工程地质学讲义1-6章

工程地质学讲义学院：土木工程学院专业：土木工程（造价、城镇建设方向）课程类别：任选课教师：周廷强日期：2012年9月1/总的教学安排专业：土木工程课程类别：选修课总学时：24学时上课时间：20122013年度第1学期1-12周，每周2节谢谢阅读上课地点：一教504、二教305教室实践环节：野外地质实习一次教材：2009，倪宏革主编，大学参考教材：20012004，精品文档放心下载2007，孙家齐主编，XX理工大学谢谢阅读2/教学纲要及学时分配第0章绪论（2学时）第1章地壳及其物质组成（2学时）§1地球的总体特征与矿物（0.5学时）§2沉积岩（1学时）§3岩浆岩与变质岩（0.5学时）第2章地质构造（6学时）§1岩层及岩层产状（1学时）§2褶皱构造及其类型（1学时）§3断裂构造（1学时）§4地质构造对工程建筑物稳定性的影响（1学时）§5地质年代（2学时）第3章水的地质作用（2学时）§1地表水的地质作用（1学时）§2地下水的地质作用（1学时）第4章常见的地质灾害（4学时）§1滑坡（1学时）§2崩塌（1学时）§3泥石流（1学时）§4岩溶（0.5学时）§5地震（0.5学时）第5章地下建筑工程地质问题（2学时）3/§2地下洞室变形及破坏的基本类型（0.5学时）§3地下洞室特殊地质问题（1学时）§4围岩分级及应用（0.5学时）第6章边坡工程地质问题（2学时）§1边坡变形破坏的基本类型（1学时）§2连续稳定分析方法（1学时）第7章工程地质勘察（4学时）§1工程地质勘察任务和勘察阶段的划分（0.5学时）精品文档放心下载§2工程地质测绘和调查（0.5学时）§3工程地质勘探（1学时）§4工程地质原位测试（1学时）§5现场检验与监测（1学时）4/第0章绪论本章要学习要求：了解地球科学、地质学、工程地质学的概念；掌谢谢阅读学时：2§1一、地球科学与地质学概念1谢谢阅读境的关于地球的基础科学。它包括了地理学、天文学、气象学、海洋学、生感谢阅读态学和地质学等多个分支学科。2感谢阅读壳和地幔的上部。①研究组成地球的物质；②阐明地壳及地球的构造特征；③地史；④地精品文档放心下载质学的研究方法与手段；⑤研究应用地质学以解决资源探寻、环境地质分析谢谢阅读和工程防灾问题。3、地质环境:在内外营力作用下形成的与工程有关的自然地质条件。感谢阅读二、工程地质学与水文地质学的概念及研究对象工程地质学：是介于地学与工程学之间的一门边缘交叉学科，它是一门谢谢阅读研究与工程建设有关的地质问题的学科。——目的就是使工程建筑与地质环感谢阅读境互相协调，既要保证工程建筑安全可靠、经济合理、运行正常，又要保证精品文档放心下载5/地质环境不会因工程的兴建而恶化，造成对工程建筑本身以及周围环境的危精品文档放心下载害。——工程地质学地质学的分支学科，研究的是地质学的应用问题。精品文档放心下载§2一、工程地质条件1感谢阅读类型及其工程地质性质、地质构造与地应力、水文地质条件、物理（自然）感谢阅读地质现象、以及天然建筑材料等六个要素。2精品文档放心下载要素不能称之为工程地质条件。一地的工程地质条件各要素之是相互联系、感谢阅读相互制约的，这是因为它们受着同一地质发展历史的控制，形成一定的组合精品文档放心下载模式。谢谢阅读各要素的特征及其组合的规律性二、工程地质问题1、定义：工程建筑与工程地质条件（地质环境）相互作用、相互制约引感谢阅读起的，对建筑本身的顺利施工和正常运行或对周围环境可能产生影响的地质谢谢阅读问题称之为工程地质问题，主要包括：①地基稳定性问题；②斜坡稳定性问感谢阅读题；③洞室围岩稳定性问题；④区域稳定性问题。2、工程地质评价，工程地质结论，处理措施方案都是通过工程地质问题谢谢阅读分析才能得出，可以说工程地质问题分析是工程地质工作的中心环节。谢谢阅读3精品文档放心下载6/对建筑物的机构和规模的构想，以便了解工程的要求；另一头是工程地质条谢谢阅读件，哪些因素是有利的，哪些是不利的，深刻认识客观情况。感谢阅读4精品文档放心下载同，与地质环境的相互作用的特点亦不同，因为各有其工程地质问题。谢谢阅读§1.3一、工程地质学的任务：1、三大基本任务①区域稳定性研究与评价，指由内力地质作用引起的断裂活动、地震对精品文档放心下载工程建设地区稳定性的影响；②地基稳定性研究与评价，指地基的牢固、坚实性、安全性；感谢阅读③环境影响评价，指人类工程活动对环境造成的影响。2、为工程建设进行地质研究，提供工程规划、设计、施工所需的地质资精品文档放心下载料，回答工程上所遇到的各种地质问题，满足工程上对地质的要求，以保证谢谢阅读建筑物的安全可靠、经济合理、运行正常。3、施工之前必须先进行设计，设计之前必须先进行勘察，而勘察是贯穿感谢阅读于整个工程的。4、要完成工程地质学的基本任务，还需通过下列具体勘察任务：感谢阅读（感谢阅读程地质条件特征及其变化规律；（）分析存在的工程地质问题，做出定性分析，并在此基础上进行定量感谢阅读分析；（3）选择地质条件较为优越的建筑场地；7/（4）对选定的建筑场地做出工程地质评价；（5）预测工程兴建后对周围地质环境造成的影响，做出环境质量评价；感谢阅读（）改造地质环境，进行工程地质处理，提高岩土体稳定性，保护环境感谢阅读质量。