工程地质复习.docx

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工程地质复习

矿物概念：

存在于地壳中的具有一定化学成分和物理性质的自然元素和化合物。

矿物物理性质：

颜色：

自色、他色、假色

光泽：

玻璃光泽（长石、方解石）、珍珠光泽（云母）、丝绢光泽（纤维石膏、绢云母）、油脂光泽（石英断口）、蜡状光泽（蛇纹石、滑石）、土状光泽（高岭石）

硬度：

滑石、石膏、方解石、萤石、磷灰石、正长石、石英、黄玉、刚玉、金刚石

解理断口：

极完全解理（云母）、完全解理（方解石）、中等解理（正长石）、不完全解理（磷灰石）

岩浆岩结构（组成岩石的矿物的结晶程度、晶粒大小、形状及其相互结合的情况）：

结晶程度分类：

全晶质结构

半晶质结构

非晶质结构（或称玻璃质结构）

矿物晶粒的大小分类：

显晶质结构

隐晶质结构

玻璃质结构

矿物颗粒相对大小分类：

等粒结构

不等粒结构（斑状结构：

石基为隐晶质；似斑状结构：

石基为显晶质。

）

矿物颗粒绝对大小分类：

粗粒结构>5mm

中粒结构5～2mm

细粒结构2～0.2mm

微粒结构<0.2mm

岩浆岩构造（矿物在岩石中排列和填充方式所反映的外貌特征）：

块状构造

流纹状构造

气孔状构造

杏仁状构造

沉积岩结构（物质组成、颗粒大小及其形状等方面的特点）：

碎屑结构

泥质结构

结晶结构

生物结构

沉积岩构造（组成部分的空间分布及其相互间的排列关系）：

层理构造

层面构造

化石

变质岩结构：

变余结构

变晶结构

碎裂结构

变质岩构造：

片理构造（板状构造、千枚状构造、片状构造、片麻状构造）特有

块状构造

岩石的工程地质性质指标：

1.物理性质：

密度，孔隙率，吸水性

2.力学性质：

强度，变形

3.水理性质：

透水性，溶解性，软化性，抗冻性

影响岩石工程性质的因素：

1.矿物成分

2.结构

　岩石按结构分类：

结晶联结、胶结物联结

强度上的一般规律：

结构：

结晶联结＞胶结物联结

胶结物：

硅质胶结＞铁质胶结＞钙质胶结＞泥质胶结

胶结方式：

接触胶结＞孔隙胶结＞基底胶结

3.构造

4.水

地质构造（构造变形在岩层和岩体中遗留下来的各种构造行迹）：

水平构造（未经构造变动的岩层，其形成的原始产状是水平的，先沉积在下，后沉积在上）

倾斜构造（原来水平的地层，在受到地壳运动的影响后，岩层向同一个方向倾斜（褶皱的一翼、断层的一盘等））

褶皱构造（地层受构造应力的强烈作用，使岩层形成一系列的波状弯曲而未丧失其连续性的构造）

断裂构造（构成地壳的岩体，受力作用发生变形，当变形达到一定程度后，使岩体的连续性和完整性遭到破坏，产生各种大小不一的断裂）

岩层产状三要素：

走向

倾向

倾角

地震概念：

地震：

地下深处的岩层，由于某种原因突然破裂、塌陷以及火山爆发等而产生振动，并以弹性波的形式传递到地表。

震源：

地壳或地幔中发生地震的地方。

震中：

震源在地面上的垂直投影为震中。

震源深度：

震中和震源中间的垂直距离。

震中距：

地面上某一点到震中的直线距离，称为该点的震中距。

震中区：

围绕震中的一定面积的地区，称为震中区，它表示一次地震时震害最严重的地区。

强烈的震中区又称极震区。

等震线：

在同一次地震影响下，地面上破坏程度相同各点的连线，称为等震线。

地震类型（成因）：

构造地震：

由于地质构造作用产生的地震称为构造地震。

90%

火山地震：

由于火山喷发和火山下面岩浆活动产生的地面振动称火山地震。

7%

陷落地震：

由于洞穴崩塌、地层陷落等原因发生地震，称为陷落地震。

3%

激发地震：

在构造应力原来处于相对平衡的地区，由于外界力量的作用，破坏了相对的稳定状态，发生构造运动并引起地震，称为激发地震或诱发地震。

地震波类型：

体波：

在地下岩土介质中传播的地震波，包括纵波7~13km/s和横波4~7km/s。

