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文檔簡介
第三章礦物和巖石的概念礦物:是地殼中的元素在各種地質(zhì)作用下,由一種或幾種元素結(jié)合而成的天然單質(zhì)或化合物。巖石:天然產(chǎn)出的由一種或多種礦物按一定規(guī)律組成的自然集合體。造巖礦物、原生礦物、此生礦物的概念和主要類型造巖礦物:組成巖石的礦物,如正長石、斜長石,黑、白云母,輝石,角閃石,橄欖石,綠泥石,滑石,高嶺石,石英,方解石,白云石,石膏,黃鐵礦、赤鐵礦、褐鐵礦、磁鐵礦等等。原生礦物:由巖漿冷凝生成,如石英、長石、輝石、角閃石、云母、橄欖石、石榴石等。次生礦物:由原生礦物經(jīng)風(fēng)化作用直接生成,如高嶺石、蒙脫石、伊利石、綠泥石等;或在水溶液中析出生成,如方解石、石膏、白云石等。礦物的物理性質(zhì)形狀:指礦物的外表形狀。結(jié)晶體大都呈規(guī)則的幾何形狀,非結(jié)晶體則呈不規(guī)則的形狀。顏色:是礦物對不同波長可見光吸收程度的不同反映。它是指礦物新鮮表面呈現(xiàn)的顏色,取決于礦物的化學(xué)成分及其所含的雜質(zhì)。按成色原因,有自色(礦物固有的顏色)、他色(礦物混入了某些雜質(zhì)所引起的,與礦物本身性質(zhì)無關(guān))、假色(礦物內(nèi)部裂隙或表面的氧化薄膜對光的折射、散射所引起的)之分。條痕:是指礦物粉末的顏色,通常使用粗瓷板摩擦?xí)r留下的痕跡,它可消除假色,減弱他色,是一種鑒別不透明礦物的主要標(biāo)志,適用于深色礦物。光澤:礦物表面反射光線的能力。根據(jù)所有礦物平滑表面反射光的強(qiáng)弱,分為:金屬光澤(方鉛礦、不銹鋼)、半金屬光澤(磁鐵礦、未磨光的鐵器表面)、非金屬光澤(石英、滑石);非金屬光澤按礦物表面性質(zhì)與礦物集合體的結(jié)合方式不同又可劃分為:金剛光澤(鉆石、金剛石)、玻璃光澤(石英晶體表面)、油脂光澤(石英斷口)、珍珠光澤(白云母薄片)、絲絹光澤(石棉、絹云母)、土狀光澤(高嶺石、鋁土礦)。硬度:礦物抵抗外力刻化、研磨的能力。摩氏硬度解理:礦物晶體在外力作用下沿一定方向發(fā)生破裂并裂成光滑平面的性質(zhì),光滑的平面稱為解理面。如受外力作用,在任意方向破裂并呈各種凹凸不平的斷面,則這樣的斷面稱為斷口。根據(jù)礦物晶體受力后出現(xiàn)解理的難易程度、解理面的大小及光滑程度、解理面的薄厚等,分為4級:極完全解理(云母)、完全解理(方解石)、中等解理(長石、角閃石)、不完全解理(石英、石榴子石)。相對密度其他性質(zhì)常見礦物的特征書P65。礦石的分類巖漿巖:由熾熱的巖漿在地下或噴出地表后冷凝形成的巖石。沉積巖:在地表和地下不太深的地方形成的地質(zhì)體,它是在常溫常壓下,由風(fēng)化作用,生物作用和某些火山作用所形成的松散沉積層,經(jīng)過成巖作用形成的。變質(zhì)巖:巖漿巖或沉積巖經(jīng)過變質(zhì)作用形成的。巖漿巖分類:P71。產(chǎn)狀:噴出巖(決定于巖漿的成分和地形等方面特征,主要有熔巖流、熔巖被、火山錐)、淺成巖(主要有巖床、巖盆、巖盤、巖墻)、深成巖(包括巖株和巖基)。結(jié)構(gòu):巖石中(單體)礦物的結(jié)晶程度、顆粒大小、形狀以及它們的相互組合關(guān)系。按巖石中礦物結(jié)晶程度劃分:全晶質(zhì)結(jié)構(gòu)、半晶質(zhì)結(jié)構(gòu)、非晶質(zhì)結(jié)構(gòu);按巖石中礦物顆粒的絕對大小劃分:顯晶質(zhì)結(jié)構(gòu)、隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)、玻璃質(zhì)結(jié)構(gòu);按巖石中礦物顆粒的相對大小劃分:等粒結(jié)構(gòu)、不等粒結(jié)構(gòu)、斑狀結(jié)構(gòu)和似斑狀結(jié)構(gòu)。構(gòu)造:(集合體)礦物在巖石中排列的順序和填充的方式所反映出來巖石的外貌特征,決定于冷凝時的環(huán)境。分為:塊狀(侵入巖)、流紋狀、氣孔狀、杏仁狀(噴出巖)。沉積巖形成:沉積巖的形成一般經(jīng)過了先成巖石(巖漿巖、沉積巖或變質(zhì)巖)遭受風(fēng)化、剝蝕破壞,破壞產(chǎn)物被搬運(yùn)至一定場所沉積下來,再固結(jié)成巖的過程。具體經(jīng)過風(fēng)化作用、搬運(yùn)作用、沉積作用和成巖作用四個階段。