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1、工程地质复习绪论 一工程地质条件：工程地质条件即工程活动的地质环境，包括岩土类型及性质，地质构造，地形地貌，水文地质条件，不良地质现象和天然建筑材料等方面，是一个内容相当广泛的综合性概念。 二工程地质问题：指工程地质条件与工程建筑物之间所存在的矛盾或问题。如地震、滑坡、崩塌、软土地基、地面塌陷或地面沉降等。 三工程活动与地质环境之间的关系是：相互影响，相互制约。 四工程地质学研究的内容和任务？ 1.阐明建筑地区的工程地质条件。2.论证建筑物所存在的工程地质问题。3.选择地质条件优良的建筑场地。4.研究工程建筑物兴建后对地质环境的影响。5.为拟定改善和防治不良地质作用的措施方案提供地质依据。6.
2、根据所选定地点的工程地质条件和存在的工程地质问题提出有关建筑物类型、规模、结构和施工方法的合理建议。 第一章 一地质作用：由自然动力引起地壳物质组成、内部结构和地表形态变化和发展的自然作用，统称地质作用。 二内力地质作用的含义及类型：内力地质作用简称内力作用，是由地球转动能，重力能和放射性元素蜕变的热能等所引起，主要是在地壳或地幔中进行。内力地质作用包括地壳运动、岩浆作用、变质作用和地震作用。 三外力地质作用的含义及类型：由地球范围以外的能源所引起的地质作用称为外力地质作用，它的能源主要来自太阳辐射能以及太阳和月亮的引力等。作用方式包括风化，剥蚀，搬运，沉积和成岩。 四内外力地质作用的相互关系
3、: 统一与矛盾的相互关系，相互依存，彼此推进。自地壳形成以来，内力和外力地质作用在时间和空间两个方面，都是一个连续的过程。虽然它们时强时弱，有时以某种作用为主导，但始终是相互依存、彼此推进的。 第二章 一矿物：具有一定化学成分和物理性质的自然元素和化合物，称为矿物。构成岩石的主要矿物称为造岩矿物。 二三大类矿物的类型:1.原生矿物，次生矿物，变质矿物 三三大类岩的结构，构造和类型？ 1.岩浆岩： 结构：岩浆岩的结构主要是指组成岩浆岩的结晶程度，矿物颗粒大小，形状特征以及这些物质彼此之间的相互关系等所反映出来的特征。 按结晶程度分：全晶质结构，玻璃质结构，半晶质结构 按矿物颗粒大小分：显晶质结构
4、，隐晶质结构，非晶质结构 构造：指岩石中不同矿物与其他组成部分之间的排列与填充方式，常可表示岩石的外貌形态以及成岩过程的变化。包括：块状构造，流纹状构造，气孔状构造，杏仁状构造 类型：酸性岩类，中性岩类，基性岩类 2.沉积岩： 结构：沉积岩的结构是由其组成物质的形态，性质，颗粒大小来决定的。包括：碎屑结构，粉砂质结构 构造：沉积岩的构造是指其组成部分的空间分布以及其相互间的排列关系。最主要的是构造是层理构造。 类型：碎屑岩类，粘土岩类，化学及生物化学岩类 3.变质岩 结构：变质岩的结构是指变质岩的变质程度，颗粒大小和连接方式。包括：变余结构，变晶结构，碎裂结构 构造：变质岩的构造是指变晶矿物集
