建筑物工程地質(zhì)-注冊(cè)土木工程師（水利水電）專業(yè)復(fù)習(xí)課件地質(zhì)

1、第五章 水工建筑物工程地質(zhì)-考試大綱【考試大綱】5.1 掌握不同水工建筑物對(duì)地形地質(zhì)條件的根本要求。5.2 水工建筑物地基穩(wěn)定的主要工程地質(zhì)問(wèn)題。掌握壩(閘)基及拱壩壩肩巖體的主要滑移模式、邊界條件確定方法及穩(wěn)定性評(píng)價(jià)。掌握飽和砂土振動(dòng)液化的形成條件、判別方法及常用處理措施。掌握巖土體滲透性分級(jí)、滲透破壞類型和判別標(biāo)準(zhǔn)及其對(duì)建筑物穩(wěn)定的影響。第五章 水工建筑物工程地質(zhì)-考試大綱【考試大綱】掌握地基滲漏評(píng)價(jià)、滲漏對(duì)工程的危害及滲控工程設(shè)計(jì)方案的選擇。掌握基坑涌水量計(jì)算方法及防止基坑涌水的措施和適用條件。了解沖刷坑形成的地質(zhì)條件及評(píng)價(jià)方法。5.3 混凝土壩基工程地質(zhì)掌握巖體風(fēng)化帶劃分。熟練掌握壩基

2、緩傾角結(jié)構(gòu)面和軟弱夾層等的工程地質(zhì)特性及勘察研究方法。第五章 水工建筑物工程地質(zhì)-考試大綱【考試大綱】掌握斷層破碎帶、風(fēng)化深槽、裂隙密集帶、較大軟弱夾層、卸荷帶等地質(zhì)缺陷對(duì)大壩穩(wěn)定的影響。掌握壩基巖體的工程地質(zhì)特性、質(zhì)量評(píng)價(jià)方法及建基面確定。了解河谷巖體應(yīng)力分布規(guī)律及其對(duì)工程的影響。掌握環(huán)境水對(duì)混凝土腐蝕性的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。第五章 水工建筑物工程地質(zhì)-考試大綱【考試大綱】5.4 土石壩堤防、渠道地基工程地質(zhì)掌握各類覆蓋層的工程地質(zhì)特性、滲漏量計(jì)算及對(duì)滲漏和地基穩(wěn)定的影響。掌握土石壩壩基防滲型式選擇對(duì)地質(zhì)條件的要求。掌握混凝土面板堆石壩趾板穩(wěn)定對(duì)地質(zhì)條件的要求。5.5 掌握斷層破碎帶、軟弱夾層、巖溶洞

3、穴等地質(zhì)缺陷在壩基不同部位的處理措施。第五章 水工建筑物工程地質(zhì)對(duì)地質(zhì)要求混凝土重力壩對(duì)地形地質(zhì)條件的要求 1、地形根本對(duì)稱，岸坡較完整，寬窄恰當(dāng)，便于水工布置； 2、河谷覆蓋層不厚，沒(méi)有大的順河斷層和基巖深槽； 3、全強(qiáng)風(fēng)化帶和卸荷帶巖體厚度不宜過(guò)大； 4、巖體較完整，強(qiáng)度能滿足大壩荷載應(yīng)力的要求； 5、巖層產(chǎn)狀有利，巖體中軟弱夾層及緩傾角結(jié)構(gòu)面斷層、長(zhǎng)大裂隙不發(fā)育； 6、巖體透水性不宜過(guò)大，有可靠的防滲封閉條件； 7、泄洪消能區(qū)巖體有足夠的抗沖能力。第五章 水工建筑物工程地質(zhì)對(duì)地質(zhì)要求拱壩對(duì)地形地質(zhì)條件的要求 1、地形根本對(duì)稱，河谷寬高比最好小于3.5:1，不宜大于6:1，壩肩下游沒(méi)有深切

4、溝谷； 2、河床覆蓋層不厚，沒(méi)有大的順河斷層和基巖深槽； 3、全強(qiáng)風(fēng)化帶及卸荷帶巖體厚度不宜過(guò)大； 4、兩岸壩肩巖體完整，強(qiáng)度高；沒(méi)有或很少有垂直河流分布的軟弱層帶；平行河流的結(jié)構(gòu)面斷層、節(jié)理、裂隙不發(fā)育； 5、巖層產(chǎn)狀有利，壩基巖體中緩傾角軟弱夾層或結(jié)構(gòu)面不發(fā)育； 6、巖體透水性不宜過(guò)大，有可靠的防滲帷幕封閉條件， 7、泄洪消能區(qū)巖體有足夠的抗沖能力。第五章 水工建筑物工程地質(zhì)對(duì)地質(zhì)要求土石壩對(duì)地形地質(zhì)條件的要求 1、地形條件適于布設(shè)泄洪和引水發(fā)電建筑物； 2、河床覆蓋層的厚度及物質(zhì)組成不會(huì)給地基防滲體施工造成很困難的條件； 3、防止地基中存在厚的粉細(xì)砂層、淤泥、軟土層、濕陷性黃土等特殊土層