分類:P79結(jié)構(gòu):沉積巖的結(jié)構(gòu)按成因可將沉積巖的結(jié)構(gòu)分為碎屑結(jié)構(gòu)(礫狀、砂狀、粉砂狀)、泥質(zhì)結(jié)構(gòu)、結(jié)晶結(jié)構(gòu)和生物結(jié)構(gòu)。構(gòu)造:沉積巖最主要的構(gòu)造是層理構(gòu)造,另外還包括波痕、結(jié)核和縫合線。由于形成層理的條件不同,層理有各種不同的形態(tài)類型,如常見的有水平層理、斜層理、交錯層理等。根據(jù)層理可以推斷沉積物的沉積環(huán)境和搬運(yùn)介質(zhì)的運(yùn)動特征。沉積巖的層理構(gòu)造、層面特征和含有化石,是沉積巖在構(gòu)造上區(qū)別與巖漿巖的重要特征。節(jié)理構(gòu)造節(jié)理:或稱裂隙,是存在于巖層、巖體中的一種破裂,破裂面兩側(cè)的巖塊沒有顯著位移的小型斷裂構(gòu)造。分類:成因(構(gòu)造節(jié)理、非構(gòu)造節(jié)理)、產(chǎn)狀與所在巖層產(chǎn)狀(走向節(jié)理、傾向節(jié)理、斜向節(jié)理、順層節(jié)理)、走向與所在褶曲的軸向(縱節(jié)理、橫節(jié)理、斜節(jié)理)、力學(xué)性質(zhì)(張節(jié)理:節(jié)理面粗糙不平,產(chǎn)狀不穩(wěn)定,延伸不遠(yuǎn)、剪節(jié)理:節(jié)理面平滑,產(chǎn)狀穩(wěn)定,延伸較遠(yuǎn))。玫瑰花圖:P124斷層要素:斷層面、斷層線、斷盤、斷距。分類:依據(jù)斷層兩盤相對錯動分類(正斷層:上盤下降,下盤上升;逆斷層:下盤下降,上盤上升;平移斷層:兩盤沿走向線移動)、依據(jù)斷層面產(chǎn)狀與兩盤巖層的產(chǎn)狀關(guān)系分類(走向斷層:斷層走向與巖層走向基本平行;傾向斷層:大致垂直;斜交斷層:斜交)、依據(jù)斷層面產(chǎn)狀與褶皺軸線(或區(qū)域構(gòu)造線)的關(guān)系分類(縱斷層:斷層面走向與褶皺軸向或區(qū)域構(gòu)造線方向基本平行;橫斷層:大致垂直;斜斷層:斜交)、依據(jù)斷層的力學(xué)性質(zhì)分類(壓性斷層:由壓力引起的斷層,一般認(rèn)為逆斷層就屬于這類;張性斷層:張應(yīng)力,正斷層;扭性斷層:扭應(yīng)力,平移斷層)。斷層的野外識別地形地貌:表現(xiàn)為陡坡懸崖或河流縱坡突變或山峰中斷,有時沿斷層方向出現(xiàn)溪谷、泉水。巖層排列:巖脈的移動,地層的重復(fù)或缺失,巖層的突然中斷。斷層面及破碎帶:擦痕、破碎帶、斷層的拖曳現(xiàn)象。第五章巖體的概念巖體:是指在地質(zhì)歷史中形成的,由一種或多種巖石和結(jié)構(gòu)面網(wǎng)絡(luò)組成的,具有一定的結(jié)構(gòu)并賦存于一定的地質(zhì)環(huán)境(地應(yīng)力、地下水、地溫)中的地質(zhì)體。要素:結(jié)構(gòu)面、結(jié)構(gòu)體結(jié)構(gòu)體與結(jié)構(gòu)面結(jié)構(gòu)體:巖體中被結(jié)構(gòu)面切割而產(chǎn)生的單個巖石塊體。結(jié)構(gòu)面:巖體中的各種物質(zhì)分異面、破裂面及軟弱夾層(巖體中的各種不同成因、不同特征的地質(zhì)界面)。巖石的工程分類完整性系數(shù):P143質(zhì)量:P144軟弱夾層的定義及工程影響軟弱夾層:具有一定厚度的特殊的巖體軟弱結(jié)構(gòu)面,是在堅硬巖層中夾有的力學(xué)強(qiáng)度低、泥質(zhì)或炭質(zhì)含量高,遇水易軟化、延伸較長和厚度較薄的軟弱巖層。工程影響:斜坡產(chǎn)生滑動災(zāi)害、危巖體崩塌、地下洞室圍巖斷裂破壞,巖石地基與路基失穩(wěn)等。巖體結(jié)構(gòu)巖體結(jié)構(gòu):巖體中結(jié)構(gòu)面和結(jié)構(gòu)體的組合方式?;绢愋停赫w塊狀結(jié)構(gòu)、層狀結(jié)構(gòu)、碎裂結(jié)構(gòu)、散體結(jié)構(gòu)。P150巖質(zhì)邊坡破壞類型平面破壞:主要結(jié)構(gòu)面的走向、傾向與坡面基本一致,結(jié)構(gòu)面的傾角小于坡角且大于摩擦角。楔形破壞:兩組結(jié)構(gòu)面的交線傾向坡面、交線的傾角小于坡角且大于其摩擦角。圓弧破壞:節(jié)理發(fā)育的破碎巖體發(fā)生旋轉(zhuǎn)破壞。