綜合項目工程地質(zhì)學(xué)電子版

緒論講授自然動力及人類活動引起關(guān)于物理地質(zhì)現(xiàn)象方面基本知識，以及從工程地質(zhì)角度研究這些動力地質(zhì)現(xiàn)象基本辦法；通過本課程學(xué)習(xí)，具備解決某些重大工程地質(zhì)實際問題初步能力；本課程應(yīng)用性很強，規(guī)定學(xué)生盡量緊密聯(lián)系工程實踐進行學(xué)習(xí)。1、工程地質(zhì)學(xué)概論.李智毅，楊裕云.中華人民共和國地質(zhì)大學(xué)出版社。2、工程地質(zhì)分析原理.張倬元，地質(zhì)出版社3、工程地質(zhì)學(xué)基本.李智毅，王智濟，楊裕云.中華人民共和國地質(zhì)大學(xué)出版社4、專門工程地質(zhì)學(xué).張咸恭，李智毅，鄭達輝，李日國.地質(zhì)出版社5、巖體構(gòu)造力學(xué).孫廣忠.科學(xué)出版社6、工程地質(zhì)數(shù)值模仿理論與辦法.唐輝明，晏鄂川，胡新麗.中華人民共和國地質(zhì)大學(xué)出版社人類工程活動與地質(zhì)環(huán)境互有關(guān)系地質(zhì)環(huán)境對工程活動制約關(guān)系工程建筑穩(wěn)定和正常使用工程活動安全工程造價工程活動對地質(zhì)環(huán)境影響工程活動規(guī)模愈大，地質(zhì)環(huán)境變化愈大?？傊刭|(zhì)環(huán)境和工程活動之間是互相聯(lián)系互相制約，其體現(xiàn)形式各種各樣。工程地質(zhì)學(xué)研究對象工程地質(zhì)條件：與工程建筑關(guān)于地質(zhì)要素綜合，涉及地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、地貌、水文地質(zhì)條件、自然地質(zhì)現(xiàn)象和天然建筑材料等方面。Ⅰ地層巖性：工程地質(zhì)條件最基本要素，任何建筑物都脫離不開土體或巖體。巖土類型不同，其性質(zhì)有很大差別，工程意義大不同樣。Ⅱ地形地貌：地形地貌對建筑場地選取，特別是線性建筑線路方案選取意義重大，如能合理運用地形地貌條件，不但能大量節(jié)約投資，并且對建筑群中各種建筑物布局和建筑物型式、規(guī)模及施工條件也有直接影響。地形地貌還能反映地區(qū)地質(zhì)構(gòu)造和水文地質(zhì)構(gòu)造特性。Ⅲ地質(zhì)構(gòu)造：涉及地質(zhì)構(gòu)造、巖土單元組合關(guān)系及各類構(gòu)造面性質(zhì)和空間分布。Ⅳ水文地質(zhì)條件：對工程有影響因素是：地下水類型，地下水位及其變動幅度，含水層和隔水層分布及組合關(guān)系，各自厚度，土層或巖層滲入性強弱及其滲入系數(shù)，富水性，承壓含水層特性及水頭。Ⅴ物理地質(zhì)現(xiàn)象指對工程建設(shè)有影響自然地質(zhì)作用和現(xiàn)象。地殼表層經(jīng)常處在內(nèi)動力地質(zhì)作用和外動力地質(zhì)作用強烈影響之下，對建筑物導(dǎo)致威脅和破壞，其規(guī)模常巨大，甚至是區(qū)域性。Ⅵ天然建筑材料指土和巖石。要盡量“就地取材”。研究巖土體工程性質(zhì)及其在自然或人類活動影響下變化是工程巖土學(xué)基本任務(wù)。工程地質(zhì)問題：工程活動與地質(zhì)環(huán)境互相制約某些重要形勢。分析這些問題產(chǎn)生地質(zhì)條件、力學(xué)機制及其發(fā)展演化規(guī)律，以便對的評價和有效防治它們不良影響，是工程地質(zhì)學(xué)另一專門分支工程地質(zhì)學(xué)基本任務(wù)。查明工程地質(zhì)條件并研究查明工程地質(zhì)條件辦法和手段是工程地質(zhì)勘察基本任務(wù)。Ⅰ闡明建筑地區(qū)工程地質(zhì)條件，并指出對建筑物有利和不利因素；Ⅱ論證建筑物所存在工程地質(zhì)問題，進行定性和定量評價，作出確切結(jié)論；Ⅲ選取地質(zhì)條件優(yōu)良建筑場地，并依照場地工程地質(zhì)條件對建筑物配備提出建議；Ⅳ研究工程建筑物興建后對地質(zhì)環(huán)境影響，預(yù)測其發(fā)展演化趨勢，提出運用和保護地質(zhì)環(huán)境對策和辦法；Ⅴ依照所選定地點工程地質(zhì)條件和存在工程地質(zhì)問題，提出關(guān)于建筑物類型、規(guī)模、構(gòu)造和施工辦法合理建議，以及保證建筑物正常施工和使用所應(yīng)注意地質(zhì)規(guī)定；Ⅵ為擬定改進和防治不良地質(zhì)作用辦法方案提供地質(zhì)根據(jù)。