工程地質(zhì)課件 第八章 不良地質(zhì)現(xiàn)象及其防治

1、8 常見不良地質(zhì)現(xiàn)象及其防治8.1 崩塌與滑坡不良地質(zhì)現(xiàn)象（亦稱地質(zhì)災(zāi)害）包括崩塌、滑坡、泥石流、巖溶等，是山區(qū)公路、建筑的常見災(zāi)害。如香港、馬來西亞等。一、崩塌概念：1、崩塌陡峻斜坡上巖（土）塊突然下傾、翻滾、崩落的現(xiàn)象。2、類型：山崩規(guī)模巨大的山坡崩塌。碎落坡面風(fēng)化層的順坡滑落。滾石個別巖塊崩落。形成條件1、地形： 坡高30m 坡度陡45 坡面起伏大，呈鋸齒狀。2、巖性：堅硬、脆性巖石的陡峭斜坡。如圖82所示。軟、硬互層 差異風(fēng)化 起伏坡面。如圖83所示。3、構(gòu)造：弱面切割，沿構(gòu)造面發(fā)生破壞。4、其它：強(qiáng)風(fēng)化、暴雨地震、人為開挖、爆破等。防治1、防治原則：選址：盡量考慮避開或設(shè)防。設(shè)計施工

2、：避開高陡坡、大開挖、爆震等。2、防治措施：清理坡面危石。坡面加固：噴漿、抹面、錨固等。如圖84所示。攔截：修筑攔截平臺、擋墻等。如圖86所示。排水。 二、滑坡滑坡概念：巖（土）體在重力作用下沿滑動面（平面、曲面）整體下滑的現(xiàn)象。特點：常見、危害大、類型多、規(guī)模大。如滑坡堵塞小江（金沙江支流）使其改道；意大利瓦依昂(Vaiont)水庫左岸1.5億m3滑坡(1963.10)，造成洪水泛濫，淹沒下游村莊，死亡3000多人。 滑坡的形態(tài)要素如圖87所示。邊坡的穩(wěn)定條件：滑坡體的下滑力（矩）小于抗滑力（矩），反之則會發(fā)生滑坡。如圖88所示。主動巖體 o R被動巖體滑坡面 d2 d1 G2 G1圖88

3、主、被動巖體示意圖主、被動巖體的平衡條件：式中： 滑坡的形成條件：巖性：易產(chǎn)生滑坡的情形易親水軟化的軟質(zhì)巖層。有弱面的堅硬巖層。 構(gòu)造：是決定滑坡與否的控制因素。坡度：坡陡是滑坡的基本條件水：水增大滑坡體的下滑力，減少抗滑力（），相當(dāng)加潤滑劑，是形成滑坡的主要條件?！笆昃呕比藶橐蛩兀洪_挖、爆震破壞等。滑坡防治：1、選址考慮：避開或綜合治理。2、排除地表水和地下水，控制水的影響，使坡體。如圖814所示。3、減小下滑力：削坡減載G14、增大抗滑力：坡腳筑支擋物（如樁、墻、垛等）坡腳留緩、留大G2邊坡體加固（如錨噴、注漿等化學(xué)加固），提高滑動面抗滑力（矩）。以上24項系根據(jù)主、被動巖體的平衡原理

4、所采取的防治措施。如圖815所示。8.2 泥石流概念：泥石流突發(fā)的含有大量泥沙、石塊與水的洪流。特點：發(fā)生時間短、能量大、危害大，可淹沒、推毀鄉(xiāng)鎮(zhèn)、農(nóng)田。例：云南東川的因民、落雪、爛泥坪等地的泥石流。8.7舟曲特大泥石流等一、泥石流的形成條件：1、地質(zhì)條件：巖性軟弱，風(fēng)化強(qiáng)烈。構(gòu)造復(fù)雜、發(fā)育。地震頻繁。2、地形條件：地形陡峻、山高谷深。以上12是產(chǎn)生泥石流中固體的因素。3、水：是產(chǎn)生泥石流的基本動力和觸發(fā)條件，尤其在暴雨期間。4、人類活動的影響：植被遭受破壞；非正常的開挖、爆破震動等。二、泥石流的防治措施： 1、水土保持：根治措施 平整山坡；植被恢復(fù)；建立良好的排水系統(tǒng)；采取攔截、支擋措施。

