工程地质与水文地质复习资料

1、工程地质与水文地质复习资料工程地质与水文地质复习材料工程地质学：是调查、研究、解决与人类工程建 筑活动有关的地质问题的科学。工程地质条件：是指工程建筑物所在地区地质环 境各项因素的综合。这些因素包括：包括地形 地貌、地质构造、地层岩性、水文地质条件、物 理地质现象和天然建筑材料。工程地质问题：一是自然环境地质因素对工程活 动的制约和影响而产生的问题。二是由工程活动 而引起环境地质条件的变化。从而形成的不利于 工程建设的新的地质问题。地球的构造：地球的层圈构造固体地球内部由地壳、地幔、地核组成。图地球层圈构造图 地质作用的类型A.内力地质作用a.构造运动b.岩浆作用c.变质 作用d.地震B外力地

2、质作用a风化作用b.剥蚀作用c.搬运作用d.沉积作用e.固结成岩作用C.工程地质作用矿物是指在各种地质作用中所形成的天然单质 元素或化合物。造岩矿物：已发现的矿物有3000多种，但组成 岩石的主要矿物仅30余种，这些组成岩石的主 要矿物称为造岩矿物。岩石：由一种矿物或多种矿物或岩屑组成的自然 集合体。岩浆岩的成因与产状 岩浆岩：岩浆侵入地壳上部或喷出地表凝固而成 的岩石。岩浆：位于地壳深部和地幔中，以硅酸盐为主和 一部分金属硫化物、氧化物、水蒸气及其他挥发 性物质组成的高温高压熔融体。侵入岩：岩浆通过地壳运动沿地壳薄弱地带上升 冷凝，侵入到上部岩层中形成的岩浆岩称为侵入岩。喷出岩：岩浆沿着一定

3、通道喷出地表形成的岩石 称为喷出岩。岩浆岩的结构：指岩浆岩中矿物结晶的程度，晶 粒大小，以及他们彼此间相互组合关系。岩浆岩的构造：是指岩石中的矿物在空间的排 列、配置和充填方式所形成的特征。常见的构造有：1.块状构造2.气孔构造3杏仁 构造4.流纹构造按SiO的含量:分成超基性岩、基性岩、中性岩2及酸性岩；根据岩浆冷凝环境:分成：喷出岩、侵入岩（深成岩、浅成岩） 沉积岩：在地壳表层常温常压条件，由风化产物、 有机物和某些火山作用产生的物质，经搬运、沉 积和固结成岩等一系列地质作用而形成的岩石。沉积岩的形成过程:1.风化阶段（物理风化.化 学风化.生物风化）2.搬运阶段3.沉积阶段4.硬结成岩阶

4、段.变质岩的概念：由变质作用形成的新岩称为变质 岩。变质作用：地壳中原已形成的岩石，在受到高温、III高压和新的化学成分加入作用下，使原来岩石的 成分、结构和构造发生一系列变化，这种改变岩 石的作用称为变质作用。变质作用的因素：高温、高压、新的化学成分加 变质作用的类型:接触变质作用.区域变质作用.动力变质作用 地层：一定地质时期内先后形成的具有一定的层 位的层状和非层状岩石的总称。相对年代的确定：1.地层层位法2.古生物化石 法3.岩层接触关系法（整合接触.假整合接触. 不整合接触.侵入体的沉积接触.侵入接触）4. 岩性对比法 构造运动：由地球内力地质作用引起的地壳变 化。是一种机械运动。按

5、运动方向可分为：水平 运动也称为造山运动；垂直运动也称为造陆运 动。地质构造:组成地壳的岩层或岩体在地应力的长 期作用下，发生变形、变位，形成各种构造运动 的形迹，称为地质构造。常见的地质构造有褶皱、 断层和节理。断层和节理又统称断裂构造。产状要素：走向、倾向和倾角褶皱构造：是岩层在构造运动中受力形成的连续 弯曲变形。褶皱有两种基本类型：背斜和向斜。褶皱成因：水平侧压力作用下的岩层褶皱.垂直力作用下的岩层褶皱.力偶作用形成的褶皱断裂构造:地壳中岩层或岩体受力达到破裂强度 发生断裂变形而形成的构造。节理也叫裂隙，是岩体中岩块沿破裂面没有显著 位移的断裂构造。断层：岩层受力发生破裂，破裂面两侧岩块

6、发生 明显的位移，这种断裂构造称断层。断层两盘相对运动分类：1.正断层2.逆断层3.平移断层断层的野外识别标志：1.地貌标志（1）断层崖 通常是挽近活动断层面形成的陡崖。正断层相对 容易形成，发育于盆地、平原与山地（脉）之间（2）断层三角面通常是活动断层面形成的陡崖受与 崖面垂直方向的水流侵蚀切割、形成的沿断层走 向分布的一系列三角形陡崖。也发育于盆地、平 原与山地（脉）接合部（3）错断的山脊通常是平 移活动断层相对平移错动，造成某一方向的山脊 发生突然的、有规律的错断（4）横切山岭走向 的平原与山地的接触带（5）串珠状湖泊一洼地（6）带状分布的泉水（7）错断的水系、河流2 地质标志（1）错断

