地质工程



工程地质学:是研究人类工程活动与地质环境相互作用的一门学科,即调查、研究、解决与 工程地质学 各类工程活动有关的地质问题的学科。 研究工程地质学的目的就是为了查明各类工程建筑场 地的地质条件,分析预测在工程建筑物荷载作用下,地质条件可能出现的变化;从而对工程 建筑场区的各种地质问题进行综合分析、评价,并提出解决不良地质问题的措施,以保证工 程建筑物的合理选址、设计、施工和运营。任务是研究人类工程活动与地质环境之间的相互 制约,合理开发和妥善保护地质环境,使工程活动和地质环境协调相处。. 地质作用:在地质历史发展的过程中,促使地壳的组成物质、构造和地表形态不断变化的作 地质作用: 用,统称为地质作用。
  1.外力地质作用(外力作用) :风化作用、剥蚀作用、搬运作用、沉 积作用、成岩作用。外力作用的总趋势是削高填低。
  2.内力地质作用(内力作用) :地壳运 动、岩浆作用、变质作用、地震作用。内力作用的总趋势是形成地壳表层的基本构造形态和 地壳表层面大型的高低起伏。 地质环境(工程地质条件) 地质环境(工程地质条件) ::指的是与工程建设有关的地质因素的综合,或是工程建筑物所 在地质环境的各项因素。 地质条件包括的内容:地层岩性、地形地貌、地质构造、水文地质、 不良地质现象、天然建筑材料。 岩石按成因可分为:岩浆岩、沉积岩和变质岩。 岩石按成因可分为: 因可分为 矿物的物理性质:颜色、光泽、硬度、解理和断口等。 矿物的物理性质: 岩浆岩的矿物成份: 岩浆岩的矿物成份:根据颜色可以分为浅色矿物和深色矿物。 岩浆岩的构造:块状构造、流纹构造、气孔构造和杏仁构造。 岩浆岩的构造: 沉积岩的分类:碎屑岩、粘土岩、化学岩和生物岩。 沉积岩的分类: 沉积岩的构造: 沉积岩的构造:层理构造、层面构造和化石。 变质岩的构造:板状构造、千枚状构造、片状构造、片麻状构造。 变质岩的构造: 影响岩石工程地质性质的因素
  1.岩石的地质特征: (
  1)岩石的矿物成分 (
  2)岩石的结构 (
  3)岩石的构造
  2.外部因素: (
  1)水 (
  2)风化程度 沉积岩的相对地质年代的确定方法 沉积岩的相对地质年代的确定方法
  1)地层层序法
  2)岩性对比法
  3)生物演化法
  4)接触关系 整合与不整合:上下岩层在沉积层序上没有间断,岩性或所含化石都是一致的或递变的,其 整合与不整合 产状基本一致,它们是连续沉积形成的。这种上、下地层之间的接触关系,称为整合接触。 上下岩层间的层序如果有了间断, 即先后沉积的地层之间缺失了一部分地层。 这种沉积间断 时期可能代表没有沉积作用的时期也可能代表以前沉积的岩石被侵蚀的时期。 地层之间这种 接触关系称为不整合。 平行不整合:表现为上、下两套地层的产状彼此平行,但在两套地层之间缺失一些时代的地 平行不整合 层, 表明在这段时期发生过沉积间断, 这两套地层之间的接触面??不整合面就代表这个没 有沉积的侵蚀时期。不整合面也就是古剥蚀面,在这个面上常有底砾岩(其砾石为下伏地层
的岩石碎块) ,有时保留着古风化壳或古土壤层。 角度不整合:又简称不整合。主要表现为:上、下两套地层之间既缺失部分地层,产状又不 角度不整合 相同。 它的特点是不整合面上下两套岩层成角度相交, 上覆岩层覆盖于倾斜岩层侵蚀面之上; 岩层时代是不连续的;岩性和古生物特征是突变的;不整合面上也往往保存着古侵蚀面。 岩浆岩的相对地质年代的确定方法
  1)接触关系:侵入接触、沉积接触
  2)穿插构造 地质年代单位:时间段落级别:宙、代、纪、世、期 地质年代单位 时间地层单位:地层单位:宇、界、系、统、阶 时间地层单位 岩层产状要素:
  1.走向
  2.倾向
