工程地质课件.docx

《工程地质课件.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《工程地质课件.docx（28页珍藏版）》请在沃文网上搜索。

1、第一章 工程地质（平均考10分）第一节 岩体的特征第二节 地下水的类型与特征第三节 常见工程地质问题及其处理方法第四节 工程地质对工程建设的影响第一节 岩体特征岩体和岩石：岩体是岩石受节理、断层、层面及片理面等结构面切割而具有一定结构的、受地下水影响的多裂隙综合体；岩石是矿物的集合体。工程岩体有地基岩体、边坡岩体和地下工程围岩三类。一、岩体的结构（一）岩体的构成1岩石（1）岩石的主要矿物。矿物是存在于地壳中的具有一定化学成分和物理性质的自然元素和化合物。矿物的成分、性质及其在各种因素影响下的变化，都会对岩石发生影响。例如，岩石中的石英含量越多，钻孔的难度就越大，钻头、钻机等消耗量就越多。物理性

2、质是鉴别矿物的主要依据，例如，依据颜色鉴定矿物的成分和结构，依据光泽鉴定风化程度，依据硬度鉴定矿物类别，矿物的颜色分为自色、他色和假色，自色可以作为鉴别矿物的特征，而他色和假色则不能。在实际工作中常用可刻划物品来大致测定矿物的相对硬度，如指甲约为22.5度，小刀约为55.5度，玻璃约为5.56度，钢刀约为67度。（2）岩石的成因类型及其特征岩石按成因可分为岩浆岩（火成岩）、沉积岩（水成岩）和变质岩三大类。 岩浆岩岩浆岩又称火成岩，是岩浆通过地壳运动，沿地壳薄弱地带上升冷却凝结后形成的岩石。岩浆岩分为喷出岩和侵入岩。侵入岩又分为深成岩（形成深度大于5km）和浅成岩（形成深度小于5km）。深成岩常

3、形成岩基等大型侵入体，岩性一般较单一，以中、粗粒结构为主，致密坚硬，孔隙率小，透水性弱，抗水性强，故其常被选为理想的建筑基础，如花岗岩、正长岩、闪长岩、辉长岩；（花长3长）浅成岩多以岩床、岩墙、岩脉等状态产出，有时相互穿插。颗粒细小，岩石强度高不易风化，这些小型侵入体与周围岩体接触部位，岩性不均匀，节理裂隙发育，岩石破碎，风化蚀变严重，透水性增大，如花岗斑岩、闪长玢岩、辉绿岩、脉岩。（花肠脉绿）喷出岩是指喷出地表形成的岩浆岩，一般呈原生孔隙和节理发育，产状不规则，厚度变化大，岩性很不均一，比侵入岩强度低，透水性强，抗风能力差，如流纹岩、粗面岩、安山岩、玄武岩、火山碎屑岩。沉积岩根据沉积岩的组成

4、成分、结构、构造和形成条件，可分为碎屑岩（如砾岩、砂岩、粉砂岩）、黏土岩（如泥岩、页岩）、化学岩及生物化学岩类（如石灰岩、白云岩、泥灰岩）等。 变质岩变质岩是地壳中原有的岩浆岩或沉积岩，由于地壳运动和岩浆活动等造成物理化学环境的改变，使原来岩石的成分、结构和构造发生一系列变化所形成的新的岩石。如大理岩、石英岩等。2土（1）土的组成。土是由颗粒（固相）、水溶液（液相）和气（气相）所组成的三相体系。根据组成土的固体颗粒矿物成分的性质及其对土的工程性质影响不同，组成土的固体颗粒矿物可分为原生矿物、不溶于水的次生矿物、可溶盐类及易分解的矿物、有机质等四种。（2）土的结构。土的结构是指上颗粒本身的特点和

5、颗粒间相互关联的综合特征，一般可分为两大基本类型：（2）土的结构。单粒结构。也称散粒结构，是碎石（卵石）、砾石类土和砂土等无黏性土的基本结构形式，其对土的工程性质影响主要在于其松密程度。集合体结构。也称团聚结构或絮凝结构，这类结构为黏性土所特有。黏性土组成颗粒细小，表面能大，颗粒带电，沉积过程中粒间引力大于重力，并形成结合水膜连接，使之在水中不能以单个颗粒沉积下来，而是凝聚成较复杂的集合体进行沉积。单粒结构集合体结构。（3）土的构造土的构造，是指整个土层构成上的不均匀性特征的总和，反映土体力学性质和其他工程性质的各向异性或土体各部位的不均匀性，是决定勘探、取样或原位测试布置方案和数量的重要因素

