工程地质学原理重点最新完整复习总结

1、工程地质条件 :与工程建设有关的地质因素的综合。它是在自然地质历史发展 演化过程中形 成的, 是客观存在。 地质因素包括岩土类型及其工程性 质、地质结构、地貌、水文 地质、工程动力地质作用和天然建筑材料 等方面 ,它是一个综合概念。工程地质问题 :指工程地质条件与建筑物之间所存在的矛盾或问题。工程地质学 :工程地质学是地质学的分支学科。 它是一门研究与工程建设有关 的地质问 题、为工程建设服务的地质科学 ,属应用地质学范畴。工程地质学的主要任务 : 阐明建筑地区的工程地质条件 , 并指出对建筑物有利的和不利的因 素; 论证建筑物所存在的工程地质问题 , 进行定性和定量评价 , 作出确 切的结论

2、; 选择地质条件优良的建筑场址 , 并根据场址的地质条件合理配置各 个建筑物 ; 研究工程建筑物兴建后对地质环境的影响 ,预测其发展演化趋势 , 并提出对地 质环境合理利用和保护建议 ; 根据建筑场址的具体地质条件 ,提出有关建筑物类型、规模、结构 和施工方 法的合理建议 , 以及保证建筑物正确使用所影注意的地质要 求; 为拟定改善和防治不良地质作用的措施方案提供地质依据。工程地质分析的基本方法主要有自然历史分析法、 数学力学分析法、 模型模拟试验和工程 地质类比(1自然历史分析法即地质学方法 , 它是工程地质学最基本的一种研究方法。 自然历 史分析法就是 通过研究工程地质问题 (现象 形成的

3、地质历史和所处 的自然地质环境 , 根据它的形 态 (外形 和地质结构、 变形破坏形迹 , 以及影响其稳定性的各种因素的特征和相互 关系, 从而对它的演变阶 段和稳定状况作出评价和预测的一种方法。(2 数学力学分析法 :是在自然历史分析的基础上开展的。 对某一工程地质问题或工程 动力地质现 象, 在进行自然历史分析之后 , 根据所确定的边界条件和 计算参数 , 运用理论公式或 经验公式进行定量计算 , 给出评价或预测 结果的方法。(3 模型模拟试验法 :是用来探索自然地质作用规律 , 揭示某一工程动力地质作用或工 程地质问题产 生的力学机制、发生、发展演化全过程 ,最终作出正确工程地质评价的方

4、法。(4 工程地质类比法 :是将已建建筑物工程地质问题的评价经验运用到自然地质条件与之 大致相同 拟建的同类建筑物中去的一种定性、 半定量方法。 这种方法 的基础是相似性。即 自然地质条件、建筑物的工作方式、所预测的工 程地质问题性质都应大致相同或 近似。活断层 :指目前正在活动的断层 , 或近期曾有过活动而不久的将来可 能会重新 活动的断层。 “近期”的概念应遵循两大原则 :(1 . 应从 断裂活动的延续性考虑 ;(2 . 应 考虑对工程建设最有利、最合适。 “不久的将来 ”,以应结合工程寿命来考虑 , 工程 的使用年限一般为 数十年, 一些大型水利工程级核电站等重要建筑物为一百年或更 多一

5、 些 ,总的按 100年考虑较为合适。活断层的活动方式 :以及和地震的关系(1 一种是以地震方式产生间歇性地突然滑动 ,这种断层称地震断 层或粘滑型断 层;(2 一种是沿断层面两侧岩层连续缓慢滑动 ,这种断层称蠕变断层 或蠕滑型断 层。(1前者:围岩强度高 ,断裂带锁固能力强 ,能不断积累应变能 ,当 应力达到一定强 度极限后产生突然滑动 ,迅速而强烈地释 放应变能 ,造成地震。故沿这种断层往往有 周期性地震活动。(2 后者:围岩强度低 ,断裂带内含有软弱充填物 ,或孔隙水压、地 温的高异常带 内,断裂带锁固能力弱 ,不能积累较大的应 变能 ,在受力过程中易于发生持续而缓慢地 滑动。断层活 动

6、一般无地震发生 ,有时可伴有小震。活断层的鉴别标志(1. 地质标志 :a .断层两侧地层岩性和产状截然不同 , 被错断 , 是最本质最重要最 可靠的标志。 注意与滑动面区别 ;b .第四纪沉积层变形 ,砾石层中的砾石受剪断或压碎 ,视断层性质 而定 ;c .断层带 ( 面的岩石因挤压磨碎 , 表现为松散、未胶结的破碎带。d .在强震过程中沿活动性断裂带常常出现地裂缝。(2. 地貌标志 :a . 风“口”、“垭口b .夷平面解体c .阶地变化d .河流弯e .山脊山谷错动f . 两种地貌单元直线相接的部位g .滑坡、崩塌、泥石流等物理地质现象发育部位。地震 :在地壳表层 ,因弹性波传播所引起的震