面波3~4km/s：

体波到达地表面或岩体内不连续界面后，引起沿地表面或界面传播的波称为面波，包括瑞利波和勒夫波。

平原地区路基的防震原则：

尽量避免在地势低洼地带修筑路堤基；

在软弱地基上修筑路基时，注意鉴别地基中可液化砂土、易触变黏土的埋藏范围与厚度，采取相应的加固措施；

加强路基排水，避免路侧积水；

严格控制路基压实，注意路基的分层压实；

注意新老路基的结合；

尽量采用黏性土做填筑材料，避免采用砂土和粉土；

加强桥头路基的防护工程。

山岭地区路基的防震原则：

沿河路线应尽量避开地震时可能发生大规模崩塌、滑坡的地段；

尽量减少对山体自然平衡条件的破坏和自然植被的破坏，严格控制挖方边坡高度，并根据地震烈度适当放缓边坡坡度；

在山坡上宜尽可能避免或减少半填半挖路基，如不可能，则应采取适当加固措施；

在≥7度的烈度区内，挡土墙应根据设计烈度进行抗震强度和稳定性的验算。

桥梁防震原则：

勘测时查明对桥梁抗震有利、不利和危险的地段，按照避重就轻的原则，充分利用有利地段选定桥位；

在可能发生河岸液化滑坡的软弱地基上建桥时，可适当增加桥长、合理布置桥孔，避免将墩台布设在可能滑动的岸坡上和地形突变处；

当桥梁基础置于软弱粘性土层或严重不均与地层上时，应注意减轻荷载、加大基底面积、减少基底偏心、采用桩基础；

尽量减轻桥梁的总质量，尽量采用比较轻型的上部结构，避免头重脚轻；

加强上部构造的纵、横向联结，加强上部构造的整体性；

多孔长桥宜分节建筑，化长桥为短桥，使各分节能互不依存地变形；

用砖、石圬工和水泥混凝土等脆性材料修建的建筑物，抗拉、抗冲击能力弱，接缝处是弱点，易发生裂纹、位移、坍塌等病害，应尽量少用，应采用抗震好的钢材或钢筋混凝土。

风化作用概念：

地壳表面或接近于地面的岩石，在太阳辐射、大气、水和生物等风化营力的作用下，发生物理和化学的变化，使岩石崩解破碎以至逐渐分解的作用。

风化作用类型（占优势的营力及岩石变化性质）：

物理风化作用：

岩石在风化营力的影响下，产生一种单纯的机械破坏作用。

物理风化作用类型：

温差风化、冰冻风化以及岩石释重。

引起岩石物理风化作用的因素主要是温度变化（最主要）和岩石裂隙中水分的冻结。

化学风化作用：

岩石在水和各种水溶液的化学作用和有机体的生物化学作用下所引起的破坏过程。

化学风化作用类型：

溶解作用、水化作用、水解作用、碳酸化作用以及氧化作用。

生物风化作用：

岩石在动、植物及微生物影响下所起的破坏作用。

生物风化作用类型：

生物机械风化以及生物化学风化。

河流地质作用类型：

侵蚀作用：

切割地面（下蚀作用）和冲刷河岸（侧蚀作用）。

搬运作用：

包括物理搬运和化学搬运。

堆积作用：

包括沉积和冲积作用，形成各种沉积物和流水沉积地貌，如河流阶地、冲积

平原等。

地貌概念：

由于内、外力地质作用的长期进行，在地壳表面形成的各种不同成因、不同类型、不同规模的起伏形态。

地貌的成因：

地貌的形成主要受内、外力地质作用的共同控制。

内力地质作用形成了地表的基本起伏形态－大的隆起与大的凹陷。

外力地质作用削高填平，夷平地表。

地表形态，取决于当时及以前一定时期内、外力地质作用间强烈程度差异的关系。

地貌的形成和发展还受地质构造、岩性、气候条件等因素的影响。

垭口的概念：

山脊标高较低的鞍部，即相连的两山顶之间较低的部分。

垭口的类型：

构造型垭口：

由构造破碎带或软弱岩层经外力剥蚀所形成的垭口

断层破碎带型垭口：

工程地质条件较差，一般以低路堤、浅路堑通过，以保证地面原有的稳定性。

背斜张裂带型垭口：

工程地质条件相对好一些，主要水文地质条件好，岩层相对稳定。

单斜软弱层型垭口：

岩性较差，不宜大挖，以浅路堑或路堤形式通过。

剥蚀型垭口：

以外力强烈剥蚀为主导因素所形成的垭口，其形态特征与山体地质结构无明显联系。

特点：

松散覆盖层很薄，基岩多半裸露。

可采用隧道方案、中堑深挖等方式通过。

剥蚀-堆积型垭口：