二、工程地质学的实际意义工程建筑的最基本要求就是安全可靠，不受破坏，看几个实例：精品文档放心下载1、美国加利福尼亚州的圣弗朗西斯坝为一高70米的混凝土坝，修成蓄精品文档放心下载1928感谢阅读的砾石，遇水易受溶蚀崩解，成为坝基的弱点。如果做好地质工作，弱点是谢谢阅读可以查清的，也可以避免悲剧的发生。———岩体稳定性问题。感谢阅读2、我国有一个工厂修建的很好，但是由于工程地质勘察工作做的不够，感谢阅读整个工厂位于滑坡上，建厂后滑坡活动加剧，建筑物受到破坏，无法正常生谢谢阅读产。8/第1章地壳及其物质组成本章要学习要求：了解地球的总体特征；熟悉矿物概念及常见的造精品文档放心下载精品文档放心下载类。难点：矿物的野外识别。学时：2§1一、人类对地球形状的认识13感谢阅读基于同一时间位于埃及的两个距离800公里的城市，太阳照射的角度是不同谢谢阅读的，于是他推测地球是球体。2、我国最早，战国时期的哲学家惠施，提出地球是圆的。感谢阅读3、1519年，葡萄牙航海家麦哲伦环球航行，人类第一次证实了地球是精品文档放心下载个球体。二、地球的形状6738.14谢谢阅读公里，极半径为6356.76公里，赤道周长和子午线方向的周长分别为40075谢谢阅读9/公里和39941公里。测量还发现，北极地区约高出18.9米，南极地区则低下感谢阅读24～30米。看起来，地球形状像一只梨子：它的赤道部分鼓起，是它的“梨身”；精品文档放心下载北极有点放尖，像个“梨蒂”；南极有点凹进去，像个“梨脐”，整个地球精品文档放心下载像个梨形的旋转体，因此人们称它为“梨形地球”。其实地球确切地说，是精品文档放心下载个三轴椭球体。地球不是一个均质体，而是一个具有圈层构造的球体。以地表为界，分为外圈层和内圈层：、外圈层大气圈：气体圈层，包裹着陆地和海洋水圈：包括地表水和地下水生物圈：生物生存和活动X围谢谢阅读、内圈层固体地球由外往里分为：地壳、地幔和地核：莫霍面：位于地下数公里到30-40公里，地壳和地幔的分界面南斯拉感谢阅读夫学者莫霍洛维奇)古登堡面：位于地下约2900公里，地幔和地核的分界面（美国地球物感谢阅读理学学家）地壳：上为硅铝层，下为硅镁层地幔：根据化学成分的不同分为两层：上层——化学成分主要是硅氧；谢谢阅读下层——主要是金属氧化物和硫化物组成地核：主要化学成分是铁、镍10/通过大量岩石组分分析，地壳中主要元素含量由大到小：OSiAlFeNaKMg，这几种元素占到地壳总重量感谢阅读的98%以上。其中O占到46.3%，Si占到28.15%。谢谢阅读克拉克值：元素在地壳中的平均质量百分数。§2一、矿物的基本概念：矿物绝大多谢谢阅读谢谢阅读2、造岩矿物：构成岩石的主要矿物（矿物多达3000多种，但构成岩石的感谢阅读矿物只有二十多种）3谢谢阅读呈一定形态，几何外形：如岩盐为正方体、方解石为菱面体、云母呈片状等谢谢阅读等。4cu、感谢阅读纤维状、粒状、鲕状、土状，块状等。二、矿物的物理性质精品文档放心下载性质是肉眼鉴定矿物大主要依据。1、颜色感谢阅读11/假色。2、条痕矿物粉末的颜色。条痕显示自色3、光泽矿物表面对可见光反射的能力。根据矿物光泽的强弱分为：金属光泽、谢谢阅读半金属光泽、非金属光泽。4、透明度矿物容许可见光透过的能力。通常是指把矿物磨成0.03mm的薄片的情感谢阅读况下。分透明、半透明、不透明三个级别。5、硬度谢谢阅读（1）滑石（2）石膏（3）方解石）萤石（5）磷灰石谢谢阅读（6）正长石）石英8）黄玉（9）刚玉（10）金刚石谢谢阅读指甲（2-2.5）小铁刀（3-3.5）玻璃片（5-5.5）钢刀（6-6.5）精品文档放心下载6、解理和断口矿物受打击后，能沿一定方向裂开成光滑平面的性质，称为解理。裂开谢谢阅读的光滑面称为解理面，如方解石。极完全解理、完全解理、中等解理、不完精品文档放心下载全解理。矿物受打击后，沿任意方向发生不规则的断裂，其凹凸不平的断裂面称谢谢阅读为断口。如石英，贝壳状断口。三、常见造岩矿物及鉴别方法肉眼鉴定：先确定矿物的硬度、光泽、解理和比重；然后观察矿物的颜精品文档放心下载12/53色、形态和透明度；并注意矿物是否具有磁性、发光性或挠性，如酸是否起谢谢阅读泡等特征，逐步缩小X围，最后定出矿物的名称。§3岩石：在各种地质作用下，由一种或几种矿物组成的集合体。感谢阅读自然界有各种各样的岩石，按成因分类，可分为三类：岩浆岩、沉积岩、谢谢阅读变质岩岩浆岩（在地表分布约占20%，体积占地壳65%）感谢阅读1、定义：地幔中具有挥发性成分的高温硅酸盐熔融体，即岩浆，沿着地谢谢阅读精品文档放心下载的岩石。2、产状：岩浆岩体的形状、大小、深度以及与围岩的关系。有岩基、岩谢谢阅读株、岩盆和岩盘、岩墙、岩床。3、矿物成分：1）硅铝矿物：SiOAl23含量高，不含铁、镁，矿物颜色比较浅，又2称浅色矿物；2）硅镁矿物：SiO23含量低，而FeO、MgO含量高，矿物颜色感谢阅读、Al2较深，又称深色或暗色矿物。4、结构和构造：1）结构：指组成岩浆岩的矿物颗粒大小和结晶程度等。在实际工作中，精品文档放心下载结构一般着重微观的室内研究。常见的有等粒结构、不等粒结构（斑状精品文档放心下载精品文档放心下载13/53若基质为显晶质，则为似斑状结构）2）构造：指岩石外表的整体特征，它是由矿物集合体的排列方式和充精品文档放心下载填方式决定的。