5、； 4、防止在基巖中存在規(guī)模較大透水性強(qiáng)的順河向斷層； 5、有適宜的天然建筑材料。第五章 水工建筑物工程地質(zhì)對(duì)地質(zhì)要求地下建筑物對(duì)地形地質(zhì)條件的要求 1、進(jìn)出口邊坡地形較完整，邊坡巖體穩(wěn)定性好，沒(méi)有重大的地質(zhì)災(zāi)害危及進(jìn)出口平安； 2、隧洞通過(guò)地段應(yīng)以、類圍巖為主，無(wú)厚層軟巖或大型破碎帶通過(guò)； 3、地下建筑物地段地應(yīng)力不宜過(guò)大，建筑物軸線與最大主應(yīng)力方向的交角宜??； 4、地下建筑物軸線與主要構(gòu)造線斷層、褶皺、巖層產(chǎn)狀方向最好呈大角度相交；第五章 水工建筑物工程地質(zhì)壩基滑動(dòng)重力壩壩基的滑動(dòng)破壞類型第五章 水工建筑物工程地質(zhì)壩基滑動(dòng)壩基滑動(dòng)的邊界條件 1、壩基深層滑移條件比較復(fù)雜，它必須具備滑動(dòng)面，

6、縱向和橫向切割面、臨空面，這些要素構(gòu)成了深層滑移的邊界條件； 2、淺層滑動(dòng)壩基淺層巖體； 3、表層滑動(dòng)混凝土與巖石； 4、混合滑動(dòng)上述的組合。重力壩壩基巖體抗滑穩(wěn)定計(jì)算剪摩抗剪斷強(qiáng)度的計(jì)算公式：式中：K按抗剪斷強(qiáng)度計(jì)算的抗滑穩(wěn)定平安系數(shù)；f壩體混凝土與壩基巖接觸面的抗剪斷摩擦系數(shù)；C壩體混凝土與壩基巖面的抗剪斷凝聚力，kN/m2。W作用于壩體上全部荷載對(duì)滑動(dòng)平面的法向分值，kN;P作用于壩體上全部荷載對(duì)滑動(dòng)平面的切向分值，kN;A壩基接觸面截面積，m2。重力壩壩基巖體抗滑穩(wěn)定計(jì)算純摩抗剪強(qiáng)度的計(jì)算公式：式中：K按抗剪強(qiáng)度計(jì)算的抗滑穩(wěn)定平安系數(shù)；f壩體混凝土與壩基接觸面的抗剪摩擦系數(shù)；第五章 水

7、工建筑物工程地質(zhì)振動(dòng)液化飽和沙土和粉土在周期地震荷載作用下，由于不能及時(shí)排水而形成孔隙水壓力，當(dāng)孔隙水壓力到達(dá)與圍壓上覆壓力相等時(shí)，有效應(yīng)力變?yōu)榱?，砂土顆粒處于懸浮狀態(tài)，這種砂土短時(shí)間失去強(qiáng)度的現(xiàn)象就是地震液化。其表達(dá)式可以寫成：式中： 無(wú)粘性土的抗剪強(qiáng)度 土體上覆壓力 孔隙水壓力 無(wú)粘性土內(nèi)摩擦角 上覆有效壓力第五章 水工建筑物工程地質(zhì)振動(dòng)液化地震液化的危害 1、引起噴水冒砂導(dǎo)致大面積地面沉降； 2、導(dǎo)致建筑物地基失效，引起建筑物下沉或不均勻沉降、開(kāi)裂破壞； 3、液化側(cè)向擴(kuò)展與流滑，造成岸邊地面開(kāi)裂。第五章 水工建筑物工程地質(zhì)振動(dòng)液化土的液化判別按GB50287-99的規(guī)定，土的地震液化判別

