工程地质学课件 第8章 不良地质现象

2023/3/16广东工业大学岩土工程研究所1工程地质李子生二零一五年三月EngineeringGeology2023/3/16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2023/3/16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。2023/3/16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。2023/3/16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。2023/3/16广东工业大学岩土工程研究所6㈡崩塌的形成条件2023/3/16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。2023/3/16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。2023/3/16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。2023/3/16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。2023/3/16广东工业大学岩土工程研究所11㈡边坡的稳定条件㈡边坡的稳定条件：滑坡体的下滑力（矩）小于抗滑力（矩），反之则会发生滑坡。如图8－8所示。

2023/3/16广东工业大学岩土工程研究所12主、被动岩体的平衡条件主、被动岩体的平衡条件：式中：2023/3/16广东工业大学岩土工程研究所13㈢滑坡的形成条件1、岩性：易产生滑坡的情形——

（1）易亲水软化的软质岩层。（2）有弱面的坚硬岩层。

2、构造：是决定滑坡与否的控制因素。3、坡度：坡陡是滑坡的基本条件4、水：水增大滑坡体的下滑力，减少抗滑力（τ↓），相当加润滑剂，是形成滑坡的主要条件。“十雨九滑”5、人为因素：开挖、爆震破坏等。2023/3/16广东工业大学岩土工程研究所14㈣滑坡防治1、选址考虑：避开或综合治理。2、排除地表水和地下水，控制水的影响，使坡体τ↑。如图8－14所示。2023/3/16广东工业大学岩土工程研究所15㈣滑坡防治3、减小下滑力：削坡减载——G1↓4、增大抗滑力：⑴坡脚筑支挡物（如桩、墙、垛等）——τ↑⑵坡脚留缓、留大——G2↑⑶边坡体加固（如锚喷、注浆等化学加固），提高滑动面抗滑力（矩）。以上2～4项系根据主、被动岩体的平衡原理所采取的防治措施。如图8－15所示。2023/3/16广东工业大学岩土工程研究所162023/3/16广东工业大学岩土工程研究所178.2泥石流

概念：泥石流是突发的含有大量泥沙、石块与水的洪流。特点：发生时间短、能量大、危害大，可淹没、推毁乡镇、农田。例：云南东川的因民、落雪、烂泥坪等地的泥石流。8.7舟曲特大泥石流等2023/3/16广东工业大学岩土工程研究所18一、泥石流的形成条件1、地质条件：⑴岩性软弱，风化强烈。⑵构造复杂、发育。⑶地震频繁。2、地形条件：地形陡峻、山高谷深。以上1～2是产生泥石流中固体的因素。

2023/3/16广东工业大学岩土工程研究所19一、泥石流的形成条件3、水：是产生泥石流的基本动力和触发条件，尤其在暴雨期间。4、人类活动的影响：①植被遭受破坏；②非正常的开挖、爆破震动等。2023/3/16广东工业大学岩土工程研究所20二、泥石流的防治措施1、水土保持：——根治措施⑴平整山坡；⑵植被恢复；⑶建立良好的排水系统；⑷采取拦截、支挡措施。

2、跨越：采取桥、隧、洞等方式跨越泥石流区。2023/3/16广东工业大学岩土工程研究所21二、泥石流的防治措施3、排导（如图8－17所示）：⑴下挖排导沟排走泥石流；⑵修筑导流堤排走泥石流。2023/3/16广东工业大学岩土工程研究所22二、泥石流的防治措施4、滞流、拦截：⑴滞流：在泥石流沟中筑一系列矮坝。如图8－18。2023/3/16广东工业大学岩土工程研究所23二、泥石流的防治措施①拦截部分泥砂石块，减弱泥石流的流量。②减缓沟床纵坡，降低泥石流流速。③固定沟床，防止沟床下切、塌坡。⑵拦截：修筑拦渣坝或停淤场，拦截泥石流的固体物质，仅让水流过拦渣坝。2023/3/16广东工业大学岩土工程研究所248.3岩溶(Karst)※岩溶概念：岩溶是石灰岩等可溶性岩层在流水的机械、化学作用下产生的:①特殊地貌形态——石林、石笋等（如云南）；②溶洞特殊水文地质现象——溶洞、溶沟、暗河等（如粤北、粤西、广西等）。如图8－19、20所示。2023/3/16广东工业大学岩土工程研究所25岩溶产生的主要地质问题※岩溶产生的主要地质问题：①溶洞水活动，产生地基冒水、冲淹、涌水等问题；②地下洞穴顶板坍塌，导致地基塌陷、下沉、开裂等问题。如花都市场商铺、清远教师楼等。2023/3/16广东工业大学岩土工程研究所26云南石林1云南石林2

