工程地质基础知识之不良地质现象

2023/3/14广东工业大学岩土工程研究所1工程地质李子生二零一四年九月EngineeringGeology2023/3/14广东工业大学岩土工程研究所2第8章不良地质现象及其防治不良地质现象（俗称地质灾害）包括崩塌、滑坡、泥石流、岩溶等，是山区公路、建筑的常见灾害。如香港、马来西亚等2023/3/14广东工业大学岩土工程研究所38.1崩塌与滑坡一、崩塌1、崩塌的概念：——陡峻斜坡上岩（土）块突然下倾、翻滚、崩落的现象。2、崩塌的类型：⑴山崩——规模巨大的山坡崩塌。⑵碎落——坡面风化层的顺坡滑落。⑶滚石——个别岩块崩落。2023/3/14广东工业大学岩土工程研究所4㈡崩塌的形成条件㈡形成条件1、地形：坡高＞30m坡度陡＞45°坡面起伏大，呈锯齿状。2023/3/14广东工业大学岩土工程研究所5㈡崩塌的形成条件2、岩性：①坚硬、脆性岩石的陡峭斜坡。如图8－2。②软、硬互层差异风化起伏坡面。如图8－3。3、构造：弱面切割，沿构造面发生破坏。4、其它：强风化、暴雨地震、人为开挖、爆破等。2023/3/14广东工业大学岩土工程研究所6㈡崩塌的形成条件2023/3/14广东工业大学岩土工程研究所7㈢崩塌的防治1、防治原则：⑴选址：尽量考虑避开或设防。⑵设计施工：避开高陡坡、大开挖、爆震等。2023/3/14广东工业大学岩土工程研究所8㈢崩塌的防治2、防治措施：⑴清理坡面危石。⑵坡面加固：喷浆、抹面、锚固等。如图8－4。⑶拦截：修筑拦截平台、挡墙等。如图8－6。⑷排水。2023/3/14广东工业大学岩土工程研究所9二、滑坡㈠滑坡概念：岩（土）体在重力作用下沿滑动面（平面、曲面）整体下滑的现象。特点：常见、危害大、类型多、规模大。

①滑坡堵塞小江（金沙江支流）使其改道；②意大利瓦依昂(Vaiont)水库左岸1.5亿m3滑坡(1963.10)，造成洪水泛滥，淹没下游村庄，死亡3000多人。2023/3/14广东工业大学岩土工程研究所10滑坡的形态要素滑坡的形态要素如图8－7所示。2023/3/6广东工工业大大学岩岩土工工程研研究所所11㈡边坡的的稳定定条件件㈡边坡的的稳定定条件件：滑坡体体的下下滑力力（矩矩）小小于抗抗滑力力（矩矩），，反之之则会会发生生滑坡坡。如如图8－8所示。。2023/3/6广东工工业大大学岩岩土工工程研研究所所12主、被被动岩岩体的的平衡衡条件件主、被被动岩岩体的的平衡衡条件件：式中：：2023/3/6广东工工业大大学岩岩土工工程研研究所所13㈢滑坡的的形成成条件件1、岩性：易产生生滑坡坡的情情形——（1）易亲亲水软软化的的软质质岩层层。（2）有弱弱面的的坚硬硬岩层层。2、构造：是决定定滑坡坡与否否的控控制因因素。。3、坡度：坡陡是是滑坡坡的基基本条条件4、水：水增大大滑坡坡体的的下滑滑力，，减少少抗滑滑力（（τ↓），相相当加加润滑滑剂，，是形形成滑滑坡的的主要要条件件。“十雨九九滑”5、人为因因素：开挖、、爆震震破坏坏等。。2023/3/6广东工业大大学岩土工工程研究所所14㈣滑坡防治1、选址考虑虑：避开或或综合治理理。2、排除地表表水和地下下水，控制制水的影响响，使坡体体τ↑。如图8－14所示。2023/3/6广东工业大大学岩土工工程研究所所15㈣滑坡防治3、减小下滑滑力：削坡减载载——G1↓4、增大抗滑滑力：⑴坡脚筑支挡挡物（如桩、墙墙、垛等））——τ↑⑵坡脚留缓、、留大——G2↑⑶边坡体加固固（如锚喷、、注浆等化化学加固）），提高滑滑动面抗滑滑力（矩））。以上2～4项系根据主主、被动岩岩体的平衡衡原理所采采取的防治治措施。如如图8－15所示。2023/3/6广东工业大大学岩土工工程研究所所162023/3/6广东工业大大学岩土工工程研究所所178.2泥石流概念：泥石流是突突发的含有有大量泥沙沙、石块与与水的洪流流。