6、之一。整个土体构成上的不均匀性包括：层理、夹层、透镜体、结核、组成颗粒大小悬殊及裂隙特征与发育程度等。（4）土的分类。1) 根据有机含量分类；2）根据颗粒级配和塑性指数分类；3）根据地质成因分类；4）根据颗粒大小及含量分类；（4）土的分类。根据颗粒级配和塑性指数分类。根据颗粒级配和塑性指数分为碎石土、砂土、粉土和黏性土。 碎石土粒径2mm的颗粒含量全重50%的土，砂土粒径0.075mm的颗粒含量全重50%的土；黏性土塑性指数10的土。粉土粒径0.075mm的颗粒不超过全重50%，且塑性指数103结构面（1）概念：结构面是切割岩体的各种地质界面的统称，是一些具有一定方向，延展较广较薄的二维地质界

7、面，如层面、沉积间断面、节理、裂隙、裂缝、断层等，也包括厚度较薄的软弱夹层。 （2）结构面产状：层面、节理、裂隙、裂缝、断层等结构面的空间位置定义为结构面的产状。结构面的产状由走向、倾向和倾角三个要素表示。4地质构造（1）水平构造和单斜构造。（2）褶皱构造概念：褶皱构造是组成地壳的岩层受构造力的强烈作用，使岩层形成一系列波状弯曲而未丧失其连续性的构造，它是岩层产生的塑性变形。绝大多数褶皱是在水平挤压力作用下形成的，但也有少数是在垂直力或力偶作用下形成的。褶皱在层状岩层常见，在块状岩体中则很难见到。4地质构造（1）水平构造和单斜构造。（2）褶皱构造（3）断裂构造。（1）水平构造和单斜构造。概念：

8、褶曲是褶皱构造中的一个弯曲，两个或两个以上褶曲的组合构成褶皱构造，每一个褶曲都有核部、翼、轴面、轴及枢纽等几个褶曲要素。褶曲的基本形态是背斜和向斜。褶皱构造对选址的影响：1）深路堑和高边坡2）隧道工程（3）断裂构造断裂构造是构成地壳的岩体受力作用发生变形，当变形达到一定程度后，使岩体的连续性和完整性遭到破坏，产生各种大小不一的断裂。分为裂隙和断层两类。 1）裂隙裂隙，也称为节理，是存在于岩体中的裂缝，是岩体受力断裂后两侧岩块没有显著位移的小型断裂构造。一般用裂隙率（岩石中裂隙的面积与岩石总面积的百分比）表示，裂隙率越大表示岩石中的裂隙越发育。 1）裂隙裂隙的分类：（1）按发育等级分；（2）裂隙

9、的成因（构造裂隙和非构造裂隙）。构造裂隙分为张性裂隙和扭（剪）性裂隙。张性裂隙主要发育在背斜和向斜的轴部，裂隙张开较宽，断裂面粗糙，一般很少有擦痕，裂隙间距较大且分布不匀，沿走向和倾向都延伸不远；扭（剪）性裂隙，一般出现在褶曲的翼部和断层附近。等级基本特征附注不发育裂隙12组，规则，构造型，间距在1m以上，多为密闭裂隙（裂隙宽度1mm）。岩体被切割成巨块状对基础工程无影响，在不含水且无其他不良因素时，对岩体稳定性影响不大较发育裂隙23组，呈X型，较规则，以构造型为主，多数间距大于0.4m，多为密闭裂隙，少有填充物。岩体被切割成大块状对基础工程影响不大，对其他工程可能产生相当影响发育裂隙3组以上

10、，不规则，以构造型或风化型为主，多数间距小于0.4m，大部分为张开裂隙（35mm），部分有填充物.岩体被切割成小块状对工程建筑物可能产生很大影响很发育裂隙3组以上，杂乱，以风化型和构造型为主，多数间距小于0.2m，以张开裂隙为主，一般均有填充物。岩体被切割成碎石状对工程建筑物产生严重影响2）断层断层是岩体受力作用断裂后，两侧岩块沿断裂面发生显著相对位移的断裂构造。 断层要素。2断层基本类型。（二）岩体结构特征结构体形状根据其外形特征柱状、板状、楔形、菱形和锥形等六种基本形态岩体强烈变形破碎时片状、碎块状、鳞片状等结构体平缓产状的层状岩体方块体、三角形柱体等在陡立的岩层地区块体、锥形体和各种柱岩

11、体结构类型整体块状结构层状结构一般沿层面方向的抗剪强度明显比垂直层面方向的更低。当结构面倾向坡外时要比倾向坡里时的工程地质性质差得多。碎裂结构散体结构二、岩体的力学特性变形特征设计人员所关心的主要是岩体的变形特性。岩体变形参数由变形模量或弹性模量反映。岩体 弹塑性变形岩石弹塑性变形流变特征蠕变：变形随时间的持续而逐渐增加松弛：应力随时间增长而逐渐减小强度特征岩体的强度岩块岩石的强度岩体的强度结构面的强度而是二者共同影响表现出来的强度。三、岩体的工程地质性质（一）岩石的工程地质性质1岩石的物理力学性质（1）岩石的主要物理性质重量 一般用比重和重度两个指标表示。a.比重是岩石固体（不包括孔隙）部分

