工程地质作业2

工程地质作业2一、作业题目

1.分析某地区的地质构造及其对工程建设的影响2.阐述岩土体工程性质的主要指标及测定方法3.论述地下水对工程建设的影响及防治措施

二、某地区地质构造及其对工程建设的影响

（一）区域地质概况本次研究的地区位于[具体地理位置]，处于[大地构造单元]。该区域经历了漫长而复杂的地质演化过程，受到多次构造运动的影响，形成了现今复杂多样的地质构造格局。

（二）主要地质构造类型1.褶皱构造区内发育有一系列褶皱，其中以[褶皱名称]最为典型。该褶皱为[褶皱类型，如背斜或向斜]，轴向呈[走向方向]，核部地层为[老地层名称]，两翼地层依次变新。褶皱的形成使得地层发生弯曲变形，岩层的产状发生改变。在褶皱的转折端，岩层受挤压作用强烈，岩石破碎，节理裂隙发育，工程地质条件相对较差。例如，在进行道路选线时，如果线路穿越褶皱转折端，可能会遇到地基不均匀沉降、边坡失稳等工程问题。2.断裂构造区内断裂构造较为发育，主要有[断裂名称1]、[断裂名称2]等。这些断裂多为[断裂类型，如正断层、逆断层或平移断层]，断裂面附近岩石破碎，形成破碎带。断裂带的存在破坏了岩体的完整性，降低了岩石的强度和稳定性。对于工程建设来说，断裂带是工程地质的不利因素。例如，在修建桥梁基础时，若基础位于断裂带上，可能会因地基不均匀沉降导致桥梁结构破坏。

（三）地质构造对工程建设的影响1.地基稳定性褶皱和断裂构造的存在使得地基岩石的完整性和强度受到影响。在褶皱转折端和断裂破碎带附近，地基容易产生不均匀沉降，从而影响建筑物的稳定性。例如，在该地区建设高层建筑时，必须对地基进行详细勘察，针对可能存在的地质构造问题采取相应的地基处理措施，如桩基础、地基加固等。2.边坡稳定性由于褶皱和断裂改变了岩层的产状，在山区进行工程建设时，开挖形成的边坡容易因岩石的抗剪强度降低而发生滑坡、崩塌等地质灾害。例如，在修建公路时，若边坡开挖切穿了断裂带或位于褶皱的陡坡地段，就需要采取有效的边坡防护措施，如挡土墙、护坡等，以确保边坡的稳定性。3.地下工程在进行地下工程建设，如隧道开挖时，地质构造的影响更为显著。褶皱和断裂带可能导致地下水的富集和运移，增加施工难度和工程风险。同时，岩石的破碎也容易引起隧道围岩的坍塌，因此在地下工程选址和施工过程中，必须充分考虑地质构造的因素，采取合理的支护措施。

三、岩土体工程性质的主要指标及测定方法

（一）岩土体工程性质指标概述岩土体的工程性质指标是评价岩土体作为工程地基或建筑材料适用性的重要依据。主要指标包括物理性质指标、力学性质指标和水理性质指标等。

（二）主要指标及其测定方法1.物理性质指标密度定义：单位体积岩土体的质量，反映岩土体的紧密程度。测定方法：环刀法、蜡封法等。环刀法适用于细粒土，通过环刀在土样中切取一定体积的土样，称其质量，再根据环刀体积计算密度。蜡封法适用于易破裂土和形状不规则的土样，先将土样蜡封，称其质量，然后在水中称其质量，利用浮力原理计算密度。含水量定义：土中水的质量与土粒质量之比，反映土的干湿程度。测定方法：烘干法、酒精燃烧法等。烘干法是将土样放入烘箱中，在105110℃下烘干至恒重，然后根据烘干前后土样质量计算含水量。酒精燃烧法适用于现场快速测定含水量，将酒精倒入土样中燃烧，根据酒精燃烧前后土样质量变化计算含水量。孔隙比定义：土中孔隙体积与土粒体积之比，反映土的孔隙发育程度。测定方法：通过测定土的密度和土粒比重，利用公式计算孔隙比。土粒比重可采用比重瓶法测定，将土样磨细后放入比重瓶中，测量其在水中的质量，根据阿基米德原理计算土粒比重。2.力学性质指标压缩性指标压缩系数定义：单位压力增量下土的孔隙比减小值，反映土的压缩性大小。测定方法：通过室内压缩试验测定。将土样装入压缩仪中，在不同压力下进行压缩，测量土样的变形量，根据压力增量和孔隙比减小值计算压缩系数。压缩模量定义：土在侧限压缩条件下，竖向附加应力与竖向应变的比值，反映土抵抗压缩变形的能力。测定方法：根据压缩试验结果计算得到，公式为压缩模量=（1+e0）/a，其中e0为土的初始孔隙比，a为压缩系数。抗剪强度指标黏聚力定义：土粒间的内聚力，反映土抵抗剪切破坏的能力。测定方法：室内直剪试验、三轴压缩试验等。直剪试验是将土样放在直剪仪中，施加垂直压力和水平剪切力，测定土样的抗剪强度。三轴压缩试验是在三轴压力室中对土样施加周围压力和轴向压力，测定土样在不同应力状态下的抗剪强度。内摩擦角定义：土粒间的摩擦力和咬合力形成的剪应力与有效应力的比值，反映土的抗剪强度特性。测定方法：通过直剪试验或三轴压缩试验结果计算得到。在直剪试验中，根据不同垂直压力下的抗剪强度，绘制抗剪强度线，其斜率即为内摩擦角。在三轴压缩试验中，通过测定不同围压下土样的破坏应力，计算内摩擦角。3.水理性质指标渗透性定义：岩土体允许水透过的能力。测定方法：常水头试验、变水头试验等。常水头试验适用于渗透性较大的土，在试验过程中保持水头不变，测量一定时间内通过土样的水量，根据达西定律计算渗透系数。变水头试验适用于渗透性较小的土，通过测量水头随时间的变化，计算渗透系数。吸水性定义：土吸收和保持水分的能力。测定方法：采用烘干法测定土样吸水前后的质量变化，计算吸水率。吸水率=（吸水后土样质量烘干后土样质量）/烘干后土样质量×100%。软化系数定义：饱水状态下岩土体的抗压强度与干燥状态下抗压强度之比，反映岩土体耐水性的指标。测定方法：分别测定岩土体在饱水状态和干燥状态下的抗压强度，计算软化系数。软化系数=饱水抗压强度/干燥抗压强度。

