工程地质概述剖析.docx

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工程地质概述剖析

工程地质

工程地质学是调查、研究、解决与各类工程建筑物的设计，施工和使用的有关的地质问题的一门学科。

工程地质学的内容包括：

工程岩力学（研究土石的工程地质性质及其内在机理和天然或认为因素影响下的变化规律），工程地质分析（运用地质学的基本原理去分析、研究工程活动中不同建筑物的主要工程地质条件，力学地质及其演化规律，以便正确评价和有效防止其不良影响）.和工程地质勘查。

工程地质学的主要任务：

勘查和评价工程建筑物场地的地质环境和工程地质条件；分析并预测工程建设活动与自然地质环境的相互作用和相互影响；学则最佳的长场地位置；提出改善与防治措施；为工程建设的规划、设计、施工。

使用和维护提供所需的地质资料和数据。

工程地质条件是指工程建筑物所在地区地质环境各项因素的综合。

包括：

地层的岩性、地质构造、水文地质条件、地表地质作用、地形地貌。

工程地质条件是客观存在的地质因素，只有其中的稳定因素或工程建设产生不稳定因素对工程建设运行构成或可能构成有害影响时才能成为地质问题。

矿物是天然生成的，具有一定物理性质和一定化学成分的物质，是组成地壳的的基本单位。

它们在地壳中按一定规律共同组合在一起，形成有某一种矿物或几种矿物的组成的天然集合体，这种天然集合体称为岩石。

地质构造：

残留在岩层中的这些变形，变位的现象。

构造运动有水平运动和垂直运动。

水平运动：

地壳或岩石圈块体沿水平方向，它使岩层产生褶皱，断裂，形成裂谷，盆地及褶皱山系。

垂直运动：

相邻块体或同一块体的不同部位做差异性上升或下降，使某些地区上升形成山岳，高原，另一些地区下降形成湖、海、盆地。

地质作用是指由自然动力引起地球的物质组成。

内部结构和地表形态发生变化的作用。

地质作用分为内力地质作用和外力地质作用。

地层层序法是确定地层相对年代的基本方法。

地层是指一定地质年代内形成的层状岩石。

生物层序法：

生物演化从简单到复杂，从低级到高级不可逆地不断发展。

地层接触关系:

（1）整合接触

（2）平行不整合接触（3）角度不整合接触（4）侵入接触（5）沉积接触

地质年代按时间的长短依次是：

宙、代、纪、时、期。

单位是：

宇、界、系、统、阶。

岩石地层最大单位为群，群在细分为组，组在细分为段，段在细分为层，层是最小岩石地层单位。

岩石按成因可将岩石分为三大类：

岩浆岩、沉积岩、变质岩。

原生岩石：

地层最初由岩浆冷凝而成，把岩浆岩称为原生岩石。

沉积岩：

在原岩石基础上，在外力作用下，形成沉积岩。

此生岩石：

先形成的岩浆岩和沉积岩又内力地质作用下，其成分和结构发生变化而形成变质岩。

条痕:

