不良地质现象工程地质问题

1、不良地质现象工程地质问题第一页，共95页。风化作用是指地表或接近地表的坚硬岩石与大气、水及生物接触过程中产生物理、化学变化而在原地形成松散堆积物的全过程。6.1 风化作用第二页，共95页。风化作用的意义：导致岩石的强度和稳定性降低，对工程建筑条件起着不良的影响促进滑坡、崩塌等不良地质现象的形成和发展第三页，共95页。风化作用分类：物理风化作用化学风化作用生物风化作用第四页，共95页。热力风化第五页，共95页。冻融风化第六页，共95页。风化作用分类：物理风化作用化学风化作用生物风化作用第七页，共95页。第八页，共95页。岩石风化程度：1、未风化2、微风化3、弱风化4、强风化5、全风化第九页，共9

2、5页。岩石风化的治理：1、挖除2、防治第十页，共95页。第十一页，共95页。第十二页，共95页。第十三页，共95页。滑坡：斜坡土体和岩体在重力作用下失去原有的稳定状态，沿着斜坡内某些滑动面（或滑动带）作整体向下滑动的现象。6.3 滑坡与崩塌第十四页，共95页。1.滑动的岩土体具有整体性；2.斜坡上岩土体的移动方式为滑动，不 是倾倒或滚动；3.规模大的滑坡一般是缓慢地往下滑动，其位移速度多在突变加速阶段才显著。滑坡的特点：第十五页，共95页。滑坡的基本构造第十六页，共95页。（1）蠕动变形阶段滑坡体稳定 强度降低 拉张裂缝（由小变大） 鼓张、剪切裂缝（前端和两侧） 滑动面形成滑坡的发育过程：斜坡

3、的稳定状态受到破坏，坡面出现裂缝，直到斜坡开始整体滑动之前的这段时间。第十七页，共95页。（2）滑动破坏阶段 滑动面形成 滑坡体与滑坡床分离 滑坡体上的各种裂缝进一步加大 滑动面出口处有泥水流出，湿度加大，强度降低 滑坡体加速下滑 滑坡体上的树木东倒西歪地倾斜，形成“醉林”。滑坡体上的建筑物严重变形以致倒塌毁坏。 第十八页，共95页。（3）渐趋稳定阶段 经剧滑之后 滑坡体重心降低 能量逐渐消耗，位移速度越来越慢 滑动停止 松散破碎岩土体在自重作用下 岩土体逐渐压实，地表裂缝逐渐闭合，滑坡前缘无水渗出或流出清凉的泉水 滑坡趋于稳定。 经过若干时期后，滑坡体上的东倒西歪的“醉林”又重新垂直向上生长

4、，但其下部已不能伸直，因而树干呈弯曲状，有时称它谓“马刀树”，这是滑坡趋于稳定的一种现象。第十九页，共95页。第二十页，共95页。第二十一页，共95页。（1）斜坡外形 斜坡的存在，使滑动面能在坡前缘临空出露，这是滑坡产生的先决条件。 高陡斜坡通常比低缓斜坡更容易失稳而发生滑坡。 当斜坡越陡、高度越大，斜坡中、上部突出，下部凹进，且坡脚处无抗滑地形时，越容易产生滑坡影响滑坡的因素：第二十二页，共95页。（2）岩性 地层岩性是滑坡产生的物质基础。地层岩性软弱，在水和其他外营力作用下因强度降低而易形成滑动带，从而具备了产生滑坡的基本条件。 易遇水软化的土层中和一些软岩中发生滑坡。如：粘质土、黄土和黄

5、土类土、山坡堆积物、风化岩以及遇水易膨胀和软化的土层。软岩有页岩、泥岩和泥灰岩、干枚岩以及风化凝灰岩等。 影响滑坡的因素：第二十三页，共95页。（3）构造 斜坡内的一些层面、节理、断层、片理等软弱面若与斜坡坡面倾向近于一致，则此斜坡的岩土体容易失稳成为滑坡。 影响滑坡的因素：第二十四页，共95页。（4）水 水的作用可使岩土软化、强度降低，可使岩土体加速风化。 若为地表水作用还可以使坡脚侵蚀冲刷；地下水位上升可使岩土体软化、增大水力坡度等。不少滑坡有“大雨大滑、小雨小滑、无雨不滑”的特点，说明水对滑坡作用的重要性。 影响滑坡的因素：第二十五页，共95页。（5）地震 地震可诱发滑坡发生，此现象在山