12、单位体积的重量。数值上等于岩石固体颗粒重量与同体积水在4时的重量比。岩石的比重决定于组成岩石的矿物的比重及其在岩石中的相对含量。b.重度也称容重，是岩石单位体积的重量，在数值上等于岩石试件的总重量（包括孔隙中的水重）与其总体积（包括孔隙体积）之比。岩石重度的大小决定于岩石中矿物的比重、岩石的孔隙性及其含水情况。一般来讲，组成岩石的矿物比重大，或岩石的孔隙性小，则岩石的重度就大。在相同条件下的同一种岩石，重度大就说明岩石的结构致密、孔隙性小，岩石的强度和稳定性也较高。 孔隙性岩石的孔隙性用孔隙度表示，反映岩石中各种孔隙的发育程度。在数值上等于岩石中各种孔隙的总体积与岩石总体积的比，以百分数计。

13、吸水性用吸水率表示，在数值上等于岩石的吸水重量与同体积干燥岩石重量的比，以百分数计。岩石的吸水率与岩石孔隙度的大小、孔隙张开程度等因素有关。岩石的吸水率大，则水对岩石颗粒间结合物的浸润、软化作用就强，岩石强度和稳定性受水作用的影响也就越显著。软化性用软化系数作为岩石软化性的指标，在数值上等于岩石饱和状态下的极限抗压强度与风干状态下极限抗压强度的比。其值越小，表示岩石的强度和稳定性受水作用的影响越大。 抗冻性岩石孔隙中的水结冰时体积膨胀，会产生巨大的压力。岩石抵抗这种压力作用的能力，称为岩石的抗冻性。在高寒冰冻地区，抗冻性是评价岩石工程性质的一个重要指标。（2）岩石主要力学性质岩石的变形岩石受力

14、作用会产生变形，在弹性变形范围内用弹性模量和泊桑比两个指标表示。相同受力条件下，岩石弹性模量越大，变形越小。泊桑比是横向应变与纵向应变的比。泊桑比越大，表示岩石受力作用后的横向变形越大。岩石的强度岩石受力作用破坏，表现为压碎、拉断和剪切等，故有抗压强度、抗拉强度和抗剪强度等。a抗压强度。抗压强度是岩石在单向压力作用下抵抗压碎破坏的能力，是岩石最基本最常用的力学指标。岩石的抗压强度相差很大，胶结不良砾岩和软弱页岩的小于20MPa。坚硬岩浆岩的大于245MPa。b抗拉强度。抗拉强度是岩石抵抗拉伸破坏的能力，在数值上等于岩石单向拉伸破坏时的最大张应力。c抗剪强度。抗剪强度是指岩石抵抗剪切破坏的能力，

15、在数值上等于岩石受剪破坏时的极限剪应力。在一定压应力下岩石剪断时，剪破面上的最大剪应力，称为抗剪断强度，其值一般都比较高。抗剪强度是沿岩石裂隙或软弱面等发生剪切滑动时的指标，其强度远远低于抗剪断强度。 岩石的抗压强度最高，抗剪强度居中，抗拉强度最小。抗剪强度约为抗压强度的10%40%，抗拉强度仅是抗压强度的2%16%。岩石越坚硬，其值相差越大，软弱岩石的差别较小。岩石的抗压强度和抗剪强度，是评价岩石（岩体）稳定性的主要指标，是对岩石（岩体）的稳定性进行定量分析的依据之一。（二）土体的工程地质性质1土的物理力学性质（1）土的主要性能参数土的含水量。是土中水的质量与土颗粒重量之比。土的饱和度。土的

16、饱和度是土中被水充满的孔隙体积与孔隙总体积之比，饱和度Sr越大，表明土孔隙中充水愈多。Sr80%是饱水状态。 土的孔隙比。是土中孔隙体积与土粒体积之比，反映天然土层的密实程度，一般孔隙比小于0.6的土是密实的低压缩性土，大于1.0的土是疏松的高压缩性土。 土的孔隙率。孔隙体积与土的体积（三相）之比。土的塑性指数和液性指数碎石土和砂土为无黏性土，紧密状态是判定其工程性质的重要指标。颗粒小于粉砂的是黏性土，黏性土的工程性质受含水量的影响特别大。黏性土的界限含水量，有缩限、塑限和液限。液限和塑限的差值称为塑性指数，它表示黏性土处在可塑状态的含水量变化范围。塑性指数愈大，可塑性就愈强。黏性土的天然含水