8、應(yīng)根據(jù)土層的天然結(jié)構(gòu)、顆粒組成、松密程度、地震前和震時(shí)的受力狀態(tài)、邊界條件和排水條件以及地震歷時(shí)等因素，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)勘察和室內(nèi)試驗(yàn)綜合分析判定。初判地層年代、粘粒含量、運(yùn)用狀態(tài)飽和、剪切波法等復(fù)判標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)法、相對(duì)密度法，相對(duì)含水量或液性指數(shù)法第五章 水工建筑物工程地質(zhì)振動(dòng)液化初判 1、地層年代為第四紀(jì)晚更新世Q3或以前，可判為不液化。 2、土的粒徑大于5mm顆粒含量的質(zhì)量百分率大于或等于70%時(shí)，可判為不液化；粒徑大于5mm顆粒含量的質(zhì)量百分率小于70%時(shí)，假設(shè)無(wú)其它整體判別方法時(shí)，可按粒徑小于5mm的這局部判定其液化性能。第五章 水工建筑物工程地質(zhì)振動(dòng)液化初判 3、對(duì)粒徑小于5mm顆粒含量

9、質(zhì)量百分率大于30%的土，其中粒徑小于0.005mm的顆粒c含量質(zhì)量百分率相應(yīng)于地震設(shè)防烈度七度、八度和九度分別不小于16%、18%和20%時(shí)，可判為不液化。 4、工程正常運(yùn)用后，地下水位以上的非飽和土，可判為不液化。 5、當(dāng)土層的剪切波速大于上限剪切波速時(shí)，可判為不液化。第五章 水工建筑物工程地質(zhì)振動(dòng)液化 剪切波速的計(jì)算公式： 式中：Vst上限剪切波速度m/s； KH地面最大水平地震加速度系數(shù)； Z土層深度m； 深度折減系數(shù)。第五章 水工建筑物工程地質(zhì)振動(dòng)液化復(fù)判標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)法 符合下式要求的土應(yīng)判為液化土：N63.5Ncr 式中：N63.5工程運(yùn)用時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)貫入點(diǎn)在當(dāng)時(shí)地面以下ds(m)深

10、度處的標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)； Ncr液化判別標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)臨界值。 重點(diǎn)：N63.5和Ncr的計(jì)算第五章 水工建筑物工程地質(zhì)滲透變形土的滲透變形的形式 由于土體顆粒級(jí)配和土體結(jié)構(gòu)的不同，滲透變形的形式也不同，可分為流土、管涌、接觸沖刷、接觸流失四種根本型式?；鶐r中的滲透破壞基巖中的滲透破壞主要發(fā)生在各類張開(kāi)裂隙中充填的松散物質(zhì)，斷層帶中未膠結(jié)的松軟物質(zhì)及軟弱夾層中；滲透破壞形式多為流土和接觸沖刷；存在易溶鹽時(shí)常出現(xiàn)化學(xué)潛蝕；滲透破壞開(kāi)展過(guò)程緩慢，破壞比降也遠(yuǎn)較第四系松散地層大。第五章 水工建筑物工程地質(zhì)滲透變形土體滲透變形的判別判別內(nèi)容包括：土的滲透變形類型的判別，流土和管涌的臨界水力比降確實(shí)定和土

11、的允許水力比降確實(shí)定。判別方法可采用試驗(yàn)、計(jì)算和類比等方法。土體滲透變形的判別標(biāo)準(zhǔn)判別方法與標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)GB5028799附錄M技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)匯編P16321633。如土的細(xì)粒含量判別流土或管涌：式中：Pc土的細(xì)粒顆粒含量，以質(zhì)量百分率計(jì)% n土的孔隙率%第五章 水工建筑物工程地質(zhì)基抗涌水基坑涌水量的計(jì)算常用方法穩(wěn)定流解析計(jì)算法復(fù)習(xí)材料P724727列出了13個(gè)計(jì)算公式，并給出了各個(gè)公式的適用條件遇到這一類的計(jì)算題要特別注意題干中給出的邊界條件第五章 水工建筑物工程地質(zhì)巖體風(fēng)化巖體風(fēng)化帶劃分巖體的風(fēng)化程度不同決定了巖體的強(qiáng)度、變形及滲透特性的不同，因此水利水電工程中巖體風(fēng)化帶劃分十分重要。GB50287-