6、区非常普遍。 地震首先将斜坡岩土体结构破坏，从而降低岩土体抗剪强度；同时地震波在岩土体内传递，使岩土体承受地震惯性力，增加滑坡体的下滑力，促进滑坡的发生。 影响滑坡的因素：第二十六页，共95页。（6）人为因素a.人工开挖边坡、坡体上部加载、下部减载、改变其形态。b.破坏斜坡植被，促使其风化。c.人工爆破，产生振动，使岩石破碎松散，强度降低。d.筑坝拦水、水库和水渠渗漏、农田灌溉、工业废水、城镇生活用水等，也常常诱发滑坡。影响滑坡的因素：第二十七页，共95页。滑坡的野外识别 :(1)地形地物标志 斜坡不直、不圆滑；中部坑洼起伏；下部鼓丘；内部多积水洼地；“醉汉林”及“马刀树”。(2)地层构造标志

7、 地层整体性常因滑动而破坏；层位不连续，缺失某一地层；岩层层序重叠或层位标高有升降等特殊变化；岩层产状明显变化；构造不连续。(3)水文地质标志 滑坡地段含水层的原有状况常被破坏：潜水位不规则，无一定流向；滑坡体成为单独含水体。第二十八页，共95页。（1）治理原则 “以防为主、整治为辅”（2）治理措施 A排水：地表排水、地下排水。 B支挡：在滑坡体下部修筑挡土墙、抗滑桩或用锚杆加固等工程。 C消方减重：削减坡角或降低坡高，以减少下滑力。 D改善滑动面（带）的岩土性质：固结灌浆或电化学加固、冻结、焙烧等。 滑坡的治理：第二十九页，共95页。链子崖滑坡排水系统 A、排水(1)排除地表水：截水沟和明沟

8、系统设置排水系统，来排除地表水，对治理各类滑坡都是适用的。 截水沟是用来截排来自滑坡体外的坡面径流， 排水明沟系统，以汇集坡面径流引导出滑坡体外。第三十页，共95页。A、排水(2)排除地下水：设置各种渗沟和盲沟。目的在于拦截和旁引滑坡范围以外的地下水。排水平洞 仰斜钻孔、竖向井 仰斜钻孔是用近于水平的钻孔将地下水引出，从而达到疏干滑坡体，使滑坡稳定的措施。竖向井可用泵抽出地下水。第三十一页，共95页。锚索B、支挡抗滑挡土墙 抗滑桩（木桩、混凝土桩、钢筋混凝土桩、钢管桩）改变滑体的力学平衡条件第三十二页，共95页。 C刷方减重：削减坡角或降低坡高，以减少下滑力。刷方-减小坡度；减重-减小滑体重量

9、 D改善滑动面（带）的岩土性质：固结灌浆(灌入水泥浆、化学浆）或电化学加固、冻结、焙烧等。 改变滑坡外形第三十三页，共95页。崩塌：较陡斜坡上的岩土体在重力作用下突然脱离母体崩落、滚动、堆积在坡脚的地质现象。 6.3 滑坡与崩塌规模极大的崩塌可称为山崩，而仅个别巨石崩落称坠石。第三十四页，共95页。第三十五页，共95页。第三十六页，共95页。第三十七页，共95页。崩塌的形成条件： 1、地形条件：斜坡高、陡是必要条件。一般坡度45o2、岩性条件：如果陡峻山坡是由软硬岩层互层组成，由于软岩层属易于风化，硬岩层失去支持而引起崩塌。 如果脆性岩石形成陡峻的山坡，其节理发育也会使山坡不稳。第三十八页，共

10、95页。第三十九页，共95页。崩塌的形成条件：3、构造条件：岩性不同的岩层以各种不同的构造和产状组合而成，常为各种构造面所切割。从而消弱岩体内部的联结。褶皱、断层和节理。 岩层倾斜方向和山坡倾向相同，则其稳定程度较差；同时构造作用，如正断层、逆断层，逆掩断层，地震强烈地带等，对山坡的稳定程度有不良影响。 4、其他自然因素：降雨；地下水；强烈风化；冻融循环；植物根系的楔入；地震；人为不合理的工程活动。 第四十页，共95页。（1）原则防止小型崩塌，绕避大型崩塌。崩塌的防治： 选线时，对于发生大、中型崩塌的地段，优先采用绕避方案； 当绕避有困难时，应离开崩塌一段位置，尽量减少防治工程、或采用其他方案