常见的有块状构造、流纹状构造、气孔状构造、杏仁状感谢阅读构造。5、岩浆岩的分类：自学讲解一块标本，花岗岩)按SiO2含量分为四大类：感谢阅读超基性岩、基性岩、中性岩、酸性岩。见P16§4、沉积岩（在地表分布约占75%，体积约占7.9%）谢谢阅读1、定义：母岩的风化物质、火山物质、有机物质以及宇宙物质等，经过谢谢阅读水、风等介质搬运以后，在一定条件下沉积下来，再经过成岩作用形成的岩感谢阅读石。2、沉积岩的物质组成：精品文档放心下载和岩屑（先成的岩浆岩、沉积岩和变质岩经物理风化作用产生的岩石碎屑）感谢阅读组成。1）矿物成分：碎屑矿物、粘土矿物和化学沉积矿物2）胶结物：泥质胶结、钙质胶结、硅质胶结和铁质胶结。含量超过精品文档放心下载25%可参与命名。3、沉积物的结构和构造：1）精品文档放心下载泥质结构、结晶结构和生物结构2）感谢阅读14/53构造就是层理构造。4、沉积岩的分类根据沉积岩的成因、物质成分及结构构造等，可将沉积岩分为三大类：谢谢阅读碎屑岩类、粘土岩类和化学及生物化学岩类。§5、变质岩（自学为主）1、定义：地壳内部原由的岩石，由于受到高温、高压或化学流动性流体感谢阅读的作用下，导致其成分、结构和构造发生改变，形成的新岩石。精品文档放心下载2、变质岩的矿物成分：一部分是与岩浆岩和沉积岩共有的矿物，主要有石英、长石、云母等；谢谢阅读另一部分是变质岩所特有的矿物：石榴子石、红柱石、蓝晶石等。精品文档放心下载3、变质岩的结构和构造1）结构：变余结构、变晶结构和压碎结构2）谢谢阅读造。4、变质岩的分类：按变质岩的成因分为三大类：区域变质岩、接触变质岩和动力变质岩。精品文档放心下载15/53第2章地质构造本章要学习要求：掌握岩层、岩层产状的概念及岩层产状的测定与感谢阅读精品文档放心下载谢谢阅读确定。学时：6§1岩层及岩层产状一、水平岩层和倾斜岩层1、水平岩层：倾角小于5度的岩层2、倾斜岩层：沉积岩层由于水平运动的影响，改变了原始状态，形成倾感谢阅读角大于5度的岩层二、岩层的产状1、走向：岩层层面与水平面的交线称为该岩层的走向线，走向线所指的感谢阅读方向即走向2、倾向：在岩层层面上垂直岩层走向线的射线叫做岩层的倾斜线，倾斜谢谢阅读线在水平面上的投影，叫倾向先，倾向线所指的方向即为倾向。精品文档放心下载16/533、倾角：岩层层面与水平面之间的二面角，即倾斜线与倾向线之间的夹感谢阅读角。三、岩层产状的测定与表示方法1、岩层产状的测定：2、岩层产状的表示方法：通常采用方位角法，即只记倾向与倾角。四、岩层的接触关系（用图说明）1、整合关系新老地层大致平行，沉积岩岩性与生物变化都呈渐变关系，它们是连续谢谢阅读沉积的。2、不整合关系平行不整合关系：上下两套地层的产状彼此平行，但在两套地层之间缺感谢阅读失了一些时代的地层，表明在这段时期出现过间断沉积。角度不整合关系：上下两套地层之间缺失了部分地层，且产状不同。精品文档放心下载§2一、原生构造与次生构造1、原生构造：岩层或岩体在成岩过程中形成的构造2、次生构造：岩层或岩体在内动力地质作用下产生的变形，如褶皱、断精品文档放心下载层、节理、劈理等。二、褶皱1、褶皱现象17/531）褶皱构造：地壳中的岩层在褶皱运动的作用下，发生一系列向上或向感谢阅读下的波状弯曲，并保持其连续完整性，这样的变形结果，即为褶皱构造。谢谢阅读2）背斜：其核心部位的岩层时代相对较老，外侧岩层较新一种岩层弯曲谢谢阅读变形。3）向斜：其核心部位的岩层时代较新，外侧岩层较老的一种岩层弯曲变谢谢阅读形。2、褶皱要素1）核部：泛指褶皱中心部分的岩层。2）翼部：系指褶皱核部两侧的岩层。3）转折端：系指从褶皱翼向另一翼过渡的部分。4）枢纽：在褶皱的各个横剖面上，同一褶皱面的各最大弯曲点的连线。谢谢阅读5）轴面：一个褶皱内各相邻褶皱面上的枢纽连成的面。6）褶轴：轴面与水平面的交线。7）脊线：背斜或背行的同一褶皱面的各横剖面上的最高点的连线。精品文档放心下载3、褶皱的形态分类1）按轴面的产状分类：直立、倾斜、倒转及平卧褶皱。2）按枢纽产状分类：水平褶皱、倾伏褶皱4、褶皱的野外识别地层呈有规律的对称重复18/53§3断裂构造：岩石受力作用超过强度极限时岩石所发生的破裂，同时产生感谢阅读一些破裂面，使岩石丧失了连续完整性。、节理：岩石（层）没有发生显著位移的破裂1）节理的类型：根据节理的成因，可分为原生节理、构造节理和次生节理（1）原生节理：是指岩石在形成过程中所产生的节理。（2）构造节理：是岩石收构造应力作用产生的。按其力学成因，可分为感谢阅读剪节理和X节理。剪节理：当岩石所受最大剪应力达到并超过岩石的抗剪强度时，则产生感谢阅读剪节理。剪节理一般是闭合的，节理面光滑，常有滑动擦痕和擦光面；剪节理的精品文档放心下载产状稳定，沿走向和倾向一般延伸较远；在砾石或粗砂岩中，剪节理能平整谢谢阅读地切割砾石和粗砂岩。X节理：是岩石受拉X应力而形成的裂隙。X节理其裂口是X开的，呈上宽下窄的契形；多发育于脆性岩石中，尤感谢阅读其在褶曲转折端等拉X应力集中的部位；节理面粗糙不平，产状不稳定，沿精品文档放心下载其走向或倾向都延伸不远就尖灭了；一般无滑动擦痕和摩擦镜面；当其发育精品文档放心下载于砾石中时，长绕过砾石，其裂面明显凹凸不平。（3感谢阅读隙。