17、量和塑限的差值与塑性指数之比，称为液性指数。液性指数愈大，土质愈软。（2）土的力学性质1）土的压缩性：是土在压力作用下体积缩小的特性。在荷载作用下，透水性大的饱和无粘性土，其压缩过程在短时间内就可以结束。2）土的抗剪强度：在土的自重或外荷载作用下，土体中某一个曲面上产生的剪应力值达到了土对剪切破坏的极限抗力时，土体就会沿着该曲面发生相对滑移而失稳。涉及地基承载力、路堤等工程边坡、天然土坡的稳定性。2特殊土的工程性质软土高含水量、高孔隙性、低渗透性、高压缩性、低抗剪强度、较显著的触变性和蠕变性。红黏土强度高，压缩性低，无湿陷性，饱和水下仍坚硬膨胀土明显的吸水膨胀，失水收缩，且往复可逆湿陷性黄土一

18、般分为自重湿陷性和非自重湿陷性黄土两种类型，湿陷性黄土受水浸湿后，在其自重压力下发生湿陷的，称为自重湿陷性黄土。而在其自重压力与附加压力共同作用下才发生湿陷的，称为非自重湿陷性黄土。素填土天然地基：堆填10年黏性土、5年粉土，2年砂土工程性质：密实性，不均匀性。关 键：防止不均匀沉降杂填土以生活垃圾和腐蚀性及易变性工业废料，不宜作地基；以建筑垃圾或一般工业废料，处理后可作为地基。注意：不均匀性，工程性质随时间变化，含腐殖质及水化物冲填土含水量大透水差，比自然沉积饱和土强度低、压缩性高。（三）结构面的工程地质性质对岩体影响较大的结构面的物理力学性质主要是结构面的产状、延续性和抗剪强度。延伸长度为

19、5-10m的平直结构面，对地下工程围岩的稳定就有很大的影响，对边坡的稳定影响一般不大。结构面的规模是结构面影响工程建设的重要性质。结构面分为级。级控制工程建设地区的稳定性，直接影响工程岩体稳定性。级指延伸长而宽度不大的区域性地质界面是指十米至数百米的断层、区域性节理、延伸较好的层面及层间错动等结构面主要控制着岩体的结构、完整性和物理力学性质。级结构面又称微结构面，常包含在岩块内，主要影响岩块的物理力学性质，控制岩块的力学性质。、级结构面往往是对工程岩体力学和对岩体破坏方式有控制意义的边界条件，它们的组合往往构成可能滑移岩体的边界面，直接威胁工程安全稳定性。（四）地震的震级与烈度1.地震震源震源

20、是深部岩石破裂产生地壳震动的发源地。震源在地面上的垂直投影称为震中。地震所引起的震动以弹性波的形式向各个方向传播，其强度随距离的增加而减小。地震波首 、先传达到震中，震中区受破坏最大，距震中越远破坏程度越小。地面上受震动破坏程度相 同点的外包线称为等震线。（四）地震的震级与烈度1.地震震源地震波通过地球内部介质传播的称为体波。体波分为纵波和横波。纵波的质点振动方向与震波传播方向一致，周期短、振幅小、传播速度快。横波的质点振动方向与震波传播方向垂直，周期长、振幅大、传播速度较慢。体波经过反射、折射 而沿地面附近传播的波称为面波，面波的传播速度最慢。2.地震震级地震是依据地震释放出来的能量多少来划

21、分震级的。释放出来的能量越多，震级就越大。中国科学院将地震震级分为五级：微震、轻震、强震、烈震和大灾震。3.地震烈度地震烈度是指某一地区的地面和建筑物遭受一次地震破坏的程度。其不仅与震级有关，还和震源深度，距震中距离以及地震波通过介质条件（岩石性质、地质构造、地下水 埋深）等多种因素有关。地震烈度又可分为基本烈度、建筑场地烈度和设计烈度。基本烈度代表一个地区的最大地震烈度；建筑场地烈度也称小区域烈度，是建筑场地内因地质条件、地貌地形条件和水文地质条件的不同而引起的相对基本烈度有所降低或提高的烈度。一般降低或提高半度 至一度；设计烈度是抗震设计所采用的烈度，是根据建筑物的重要性、永久性、抗震性以

22、及工程的经济性等条件对基本烈度的调整。4.震级与烈度的关系震级与地震烈度既有区别，又相互联系。一般情况下，震级越高、震源越浅，距震中越近，地震烈度就越高，一次地震只有一个震级，但震中周围地区的破坏程度，随距震中距离的加大而逐渐减小，形成多个不同的地震烈度区，它们由大到小依次分布。但因地质条件的差异，可能出现偏大或偏小的烈度异常区。（四）地震的震级和烈度震中震源在地面上的垂直投影等震线受震破坏程度相同点的外包线震波纵波质点振动与震波传播方向一致，周期短，振幅小，传播快横波质点振动与震波传播方向垂直，周期长，振幅大，传播慢面波传播速度最慢地震震级中国科学院：微震、轻震、强震、烈震和大灾震。（四）地