11、（明洞、隧道）通过。 设计与施工中，避免使用不合理的高、陡边坡，避免大切大挖，维持山体平衡。第四十一页，共95页。（2）治理措施 1爆破或打楔。将陡崖削缓，并清除易坠的岩石。 2堵塞裂隙或向裂隙内灌浆，以提高有崩塌危险岩石的稳定性。 3. 调整地表水流。在崩塌地区上方修截水沟，以阻止水流流入裂隙。 4.为了防止风化将山坡和斜坡铺砌覆盖起来，或在坡面上喷浆。 崩塌的防治：第四十二页，共95页。（2）治理措施 5.筑护墙及围护棚（木的、石的、铁丝网）以阻挡坠落石块，并及时清除围护建筑物中的堆积物。 6.在软弱岩石出露处修筑挡土墙，以支持上部岩石的质量（这种措施常用于修建铁路路基而需要开挖很深的路堑

12、时）。崩塌的防治：第四十三页，共95页。第四十四页，共95页。第四十五页，共95页。(1)运动速度：滑坡运动多是缓慢的，而崩塌体运动速度快、发生猛烈。(2)运动面：滑坡多沿固定的面或带运动，而崩塌没有固定的运动面。(3)形态：滑坡发生后，仍保持原来的相对整体性，而崩塌体原来的整体性则完全遭到破坏。(4)位移：一般滑坡的水平位移大于垂直位移，而崩塌体以垂直位移为主。 崩塌与滑坡的区别：第四十六页，共95页。泥石流：突然爆发的饱含大量泥沙和石块的特殊洪流。6.4 泥石流组成成分：水体、岩石破坏产物第四十七页，共95页。爆发突然泥石流特点：运动快速历时短暂破坏力极大第四十八页，共95页。云南盈江特大

13、泥石流 第四十九页，共95页。泥石流的分类：泥石流按其物质组成不同，分为三类： （1）水石流型泥石流（水石流）：粗大的碎屑物质（2）泥石流型泥石流（泥石流）：粗碎屑物质和黏土质细粒矿物，常形成连结较牢固的土石混合物（3）泥水流型泥石流（泥流）：细碎屑和黏土矿物第五十页，共95页。泥石流的形成条件：（1）地形条件：形成区或汇水区(上游）、流通区(中游）和堆积(下游）区。I-形成区；II-流通区；III-堆积区第五十一页，共95页。泥石流的形成条件：（2）地质条件：在汇水区和流通区，岩土层分布广泛、厚度大、结构松软、易风化、层理发育，从而为泥石流的固体物质提供来源。 （3）水文气象条件：短时间内有

14、强度较大的暴雨或冰川和积雪的强烈消融，或高山湖泊、水库的突然溃决等。 第五十二页，共95页。（1）预防：保在上游汇水区，作好水土保持工作；调整地表径流，使水不沿坡度较大处流动，以降低流速；加固岸坡，以防岩土冲刷和崩塌，尽力减少固体物质来源。 泥石流的防治措施：第五十三页，共95页。（2）拦截：挡在中游流通区，设置一系列拦截构筑物，如拦截坝、拦栅、溢流坝等，以阻挡泥石流中挟带的物质。用改变沟床坡降降低流速的方法，防止沟床下切，如修建不太高的挡墙，筑半截堰堤等。泥石流的防治措施：第五十四页，共95页。（3）排导：导在泥石流下游设置排导措施使泥石流顺利排除，如修排洪道、导流坝、急流槽等。 泥石流的防

15、治措施：第五十五页，共95页。（1）通过流通区-以单孔桥跨方式通过为宜。泥石流地段选线：第五十六页，共95页。（2）通过洪积扇顶部-较为理想。 通过洪积扇外缘-一般较好，防淤塞。 泥石流地段选线：第五十七页，共95页。 绕道对岸的路线-工作量大 用隧道穿过洪积扇-造价高，安全性高泥石流地段选线：第五十八页，共95页。（3）通过洪积扇中部-采取一些防治措施泥石流地段选线：第五十九页，共95页。岩溶：也称喀斯特（Karst），它是由于地表水或地下水对可溶性岩石溶蚀的结果而产生的一系列地质现象。6.5 岩溶与土洞如溶沟溶槽、溶洞、暗河等。 第六十页，共95页。土洞：是由于地表水和地下水对上层的溶蚀和

