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1第一章工程地质一、岩体1、岩体的构成（三部分）岩浆岩：火山爆发喷出地表冷却后形成的。一部分完全喷出地表形成了喷出岩，另一部分尚未完全喷出地表形成了侵入岩；根据形成深度不同分为深成岩和浅成岩。深成岩常形成岩基等大型侵入体，是理想的建筑基础。花岗岩、正长岩、闪长岩、辉长岩浅成岩多以岩床、岩墙、岩脉状态产出。花岗斑岩、闪长玢岩、辉绿岩、脉岩2沉积岩：地壳表层常温常压下，由风化产物、有机物质和火山作用产生，经风化、冲洗搬运、沉积、成岩等系列作用形成的层状岩石。主要结构有碎屑结构、泥质结构、晶粒结构、生物结构。常见构造有层理构造、层面构造、结核构造、生物成因构造。一般分为碎屑岩（砾岩、砂岩）、黏土岩（泥岩、页岩）、化学岩及生物化学岩（石灰岩、白云岩、泥灰岩、硅藻土）层理构造结核构造生物成因构造变质岩：地壳原有的岩浆岩或沉积岩由于地壳运动和岩浆活动造成物理化学环境变化形成新的岩石。构造类型主要有板状构造、千枚状构造（薄板状）、片状构造、片麻状构造、块状构造（大理石、石英岩）。2、地质构造三类：水平构造和单斜构造、褶皱构造，断裂构造。【褶皱构造】一系列波状弯曲连续的构造。它是岩层产生的塑形变形。褶曲是褶皱构造的其中一个弯曲。每一个褶曲有核部、翼、轴面、轴及枢纽几个要素。褶曲的基本形态有背斜和向斜。3对于深路壑和高边坡，路线垂直岩层走向，或路线平行走向但岩层倾向与边坡倾向相反，仅就岩层产状与路线走向的关系而言，对路基边坡的稳定性是有利的低于原地面的挖方路基称为路堑。“深路堑”即挖的比较深的“路堑”。高边坡是指土方开挖高度≥20m的边坡。“深路堑”当然对“高边坡”。“边坡倾角”指的就是坡面和水平面的夹角a。红色线表示岩层，线的方向表示岩层的方向。岩层可以理解为一层一层叠起来的。层与层之间容易相对滑动。根据几何关系：tanα＝H/L（高度H与宽度之比L）判断，边坡倾角α＞岩层倾角θ最不利。①是最差的，最容易滑坡、塌方。③是最稳定的边坡倾角α岩层倾角θ最有利图中路线走向是垂直纸面的方向，岩层走向也是垂直纸面的方向。对于隧道工程，褶曲的轴部是岩层倾向发生显著变化的地方，岩层受应力最集中的地方，轴部容易遇工程地质问题。主要由于岩层被破碎而产生的岩体稳定问题和向斜轴部地下水的问题。一般从褶曲的翼部通过比较有利。【断裂构造】4岩体受力发生变形，破坏岩体的连续性和完整性，产生各种大小不一的断裂。分为裂隙和断层两类。（1）裂隙又称“节理”，俗称“缝隙”，裂隙率越大，岩石中的裂隙越发育。裂隙发育——裂隙3组以上，不规则，构造型和风化型为主，多数裂隙间距小于0.4m。对工程建筑物产生很大影响。裂隙很发育——裂隙3组以上，杂乱，构造型和风化型为主，多数裂隙间距小于0.2m。对工程建筑物产生严重影响。（2）断层是岩体受力断裂后，两侧岩块沿着断裂面发生相对位移。段层面以上部分是上盘，以下部分是下盘。3、岩体结构特征岩体结构类型分为：整体块状结构（块）、层状结构（层）、碎裂结构（碎）、散体结构（散）。块状结构具变形特征接近各向同性的均质弹性体，变形模量、承载能力和抗滑能力均较高，有良好的工程地质性质。4、岩体的力学性能—变形特性和强度特性（1）岩体的变形包括结构面变形和结构体变形两部分。设计人员关心的主要是岩体的变形特性，参数由变形模量或弹性模量反映。不同的岩体具有不同的流变特性，一般有蠕变和松弛两种变现形式。