5、合体之间的分布和填充方式，是识别各种变质岩的重要标志。包括：片理构造，块状构造 类型：区域变质岩，接触变质岩，动力变质岩 第三章 一构造运动：地壳运动改变岩层的原始形态，是地壳产生隆起和凹陷，岩层发生弯曲、错断等 ，形成各种不同的构造行迹，如褶皱、断层，这种残留在岩层中的变形或变位的构造形迹称为地质构造，地壳运动也被称为构造运动。 地质构造的分类：水平构造、倾斜构造、褶皱构造、断裂构造。 地壳地表沉积的层面近于水平的原始岩层称为水平构造。由于地壳运动使原始水平岩层发生倾斜，岩层面与水平面之间有一定夹角的岩层称为倾斜构造。当受到构造应力作用时，首先发生弯曲变形，使岩层形成褶皱，随着作用力的进一步
6、增加，岩层弯曲越来越厉害，当应力超过岩石的强度极限时，岩层便产生破裂错动形成断裂构造。 岩层：两岩层面所限制的同一岩性组成的层状岩石。 地层：有时间含义，在地质学中，把特定地质时期形成的岩层称为那个时期的地层。 二相对地质年代的确定方法： 1. 地层层序法：正常沉积地层，上新下老的自然层序规律，剧烈地质构造运动可能使新老交替为上老下新 2. 岩性对比法：以岩石颜色、组成、结构和构造等岩性特征和层序规律为对比的基础，认为在同一地质环境下，同一地质时期所形成的岩层，起岩性特点基本上是一致的或近似的。 3. 地层接触关系法：底层接触关系法是同一地区在不同地质时期发生不同性质的构造运动的结果，根据不同
7、地质年代底层之间的接触关系，来确定其相对地质年代。 整合接触；上下层连续无缺失地层，地层间平行接触的关系 平行不整合接触：上下地层间有缺失，但地层面之间平行，形成过程：下降沉积上升且、沉积间断、剥蚀再下降 角度不整合接触：既缺失，又不平行，上覆新地层与不整合面平行而下覆老地层与不整合面相交。角度不整合接触反映了在上覆地层沉积之前发生过倾斜、褶皱、断裂构造运动。角度不整合形成过程：沉积褶皱上升沉积间断、遭受剥蚀再次下降、再次沉积 4. 古生物化石法 三，岩浆岩的相对地质年代确定方法 岩浆岩只是侵入其他岩层或喷出于周围的沉积岩层之中 1侵入接触：岩浆侵入到沉积岩层中，周围岩发生热力变质现象，岩浆侵
8、入体的形成年代晚于被侵入岩层形成的地质年代。 2.沉积接触：岩浆岩的上部地层形成年代晚于岩浆岩 3.穿插构造：若不同时期的岩浆岩侵入体相接触，则主要表现为后期生成的岩浆岩长插入到早期的岩浆岩中，将早期岩脉或岩体切割开。 四岩层产状：1.走向：岩层面与水平面相交的线叫做走向线。2.倾向：垂直走向线顺岩层倾斜面向下引出一条直线，此直线在水平面上投影所指的方位角称为岩层的倾向。3.倾角：岩层层面与水平面所夹的锐角称为岩层的倾角。 五褶皱：是岩层因在构造运动的作用下而变形，形成的一系列连续弯曲。岩层的连续完整性未遭到破坏，是岩石塑性变形的表现。 褶皱的工程地质评价：褶皱核部或转折端岩层由于受水平张拉应
9、力作用，产生许多张节理，直接影响到岩体完整性和强度。在褶皱翼部布置建筑工程，重点注意岩层的倾向及倾角大小，因为它对岩体的滑动有一定影响。对于深埋地下工程，一般宜设计在褶皱翼部。一是隧道通过性质均一岩层，有利于稳定；二是褶皱岩层中，背斜的顶部岩层处在张力带中，易引起塌陷 构造盆地向斜核部是储水较为丰富地段。 六断层：岩层或岩体受力破裂后，两侧岩块沿破裂面发生了明显的位移。 断层的工程地质评价：断层降低了地基岩体的强度及稳定性。 断裂构造带不仅岩体破碎，而且断层上、下盘的岩性也可能不同，如果在此进行建筑工程，有可能产生不均匀沉降。隧道工程通过断裂破碎带地段，易发生坍塌甚至冒顶。沿断裂破碎带地段易形
