工程地質(zhì)學(xué)課件復(fù)習(xí)內(nèi)容.doc

工程地質(zhì)學(xué)課件復(fù)習(xí)內(nèi)容第一章工程地質(zhì)條件:指與工程建設(shè)有關(guān)的地質(zhì)因素的綜合,或是工程建筑物所在地質(zhì)環(huán)境的各項因素。 這些因素包括地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、地貌、水文地質(zhì)條件、巖土體的工程性質(zhì)、物理地質(zhì)現(xiàn)象和天然建筑材料等方面。 工程地質(zhì)問題:即工程地質(zhì)條件與工程建筑物之間所存在的矛盾或問題，是人類工程活動與地質(zhì)環(huán)境相互制約的主要形式。人類活動與地質(zhì)環(huán)境關(guān)系 地質(zhì)環(huán)境對人類工程活動的制約 (1)影響工程建筑物的穩(wěn)定和正常使用 如山體滑坡、泥石流對建筑危害。(2)人類在從事工程活動中影響工程活動的安全 如采煤中瓦斯爆炸、涌水，隧道掘進(jìn)過程中出現(xiàn) 塌頂、巖爆或涌水等 。(3)影響工程建筑物的穩(wěn)定和正常使用 如瓦伊昂事件，水庫滲漏、滑坡、泥石流破壞公路與鐵路.(4)地質(zhì)條件不具備而使工程造價提高 如在淤泥質(zhì)軟弱地基上修建高層建筑，往往由于 軟基需要深基坑或樁基或筏式地基而增加造價，高烈度地區(qū)建造巨型電站因考慮高烈度而使造價大幅度提高。人類工程活動又會以各種方式影響地質(zhì)環(huán)境，即人類工程活動對地質(zhì)環(huán)境的制約 人類工程活動對地表的改造已達(dá)到不可忽視的程度，到目前為止人類活動已涉及到地表80的地區(qū)。如地下水開發(fā)引起的地面沉降，河流上游水庫的修建改變河流的地質(zhì)作用，濫伐森林引起土地荒漠化，興建水庫誘發(fā)地震等。人類活動與地質(zhì)環(huán)境之間的相互制約 如不良地基上房屋修建，提高了造價，另一方面房屋修建后會引起地基土的壓實.如在巖土體穩(wěn)定差 的地區(qū)修建水庫，造價高；另一方面水庫的修建使近壩、庫岸的岸坡的穩(wěn)定性降低，尤其是水位驟然升降經(jīng)常引起岸坡失穩(wěn)，蓄水引起水庫誘發(fā)地震等等.第二章巖土體：是非均質(zhì)、各向異性、厚度不等，具有一定次序并含有一定結(jié)構(gòu)的多層巖土層，且存在于一定的地下水、溫度及應(yīng)力場環(huán)境中的地質(zhì)體。巖體與土體共性：a.都為礦物集合體; b.有固相、液相和氣相組成的多相體系; c.相互轉(zhuǎn)化：土-成巖作用-巖石;巖石-風(fēng)化作用-土;巖體與土體差別：a. 結(jié)構(gòu)形式 巖石-存在斷層、節(jié) 理、裂隙等結(jié)構(gòu)面; 土一般是連續(xù); b. 連結(jié)形式巖石-結(jié)晶連結(jié)、膠結(jié)連結(jié)-硬連結(jié); 土-無連結(jié)、水連結(jié)或水膠連結(jié)等;c. 力學(xué)性質(zhì)巖石比土具有強(qiáng)度高、不易變形及整體性和抗水性好，但缺陷是存在斷層、節(jié)理等構(gòu)造面; d. 地應(yīng)力 巖體-有較高地應(yīng)力; 土體-只有自重應(yīng)力存在;結(jié)構(gòu)面:指發(fā)育于巖體中，具有一定方向和延伸性,有一定厚度的備種地質(zhì)界面,如斷層、節(jié)理、層理及不整合面等.由于這種界面中斷了巖體的連續(xù)性，故又稱不連續(xù)面。結(jié)構(gòu)體:結(jié)構(gòu)面在空間的分布和組合可將巖體切割成形狀、大小不同的塊體,稱結(jié)構(gòu)體.巖體結(jié)構(gòu):結(jié)構(gòu)面和結(jié)構(gòu)體的排列與組合形成。包括結(jié)構(gòu)面和結(jié)構(gòu)體兩個要素。