傾倒破壞:巖體被陡傾結(jié)構(gòu)面分成一系列巖柱,當(dāng)為軟巖時,巖柱產(chǎn)生坡面彎曲,當(dāng)為硬巖時,巖柱可能再被正交節(jié)理切割成巖塊,向坡面翻到。影響邊坡穩(wěn)定的因素巖性:決定巖體邊坡穩(wěn)定性的物質(zhì)基礎(chǔ)。巖體結(jié)構(gòu):巖體結(jié)構(gòu)及結(jié)構(gòu)面的發(fā)育特征是巖體邊坡破壞的控制因素。水的作用:使巖土的質(zhì)量增大、滑動面的滑動力增大;巖土軟化、抗剪強(qiáng)度降低;對巖體產(chǎn)生動水壓力和靜水壓力。風(fēng)化作用:使巖體內(nèi)裂隙增多、擴(kuò)大,透水性增強(qiáng),抗剪強(qiáng)度降低。地形地貌:直接影響邊坡內(nèi)的應(yīng)力分布特征,進(jìn)而影響邊坡的變形破壞形式及邊坡的穩(wěn)定性。平面上呈凹形的邊坡較呈凸形的穩(wěn)定。地震:產(chǎn)生地震慣性力,使邊坡巖體剪應(yīng)力增大、抗剪強(qiáng)度降低。天然應(yīng)力:邊坡開挖導(dǎo)致坡角應(yīng)力集中。人為因素:不合理設(shè)計、施工、加載、水滲入。巖體的流變特性流變性:巖體在外部條件不變的情況下,應(yīng)力或變形隨時間而變化的性質(zhì)。蠕變:在一定應(yīng)力下,變形隨時間持續(xù)而逐漸增長。松弛:在變形保持一定時,應(yīng)力隨時間增長而逐漸減小。第六章土的分類按堆積年代分類:老黏性土、一般黏性土和新近堆積的黏性土。按地質(zhì)成因分類:殘積土、坡積土、洪積土、沖積土、淤積土、冰積土和風(fēng)積土。按有機(jī)質(zhì)含量分類:無機(jī)質(zhì)土、有機(jī)質(zhì)土、泥炭質(zhì)土和泥炭。按顆粒級配或塑性指數(shù)分類:碎石土:大于2mm的顆粒質(zhì)量超過總質(zhì)量50%(漂石、塊石、卵石、碎石、圓礫和角礫)、砂土:大于2mm的顆粒質(zhì)量超過總質(zhì)量50%(礫砂、粗砂、中砂、細(xì)砂和粉砂)、粉土:大于0.075mm的顆粒質(zhì)量不超過總質(zhì)量50%(粉質(zhì)粘土:小于0.005mm不超過10%、粘土)、黏性土:Ip大于10的土(小于17為粉質(zhì)黏土、大于17為黏土)。淤泥和淤泥質(zhì)土淤泥:孔隙比大于1.5。淤泥質(zhì)土:孔隙比大于1,小于1.5。土的三相比例指標(biāo)P210土的礦物成分原生礦物:石英、長石、云母、角閃石、輝石、橄欖石、石榴子石等。不溶于水的次生礦物:粘土礦物和次生SiO2、倍半氧化物??扇苄源紊V物及易分解的礦物:有易溶鹽、中溶鹽及難溶鹽。有機(jī)質(zhì):存在于一般土特別是淤泥質(zhì)土,增加了土的親水性、壓縮性。土的粒組劃分P199土中水的分類界線結(jié)合水:分子引力、靜電引力吸附于土體表面的土中水。不能傳遞靜水壓力,無溶解能力,冰點(diǎn)低于零度,分為強(qiáng)結(jié)合水(吸著水):具有極大粘滯度、彈性和抗剪強(qiáng)度;弱結(jié)合水(薄膜水):水膜較厚的弱結(jié)合水能向鄰近薄水膜轉(zhuǎn)移。非結(jié)合水:土??紫吨谐鐾亮1砻骒o電引力作用范圍的一般液態(tài)水。主要受重力作用控制,能傳遞靜水壓力和溶解鹽分,在溫度0℃左右凍結(jié)成冰。典型的代表是重力水,界于重力水和結(jié)合水之間的過渡類型水為毛細(xì)水,氣態(tài)水和固態(tài)水。土的結(jié)構(gòu)與構(gòu)造特征結(jié)構(gòu):單粒結(jié)構(gòu)(碎石、卵石、礫石類土和砂土等無粘性土)、集合體結(jié)構(gòu)(黏性土)。構(gòu)造:碎石土(粗石狀構(gòu)造、假斑狀構(gòu)造)、砂土或粉土(夾層、透鏡體、交錯層理)、粘性土(層理構(gòu)造、裂隙構(gòu)造)。無黏性土的性質(zhì)相對密度Dr:0<Dr≤0.2松散狀態(tài);0.2<Dr≤1/3稍密狀態(tài);1/3<Dr≤2/3中密狀態(tài);2/3<Dr≤1密實狀態(tài)。Dr=(emax-e)/(emax-emin)黏性土的性質(zhì)界限含水量:隨含水量的變化,黏性土由一種稠度狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N狀態(tài)的時相應(yīng)于轉(zhuǎn)變點(diǎn)的含水量,分為液限wL(由可塑狀態(tài)轉(zhuǎn)到流動狀態(tài)的界限含水率)、塑限wP(由半固態(tài)轉(zhuǎn)到可塑狀態(tài))、縮限wS(半固體狀態(tài)與固體狀態(tài)的界限含水率,即粘性土隨著含水率的減小而體積開始不變的含水量)。