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1、第六章 工程地质勘察,概述地质构造地形和地貌水文地质条件土中渗流的影响地基勘察的任务和内容地基勘察方法地基勘察报告书,Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.,第六章 工程地质勘察概述Evaluation only.,概 述,地基勘察,调查研究和分析评价建筑场地和地基的工程地质条件,为设计和施工提供所需的工程地质资料,目的,任务,认识场地的地质条件，分析它与建筑物之间的相互影响,重要性,施工前不经过地基勘察或
2、勘察不详、分析有误可能会造成严重工程事故或延误工程进度。具体例子如：意大利比萨斜塔 、加拿大特朗斯康谷仓 、苏州虎丘塔、上海工业展览馆 等。,Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.,概 述地基勘察调查研究和分析评价建筑场地和地基的工程地,著名的意大利比萨斜塔是由于地基不均匀沉降而造成倾斜的。该塔高度约55m，始建于1173年，当建至24m高时便发现塔身倾斜而被迫停工，至1273年续建完工。该塔由于建在不均匀
3、的高压缩性土地基之上，致使北侧下沉 lm有余，南侧下沉近3m，沉降差1.8m，倾斜5.8度。已有800多年历史的比萨斜塔近以每年平均下沉lmm，倾斜l.37mm。,Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.,著名的意大利比萨斜塔是由于地基不均匀沉降而造成倾,加拿大特朗斯康谷仓长59.4m。宽23.5m，高31.0m，钢筋混凝土片筏基础，厚2m，埋置深度3.6m，谷仓于1913年秋建成，10月初贮存谷物2.7万吨
4、时发现谷仓明显下沉，谷仓西端下沉8.8m，东端上抬1.5m，最后，整个谷仓倾斜近27度。事后勘察发现：该建筑物基础下埋藏有厚达16m的高塑性淤泥质软粘土层。谷仓加载使基础底面上的平均荷载达到330kPa，超过了地基的极限承载力280kPa，因而发生地基强度破坏而整体滑动。,Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.,加拿大特朗斯康谷仓长59.4m。宽23.5m，高,我国建于公元959961年间的著名苏州虎丘塔。
5、是一座中国式的斜塔。该塔为七级八角形砖塔。塔底直径13.66m，高47.5m，全部塔重支承在内外12个砖墩上。由于地基为厚度不等的杂填土和亚粘土夹块石，地基土的不均匀变形使塔身严重偏斜。自1957年初次测定至1978年，塔顶的位移由1.7m发展到2.32m，塔的重心偏离基础轴线0.924m。由于塔身严重向东北向倾斜，各砖墩受力不均，致使底层偏心受压处的砌体多处出观纵向裂缝。最后采用挖孔桩方法建造桩排式地下连续墙加固地基，塔体的不均匀沉降和倾斜才得以控制。,Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile
6、 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.,我国建于公元959961年间的著名苏州虎丘,场地的工程地质条件,岩土的类型及其工程性质,地质构造,地形地貌,水文地质条件,不良地质现象,可利用的天然建筑材料等,不同地区工程地质条件在性质上、主次关系配合上的不同，其勘察任务、勘察手段和评价内容也随之而异。,Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.,场地的工程地质条件岩土的
7、类型及其工程性质地质构造地形地貌水文,地 质 构 造,地质构造：,在漫长的地质历史发展过程中，地壳在内、外力地质作用下，不断运动演变，所造成的地层形态统称为地质构造。,褶皱构造,断裂构造,地壳水平运动过程,1、4砂岩；2页岩；3、5石灰岩,Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.,地 质 构 造地质构造：在漫长的地质历史发展过程中，地,地壳中层状岩层在水平运动的作用下，使原始的水平产状的岩层弯曲起来，形成褶皱
8、。褶皱的基本单元，即岩层的一个弯曲称为褶曲，它的基本形式只有两种，即背斜和向斜。,褶 皱 构 造,背斜与向斜示意图,自然中的褶皱,Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.,地壳中层状岩层在水平运动的作用下，使原始的,断 裂 构 造,断裂构造,（岩体受力断裂使原有的连续完整性遭受破坏）,节理,断层,（沿断裂面两侧的岩层发生位移或仅有微小错动）,（发生了相对位移）,Evaluation only.Created
9、with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.,断 裂 构 造断裂构造（岩体受力断裂使原有的连续,自然中的节理,Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.,自然中的节理Evaluation only.,自然中的断层,断层类型,Evaluation only.Created wit
10、h Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.,自然中的断层 断层类型Evaluation only.,地 形 和 地 貌,地形指的是地表形态的外都特征，如高低起伏、坡度大小和空间分布等。但是，如果研究地形形成的地质原因和年代。及其在漫长的地质历史中不断演化的过程和将来的发展趋势，那么，这种从地质学和地理学观点考察的地表形态就叫做地貌。,地貌,山地,丘陵,平原,Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.