特点：发生时间短短、能量大大、危害大大，可淹没没、推毁乡乡镇、农田田。例：云南东川的因民、落落雪、烂泥泥坪等地的的泥石流。。8.7舟曲特大泥石流流等2023/3/6广东工业大大学岩土工工程研究所所18一、泥石流流的形成条条件1、地质条件件：⑴岩性软弱弱，风化强强烈。⑵构造复杂杂、发育。。⑶地震频繁繁。2、地形条件件：地形陡峻、、山高谷深深。以上1～2是产生泥石石流中固体的因素。2023/3/6广东工业大大学岩土工工程研究所所19一、泥石流流的形成条条件3、水：是产生泥石石流的基本本动力和触触发条件，，尤其在暴暴雨期间。。4、人类活动动的影响：①植被遭受受破坏；②非正常的的开挖、爆爆破震动等等。2023/3/6广东工业大学岩岩土工程研究所所20二、泥石流的防防治措施1、水土保持：——根治措施⑴平整山坡；⑵植被恢复；⑶建立良好的排排水系统；⑷采取拦截、支支挡措施。2、跨越：采取桥、隧、洞洞等方式跨越泥泥石流区。2023/3/6广东工业大学岩岩土工程研究所所21二、泥石流的防防治措施3、排导（如图8－17所示）：⑴下挖排导沟排排走泥石流；⑵修筑导流堤排排走泥石流。2023/3/6广东工业大学岩岩土工程研究所所22二、泥石流的防防治措施4、滞流、拦截：⑴滞流：在泥石流沟中筑筑一系列矮坝。。如图8－18。2023/3/6广东工业大学学岩土工程研研究所23二、泥石流的的防治措施①拦截部分泥砂砂石块，减弱弱泥石流的流流量。②减缓沟床纵纵坡，降低泥泥石流流速。。③固定沟床，，防止沟床下下切、塌坡。。⑵拦截：修筑拦渣坝或或停淤场，拦拦截泥石流的的固体物质，，仅让水流过过拦渣坝。2023/3/6广东工业大学学岩土工程研研究所248.3岩溶(Karst)※岩溶概念：岩溶是石灰岩岩等可溶性岩层在流水的机械、化学作作用下产生的:①特殊地貌形态态——石林、石笋等等（如云南））；②溶洞特殊水文文地质现象——溶洞、溶沟、、暗河等（如如粤北、粤西西、广西等））。如图8－19、20所示。2023/3/6广东工业大学学岩土工程研研究所25岩溶产生的主主要地质问题题※岩溶产生的主主要地质问题题：①溶洞水活动动，产生地基冒水、冲冲淹、涌水等问题；②地下洞穴顶板坍塌，导致地基塌陷、下下沉、开裂等问题。如花花都市场商铺铺、清远教师师楼等。2023/3/6广东工业大学学岩土工程研研究所26云南石林1云南石林2石笋1石笋22023/3/6广东工业大学岩土土工程研究所27溶洞（善卷洞）溶洞（张家界）溶沟暗河1暗河22023/3/6广东工业大学岩土土工程研究所28一、岩溶的形成条条件一、岩溶的形成条条件：1、可溶性岩石：如石灰岩、白云岩岩、盐岩等。2、岩石透水性强：在断层破碎带、背背斜轴部等处，裂裂隙发育，透水性性强，是岩溶发育育部位。3、水的溶蚀性强：水中CO2含量高，对石灰岩岩等可溶性岩石溶溶解速度快。2023/3/6广东工业大学岩土土工程研究所29一、岩溶的形成条条件4、水的流动性好：在多雨地区的裂隙隙发育部位或有深深切谷、侵蚀沟处处，因雨水补给充充沛，可形成大量量渗流或通畅的排排泄，是岩溶发育育的基础。2023/3/6广东工业业大学岩岩土工程程研究所所30二、岩溶溶的处理理措施1、疏导：用明沟沟、泄水水洞等进进行疏导导，避免免岩溶水水对工程程造成影影响。2、跨越：以桥、、涵等建建筑物跨跨越流量量比较大大的溶洞洞、暗河河。3、加固：采取加加固措施施防止溶溶洞突然然塌陷。。具体措措施有：：⑴充填：对于容容积大的的溶洞，，可砌片片石墙加加固；对对于容积积小、深深度大的的溶洞，，用大块块石或混混凝土充充填。如如图8－26所示2023/3/6广东工业大大学岩土工工程研究所所31二、岩溶的的处理措施施⑵崩落：采取爆破崩崩落顶板方方法消除溶溶洞。⑶衬砌加固。对于隧道等等地下建筑筑。4、堵塞：对于干涸溶溶洞，用注注浆方法作作堵塞处理理。