工程地質(zhì)學(xué)學(xué)科性質(zhì)和任務(wù)研究地質(zhì)環(huán)境與人類工程活動之間互有關(guān)系，以便科學(xué)評價、合理運用、有效改造和妥善保護地質(zhì)環(huán)境科學(xué)；是地質(zhì)學(xué)與工程學(xué)邊沿學(xué)科，是地質(zhì)學(xué)一種分支。工程地質(zhì)學(xué)特點是始終與工程實踐緊密聯(lián)系。工程地質(zhì)學(xué)分科巖土工程地質(zhì)性質(zhì)研究工程動力地質(zhì)作用研究工程地質(zhì)勘察理論和技術(shù)辦法研究區(qū)域工程地質(zhì)研究環(huán)境工程地質(zhì)性質(zhì)研究Vajont水庫滑坡1963年10月夜間發(fā)生在乎大利北部山區(qū)Vajont水庫，被公以為是世界上最嚴(yán)重滑坡災(zāi)害。該水庫庫容10億立方米，壩高267米，是當(dāng)時世界上最高雙曲拱壩。水庫蓄水導(dǎo)致水庫岸坡地下水位相應(yīng)提高，地質(zhì)環(huán)境發(fā)生急劇變化，2.6億立方米石灰?guī)r山體以20M/S以上速度滑入水庫，最大涌浪高度250M，越過壩頂高度達150M，庫水迅速猛瀉向下游。洪水摧毀了下游數(shù)公里以內(nèi)5個村莊，2600人在夢中死亡。該水庫也因滑坡填入而報廢。北京地面沉降底，北京平原已形成五個地面沉降區(qū)東郊八里莊——大郊亭（722mm）東北郊來廣營（565mm）昌平沙河——八仙莊（688mm）大興榆垡——禮賢（661mm）順義平各莊（250mm)北京地面沉降危害對建筑物破壞和影響。形成地裂縫，直接或間接惡化環(huán)境。對地下水井設(shè)施影響。導(dǎo)致地面水準(zhǔn)點水準(zhǔn)。影響建筑物抗震能力，致使地震災(zāi)害加重。洪澇災(zāi)害加劇，防洪排澇工程效能減少。地面沉降是緩發(fā)性地質(zhì)災(zāi)害，災(zāi)后恢復(fù)工作很難界定。工程地質(zhì)分析基本辦法自然歷史分析法（定性）工程地質(zhì)學(xué)最基本一種研究辦法，是其他研究辦法基本。數(shù)學(xué)力學(xué)分析法（定量）數(shù)學(xué)、力學(xué)與地質(zhì)學(xué)結(jié)合，將工程地質(zhì)分析定量化，是工程評價定量根據(jù)。模型模仿實驗法（定量+定性）研究自然地質(zhì)作用規(guī)律，再現(xiàn)工程地質(zhì)問題產(chǎn)生發(fā)展全過程，揭示其發(fā)生力學(xué)機制。工程地質(zhì)學(xué)內(nèi)容巖土工程地質(zhì)性質(zhì)研究土物質(zhì)構(gòu)成、構(gòu)造、構(gòu)造；土物理性質(zhì)、力學(xué)性質(zhì)；各類土工程地質(zhì)特性；巖石工程地質(zhì)性質(zhì)；巖體工程地質(zhì)性質(zhì)及巖體工程分類。工程動力地質(zhì)作用研究活斷層和地震工程地質(zhì)研究；斜坡變形破壞工程地質(zhì)研究；巖溶工程地質(zhì)研究；泥石流工程地質(zhì)研究；河流侵蝕和淤積工程地質(zhì)研究。工程地質(zhì)學(xué)學(xué)習(xí)辦法在學(xué)習(xí)課本基本知識同步，應(yīng)廣泛查閱有關(guān)文章，參照詳細(xì)工程地質(zhì)實例，學(xué)習(xí)其所采用分析辦法、治理辦法等，掌握對各種工程動力地質(zhì)作用分析研究思路和辦法，可以用來解決實際問題。本課程以講授為主，同步輔以必要習(xí)題、作業(yè)?？紤]學(xué)時限制，同窗們也可以自學(xué)。第一章土物質(zhì)構(gòu)成與構(gòu)造、構(gòu)造土：由固體顆粒以及顆粒間孔隙中水和氣體構(gòu)成一多相、分散多孔系統(tǒng)。土層：土具備成層特性，同一層內(nèi)土物質(zhì)構(gòu)成和構(gòu)造、構(gòu)造基本一致，工程地質(zhì)性質(zhì)亦大體相似。土體：由性質(zhì)各異、厚薄不等若干土層，以特定上、下順序組合在一起?！?土粒度成分粒徑和粒組劃分粒徑：土顆粒直徑大?。╩m）。粒組：指粒徑在一定區(qū)段內(nèi)其成分及性質(zhì)相似土粒組別。劃分原則（1）一方面考慮到在一定粒徑變化范疇內(nèi)，其工程地質(zhì)性質(zhì)是相似，若超越了這個變化幅度就要引起質(zhì)變化。（2）要考慮與當(dāng)前粒度成分測定技術(shù)相適應(yīng)粒組統(tǒng)稱粒組名稱粒徑d范疇（mm）分析辦法主要特征巨粒漂石（塊石）粒d>200直接測定透水性很大，壓縮性極小，顆粒間無粘結(jié)，無毛細(xì)性。卵石（碎石）粒60<d≤200粗粒礫粒粗礫20<d≤60篩

