工程地质复习

1、工程地质条件包含的因素。建筑场地及其邻近地区的地形地貌、地层岩性、地质构造、水文地质、自然地质作用与现象等。矿物的颜色按成因分为：自色、他色、假色；矿物的光泽，按强弱程度分为：金属光泽，半金属光泽，非金属光泽；条痕指甲可以刻画石膏；解理：矿物受外力作用后沿一定方向破裂成光滑平面的性质。断口：矿物受外力作用后无规则的不具方向性的破裂两者关系 解理和断口是互为消长的。硬度、解理、断口等属于力学性质。方解石遇盐酸起泡； 岩石按成因分为：岩浆岩、沉积岩、变质岩；沉积岩是地壳表面分布最广的一种层状岩石。按表面积，陆地表面的75%和几乎全部洋底为沉积岩；岩浆岩依据冷凝时地质环境的不同，分为：深成岩、浅成岩

2、、喷出岩；岩浆岩依据SiO2的含量，分为：超基性岩、基性岩、中性岩、酸性岩；岩浆岩的构造：块状、流纹状、气孔状、杏仁状；层理构造是沉积岩最基本最特别的构造；片理构造是属于变质岩；属于岩浆岩的岩石：花岗岩、玄武岩、闪长岩；属于沉积岩的岩石：砂岩、页岩、石灰岩；属于变质岩的岩石：大理岩、石英岩、板岩；科学家将地质年代划分为：新生代、中生代、古生代、元生代、太古代；岩浆岩与周围已知地质年代的沉积岩的接触关系，分为：侵入接触、沉积接触。内容岩层产状包括：走向、倾向、倾角；定义，角度表示岩层在空间的位置，称为岩层产状1.走向：走向线岩层面与水平面的交线。走向 走向线两端所指的方向。 以方位角表示。注意：

3、两端所指的方向，走向的方位角有两个，相差1800。2.倾向：最大倾斜线垂直走向线顺倾斜面向下引出的直线。倾向 最大倾斜线在水平面的投影所指的方向。 以方位角表示，只有一方向，且与走向垂直。走向倾向90度3.倾角（真倾角）：所测量的岩层面与水平面的最大夹角。它是沿着岩层的真倾斜方向测量得到的，最大倾斜线与其在水平面上投影的夹角。沿其它方向所测得的倾角是视倾角。090度变化褶皱有两种基本形态背斜、向斜，各自特点；褶皱地质评价向斜水平岩层受力后下凹弯曲，两翼地层相向倾斜，核部地层时代最新，两翼地层时代渐老背斜水平岩层受力后上凸弯曲，两翼地层相背倾斜，核部地层时代最老，两翼地层时代渐新核部由于褶皱核部

4、岩层受挤压作用，产生许多裂隙，直接影响岩体的完整性和强度，在石灰岩地区还往往使岩溶较为发育。所以在核部布置各类建筑工程必须注意岩层的坍落、漏水及涌水问题；翼部在褶皱翼部布置建筑工程时，如果开挖边坡的走向近于平行岩层走向，且边坡倾向与岩层倾向一致，边坡坡角大于岩层倾角，则易造成顺层滑动现象。隧道轴线平行于褶皱轴线时，一般布置在褶皱翼部，通过均一岩层。因为褶曲地层受到强烈的拉伸和挤压，岩层破碎，常形成洞顶坍落，而在向斜核部则是储水较丰富的地段。褶皱的翼部基本为单斜构造对建筑物的地基，一般没有特殊不良影响深路堑和高路堤路线垂直岩层走向；或路线平行岩层走向，但岩层倾向与边坡倾向相反时，对路基边坡的稳定

5、性是有利的路线走向平行岩层走向，边坡与岩层倾向一致，在松软岩石分布地区，边坡很容易发生风化剥蚀，产生严重坍塌，其中最严重的情况是边坡的倾角比岩层的倾角还大对于隧道工程从褶曲翼部通过是比较有利的，但是如果中间有松软岩层或软弱构造面，则在顺倾向的一侧洞壁，会出现明显偏压现象，甚至导致支撑破坏，局部坍塌根据岩体断裂后，两侧岩块相对位移的情况，断裂构造可分为裂隙和断层两类。节理（裂隙），按形成的力学性质，分为：张节理、剪节理（扭性节理）；断层，按两盘相对位移的方向，分：正断层、逆断层、平移断层（平推断层）；特点正断层上盘下降，下盘上升，水平张应力及重力逆断层上盘上升，下盘下降，水平挤压力平推断层两盘水