塑性指數(shù):液限和塑限的差值,用不帶百分?jǐn)?shù)符號的數(shù)值表示。液性指數(shù):黏性土的天然含水量和塑限的差值與塑性指數(shù)之比,用小數(shù)表示。狀態(tài)堅硬硬塑可塑軟塑流塑液性指數(shù)IL≤00-0.250.25-0.750.75-1.0>1.0土的力學(xué)性質(zhì)(壓縮性)壓縮系數(shù):比例系數(shù)a,壓縮曲線斜率,與壓縮變形量成正比。壓縮指數(shù):比例系數(shù)Cc,半對數(shù)壓縮曲線斜率,與壓縮性成正比。壓縮模量:有側(cè)限條件受壓,應(yīng)力除應(yīng)變。變形模量:無側(cè)限條件壓縮條件,應(yīng)力比應(yīng)變。軟土特征:高含水量和高孔隙性、滲透性低、壓縮性高、抗剪強(qiáng)度低、較顯著的觸變性和蠕變性。工程性質(zhì):P227工程地質(zhì)問題:承載力不足和變形過大而不均勻,沉降速率大以及沉降穩(wěn)定歷時較長。黃土特征:黃土的顏色主要呈黃色或褐黃色,顆粒成分以粉粒為主,富含碳酸鈣,有肉眼可見的大孔隙,天然剖面上垂直節(jié)理發(fā)育,被水浸濕后土體顯著沉陷。濕陷性:黃土在一定壓力作用下受水浸濕后,結(jié)構(gòu)迅速破壞而產(chǎn)生顯著附加沉陷的性能。分為自重濕陷性黃土(在自重壓力作用下產(chǎn)生濕陷性的)和非自重濕陷性黃土(自重壓力與附加壓力共同作用下產(chǎn)生濕陷性的)。濕陷性黃土孔隙比:孔隙比越大,濕陷性越強(qiáng)。天然含水量:含水量低,濕陷性強(qiáng)烈;隨含水量增大(已濕陷),濕陷性減弱。液限:液限小于30%時,濕陷性較高;大于30%,濕陷性較弱。濕陷性系數(shù):0.015-0.03,濕陷性輕微;0.03-0.07,濕陷性中等;大于0.07,濕陷性強(qiáng)烈。膨脹土膨脹性巖土:膨脹土是指含大量親水礦物成分,具有顯著的吸水膨脹和失水收縮、且脹縮變形往復(fù)可逆、膨脹變形受約束時產(chǎn)生較大內(nèi)應(yīng)力的高塑性粘土。工程地質(zhì)特性:高塑性;膨脹變形(膨縮明顯,不可修復(fù))。防治措施:防水保濕措施和地基土改良措施。紅粘土紅粘土:碳酸鹽巖系出露區(qū)的巖石,經(jīng)紅土化作用形成的棕紅,褐黃等色,液限等于或大于50%的高塑性黏土。特性:天然的含水量高;孔隙比大,具有大孔性;高塑性;由于塑限很高,所以盡管天然含水量高,一般仍處于堅硬或硬可塑狀態(tài),但是其飽和度一般在90%以上;一般呈現(xiàn)較高的強(qiáng)度和較低的壓縮性;不具有濕陷性,原狀土浸水后膨脹量很小,但失水后收縮劇烈;各種指標(biāo)的變化幅度很大,具有高分散性;具有表面收縮、上硬下軟、裂隙發(fā)育的特征;透水性微弱,多為裂隙潛水和上層滯水。第七章地下水的分類地下水按埋藏條件分類:分為包氣帶水(位于潛水面以上未被水飽和的巖土體中的水)、潛水(飽水帶中第一個連續(xù)隔水層之上具有自由表面的含水層中的水)和承壓水(承壓水是充滿于兩個穩(wěn)定隔水層之間的含水層中具有靜水壓力的重力水,形成承壓水的地質(zhì)構(gòu)造主要是向斜構(gòu)造和單斜構(gòu)造)。地下水按含水層空隙性質(zhì)(含水介質(zhì))分類:分為孔隙水(分布于第四系各種不同成因類型的松散沉積物中(土))、裂隙水(存在于各種成因巖石裂隙中的水)和巖溶水(賦存和運(yùn)移于可溶巖的溶隙、溶洞(洞穴、管道、暗河)中的地下水)、泉。泉泉:泉是地下水出露于地表的天然露頭,是地下水的一種重要排泄方式。分類:按含水層的水頭性質(zhì)和補(bǔ)給來源分為包氣帶泉、潛水泉和自流水泉;根據(jù)泉的出露原因分為侵蝕泉、接觸泉、溢出泉、斷層泉;根據(jù)泉水溫度分為冷泉、溫泉。達(dá)西定律達(dá)西定律:Q=vA=kiA(v=Q/A—滲流速度;A—過水?dāng)嗝?;k—滲透系數(shù);i=△H/L—水力梯度;△H=H1-H2—水頭損失;L—滲透路勁,上下游過水?dāng)嗝娴木嚯x)結(jié)論:在穩(wěn)定流和層流條件下,水在土中的滲透速度與試樣的水力梯度成正比。適用范圍:層流流態(tài)。當(dāng)孔隙較大,流速較大,水流就進(jìn)入紊流流態(tài),流速與水力梯度不再是線性關(guān)系。