有较大空间的优点,又具有侧向刚度较大的优点。框架一剪力墙结构中,剪力墙主要承受水平荷载,竖向荷载主要由框架承担。Jg袈一剪力墙结构一般适用于不超过170m高的建筑。(5)筒体结构体系。在高层建筑中,特别是超高层建筑中,水平荷载越来越大,起着控制作用。筒体结构是抵抗水平荷载最有效的结构体系。筒体结构可分为框架-核心筒结构、筒中筒和多筒结构等。框筒结构为密排柱和窗下裙梁组成,亦可视为开窗洞的墙体。内筒一般由电梯间、楼梯间组成。内筒与外筒由楼盖连接成整体,共同抵抗水平荷载及竖向荷载。这种结构体系适用于高度不超过300m的建筑。多筒结构是将多个筒组合在一起,使结构具有更大的抵抗水平荷载的能力。(6)桁架结构体系

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