7、动作用或现象。按其成 因可分为 构造地震、火山地震和陷落地震。此外 ,人类工程活动如采 矿、水库蓄水、深井注 水、地下爆破、核爆炸也可诱发地震。震源参数 :根据地震记录图 , 按弹性变位理论进行复杂计算 , 还可求出限定 震源物理过程 的多个物理量 ,通称为 震源参数 。 需要以下七个物理 量,即:(1断层面长度 (L; (2 断 层宽度 (W; (3断层走向; (4断层倾向和倾角 ; (5断层错动方向 ; (6断层错距 (D; (7断 层破裂 的扩展速度。地震震级 :是表示地震本身大小的尺度 ,是由地震所释放出来的能量大小 所决定的。 释放 出的能量愈大则震级念大 , 因为一次地震释放的能量

8、 是固定的 ,所以无论在任何地方 测定只有一个震级。地震烈度 :是衡量地震所引起的地面震动强烈程度的尺度。它不仅取决于地震能量 ,同时也受震源深度、震中距、地震传播介质等因素的制约。 一次地震只有一个震级 ,但 不同地点 ,烈度大小是不一样的。基本烈度 :指在今后一定时间 (按一百年考虑和一定地区范围内一般场地条件 下可能遭受的最大烈度。场地烈度 :根据建设场地具体的工程地质条件而对基本烈度的调整或修正。一般调整范围：0.5'1.0度设防烈度:是根据建筑物的重要性 , 经济性等需要对基本烈度的调整。地震小区划调整烈度小区划、调整反应谱小区划和设计地震动小区划。(1调整烈度小区划 ：在位

9、于同一个基本烈度区内的场地内 , 不同地段水文地质工程地质条件有所不 同,据此调整各地段的烈度使之较基本烈度有所增减, 分别得出各地段的场地烈度 ,从而区划出具不同场地烈度的各小 区, 每一小区按其场地烈应选用相应的地震系数 (及再按静力法确定该小区设计用地震力。故这种小区划实质上是静力的小区划.(2调整反应谱小区划 ：认识到地面震动的频谱特征对建筑物因共振而破坏的重要作用, 自 20世纪 50年代兴起了结构抗震设计的反应谱理论。 它假定结构为单质点弹性体 , 作用于其基 底的地震运动则简化为简谐振动 , 此时结构系统的动力反应不仅决定于地面运动的 最大加速度和频谱特征,还取决于结构物本身的动

10、力特性 ,主要是结构的自振周期 (T 和阻尼比(Z(3设计地震动小区划 ：在统一考虑地震环境和场地条件的基础上进行。 考虑地震环境就是首先进行 地震危险性概率分析 , 根据场地的地震环境确定基岩地震 动参数;考虑场地条件 ,最 好的办法就是进行场地地震反应分析。场 地地震反应分析是由基岩向上覆土层输入数值向上的剪切波 , 将上覆土层作为一个“结构体”计算其动力反应 , 求出地面加 速度时程和反 应谱。砂土液化 :饱和砂土在地震、 动力荷载或其他外力作用下 , 受到强烈振动而 丧失抗剪强度 , 使砂土处于悬浮状态 ,致使地基失效的作用或现象。 或称为振动液化砂土液化引起的破坏主要有四种 :(1涌

11、砂:涌出的砂掩盖农田 ,压死作物 ,使沃土盐碱化、砂质化 , 同时造成河床、 渠道、径井筒等淤塞 ,使农业灌溉设施受 到严重损害。(2地基失效 :砂土液化造成地基的承栽能力完全丧失 ,则其上的建 筑物就会产生 强烈沉陷、倾倒 ,甚至倒塌。(3 滑塌:由于下伏砂层或敏感粘土层震动液化和流动 ,可引起大规 模滑坡。这类 滑坡可以产生在极缓 ,甚至水平场地。 (4 地面沉降及地面塌陷 :饱水疏松砂因扰动而 变密,地面也随之而 下沉, 低平的滨海湖平原可因下沉而受到海湖及洪水的浸淹,使之不适于作为建筑物地基。岩石风化 :岩石在各种风化营力作用下 , 所发生的物理和化学变化过程 , 称 为岩石风化。 它