P251動水壓力及臨界水力坡度動水壓力fd:地下水在滲流時作用于單位體積土骨架(土顆粒)上的力。流砂:當(dāng)土顆粒間的有效應(yīng)力為零,土體出現(xiàn)懸浮的現(xiàn)象。臨界水力坡度Icr:出現(xiàn)流砂時的水力坡度。Icr=(G-1)/(1+e)(G—土顆粒的相對密度)巖土的水理性質(zhì)含水性:容水性(巖土的容水性是指常壓下巖土孔隙中能容納一定水量的性能,以容水度表示:空隙體積與巖土總體積之比,數(shù)值上等于孔隙率)、持水性(飽水巖土在重力作用下排水后仍能保持一定水量的性能稱為巖土的持水性,以持水度表示:保持水的體積與巖土總體積之比)。給水性:在重力作用下飽水巖土從孔隙中能自由流出一定水量的性能,以給水度表示:給出水體積與巖土總體積之比。一般情況下,容水度=持水度+給水度。透水性:在水的重力作用下,巖土容許水透過自身的性能,通常以滲透系數(shù)表示。地下水的化學(xué)性質(zhì)總礦化度:單位體積的地下水中所含有的金屬離子、化合物以及其它微粒的總量稱為地下水的總礦化度,其單為g/L。它表明地下水中總含鹽量的多少。酸堿度:強(qiáng)酸性水,pH<5;弱酸性水,pH=5~7;中性水,pH=7;弱堿性水,pH=7~9;強(qiáng)堿性水,pH>9。地下水對混凝土結(jié)構(gòu)的腐蝕性類型結(jié)晶類腐蝕:地下水中的硫酸根離子與混凝土中氫氧化鈣生成二水石膏結(jié)晶體,產(chǎn)物與水化鋁酸鈣生成水泥桿菌,體積增大。分解類腐蝕:酸度過大,侵蝕性CO2結(jié)晶分解復(fù)合類腐蝕地下水對土木工程的影響不良影響:地下水滲透水流作用引起的流砂、管涌、潛蝕;地下水對位于水位下的巖石、土層和建筑物基礎(chǔ)產(chǎn)生的浮托作用;地下水滲流引起的水庫及壩體滲漏;人工降低地下水位產(chǎn)生的地基沉降;對鋼筋混凝土基礎(chǔ)腐蝕。流砂:比較均勻松散細(xì)顆粒土被地下水飽和后,在較小動水壓力即水頭差的作用下,產(chǎn)生的懸浮流動現(xiàn)象。當(dāng)?shù)叵滤膭訅毫Υ笥谕亮5母∪葜鼗虻叵滤乃ζ露却笥谂R界水力坡度時,就會產(chǎn)生流砂。潛蝕:滲透水流在一定的水力梯度下產(chǎn)生較大的動水壓力沖刷、挾走細(xì)小顆?;蛉芪g巖土體,使巖土體中的孔隙逐漸增大,甚至形成洞穴,導(dǎo)致巖土體結(jié)構(gòu)松動或破壞,以致產(chǎn)生地表裂縫、塌陷,影響建筑工程的穩(wěn)定。在黃土和巖溶等地區(qū)的巖、土層中最易發(fā)生潛蝕作用。管涌:地基土在滲透水流作用下,細(xì)小顆粒被沖走,巖土的孔隙逐漸增大,慢慢形成一種能穿越地基的細(xì)管狀滲流通路,從而掏空地基或壩體,使地基或斜坡變形、失穩(wěn)。基坑突涌:當(dāng)基坑底下有承壓水存在,開挖基坑減小了含水層上覆不透水層的厚度,在厚度減小到一定程度時,承壓水的水頭壓力能頂裂或沖毀基坑底板,造成突涌現(xiàn)象。浮托作用:當(dāng)建筑物基礎(chǔ)底面位于地下水位以下時,地下水對基礎(chǔ)底面產(chǎn)生向上的靜水壓力。水庫及壩區(qū)地基滲漏:水庫蓄水后,在適宜的地形、巖性、地質(zhì)構(gòu)造和水文地質(zhì)條件下,庫水將通過地下通道向庫外滲漏,從而影響工程效益或大壩的安全。地下水防護(hù)措施防治:流砂(人工降低地下水位、地下連續(xù)墻或板樁、采用土中灌漿或水泥攪拌樁)、潛蝕(改變滲透水流的水動力條件、改善巖體性質(zhì))、管涌(控制滲流、降低水力坡度、設(shè)臵保護(hù)層、打板樁)、基坑降水(人工降低地下水位:明溝排水、井點(diǎn)降水、深井降水)、浮托(抗拔樁基、抗拔錨桿)、滲漏(P283)。第八章地震地震:地下深處的巖層,由于活動性斷層突然錯動或其他原因而產(chǎn)生振動,并以彈性波的形式傳遞到地表的現(xiàn)象。震源:地殼或地幔中發(fā)生地震的地方。震源深度:震源與地面的垂直距離。震中:震源到地面的垂直投影。震中距:地面上某一點(diǎn)到震中的直線距離。震中區(qū):圍繞震中的一定面積的地區(qū),它表示一次地震時震害最嚴(yán)重的地區(qū)。強(qiáng)烈地震的震中區(qū)往往又稱為極震區(qū)。等震線:在同一次地震影響下,地面上破壞程度相同各點(diǎn)的連線。地震波:地震引起的振動以波的形式從震源向各個方向傳播。地震波可分為體波和面波。體波又分為縱波(P波)和橫波(S波)。