5、钻孔充气气：避免真空吸吸蚀（空吸效应）作用造成成地面塌陷陷及气浪冲冲击灾害。。如弓长岭岭矿区垮塌塌问题。6、恢复水位位：向溶洞内灌灌水，避免免地面塌陷陷。2023/3/6广东工业大大学岩土工工程研究所所328.4地震一、概念⒈地震：因构造、火火山、陷落落、激发等等原因造成成地壳突然然破裂、塌塌陷、火山山爆发等产产生震动，，以弹性波波形式传到到地表。是地壳构造运运动的一种表现现，是一种地质质现象和破破坏性很强强的自然灾害：强烈地震震可以瞬间间造成大范范围的城乡乡沦为废墟墟。汶川地震引引发特大泥泥石流唐山地震震震后某机械械厂唐山地震2023/3/6广东工业大大学岩土工工程研究所所34一、概念⒉震源：地壳或地幔幔中发生地地震的地方方。⒊震中：震源在地面面的垂直投投影。⒋地震波：：地震时震源源释放的弹弹性波（应应变能）。。⑴体波：纵波P—压缩波横波波S—剪切波⑵面波：瑞利波—R勒夫波—Q2023/3/6广东工业大学岩岩土工程研究所所35一、概念⒌震级：表示地震释放出出能量的大小。。如7级地震的能量相相当30个两万吨级的原原子弹爆炸能（（2×1015焦耳）⒍烈度：地面各种建筑物物受地震影响破破坏的程度。与与震级、源深、、震中距离、地地震波通过介质质等有关。震级级↑,源深↓,震中距离↓,则烈度↑烈度分为区域烈烈度、场地烈度度（根据场地条条件调整后的烈烈度）、设计烈烈度（设防烈度度）。2023/3/6广东工业大学岩岩土工程研究所所367度烈度的破坏程程度（1）砖石房屋大多多数轻微损坏，，许多损坏、破破坏。（2）结构物、院墙墙:不坚固者少数破破坏，比较坚固固者损坏。砖石、囱、塔：：损坏；碑石、、纪念物很多轻轻微损坏；道路有小裂缝，，新修路坡有塌塌方（3）地表：干土中有小裂缝缝；潮湿、松散散土中有较多大大裂缝，堤坎滑滑坡；河水水位变化。（4）悬挂物、摆放物物（书等）强烈摇摇摆、坠落，轻型型家具发生移动。。2023/3/6广东工业大学岩土土工程研究所37二、地震成因1、天然地震——⑴构造地震：构造作用产生，主主要地壳断裂；⑵火山地震：火山喷发、岩浆活活动产生；⑶陷落地震：洞穴、地层崩塌陷陷落产生；⑷激发地震：外界原因诱发水库库、深井注水等。。2、人为地震——爆破、大开挖等引引起。多数比较轻轻微、影响范围小小，可以预防。2023/3/6广东工业大学岩土土工程研究所38三、地震对建筑物物的危害㈠地震力（地震波产生的的惯性力）破坏坏：使建筑物开裂、、变形、甚至破破坏，其中水平平振动危害比较较大。计算：水平地震震力PH=KHQ竖向地震力PV=KVQQ——建筑物自重KH、KV——水平、垂直地震震系数KH=a/gKV=0.3～0.5KH2023/3/6广东工工业大大学岩岩土工工程研研究所所39三、地地震对对建筑筑物的的危害害㈡地变形形破坏坏：使地表表产生生断裂裂错动动、地地裂缝缝、地地倾斜斜，造造成建建筑物物破坏坏。㈢造成成软弱弱地基基（指软粘粘土、、可液液化饱饱和砂砂土）变形形、失失效：强烈地地震→→地基基变形形、液液化化→承承载力力大大大降低低或消消失→→建筑筑物、、路桥桥破坏坏。软弱地基基的抗震性性能差，，其上建建筑物破破坏严重重。因此此，软弱地基基不宜直直接作为为建筑地地基。2023/3/6广东工业业大学岩岩土工程程研究所所40三、地震震对建筑筑物的危危害㈣造成滑坡坡、崩塌塌与泥石石流等灾灾害：摧毁路桥桥、建筑筑物，掩掩埋城乡乡，并爆爆发洪水水灾害。。故建筑筑物、道道路等应应避开这这些地段段。2023/3/6广东工业大学学岩土工程研研究所41四、防震原则则（一）一般建筑工程程1、建筑规划：应考虑适当的的（1）建筑密度；；（2）安全疏散的的通路，防震震与防火疏散散结合；（3）易产生火灾灾、爆炸、毒毒气扩散的工工业建筑，应应远离市区、、人口密集区区，并有足够够的防护距离离。（4）充分估计震震后停水、停停电、停气造造成的次生灾灾害。