在山体地质结构的基础上，以剥蚀和堆积作用为主因素形成垭口。

垭口外形浑园，宽厚，松散堆积层较大。

道路多以低填或浅挖通过。

地下水分类：

按埋藏条件可分为三大类：

上层滞水（包气带水）、潜水、承压水。

按含水层的空隙性质可分为三个亚类：

孔隙水、裂隙水、岩溶水。

上层滞水特征：

受气候控制，季节性明显，变化大。

潜水特征：

（1）潜水有自由表面；

（2）水量受气候条件影响，季节性变化明显；

（3）水温随季节而有规律的变化；

（4）水质易受污染。

承压水特征：

（1）承压水具有一定压力；

（2）承压水不受气候的影响，动态较稳定；

（3）不易受污染；

（4）承压水的形成与分布的地质构造及沉积条件有密切关系。

裂隙水特征：

（1）水运动复杂；

（2）水量变化较大；

（3）与裂隙发育程度、性质及成因有密切关系。

岩溶水特征：

（1）岩溶水分布具有不均匀性；

（2）水力联系密切；

（3）水量动态多变，随季节变化大。

地下水对建筑工程的不良影响主要有：

降低地下水会使软土地基产生固结沉降；

不合理的地下水流动会诱发某些土层出现流砂现象和机械潜蚀；

地下水对位于水位以下的岩石、土层和建筑物基础产生浮托作用；

某些地下水对钢筋混凝土基础产生腐蚀。

崩塌概念：

陡峻斜坡上，巨大的岩块在重力作用下突然崩落，顺山坡猛烈地翻滚跳跃，最后堆积于坡脚的过程。

崩塌发生条件和发育因素：

（1）山坡的坡度及其表面的构造

其坡度往往达55～75；

山坡表面凹凸不平，则沿突出部分可能发生崩塌。

（2）岩石性质和节理程度

岩石性质不同，其强度、风化程度、抗风化和抗冲刷的能力及其渗水程度都是不同的。

如果陡峻山坡是由软硬岩层互层组成，由于软岩层属易于风化，硬岩层失去支持而引起崩塌。

（3）地质构造

岩层倾斜方向和山坡倾向相反，其稳定程度较岩层顺山坡倾斜的大。

岩层顺山坡倾斜其稳定程度的大小还取决于倾角大小和破碎程度。

一切构造作用，正断层、逆断层，逆掩断层，特别在地震强烈地带对山坡的稳定程度有着不良影响，而其影响的大小又决定于构造破坏的性质、大小、形状和位置。

崩塌的防治：

1．爆破或打楔。

将陡崖削缓，并清除易坠的岩石。

2．堵塞裂隙或向裂隙内灌浆，以提高有崩塌危险岩石的稳定性。

3.调整地表水流。

在崩塌地区上方修截水沟，以阻止水流流入裂隙。

4．为了防止风化将山坡和斜坡铺砌覆盖起来。

或在坡面上喷浆。

5．筑明峒或御塌棚。

6．筑护墙及围护棚（木的、石的、铁丝网）以阻挡坠落石块，并及时清除围护建筑物中的堆积物。

7．在软弱岩石出露处修筑挡土墙，以支持上部岩石的质量（这种措施常用于修建铁路路基而需要开挖很深的路堑时）。

滑坡概念：

斜坡土体和岩体在重力作用下失去原有的稳定状态，沿着斜坡内某些滑动面（或滑动带）作整体向下滑动的现象。

滑坡分类：

按主要物质组成和滑坡与地质构造关系划分：

（1）覆盖层滑坡：

本类滑坡有粘性土滑坡、黄土滑坡、碎石滑坡、风化壳滑坡。

（2）基岩滑坡：

本类滑坡与地质结构的关系可分为：

均质滑坡、顺层滑坡、切层滑坡。

（3）特殊滑坡：

本类滑坡有融冻滑坡、陷落滑坡等。

按滑坡体的厚度划分：

（1）浅层滑坡：

<6米

（2）中层滑坡；6~20米

（3）深层滑坡；20~30米

（4）超深层滑坡：

>30米

按滑坡的规模大小划分：

（1）小型滑坡；<3万立方

（2）中型滑坡；3~50万立方

（3）大型滑坡；50~300万立方

（4）巨型滑坡：

>300万立方

按形成的年代划分：

（1）新滑坡：

由于开挖山体形成的滑坡。

（2）古滑坡：

旧已存在的滑坡。

按力学条件划分：

（1）牵引式滑坡：

滑坡体下部先行变形滑动，上部失去支撑力量，随变形滑动。

（2）推动式滑坡：

上部先滑动，挤压下部引起变形和滑动。

滑坡的发生条件和影响因素：

（1）斜坡外形：

斜坡的存在，使滑动面能在斜坡前缘临空出露。

这是滑坡产生的先决条件。