7、线状、面状地质体（2）断层 面（带）的构造特征（擦痕和阶步.牵引现象.伴生节理.构造透镜体.断层岩.断层泥）（3）地层重复和缺失（4）线状岩浆活动与矿化作用（5）岩相和地层厚度的突变活断层：是现今仍在活动或者近期有过活动，不 久的将来还可能活动的断层。按活动性质分：1蠕变型活断层2突发型活断层 地震:接近地球表面的岩层中弹性波传播所引起 的震动称为地震。构造地震：它产生于板块边缘和板块内部的活动 构造带，地壳和上地幔岩石在地球内力作用下， 产生构造变形积蓄应变能，一旦达到岩体强度极 限，就会发生突然的剪切破裂或沿已有破裂面产生突然错动，积蓄的应变能就会以弹性波的形式突然释放使地壳震动而发生地震

8、。水库地震：水库蓄水后，使库坝区及其临近地区 地震活动明显增加的现象。水库地震的特征：（1）高坝水库发震机率高： 坝高越高、库容越大，发震机率越高（2）水库 地震与库水位升降有关，无明显规律性（3）震 中密集于库坝区附近（4）震源浅，震级低，烈 度高（5）前震多，余震长。风化：岩石经受水、气、热及生物等因素作用，使岩石逐渐破碎、疏松或矿物成分发生变化的现 象称为风化。风化作用：引起这种变化的作用称为风化作用。影响风化作用的因素：1.气候因素2.地形因素 3.地质因素 岩石风化的防治：1.挖除法2.抹面法3.胶结灌 浆法4.排水法河流的侵蚀作用分类:1-按照侵蚀方式分：机械侵蚀，化学溶蚀2.按照

9、侵蚀方向分：下蚀作用，侧向侵蚀作用。水流的搬运作用搬运形式：机械搬运（碎屑物）、化学搬运（溶于水中的各种化合物）碎屑物的搬运形式：推移质，悬移质（根据流速 变化相互转化）河流的沉积作用：山口沉积作用.谷底沉积作 用.河口沉积作用.阶地：在河谷发育过程中，由于地壳上升或气候 变化等因素的影响，使河流下切，河床不断加深， 原先的河床或河漫滩相对抬升，高出一般洪水 位，形成顺河谷呈带状分布的平台，这种地貌形 态称为阶地。阶地类型：侵蚀阶地.基座阶地.堆积阶地（上 迭阶地.内迭阶地）岩溶作用：凡是以地下水为主、地表水为辅，以 化学过程为主、机械过程为辅的对可溶性岩石的 破坏和改造作用都叫岩溶作用。这种

10、作用所造成 的地表形态和地下形态叫岩溶地貌。岩溶：岩溶作用及其所产生的水文现象和地貌现 象统称岩溶。岩溶发育的必要条件碳酸盐类岩石（溶解度最小，但分布最广）（1）可可溶性的岩石 硫酸盐类岩石（石膏等）氯化盐类岩石（盐石等）透水性愈好，岩溶愈发育岩层的透水性透水性决定于裂隙是否发育孔隙是否发育、风化程度如何溶解力取决于水中的。2含量（主要是侵蚀性。2）水的溶解能力任2含量越高，溶解力越强水中冈的来源雨水溶解空气中的CO 生物化学作用水的运动状态指水的循环交替交替循环条件越好，岩溶越发育岩溶形态的垂直分带位置：地表以下、最高水位以上（1）岩溶垂直发育带 水流特征：垂直运动岩溶特点：岩溶连通性差位置

11、：地下水最高水位和最低水位之间（2）岩溶水平、垂直交替发育带水流特征：水平、垂直两向流（分期岩溶特点：岩溶连通性较好位置：最低地下水位以下，下限为地方性侵蚀基准面（3）岩溶水平发育带水流特征：水平方向为主岩溶特点：发育大量岩溶、暗河、地下湖泊位置：水平岩溶带以下（4）岩溶深部循环带水流特征：不受基准侵蚀面的控制，在构造控制下向更远更低的排泄区流动 岩溶特点：岩溶主要为溶隙和溶孔图岩溶垂直分带示意图1上层滞水；2一地下最高水位线；3一地下水最低水位线；4一地下水流向；5一分带编号地下水：埋藏在地表以下岩层或土层空隙中的各 种状态的水。根据岩石空隙的成因不同分为：孔隙、裂隙和溶 隙。上层滞水、潜水

12、、承压水上层滞水：包气带中局部隔水层之上的重力水称 上层滞水。上层滞水埋藏接近地表，接受大气降 水的补给，补给区与分布区一致，以蒸发的形式 或向隔水底板边缘排泄。潜水：埋藏在地面以下第一个稳定隔水层之上具 有自由水面的重力水叫潜水（潜水等水位线图有 以下用途：1.确定潜水流方向2.计算潜水的水 力坡度3.确定潜水与地表水的关系4.确定潜水 的埋藏深度）承压水：承压水是指充满在两个隔水层之间的含 水层中，具有承压性质的地下水。孔隙水、裂隙水、岩溶水孔隙水：埋藏并运移于松散沉积物一一即孔隙岩 层中的地下水称为孔隙水。裂隙水:埋藏在坚硬岩石裂隙中的地下水称为裂 隙水（风化裂隙水.成岩裂隙水.构造裂隙