地震震級與地震烈度震級:表示地震本身釋放能量大小的指標(biāo),能量越大,震級越大。地震烈度:地震時對某地建筑物的破壞程度的指標(biāo),與地震震級以及震源深度、到震中的距離、地震波通過的介質(zhì)條件密切相關(guān)。一般情況下,震級越高、震源越淺、距震中越近,地震烈度就越高,破壞程度就越大。地震的破壞方式共振破壞:某一周期的地震波與地基土層固有周期相近,由于共振的作用,這種地震波的振幅將得到放大,此周期稱為卓越周期。駐波破壞:地震時當(dāng)兩個幅值相同、頻相相同但運(yùn)動方向相反的兩個地震波波列,運(yùn)動到同一點(diǎn)交會時,形成駐波,其幅值增加一倍,當(dāng)駐波在建筑物處產(chǎn)生時,會對建筑物形成較強(qiáng)的破壞作用,即駐波破壞。相位差動破壞:當(dāng)建筑物長接近于或大于場地振動波長時,兩者振動相位不一致形成很大協(xié)調(diào)的振動,此時不論地面振動位移位移(振幅)有多大,而建筑物的平均振幅為零。在這種情況下,地基振動激烈地撞擊建筑物的地下結(jié)構(gòu)部分,并在最薄弱的部位導(dǎo)致破壞,即為相位差動破壞。地震液化過程:包括先后相繼發(fā)生的振動液化和滲流液化。形成條件:內(nèi)因(土的顆粒組成、密度、埋藏條件、地下水、沉積環(huán)境和地質(zhì)歷史)、外因(地震震動強(qiáng)度、頻譜特征和持續(xù)時間)。P293建筑工程的防震原則基本原則:建設(shè)工程抗御地震破壞的準(zhǔn)則和在一定風(fēng)險水準(zhǔn)下抗震設(shè)計采用的地震烈度或者地震動參數(shù);是以現(xiàn)有的科學(xué)水平和經(jīng)濟(jì)條件為前提,隨著科學(xué)水平的提高,對抗震設(shè)防的規(guī)定會有相應(yīng)的突破,而且要根據(jù)國家的經(jīng)濟(jì)條件,適當(dāng)?shù)乜紤]抗震設(shè)防水平;“小震不壞,大震不倒”。建筑場地的選擇:盡可能避開產(chǎn)生強(qiáng)烈地基失效及其他加重震害地面效應(yīng)的場地或地基;盡可能避免結(jié)構(gòu)與地基土石之間產(chǎn)生共振;巖溶地區(qū)地下不深處有大溶洞,地震時可能塌陷的地區(qū)不宜作為場地。地基基礎(chǔ)抗震設(shè)計措施:換土;增密;淺基礎(chǔ);采用筏板基礎(chǔ)、箱形基礎(chǔ)、樁基礎(chǔ);適當(dāng)加大基礎(chǔ)埋深?;顒有詳鄬优袆e特征:1.全新世以來的第四系地層中發(fā)現(xiàn)有斷裂(錯動)或與斷裂有關(guān)的伴生褶曲。2.斷裂帶中的侵入巖漿其絕對年齡新或者對現(xiàn)場新地層有擾動或接觸烘烤劇烈。3.沿斷層帶的斷層泥及破碎帶多未膠結(jié),斷層崖壁可見擦痕和錯碎巖粉。4.在斷層帶附近地區(qū)有現(xiàn)代地震、地面位移和地形變以及微震發(fā)生。5.沿斷裂帶地?zé)釡厝?、地磁及各種氣體數(shù)值一般偏高。工程評價:1.全新活動斷裂的地震效應(yīng)評價,應(yīng)根據(jù)其基本活動形式區(qū)別對待:1)對斷裂兩翼只有微量位錯或蠕動無感地震,可按靜力作用下地基產(chǎn)生的微小相對位移對待。2)對深埋的全新活動斷裂(埋深超過100m),震級大于或等于5級且地面不產(chǎn)生構(gòu)造性裂縫的場地,可按《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》的規(guī)定實施抗震措施。3)對可能產(chǎn)生明顯位錯或地面裂縫的全新活動斷裂,宜避開斷裂帶,避開距離應(yīng)考慮活動斷裂的等級、規(guī)模、區(qū)域地質(zhì)環(huán)境、地震烈度、覆蓋層厚度、以及工程的重要性等因素確定。2.發(fā)震斷裂的地震效應(yīng)評價宜符合下列規(guī)定:1)發(fā)震斷裂通過的場地可視為強(qiáng)震震中區(qū)或極震區(qū)。2)發(fā)震斷裂的活動形式,取決于其所處基巖的埋深和上覆土層性質(zhì)。當(dāng)一次強(qiáng)烈地震在基巖中產(chǎn)生相對位錯(DL)其可能的活動形式與覆蓋土層的關(guān)系為:a.當(dāng)覆蓋土層厚度h<(15~25)DL時可能發(fā)生地表錯動。b.當(dāng)覆蓋土層厚度h>(25~30)DL時地表可能只有震動而無錯動。3)構(gòu)造性地裂對建筑物的破壞形式多似靜力破壞,當(dāng)無法避開時可采取局部結(jié)構(gòu)(地梁,基礎(chǔ)柵格)的加強(qiáng)措施或箱、筏基礎(chǔ)等。