分

法透水性大，壓縮性小，無粘性，有一定毛細(xì)性。細(xì)礫2<d≤20砂粒粗砂0.5<d≤2中砂0.25<d≤0.5細(xì)砂0.075<d≤0.25細(xì)粒粉粒0.005<d≤0.075靜水沉降原理透水性小，壓縮性中檔，毛細(xì)上升高度大，微粘性。粘粒d≤0.005透水性極弱，壓縮性變化大，具粘性和可塑性。粒度成分測定土粒度成分：指土中各個粒組相對百分含量，通慣用各粒組占土?？傎|(zhì)量百分?jǐn)?shù)表達。目：進行土粒度成分分類，大體判斷土工程地質(zhì)性質(zhì)辦法：篩分法、靜水沉降法。粒度成分表達辦法分累積曲線法圖解法分布曲線法表達辦法三角圖法表格法★不均勻系數(shù)：Cu越大，曲線越平緩，粒徑分布越不均勻?！锴氏禂?shù)：Cc<1，中間顆粒偏少，小粒徑顆粒偏多。Cc>3，中間顆粒偏多，小粒徑顆粒偏少。級配良好土Cu≥5且Cc=1~~3土按粒度成分分類礫粒起骨架作用，砂粒、粉粒起充填作用，粘粒起膠結(jié)作用。土粒度不同，其性質(zhì)差別較大，土工程地質(zhì)性質(zhì)在某種限度上可以以為是各粒組性質(zhì)綜合體現(xiàn)。粒度成分分類各種各樣，國內(nèi)各建設(shè)部門按其工程建筑特點，各擬定了本部門粒度分類，至今沒有完全統(tǒng)一通用分類。普通，粒度分類以兩個粒徑界限值將土粒分為三大組：巨粒土和含巨粒土、粗粒土、細(xì)粒土。土名稱各粒組含量/％巨粒組>60mm粗粒60～0.075mm礫粒60～2mm細(xì)粒<0.075巨粒土和含巨粒土巨粒土75～100