12、包括岩石所感受的风化作用和其所产生的结果两个方 面。风化作用可分为物理 风化、化学风化和生物风化三种。分带的标志1. 颜色 :风化程度不同 ,颜色有明显差异2. 岩体破碎程度 :随着风化程度加深 ,完整岩石逐渐变为碎块状、碎 石土状、砂 粒、粉粒、粘粒。3. 矿物成分变化 :不同矿物抗风化能力不同 （如前所述 ,可依据矿 物共生组合规 律,作为风化壳垂直分带标志。4. 岩石水理、物理、力学性质变化 :在风化壳剖面上 ,有上到下这些 性质变化趋 势是:孔隙性、压缩性有大到小；吸水性由强到弱；声波速度由小到大；强度 由低到高等。5. 钻探掘进及开挖中的技术特性 :风化程度不同的岩石 , 其完整性和

13、 坚固性不 同,因此 ,勘探中的钻探方法、钻进速度、岩芯采取率、 掘进方法及难易程度是不同 的,同时施工中开挖方法及进度各异。斜坡变形破坏 :是内、 外动力地质作用及人类活动作用下 , 斜坡岩土体处于不稳定状态或失稳的一种现象。斜坡破坏:系指斜坡岩 （土 体中已形成贯通性破坏面时的变动。斜坡变形 : 在贯通性破坏面形成之前 ,斜坡岩体的变形与局部破裂 , 称为斜坡变 形。变形体 :斜坡中已有明显变形破裂迹象的岩土体 , 或已查明处于进展 性变形的 岩土体 ,称为变形体 。斜坡应力场的基本特征（1由于应力的重分布 ,斜坡周围主应力迹线发生明显偏转。无论是 在重力场条 件下,还是在以水平应力为主的

14、构造应力场条件下 , 其总的特征表现为愈靠近临空面 最大主应力愈接近平行于临空 面, 最小主应力则与之近于正交 , 向坡体内部逐渐恢 复到原始应力 状态。(2 由于应力分异的结果 ,在临空面附近造成应力集中带。但坡脚区和坡缘 (斜坡面与坡顶面的交线 区情况有所不同 :坡脚附近最大 主应力 (相当于临空面的切向 应力 显著增高 ,且愈近表面愈高 ; 最小主应力 (相当于径向应力 显著降低 ,于表面处 降为零 ,甚至 转为拉应力。因而 ,这一带是斜坡中应力差或最大剪应力最高的部位,形成一最大剪应力增高带 ,通常是斜坡中最容易发生变形和破坏的部位 ,往往因此而产生与坡面或坡底面平行的压致拉裂面。坡缘

15、附近 ,在一定条件下 ,坡面的径向应力和坡顶面的切向 应力可转为拉应力 ,形成一张力带。 因而 ,这些部位的岩体容易 被拉裂形成与坡面近于平行的拉裂面。(3 与主应力迹线偏转相联系 ,坡体内最大剪应力迹线由原先直线变 为近似圆弧 线 ,弧的下凹面朝着临空方向。这也是均质岩土体中斜坡破坏面成圆弧状的原因。(4 坡面处由于径向压力实际等于零 ,所以实际上处于单向应力状态 (不考虑斜坡走向方向的c2寸，向内渐变为两向或三向(考虑c2时状态。简述影响斜坡稳定性的因素最主要的有岩土类型及性质、地质结构、水文地质条件等。除此 之外,还有岩 石风化、地表水、大气降水作用、地震及人类活动等。 这些因素综合起来

16、可分为 两大方面 :内在因素和外在因素。内因 :1. 地形地貌 2. 地层岩性 (岩土类型和性质3. 地质结构构造 4. 地下水分布 5. 植被作用外因:1. 水的作用:(1地表水(地面径流、河流等作用 ; (2地下水作用 ; (3降水(融 雪作用2. 地震作用 3. 人为作用:(1爆破和机械振动 ; (2切坡或加载 ; (3破坏植被; (4 矿 藏开采渗透变形或渗透破坏当渗透力达到一定值时 , 岩土中一些颗粒、 甚至整体就发生移动 , 从而引起岩 土体的变形和破坏。这种作用或现象 ,称为 。管涌或潜蚀 :在渗流作用下 , 单个土颗粒发生独立移动的现象。 可分为垂直管 涌和水平管 涌。流土 :