對于非構(gòu)造性地裂,宜采取場地地基加固處理措施。4)對非全新活動斷裂可不考慮抗震問題,當(dāng)斷裂破碎帶發(fā)育時宜考慮不均勻地基的影響。崩塌定義:在陡峻或極陡斜坡上,某些大塊或巨塊巖塊,突然地崩落或滑落,順山坡猛烈地翻滾跳躍,巖塊相互撞擊破碎,最后堆積于坡腳的過程,堆積于坡腳的物質(zhì)為崩塌堆積物。形成條件:1.地形地貌條件:崩塌發(fā)生的地形地貌條件主要有岸坡、高陡山坡、峽谷陡坡、河谷凹岸等。2.巖性條件:巖石性質(zhì)不同其強(qiáng)度、風(fēng)化程度、抗風(fēng)化和抗沖刷的能力及其滲水程度都是不同的。3.構(gòu)造條件:崩塌發(fā)生的構(gòu)造條件主要包括巖層的傾向傾角、節(jié)理發(fā)育、軟弱結(jié)構(gòu)面等因素。當(dāng)巖體中各種軟弱結(jié)構(gòu)面的組合位臵處于不利的情況時易發(fā)生崩塌。4.其他因素:此外溫度變化、地表水作用、強(qiáng)烈地震、降雨以及人類工程活動等都可能誘發(fā)崩塌。防治措施:包括削坡、清除危巖、膠結(jié)巖石裂隙、引導(dǎo)地表水流等方法,防止巖石強(qiáng)度迅速變化和差異風(fēng)化,避免進(jìn)一步變形,以提高斜坡的穩(wěn)定性。不能清除或根治時:遮擋;設(shè)臵落石平臺或擋石墻、攔石網(wǎng);加固巖體;鑲補(bǔ)勾縫;護(hù)面;排水;削坡。巖溶巖溶作用:指地表水和地下水對地表及地下可溶性巖石所進(jìn)行的以化學(xué)溶解作用為主,機(jī)械侵蝕作用為輔的溶蝕作用、侵蝕——溶蝕作用以及與之相伴生的堆積作用的總稱。巖溶:巖溶作用及其所產(chǎn)生的一切巖溶現(xiàn)象的總稱,也稱喀斯特。形成條件:可溶性巖石;巖石的透水性;有溶解能力的地下水活動。防治措施:(1)做好工程地質(zhì)勘察工作(2)建筑物場址或鐵路公路線路盡量避開巖溶發(fā)育區(qū)(3)避開或跨越(4)清、爆、挖、填(5)灌漿、沖填(6)支頂或加固洞體(7)水工建構(gòu)筑物的巖溶災(zāi)害防治滑坡定義:斜坡土體和巖體在重力作用下失去原有的穩(wěn)定狀態(tài),沿著斜坡內(nèi)某些滑動面(或滑動帶)作整體向下滑動的現(xiàn)象。形成條件:巖性(滑坡主要發(fā)生在易親水軟化的土層中和一些軟巖中;構(gòu)造(斜坡內(nèi)的一些層面、節(jié)理、斷層、片理等軟弱面若與斜坡坡面傾向近于一致);斜坡外形;水(使巖土軟化、強(qiáng)度降低,可使巖土體加速風(fēng)化);地震(可誘發(fā)滑坡發(fā)生);人為因素。防治措施:繞避滑坡;削坡減重與反壓;排水;提高滑動界面的巖土摩擦力;抗滑錨桿加固;抗滑樁;抗滑擋墻。泥石流定義:山區(qū)暴雨或冰雪融化帶來的山洪水流挾帶大量泥砂、石塊等固體物質(zhì),突然以巨大的速度從溝谷上游沖馳而下,兇猛而快速地對下游建筑物和人員造成強(qiáng)大破壞力的一種地質(zhì)災(zāi)害。形成條件:陡峻的便于集水、集物的地形地貌;豐富的松散物質(zhì);短時間內(nèi)聚集大量的水源。防治措施:水土保持;跨越;防護(hù);排導(dǎo)工程。采空區(qū)形成原因:地下礦層大面積采空后,礦層上部的巖層失去支撐,平衡條件被破壞,隨之產(chǎn)生彎曲、塌落,以致發(fā)展到使地表下沉變形。地表變形開始成凹地,隨著采空區(qū)的不斷擴(kuò)大,凹地不斷發(fā)展而成凹陷盆地,此盆地稱為移動盆地。防治措施:適宜性評價(根據(jù)開采情況、移動盆地特征及變形值大小等劃分為不適宜建筑的場地、相對穩(wěn)定的場地和可以建筑的場地);防止地表和建筑物變形的措施(主要包括開采工藝和建筑物設(shè)計方面的措施)。第九章巖土勘察分級標(biāo)準(zhǔn)巖土工程重要性等級的劃分:一級工程,重要工程,很嚴(yán)重;二級工程,一般工程,嚴(yán)重;三級工程,次要工程,不嚴(yán)重。場地等級劃分:P355地基復(fù)雜程度劃分:P356巖土工程勘察等級劃分:甲級,在工程重要性、場地復(fù)雜程度和地基復(fù)雜程度等級中,有一項或多項為一級;乙級,除勘察等級為甲級和丙級以外的勘察項目;丙級,工程重要性、場地復(fù)雜程度和地基復(fù)雜程度等級均為三級的。巖土工程勘察階段可行性研究勘察階段:也是選址階段,該階段應(yīng)對擬建場地的穩(wěn)定性和適宜性做出評價。