6、平错动（断层面近直立），水平扭应力 断层的工程地质评价；断层降低了岩石的强度和稳定性，断层破裂带力学强度低，压缩性大，会发生较大沉陷，易造成建筑物断裂或倾斜，断裂面是极不稳定的滑移面，对岩质边坡稳定和桥墩稳定有重要影响。断层上下盘的岩性也可能不同，在此处进行建筑工程，可能产生不均匀沉降隧道工程通过断裂破碎带地段，容易发生坍塌沿断裂破碎带地段易形成风化深槽及岩溶发育带，断层陡坡或悬崖多处于不稳定状态，容易发生坍塌断裂破碎带经常为地下水的良好通道，施工中若遇到断层带时会发生涌水问题构造断裂带在新的地壳运动影响下，可能发生新的移动，即活断层总之，断层对工程建筑造成了种种不利的影响，在进行工程建设时，

7、要尽量避开大的断层破碎带 不整合的基本类型有平行不整合、角度不整合；特点平行不整合：不整合面上的两套岩层之间的地质年代不连续，缺失沉积间断期的岩层，但彼此的产状基本上一致，称为假整合角度不整合：不仅不整合面上下两套岩层之间的地质年代不连续，而且二者的产状也不一致，下伏岩层与不整合面相交有一定的角度。评价不整合面，是下伏古地貌的剥蚀面，有比较大的起伏，同时常有风化层或底砾存在，层间结合差，地下水发育，当不整合面与斜坡倾向一致时，如开挖路基，经常会成为斜坡滑坡的边界条件，对工程建筑不利。岩石的抗压强度最高，抗剪强度居中，抗拉强度最小；岩石的抗冻性，指标。抗冻性岩石抵抗水结冰时体积膨胀产生的压力的能

8、力。强度损失率抗冻试验前后抗压强度之差与试验前抗压强度之比。土的工程性质，主要取决于：土的粒度成分和矿物成分；土的粒度成分和工程性质的关系（60页）土的粒径由大到小逐渐变化时，土的工程性质也相应地发生变化。因此，在工程上粒组的划分在于统同一粒组的工程性质相近，而与相邻粒组土粒的性质有明显差别。颗粒级配曲线的坡度，可以大致判断土的均匀程度，如果曲线平缓，则表示土粒不均匀；次生粘土矿物，主要有高岭石、伊利石、水云母、及蒙脱石等。结合水毛细水定义及其对建筑工程的影响（69页）.a产生毛细压力b.对土中气体的分布和流通有一定影响，产生封闭气体c.助长地基土的冰冻现象，使地下室潮湿，危害房屋基础及公路路

9、面，促使土沼泽化，盐渍化单粒结构、集合体结构（包括蜂窝状结构、絮状结构，为黏性土特有）相对密实度Dr；岩土的界限含水量包括液限、塑限、缩限。塑性指数；液性指数；粒径大于0.075mm的颗粒含量不超过全重50%，塑性指数IP10的土称为粉土塑性指数IP10的土称为粘性土，粘性土根据塑性指数细分软土的物理力学特性；天然含水量高(多为5070，大于液限，sr95%)、孔隙比大(常为1.0-2.0，高达2.4) 透水性低（渗透系数为106108 cm/s） 高压缩性（压缩系数一般为0.70.5Mpa-1）抗剪强度低（不排水抗剪强度小于20KPa） 触变性和蠕变性湿陷性黄土定义（104页）凡天然黄土在覆

10、土的自重压力作用下，或在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附加下沉的，称为湿陷性黄土。填土根据组成物质，可分：素填土、杂填土、冲填土；素填土由碎石、砂土、粉土等一种或几种材料组成。岩土的水理性质主要有含水性、给水性、透水性。3个度关系1.岩土的含水性容水性岩土能容纳一定水量的性能。衡量指标：容水度。持水性岩土在重力作用下仍能依靠分子力和毛细管力在空隙中保持一定水量的性能。衡量指标：持水度。2.岩土的给水性岩土在势能作用下向外释放水量的性质和能力，给水度。3.岩土的透水性岩石允许重力水渗透的能力称为透水性，常用渗透系数表示地下水按埋藏条件可分为：包气带水、潜