5、2、跨越：采取橋、隧、洞等方式跨越泥石流區(qū)。3、排導(dǎo)（如圖817所示）：下挖排導(dǎo)溝排走泥石流；修筑導(dǎo)流堤排走泥石流。4、滯流、攔截：滯流：在泥石流溝中筑一系列矮壩。如圖818所示。 攔截部分泥砂石塊，減弱泥石流的流量。減緩溝床縱坡，降低泥石流流速。固定溝床，防止溝床下切、塌坡。攔截：修筑攔渣壩或停淤場，攔截泥石流的固體物質(zhì)，僅讓水流過攔渣壩。8.3 巖溶(Karst)巖溶概念：巖溶石灰?guī)r等可溶性巖層在流水的機(jī)械、化學(xué)作用下產(chǎn)生的:特殊地貌形態(tài)石林、石筍等（如云南）；溶洞特殊水文地質(zhì)現(xiàn)象溶洞、溶溝、暗河等（如粵北、粵西、廣西等）。如圖819、20所示。巖溶產(chǎn)生的主要地質(zhì)問題：溶洞水活動，產(chǎn)生地基

6、冒水、沖淹、涌水等問題；地下洞穴頂板坍塌，導(dǎo)致地基塌陷、下沉、開裂等問題。如花都市場商鋪、清遠(yuǎn)教師樓等。云南石林1云南石林2石筍1石筍2溶洞（善卷洞）溶洞（張家界）溶溝暗河1暗河2一、巖溶的形成條件：1、可溶性巖石：如石灰?guī)r、白云巖、鹽巖等。2、巖石透水性強(qiáng)：在斷層破碎帶、背斜軸部等處，裂隙發(fā)育，透水性強(qiáng)，是巖溶發(fā)育部位。3、水的溶蝕性強(qiáng)：水中CO2含量高，對石灰?guī)r等可溶性巖石溶解速度快。4、水的流動性好：在多雨地區(qū)的裂隙發(fā)育部位或有深切谷、侵蝕溝處，因雨水補(bǔ)給充沛，可形成大量滲流或通暢的排泄，是巖溶發(fā)育的基礎(chǔ)。二、巖溶的處理措施： 1、疏導(dǎo)：用明溝、泄水洞等進(jìn)行疏導(dǎo)，避免巖溶水對工程造成影響

7、。 2、跨越：以橋、涵等建筑物跨越流量比較大的溶洞、暗河。 3、加固：采取加固措施防止溶洞突然塌陷，具體措施有：充填：對于容積大的溶洞，可砌片石墻加固；對于容積小、深度大的溶洞，用大塊石或混凝土充填。如圖826所示。崩落：采取爆破崩落頂板方法消除溶洞。襯砌加固，對于隧道等地下建筑。4、堵塞：對于干涸溶洞，用注漿方法作堵塞處理。 5、鉆孔充氣：避免真空吸蝕（空吸效應(yīng)）作用造成地面塌陷及氣浪沖擊災(zāi)害。如弓長嶺礦區(qū)垮塌問題。 6、恢復(fù)水位：向溶洞內(nèi)灌水，避免地面塌陷。 8.4 地震一、概念地震：因構(gòu)造、火山、陷落、激發(fā)等原因造成地殼突然破裂、塌陷、火山爆發(fā)等產(chǎn)生震動，以彈性波形式傳到地表。是地殼構(gòu)造