結(jié)構(gòu)面的成因分類：原生結(jié)構(gòu)面、構(gòu)造結(jié)構(gòu)面及次生結(jié)構(gòu)面 結(jié)構(gòu)面特征：產(chǎn)狀、連續(xù)性、密度、形態(tài)、張開度、充填結(jié)膠特征巖體風(fēng)化作用：巖體在各種風(fēng)化營力，如太陽能、大氣、水及動植物有機(jī)體等的作用下，發(fā)生物理化學(xué)變化的過程稱為巖體風(fēng)化作用。風(fēng)化作用改變巖體性質(zhì)實質(zhì)1.巖體完整性進(jìn)一步遭到破壞。風(fēng)化不僅使巖體原有裂隙擴(kuò)大。還產(chǎn)生了新的風(fēng)化裂隙，使巖體逐漸破碎，分裂成碎炔、碎片進(jìn)而分解成砂粒、粉粒甚至粘粒2.巖石的礦物成分和化學(xué)成分發(fā)生變化。在化學(xué)風(fēng)化作用下，巖石中原生礦物經(jīng)水解、溶解及氧化等反應(yīng)形成新的次生礦物.3.巖體的工程地質(zhì)性質(zhì)發(fā)生變化。 巖體經(jīng)風(fēng)化后,巖石的抗水性降低而親水性增高，其次透水性增強(qiáng)。以上兩方面的變化，使巖體力學(xué)強(qiáng)度降低，壓縮性加大.風(fēng)化巖體性質(zhì)概述1.巖體風(fēng)化后,一般巖石的抗水性降低而親水性增高,透水性增強(qiáng),壓縮性加大。2.主要表現(xiàn)：巖體風(fēng)化具有垂直分帶性，即巖體風(fēng)化總是由地表向巖體內(nèi)部不斷深入的，而風(fēng)化程度也是地表最為強(qiáng)烈，向巖體深部則逐漸輕微直至新鮮巖石. 第三章地應(yīng)力:地殼巖土體內(nèi)天然應(yīng)力狀態(tài)下所具有的內(nèi)應(yīng)力,稱為地應(yīng)力。它分布在巖土體的每一個質(zhì)點上。地應(yīng)力場：地殼中地應(yīng)力呈有規(guī)律展布的空間。多把未經(jīng)人為擾動的巖體內(nèi)天然狀態(tài)的應(yīng)力，稱為“初始應(yīng)力”或“天然應(yīng)力”；天然應(yīng)力場內(nèi)因工程而引起的應(yīng)力，稱為“感生應(yīng)力”或“次生應(yīng)力”。這些地應(yīng)力，對區(qū)域穩(wěn)定性有重要意義。而對天然應(yīng)力場起主導(dǎo)作用的，是自重應(yīng)力和構(gòu)造應(yīng)力。 P247應(yīng)力集中：地應(yīng)力在巖體中分布不均勻、不連續(xù)，由于地表起伏及地殼中巖體性質(zhì)上的差異和存在有各種物理缺陷和結(jié)構(gòu)面，地應(yīng)力往往在某些部位集中，在另一些部分又可能削弱。 地應(yīng)力集中特點：多集中在斷裂分支點、交叉點、拐點、端點、以及現(xiàn)代斷裂差異運動變化劇烈的大型構(gòu)造隆起和凹陷轉(zhuǎn)換帶等。地應(yīng)力集中的規(guī)律:a.應(yīng)力集中在裂隙周邊,促使裂隙周邊或錯動; b.應(yīng)力集中裂隙擴(kuò)展變形和發(fā)震;應(yīng)力集中過大釋放重新聚集應(yīng)力集中. 滲流變形或破壞滲流情況下，巖土體顆粒移動，成分改變，出現(xiàn)空洞、塌陷、涌沙、突泥及強(qiáng)度降低.滲流的防治(1)臨界水力坡度Icr/w;(2)允許水力坡度 IIcr*m;m=2.53 粘土; m=3一級建筑;m=2.5一級以下建筑. (3)實際水力坡度 (-1)(1-n);(4)治理 a、礫類土降低水力坡度可以設(shè)置反濾層、截滲、加芯、加長滲流路徑 b、軟弱夾層、破碎帶：排水、減壓、灌漿 (5)空隙水在巖體中的滲流 (6)水對巖土體的軟化作用 水對巖土體的軟化作用表現(xiàn)為:流沙,使得粘土雙電層厚度發(fā)生變化,滲流造成空洞,使得土體骨架結(jié)構(gòu)發(fā)生變化等. 水引發(fā)的巖土工程災(zāi)害與防治水誘發(fā)地震：）軟弱夾層注漿）防滲; 滑坡：）設(shè)置引水溝）打樁;泥石流：疏導(dǎo)水流; 過度抽取地下水=地面沉降; 水庫淤積 導(dǎo)致巖溶和土洞的發(fā)育 河流側(cè)侵 突水,涌砂 海水入侵以及海岸侵蝕第四章區(qū)域穩(wěn)定性1.