11、水、承压水;地下水根据含水层的空隙性质，可分为：孔隙水、裂隙水、岩溶水；包气带水；贴近地表的气态水、土壤颗粒水吸附毛细水分子。这些水虽可连结起来成为液体，但因是充填在细微的孔隙中而不能自由运动 土壤水 土壤中未饱和的水；上层滞水 存在于包气带中，局部隔水层之上的重力水潜水；位于第一层稳定的隔水层以上的含在透水层中的能在重力作用下流动的地下水 。此水层的水面称为潜水面。潜水面与地表面的形态具有相似性。承压水；是指埋藏在两个稳定隔水层之间的重力水。它的运动受到上下隔水层的约束和水压的作用 。打井穿过上面的隔水层时，承压水就可向上涌出来，稳定水位高于初见水位。分布区与补给区不一致，水质、水量、水温受

12、气候影响小，随季节变化不明显，不易受污染，流砂；土颗粒间的有效应力等于零，土粒就处于悬浮状态，这种现象就叫做流沙。 4.防止流砂的措施 流砂对岩土工程危害很大，所以在可能发生流砂的地区应尽量利用其上面的土层作天然地基，也可利用桩基穿透流沙层。总之，应尽量避免水下大开挖施工。若必须时，可以利用下列方法防治流砂： 1)人工降低地下水位 将地下水位降至可能产生流沙的地层以下，然后再开挖。 2)地下连续墙或板桩 其目的一方面是加固坑壁，另一方面是改善地下水的迳流条件，即增长渗流途径，减小地下水力梯度和流速。 3)坑内注水，水下开挖 在基坑(或沉井)中用机械在水下挖掘，避免因排水而造成产生流砂的水头差，

13、为了增加砂的稳定，也可向基坑中注水并同时进行挖掘。 4)采用土中灌浆或水泥搅拌桩 通过土中灌浆或水泥搅拌桩来构成防水帷幕，以防止地下水流入。 5)其它方法 处理流砂的方法还有冻结法、化学加固法、爆炸法及加重法等。在基槽开挖的过程中局部地段出现流砂时，立即抛入大块石等，可以克服流砂的活动。【例】某土样经试验测得体积为100cm3，湿土质量为187g，烘干后，干土质量为167g。若土粒的相对密度ds为2.66，求该土样的含水量、密度、重度g 、干重度gd 、孔隙比e、饱和度Sr、饱和重度gsat和有效重度g 【解答】 机械潜蚀定义（136页 ）当地下渗流水力坡度小于临界水力坡度。虽不发生流沙现象，

14、但是土中的细小颗粒仍有可能穿过粗颗粒之间的空隙被渗流携带走，时间长了，在土层中将形成管状空洞，使土体结构破坏，强度降低，压缩性增加，我们称此现象为机械潜蚀。基坑突涌定义在有深部承压水层的地基中进行深基坑开挖时，要考虑开挖导致的局部隔水层的厚度减小的不利影响，防止隔水层较薄经受不住承压水头压力作用而被承压水冲破。承压水的水头压力冲破基坑底板这种工程地质现象称为基坑突涌地下水对建筑工程的影响；地下水中含有的化学成分对地下建筑材料如混凝土等具有腐蚀作用温度变化是引起岩石物理风化作用的最主要因素。从岩石风化程度的深浅，在风化剖面上自下而上可以分成4个风化带：微风化带、弱风化带、强风化带和全风化带；岩石

15、风化的治理方法，可采用挖除和防治两种措施；滑坡；崩塌；滑坡的3个发展阶段、滑坡的防治措施；蠕动变形阶段斜坡的稳定状况受到破坏，坡面出现裂缝，到斜坡开始整体滑动之前的时间滑动破坏阶段滑坡后缘迅速下陷，滑坡壁越露越高，滑坡体分裂成数块，并在地面上形成阶梯状地形，滑坡体上树木倾斜，形成“醉林”，建筑物严重变形以至倒塌毁坏；滑坡体向前伸出，形成滑坡舌渐趋稳定阶段滑坡体越过平衡位置，滑到更远的地方，滑坡停止后，形成特殊滑坡地形，滑坡体上树木 “马刀树”滑坡的治理 “以防为主，整治为辅”原则1.排水 （地表排水 地下排水） 2.支挡 3.刷方减重4.改善滑动面的岩土性质 （ 对岩质滑坡固结灌浆 对土质边坡