四、地下水对工程建设的影响及防治措施

（一）地下水对工程建设的影响1.地基沉降地下水水位的变化会引起地基土的有效应力改变，从而导致地基沉降。当地下水位下降时，土的有效应力增加，土粒发生压缩，引起地面沉降。例如，在一些沿海城市，由于过度开采地下水，导致地下水位下降，地面出现了明显的沉降现象，给城市的基础设施和建筑物带来了严重威胁。2.地基承载力降低地下水会使地基土处于饱和状态，降低土的抗剪强度，从而导致地基承载力降低。特别是对于一些黏性土地基，地下水的浸泡会使土的强度显著下降。在工程建设中，如果地基土的地下水水位较高且未进行有效处理，建筑物在使用过程中可能会因地基承载力不足而产生不均匀沉降，甚至发生倾斜或倒塌。3.边坡失稳地下水对边坡的稳定性有重要影响。地下水的渗流会产生动水压力，当动水压力超过土的抗剪强度时，就会导致边坡失稳。此外，地下水还可能使边坡岩土体的含水量增加，重度增大，降低岩土体的抗滑力。例如，在山区进行道路建设时，若边坡排水不畅，地下水长期积聚，容易引发滑坡等地质灾害。4.地下水腐蚀地下水中含有各种化学成分，如氢离子、硫酸根离子、碳酸根离子等，当这些化学成分与建筑材料接触时，可能会发生化学反应，导致建筑材料的腐蚀。例如，在一些含有硫酸盐的地下水中，混凝土结构中的氢氧化钙会与硫酸根离子反应生成石膏，体积膨胀，使混凝土结构破坏。

（二）防治措施1.排水措施明沟排水：在建筑物周围或场地内设置明沟，将地下水引入集水井，再通过水泵抽出。明沟排水适用于浅层地下水且水量较小的情况，具有施工简单、成本低等优点。井点降水：包括轻型井点、喷射井点、电渗井点等。轻型井点适用于渗透系数为0.150m/d的土层，通过在井点管内抽水，降低地下水位。喷射井点适用于渗透系数较小的土层，降水深度较大。电渗井点则适用于黏性土地基，通过电渗作用加速地下水的排出。2.地基处理换填法：将地基中受地下水影响较大的软弱土层挖去，换填强度较高、压缩性较低的材料，如砂、碎石、灰土等。换填法可以改善地基的物理力学性质，提高地基承载力。强夯法：通过重锤自由落下产生的强大冲击力，对地基土进行夯实，提高地基的密实度和强度。强夯法适用于处理碎石土、砂土、低饱和度的粉土与黏性土等。水泥搅拌桩法：利用水泥作为固化剂，通过搅拌机械将其与地基土强制搅拌，形成水泥土桩体，提高地基的承载力和稳定性。水泥搅拌桩法适用于处理软土地基。3.防水措施结构自防水：通过提高混凝土的密实性和抗渗性来防止地下水的渗漏。可采用优质的水泥、外加剂等，优化混凝土配合比，加强混凝土的施工振捣。卷材防水：在建筑物的地下室、屋面等部位铺设防水卷材，形成防水层。卷材防水应选择质量可靠的卷材材料，并确保施工质量，保证卷材的铺贴牢固、密封良好。涂料防水：涂刷防水涂料形成防水层，涂料防水具有施工方便、适应复杂形状等优点。应根据不同的工程部位和要求选择合适的防水涂料。4.监测与维护地下水监测：定期对地下水位、水质等进行监测，及时掌握地下水的变化情况。通过监测数据，分析地下水对工程的影响趋