第八章 建筑工程的工程地质问题

第八章建筑工程的工程地质问题几个概念:地基:建（构）筑物都是支承在地层上,直接支承建（构）筑物重量的地层部分。基础:建（构）筑物在地下直接与地基相接触的部分。天然地基：基础直接砌置在未经加固的天然地层上时。人工地基：事先经人工加固，再修基础。按基础的埋置深度的深浅，将天然基础分为：浅基：基础的埋置深度小于5m。深基：基础的埋置深度等于或大于5m。桩基:上部结构荷载较大,作为持力层的土层埋藏较深。天然地基桩基础地基基础地基基础桩图8-1地基与基础第一节地基工程地质问题一、地基承载力（一）地基承载力:指地基所能承受的由建筑物基础传递来的荷载的能力。地基承载力满足两个条件：（1）保证地基受荷后不会使地基发生破坏而丧失稳定性。（2）地基变形不超过建筑物对地基要求的容许变形值。（二）地基承载力的确定1、地基承载力基本值（f0）：指按有关规范规定的一定的基础宽度和埋置深度条件下的地基承载力。规范：（GBj7-89）2、地基承载力标准值（fK）地基承载力基本值（f0）乘以回归修正系数则为承载力标准值（fK）回归修正系数：式中：ψ—回归修正系数；n—据以查表的土性指标参加统计的数据数；δ—变异系数。式中：μ—平均值

σ—标准差3、地基承载力设计值（f）地基承载力标准值经深、宽度修正后的地基承载力4、地基的容许承载力值：地基承载力基本值、地基承载力标准值、地基承载力设计值经安全系数修正后才是地基的允许承载力值。二、地基的工程地质评价（一）持力层的选择持力层：地基中直接支持建筑物荷载的岩土层。（二）地基的均匀性评价①填土层坡度大于100；②厚度差异小于0.05b③压缩模量判断（三）常见地基①单层地基；②双层或多层地基；③岩石地基④特殊不均匀地基第二节不良地质现象对地基稳定性影响一、岩溶与土洞对地基稳定性影响（一）地基主要持力层范围内存在岩溶或土洞，在荷载作用下可能坍塌，使地基下沉；（二）地表溶槽、石芽及漏斗造成地基不均匀沉陷（三）岩溶区有土层分布地段，研究岩溶及土洞可能性。二、地震液化和断裂对地基稳定性影响(一）液化层的判断1、土的密度大，则震动下土体的体积收缩趋小，不易液化；2、当土的渗透性不好，则不易排水，孔隙水压力增大，易液化；3、土的粘性大，不易液化；4、若土受的有效应力大，或土层受的埋深大，不易液化；5、震动强度增大到一定程度时会产生液化，一般经验认为：地震烈度在6度及其以下时，很少发现液化。（二）断层带对地基稳定性的影响地震可以使地层内产生新断裂或使原有断层复活，对地基稳定造成影响。勘察工作应查清：断层是活动的还是非活动的；断层类型及活动方式；断层形成时间；活动断层和破碎带对工程的影响。三斜坡土体移动对地基稳定性的影响在山区建筑中，建筑物经常选在斜坡上或斜坡顶，斜坡脚或临近斜坡地区，斜坡的稳定性将会影响建筑物地基稳定性及建筑物的安全运营。不稳定斜坡（一）斜坡（边坡）稳定性因素分析主要影响因素有：1、岩土类型与性质易滑地层2、岩体结构与地质构造对岩质斜坡来说，其变形破坏多受岩体中软弱面控制按软弱面与斜坡临空面的关系可分为以下情况：(1)平迭坡（2）逆向坡(3)横交坡(4)斜交坡(5)顺向坡以上讨论的仅是一组软弱结构面的情况。若软弱结构面有二组或二组以上时，要视它们的组合情况对斜坡稳定性的影响如何进行分析。第三节不良地质现象对地下工程选址的影响一地下工程所要解决的主要地质问题：1、在选择地下建筑物工程项目位置时，判定拟建工程的区域稳定性和山体岩体的稳定性。