17、在渗流作用下 ,一定体积的土体同时发生移动的现象。一般发 生在均质砂 土层和亚砂土层中 ,流沙就是 ,危害大于管涌。渗透变形产生的条件(1 必要条件是 :渗透水流有足够大的动水压力和土体具有一定的 结构特性。 结 构特性包括土中粗细颗粒直径比例、 细粒物质含量和土 的级配特征等方面。(2充分条件:1宏观地质因素 :(1地层组合关系 :在坝基下表现最为明显。 (2 地形地貌条件 沟谷切割 ,古河道分布2、工程因素主要包括 :大坝及汲水井的渗流出口条件 ;库水位的急剧消落 ;施工破坏 坝前弱透水层 ; 建 筑物地面轮廓等仅讨论渗流出口条件问题。 坝后渗 流溢出口直接临空 , 且此处的水 力梯度较整

18、个渗径上的平均水力梯度为高,水流方向也有利于土的松动和悬浮 ,最易产生渗透变形。 岩溶作用 :地下 水和地表水对可溶性岩石的破坏和改造作用。岩溶 :岩溶作用及其所产生的地质现象和水文现象的总称。 国际上称 为喀斯 特。岩溶发育的基本条件 :(1 具可溶性岩石 ;(2 具溶蚀能力的水 ;(3 具良好的水的循环交替条件 ,即具有良 好的地下水补给、径流和排泄条件。 岩溶渗漏的形式按渗漏通道 :分为(1裂隙分散渗漏 ;(2 管道集中渗漏。 按库水漏失特 点:分为:(1 暂时性渗漏 (库水饱和库底包气带的 岩溶洞穴和裂隙所消耗的水量 ,待洞穴和裂隙饱 水后渗漏即停 止。库水贮于岩体空隙中 ,不会造成水

19、量的损失。 ;(2 永久性渗漏 (库水通过岩溶化岩体流向本河下游、邻谷、低 地及干流等处 ,造 成库水的损失。岩溶地基变形破坏的主要方式(1 地基承载力不足 :在覆盖型岩溶区 ,上覆松软土强度较低 ,或建筑荷载过大 , 引 起地基发生剪切破坏 , 进而导致建筑物的变形和破 坏。(2 地基不均匀下沉 :在覆盖型岩溶区 ,下伏石芽、溶沟 ,落水洞、漏斗等造成基岩 面的较大起伏 ,当其 上部有性质不同、厚度不等的粘性土分布时 ,在 建筑物附加荷载作用下 , 产生地基不 均匀下沉 , 从而导致建筑物的倾 斜、开裂、倾倒及破坏。(3 地基滑动 :在裸露型岩溶区 ,当基础砌置在溶沟、溶隙、落水洞、漏斗附近

20、 时 , 有可能使基 础下岩体沿倾向临空的软弱结构面产生滑动 , 进而引 起建筑物的破坏 (图 7.20。(4 地表塌陷在地基主要受力层范围内 ,如有溶洞、暗河、土洞时 ,在自然条 件下 ,或因建筑物 的附加荷载、抽排地下水等因素作用 ,产生洞顶坍 塌,引起地面沉陷、开裂 ,以至使地 基突然下沉 ,形成地表塌陷 ,进 而导致建筑物的破坏。岩溶渗漏的防治措施（一、降低岩体透水性、截断渗漏通道（二、合理导水导气。我国水利建设实践中 ,采用灌（灌浆、 铺（铺盖、堵 （堵洞、 截（截渗、导 （疏导等方 法处理岩溶渗漏问题。岩溶地基处理措施 （7 种（1挖填（2 跨盖（3灌浆（4 桩基（5合理疏导水气

21、（6绕避（7 强夯河流的侵蚀、沉积作用 :是河流地质作用的重要形式 , 是改变地形最重要的地质作用之一 , 两者既相互依 存又相互制约 ,此长彼伏。河流搬运作用 :介于侵蚀与沉积作用之间的过渡过程。换句话说 ,侵蚀与沉积作 用平衡时 , 河流 地质作用以搬运为主。 河流的变化与发展是水流与河 床相互作用的结果。河流工程地质问题在河流上修建各种建筑物 ,必然会产生各种工程地质问题。一、水库淤积 壅水淤积、异重流淤积（1壅水淤积 :建库后 ,因洪水期浑水进入壅水段 ,泥沙扩散到全 断面,随着挟沙能 力沿流程降低 ,泥沙沉积于库底 ,且粗粒沉积 于上游 ,细粒沉积在下游 ,形成淤积三角 洲,这就是壅