8、運(yùn)動的一種表現(xiàn)，是一種地質(zhì)現(xiàn)象和破壞性很強(qiáng)的自然災(zāi)害：強(qiáng)烈地震可以瞬間造成大范圍的城鄉(xiāng)淪為廢墟。唐山地震1唐山地震2（震后某機(jī)械廠）汶川地震引發(fā)特大泥石流震源：地殼或地幔中發(fā)生地震的地方。震中：震源在地面的垂直投影。地震波：地震時震源釋放的彈性波（應(yīng)變能）。分為：體波：縱波P壓縮波橫波S剪切波面波：瑞利波R 勒夫波Q震級：表示地震釋放出能量的大小。如7級地震的能量相當(dāng)30個兩萬噸級的原子彈爆炸能（21015焦耳）烈度：地面各種建筑物受地震影響破壞的程度。與震級、源深、震中距離、地震波通過介質(zhì)等有關(guān)。震級,源深,震中距離,則烈度烈度分為區(qū)域烈度、場地烈度（根據(jù)場地條件調(diào)整后的烈度）、設(shè)計烈度（設(shè)

9、防烈度）。7度烈度的破壞程度：（1）磚石房屋大多數(shù)輕微損壞，許多損壞、破壞。 （2）結(jié)構(gòu)物、院墻:不堅固者少數(shù)破壞，比較堅固者損壞。磚石、囪、塔：損壞；碑石、紀(jì)念物很多輕微損壞；道路有小裂縫，新修路坡有塌方（3）地表：干土中有小裂縫，潮濕、松散土中有較多大裂縫，堤坎滑坡，河水水位變化。 （4）懸掛物、擺放物（書等）強(qiáng)烈搖擺、墜落，輕型家具發(fā)生移動。二、地震成因1、天然地震構(gòu)造地震：構(gòu)造作用產(chǎn)生，主要地殼斷裂；火山地震：火山噴發(fā)、巖漿活動產(chǎn)生；陷落地震：洞穴、地層崩塌陷落產(chǎn)生；激發(fā)地震：外界原因誘發(fā)水庫、深井注水等。2、人為地震爆破、大開挖等引起。多數(shù)比較輕微、影響范圍小，可以預(yù)防。三、地震對建

10、筑物的危害地震力（地震波產(chǎn)生的慣性力）破壞：使建筑物開裂、變形、甚至破壞，其中水平振動危害比較大。 計算：水平地震力 PHH=KHQ 豎向地震力 PV=KVQ Q建筑物自重KH、KV水平、垂直地震系數(shù) KHH=a/g KV=0.30.5KH 地變形破壞：使地表產(chǎn)生斷裂錯動、地裂縫、地傾斜，造成建筑物破壞。造成軟弱地基（指軟粘土、可液化飽和砂土）變形、失效：強(qiáng)烈地震地基變形、 液化承載力大大降低或消失建筑物、路橋破壞。軟弱地基的抗震性能差，其上建筑物破壞嚴(yán)重。因此，軟弱地基不宜直接作為建筑地基。造成滑坡、崩塌與泥石流等災(zāi)害：摧毀路橋、建筑物，掩埋城鄉(xiāng)，并爆發(fā)洪水災(zāi)害。故建筑物、道路等應(yīng)避開這些地

11、段。四、防震原則：（一）一般建筑工程詳見“地震工程概論”、“防震設(shè)計規(guī)范”1、建筑規(guī)劃：應(yīng)考慮適當(dāng)?shù)模?）建筑密度；（2）安全疏散的通路，防震與防火疏散結(jié)合；（3）易產(chǎn)生火災(zāi)、爆炸、毒氣擴(kuò)散的工業(yè)建筑，應(yīng)遠(yuǎn)離市區(qū)、人口密集區(qū)，并有足夠的防護(hù)距離。（4）充分估計震后停水、停電、停氣造成的次生災(zāi)害。2、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計（1）平面布置：選擇有利抗震的建筑平面保證結(jié)構(gòu)整體性：構(gòu)件本身可靠，承載力、剛度足夠，構(gòu)件間連接可靠；剛度均勻。形成完整的獨立單元。使建筑物質(zhì)量中心、剛度中心重合，避免在水平荷載作用下發(fā)生扭轉(zhuǎn)。一般矩形、方形、圓形有利。避免在平面轉(zhuǎn)角處設(shè)置梯間（為應(yīng)力比較集中的部位）。避免立面上局部突出