11、5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.,地 形 和 地 貌 地形指的是地表形,山地：山地是地壳上升运动或岩浆活动等复杂演变过程形成的，它同时又受到流水及其它外力的剥蚀作用，于是呈现现今山区那种崎岖不平、复杂多变的地貌。,Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.,山地：山地是地壳上升运动或岩浆活动等复杂演变过程形成的，它同,丘陵：
12、丘陵是山地经过外力地质作用长期剥蚀切割而成的外貌低矮平缓的起伏地形。,Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.,丘陵：丘陵是山地经过外力地质作用长期剥蚀切割而成的外貌低矮平,平原：平原是高度变化微小，表面平坦或者只有轻微波状起伏的地区。,Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyrigh
13、t 2004-2011 Aspose Pty Ltd.,平原：平原是高度变化微小，表面平坦或者只有轻微波状起伏的地区,水 文 地 质 条 件,地下水：存在于地面下土和岩石的孔隙、裂隙或溶洞中的水叫做地下水。,建筑场地水文地质条件,地下水的埋藏条件,地下水位及其动态变化,地下水化学成分,地下水的腐蚀性,上层滞水,承压水,潜水,Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.,水 文 地 质 条 件地下水：存在于地面,各
14、种类型地下水埋藏示意图,1上层滞水；2潜水；3承压水,Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.,各种类型地下水埋藏示意图1上层滞水；2潜水；3承压水E,水文循环示意图,Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.,水文循环示意图
15、Evaluation only.,内陆与海岸地下水的区别,Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.,不透水层含水层透水层Impermeable Zone海水淡水,土 中 渗 流 的 影 响,渗流力竖向渗流与流砂现象渗流对土坡稳定性的影响渗流对档土墙土压力的影响,Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.
16、0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.,土 中 渗 流 的 影 响渗流力Evaluati,地下水在渗流过程中受到土骨架的阻力，相应地，水对土骨架的反作用力，称为渗流力，它是一种体积力，用 表示。,渗流力,饱和土体中的渗流力计算,(a) 渗流力示意图 (b) 假想水柱隔离体,设想沿地下水流方向取出一个土柱体，其中F为假想土柱体横断面积，两端截面中点A1和A2的总水头分别为H1和H2。,Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyrigh
17、t 2004-2011 Aspose Pty Ltd.,地下水在渗流过程中受到土骨架的阻力，相应地，水对土骨架的反作,A1和A2处土柱静水压力分别为：,土柱同体积水柱的重量在渗流方向的分力为：,土柱中水受到土骨架的总阻力：TLF （其中T为单位体积土对渗透水的阻力）,根据渗透方向的静力平衡条件得：,式中：,又因为,或,式中：,Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.,A1和A2处土柱静水压力分别为： 土柱同体
18、积水柱的重量在渗,竖向渗流与流砂现象,以有效应力原理说明土体中竖向渗流力的效应：,饱和土中竖向渗流时的孔隙水压力和有效应力,总应力,孔隙水压力,有效应力,图中：,Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.,竖向渗流与流砂现象以有效应力原理说明土体中竖向渗流力的效应：,水力梯度、渗透深度和渗流力分别为：,通过上图可得：,式中+号及-号分别属于向下和向上渗流的情况,其中,当B水位持续提高，直至水力梯度增加到使有效应
19、力减少为零的某一数值,相应地,因此得,此时土中有效应力消失，土粒悬浮，砂土因抗剪强度丧失而“液化”，这种现象称为流砂。流砂出现时的水力梯度 称为临界水力梯度或临危梯度，对一般土类， 在0.8和1.2之间。,Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.,水力梯度、渗透深度和渗流力分别为： 通过上图可得：式中+,基坑流砂现象,防治流砂的原则,减少或消除基坑内外地下水的水头差,增长渗流路径,在向上渗流出口处地表用透水材
20、料覆盖压重以平衡渗流力,Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.,基坑流砂现象防治流砂的原则减少或消除基坑内外地下水的水头差增,当土中渗流的水力梯度小于临界梯度时，虽不致诱发流砂现象，但土中细小颗粒仍有可能穿过粗颗粒之间的孔隙被渗流挟带而去，时间长了，在土层中将形成管状空洞，使土体强度降低，压缩性增大，称为“管涌”。,Evaluation only.Created with Aspose.Slides for