16、冲刷而产生空洞。6.5 岩溶与土洞空洞的扩展，导致地表陷落的地质现象。 第六十一页，共95页。危害-严重地影响建筑场地的使用和安全： 岩土体中空洞的形成； 岩石结构的破坏； 地表突然塌陷； 地下水循环改变等。 6.5 岩溶与土洞第六十二页，共95页。6.5 岩溶与土洞(1)溶沟溶槽：生成于地表岩石表面，由地表水溶蚀与冲刷形成，在地表上会残留一些石芽地貌。岩溶的主要形态：第六十三页，共95页。(2)漏斗：是由地表水的溶蚀和冲刷并伴随塌陷作用而在地表形成的漏斗状形态。6.5 岩溶与土洞第六十四页，共95页。(3)溶蚀洼地：是由许多的漏斗不断扩大汇合而成。平面上呈圆形或椭圆形，直径由数百米到数米。6

17、.5 岩溶与土洞(4)坡立谷和溶蚀平原：坡立谷是一种大型的封闭洼地，也称溶蚀盆地。面积由几平方公里到数百平方公里，坡立谷再发展而成溶蚀平原。(5)落水洞和竖井：皆是地表通向地下深处的通道，其下部多与溶洞或暗河连通。它是岩层裂隙受流水溶蚀、冲刷扩大或坍塌而成。第六十五页，共95页。(6)溶洞：是由地下水长期溶蚀、冲刷和塌陷作用而形成的近于水平方向发育的岩溶形态。溶洞内常有支洞、有钟乳石、石笋和石柱等岩溶产物。6.5 岩溶与土洞第六十六页，共95页。第六十七页，共95页。第六十八页，共95页。第六十九页，共95页。(7)暗河：是地下岩溶水汇集和排泄的主要通道。部分暗河常与地面的沟槽、漏斗和落水洞相

18、通，暗河的水源经常是通过地面的岩溶沟槽和漏斗经落水洞流入暗河内。6.5 岩溶与土洞第七十页，共95页。(8)天生桥：是溶洞或暗河洞道塌陷直达地表而局部洞道顶板不发生塌陷，形成的一个横跨水流的石桥。称其为天生桥。6.5 岩溶与土洞第七十一页，共95页。6.5 岩溶与土洞(1)岩石的可溶性。石灰岩、白云岩、石膏、岩盐岩溶的形成条件：(2)岩石的透水性。岩石内有畅通水流的孔隙，岩体内有裂隙。对岩溶的发育程度与分布规律起控制作用；(3)水的溶蚀性。取决于水溶液的成分，主要决定于水中侵蚀性CO2的含量。(4)水的流动性。控制岩溶发育速度；流动性，发育快。第七十二页，共95页。6.5 岩溶与土洞土洞与潜蚀

19、土洞因地下水或者地表水流入地下土体内，将颗粒间可溶成分溶滤，带走细小颗粒，使土体被掏空成洞穴而形成。这种地质作用的过程称为潜蚀。当土洞发展到一定程度时，上部土层发生塌陷，破坏地表原来形态，危害建（构）筑物安全和使用。第七十三页，共95页。6.5 岩溶与土洞（1）溶蚀岩石的强度降低（2）造成基岩面不均匀起伏（3）漏斗对地面稳定的影响（4）溶洞和土洞对地基稳定性的影响 岩溶与土洞的工程地质问题：第七十四页，共95页。6.5 岩溶与土洞 应首先设法避开有威胁的岩溶和土洞区，实在不能避开时，再考虑处理方案。（1）疏导。对岩溶水宜疏不宜堵。一般可以明沟、泄水洞等加以疏导。（2）跨越。以桥涵等建筑物跨越流

20、量较大的溶洞、暗河。（3）加固。为防止溶洞塌陷和处理由于岩溶水引起的病害，常采用加固的方法。 （4）堵塞。对基本停止发展的干涸溶洞，一般以堵塞为宜。 （5）钻孔充气。是为克服真空吸蚀作用所引起的地面塌陷的一种措施。 （6）恢复水位。是从根本上消除因地下水位降低造成地面塌陷的一种措施。岩溶与土洞地基的防治：第七十五页，共95页。一、地震的概念 6.6 地震及其效应 地震是因地球的内力作用而产生的一种地壳振动现象，是地壳运动的表现之一。据统计，地球上每年约发生500多万次地震，即每天要发生上万次的震。其中绝大多数太小或太远，以至于人们感觉不到；真正能对人类造成严重危害的地震大约有十几二十次；能造成