同时，斜坡不同高度、坡度、形状等要素可使斜坡内力状态变化，内应力的变化可导致斜坡稳定或失稳。

当斜坡愈陡、高度愈大以及当斜坡中上部突起而下部凹进，且坡脚无抗滑地形时，滑坡容易发生。

（2）岩性：

滑坡主要发生在易亲水软化的土层中和一些软岩中。

例如粘质土、黄土和黄土类土、山坡堆积、风化岩以及遇水易膨胀和软化的土层。

软岩有页岩、泥岩和泥灰岩、干枚岩以及风化凝灰岩等。

（3）构造：

斜坡内的一些层面、节理、断层、片理等软弱面若与斜坡坡面倾向近于一致，则此斜坡的岩土体容易失稳成为滑坡。

（4）水：

水的作用可使岩土软化、强度降低，可使岩土体加速风化。

若为地表水作用还可以使坡脚侵蚀冲刷；地下水位上升可使岩土体软化、增大水力坡度等。

不少滑坡有“大雨大滑、小雨小滑、无雨不滑”的特点，说明水对滑坡作用的重要性。

（5）地震：

地震可诱发滑坡发生，此现象在山区非常普遍。

地震首先将斜坡岩土体结构破坏，可使粉砂层液化，从而降低岩土体抗剪强度；同时地震波在岩土体内传递，使岩土体承受地震惯性力，增加滑坡体的下滑力，促进滑坡的发生。

（6）人为因素

1）破坏坡角。

在兴建土建工程时，由于切坡不当，斜坡的支撑被破坏。

2）堆载不当。

或者在斜坡上方任意堆填岩土方、兴建工程、增加荷载，部会破坏原来斜坡的稳定条件。

3）破坏排水。

人为地破坏表层覆盖物，引起地表水下渗作用的增强，或破坏自然排水系统，使坡体水量增加。

4）排水不当。

引水灌溉或排水管道漏水将会使水渗人斜坡内，促使滑动因素增加。

5）爆破施工。

滑坡的治理：

1．排水（原则：

区内水尽快汇集、排出区外水应拦截、旁引）

（1）地表排水：

主要是设置截水沟和排水明沟系统。

截水沟是用来截排来自滑坡体外的坡面径流，

排水明沟系统，以汇集坡面径流引导出滑坡体外。

（2）地下排水：

设置各种形式的渗沟或盲沟系统，以截排来自滑坡体外的地下水流。

2．支挡（增大抗滑力）

在滑坡体下部修筑挡土墙、抗滑桩或用锚杆加固等工程以增加滑坡下部的抗滑力。

在使用支挡工程时，应该明确各类工程的作用。

如滑坡前缘有水流冲刷，则应首先在河岸作支挡等防护工程，然后又考虑滑体上部的稳定。

3．刷方减重（减小下滑力）

主要是通过削减坡角或降低坡高，以减轻斜坡不稳定部位的重量，从而减少滑坡上部的下滑力。

如拆除坡顶处的房屋和搬走重物等。

刷方－减小坡度

减重－减小滑体重量

4．改善滑动面（带）岩土性质（增加强度）

主要是为了改良岩土性质、结构，以增加坡体强度。

本类措施有：

对岩质滑坡采用固结灌浆；对土质滑坡采用电化学加固、冻结、焙烧等。

滑坡与崩塌的区别：

1.滑动的岩土体具有整体性；

2.斜坡上岩土体的移动方式为滑动，不是倾倒或滚动，因而滑坡体的下缘常为滑动面或滑动带的位置；

3.规模大的滑坡一般是缓慢地往下滑动，其位移速度多在突变加速阶段才显著。

有些滑坡滑动速度一开始也很快，这种滑坡经常是在滑坡体的表层发生翻滚现象，因而称这种滑坡为崩塌性滑坡。

岩溶的概念：

也称喀斯特（Karst），它是由于地表水或地下水对可溶性岩石溶蚀的结果而产生的一系列地质现象。

形态包括：

漏斗、溶蚀洼地、坡立谷和溶蚀平原（地表）、落水洞和竖井、溶洞、暗河与天生桥、土洞（地下）。

岩溶的发育条件：

1.必须有可溶于水而且是透水的岩石；

2.水在其中是流动的、有侵蚀力的。

岩溶发育的影响因素：

1.气候影响

2.地层的组合、厚度及产状的影响

3.构造的影响

4.水文与地形条件的影响

岩溶地区的公路选线：

（1）路线应选在难溶岩地区通过；

（2）路线方向不宜与岩层构造线方向平行，应与之斜交或垂直通过；

（3）路线应尽量避开河流附近或较大的断层破碎带，不可能时，亦宜垂直或斜交通过；

（4）路线尽开能避开可溶岩与非可溶岩或金属矿床的接触带；

（5）尽量在土层较厚的地段通过，但应注意有无土洞存在；

（6）桥位宜选在难溶岩层分布区或无深、大、密的溶洞地段；

（7）隧道位置应避开漏斗、落水洞和大溶洞，并避免与暗河平行。