23、震的震级和烈度地震烈度基本烈度一个地区的最大地震烈度不可调整建筑场地烈度考虑建筑场地条件小区域地震烈度可调整设计烈度考虑建筑物地位、作用，在基本烈度基础上调整的烈度。可调整震级与烈度关系一次地震只有一个震级，多个不同的地震烈度区第二节 地下水类型与特征一、根据埋藏条件，将地下水分为包气带水、潜水、承压水三大类。一、地下水的类型 （一）包气带水：季节性存在的水 （二）潜水：受气候条件影响，季节性变化明显 （三）承压水：充满两个稳定隔水层之间的重力水 （四）裂隙水：风化裂隙水、成岩裂隙水、构造裂隙水。 （五）岩溶水（一）包气带水包气带水处于地表面以下潜水位以上的包气带岩土层中，包括土壤水、沼泽水、

24、上层 滞水以及岩层风化壳（站土裂隙）中季节性存在的水。（二）潜水潜水是埋藏在地表以下第一层较稳定的隔水层以上具有自由水面的重力水，其自由表面承受大气压力，受气候条件影响，季节性变化明显。如春、夏季多雨，水位上升，冬季少雨，水位下降。水温也随季节而有规律的变化。潜水主要分布在地表各种岩土里，多数 存在于第四纪松散岩层中，坚硬的沉积岩、岩浆岩和变质岩的裂隙及洞穴中也有潜水分布。（三）承压水承压水也称为自流水，是地表以下充满两个稳定隔水层之间的重力水。一为向斜构造盆地，也称为自流盆地；二为单斜构造自流斜地。分类特征按埋藏分包气带水受大气降水影响上层滞水补给区分布区一致土壤水潜水（重力水）受气候，地质

25、，地形影响承压水（重力水）不受气候影响补给区分布区不一致适宜形成承压水的地质构造向斜构造盆地(自流盆地)单斜构造自流斜地（四）裂隙水裂隙水是指埋藏在基岩裂隙中的地下水。根据基岩裂隙成因，将裂隙水分为风化裂隙水、成岩裂隙水、构造裂隙水。(1）风化裂隙水，多属潜水。(2）成岩裂隙水，可以是潜水，也可以是承压水。(3）构造裂隙水，张开性构造裂隙，存层状构造裂隙水。分布不连续不沟通，则赋存脉状构造裂隙水。（五）岩溶水根据埋藏条件，将岩潜水分为岩溶上层滞水、岩溶潜水及岩溶承压水。第三节 常见工程地质问题及其处理办法一、特殊地址 （一）松散、软弱土层松散、软弱土层强度、刚度低，承载力低，抗渗性差。 （二）

26、风化、破碎岩层风化、破碎，用喷混凝土或挂网喷混凝土护面地下工程围岩，采用支撑、支护和衬砌。裂隙，用水泥浆灌浆加固或防渗。 一、特殊地址（三）断层、泥化软弱夹层泥化夹层，深埋的一般不影响承载能力。断层、泥化软弱夹层，对于不便清除回填的，可采用锚杆、抗滑桩、预应力锚索等进行抗滑处理。上方修筑截水设施，下方筑好排水设施；在滑坡体坡脚采用挡土墙、抗滑桩等支挡措施，固结灌浆等措施改善滑动面和滑坡体的抗滑性能。（四）岩溶与土洞对塌陷或浅埋溶（土）洞宜采用挖填夯实法、跨越法、充填法、垫层法进行处理；对深埋溶（土）洞宜采用注浆法、桩基法、充填法进行处理。对落水洞及浅埋的溶沟（槽）、 溶蚀（裂隙、漏斗）等，宜采

27、用跨越法、充填法进行处理。对于岩溶地区地貌、地质、水文条件复杂及塌陷量大、影响范围大的地段，可采用多种方法综合处理。岩搭地基处理与施工时，应对岩溶水进行疏导或封堵，减少淘蚀、 潜蚀。一、特殊地基松散(砂、砂砾地层)不满足承载力较浅挖除较深固结灌浆预制桩灌注桩地下连续墙沉井不满足渗要求灌水泥浆灌水泥黏土浆地下连续墙影响边坡稳定喷砼 打土钉软弱淤泥不满足承载力较浅挖除较深振冲置换二、地下水（一）地下水对土体和岩体的软化（二）地下水位下降引起软土地基沉降（三）动水压力产生流砂和潜蚀两种现象：流砂和潜蚀。地下水渗流产生的动水压力大于土颗粒的有效重度，即渗流水力坡度大于临界水力坡度，发生流砂现象；反之潜

28、蚀。（四）地下水的浮托作用（基础位于粉土、砂土、碎石土和节理裂隙发育的岩石地基上，则按地下水位100%计算浮托力；基础位于节理裂隙不发育的岩石地基上，则按地下水位50%计算浮托力；基础位于黏性土地基上，其浮托力较难确切地确定，应结合地区的实际经验考虑。）（五）承压水对基坑的作用（六）地下水对钢筋混凝土的腐蚀基础位于粉土、砂土、碎石土和节理裂隙发育的岩石地基上，则按地下水位100%计算浮托力；基础位于节理裂隙不发育的岩石地基上，则按地下水位50%计算浮托力；基础位于黏性土地基上，其浮托力较难确切地确定，应结合地区的实际经验考虑。三、边坡稳定（一）影响边坡稳定因素内在因素有组成边坡岩土体的性质、地