22、水淤积 。 (2 异重流淤积 :当入库水流含沙量高 ,并有足够的流速时 ,浑水 进入壅水段后可不与清水混淆扩散而潜入清水之下 , 沿库底向下 游继续运动 , 并可 一直运行到坝前 , 并在回流作用下使水库变浑 , 细颗粒缓缓落于库底 , 多见于多泥沙 河流中。 如果及时开启排沙 底孔闸门 ,异重流浑水即能排出库外。二、坝下游河床再造 :建库改变了下游河道的水动力条件 , 破坏了河床原有平衡状态 , 引起下游河床 再造 ,建立新的平衡河道。建库后 ,下泄水流对下游河 床产生冲刷作用。下游冲刷有 时可达到很长的距离。三、破坏工程建筑的稳定 :1. 侵蚀作用 ,威胁着紧靠河岸 ,甚至远离河岸建筑物的

23、安全。2. 河底冲刷,威胁跨河建筑物 (如桥梁、堤坝地基的稳定性。3. 侧向侵蚀 ,会引起岸坡滑坡、崩塌等。4. 搬运和沉积作用 ,使码头、取水建筑物等发生淤塞降低效能。5. 水库淤积作用会降低水库的效能 ;更为严重的是 ,由于河床的淤 浅、淤高 ,形 成地上悬河 ,在洪水季节造成河流决口 ,甚至改道 ,带 来极大的灾害。河流环境工程地质问题 :1. 水库诱发地震 ,微震频繁 ;2. 耕地的盐碱化 ;土地沙化加剧 ;3. 泥沙淤积 :地下水位普遍上升 ;4. 黄土湿陷、裂缝、滑坡、房屋和水井倒塌、地下水质恶化、土 地沼泽化和 盐渍化等。泥石流 :是指发生在山区小型流域中、短暂的、饱含泥沙的特殊

24、洪流,是水土流失发展到严重阶段的表现。流体重度一般大于13kN/m3,含沙量大于600kg/m3。泥石流的形成条件必须具备三大条件 :地形条件、地质条件和气象水文条件。1. 地形条件 : 主要指沟谷条件2. 地质条件 :主要决定了松散固体物质来源3. 气象水文条件 :水动力条件泥石流的基本特征(1 类型特征泥石流流域形态分类 :沟谷型、山坡型和标准型泥石流按泥石流的物质组成分类 :泥流型、水石型、泥石型按泥石流的流体性质分类 :粘性和稀性泥石流(2泥石流的重度特征 :取决于水体与固体物质含量的相对比例以及固体物质中细颗粒 成分的多少。 固体物质百分含量愈高、细颗粒成分愈多 ,泥石流重度 愈大。

25、 沟道纵坡与重度也有 一定关系。 纵坡愈大 , 重度愈大。 重度大、 浮托力大、搬运能力强、破坏力大。(3泥石流的结构特征 :1 网格结构 :由粘粒和含电解质的水构成。2 网粒结构 : 由砂粒和细粒浆体所构成。3格架结构 :由石块与具有网粒结构的粗粒浆体所构成。较前两种 冲击力大 ,破 坏性大。(4泥石流的运动特征流态除受沟床条件控制外 ,主要受水体与固体物质量的比值以及 固体物质的粒 径级配所制约。泥石流流态 有三种 :紊动流、扰动流和蠕动流。还具有直进性和脉动性特征。泥石流防治1. 生物措施 :采用植物造林 , 种植草皮及合理耕种等方法 , 使流域内形成一种 多结构的地面 保护层,以拦截降

26、水 ,增加入渗及汇水阻力 ,保护表土 免受侵蚀。当植物群落形成后 , 不仅能防治泥石流 ,而且改变了水分 和大气循环 ,对当地农业、林业都有好处。2. 工程措施 :主要类型有 : 防治泥石流发生的措施 (挡土墙、护坡、调洪水库、截水沟和引 水渠 ; 拦截泥石流措施 ( 拦挡坝 ; 泥石流排导措施 ( 排导沟、渡槽、急流槽、导流堤等 ; 储淤工程 (拦淤库和储淤场。3. 综合治理 :在泥石流防治中 ,最好采用生物防治和工程措施相结合的办法。 这样既可以做 到当年见效 , 又可在较短时间内防止泥石流的发生 , 这 种方法称为综合治理。诱发地震:是指由于人类活动而导致的地震活动。 在一定条件下 , 人类的工 程活动可以诱 发地震 , 诸如修建水库、 城市或油田的抽水 (液 或注水 (液 、 矿山坑道的崩塌、 以 及人工爆破或地下核爆炸等都能引起当地 出现异常的地震活动 ,这类地震活动统称 为 诱发地震 。地面沉降 :是指地面高程的降低 , 又称地面下沉或地沉 , 均指地壳表面某一 局部范围内的 总体下降运动。地面沉降的特点 :以缓慢的、 难于觉察的向下垂直运动为主 , 只有少量