10、成风化深槽及岩溶发育带。断层陡坡或悬崖多处于不稳定状态，容易发生崩塌等。断裂构造破碎带常为地下水的良好通道，地下水的出露也常为断裂构造所控制。施工中，若遇到断层带时会发生涌水问题。 构造断裂带在新的地壳运动影响下，可能发生新的移动。因为构造断裂带是地壳表层薄弱地带，若有新的地壳运动发生时，往往引起附近断裂带产生新的移动，从而影响建筑物的稳定。 七节理：岩体沿破裂面没有明显的位移或仅有微量的位移。 节理的工程地质评价：破坏了岩体的完整性，水易沿裂隙渗入，加速岩石的风化，降低了岩基的承载力，增大了岩石的渗透性等。节理会造成边坡失稳，人工开挖边坡崩塌，可使地下工程围岩失稳和隧道洞顶坍塌。在岩体爆破中
11、，节理裂隙会影响爆破作业的效果。 第四章 一第四纪的定义：第四纪是地球发展的最新阶段，距今仅有200万年左右，包括更新世和全新世。 地形：专指地表既有形态的某些外部特征，如高低起伏、坡度大小、空间分布。 地貌：由于长期的内外力地质作用，在地壳表面行成的各种不同成因，类型以及规模的起伏形态，称为地貌。 第四纪沉积物的特征：结构松散，富含生物化石，地层对比困难，人类活动迹象明显。 1.地貌分级：巨型地貌：大陆与海洋。大的内海、山。大型地貌：陆地的山脉高原、大型盆地、海底山脉、平原。中型地貌：河谷及其分水岭、山间盆地。小型地貌：残丘、古坡、沙丘。 2.地貌的形态分类：高山、中山、低山、丘陵、高原、高
12、平原、低平原、洼地 3.地貌的成因分类：内力地貌：1.构造地貌2.火山地貌 外力地貌：风化、重力、水成、冰川、风成、冻土、黄土、岩溶地貌 山岭地貌 一垭口：1.构造型垭口：断层破碎型、背斜张裂带型、单斜软弱层型。2.剥蚀型垭口 3.剥蚀堆积型 坡积土特征：风化将山顶处的岩石碎屑向下搬运，堆积在平缓斜坡上形成的堆积物 坡积土的工程地质评价： 1.坡积土与下卧基岩面为不整合接触，因此其稳定性与下卧基岩面的坡度及形态有关，也和其自身有关。2.粘粒含量较多的坡积土，雨季时含水量增加，此时稳定性降低，且坡积土的空隙率一般很高，又由于厚度不均匀，导致其上的建筑物发生不均匀沉降。3.坡积土的下卧基岩是不透水
13、层时，水在坡积土中聚集沿基岩顶面向下滑动，对坡积土的稳定性不利；基岩面是遇水易软化的岩石，引起坡积土的滑动；坡角受水冲刷或不合理开挖，导致坡积土滑动。4.坡积土上建筑是，若坡积土厚度不大，尽量移除，很厚时考虑桩基或墩基抗滑。 洪积土：山洪携带的泥沙在地势开阔地带水流分散搬运能力减弱，泥沙等碎屑物质沉积下来，形成洪积土。洪积土在沉积的区域常堆积成扇形，称为洪积扇，相邻洪积扇相互连接成洪积裙。 洪积土特征：碎屑物质的分选性差，颗粒多带棱角，离沟口距离越远，沉积物质越细，沉积厚度越小。经过多次洪水形成的洪积扇呈不规则斜交层理；洪积土中的地下水一般为潜水。 洪积土的工程地质评价：1.离山前较近的洪积土
14、，颗粒较粗，地下水埋藏较深，具有较高承载力，压缩性小，作地基良好，透镜体等引起不均匀沉降。2.离山区较远，洪积土颗粒细，成分均匀，厚度较大，可作为良好地基。3.粗细的混杂区承载力较低，对建筑不利。 第五章 1地下水的类型： 水层空隙性质分：孔隙水，裂隙水，岩溶水 按埋藏条件分：包气带水，潜水，承压水 潜水：埋藏在地表以下，第一个稳定隔水层之上具有自由表面的重力水，称为潜水。特征是：与大气相通，具有自由水面，为无压水，潜水的补给区与分布区一致，直接接受大气降水补给，潜水动态受气候影响大，具有明显的季节性变化特征，易受地面污染 承压水：充满于两个稳定隔水层之间具有承压性质的重力水称为承压水。特征是