16、电化学加固、冻结、焙烧 ）泥石流的形成条件（164页）地形条件：1.泥石流形成区多为三面环山，一面出口的半圆形宽阔地段2.泥石流流通区多为狭窄而深切的峡谷或冲沟，陡峻而坡降较大3.泥石流堆积区地形较平缓地质条件 ： 流域内有丰富的固体物质补给水文气象条件：流域的中、上游有强大的暴雨或冰雪强烈消融等形成的充沛水源泥石流的防治措施；原则：“以防为主，兼设工程措施”治理措施1.预防上游汇水区保持水土，调整地表径流，加固岸坡2.拦截中游流通区设置拦截构筑物：拦截坝、拦栅、溢流坝3.排导下游设置排导措施：排洪道、导流坝、急流槽岩溶的形成条件、岩溶与土洞的防治措施岩溶与土洞地基的防治 1.进行建（构）筑物

17、布置时，首先将岩溶、土洞位置勘察清楚2.建（构）筑物的位置可以移位时，应首先设法避开有威胁的岩溶、土洞区，3.实在不能避开，再考虑处理方法（1.挖填2.跨盖3.灌注4.排导5.打桩）地震纵波速度比横波大；我国地震烈度分为12度；一次地震只有一个震级，但在不同的地区烈度大小是不一样的；地震成因类型，90%属于构造地震，地震效应1.地震力效应地震对建筑物直接产生的惯性力。可能使其产生变形、开裂、倒塌2.地震破裂效应 地震波传播时会引起相临岩石振动，当作用力超过岩石强度时，岩石发生突然破裂和位移，形成断层和地裂缝，引发建筑物变形破坏3.地震液化效应 地震过程中砂土孔隙水压力上升，有效压力减少，当有效

18、压力完全消失时，沙土层完全丧失抗剪强度和承载能力，变成象液体状。4.地震激发的地质灾害效应斜坡上岩土体松动、失稳，发生滑坡和崩塌等不良地质现象。地基承载力 1、定义是指地基所能承受的由建（构）筑物基础传来的荷载的能力。2、要求受荷后不丧失稳定；变形不超过容许值。浅基础：当基础的埋置深度小于5m者。洞室轴线与褶曲轴线重合时，3种工况（195页）在单斜谷中，路线应选择在岩层倾向背向山坡的一岸；向斜山两侧边坡对路基稳定有利，背斜山两侧边坡对路基稳定不利。滑坡地带选线。桥位选择应注意哪些工程地质问题。1.应选在河床较窄、河道顺直、河槽变迁不大、水流平稳、两岸地势高而稳定、施工方便的地方。2.选择覆盖层

19、薄、河床基底为坚硬完整岩体，若覆盖层太厚，尽量避开软弱土层（泥炭、沼泽淤泥沉积）、岩溶土洞的地段。3.在山区，注意查清两岸不良地质现象的规模、性质和稳定性，论证其对桥梁危害的程度，选择合理的桥址。4.选择区域地质构造简单、稳定性好、断裂不发育的地段；桥线方向应与主要构造线垂直或大交角通过；桥墩桥台尽量不置于断层破碎带上，特别在高地震基本烈度区，须远离活动断裂和主断裂带。原位测试方法的优点。（1）测试连续、快速，效率高，功能多，兼具勘探与测试双重作用；（2）测试数据精度高，再现性好；（3）采用电测技术，便于实现测试工程的自动化，测试成果可由计算机自动处理，减少了工作强度。静力载荷试验ps关系曲线3个阶段特点208页CPT、DPT、SPT、VST的适用范围静力触探试验(CPT) 粘性土、粉土、砂土圆锥动力触探(DPT) 强风化、全风化的硬质岩、各种软质岩、各类土标准贯入试验(SPT) 砂土、粉土、一般粘性土，最适用于N250击的土工程地质勘察的基本方法可行性研究勘察阶段 .探明工程场地的稳定性和适宜性1.收集资料2.现场踏勘3.测绘和必要的勘探避开地区或地段初步勘察阶段 对工程场地的稳定性作出岩土工程评价1.搜集可行性研究阶段岩土勘察报告，建筑范围地形图及有关工程性质、规模的文件；2.初步查明地层、构造、岩土物理力学性质、地下水埋藏条件及