2023/3/6广东工业大学学岩土工程研研究所42（一）一般建建筑工程防震震原则2、建筑结构设设计（1）平面布置：选择有利抗抗震的建筑平平面——①保证结构整体体性：☆构件本身可靠靠，承载力、、刚度足够，，构件间连接接可靠；☆刚度均匀。。形成完整的的独立单元。②使建筑物质质量中心、刚刚度中心重合合，避免在水平平荷载作用下下发生扭转。。一般矩形、、方形、圆形形有利。2023/3/6广东工业大大学岩土工工程研究所所43（一）一般般建筑工程程防震原则则③避免在平面面转角处设设置梯间（（应力较集集中的部位位）。④避免立面面上局部突突出和刚度度突变。（2）减轻结构构自重，降降低重心位位置，避免免头重脚轻轻。例：智利一一古老三层层酿酒厂——一百多年间间多次地震震没问题，，后因改进进工艺，将将设备搬到到楼上，提提高了重心心。在六十十年代的一一次地震中中发生严重重破坏，伤伤亡惨重。。2023/3/6广东工业大大学岩土工工程研究所所44（一）一般般建筑工程程防震原则则3、合理选择择场地、地地基，保证证地基稳定定性。不利抗震的的场地：地地势低洼、、土质疏松松、河边、、湖边、山山坡等不利抗震的的地基：软软土、易液液化土4、确保建筑筑施工质量量。2023/3/6广东工业大学岩岩土工程研究所所45（二）道路桥梁梁防震原则Ⅰ、路基防震原则则1、平原地区路基基：（1）主要震害：①路堤纵向开裂：多发生在路肩肩与行车道、新新老路基之间，，软弱地基上路路堤开裂情况更更严重。②边坡滑动：因边坡辗压质质量差、坡脚浸浸水等2023/3/6广东工业大学岩岩土工程研究所所46平原地区路基主要震害③路堤坍塌、下沉沉：坍塌多发生在松松散、浸水的粉粉土、砂土路堤堤中；下沉因地地基土触变、液液化等引起④路面波浪起伏伏变形：路线走向与震波波方向一致，地地震面波引起⑤桥头路堤下沉沉、开裂、坍塌塌⑥路基错断、沉沉陷、开裂、喷喷水冒砂等：地裂缝引起2023/3/6广东工业大学岩岩土工程研究所所47平原地区路基防震原则①避免在低洼地带带修筑路基，线线路应尽量远离离河岸、水渠布布置；②加固易触变、、液化的软弱地地基；③加强路基排水水，避免路侧积积水；④严格控制路基基压实的均匀性性，避免路肩与与行车道压实不不均匀；2023/3/6广东工工业大大学岩岩土工工程研研究所所48平原地地区路路基防震原原则⑤使新老老路基基结合合可靠靠，如如老路路加宽宽时采采取边边坡上上挖台台阶、、压实实新路路基等等⑥尽量量选用用粘性性土填填筑路路基，，避免免用粉粉土或或砂土土⑦加强强桥头头路堤堤的防防护工工程。。2023/3/6广东工业大学岩土土工程研究所492、山岭地区路基（1）主要震害：①路堑边坡滑坡与与崩塌：滑坡多发生在软岩岩、地下水发育、、存在构造弱面的的松散堆积层边坡坡路段，崩塌则多多发生在裂隙发育育、岩体破碎的岩岩质高边坡路段。。②半填半挖路基的的上坍下陷：挖方边坡的滑坡与与崩塌为上坍，与与①类似；填方部部分开裂与沉陷为为下陷。因二者密密实度及基底存在在差异，易沿填挖挖交界面开裂、滑滑塌。2023/3/6广东工业大学学岩土工程研研究所502、山岭地区路路基③挡土墙砌缝开开裂、墙体变变形与倾倒：砌缝开裂最常常见，与地基基不均匀沉降降、砂浆强度度不够等有关关；墙体变形形与墙背土压压力增大有关关；二者常见见于7～8度烈度区。墙墙体倾倒与地地基软弱、地地震力强、土土压力增大等等有关。2023/3/6广东工业大学岩土土工程研究所512、山岭地区路基（2）防震原则：①沿河布线应尽量量避开潜在大规模模崩塌、滑坡地段段；②避免对自然山体体及其植被的破坏坏，严格控制挖方方边坡高度，加固固易崩塌、滑坡地地段的松散岩体，，避免在高烈度区区岩体严重风化地地段采用大爆破施施工。2023/3/6广东工业大学岩土土工程研究所522、山岭地区路基③避免或减少山坡上上的半填半挖路基基，否则应采取合合理可靠的加固措