15、：不具自由水面，并承受一定的静水压力，承压含水层的分布区与补给区不一致，一般只通过补给区接受补给，承压水的动态比较稳定，受气候影响小，不易受地面污染 2.地下水对边坡工程的影响与控制：地下水使边坡中的张开裂隙充水，产生静水压力作用； 地下水的渗流，对边坡产生动水压力; 地下水会对边坡岩土体产生软化或泥化作用，降低边坡岩土体强度；地下水产生浮托力，使坡体有效重力减少，影响边坡的稳定性。 3.达西定律：Q=KAI 第七章 1.岩石：矿物或岩屑在地质作用下按一定的规律聚集而成的自然结合体。 2.岩体：是指地质历史过程中形成的，由岩块和结构面网络组成的，具有一定的结构并赋存于一定的天然应力状态和地下水
16、等地质环境中的地质体。 3.结构面：指地质历史发展过程中，在岩体内形成的具有一定的延伸方向和长度，厚度相对较小的地质界面或带。如层面、节理、断层 4.岩石与岩体的重要区别：岩体包含于若干不连续的结构面 岩石与岩体的联系：岩石是岩体的组成物质，岩体是岩石和结构面的统一体，对于岩体的稳定性来说，起决定作用的是岩体强度，而不是岩石强度。 5岩体的结构类型：整体状结构，块状结构，层状结构，碎裂状结构，散体状结构。 6.岩体结构面的类型：原生结构面，构造结构面，次生结构面 7.岩体的工程地质评价：岩体是地质体的一部分，岩石，地质构造，地下水及岩体中天然应力状态对岩体稳定都有较大的影响，在研究岩体时，不仅
17、要研究它的现状，还要研究它的历史。岩体中的结构面是岩体中力学强度相对薄弱的部分，它导致岩体力学性能的不连续性，不均一性和各向异性。岩体中的软弱结构面常常成为决定岩体稳定性的控制因素。岩体在工程荷载作用下的变形和破坏，主要受各种结构面的性质及其组合形式的控制。 第八章 1.崩塌：在陡坡地段，边坡上部岩体受陡倾裂隙切割，在重力作用下，突然以高速脱离母岩，翻滚坠落的急剧变形破坏现象。 2.崩塌发生的原因：.岸坡山体具有软硬岩层相间的岩体介质结构.岩体中存在追踪破裂的构造条件。.地下采矿的影响。.大气降雨的影响。 崩塌的特点：.一般发生在高陡边坡的坡肩部位；.质点位移铅直方向较水平方向要大得多；.发生
18、时无依附面；.往往突然发生，运动速度快。 崩塌产生的条件：地形条件：高陡斜坡是形成崩塌的必要条件；岩性条件：崩塌常发生在由坚硬脆性岩石构成的斜坡上；.构造条件：陡崖或陡坡中稀疏发育有各种软弱结构面，如岩层层面、断裂结构面、软弱夹层等；其他条件：昼夜的温差、季节温度的变化；地表水的冲刷、溶解和软化裂隙充填物形成软弱面，或水的渗透增加静水压力；暴雨、地震、人工爆破等的人工活动。 崩塌的防治措施：.清除坡面危石，加固坡面 .危岩支顶 .拦截防御 .调整水流 3.滑坡：斜坡岩土体沿着贯通的剪切破坏面所发生的滑移现象。 滑坡的形成条件：岩性条件：在岩土层中，必须具有受水构造、聚水条件和软弱面等，才可能形