21、特别严重灾害的地震大约有一两次。 第七十六页，共95页。6.6 地震及其效应 512汶川地震，也称2008年四川大地震，发生于北京时间2008年5月12日（星期一）14时28分04秒，震中位于阿坝州汶川县，里氏震级8.0级。截至2008年9月18日12时，汶川大地震共造成69227人死亡，374643人受伤，17923人失踪。是中华人民共和国成立以来破坏力最大的地震，也是唐山大地震后伤亡最严重的一次。第七十七页，共95页。6.6 地震及其效应 据统计，全球有85%的地震发生在板块边界上。世界上主要有三大地震带：环太平洋地震带：分布在太平洋周围，包括南北美洲太平洋沿岸和从阿留申群岛、堪察加半岛、

22、日本列岛南下至中国台湾省，再经菲律宾群岛转向东南，直到新西兰。这里是全球分布最广、地震最多的地震带，所释放的能量约占全球的四分之三。欧亚地震带：从地中海向东，一支经中亚至喜马拉雅山，然后向南经中国横断山脉，过缅甸，呈弧形转向东，至印度尼西亚。另一支从中亚向东北延伸，至堪察加，分布比较零散。大洋中脊地震活动带：此地震活动带蜿蜒于各大洋中间，几乎彼此相连。大洋中脊地震活动带的地震活动性较之前两个带要弱得多，而且均为浅源地震，尚未发生过特大的破坏性地震。大陆裂谷地震活动带：该带与上述三个带相比其规模最小，不连续分布于大陆内部。在地貌上常表现为深水湖，如东非裂谷、红海裂谷、贝加尔裂谷、亚丁湾裂谷等。第

23、七十八页，共95页。第七十九页，共95页。第八十页，共95页。6.6 地震及其效应 中国地震带：中国的地震活动主要分布在5个地区，这5个地区是：台湾省及其附近海域；西南地区，包括西藏、四川中西部和云南中西部；西部地区，主要在甘肃河西走廊、青海、宁夏以及新疆天山南北麓；华北地区，主要在太行山两侧、汾渭河谷、阴山燕山一带、山东中部和渤海湾；东南沿海地区，广东、福建等地。从中国的宁夏，经甘肃东部、四川中西部直至云南，有一条纵贯中国大陆、大致呈南北走向的地震密集带，历史上曾多次发生强烈地震，被称为中国南北地震带。2008年5月12日汶川8.0级地震就发生在该带中南段。 第八十一页，共95页。第八十二页

24、，共95页。6.6 地震及其效应 1、震源和震中 一、地震的概念 震源与地面的垂直距离称震源深度。根据震源深度可将地震分为浅源地震、中源地震、深源地震三类。第八十三页，共95页。6.6 地震及其效应 2、地震的一般特点 一、地震的概念 地震一般经历三个阶段：前震、主震、余震。 第八十四页，共95页。6.6 地震及其效应 二、地震的成因 地震按其成因构造地震火山地震陷落地震人工触发地震第八十五页，共95页。6.6 地震及其效应 二、地震的成因 构造地震：因地壳运动而引起的地震，其传播范围广，振动时间长且强烈，往往造成突然性和灾害性，世界上有90的地震属于构造地震。 火山地震：因火山活动而引起的地

25、震，其影响范围不大，强度也不大、地震前有火山发作为预兆，火山地震占世界总地震次数7左右。 第八十六页，共95页。6.6 地震及其效应 二、地震的成因 陷落地震：因山崩或地面陷落而引起的地震，其影响范围很小，强度微弱，约占世界总地震次数3左右。人工触发地震：因人类工程活动引起地震，如修水库或人工向地下大量灌水等。 第八十七页，共95页。3地震波及其传播 地震时，震源释放的能量以波的形式(地震波)向四面八方传播。地震波的传播速度纵波最快，横波次之，面波最慢，具有振幅和周期。 纵波最先到达，横波次之，面波到达最晚。第八十八页，共95页。纵波：质点运动方向与波传播方向相同，又称压缩波。 特点：周期较短，振幅较小。横波：质点运动方向与波传播方向垂直，又称剪切波。 特点：周期较长，振幅较大。第八十九页，共95页。（1）震级 地震级指地震的大小，依据地震