12、99?水利水電工程地質(zhì)勘察標(biāo)準(zhǔn)?按全風(fēng)化、強(qiáng)風(fēng)化、中等風(fēng)化弱風(fēng)化、微風(fēng)化、新鮮等為五個(gè)風(fēng)化帶 。修訂GB50287-99時(shí)增加了灰?guī)r風(fēng)化帶劃分標(biāo)準(zhǔn)。第五章 水工建筑物工程地質(zhì)巖體風(fēng)化全風(fēng)化帶特征全部變色，光澤消失巖石的組織結(jié)構(gòu)完全破壞，已崩解和分解成松散的土狀或砂狀，有很大的體積變化，但未移動(dòng)，仍殘留有原始結(jié)構(gòu)痕跡除石英顆粒外，其余礦物大局部風(fēng)化蝕變?yōu)榇紊V物錘擊有松軟感，出現(xiàn)凹坑，礦物手可捏碎，用鍬可以挖動(dòng) 風(fēng)化系數(shù)0.75較 完 整 0.75Kv0.55完整性差 0.55Kv0.35較 破 碎 0.35Kv0.15破 碎 Kv0.15第五章 水工建筑物工程地質(zhì)建基巖體大壩建基面確定的根本原

13、那么 對(duì)于大型水利水電工程高混凝土重力壩、高混凝土拱壩，大壩建基面確定的根本原那么： 1、大壩建基面確定應(yīng)建立在巖體工程地質(zhì)分類和巖體質(zhì)量研究根底上。 2、根據(jù)具體工程地質(zhì)條件，按GB5028799提出的“標(biāo)準(zhǔn) ，制定適用于本工程的壩基巖體工程地質(zhì)分類或巖體質(zhì)量分級(jí)與評(píng)價(jià)；建立定性與定量化標(biāo)準(zhǔn)；編制建基面利用巖體質(zhì)量分區(qū)工程地質(zhì)圖及利用巖面頂板等高線圖。 第五章 水工建筑物工程地質(zhì)建基巖體大壩建基面確定的根本原那么 3、根據(jù)工程規(guī)模、重要性及地質(zhì)條件等綜合確定大壩建基面?？傮w要求是壩基應(yīng)具有足夠的力學(xué)強(qiáng)度及均一性、完整性；具有足夠的抗滑、抗變形、較好的抗?jié)B條件；根底處理工程量不大。 一般來(lái)說(shuō)，

14、類及類巖體適合作為高混凝土壩壩基，處理工程量不大；類巖體，對(duì)影響巖體變形和穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)面需作專門處理；類巖體，巖體比較破碎，不宜作高混凝土壩地基，局部地段分布該類巖體時(shí)，需作專門性處理；類巖體為破碎巖第五章 水工建筑物工程地質(zhì)建基巖體大壩建基面確定的根本原那么 體，不宜用為高混凝土壩壩基，當(dāng)局部存在時(shí)需做專門性處理。 4、建基面選擇除考慮地質(zhì)條件外，還要考慮工程結(jié)構(gòu)條件對(duì)建基面的調(diào)整變化。第五章 水工建筑物工程地質(zhì)環(huán)境水環(huán)境水對(duì)混凝土的腐蝕性環(huán)境水對(duì)混凝土的腐蝕性主要有分解類腐蝕、結(jié)晶類腐蝕和結(jié)晶分解復(fù)合類腐蝕三種。其判別標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)P756757表5-3-20。注意單位換算第五章 水工建筑物工程地質(zhì)

15、土壩地基 1、手冊(cè)P757759列出了一些與土石壩地基相關(guān)的土性狀判定標(biāo)準(zhǔn)，如果遇到這一類的題目，可以直接查表找出答案。 2、關(guān)于壩基工程地質(zhì)評(píng)價(jià)，主要包括兩方面內(nèi)容，一是壩基滲漏與滲透穩(wěn)定，二是壩基抗滑穩(wěn)定與不均勻變形。 第五章 水工建筑物工程地質(zhì)土壩地基 3、對(duì)于砂礫石壩基 1河床砂礫石層具有滲透性強(qiáng)、強(qiáng)度較高、壓縮變形小的特點(diǎn)，主要存在滲漏和滲透問(wèn)題，常需要進(jìn)行防滲處理，包括垂直防滲和水平鋪蓋二種形式，需根據(jù)具體工程地質(zhì)條件和工程特性綜合考慮確定； 2要特別注意河床砂礫石層的緊密程度，是否存在粉細(xì)砂、淤泥質(zhì)軟土等不良地層的情況，當(dāng)粉細(xì)砂、淤泥質(zhì)軟土的分布范圍和厚度較大時(shí)，常存在地震液化和壩基沉陷變形問(wèn)題。第五章 水工建筑物工程地質(zhì)土壩地基 4、對(duì)細(xì)粒土壩基，滲流的影響主要反映在土的滲透性和抗?jié)B性，決定著滲透變形或破壞的類型及滲漏量。 1首先需要判斷滲透變形的類型，再根據(jù)允許水力比