  3.倾角 岩层产状要素: 褶皱构造:组成地壳的岩层,受构造应力的强烈作用,使岩层形成一系列的波状弯曲而未丧 褶皱构造 失其连续性的构造,称为褶皱。 断裂构造:构成地壳的岩体受构造应力作用发生变形,当变形达到一定程度后,使岩体的连 断裂构造 续性和完整性遭到破坏, 产生各种大小不一的断裂,称为断裂构造。 包括劈理、节理(裂隙) 和断层。 断层:岩体破裂后,两侧岩块产生显著位移的断裂构造。 断层: 地质图:地质图是反映一个地区各种地质条件的图件。它是将自然界的地质情况,用规定的 地质图 符号按一定的比例缩小并投影绘制在平面上的图件, 是工程实践中需要收集和研究的重要地 质资料。地质图的类型:普通地质图、构造地质图、第四纪地质图、基岩地质图、水文地质 图、工程地质图。地质图的规格:图名、图例、比例尺、编制单位、编制日期。 地震: 地震:是地下深处的岩层,由于某种原因突然破裂、塌陷以及火山爆发等产生振动,并以弹 性波的形式传递到地表,这种现象称为地震。 地震的分类:构造地震、火山地震、陷落地震、激发地震 地震的分类: 地震震级: 地震震级:表示地震本身大小的尺度,由地震释放能量的大小确定。是距震中 100km 的标 准地震仪所记录的地震波最大振幅值的对数。 地震烈度:指某一地区的地面形态和各种建筑物遭受地震破坏的强烈程度。 地震烈度: 地震震级与烈度的联系与区别 从震级和烈度表及函义可知:震级和烈度既有联系,又有区别,它们是两个不同的概念,有 各自的标准。①震级是反映地震本身大小的等级,只与地震释放的能量有关。烈度表示地面 受到的影响和破坏程度。②一次地震只有一个震级,而烈度有多个。③一般来讲,地震震级 愈大,烈度愈高。烈度的大小不仅与震级有关,同时与震源深度、震中距以及地震波通过的 介质(如岩性、构造、地下水等)等多种因素有关。一般距震中越近的地方烈度越大。 影响场地烈度的条件 ①岩性条件 ②地质构造 ③地形地貌 ④地下水埋藏条件
烈度的分类:基本烈度、场地烈度和设计烈度。 烈度的分类:
影响风化作用的因素
  1)影响风化作用的内在因素:岩石类型、岩石中的矿物成分、岩石结构、岩石构造
  2)影响风化作用的外在因素:气候因素(气温变化、降水、生物) 、地形条件(高度、坡 度、切割程度) 、坡向、地质构造 影响坡积层稳定性的因素: 影响坡积层稳定性的因素:
  1)下伏基岩顶面的倾斜程度
  2)下伏基岩与坡积层接触带的含 水情况
  3)坡积层本身的性质 坡面细流的地质作用:洗刷作用为主。 坡面细流的地质作用: 洗刷作用: 洗刷作用:面流在斜坡上流动过程中,可冲走细粒物质,并将这些物质带到斜坡下部。 山洪急流的地质作用 冲刷作用:洪流以巨大的机械冲击力猛烈冲刷沟底及沟壁岩石的过程。 冲刷作用 洪流的冲刷作用形成的沟谷地貌称:冲沟。 冲沟的发育阶段:
  1)冲槽阶段 冲沟的发育阶段: 洪积层工程地质特征: 洪积层工程地质特征:
  1)成分复杂、粗细混杂
  2)有一定的磨圆度和分选性
  3)有不规则的交错层理、夹层和透 镜体发育
  4)往往局部有软弱结晶联结,遇水后联结破坏 河流的侵蚀作用:河流在从高处向低处流动过程中,以自身的化学动力(溶解力)和机械动力 河流的侵蚀作用: (水力),并以携带的泥沙和砾石作工具,不断地破坏河床的过程 。 按作用方式侵蚀作用分为:溶蚀作用和机械侵蚀 按作用方式侵蚀作用分为: 按侵蚀作用的方向分为两种类型: 按侵蚀作用的方向分为两种类型:
  1)河流的下蚀作用:河水对河床底部岩石破坏,使河谷加深的过程。
  2)河流的侧蚀作用:河水对河床岩石破坏,使河谷拓宽的过程。 根据阶地结构和形态特征划分的阶地类型: 根据阶地结构和形态特征划分的阶地类型: 侵蚀阶地(剥蚀阶地) 、基座阶地(侵蚀堆积阶地) 、冲积阶地(堆积阶地) 公路设线的理想地貌是河谷: 公路设线的理想地貌是河谷: 由于河流的长期侵蚀, 成型的河谷一般都有不同规模的阶地存 在, 一方面缓和了山谷坡脚地形的平面曲折和纵向起伏, 有利于路线平纵面设计和减少工程 量,另一方面又不易遭受山坡变形和洪水淹没的威胁,容易保证路基稳定。 地貌: 在内外地质作用的长期进行下,地壳表面形成的各种不同成因、不同类型、不同规 地貌: 模的起伏形态。 垭口的基本类型: 垭口的基本类型:构造型垭口、剥蚀型垭口、剥蚀-堆积型垭口。 山坡的纵向轮廓分类:直线形坡、凸形坡、凹形坡、阶梯形坡。 山坡的纵向轮廓分类: 地下水富集必须具备的三个条件: 地下水富集必须具备的三个条件:
  1.有较多的储水空间;
  2.有充足的补给源;
  3.有良好的汇水条件、赋存、补给、径流、排泄 地下水的类型:含水介质分孔隙水、裂隙水、岩溶水。埋藏条件分上层滞水、潜水、承压水 地下水的类型: 岩体结构: 岩体结构: 所谓岩体结构就是指岩体中结构面和结构体两个要素的组合特征, 它既表达岩体
  2)下切阶段
  3)平衡阶段
  4)休止阶段
中结构面的发育程度及组合,又反映了结构体的大小、几何形式以及排列。 岩体与岩石的区别: 岩石是指由一种或多种矿物所组成, 并具有结构与构造特性的固体岩块, 岩体与岩石的区别: 把它看作材料时 ,是均质的、连续的、各向同性。而岩体包含了结构面(岩层层面、节理 面、软弱夹层等)和由结构面切割成大小不一、形状各异的岩石块体(结构体) ,不连续、 非均质、各向异性、随荷载方向变化产生不同的荷载性质。一般的较硬岩石强度较高、变形 模量大、应力、应变和破坏机理近似于连续的弹性或弹塑性材料。而岩体的强度和变形性质 及其破坏形式主要取决于岩体结构面的性质和结构体的大小与形状, 变性和破坏常沿软弱结 构面发展 ,岩体的强度相对较低、变形较大。 结构面成因类型:原生结构面、构造结构面、次生结构面。 结构面成因类型: 岩体结构失稳的边界条件:临空面、切割面和滑动面。 岩体结构失稳的边界条件: 岩质边坡的变形: 岩质边坡的变形:包括松弛张裂和蠕动。 影响边坡稳定性的因素:
  1)地貌条件
  2)岩石的性质 影响边坡稳定性的因素: 水的作用 滑坡: 滑坡:斜坡岩土体沿着连续贯通的破坏面向下滑动的过程与现象称为滑坡。 影响滑坡形成的因素:岩性、构造、水、其他因素 影响滑坡形成的因素 按滑坡的物质组成分类:堆积层滑坡、黄土滑坡、粘土滑坡、岩层滑坡 按滑坡的物质组成分类: 滑坡的力学特征: 滑坡的力学特征:可分为牵引式滑坡和推动式滑坡 滑坡的防治:
  1.工程地质勘测要点。
  2.防治原则: 滑坡的防治: “以防为主,整治为辅”
  3.防治措施: 。 挡墙、抗滑桩、锚杆或锚索、支撑、表里排水、削坡减荷、防冲护坡、防御绕避。 崩塌: 崩塌:斜坡前缘的部分岩体被陡倾的结构面分割,并突然脱离母体,翻滚而下,造成岩块互 相冲撞、破坏,最后堆积于坡脚而形成岩堆,这种过程与现象称为崩塌。 崩塌的形成条件:地形条件、岩性条件、构造条件、其他因素 崩塌的形成条件 崩塌的防治: 崩塌的防治:崩塌勘察要点:①查明斜坡的地形条件,如高度、坡度、外形②查明斜坡的岩 性和构造条件③查明地面水和地下水对斜坡稳定性的影 ④查明当地的地震烈度 防治原则: “以防为主” 防治措施:①清除坡面危石②坡面加固③危岩支顶④拦截防护⑤调节水流 泥石流的形成条件: 泥石流的形成条件:
  1)流域内有丰富的固体物质补给
  2)有陡峻的地形和较大的沟床纵坡
  3)流域的中、上游有强大的暴雨或冰雪强烈消融等形成的充沛水源。 泥石流的防治措施: 泥石流的防治措施:水土保持、跨越、排导、滞流与拦截 岩溶:指地表水或地下水对可溶性岩石进行侵蚀、溶蚀而产生的一系列地质现象的总称。 岩溶: 岩溶发育的基本条件: 岩溶发育的基本条件:
  1)岩石的可溶性
  2)岩石的透水性
  3)水的溶蚀性
  4)水的流动性 影响岩溶发育
 

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