29、质构造、岩体结构、地应力等，它们常常起着主要的控制作用；外在因素有地表水和地下水的作用、地震、风化作用、人工挖掘、爆破以及工程荷载等。下面从地貌条件、 地层岩性、地质构造与岩体结构、地下水四个因素来介绍具体的影响作用。1地貌条件2地层岩性（注意前3条）3地质构造与岩体结构4地下水(影响边坡稳定最重要、最活跃外在因素）三、边坡稳定（一）影响边坡稳定的因素1.地貌条件一般来说，坡度越陡，坡高越大，对稳定越不利。例如，崩塌现象均发生在坡度大于60。的斜坡上。（一）影响边坡稳定的因素2.地层岩性(1）对于深成侵入岩、厚层坚硬的沉积岩以及片麻岩、石英岩等构成的边坡，一般稳定程度是较高的。只有在节理发育、

30、有软弱结构面穿插且边坡高陡时，才易发生崩塌或滑 坡现象。(2）对于喷出岩边坡，如玄武岩、凝灰岩、火山角砾岩、安山岩等，其原生的节理， 尤其是柱状节理发育时，易形成直立边坡并易发生崩塌。(3）对于含有粘土质页岩、泥岩、煤层、泥灰岩、石膏等夹层的沉积岩边坡，最易发生顺层滑动，或因下部蠕滑而造成上部岩体的崩塌。2.地层岩性(4）对于千枚岩、板岩及片岩，岩性较软弱且易风化，在产状陡立的地段，临近斜坡表部容易出现蠕动变形现象。当受节理切割遭风化后，常出现顺层（或片理滑坡。(5）对于黄土，当具有垂直节理、疏松透水，浸水后易崩解湿陷。当受水浸泡或作为 水库岸边时，极易发生崩塌或塌滑现象。(6）对于崩塌堆积、

31、坡积及残积层地区，其下伏基岩面常常是一个倾向河谷的斜坡面。当有地下水在此受阻，并有结土质成分沿其分布时，极易形成滑动面，从而使上部松散堆积物形成滑坡。3.地质构造与岩体结构地质构造因素包括褶皱、断裂、区域新构造运动及地应力等，这些对岩质边坡的稳定也是主要因素。褶皱、断裂发育地区，常是岩层倾角大，甚至陡立，断层、节理纵横切割，构成岩体中的切割面和滑动面，形成有利于崩塌、滑动的条件，并直接控制着边坡破 坏的形成和规模。4.地下水地下水是影响边坡稳定最重要、最活跃的外在因素，绝大多数滑坡都与地下水的活动 有关。许多滑坡、崩塌均发生在降雨之后，原因在于降水渗入岩土体后，产生不良影响所 致。地下水的作用

32、是很复杂的，主要表现在以下几个方面：4.地下水(1）地下水会使岩石软化或溶蚀，导致上覆岩体塌陷，进而发生崩塌或滑坡。 (2）地下水产生静水压力或动水压力，促使岩体下滑或崩倒。(3）地下水增加了岩体重量，可使下滑力增大。(4）在寒冷地区，渗入裂隙中的水结冰，产生膨胀压力，促使岩体破坏倾倒。 (5）地下水产生浮托力，使岩体有效重量减轻，稳定性下降。（二）不稳定边坡的防治措施常用的方法有：防止地表水向岩体中渗透与排除不稳定岩体中的地下水，削缓斜坡、上部减重，修建支挡建筑，锚固等。1防渗和排水为了防止大气降水向岩体中渗透，一般是在滑坡体外围布置截水沟槽，以截断流至滑坡体上的水流。应在大的滑坡体上布置一

33、些排水沟，同时要整平坡面，防止有积水的坑洼，以利于降水迅速排走。针对已渗入滑坡体的水，通常是采用地下排水廊道，截住渗透的水流或将滑坡体中的积水排出滑坡体以外。2削坡削坡是将陡倾的边坡上部的岩体挖除，一部分使边坡变缓，同时也可使滑体重量减轻，以达到稳定的目的。削减下来的土石，可填在坡脚，起反压作用，更有利于稳定。3支挡建筑支挡建筑主要是在不稳定岩体的下部修建挡墙或支撑墙（或墩），也是一种应用广泛而有效的方法。材料用混凝土、钢筋混凝土或砌石。支挡建筑物的基础要砌置在滑动面以下。若在挡墙后增加排水措施，效果更好。4锚固措施锚固措施，有锚杆（或锚索）和混凝土锚固桩两种类型。 预应力锚索或锚杆锚固不稳定