2、在已选定的工程位置上判定地下建筑工程所在岩体的稳定性。（1）围岩压力的评价（岩体作用在衬砌支护上的力。（2）地下水压力的评价（地下水对衬砌支护的压力。（3）提出保护围岩稳定性和提高稳定性的措施。二具有下列条件是宜于建洞的：1、基本地震烈度一般小于8度，历史上地震烈度及震级不高，无毁灭性地震。2、区域地质构造稳定，工程区无区域性断裂带通过，附近没有发震构造；3、第四纪以来没有明显的构造活动。理想的建洞山体具有以下条件：1、在区域稳定性评价基础上，将洞室选择在安全可靠的地段。2、建洞区构造简单，岩层厚且产状平缓，构造裂隙间距大、组数少，无影响整个山体稳定的断裂带。3、岩体完整，成层稳定，岩体结构强度不仅能抵抗静力荷载，而且能抵抗冲击荷载。4、地形完整，没有滑坡、塌方等早期埋藏和近期破坏和地形。无岩溶或岩溶不发育，山体满足进洞的同时，具有较厚的洞体顶板厚度作为防护地层；5、地下水影响小，水质满足建厂要求；6、无有害气体及异常地热；7、其他有关因素，如与运输、供给、动力源、水源等。（一）洞口的地形和地质条件洞口设在山体坡度较大的一面（大于30°），岩土层完整，覆盖层较薄，最好设在岩土层裸露的地段。不宜设在悬崖峭壁之下，在岩层破碎带。（二）洞口底标高的选择洞口底的标高一般应高于谷底最高洪水位以上0.5～1.0m的位置。各个洞口的高程不宜相差太大，要注意工艺和施工所要求的坡度。（三）洞口边坡的物理地质现象洞口应尽量避开易产生崩塌、剥落和滑坡等地段，或易产生泥石流和雪崩的地区。（一）布置洞室的岩性要求1、尽可能使地层岩性均一，层位稳定，整体性强，风化轻微，抗压与抗剪强度较大的岩层中通过。2、岩浆岩属于坚硬岩石，强度是不成问题，围岩稳定性取决于岩体的构造和风化等。3、变质岩的大部分均属于坚硬岩，但有部分属于半坚硬岩，如粘土质片岩、千枚岩和泥质板岩等，建洞容易崩塌。4、沉积岩复杂。较坚硬的岩溶不发育的石灰岩、硅质胶结的石英砂岩、砾岩等；较软弱的有泥质页岩、粘土岩、泥砂质胶结的砂、砾岩等。（二）地质构造与洞室轴线的关系1、当洞室轴线平行于岩层走向（1）在水平岩层中（岩层<5°～10°）若岩层薄，联结性差，又属于不同性质的岩层，发生塌顶。洞室位置，最好选在层间联结紧密，厚度大，不透水、裂隙不发育，又无断裂破碎带的岩层。（2）在倾斜岩层中，不利的两侧边墙所受的侧压不一致，容易造成边墙的变形。图8-12水平岩层中洞址页岩石灰岩泥灰岩图8-13倾斜岩层中洞址砂砾岩页岩石灰岩（3）在近似直立岩层中：不能把洞室选在软硬岩层的分界线上，不能将洞室置于直立岩层厚度与洞室跨度相等或小于跨度的地层内。2、当洞室轴线与岩层走向垂直正交时，为较好的洞室布置方案。（二）地质构造与洞室轴线的关系1、当倾斜岩层较陡时，开挖地下工程最好。2、当倾斜岩层较平缓时，在洞顶容易发生局部石块坍塌现象，洞顶出现阶梯形特征。陡立岩层岩性分界处中洞址页岩石灰岩单斜（陡倾立）构造中洞址洞室单斜（缓倾立）构造中洞址3、当洞室轴线穿过褶皱地层时：（1）洞室横穿向斜层。轴部岩层呈上窄下宽楔形石块，轴部岩层压力增加，洞顶岩块易坍落。在多孔的岩层，自流水储存场所，会涌水；在坚硬的岩层，地下水出现于许多节理中。（2）洞室轴线横穿背斜层。岩层如石砌的拱形结构，将上覆盖岩层的荷重传递到两侧岩体上。地压小，顶部少发生塌坍事故。图8-19向斜地段洞室轴线上的压力强度分布示意图图8-20背斜地段洞室轴线上的压力强度分布示意图（3）当洞室轴线与褶皱轴线重合时。