（2）岩体的强度特性是岩石强度和结构面强度工作表现。当岩体中结构面不发育，岩体强度可以用岩石强度表示，岩体沿着某结构面滑动，岩体强度完全受结构面强度控制。5、岩体的工程地质性质【物理性质】：重量、孔隙率、吸水性（吸水率大则软化作用就强）、软化性（主要取决矿物成分、结构和构造/软化系数小于0.75，工程性质差）、抗冻性（抗压强度降低率小于20%，抗冻）【力学性质】：变形和强度岩石的变形在弹性变形范围内用弹性模量和泊桑比表示。岩石的强度是岩石抵抗外力破坏的能力，三个强度指标，抗压、抗拉、抗剪、抗压强度最高，抗拉强度最小。6、土体的工程地质性质【物理性质】含水量（含水重量与土颗粒重量之比，标志土的湿度）、饱和度（含水的孔隙体积与总孔隙体积之比，大于80%是饱水状态）、孔隙比（孔隙体积与土颗粒体积之比）、孔隙率（孔隙体积与土体积之比）、塑形指数、液性指数（指数越大土质越软）。【力学性质】：土的压缩性和抗剪强度土的压缩性——土在外力作用下体积缩小的特性，黏性土的透水性低，饱和黏性土中的水分只能慢慢排出，压缩稳定需要的时间比砂土长，固结变形需要几年甚至几十年。对于饱和黏性土，土的固结问题很重要，计算地基沉降量必须取土的压缩性指标土的抗剪强度——土在自重或外荷载作用下，土体中某一个曲面上产生的剪应力达到剪切破坏的极限抗力。57、特殊土的主要工程性质软土——淤泥和淤泥质土，含水量高，孔隙率高、高压缩性，低渗透性，低抗剪强度。（三高二低）湿陷性黄土——干旱和半干旱条件下形成，受水湿润后土的结构迅速破坏发生显著下沉。含水量小，仅仅8-12%，具有垂直节理，呈现天然边坡。黄土地区工程勘察评价的核心问题：湿陷性黄土的判别、湿陷性的强弱程度、地基湿陷类型和等级。黄土形成年代愈久，土质越密实，强度高、压缩性小。红黏土——不具有湿陷性，液限大于50%膨胀土——具有显著的吸水膨胀和失水收缩，膨胀土对工程建设是不利的条件。必须采取必要的设计和施工措施。填土——分为三类素填土（堆填时间超过10年的黏性土，超过5年的粉土、超过2年的砂土均具有一定的密实度和强度，可以作筑物的天然地基）、杂填土、冲填土8、结构面的工程地质性质岩体的物理力学性质取决于岩石和结构面的物理力学性质，甚至结构面的比岩石的影响大。结构面的产状、延续性、和抗剪强度对岩体影响较大。延伸长度为5-10m的平直结构面对地下围岩工程的稳定影响很大，对边坡的稳定影响一般不大。9、地震的震级与烈度震级是以距震中100km标准的地震仪记录的最大振幅取对数表示。地震烈度是某一地区的地面和建筑物受一次地震破坏的程度，与震级、震源深度、距震中距离及震波传递的介质等有关。6级地震对应的震中烈度是VII-VIII，抗震设防烈度选八度。震级与烈度既有联系又有区别，震级越高震源越浅，离震中越近，烈度越高。二、地下水P18地下水根据埋藏条件分为：包气带水（暂时性）、潜水（地下水位以下）、承压水三大类。根据含水层的空袭性质，分为孔隙水、裂隙水（大气降水补给，明显季节循环交替，以泉水形式排泄于河流）、分布区与补给区分布区与补给区一致，易受污染分布区与补给区不一致，不易污染6岩溶水（水位变化幅度大）。三、工程地质问题与处理松散软弱土层：强度刚度低、承载力差、抗渗性差。①不满足承载力的松散土层，浅的可挖除或深的固结灌浆、预制桩或灌注桩、地下连续墙或沉井加固“浅挖深换，打桩灌浆”②不满足抗渗要求：灌水泥浆或水泥黏土浆、地下连续墙防渗③影响边坡稳定的：喷混凝土护面或打土钉支护1、特殊地基问题④不满足承载力的软弱土层，如淤泥质土，可振冲方式用砂、砂砾、碎石或块石置换。