19/532）节理的工程地质评价地壳中广泛发育的节理对岩体的强度和稳定性均有不利影响；破坏了岩谢谢阅读体的完整性，水容易沿裂隙渗入，加速岩石的风化，降低了基岩的承载力，谢谢阅读增大岩石渗透性等。3）节理的调查、统计和表示方法调查：先在工点选择一具有代表性的基岩露，对一定面积的内的裂隙，感谢阅读进行测量，包括产状、长度、宽度、条数、成因几充填情况等。精品文档放心下载统计：（1）裂隙走向玫瑰花图自圆心沿半径引射线，射线的方位代表每组裂隙平均走向的方位，射线精品文档放心下载的长度代表每组裂隙的条数。然后用折线把射线的端点连接起来，即可。感谢阅读（2）裂隙倾向玫瑰花图（同上）、断层岩层发生断裂后，沿断裂面发生显著位移的断裂构造。1）断层要素：断裂面：断层发生滑动的破裂面。断盘：断层面将岩层分为两个块体，每个块体即称为断盘。感谢阅读断层带：断层两壁之间的地带。断层线：断距：上下盘同一点，沿断层面相对位移，称为总断距；水平方向的距谢谢阅读离称为水平断距，垂直方向的称为垂直断距。2）断层的分类：20/53根据两盘的相对位移：（1）正断层：上盘相对下降，下盘相对上升的断层。（2）逆断层：上盘相对上升，下盘相对下降的断层。逆冲断层：位移量谢谢阅读很大的低角度逆断层。（3精品文档放心下载3）断层组合：（12）地垒：感谢阅读由两条走向基本一致倾向相反的正断层组成。（3）阶梯状断层：由一系列走向和倾向都基本一直的正断层组成。感谢阅读、活断层（自学为主）活断层或称活动断裂是指现今仍在活动或者近期有过活动，不久的将来感谢阅读还可能活动的断层，其中后一种也叫潜在活断层。活断层可使岩层产生错动谢谢阅读位移或发生地震，对工程建筑造成很大的甚至无法抗拒的危害。谢谢阅读近期”有不同的标准，有的行业规X定为晚更新世(约12万年以来。精品文档放心下载《岩土工程勘察规X》中将在全新世地质时期(一万年内有过地震活动或谢谢阅读近期正在活动，在将来今后一百年)可能继续活动的断裂叫做全新活动断裂。精品文档放心下载全新活动断裂中，近期(近五百年发生过地震，且震级M≥5级的断裂，谢谢阅读或在未来一百年内预测可能发生M≥5级的断裂叫做发震断裂。感谢阅读活断层运动引起的地震或错动不是经常发生的，其复发间隔有时长达几谢谢阅读百、甚至上千年；而很多工程的使用期或寿期仅50～100年。所以，有些活精品文档放心下载断层对工程设施不一定有实际的影响。一般为50～100精品文档放心下载21/53年)，可能影响和危害工程安全的活断层。§4一、边坡中的各种结构面对斜坡稳定性有着重要的影响。特别是软弱结构面感谢阅读与斜坡临空面的关系，对斜坡稳定起着很大作用。这种关系多种多样，稳定精品文档放心下载性也各不相同，可以分为以下几种情况：平叠坡：主要软弱结构面为水平的。这种斜坡一般比较稳定。谢谢阅读顺向坡：主要是指软弱结构面的走向与边坡面的走向平行或比较接近，精品文档放心下载且倾向一致的边坡。逆向坡：主要软弱结构面的倾向与坡面倾向相反，这种边坡一般是稳定精品文档放心下载的。斜交坡：主要软弱结构面与坡面走向成斜交关系。其交角越小，稳定性感谢阅读越差。横交坡：主要软弱结构面的走向与坡面走向近于垂直。这类边坡稳定性谢谢阅读较好，很少发生大规模的滑坡。二、1、水平或倾斜不大的岩层较坚硬的厚层岩层中较为稳定，软硬相间的岩层中易发生坍方感谢阅读2、直立岩层坚硬岩层、地下水很少，一般是较稳定的，层薄又有软弱夹层，只要有感谢阅读22/53谢谢阅读3、倾斜岩层岩层倾斜角度的大小和岩层的性质是影响隧道稳定性的关键因素。感谢阅读有时在一个断面上出现几种岩层，或者出现不整合面或断层破碎带等，精品文档放心下载这时地层压力是比较复杂的，而且是巨大的，同时地下水常沿此活动，在设感谢阅读计施工中都得慎重处理。4、褶曲在褶曲地段修筑隧道，最好选在翼部通过或横穿褶曲轴。在选线中对于精品文档放心下载千枚岩以及粘土岩等地层的褶曲层，应予避开。因为这些岩层石墨化后形成谢谢阅读滑面，易引起滑塌。5、断层应尽量避开大断裂带；若条件不允许时，线路中线也应与断层走向尽量谢谢阅读直交。三、1、桥址的选择精品文档放心下载更是重要。对大的构造线及断层破碎带、岩层软弱带等一定要调查分析，研谢谢阅读究其与桥址的关系。2、桥墩位置的布置桥墩一般不宜放置在断层破碎带上。3、桥基的稳定性岩层的产状、偏力、断层破碎带、软弱带对桥基的稳定性有很大的影响。谢谢阅读23/53（1谢谢阅读础的稳定性，如果软弱夹层较厚，会使基础受力不均，产生不均匀沉陷以致感谢阅读发生破裂现象；（2）若地基位于断层破碎带，一般是不稳定的，应加以特别处理，否则谢谢阅读会出现不均匀沉陷或产生基础滑动；（）当两种不同岩层接触，其接触面较陡时，基础最好设计在单一岩层感谢阅读上，因接触面一般是软弱带。§5地质年代一、地质年代的概念：1、定义：地质体形成或地质事件发生的时代。2、两层含义：1）地质体形成或地质事件发生的先后顺序；2）地质体形成或地质事件发生距今多少年。前者称为相对年代，后者成为绝对年代。二、相对地质年代的确定1、地层层序律：原始产出的地层具有下老上新的规律（用图说明）地层：在一定地质时期内所形成的层状岩石，层状岩石泛称岩层。感谢阅读2、生物层序律：化石：埋藏在岩层中的古生物遗体或遗迹称为化石。