34、岩体的方法，适用于加固岩体边坡和不稳定岩块。锚固桩（或称抗滑桩）适用于浅层或中厚层的滑坡体滑动。它是在滑坡体的中、下部开挖竖井或大口径钻孔，然后浇灌钢筋混凝土。垂直于滑动方向布置一排或两排，桩径通常为13m，深度一般要求滑动面以下桩长占全桩长的1/41/3。四、地下工程围岩的稳定性1地下工程位置选则的影响因素地下工程位置的选择，除取决于工程目的要求外，还需要考虑区域稳定、山体稳定及地形、岩性、地质构造、地下水、地应力等因素的影响。（1）地形条件在地形上要求山体完整，地下工程周围包括洞顶及傍山侧应有足够的山体厚度。如选择隧洞位置时，隧洞进出口地段的边坡应下陡上缓，无滑坡、崩塌等现象存在。洞口岩石

35、应直接出露或坡积层薄，岩层最好倾向山里以保证洞口坡的安全。（2）岩性条件一般而言，岩浆岩、厚层坚硬的沉积岩及变质岩，围岩的稳定性好，适于修建大型的地下工程。凝灰岩、黏土岩、页岩、胶结不好的砂砾岩、千枚岩及某些片岩，稳定性差，不宜建大型地下工程。（3）地质构造条件褶皱的影响。因此，在布置地下工程时，原则上应避开褶皱核部。若必须在榴 皱岩层地段修建地下工程，可以将地下工程放在褶皱的两侧。断裂的影响。岩层产状的影响。（顺倾向一侧的围岩易于变形或滑动，造成很大的偏压，逆倾向一侧围岩侧压力小，有利于稳定。）（4）地下水在选址时最好选在地下水位以上的干燥岩体内，或地下水量不大、无高压含水层的岩体内。（5）

36、地应力初始应力状态是决定围岩应力重分布的主要因素。2围岩的工程地质分析（1）围岩稳定性分析围岩稳定，是指在一定时间内，在一定的地质力和工程力作用下，岩体不产生破坏和失稳。围岩在压应力、拉应力作用下能否破坏，一般可采用如下判据：一是围岩的抗压强度和抗拉强度是否适应围岩应力；二是围岩的抗剪强度是否适应围岩的剪应力。由于岩体在强度和结构方面的差异，隧道、竖井、和地下车站、仓库、厂房等地下工程的围岩变形与破坏的形式主要由五种：脆性破裂，经常产生于高地应力地区，其形成的机理是复杂的，它是储存有很大弹性应变能的岩体，在开挖卸荷后，能量突然释放形成的，它与岩石性质、地应力积聚水平及地下工程断面形状等因素有关

37、。块体滑移，是块状结构围岩常见的破坏形式，常以结构面交汇切割组合成不同形状的块体滑移、塌落等形式出现。岩层的弯曲折断，是层状围岩变形失稳的主要形式，当岩层很薄或软硬相间时，顶板容易下沉弯曲折断。在倾斜层状围岩中，当层间结合不良时，顺倾向一侧拱脚以上部分岩层易弯曲折断，逆倾向一侧边墙或顶拱易滑落掉块。在陡倾或直立岩层中，因洞周的切向应力与边墙岩层近于平行，所以边墙容易凸邦弯曲。碎裂结构岩体在张力和振动力作用下容易松动、解脱，在洞顶则产生崩落，在边墙上则表现为滑塌或碎块的坍塌。当结构面间夹泥时，往往会产生大规模的塌方，如不及时支护，将愈演愈烈，直至冒顶。一般强烈风化、强烈构造破碎或新近堆积的土体，

38、在重力、围岩应力和地下水作用下常产生冒落及塑性变形。常见的塑性变形和破坏形式有边墙挤入、底鼓及洞径收缩等。3提高围岩稳定性的措施两大类：传统的支撑或衬砌、喷锚支护。（1）支撑与衬砌。支撑是在地下工程开挖过程中用以稳定围岩用的临时性措施。按照选用材料的不同，有木支撑、钢支撑及混凝土支撑等。衬砌是加固围岩的永久性结构，其作用主要是承受围岩压力及内水压力，有混凝土及钢筋混凝土衬砌，也可以用浆砌条石衬砌。（2）喷锚支护。喷锚支护是在地下工程开挖后，及时地向围岩表面喷一薄层混凝土（一般厚度为520cm），有时再增加一些锚杆，从而部分地阻止围岩向洞内变形，以达到支护的目的。喷混凝土具备以下几方面的作用：首