21、 .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.,当土中渗流的水力梯度小于临界梯度时，虽不致诱发,渗流对土坡稳定性的影响,边坡中的地下水沿着和缓的流线运动，其中处于水-大气界面上、位置最高的流线称为浸润线。,对无粘性土坡，在浸润线溢出坡面处取单位体积的一小块土体M，如图所示，块体有效自重 （有效重度），沿浸润线上M点的切线方向作用的渗流力 水力梯度 。,Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0
22、.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.,渗流对土坡稳定性的影响 边坡中的地下水沿着和缓的,单位小块体M在重力和渗流力的共同作用下，其滑动力T和抗滑力T 为4-9节中图4-37(a)和(b)两种情况中相应分量之和，即：,考虑浸润线顺坡面溢出的情况，此时 ，则无粘性土坡的稳定安全系数为：,因为 ，与无渗流的情况式（4-70）比较，渗流的影响使无粘性土坡的稳定安全系数降低约1/2，稳定的极限坡角由无渗流时的 减缓为 。,对于粘性土坡，要等效得考虑渗流力和浮托力两个因素的作用，问题较复杂，在此从略。,Evaluation only.Created with Aspos
23、e.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.,单位小块体M在重力和渗流力的共同作用下，其滑动力T和,渗流对挡土墙土压力的影响,暴雨时，雨水渗入挡土墙填土，流向设有竖向滤水层的墙背，如所填的是中等透水性土（细砂、粉砂等），则渗流会使处于主动、静止或被动三者中任何状态的土压力明显增大。,Terzaghi根据库伦理论作出估计暴雨期间挡土墙主动土压力的方法如下：,按库伦理论求暴雨时细砂填土对挡土墙的主动土压力 (a)以流网估计滑动面上的孔隙水压力 (b)土楔体上的作用力(c)力矢多边形,
24、Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.,渗流对挡土墙土压力的影响 暴雨时，雨水渗入挡土墙填,渗流边界条件,水平填土顶面是等势线面,不透水的填土底面是流线面,沿填土与滤水层之间的竖向接触面的孔隙水压力为零,单位时间内的降雨量(cm/s)如接近土的渗透系数 ，就可产生通过填土向着滤水层的连续水流。,按图解法预选滑动面BC后，为了等效地考虑渗流力和浮托力的影响，土楔ABC上的作用力除了W、R、E以外（其中自重W应
25、以饱和重度计算），还要借助流网定出滑动面BC上的孔隙水压力的合力U。从处于平衡状态的土楔在W、U、Rr、Er四力作用下的力四边形（如图c所示）efjk必须闭合的条件，可以求得土压力Er。,Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.,渗流边界条件水平填土顶面是等势线面不透水的填土底面是流线面沿,地 基 勘 察 的 任 务 和 内 容,地基勘察与岩土工程等级的关系,地基勘察任务和内容的确定以及勘察详细程度与工作方法
26、选择,建筑场地工程地质条件,地基岩土性质,建筑物的类型与重要性,Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.,地 基 勘 察 的 任 务 和 内 容地基,岩土工程等级,场地条件,地基土质条件,工程条件,防震设防烈度,不良地质作用,地貌特征等,极软弱土,特殊性土等,建筑物的安全等级,建筑物的重要性,建筑类型等,根据不同岩土工程等级确定各个勘察阶段中的工作内容、方法以及详细程度。,Evaluation only.Cr
27、eated with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.,岩土工程等级场地条件地基土质条件工程条件防震设防烈度不良地质,勘察工作,根据工业与民用建筑设计阶段,选址勘察（可行性研究勘察）,初步勘察,详细勘察,对于地质条件复杂或有特殊施工要求的重大建筑物地基，尚应进行施工勘察,Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2
28、011 Aspose Pty Ltd.,勘察工作根据工业与民用建筑设计阶段选址勘察（可行性研究勘察）,选址勘察（可行性研究勘察）,对拟选场地的稳定性和适宜性作出工程地质评价和方案比较,目的,避开工程地质条件恶劣的地区或地段,搜集、分析区域地质、地形地貌、地震、矿产和附近地区工程地质资料及当地建筑经验,了解场地的地层岩性、地质构造、岩石和土的性质、地下水情况及不良地质现象等,Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Lt
29、d.,选址勘察（可行性研究勘察）对拟选场地的稳定性和适宜性目的避开,初步勘察,查明建筑场地不良地质现象的成因、分布范围、危害程度及其发展趋势,以使场地内主要建筑物的布置避开不良地质现象发育地段，确定建筑总平面位置,初步查明地层及其构造、岩石和土的物理力学性质、地下水埋藏条件等,为主要建筑物的地基基础方案以及对不良地质现象的防治方案提供工程地质资料,Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.,初步勘察查明建筑场地
30、不良地质现象的成因、分布范围、危害程度及,详细勘察,任务,手段,查明建筑物范围内的地层结构、岩土的物理力学性质，对地基的稳定性及承载能力作出评价。,为进行施工图设计和施工提供可靠的依据或设计计算参数,勘探、原位测试和市内土工试验为主,可补充适当 物探和工程地质测绘和调查工作,Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.,详细勘察任务手段查明建筑物范围内的地层结构、岩土的物理力学性,地 基 勘 察 方 法,地基勘察