动物的骨骼、甲壳、足迹、蛋、粪以及植物的根茎、叶或其痕迹均可以感谢阅读成为化石。24/53一般地，年代越老的地层中所含生物越简单、原始、低级，不同时期的谢谢阅读地层中含有不同类型的化石及其组合，而在相同的时期且在相同的地理环境谢谢阅读中形成的地层，只要原先的海洋或陆地相通，都含有相同的化石及其组合，谢谢阅读这就是生物层序律。3、切割律或穿插关系切割者新，被切割者老；包裹者新，被包裹者老。三、同位素地质年代确定法它是根据岩石中所含的放射性同位素和它的蜕变产物的相对含量来确定谢谢阅读的。比如：U235——Pb207,1g铀在一年内可以蜕变出7.4×10-9g铅，根据含感谢阅读铀矿物或岩石中的铅铀比率，即可测出该含铀矿物或岩石的实际形成地质年谢谢阅读代。四、地层单位1、地质年代单位和年代地层单位地质年代单位年代地层单位：)（）感谢阅读宙宇代界纪系世统2、岩石地层单位：在一个新的地区进行地层工作的时候，首先应根据岩性特征在垂直方向谢谢阅读上的差异，将地层分层，建立起地层系统和层序，这样划分出来的地层单位感谢阅读25/53称为岩石地层单位。精品文档放心下载P29）1、年代越老者延续时间越长，越新者越短。2、纪以下一般分三世，二叠、白垩和第四纪分两世，第三纪分五世。谢谢阅读3、前寒武纪地层由于形成时间较早，研究难度较大，划分对比粗略，故其谢谢阅读长期未能统一。4、只能称早、中、晚世，上、中、下统。26/53第3章水的地质作用本章要学习要求：掌握地表水、地下水地质作用的类型及工程地质精品文档放心下载特征。难点：地下水工程地质作用特征。学时：2§1地表流水的地质作用主要包括：侵蚀作用——不断地使原有地面遭到破坏的作用。搬运作用——地表流水带走地面上被破坏的破碎物质的作用。精品文档放心下载沉积作用当地表流水流速降低时，部分物质不能被继续搬运而沉积精品文档放心下载下来的作用。第四纪沉积层是指现代沉积的松散物质。本章要求掌握下列四种最常见精品文档放心下载的第四纪沉积层：残积层、坡积层、洪积层及冲积层的形成过程及其工程地质特征。谢谢阅读§2一、地下水的物理性质：温度、颜色、透明度、嗅味、味道、导电性和放射性等。二、地下水的化学成分：27/531）主要离子成分：见书61页2）主要气体成分：O2、HS、N、CO223）地下水的胶体成分与有机质、岩石中的空隙岩石空隙是地下水的储存场所和运移通道。可把空隙分为三类：松散岩精品文档放心下载石中的孔隙、坚硬岩石中的裂隙和可溶岩中的溶隙。孔隙：松散岩石是由大小不等的颗粒组成，颗粒或颗粒集合体之间的空谢谢阅读隙，称之为孔隙。孔隙度=孔隙的体积/松散岩石的体积×100%12）精品文档放心下载34）形谢谢阅读5）胶结程度。裂隙：固结的岩石，包括沉积岩、变质岩、岩浆岩，受地壳运动及其它感谢阅读内外地质应力作用下，岩石破裂变形产生的空隙。裂隙率=裂隙体积/岩石总体积×100%注意测定裂隙的方向、宽度、延伸长度、充填程度等。溶隙：可溶岩中的各种裂隙，被流水溶蚀扩大成为各种形态的溶隙。谢谢阅读岩溶率=溶隙的体积／岩石的总体积×100%溶隙的规模十分悬殊，大的溶洞可宽达数十米，高数十米乃至百余米，精品文档放心下载长达几至几十公里，而小的溶孔直径只有几毫米。岩石中的空隙，必须以一定方式连接起来构成空隙网络，才能成为地下精品文档放心下载28/53水有效的储容空间和运移通道。四、岩石中地下水的存在形式1、岩石“骨架”中的地下水：沸石水、结晶水（以中性水分子的形式存谢谢阅读Ca[SO2HOH+(OH)-H感谢阅读423等离子形式存在。2、岩石中空隙中的地下水：主要形式有：精品文档放心下载固态水和气态水。五、含水层与隔水层1、含水层：指能够透过并给出相当数量水的岩层。2、隔水层：不能透过水，或是透过和给出的水的数量微不足道的岩层。感谢阅读所以划分含水层与隔水层的标志不是含不含地下水，关键看所含地下谢谢阅读水的性质。两者划分是相对的，并不存在截然的界限或绝对的定量标志。从某种谢谢阅读意义上将，两者是相对比较而划分的。两者在一定条件下可以相互转化。如在较大的水头差的作用下，致密精品文档放心下载粘土含的结合水也可能发生流动，也能透过和给出一定量的地下水。精品文档放心下载通常是指在松散岩石中，如在岩溶中，地下水分布极不均匀，称岩溶谢谢阅读含水系更合适；在裂隙中，如连通良好，称裂隙含水层是适合的，但裂隙感谢阅读受局部构造控制时，例如一条较大的X性断裂穿越岩性不同的地层，断感谢阅读裂带中水分布连续且均匀，这时称含水带更合适。29/53六、地下水对土木工程的影响1、地面沉降当抽水时，在抽水井周围形成降水漏斗。在降水漏斗X围内的土层将发感谢阅读生固结沉降。由于土层的不均匀性和边界条件的复杂性，降水漏斗往往是不感谢阅读对称的，会使周围建筑物或地下管线产生不均匀沉降，甚至开裂。感谢阅读控制地面沉降最好的方法是合理开采地下水，多年平均开采量不能超过精品文档放心下载平均补给量。在地面沉降已经严重发生的地区，对含水层进行回灌可使地面精品文档放心下载沉降适当恢复，但要想大量恢复是不可能的。2、地面塌陷地面塌陷是松散土层中所产生的突发性断裂陷落，多发生于岩溶地区，精品文档放心下载在非岩溶地区也能见到。地面塌陷多为人为局部改变地下水位引起的。为杜绝地面塌陷的发生，感谢阅读在重大工程附近应严格禁止能大幅度改变地下水位的工程施工。