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??㏒???琰茞??ü混合巨粒土50～75

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??㏒???琰茞??ü含巨?；旌贤?5～50

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??㏒???琰茞??ü粗粒土礫類土<1550～100>50

??㏒???琰茞??ü砂類土<1550～100<50

??㏒???琰茞??ü細(xì)粒土含砂細(xì)粒土<1525～5025～5050～75粉質(zhì)細(xì)粒土<15<25<2575～100練習(xí)題1.取干土重5.10N，通過篩分和水分法測得其成果如表1-1。規(guī)定:1)繪制土級配曲線；2)擬定不均勻系數(shù)Cu，并判斷其級配好壞。表1-1顆粒分析成果表粒徑（mm）>22-0.50.5-0.250.25-0..1<0.1<0.05<0.005重量（N）00.351.252.51.00.830.272.三種土土顆粒級配分布曲線如下圖所示，回答下列說法哪些是對的?1)A不均勻系數(shù)比B大；

2)A有效粒徑比B大；

3)C所含粘粒百分率最多。3.從干土樣中稱取1000g試樣，經(jīng)原則篩充分過篩后稱得各級篩上留下來土粒質(zhì)量如下表所示。試求土中各粒組質(zhì)量百分含量與不大于各級篩孔徑質(zhì)量累積百分含量。篩分析實驗成果篩孔徑（mm）2.01.00.50.250.075底盤各級篩上土粒質(zhì)量（g）100100250350100100§2土礦物成分土礦物成分原生礦物次生礦物有機質(zhì)石英、長石、云母等粘土礦物無定形氧化物膠體可溶鹽原生礦物是巖石經(jīng)物理風(fēng)化破碎但成分沒有發(fā)生變化礦物碎屑。原生礦物顆粒普通都較粗大，它們重要存在于卵、礫、砂、粉各粒組中。次生礦物是原生礦物在一定氣候條件下經(jīng)化學(xué)風(fēng)化作用，使其進一步分解而形成某些顆粒更細(xì)小新礦物。粘土礦物是重要次生礦物，是構(gòu)成粘粒重要礦物成分。粘土礦物中分布較廣且對土性質(zhì)影響較大是蒙脫石、高嶺石和伊利石(或水云母)三種。高嶺石晶層之間連結(jié)牢固，水不能自由滲入，故其親水性差，可塑性低，脹縮性弱；蒙脫石則反之，晶胞之間連結(jié)薄弱，活動自由，親水性強，脹縮性亦強；伊利石（水云母）性質(zhì)介于兩者之間。親水性：蒙脫石>伊利石>高嶺石礦物成分與粒度成分關(guān)系粒徑不不大于0.075mm各粒組，均由原生礦物所構(gòu)成，其中漂石粒、卵石粒、礫粒，其粒徑往往不不大于礦物顆粒，多數(shù)是由母巖碎屑構(gòu)成，普通具備多礦物構(gòu)造，砂粒與原生礦物顆粒大小近似，往往是由單礦物構(gòu)成，以石英最為常用。粉粒組由原生礦物與次生礦物混合構(gòu)成，其中以石英為主，另一方面為高嶺石及難溶鹽。粘粒組重要由不可溶性次生礦物與腐植質(zhì)構(gòu)成，有時也含難溶鹽，其中粘土礦物是最常用礦物?！?土中水和氣體土中水基本類型與特性礦物成分水構(gòu)造水：以H+和OH-形式存在于礦物結(jié)晶格架固定位置上。結(jié)晶水：以分子形式和一定數(shù)量存在于礦物結(jié)晶格架固定位置上。沸石水：以分子形式不定量地存在于礦物相鄰晶胞之間?？紫吨兴虘B(tài)重力水自由水毛細(xì)水孔隙中水液態(tài)強結(jié)合水結(jié)合水弱結(jié)合水氣態(tài)粘性土性質(zhì)土體中氣體：要為O2、CO2、N2土粒對氣體吸附強度：CO2>N2>O2>H2吸附氣體氣體按存在狀態(tài)分為游離氣體密閉氣體§4土中構(gòu)造和構(gòu)造土構(gòu)造：在一定土體中，構(gòu)造相對均一土層單元體形態(tài)和組合特性,稱為土構(gòu)造。