石笋1石笋22023/3/16广东工业大学岩土工程研究所27溶洞（善卷洞）溶洞（张家界）

溶沟暗河1

暗河2

2023/3/16广东工业大学岩土工程研究所28一、岩溶的形成条件一、岩溶的形成条件：1、可溶性岩石：如石灰岩、白云岩、盐岩等。2、岩石透水性强：在断层破碎带、背斜轴部等处，裂隙发育，透水性强，是岩溶发育部位。3、水的溶蚀性强：水中CO2含量高，对石灰岩等可溶性岩石溶解速度快。2023/3/16广东工业大学岩土工程研究所29一、岩溶的形成条件4、水的流动性好：在多雨地区的裂隙发育部位或有深切谷、侵蚀沟处，因雨水补给充沛，可形成大量渗流或通畅的排泄，是岩溶发育的基础。2023/3/16广东工业大学岩土工程研究所30二、岩溶的处理措施

1、疏导：用明沟、泄水洞等进行疏导，避免岩溶水对工程造成影响。

2、跨越：以桥、涵等建筑物跨越流量比较大的溶洞、暗河。

3、加固：采取加固措施防止溶洞突然塌陷。具体措施有：⑴充填：对于容积大的溶洞，可砌片石墙加固；对于容积小、深度大的溶洞，用大块石或混凝土充填。如图8－26所示2023/3/16广东工业大学岩土工程研究所31二、岩溶的处理措施⑵崩落：采取爆破崩落顶板方法消除溶洞。⑶衬砌加固。对于隧道等地下建筑。4、堵塞：对于干涸溶洞，用注浆方法作堵塞处理。5、钻孔充气：避免真空吸蚀（空吸效应）作用造成地面塌陷及气浪冲击灾害。如弓长岭矿区垮塌问题。6、恢复水位：向溶洞内灌水，避免地面塌陷。2023/3/16广东工业大学岩土工程研究所328.4地震一、概念⒈地震：因构造、火山、陷落、激发等原因造成地壳突然破裂、塌陷、火山爆发等产生震动，以弹性波形式传到地表。是地壳构造运动的一种表现，是一种地质现象和破坏性很强的自然灾害：强烈地震可以瞬间造成大范围的城乡沦为废墟。汶川地震引发特大泥石流唐山地震震后某机械厂唐山地震

2023/3/16广东工业大学岩土工程研究所34一、概念⒉震源：地壳或地幔中发生地震的地方。⒊震中：震源在地面的垂直投影。⒋地震波：地震时震源释放的弹性波（应变能）。⑴体波：纵波P—压缩波横波S—剪切波⑵面波：瑞利波—R勒夫波—Q2023/3/16广东工业大学岩土工程研究所35一、概念⒌震级：表示地震释放出能量的大小。如7级地震的能量相当30个两万吨级的原子弹爆炸能（2×1015焦耳）⒍烈度：地面各种建筑物受地震影响破坏的程度。与震级、源深、震中距离、地震波通过介质等有关。震级↑,源深↓,震中距离↓,则烈度↑烈度分为区域烈度、场地烈度（根据场地条件调整后的烈度）、设计烈度（设防烈度）。2023/3/16广东工业大学岩土工程研究所367度烈度的破坏程度（1）砖石房屋大多数轻微损坏，许多损坏、破坏。（2）结构物、院墙:不坚固者少数破坏，比较坚固者损坏。砖石、囱、塔：损坏；碑石、纪念物很多轻微损坏；道路有小裂缝，新修路坡有塌方（3）地表：干土中有小裂缝；潮湿、松散土中有较多大裂缝，堤坎滑坡；河水水位变化。（4）悬挂物、摆放物（书等）强烈摇摆、坠落，轻型家具发生移动。2023/3/16广东工业大学岩土工程研究所37二、地震成因1、天然地震——⑴构造地震：构造作用产生，主要地壳断裂；⑵火山地震：火山喷发、岩浆活动产生；⑶陷落地震：洞穴、地层崩塌陷落产生；⑷激发地震：外界原因诱发水库、深井注水等。2、人为地震——爆破、大开挖等引起。多数比较轻微、影响范围小，可以预防。2023/3/16广东工业大学岩土工程研究所38三、地震对建筑物的危害㈠地震力（地震波产生的惯性力）破坏：使建筑物开裂、变形、甚至破坏，其中水平振动危害比较大。计算：水平地震力PH=KHQ