精品文档放心下载地面塌陷危害：破坏农田、水利工程、交通线路，引起房屋破裂倒塌、地下精品文档放心下载管道断裂。3、流砂和潜蚀流砂——在饱和土中，如果土颗粒之间的有效应力为零，则土颗粒将悬感谢阅读浮于水中，出现随水一起流出的现象称为流砂。潜蚀——谢谢阅读孔隙被渗流逐渐带走，久而久之，在土层中将形成管状空洞，使土体结构破感谢阅读坏，强度降低，压缩性增加，这种现象称为机械潜蚀。30/5331/53第四章常见的地质灾害本章的学习要求：掌握常见的地质灾害如滑坡、崩塌、泥石流、岩谢谢阅读系。感谢阅读难点：常见的地质灾害的作用机理。学时：2§1滑坡一、滑坡及其形态特征滑坡是岩体、土体在重力作用下，沿着边坡内部的一个或者几个滑动面感谢阅读整体向下滑动，且水平位移大于垂直位移的坡体变形现象。一般具有以下几谢谢阅读个形态特征：滑坡体：沿滑动面向下滑动的那部分岩土体滑动面：滑坡体沿其下滑的面。滑坡床和滑坡周界：滑坡面下稳定不动的岩土体叫滑坡床；平面上滑精品文档放心下载坡体与周围稳定不动的岩土体分界线叫滑坡周界。滑坡壁：滑体后缘与不动体脱离开后暴露在外面的形似壁状的分界精品文档放心下载面。滑坡台阶：滑体滑动时由于各段岩土体滑动速度的差异，在滑坡体表感谢阅读面形成的台阶状错台。32/53滑坡舌：滑坡体前缘形如舌状的凸出部分。滑坡裂隙：滑坡活动时在滑体及其边缘所产生的一系列裂缝。谢谢阅读二、形成条件和影响因素形成条件1）滑动面为平面时，稳定系数k=/谢谢阅读若k<1，斜坡平衡条件遭到破坏而产生滑坡；若k1.斜坡处于稳定状态谢谢阅读或极限平衡状态。2）滑动面为圆弧面时稳定系数K=总抗滑力距总滑动力矩=Gd22ABRGd11同理，若k<1，斜坡平衡条件遭到破坏而产生滑坡；若k1.斜坡处于稳精品文档放心下载定状态或极限平衡状态。因此滑坡形成条件为：1必须形成一个贯通的滑动面，2精品文档放心下载影响因素（1）地形地貌条件（2）地层岩性（3）地质构造（4）水的作用（5）人谢谢阅读为因素及其他因素。三、滑坡分类目前较常用的滑坡分类有以下几种：（1）按滑面成因，分为顺层滑坡、切层滑坡和均质滑坡。精品文档放心下载（2）按滑动力学性质，分为牵引式滑坡、推动式滑坡。（3）按滑坡体的主要物质组成分堆积层滑坡、黄土滑坡、粘土滑坡、岩层滑精品文档放心下载坡。33/53四、滑坡防治防治原则原则以防为主，整治为辅；查明影响因素，采取综合整治；一次根治，不感谢阅读留后患。防治措施工程措施大致分为：排水、力学平衡及改善滑动面土石性质两类。目前感谢阅读常用的主要工程措施有地表排水、地下排水、减重及支挡工程等。选择的工谢谢阅读程措施必须针对滑坡的成因、性质及发展变化的具体情况而定。感谢阅读§2崩塌及岩堆一崩塌崩塌是陡峻斜坡上的岩土体在重力作用下突然脱离坡体向下崩落的现精品文档放心下载象。崩落时破碎岩块倾倒、翻滚、跳跃、撞击、破碎，最后坠落堆积在坡脚。感谢阅读崩塌形成条件1）地形地貌条件2）岩性条件3）构造条件4）其他影响因素防治崩塌的措施（124）绕避谢谢阅读二岩堆岩堆是指边坡岩体主要在物理风化作用下形成的岩石碎屑，由重力搬运谢谢阅读34/53到坡脚平缓带堆积成的锥状体。岩堆的特征精品文档放心下载物的天然休止角大致相近。岩堆工程问题的防治线路通过趋于停止发展或已经停止发展的岩堆时，尽量采用少填少挖或精品文档放心下载上、下设挡的方法通过。§3泥石流一泥石流及其分布精品文档放心下载70%，精品文档放心下载是世界上泥石流最发育的国家之一。我国泥石流主要分布在西南、西北和华精品文档放心下载北山区。二泥石流的形成条件松散的固体物质水源条件地形条件三泥石流的分类按泥石流固体物质组成分，可分为水石流型泥石流、泥石流型泥石流、泥感谢阅读流型泥石流按泥石流流域的形态特征分，可分为标准型泥石流、河谷型泥石流、山坡精品文档放心下载35/53型泥石流按泥石流流体性质分，可分为黏性泥石流、稀性泥石流。感谢阅读四泥石流地区的线路位置选择和防治措施位置选择线路穿过泥石流地区，一般有下列几种方案：（1）线路在泥石流沟的沟口，即在泥石流的流通区通过。感谢阅读（2）线路在堆积区通过，这里河床变迁不定，线路在此通过最为不利，谢谢阅读当必须通过堆积区时，应首先考虑提高线路的标高，增大桥下排洪谢谢阅读的净高，尽可能使线路与主沟流向正交。（3）线路在泥石流洪积扇的边缘通过时，此处的冲刷、预埋情况较泥石精品文档放心下载流堆积区轻，在流通区方案难以实现时可考虑采用。（4）绕避。2.泥石流的防治措施防治措施有三类：1）水土保持2）拦挡3）排导§4岩溶一岩溶及其形态特征在可溶性岩石地区，地下水和地表水对可溶岩进行化学溶蚀作用、机械谢谢阅读侵蚀作用以及与之伴生的迁移、堆积作用，称为岩溶作用；在岩溶作用下所谢谢阅读36/53产生的地貌形态，称为岩溶地貌。常见的岩溶形态有以下几种：谢谢阅读1）溶沟、石芽和石林2）漏斗及落水洞3）溶蚀洼地和坡立谷4）峰丛、峰林和孤峰5）干谷6）溶洞7）暗河二、岩溶的形成条件及其发展规律岩溶的形成条件1）岩石的可溶性2）岩石的透水性3）水的溶蚀能力谢谢阅读4）岩溶水的运动和循环岩溶的发育规律在岩溶发育地区，各种岩溶形态在空间的分布和排列时有一定规律的，感谢阅读他们主要受岩性、地质构造、地壳运动、地形和气候等因素的控制和影响。