它涉及土層單元體大小，形態(tài)，排列和互有關(guān)系等方面。土粒間連接關(guān)系按水類型分為：結(jié)合水連結(jié)：通過結(jié)合水膜將相鄰?fù)亮＿B結(jié)起來形式。毛細(xì)水連結(jié)：相鄰?fù)亮Ｓ擅?xì)壓力作用形成連結(jié)。膠結(jié)連結(jié)：由于土中某些鹽類結(jié)晶將土粒膠結(jié)起來連結(jié)。冰連結(jié)：冰土?xí)簳r性連結(jié)，融化后即失去這種連結(jié)。土構(gòu)造類型巨粒土及粗粒土構(gòu)造類型生成時重力起重要作用，顆粒之間以機械作用為主。細(xì)粒土構(gòu)造類型蜂窩狀構(gòu)造均粒團聚構(gòu)造類型架狀構(gòu)造非均粒團聚構(gòu)造土構(gòu)造土構(gòu)造：在一定土體中，構(gòu)造相對均一土層單元體形態(tài)和組合特性,稱為土構(gòu)造。它涉及土層單元體大小，形態(tài)，排列和互有關(guān)系等方面。層狀構(gòu)造分散構(gòu)造類型結(jié)核狀構(gòu)造裂隙狀構(gòu)造第二章土物理性質(zhì)概念所謂土物理性質(zhì)就是表達土中三相比例關(guān)系某些物理量。土物理性質(zhì)指標(biāo)不但可以描述土物理性質(zhì)和它所處狀態(tài)，并且在一定限度上反映了土力學(xué)性質(zhì)。土物理性質(zhì)指標(biāo)分類一類是必要通過實驗測定，如含水率、密度和土粒比重，稱為直接指標(biāo)；一類是依照直接指標(biāo)換算，如孔隙比、孔隙率、飽和度等，稱為間接指標(biāo)土密度ρ和容重γ測定辦法：環(huán)刀法干密度ρd干容重γd土烘干，體積要減小，因而土干密度不等于烘干土密度。土干密度或干容重是評價土密實限度指標(biāo)，干密度或干容重越大表白土越密實，反之越疏松。慣用它來控制填土工程施工質(zhì)量。各種密度之間比較土含水率測定辦法：烘干法先稱出天然濕土質(zhì)量，然后放在烘箱里，在100～105℃砂土密實性密實限度描述：松、密指標(biāo)：相對密實度（RelativeDensity）密實限度疏松中密密實相對密度0<Dr≤0.330.33<Dr≤0.660.66<Dr≤1習(xí)題1.某地基土實驗中，測得土干重度γd=15.7KN/m3,含水量ω=19.3%,土粒比重Gs=2.71。求:該土孔隙比e、孔隙度n及飽和度Sr。2.某地基土樣數(shù)據(jù)如下：環(huán)刀體積為60cm3，濕土質(zhì)量0.1204kg，土質(zhì)量0.0992kg，土粒相對密度為2.71，試計算：天然含水量ω，天然重度γ，干重度γd，孔隙比e。3.測得砂土天然重度γ＝17.6KN/m3，含水量ω＝8.6%，比重ds＝2.66，最小孔隙比emin＝0.462，最大孔隙比emax＝0.71，試求砂土相對密度Dr。4.某工程勘察中，取原狀土60cm3，重99.15g，烘干后重78.05g，比重2.67，求此土孔隙比飽和度。習(xí)題1.已知某地基土試樣關(guān)于數(shù)據(jù)如下：①天然重度γ＝18.4KN/m3；干重度γd＝13.2KN/m3。②液限實驗，取濕土14.5g，烘干后重10.3g。③搓條實驗：取濕土條5.2g，烘干后重4.1g，求：(1)擬定土天然含水量，塑性指數(shù)和液性指數(shù)；(2)擬定土名稱和狀態(tài)。2.從甲、乙兩地土層中各取出土樣進行實驗，液限ωL=40%，塑限ωp=25%，但甲地天然含水量ω=45%，而乙地ω=20%,是求甲、乙兩地地基土液性指數(shù)IL各是多少?判斷其狀態(tài)。3.已知某軟土地基天然含水量ω=40%，塑限、液限實驗測得：ωL=35%