定義:指工程建設(shè)區(qū)域的現(xiàn)今地殼,由于天然或工程因素引起的地應(yīng)力變化,主要產(chǎn)生構(gòu)造,火山,地震等活動所造成的具有區(qū)域性地殼表層位移和破壞的程度. 2.建筑措施:(1)區(qū)域地殼穩(wěn)定性分析;(2)合理選址,避開火山,構(gòu)造,地震等活動強(qiáng)烈地區(qū);(3)分析構(gòu)造發(fā)育史,近期構(gòu)造活動情況; 區(qū)域地殼穩(wěn)定性問題 1.區(qū)域地殼穩(wěn)定性問題主要有:活斷層,地震具有區(qū)域性,突發(fā)性,大災(zāi)難等性質(zhì),并且90%以上的地震是由活斷層所引起的. 2.活斷層并一定誘發(fā)地震,主要分:粘滑地震和濡滑地震,其中粘滑地震是發(fā)震斷層,而濡滑地震是非發(fā)震斷層. 活斷層1.活斷層定義:現(xiàn)今仍在活動的;近期曾經(jīng)活動過的;將來可能會活動的斷層. 2.對活斷層的有關(guān)討論: (1)近期曾經(jīng)活動的以及現(xiàn)在活動的沒有任何意義; (2)潛在的活動斷層:對其時間上限有爭議;對于曾經(jīng)活動的斷層,主要有:第四紀(jì)以來活動過;晚更新世之內(nèi)活動過;是近3.5萬年以來活動過 全新世以來活動過;活斷層的基本特征: (1)深大斷裂反復(fù)活動的產(chǎn)物; (2)具有繼承性,反復(fù)性; (3)具有兩種活動方式:a.粘滑斷層:由突發(fā)性滑動完成,滑動迅速; b.濡滑斷層:由持續(xù)性滑動完成,滑動緩慢; 活斷層研究 P921.產(chǎn)狀:考慮走向,傾向,傾角;2.斷層長度,斷距:M=3.3+2.1LgL M-斷層震級; L-相應(yīng)的最長地面斷裂長度(以km計); 3.錯動速率和錯動周期4.活斷層的年齡判據(jù)活斷層鑒別 P951.地質(zhì),地貌,水文地質(zhì)特征: 2.資料鑒別: 3.儀器測定:活斷層的工程地質(zhì)對策區(qū)分老斷層,活斷層和新斷層.1.進(jìn)行區(qū)域穩(wěn)定性研究,區(qū)別老斷層,活斷層和新斷層,并找出優(yōu)勢斷裂; 2.選址要慎重;避開活動斷裂帶,主斷層,重大建筑物放在下盤為主; 3.采取,避讓,大角度相交的措施; 4.建筑物采取結(jié)構(gòu)措施,對結(jié)構(gòu)進(jìn)行抗震,減震方式. 地震: 地殼表層因彈性波傳播引起其振動作用的現(xiàn)象.分類:構(gòu)造地震;火山地震;陷落地震;還有水庫地震;深井注水地震;采礦和核爆炸地震等.發(fā)生的必備條件:a.介質(zhì)條件:巖性呈脆性,硬脆性巖層;b.結(jié)構(gòu)條件:構(gòu)造條件;如活斷層斷,拐,交匯,分支,錯列點;c.構(gòu)造應(yīng)力場:積累; 地震波:彈性波,破壞的原動力,地震發(fā)生時引起建筑物破壞的原動力,震源發(fā)出的彈性波. 體波:通過地球本體傳播的波;面波:由體波產(chǎn)生的次生波,經(jīng)過反射,折射后沿地面?zhèn)鞑サ牟? 震級和烈度：P101震級:由地震發(fā)生時釋放出的能量大小的尺度,能量大則震級大.烈度:衡量地震引起的地面振動強(qiáng)烈程度的尺寸.于震源分布,傳播介質(zhì),震源深度,震中距等有關(guān).基本烈度 設(shè)防烈度地震效應(yīng)：振動破壞效應(yīng)； 靜力分析方法 動力分析方法 地面破壞效應(yīng) 砂土液化（P108） 破裂效應(yīng)場地工程地質(zhì)條件對震害的影響 (1)巖土體性質(zhì):巖土體得軟硬程度,松軟土的厚度,地層結(jié)構(gòu); 相同的地震力作用下,基巖上的震害最輕,其次為硬土,而軟土是最重的; 松軟土的厚度必須考慮特征周期的作用; (2)斷裂:區(qū)分為發(fā)震斷裂和非發(fā)震斷裂; (3)地形地貌: 孤立突出的地形震害加重,而低洼平坦的地形震害減輕; (4)地下水:地下水埋深越淺,震害越大,埋深越深,則震害影響越不明顯?？