谢谢阅读三、岩溶地区工程地质问题及防治措施主要的工程地质问题在岩溶发育地区进行工程建设，经常遇到的工程问题主要是地基塌陷、精品文档放心下载不均匀沉降和基坑、洞室涌水等。常用防治措施对于在建筑物下地基中的岩溶空洞，可以用灌浆、灌注混凝土或片石回精品文档放心下载填的方法，必要时用钢筋混凝土盖板加固，以提高基底承载力，防止洞顶坍谢谢阅读37/53塌。§5地震一地震概述地震的概念地震是一种破坏性极强的自然灾害，是一种地质现象，是地壳构造运动谢谢阅读的一种表现。地下深处的岩层，由于某种原因突然破裂、塌陷以及或是爆发谢谢阅读等而产生振动，并以弹性波的形式传递到地表，这种现象叫地震。海底发生精品文档放心下载的地震叫海啸。2地震波及其传播地震波在地下岩土介质中传播时称为体波，体波到达地表后，引起沿地精品文档放心下载表传播的波称为面波。体波包括纵波和横波。纵波是由于岩土介质对体积变精品文档放心下载化的反应而产生的，靠介质的扩X和收缩而传播，质点振动方向与传播方向精品文档放心下载感谢阅读且各质点间发生周期性剪切振动。地震的成因类型可分为构造地震、火山地震、陷落地震和人工触发地震四大类。感谢阅读二地震震级与地震烈度地震震级是一次地震时，震源处所释放的能量的大小，用符号M表示。精品文档放心下载震级越大，释放的能量越大。E1.5M地震烈度是指地震时受震区的地面及建筑物遭受地震影响和破坏的程度。地感谢阅读震烈度的大小除了与地震震级、震中距、震源深度有关外，还与当地地质构谢谢阅读造、地形、岩土性质等因素有关。根据我国1911年以来152次浅震资料，震谢谢阅读38/53级M和震中烈度0关系如下M0.66I

00.98三地震对建筑物的影响地震力对建筑物的破坏作用地震力的大小取决于地震波在传播过程中质点简谐振动所引起的加速精品文档放心下载度。地震力对地表建筑物的作用可分为垂直方向和水平方向两个振动力。垂感谢阅读精品文档放心下载挤。2.地变形的破坏作用地震时地表产生的地变形主要有断裂错动、地裂缝及地倾斜等。谢谢阅读断裂错动是浅源断层地震发生断裂错动时在地表上的表现。谢谢阅读谢谢阅读震断层及其邻近地段分布。地倾斜是指地震时地面出现的波状起伏。地震促使软弱地基变形、失效的破坏作用软弱地基一般指可发生触变的软弱粘性土地基以及可液化的饱和砂土地感谢阅读基。它们在强烈地震作用下，由于触变或液化，可使地基承载力大大降感谢阅读低甚至完全消失，这种现象称为地基失效。地震激发滑坡、崩塌与泥石流的破坏作用感谢阅读崩塌、泥石流，以及由此引起的堵塞河道、淹没、溃决所造成的灾害，而且谢谢阅读表现在因岩体震松、山坡裂缝，在地震发生后相当长一段时间内，滑坡、崩谢谢阅读39/53塌、泥石流连续不断。40/53第五章地下建筑工程地质问题本章的学习要求：掌握岩体、结构面、结构体、地应力的概念，熟悉岩体结感谢阅读构主要类型，掌握围岩应力引起的变形和破坏类型、松散围岩的变形与破坏谢谢阅读类型，正确认识洞室开挖中经常遇到的涌水、腐蚀、地温、瓦斯、岩爆等特感谢阅读殊地质问题，了解围岩分级方法的目的，掌握国内外主要的围岩分级方法以感谢阅读及岩体洞室围岩稳定性评价常采用的方法。重点：岩体、结构面、结构体、地应力的概念，岩体结构主要类型，围岩应谢谢阅读力引起的变形和破坏类型、松散围岩的变形与破坏类型，正确认识洞室开挖精品文档放心下载中经常遇到的涌水、腐蚀、地温、瓦斯、岩爆等特殊地质问题谢谢阅读难点：岩体、结构面、结构体、地应力的概念的理解学时：4学时§1概述一岩体及岩体结构的概念岩体精品文档放心下载续性、非均质性和各向异性的特点。2结构面结构面是指岩体中的不连续界面，通常没有或只有较低的抗拉强度。分谢谢阅读1）原生结构面2）构造结构面3）次生结构面结构体41/53结构体是指岩体中被结构面切割而产生的单个岩石块体。岩体结构及类型岩体中结构面和结构体的组合关系称为岩体结构，其组合形式称为岩体谢谢阅读结构类型。二．地应力地应力也称天然应力、原岩应力、初始应力、一次应力，是指存在于地谢谢阅读壳岩体中的应力。从实测地应力资料分析，地应力的基本规律可归结为：（1）在浅部岩层，地应力垂直分量接近于岩体自重应力，大于3/4实测资谢谢阅读料表明，水平分量大于垂直分量（2）在深部岩体，如1km以下，两者趋于一致，甚至垂直分量大于水平分感谢阅读量。（3）水平分量有各向异性。（4）最大主应力在平坦地区或深层受构造方向控制，而在山区则和地形有精品文档放心下载关，在浅层往往平行于山坡方向。（5）由于多数岩体都经历过多次地质构造运动，且组成岩石的各种矿物的感谢阅读物理力学性质也不相同，因而地应力中的一部分以封闭或冻结状态存在感谢阅读于岩石中。§2地下洞室变形及破坏的基本类型一围岩应力引起的变形与破坏围岩应力的变化规律42/53地下洞室开挖后，破坏了岩体中原有的地应力平衡状态，岩体中各质点感谢阅读在回弹应力作用下，力图沿着最短距离向消除了阻力的临空面方向移动，直精品文档放心下载到达到新的平衡。围岩应力引起的变形与破坏类型在围岩应力作用下，围岩变形与破坏类型主要有X裂塌落、劈裂剥落、谢谢阅读碎裂松动、弯折内鼓、岩爆、塑性挤出、膨胀内鼓等。二围岩构造控制的变形与破坏受构造控制而变形、破坏的围岩，主要是脆性围岩。