31、方法,工程地质测绘与调查,勘探工作,测试工作及指标整理,Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.,地 基 勘 察 方 法地基勘察,工程地质测绘与调查,目的,评价场地工程地质条件及合理确定勘察工作提供依据,手段,对场地的地形地貌、地层岩性、地质构造、地下水与地表水、不良地质现象进行调查研究与必要的测绘工作,步骤,搜集研究已有地质资料，进行现场踏勘,（可行性研究阶段）,若地质条件较复杂，继续进行工程地质测绘,（初
32、勘阶段）,在初勘测绘基础上，对某些专门地质问题作必要的补充,Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.,工程地质测绘与调查目的评价场地工程地质条件及合理确定勘察工作,勘探工作,坑探,钻探,触探,旁压,地球物理勘探（物探）,静力触探,动力触探,Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyrig
33、ht 2004-2011 Aspose Pty Ltd.,勘探工作坑探钻探触探旁压地球物理勘探（物探）静力触探动力触探,坑探,坑探示意图,(a)探井 (b)在探井中取原状土样 (c)原状土样,坑探是在建筑场地挖深井（槽）以取得直观资料和原状土样。,Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.,坑探坑探示意图(a)探井 (b)在探井中取原状土样,钻探,钻探是用钻机在地层中钻孔，以鉴别和划分地层，并可沿孔深取样，用以
34、测定岩石和土层的物理力学性质。原状土样利用取土器取得。,Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.,钻探 钻探是用钻机在地层中钻孔，以鉴别和划分地层，,碎石土的密实度,规范法探测：原位重型圆锥动力触探的锤击数N63.5进行评定,1.动力触探锤击数表示法,Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.C
35、opyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.,碎石土的密实度规范法探测：原位重型圆锥动力触探1.动力触,Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.,Evaluation only.,规范法探测：标准贯入试验锤击数N判断法,天然砂土的密实度可按原位标准贯入实验的锤击数N进行评定。,Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5
36、 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.,规范法探测：标准贯入试验锤击数N判断法天然砂土的密实度可,静力触探,静力触探试验（CPT）借静压力将触探头压入土层，利用电测技术测得贯入阻力来判定土的力学性质。,Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.,静力触探 静力触探试验（CPT）借静压力将触探头,动力触探,动力触探一般是将一定质量的穿
37、心锤，以一定的高度（落距）自由下落，将探头贯入土中，然后记录贯入一定深度所需的锤击次数，并以此判断土的性质。,Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.,动力触探 动力触探一般是将一定质量的穿心锤，以一定,旁（横）压试验,旁压仪示意图,旁压试验适用于原位测定粘性土、粉土、砂土、软质岩石和风化岩石的承载力、旁压模量和土的应力应变关系。,Evaluation only.Created with Aspose.Sli
38、des for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.,旁（横）压试验旁压仪示意图 旁压试验适用于原位测定,测试工作及指标整理,测试工作内容,土性指标的统计整理,土工试验,原位测试,（岩（土）自身的不均匀性，取样、仪器等原因，土性指标值较离散）,Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.,测试工作及指标整理测试工作内
39、容土性指标的统计整理土工试验原位,地 基 勘 察 报 告 书,报告书内容,任务要求及勘察工作概况；,场地的地层分布、岩石和土的均匀性、物理力学性质、地基承载力和其它设计计算指标；,场地位置、地形地貌、地质构造、不良地质现象及地震设计烈度；,对建筑场地及地基进行综合的工程地质评价，对场地的稳定性和适宜性作出结论，指出存在的问题和提出建议；,地下水的埋藏条件和腐蚀性以及土层的冻结深度；,Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.,地 基 勘 察 报 告 书报告书内容任务要求及勘察工作概况；,报告包括图表,勘探点平面布置图,土工试验成果总表,综合地质柱状图,工程地质剖面图,钻孔柱状图,勘察报告实例,Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.,报告包括图表勘探点平面布置图土工试验成果总表综合地质柱状图工,