拐鸾Y(jié)構(gòu)設(shè)計原則及措施(1)選址:震害估計正確,提出措施得力;選擇抗御有力的地段;(2)持力層及基礎(chǔ)方案選擇:堅硬土層,巖層,采用樁基礎(chǔ),提出地基的加固措施;(3)采取有利的結(jié)構(gòu)形式和抗震措施:平立面簡潔,設(shè)置抗震縫,加大結(jié)構(gòu)體的剛度,降低其重心. 第五章邊坡是指地殼表層一切具有側(cè)向臨空面的地質(zhì)體. 可以分為自然邊坡:如:山坡,海岸,河湖岸等;人工邊坡:如:路塹,礦坑,人工開挖基坑等;影響斜坡應(yīng)力分布的因素(1)巖體初始應(yīng)力狀態(tài)的影響,有水平應(yīng)力荷構(gòu)造應(yīng)力; (2)坡形的影響,如坡高和坡角等,W/H; (3)巖土體的性質(zhì)和結(jié)構(gòu),泊松比,結(jié)構(gòu)面等;斜坡變形1.拉裂:在局部拉應(yīng)力和張力帶內(nèi),形成張裂隙的變形形式 2.濡滑:巖土體沿局部剪切面向臨控方向的緩慢剪切滑移.若貫通,則演變成滑坡.一般發(fā)生在坡體內(nèi).3.彎折傾倒:由陡傾板狀巖石組成的斜坡,當(dāng)走向與破面平行時,在重力作用下所發(fā)生的向臨空方向同步彎曲的現(xiàn)象. 斜坡變形破壞形式：崩塌 滑坡滑坡形態(tài)要素其主要組成為滑坡體,滑坡床,滑動面,滑坡周界,滑坡壁,滑坡臺地,封閉洼地,滑坡石,滑坡裂隙,滑坡軸等; 識別 找滑坡要素及特征,用遙感,地面測繪,勘探等手段進(jìn)行; (1)按滑動面與層面的關(guān)系分:均質(zhì)滑坡,順層滑坡, 切層滑坡;(2)按滑動力學(xué)性能分:推落式滑坡,平移式滑坡,牽 引式滑坡,組合式滑坡;影響滑坡穩(wěn)定性的因素一.影響因素分析 主要可以分為三類: 巖土體強(qiáng)度,斜坡產(chǎn)狀,斜坡內(nèi)應(yīng)力分布;二.巖土體類型,性質(zhì) 粘性類土,黃土類土中發(fā)育較多,形成易滑組合;三.巖體結(jié)構(gòu)和構(gòu) 分為:平疊坡,順向坡,逆向坡,橫交坡,斜交坡;四.地形地貌 主要發(fā)育在山地環(huán)境中;五.地下水作用 主要考慮沖刷,軟化,靜水壓力和動水壓力; 六.地震 地震主要產(chǎn)生山崩和滑坡;七.人類因素 主要是人類工程經(jīng)濟(jì)活動邊坡穩(wěn)定性評價實行邊坡穩(wěn)定性評價,是為研究應(yīng)力平衡,并提出有力的防治措施.自然歷史分析法 力學(xué)計算法 圖解法 類比法 實驗法 P129滑坡的防治措施1.原則:以防為主,及時處理2.措施:a.支擋工程; b.排水措施;c.減荷反壓;d.護(hù)坡;e.改善巖土體性質(zhì);f.防御繞避;g.其它第六章圍巖:洞室周圍的巖土體.洞室周圍受到開挖影響的內(nèi)部巖層,大體相當(dāng)于地下洞室寬度或直徑的三倍范圍內(nèi)的巖體.原巖:保持原始應(yīng)力狀態(tài)的巖層,其未經(jīng)擾動.圍巖巖體中的天然應(yīng)力應(yīng)力分類:其可分未自重應(yīng)力和構(gòu)造應(yīng)力;其中自重應(yīng)力分為水應(yīng)力和構(gòu)造應(yīng)力,主要是穩(wěn)定狀態(tài)的;而構(gòu)造應(yīng)力為不穩(wěn)定狀態(tài)的;應(yīng)力重分布:由于地下開挖后,由于圍巖質(zhì)點應(yīng)力,應(yīng)變調(diào)整而引起天然應(yīng)力大小,方向,性質(zhì)改變的作用,即為應(yīng)力重分布作用.圍巖壓力:圍巖變形作用在支護(hù)體結(jié)構(gòu)上的壓力(也稱為礦壓); P255分類：變形圍巖壓力 松動圍巖壓力 膨脹圍巖壓力 沖擊圍巖壓力松動圍巖壓力研究 平衡拱理論 圍巖壓力系數(shù)法 鐵路隧道規(guī)范法 塊體極限平衡法影響圍巖穩(wěn)定性因素一.巖石性質(zhì)（1）堅硬巖石：穩(wěn)定，不需要支