13、水）地下水引起的工程地质问题主要包括：1.地基沉 降2.流砂3.潜蚀对建筑工程的影响4.地下水的 浮托作用5.基坑突涌6.地下水对钢筋混凝土的 腐岩土体：指工程影响范围内的岩石和土的综合体岩（土）体的结构特征软弱夹层：力学强度低.泥炭含量高.遇水易软化.延伸较长.厚度较薄的软弱夹层结构面：岩体中的各种物质分异面.破裂面及软弱夹层结构体：岩体中被各种成因的结构面所围限的相 对完整的块体结构面的成因类型：1.原生结构面2.构造结构面3.次生结构面导致坝体破坏的岩体失稳形式压缩变形滑动破坏（最主要的破坏形式）坝基不均匀沉陷的地质因素坝基或两岸岩性软硬不一，弹性模量相差悬殊断层破碎带因素坝基或两岸岩体

14、中有较大的裂隙密集带全强风化带有溶蚀洞穴或潜蚀掏空现象坝基岩体滑动破坏类型：1.表层滑动2.浅层滑动3.深层滑动潜蚀：在岩层中由于渗透水流的冲刷作用，将其 中的细小颗粒冲走带出的现象。坝基处理清基：指将坝基表部松散软弱、风化破碎的岩层及浅部的软弱夹层开挖清除，使坝体放在比较新鲜完整的岩体或较致密、坚实的土层上的工作 裂隙岩层的处理 软弱破坏带的处理固结灌浆 裂隙岩层的处理接触灌浆 帷幕灌浆软弱破碎带的处理陡倾角：混凝土塞、拱缓倾角!明挖或洞挖预应力锚固或混凝土键边坡岩体的破坏与变形松弛张裂蠕动：深层蠕动.表层蠕动崩塌：陡峭边坡崖壁上，由于陡倾裂隙的切割， 导致岩体突发倾倒崩落，堆积与坡脚的过程

15、。4、滑坡：边坡岩（土）体主要在重力作用下， 沿贯通的剪切破坏面发生滑动破坏的现象。滑坡分类顺层滑动：顺层面、片理面等结构面滑下按滑动面与层面的关系q切层滑动：沿与层面或片理面相切的软弱 结构面滑动均质滑动：滑动发生于岩性均一的岩体中牵引式滑坡 滑坡分类按滑动的力学特征推动式滑坡 平移式滑动浅层滑坡（滑动面埋深仅数米）按滑动面埋深q中层滑动（滑动面埋深数米20米） 深层滑动（滑动面埋深20米50米） 极深层滑动（滑动面埋深大于50米）影响边坡稳定性的因素：1.地貌、坡形条件2.地层和岩性条件3.地质构造和岩体结构条件4.地下水活动不稳定边坡的防治措施：1.防地表水入渗2.削坡减重3.修建支档建

16、筑4.锚固措施5.喷射混凝土护面EJ洞室围岩：应力重分布所影响到的那一部分岩体 山岩压力(围岩压力)：围岩的强度适应不了围 岩应力而产生塑性变形或破坏时，作用在支护或 衬砌上的力。弹性抗力：一般指有压隧洞充水后，围岩在内水 压力作用下产生压缩变形的同时对衬砌所形成 的反力。提高围岩稳定性的措施尽量少扰动围岩采用先进的隧道工程设计和施工方法,NATM、尽可能采用控制爆破和全断面隧道掘进机开挖(TMB)用连续支护(柔性支护)代替传统支护(刚 性支护)工程地质勘察工作一般可划分为规划、可行性研 究、初步设计和技施设计四个勘察阶段。1=钻探是利用一定的设备和工具，在人力或动力的 带动下旋转切割或冲击凿

17、碎岩石，形成一个直径 较小而深度较大的圆形钻孔。通过取出岩芯可直 观地确定地层岩性、地质构造、岩体风化特征等。 坑探是用人工或机械掘进的方式来探明地表以 下浅部的工程地质条件，主要包括探坑、探槽、 浅井、斜井、竖井、平洞等计算例题：根据下列资料计算在宽为200米的河岸流向河流的潜水流量，并确定离钻孔1为110 米处的潜水位标高。河岸钻孔2的隔水层标高为 10.52米，河水标高为50.12米，距钻孔2为500 米的钻孔1揭露的隔水层标高也为10.52米，潜 水面标高为50.82米。岩层渗透系数10.00米/天。解：求h1和h2h 2 - h 2122/滑动面为单一平面的一般计算（底库仑定理）假定条件J 垂直于滑动方向上取一个单位宽度计算 i只考虑自重，不考虑侧向摩擦力计算公式BG sin a安全系数4c+tgayh sin 2aK _ Gcosatg甲 + cL _ tg 十 cL tgaG sin ac读图（a）直立褶皱（b）斜歪褶皱（c）倒转褶皱