要求:在收集和分析已有技術(shù)資料的基礎(chǔ)上,通過踏勘,了解場地的地層、構(gòu)造、巖石和土的性質(zhì)、不良地質(zhì)現(xiàn)象及地下水等工程地質(zhì)條件;當(dāng)擬建場地工程地質(zhì)條件復(fù)雜,已有資料不能滿足時,應(yīng)根據(jù)具體情況進(jìn)行工程地質(zhì)測繪和必要的勘探工作。初步勘察階段:應(yīng)對擬建建筑地段的穩(wěn)定性做出評價。要求:收集擬建工程的有關(guān)文件、工程地質(zhì)和巖土工程資料以及工程場地范圍的地形圖;初步查明地質(zhì)構(gòu)造、地層結(jié)構(gòu)、巖土工程特性、地下水埋藏條件;查明場地不良地質(zhì)作用的成因、分布、規(guī)模、發(fā)展趨勢,并應(yīng)對場地的穩(wěn)定性作出評價;對于地震效應(yīng)作出初步評價;調(diào)查場地土的標(biāo)準(zhǔn)凍結(jié)深度;初步判定水和土對建筑材料的腐蝕性;在高層建筑初步勘察時,應(yīng)對可能采取的地基基礎(chǔ)類型、基坑開挖與支護(hù)、工程降水方案進(jìn)行初步分析評價。詳細(xì)勘察階段:提出設(shè)計所需的工程地質(zhì)條件的各項技術(shù)參數(shù),對建筑地基做出巖土工程評價,為基礎(chǔ)設(shè)計、地基處理和加固、不良地質(zhì)現(xiàn)象的防治工程等具體方案做出論證和結(jié)論。要求:搜集附有坐標(biāo)和地形的建筑總平面圖,場區(qū)的地面整平標(biāo)高,建筑物的性質(zhì)、規(guī)模、荷載、結(jié)構(gòu)特點(diǎn),基礎(chǔ)形式、埋置深度,地基允許變形等資料;查明不良地質(zhì)作用的類型、成因、分布、分布范圍、發(fā)展趨勢和危害程度,提出整治方案的建議;查明建筑范圍內(nèi)巖土層的類型、深度、分布、工程特性,分析和評價地基的穩(wěn)定性、均勻性和承載力;對需進(jìn)行沉降計算的建筑物,提供地基變形計算參數(shù),預(yù)測建筑物的變形特征;對抗震液化等級做出評定;查明地下水埋藏條件判定地下水腐蝕性,提供地層的滲透系數(shù);提供為深基開挖的邊坡穩(wěn)定計算和支護(hù)設(shè)計所需的巖土技術(shù)參數(shù),論證和評價基坑開挖、降水等對鄰近工程和環(huán)境的影響;為選擇樁的類型、長度,確定單樁承載力,計算群樁的沉降以及選擇施工方法提供巖土技術(shù)參數(shù)。測繪比例尺小比例尺:1:5000~1:50000,一般用于可行性研究勘察階段,目的是了解區(qū)域性的工程地質(zhì)條件,為更詳細(xì)的工程地質(zhì)勘測工作制定工作方向;中比例尺:1:2000~1:10000,一般用于初步勘察階段。主要用于新興城市的總體規(guī)劃、大型工礦企業(yè)的布置、水工建筑物選址、鐵路及公路工程的選線階段;大比例尺:1:500~1:2000,一般用于詳細(xì)勘察階段。目的在于為最后確定建筑物結(jié)構(gòu)或基礎(chǔ)的形式以及選擇合理的施工方式服務(wù)。工程地質(zhì)測繪方法相片成圖法實地測繪法:路線法;布點(diǎn)法;追索法遙感技術(shù)工程地質(zhì)勘探鉆探:指在地表用鉆頭鉆進(jìn)地層,在地層內(nèi)鉆成直徑較小,并具有相當(dāng)深度的圓筒形孔眼(稱為鉆孔),同時可通過鉆探的鉆孔采取原狀巖土樣或做原位試驗。鉆探是獲取地表下準(zhǔn)確的地質(zhì)資料的重要方法。井探、槽探、動探土樣的采取原狀土樣:指能保持原有的天然結(jié)構(gòu)未受破壞的土樣。擾動土樣:試樣的天然結(jié)構(gòu)已遭受破壞。土質(zhì)量等級劃分:I不擾動,土類定名、含水量、密度、強(qiáng)度試驗、固結(jié)試驗;II輕微擾動,土類定名、含水量、密度;III顯著擾動,土類定名、含水量;IV完全擾動,土類定名。不同等級土樣要求的取樣工具或方法P366原位測試方法巖土力學(xué)性質(zhì)試驗:載荷試驗、靜力觸探試驗、圓錐動力觸探試驗、標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗、十字板剪切試驗、旁壓試驗、扁鏟側(cè)脹試驗、現(xiàn)場剪切試驗、巖土原位應(yīng)力測試、聲波測試、點(diǎn)荷載試驗等
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