对于厚层状或块状感谢阅读结构的围岩，在构造控制下主要以沿结构面剪切滑移为主。感谢阅读三松散围岩的变形与破坏松散围岩指具有散体结构的围岩，如断层破碎带、风化破碎带、节理极其感谢阅读发育岩体、第四纪松散沉积等。其变形与破坏主要是指在二次应力和地下水谢谢阅读作用下发生。主要类型有重力坍塌和塑流涌出。§3地下洞室特殊地质问题一洞室涌水在富水的岩体中开挖洞室，开挖中当遇到相互贯通又富含水的裂隙、断谢谢阅读层带时，就会产生大量的地下水涌入洞室内，因此在勘察设计阶段，正确预精品文档放心下载测洞室涌水量是十分重要的。常见方法有相似比拟法1）由实测导坑涌水量推算QFSQFS000式中，Q——隧道涌水量43/53Q——导坑涌水量0F——导坑过水断面面积0S——导坑地下水位降低值0F——隧道过水断面面积S——隧道地下水位降低值2）由已开挖地段涌水量推算LQQL00式中Q——未开挖段涌水量——未开挖段长度Q——已开挖地段涌水量0L——已开挖地段长度0水均衡法根据均衡原理，其关系如下：Q1000F

AT式中，Q——隧道涌水量F——集水面积A——降雨量α——大气降雨渗入系数T——渗流时间地下水动力学法（1精品文档放心下载涌水量为44/53QBKH2h20式中，Q——由一侧流入隧道的涌水量——隧道长度K——渗透系数——含水层厚度h——隧道边沟处潜水含水层厚度0——影响半径（2）当隧道通过承压含水层时，由一侧流入隧道的涌水量为精品文档放心下载QBK[M(2HM)h2]02R式中M——承压含水层厚度——承压含水层的静止水位二腐蚀腐蚀类型岩、土、水中混凝土的化学腐蚀类型，主要有结晶类腐蚀、分解类腐蚀精品文档放心下载和结晶分解复合类腐蚀。腐蚀标准国际上首推前苏联建筑结构防腐蚀设计标准；国内主要有《岩土工程勘感谢阅读察规X》规定的标准。腐蚀严重程度混凝土被腐蚀后的严重程度可分为四级：1）无腐蚀2）弱腐蚀3）中等腐蚀）强腐蚀45/53腐蚀易发生地区腐蚀多发生在下列地质环境中：1）精品文档放心下载2）泥炭土、淤泥土、沼泽土、有机质及其其他地下水中含盐较多的游离感谢阅读碳酸、硫化物和亚铁，对混凝土具有分解类腐蚀3）我国XXXXXX，有红树林残体的冲积层及其地下水，具强精品文档放心下载酸性，对混凝土有腐蚀。4）我国长江以南高温多雨的湿热地区，酸性红土，砖红土，以及各地潮精品文档放心下载湿森林酸性土，pH一般在之间。5）硫化矿及含硫煤矿床地下水及其侵染的土层。6）采矿废石场、尾矿场、冶炼厂、化工厂、废渣场，及其地下水侵染的精品文档放心下载土层，对混凝土有腐蚀。三地温对于深埋洞室，地下温度是一个重要问题，铁路规X规定隧道内温度不谢谢阅读应超过25℃，所以深埋洞室必须考虑地温影响。地壳中温度有一定的规律，精品文档放心下载地表下一定深度处的地温常年不变，常温带以下，地温随深度增加。谢谢阅读四瓦斯瓦斯是地下洞室有害气体的总称，其中以甲烷为主，还有二氧化碳、一氧感谢阅读化碳、硫化氢和氮气等。瓦斯爆炸必须有两个条件：一是洞室空气中瓦斯浓精品文档放心下载度达到爆炸限度，二是有火源。五岩爆岩爆是地下洞室在开挖的过程中，围岩突然猛烈释放弹性变形能，造成精品文档放心下载46/53岩石脆性破坏，或将大小不等的岩块弹射或掉落，并常伴有响声的现象。精品文档放心下载岩爆有如下一些特点：1）岩爆是岩石内部弹性应变能积聚后突然释放的结果。精品文档放心下载2）谢谢阅读石或岩石面耦合的声接收器，仍可发现有声发射现象。3）岩爆的发生有一个过程4）岩爆分级。§4围岩分级及其应用一围岩分级工程岩体分级因目的不同，分级的方法也不同。国内外主要的围岩分级方谢谢阅读法均以评价围岩稳定和确定支护形式为目的进行分级。围岩质量分级围岩质量分级应根据岩体基本质量的定性特征和岩体基本质量指标BQ，精品文档放心下载两者综合按表格确定。N.Barton岩体分类N.Barton提出隧道开挖岩体质量指标分类，考虑了岩石质量指标、节理组谢谢阅读影响系数、节理面粗糙度系数，节理面蚀变度系数，节理水折减系数和地应谢谢阅读力影响系数等六项因素。Q(JJ)()(w)rJJna铁路隧道围岩分级铁路隧道围岩分级：根据表格5-12、表、表5-5初步确定铁路隧道谢谢阅读5-13和表5-14进行两次修正后得到各段围岩的谢谢阅读47/53最后分级。二围岩稳定性分析方法岩体洞室的稳定性主要取决于岩体中的岩体质量、地下水状态、地应力谢谢阅读状态、洞室断面尺寸、形状以及埋深等。岩体洞室稳定性评价常采用下面四感谢阅读种方法：围岩分级评价法以岩体质量评价为基础，结合已建工程的实践经验进行。对于普通小型感谢阅读洞室，一般仅采用围岩分级评价即可；对于大中型洞室，则常常在围岩分级谢谢阅读感谢阅读程还需进行各种模型试验，以预测洞室围岩稳定性。解析法1）连续介质力学分析方法2）极限平衡分析方法3）图解分析法4）模型、模拟试验法48/53第六章边坡工程地质问题本章的学习要求：掌握边坡变形破坏的基本类型，影响因素和预防措施；熟感谢阅读悉岩质边坡应力分布特征及变形、破坏类型、特征、分类等；熟悉分析边坡精品文档放心下载稳定问题的各种方法。重点：边坡变形破坏的基本类型及稳定性计算方法难点：岩质边坡应力分布特征及变形学时：4学时§1边坡变形破坏的基本类型一土质路堑边坡的变形破坏类型坡面局部破坏