39、先，能紧跟工作面，速度快，因而缩短了开挖与支护的间隔时间，及时地填补了围岩表面的裂缝和缺损，阻止裂隙切割的碎块脱落松动，使围岩的应力状态得到改善；其次，由于有较高的喷射速度和压力，浆液能充填张开的裂隙，起着加固岩体的作用，提高了岩体的强度和整体性。此外，喷层与围岩紧密结合，有较高的粘结力和抗剪强度，能在结合面上传递各种应力，可以起到承载拱的作用。（3）各类围岩的具体处理方法。1）对于坚硬的整体围岩，岩块强度高，整体性好，在下工程开挖后自身稳定性好，基本上不存在支护向题。这种情况下喷混凝土的作用主要防止围岩表面风化，消除开挖后表面的凹凸不平及防止个别岩块掉落，其喷层厚度一般35cm。当地下工程围

40、岩中出现拉应力区时，应采用锚杆稳定围岩。2）对于块状围岩，这类围岩的坍塌总是从个别石块“危石”掉落开始，再逐渐发展扩大，只要及时有效地防止个别“危石”掉落，就能保证围岩整体的稳定性。一般而言，对于此类围岩，喷混凝土支护即可，但对于边墙部分岩块可能沿某一结构面出现滑动时，应该用锚杆加固。3）对于层状围岩，在开挖地下工程时，往往不易打成拱形（或圆形），爆破后顶面经常成平板状，如不加支护，围岩常常先发生弯曲张开，然后逐渐坍塌。因此对于此类围岩，应以锚杆为主要的支护手段。4）对于软弱围岩，相当于围岩分类中的IV类和V类围岩，一般强度低、成岩不牢固的软岩，破碎及强烈风化的岩石。该类围岩在地下工程开挖后一

41、般都不能自稳，所以必须立即喷射混凝土，有时还要加锚杆和钢筋网才能稳定围岩。第四节 工程地质对建设工程的影响一、工程地质对工程选址的影响工程地质是建设工程地基及其一定影响区域的地层性质。建设工程根据其规模、功能、质量、建筑布置、结构构成、使用年限、运营方式和安全保证等的不同，要求地基及其一定区域的地层有一定的强度、刚度、稳定性和抗渗性。工程地质对建设工程选址的影响，主要是各种地质缺陷对工程安全和工程技术经济的影响。（1）一般中小型建设工程的选址，工程地质的影响主要是在工程建设一定影响范围内，地质构造和地层岩性形成的土体松软、湿陷、湿胀、岩体破碎、岩石风化和潜在的斜坡滑动、陡坡崩塌、泥石流等地质问

42、题对工程建设的影响和威胁。（2）大型建设工程的选址，工程地质的影响还要考虑区域地质构造和地质岩性形成的整体滑坡，地下水的性质、状态和活动对地基的危害。（3）特殊重要的工业、能源、国防、科技和教育等方面新建项目的工程选址，还要考虑地区的地震烈度，尽量避免在高烈度地区建设。（4）地下工程的选址，工程地质的影响要考虑区域稳定性的问题。对区域性深大断裂交汇、近期活动断层和现代构造运动较为强烈的地段，要给予足够的注意。也要注意避免工程走向与岩层走向交角太小甚至近乎平行。（5）道路选线。道路选线尽量：避开断层裂谷边坡，尤其是不稳定边坡；避开岩层倾向与坡面倾向一致的顺向坡，尤其是岩层倾角小于坡面倾角的顺向坡

43、；避免路线与主要裂隙发育方向平行，尤其是裂隙倾向与边坡倾向一致的；避免经过大型滑坡体、不稳定岩堆和泥石流地段及其下方。（一）裂隙（裂缝）对工程选址的影响裂隙（裂缝）对工程建设的影响主要表现在破坏岩体的整体性，促使其风化加快，增加其透水性，使其强度和稳定性降低。裂隙（裂缝）的主要发育方向与建筑边坡走向平行的，边坡易发生坍塌。裂隙（裂缝）的间距越小，密度越大，对岩体质量的影响越大。（二）断层对工程选址的影响（1）当路线与断层走向平行，路基靠近断层破碎带时，由于开挖路基容易引起边坡发生大规模坍塌，直接影响施工和公路的正常使用。在公路工程建设中，应尽量避开大的断层破碎带。（2）当隧道轴线与断层走向平行时；应尽量避免与断层破碎带接触。隧道横穿断层时，虽然只是个别段落受断层影响，但因地质及水文地质条件不良，必须预先考虑措施，保证施工安全。二、工程地质对建筑结构的影响主要是地质缺陷和地下水造成的地基稳定性、承载力、抗渗性、沉降等问题，对建筑结构选型、建筑材料选用、结构尺寸和钢筋配置等影响。（1）对建筑结构选型和建筑材料选择的影响。（2）对基础选型和结构尺寸的影响。（3）对结构尺寸和钢筋配置的影响。（4）地震烈度对建筑结构和构造的影响。三、工程地质对工程造价的影响工程地质勘察作为一项基础性工作，对工程造价的影响可归结为三个方面：一是选择工程地质条件有利的路线，对工程造价