“浅挖深换，振冲砂石”风化破碎岩层：①浅挖深固（灌水泥浆加固）②处于边坡稳定的，采用喷混凝土或挂网喷混凝土护面，必要时配合灌浆和锚杆加固，甚至采用砌体、钢筋混凝土等结构护坡，“喷砼护面、灌浆锚杆、砌筑护坡”断层泥化软弱夹层浅挖深固（锚杆、抗滑桩进行抗滑处理），地下水要疏导、降排水措施2、地下水问题【常见的岩体破坏问题】：软化、侵蚀和静水压力、动水压力和渗透。地下水位下降导致地基不均匀沉降，动水压力产生流砂和浅蚀，静水压力产生浮托力。【地下水的浮托作用（静水压力）】基础位于粉、砂、碎石土质和，节理发育的岩石地基，按地下水位100%计算浮托力。位于节理不发育的岩石地基，按地下水位50%计算浮托力。【承压水对基坑的作用】MγwH/γ.KK-安全系数=1.5~2H承压水头高度，M基坑开挖后黏性土的厚度，γ是重度。73、边坡稳定内在：岩土体性质、地质结构、岩体结构、地应力等，主要控制作用；【影响边坡稳定的因素】外在：地表水、地下水的作用、地震、风化、挖掘、爆破、工程荷载等【不稳定边坡的防治】：防止地表水向岩体渗透与排除不稳定岩体中的地下水，削缓斜坡上部减重、修建支挡建筑、锚固等。（防渗排水、削坡减重、支挡锚固）2、围岩工程地质分析【[围岩稳定性分析】围岩在压应力、拉应力作用下能否破坏，判别标准：围岩的抗压强度和抗拉强度是否适应围岩应力；围岩的抗剪强度能否适应围岩的剪应力。【主要破坏形式】脆性破坏、块体滑移、岩层弯曲折断（主要形式）、塌方（结构面夹泥）、冒落及塑性变形【围岩稳定性措施】坚硬整体围岩比较稳定不需支护，喷射混凝土防止风化；围岩出现拉应力时，采用锚杆稳定；块状围岩喷混凝土支护，防止个别危石掉落。四、工程地质对建设的影响（理解）[工程地质对建设工程选址的影响]主要是各种地质缺陷对工程安全和技术经济的影响。1、对于大型建设工程的选址，工程地质的影响还要考虑区域地质构造和地质岩性形成的整体滑坡，地下水的性质、状态和活动对地基的危害。2、对于特殊重要的工业、能源、国防、科技和教育等方面新建项目的工程选址，还要考虑地区的地震烈度，避免在高地震烈度地区建设。3、对于地下工程的选址，工程地质的影响还要考虑区域稳定性的问题。如：深大断裂交汇断层、近期活动断层、现代构造运动强烈的地段、避免工程走向与岩层走向交角太小甚至平行。4、道路选址尽量避免：断层裂谷边坡、不稳定边坡、岩层倾向与坡面倾向一致的顺向坡、岩层倾角小于边坡倾角、路线与裂隙发育方向平行、特别避免裂隙倾向与边坡倾向一致、避免大型滑坡体、不稳定岩堆和泥石流地段及下方。[工程地质对建筑结构的影响]主要是地质缺陷和地下水造成的地基稳定性、承载力、抗渗性、沉降和不均匀沉降的问题。1、对建筑结构和材料的选择影响。原计划采用钢筋混凝土的需调整成钢结构、框架结构调整成筒体结构等。2、对基础选型和结构尺寸的影响。松散软弱或岩层破碎地质问题，不能采用条形基础，需要采用筏型基础或箱型基础，较深的还要打桩加固，或加大基础结构尺寸等。3、对结构尺寸和钢筋配置的影响。为应对地质缺陷造成的受力和变形，往往要加大结构尺寸，提高配筋率。84、地震烈度对构造要求的影响，如提高配筋率，构造柱和圈梁加大尺寸等。[工程地质对工程造价的影响]工程地质勘查对造价的影响分为三个方面：1、选择地质条件有利的路线，对造价起着决定性作用2、勘查资料的准确性直接影响工程造价3、不良工程地质认识不足导致的工程损失和措施费用增加