19、成滑坡；地质构造条件：岩体构造和产状对山坡的稳定、滑动面的形成与发展影响很大；气候条件：气候干燥土体龟裂，遇暴雨后地表水下渗促使滑动；雨季开挖边坡和气候变化时的风化都降低粘聚力，雨水渗入较多时溜滑；水的作用：地表水下渗至不透水层降低土粘聚力，沿滑动面溜滑，水库、河道水体冲刷潜蚀坡角，削弱支承部分，引起下滑；地形及地貌条件，陡中缓下陡的山坡及马蹄形环状山坡上部，汇水面积较大时沿基岩面下滑；其他条件地震、爆破机械振动增加下滑力，破坏山坡表层覆盖。 滑坡特点：.通常是较深层的破坏，滑移面深入到坡体内部以至坡脚以下；.质点位移水平方向大于铅直方向；.发生时有依附面；. 滑移速度较慢，且具有整体性。 滑
20、坡的防治措施： A. 支挡工程：主要有挡墙、抗滑桩、锚索和支撑工程等。 B. 排水：C.减荷反压：D.其它措施：条石护坡 滑坡的工程地质性质：影响斜坡稳定性因素：地形地貌； 岩土类型和性质； 岩体结构及地质结构； 地表地下水影响； 风化作用； 地震、洪水、暴雨、堆载影响； 人类活动； 滑坡的分类： 按主滑面与层面的关系分：顺层滑坡，切层滑坡，均质滑坡 按力学条件分：牵引式滑坡，推动式滑坡，牵引推动式滑坡，平移式滑坡 4.泥石流：在山区，由于暴雨或融雪的急流携带着大量固体物质沿着沟谷、陡坡急骤下泄的暂时性山地洪流。 特点：爆发突然、流速极快、挟带力强、历时短暂及破坏性大 形成条件：地质条件，水文
21、，气象条件，地形条件，其他条件 组成区段：形成区，流通去，堆积区 防治措施：排导，滞流与拦截修建防护工程 5.岩溶：水对可溶性岩石进行的以化学溶蚀作用为主的改造和破坏地质作用以及由此产生的地貌及水文地质现象的总称。 岩溶发育的基本条件：岩石的可溶性，岩石的透水性，水的溶蚀性，水的流动性 岩溶工程地质研究的意义：岩溶地区形成优美的自然风景.充分利用岩溶洞穴作为地下工程等。生态环境脆弱，水旱及地质灾害频繁发生。在该地区进行工程建设常常会遇到一些特殊的工程地质问题。主要有：岩溶渗漏，引发地区塌陷，造成坑道涌水、突水、滑落。 6.地震：由于地球不断运动和变化，逐渐积累了巨大的能量，在地壳某些脆弱地带，
22、造成岩层突然发生破裂，或者引发原有断层的错动，这就是地震。地震绝大部分都发生在地壳中。 地震按其成因分类：火山地震、塌落地震、人工诱发地震、构造地震。 地震震级：依据地震释放出来的能量多少来划分的，释放的能量越大，震级越高。 地震烈度：地震对地面和建筑物的影响或破坏程度。 地震震级和烈度的关系：地震震级是一次地震本身大小的等级，它是用来衡量地震能量大小的量度地震烈度是指某地区地表面和建筑物受地震影响和破坏的程度。地震震级与地震烈度既有区别，又有联系。一次地震中，震级是唯一的，而地震烈度却在不同地区有不同烈度。一般认为：当环境条件相同时，震级愈高，震源愈浅，震中距愈小，地震烈度愈高。 第十章 工程地质勘察方法三阶段： 可行性研究阶段的方法：勘察方法：大中比例尺测绘、物探工作，配以适当的勘探、 室内试验工作 初步勘查阶段的方法：以勘探和试验为主，如钻探、浅井、平洞等手段，原位测试、大型野外试验、室内试验等。 详细勘查阶段：根据需要做些补充勘探和原位测试工作等，如灌浆试验，板桩试验、防止基坑涌水试验等。 计算题剩余推力和稳定系数K 解： 试计算推力F3 解：