条痕是矿物粉末的颜色，一般指矿物在白色无来由瓷板（条痕板）匕划檫时所留下的粉末的颜色。

解理：

矿物在外力作用下，沿一定方向破裂成光滑平面的性质。

解理分五个等级：

极完全解理、完全解理、中等解理、不完全解理、极不完全解理。

断口：

如果矿物受；外力作用，无固定方向破裂并成各种凹凸不平的断面，如贝壳状。

参差状。

沉积岩：

是在地壳表层常温常压条件下，由原岩（原来形成的岩浆岩、沉积岩和变质岩）经风化、搬运和沉积和成岩等一系列地质作用而形成的层状岩石。

风化类型作用;物理风化、化学风化和生物风化作用。

物理风化作用：

岩石在自然因素作用下发生机械破碎，而无明显成份改变的风化作用。

（促使岩石风化作用的因素主要有气温变化冰劈作用和盐类结晶。

）

化学风化作用：

岩石在自然因素作用下发生化学成份改变从而导致岩石破坏。

（常见的化学风化作用有溶解作用、水化作用、氯化作用和碳酸化作用。

）

生物风化作用：

岩石风化过程有生物活动参与

岩石风化程度划分：

未风化、微风化、弱风化、强风化、全风化

黄土湿陷性：

天然黄土在一定作用下，侵水后产生突然下沉的现象

黄土湿陷性的防治措施;首先应是防水措施，包括防止地表水下渗和地下水位升高；其次对地基进行处理，降低黄土的孔隙度，加强内部联结和土的整体性，提高土体强度。

常用重锤夯实法、强夯法、挤密桩法、换填法、CFG桩法等

冻土的结构特征：

（1）整体结构

（2）网状结构（3）层状结构

构造特征：

（1）衔接型构造

（2）非衔接型构造

软土的触变性：

软土受到振动，海绵状结构破坏，土的强度降低，甚至呈现流动状态。

软土的流变性：

软土在长期荷载作用下，变形可以延续很长时间，最终引起破坏

岩层是指：

被两个平行或近于平行的界面所限制的同一岩性组成的层状岩石。

岩层上下界面称层面，上层面称为顶面，下层面称为底面。

产状要素：

（1）走向

（2）倾向（3）倾角

走向：

指岩层面与水平面的交线所指的方向，该交线是一条直线称为走向线，它有两个方向，相差180度

倾向：

岩层面上最大倾斜线在水平面上的投影所指的方向

倾角：

指岩层与假想水平面的最大交角

背斜:

岩层弯曲向上凸出，核部地层时代老，两翼地层时代新（核翼）由老到新

向斜：

岩层弯曲向下凹陷，核部地层时代新，两翼地层时代老（核翼）由新到老

褶皱的工程评价：

（1）褶皱核部岩层由于受到水平挤压作用，产生许多裂隙，直接影响岩体完整性和强度，在石灰岩地区还往往是岩溶较为发育，必须注意岩层的坍塌、漏水及滴水

（2）在褶皱翼部布置建筑物时，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，则容易造成岩层滑动现象。

（3）对于隧道或道路工程线路等深埋地下工程，一般应布置在褶皱翼部。

断裂构造：

岩层受构造运动作用，当所受的构造应力超过岩石强度时，岩石的连续完整性遭到破裂。

节理分类：

可按成因、力学性质、与岩层产状的关系和张开程度

1、按成因：

原生节理、构造节理、表生节理

2、按力学性质：

剪节理、张节理

3、按与岩层产状的关系：

走向节理、倾向节理、斜交节理

4、按张开程度：

宽张节理（缝>5mm）、张开节理（3—5mm）、微张节理（1—3mm）、闭合节理（<1mm）

断层常见分类：

按断层上下两层相对运动方向分类：

（1）正断层（指上盘相对向下滑动，下盘相对向上滑动的断层）、

（2）逆断层（指上盘相对向上滑动，下盘相对向下滑动）、（3）平移断层（指断层两盘主要在水平方向上相对错动的断层）

断层存在的判别：

（1）构造线标志

（2）岩层分布标志（3）断层的伴生现象（①擦痕、阶步和摩擦镜面

构造岩

牵引现象）（4）地貌标志（断层岩和断层三角面、断层湖、断层泉、错断的山脊、急转的河流）

判断一条断层是否存在，主要是依据地层的重复或缺失和构造不连续这两个标志。

断裂构造的工程评价：

（1）降低地基岩体的强度和稳定性

（2）跨越断裂构造带的建筑物，由于断裂带及其两侧上、下盘的岩性均可能不同，易产生不均匀沉降（3）隧道工程通过断裂破碎带时易发生坍塌

地质图是把一个地区的各种地质现象，如地层、地质构造等按一定比例缩小，用规定的符号、颜色和各种花纹、线条表示在地形图上的一种图件。

包括：

平面图、剖面图和综合底层柱状图

地质图的阅读步骤和内容：

（1）图名、比例尺及方位

（2）地形、水系（3）图例

步骤：

1、地层岩性2、地层构造3、地质历史

残积层Qel：

由淋滤作用所形成的沉积层

坡积层Qdl：

由冲刷作用，在坡角处形成新的沉积层

河谷内河流侵蚀或沉积作用形成的阶梯状地形称为阶地或谷地

横向阶地：

是由于河流经过各种悬崖、陡坡，或经过各种软硬不同的岩石时，其下切程度不同造成的

纵向阶地：

是地壳上升运动与河流地质作用的结果

阶地的三种基本类型：

1、侵蚀阶地（阶地表面由河流侵蚀而成，表面只有很少的冲积物，主要由被侵蚀的岩层构成）

2、基座阶地（指阶地表面有较厚的冲积层，但地壳上升、河流下切较深，以致切透了冲积层,切入了下部基岩以内一定深度，从阶地斜坡上明显看出，阶地由冲积层和下部基岩两部分构成

3、冲积阶地（指整个阶地在阶地斜坡上出露的部分均由冲积层很厚、地壳上升引起的河流下切未能把冲积层切透）

地下水的基本类型;

1、上层滞水：

埋藏在地面以下包气带中部隔水层上的重力水

2、潜水:

埋藏在地面以下，第一个稳定隔水层以上的饱水带中的重力水

3、承压水：

埋藏并充满在两个隔水层之间的地下水，是一种有压重力水

地下水按含水层性质分类及特征：

1、孔隙水：

在孔隙含水层中储存和运动的地下水

2、裂隙水：

在裂隙含水层中储存和运动的裂隙水，包括风化裂隙水、成岩裂隙水、构造裂隙水

3、岩溶水:

埋藏在可溶岩裂隙、溶洞及暗河中的地下水

地下水对混凝土的侵蚀性：

1、碳酸侵蚀2、硫酸盐侵蚀

水化硫铝酸钙的形成混凝土崩溃，称为水泥细菌

地下水土木工程的影响：

1、对混凝土2、对地面沉降3、流沙河潜蚀

滑坡是指斜坡上的岩土体在重力作用，沿斜坡内部一定软弱面整体下滑，且水平位移大于垂直位移的坡体变形。

影响滑坡形成及发展的因素：

1、地形地貌条件2、地层岩性条件3、地质构造条件4、水文地质条件5、人为因素和其他作用影响滑

坡得的分类：

1、按滑动性质划分：

（1）牵引式滑坡

（2）推动式滑坡（3）混合式滑坡

滑坡防治：

防治原则是以防为主，整治为辅，查明影响因素，采取综合整治，工程中应采取正确、合理的设计。

整治措施应在查明原因，滑动面位置等主要问题的基础上有针对性地提出。

措施：

1、排水

（1）排除地表水

（2）排除地下水

2、改变滑体的力学平衡条件

（1）刷方减载

（2）滑坡前部加载（3）抗滑挡墙（4）抗滑桩（5）锚索锚固和锚索挡墙

泥石流形成条件：

1、丰富的松散固体物质2、走够的突发性水源3、陡峻的地形

地形条件典型的泥石流均可划分为三个阶段：

1、形成区2、流通区3、沉积区

泥石流发育阶段分期：

发育初期、旺盛期、间歇期

岩溶发育的基本条件:

1、可溶岩层的存在2、可溶岩必须是透水的3、具有侵蚀能力的水4、岩溶水的运动与循环（垂直循环带、季节循环带、水平循环带、深部循环带）

岩溶区的主要地质问题:

1、地质塌陷问题2、不均匀沉降问题3、洞室涌水

防治措施：

1、堵水2、疏导3、跨越4、清基加固

地震按成因分为：

构造地震、火山地震、陷落地震、人工触发地震。

地震烈度：

是指某地区地表面和建筑物受到地震影响和破坏的强烈程度。

基本烈度：

是指该地区在今后一定时期（50年）内可能遇到的最大地震烈度。

建筑物场地烈度:

指在建筑场地范围内，由于地质条件、地形地貌条件及水文地质条件不同而引起的基本烈度的提高或降低。

设计烈度：

是指抗震设计中实际采用的烈度，又称计算烈度或设防烈度。

结构面：

指岩体中力学性质不连续的界面，通常没有或只有低级的抗拉强度。

地应力也成天然应力、原岩应力、初始应力、一次应力，是指早期存在于地壳岩体中的应力。

由于工程开挖，使一定范围内岩体的岩体中的应力受到扰动而重新分布，称二次应力或扰动应力。

在地下工程中称围岩应力。

围岩应力引起的变形和破坏类型:

1、张裂塌落2、劈裂剥落3、破裂松动4、弯折内鼓5、塑性挤出

工程地质勘察的目的和任务：

工程地质勘察是岩土工程技术体制中的一个重要环节，是工程建设首先开展的基础性工作。

它的目的是查明建设地区的工程地质条件，提出工程地质评价，为选择设计方案、设计各类建筑物、制定施工方法、整治地质灾害提供可靠依据。

1、查明建设地区的地形、地貌以及水文、气象等自然地质条件。

2、研究区域内的地震、崩塌、滑坡、岩溶、岩坡冲刷等物理地质现象，判断其对建设物地稳定性的危害。

3、查明地基土层的岩性、构造、形成年代、成因、类型埋藏分布情况。

4、测定地基岩土层等的物理力学性质，并研究在建筑物建造和使用期可能发生的变化。

5、查明场地地下水的类型，水质及埋藏分布与变化情况

6、按照设计和施工要求，对场地和地基工程地质条件进行综合评价。

7、对不符合建筑物安全稳定性要求的不利条件拟定采取的措施及处理方案。

工程地质勘探是槽探、坑探、钻探、物探等工作的总称。

勘探工作是在工程地质测绘的基础上，为进一步查明地表以及地下工程问题和取的深部地质资料而进行的。

勘探工作必须是在充分研究分析地面地质资料以后，有计划、有目的的去布置，同时应与不同设计阶段的工程地质勘察任务相适应。