竖向地震力PV=KVQQ——建筑物自重KH、KV——水平、垂直地震系数

KH=a/gKV=0.3～0.5KH

2023/3/16广东工业大学岩土工程研究所39三、地震对建筑物的危害㈡地变形破坏：使地表产生断裂错动、地裂缝、地倾斜，造成建筑物破坏。㈢造成软弱地基（指软粘土、可液化饱和砂土）变形、失效：强烈地震→地基变形、液化→承载力大大降低或消失→建筑物、路桥破坏。软弱地基的抗震性能差，其上建筑物破坏严重。因此，软弱地基不宜直接作为建筑地基。2023/3/16广东工业大学岩土工程研究所40三、地震对建筑物的危害㈣造成滑坡、崩塌与泥石流等灾害：摧毁路桥、建筑物，掩埋城乡，并爆发洪水灾害。故建筑物、道路等应避开这些地段。2023/3/16广东工业大学岩土工程研究所41四、防震原则（一）一般建筑工程1、建筑规划：应考虑适当的（1）建筑密度；（2）安全疏散的通路，防震与防火疏散结合；（3）易产生火灾、爆炸、毒气扩散的工业建筑，应远离市区、人口密集区，并有足够的防护距离。（4）充分估计震后停水、停电、停气造成的次生灾害。2023/3/16广东工业大学岩土工程研究所42（一）一般建筑工程防震原则2、建筑结构设计（1）平面布置：选择有利抗震的建筑平面——①保证结构整体性：☆构件本身可靠，承载力、刚度足够，构件间连接可靠；☆刚度均匀。形成完整的独立单元。②使建筑物质量中心、刚度中心重合，避免在水平荷载作用下发生扭转。一般矩形、方形、圆形有利。2023/3/16广东工业大学岩土工程研究所43（一）一般建筑工程防震原则③避免在平面转角处设置梯间（应力较集中的部位）。④避免立面上局部突出和刚度突变。（2）减轻结构自重，降低重心位置，避免头重脚轻。例：智利一古老三层酿酒厂——一百多年间多次地震没问题，后因改进工艺，将设备搬到楼上，提高了重心。在六十年代的一次地震中发生严重破坏，伤亡惨重。2023/3/16广东工业大学岩土工程研究所44（一）一般建筑工程防震原则3、合理选择场地、地基，保证地基稳定性。不利抗震的场地：地势低洼、土质疏松、河边、湖边、山坡等不利抗震的地基：软土、易液化土4、确保建筑施工质量。2023/3/16广东工业大学岩土工程研究所45（二）道路桥梁防震原则Ⅰ、路基防震原则1、平原地区路基：（1）主要震害：①路堤纵向开裂：多发生在路肩与行车道、新老路基之间，软弱地基上路堤开裂情况更严重。②边坡滑动：因边坡辗压质量差、坡脚浸水等2023/3/16广东工业大学岩土工程研究所46平原地区路基主要震害③路堤坍塌、下沉：坍塌多发生在松散、浸水的粉土、砂土路堤中；下沉因地基土触变、液化等引起④路面波浪起伏变形：路线走向与震波方向一致，地震面波引起⑤桥头路堤下沉、开裂、坍塌⑥路基错断、沉陷、开裂、喷水冒砂等：地裂缝引起2023/3/16广东工业大学岩土工程研究所47平原地区路基防震原则①避免在低洼地带修筑路基，线路应尽量远离河岸、水渠布置；②加固易触变、液化的软弱地基；③加强路基排水，避免路侧积水；④严格控制路基压实的均匀性，避免路肩与行车道压实不均匀；2023/3/16广东工业大学岩土工程研究所48平原地区路基防震原则⑤使新老路基结合可靠，如老路加宽时采取边坡上挖台阶、压实新路基等⑥尽量选用粘性土填筑路基，避免用粉土或砂土⑦加强桥头路堤的防护工程。2023/3/16广东工业大学岩土工程研究所492、山岭地区路基（1）主要震害：①路堑边坡滑坡与崩塌：滑坡多发生在软岩、地下水发育、存在构造弱面的松散堆积层边坡路段，崩塌则多发生在裂隙发育、岩体破碎的岩质高边坡路段。②半填半挖路基的上坍下陷：挖方边坡的滑坡与崩塌为上坍，与①类似；填方部分开裂与沉陷为下陷。因二者密实度及基底存在差异，易沿填挖交界面开裂、滑塌。2023/3/16广东工业大学岩土工程研究所502、山岭地区路基③挡土墙砌缝开裂、墙体变形与倾倒：砌缝开裂最常见，与地基不均匀沉降、砂浆强度不够等有关；墙体变形与墙背土压力增大有关；二者常见于7～8度烈度区。墙体倾倒与地基软弱、地震力强、土压力增大等有关。2023/3/16广东工业大学岩土工程研究所512、山岭地区路基（2）防震原则：①沿河布线应尽量避开潜在大规模崩塌、滑坡地段；②避免对自然山体及其植被的破坏，严格控制挖方边坡高度，加固易崩