12、和剛度突變。（2）減輕結(jié)構(gòu)自重，并降低重心位置，避免頭重腳輕。例：智利一古老三層釀酒廠一百多年間多次地震沒問題，后因改進(jìn)工藝，將設(shè)備搬到樓上，提高了重心。在六十年代的一次地震中發(fā)生嚴(yán)重破壞，傷亡慘重。3、合理選擇場地、地基，保證地基穩(wěn)定性。不利抗震的場地：地勢低洼、土質(zhì)疏松、河邊、湖邊、山坡等不利抗震的地基：軟土、易液化土4、確保建筑施工質(zhì)量。（二）道路橋梁防震原則、路基防震原則1、平原地區(qū)路基：（1）主要震害： 路堤縱向開裂：多發(fā)生在路肩與行車道、新老路基之間，軟弱地基上路堤開裂情況更嚴(yán)重。 邊坡滑動：因邊坡輾壓質(zhì)量差、坡腳浸水等 路堤坍塌、下沉：坍塌多發(fā)生在松散、浸水的粉土、砂土路堤中；下

13、沉因地基土觸變、液化等引起 路面波浪起伏變形：路線走向與震波方向一致，地震面波引起 橋頭路堤下沉、開裂、坍塌 路基錯斷、沉陷、開裂、噴水冒砂等：地裂縫引起（2）防震原則：避免在低洼地帶修筑路基，線路應(yīng)盡量遠(yuǎn)離河岸、水渠布置；加固易觸變、液化的軟弱地基；加強(qiáng)路基排水，避免路側(cè)積水； 嚴(yán)格控制路基壓實的均勻性，避免路肩與行車道壓實不均勻； 使新老路基結(jié)合可靠，如老路加寬時采取邊坡上挖臺階、壓實新路基等 盡量選用粘性土填筑路基，避免用粉土或砂土 加強(qiáng)橋頭路堤的防護(hù)工程。2、山嶺地區(qū)路基：（1）主要震害：路塹邊坡滑坡與崩塌：滑坡多發(fā)生在軟巖、地下水發(fā)育、存在構(gòu)造弱面的松散堆積層邊坡路段，崩塌則多發(fā)生在

14、裂隙發(fā)育、巖體破碎的巖質(zhì)高邊坡路段。半填半挖路基的上坍下陷：挖方邊坡的滑坡與崩塌為上坍，與類似；填方部分開裂與沉陷為下陷。因二者密實度及基底存在差異，易沿填挖交界面開裂、滑塌。擋土墻砌縫開裂、墻體變形與傾倒：砌縫開裂最常見，與地基不均勻沉降、砂漿強(qiáng)度不夠等有關(guān)；墻體變形與墻背土壓力增大有關(guān)；二者常見于78度烈度區(qū)。墻體傾倒與地基軟弱、地震力強(qiáng)、土壓力增大等有關(guān)。（2）防震原則：沿河布線應(yīng)盡量避開潛在大規(guī)模崩塌、滑坡地段；避免對自然山體及其植被的破壞，嚴(yán)格控制挖方邊坡高度，加固易崩塌、滑坡地段的松散巖體，避免在高烈度區(qū)巖體嚴(yán)重風(fēng)化地段采用大爆破施工。避免或減少山坡上的半填半挖路基，否則應(yīng)采取合理可靠的加固措施。在7度以上烈度區(qū)內(nèi)，擋土墻設(shè)計與施工必須滿足抗震要求。墻高應(yīng)按烈度限制，砌縫砂漿、墻背填土及排水設(shè)施的施工質(zhì)量均應(yīng)嚴(yán)格控制。、橋梁防震原則1、主要震害：（1）墩臺滑移、傾斜和倒塌：與地基液化、沉陷等有關(guān)；（2）樁柱斷裂（3）橋墩開裂、折斷，縱向落梁（4）上部構(gòu)造橫向位移（5）拱橋拱圈開裂或斷裂（2）防震原則：（1）橋址選擇應(yīng)避開不良地質(zhì)條件地段。（2）在可能發(fā)生河岸液化滑坡的地段，應(yīng)適當(dāng)增加橋長、