第一篇工程地质基础知识

工程地质概论2020/3/81第二章工程地质概述2.1岩石的类型和特征2.2土的成因类型2.3地质作用与地质构造2.4不良地质条件2.5地下水工程地质概论2020/3/82一、矿物地壳中具有一定化学成分和物理性质的自然元素或化合物。二、成因分类：岩浆岩、沉积岩、变质岩。1.岩石的类型和特征矿物岩石地壳工程地质概论2020/3/83岩浆岩（MagmaticRock）又称火成岩（IgneousRock）由地球内部的岩浆侵入地壳或喷出地面冷凝形成。典型花岗岩、玄武岩。工程地质概论2020/3/84沉积岩（SedimentaryRock）又称水成岩（HiydrogenicRock）岩石经风化、剥蚀成碎屑，经流水、风或冰川搬运至低洼处沉积，经压密或化学作用胶结成沉积岩。典型石灰岩、砾岩、砂岩。工程地质概论2020/3/85变质岩（MetamorphicRock）由原来的岩石在地壳中受到高温、高压及化学成分加入的影响，在固体状态下发生矿物成分及结构构造变化后形成的新的岩石。典型大理石工程地质概论2020/3/86风化作用地壳表层的岩石在太阳辐射、大气、水和生物等风化营力的作用下，发生物理和化学变化，使岩石崩解破碎以致逐渐分解的作用，称为风化作用（Weathering）。根据主要的营力以及岩石变化的性质分为：物理风化化学风化生物风化工程地质概论2020/3/87土岩石风化、剥蚀成岩屑、粘土矿物及化学溶解物质，经搬运、沉积而成的沉积物，年代不长，未压密硬结成岩石前，呈松散状态，第四纪沉积层。2.土的成因类型搬运、沉积风化岩石地球土地球工程地质概论2020/3/88残积土母岩表层经风化作用破碎成岩屑或细小颗粒后，未经搬运残留在原地的堆积物。裂隙多，无层次，平面分布和厚度不均匀。以此层作为建筑物地基，应注意不均匀沉降和土坡稳定问题。具有一定结构强度，原位测试结果远远大于室内试验结果。工程地质概论2020/3/89工程地质概论2020/3/810坡积土流水将山顶岩屑顺着斜坡搬运到较平缓的山坡或山麓处，堆积成坡积层。颗粒物由坡顶向坡脚逐渐变细，坡度越来越平缓。厚度不均匀，土质极不均匀，空隙大，压缩性高。作为建筑地基应注意不均匀沉降和地基稳定性。工程地质概论2020/3/811工程地质概论2020/3/812工程地质概论2020/3/813洪积土山洪急流冲刷搬运岩屑，流至山谷口与山前倾斜平原，堆积成洪积层。有分选，近粗远细。洪积层一般划分为三个工程地质条件不同地段：工程地质概论2020/3/814靠近山坡沟口，粗碎屑，空隙大，透水性好，地下水埋藏深，压缩性小，承载力高，是良好的天然地基；外围，细屑，沉积过程受到周期性的干燥，粘土颗粒发生凝聚并析出可溶性盐分，则承载力比较高；两地段的过渡带，常有地下水溢出，水文地质条件不良，不宜作为建筑地基。工程地质概论2020/3/815工程地质概论2020/3/816工程地质概论2020/3/817冲积土由河流的流水将岩屑搬运、沉积在河床较平缓地带，形成的沉积物称为冲积层。浑圆度分选性明显，土层交迭。工程地质概论2020/3/818平原河谷冲积土主要沉积在河流上游，多由砂、砾、卵石组成，优良建筑地基。河漫滩相河床以外，洪水期间被淹没的平坦地带，平原河谷多见。沉积土其下为砂砾卵石等粗粒物质，上部为河水泛滥时沉积的细粒物质、局部夹有淤泥和泥炭层。工程地质概论2020/3/819工程地质概论2020/3/820山区河谷冲积土工程地质概论2020/3/821河口三角洲相河流入海（湖）口范围内形成的沉积物。沉积物颗粒细，含水率大，呈饱和状态。上层由于长期的干燥和压实形成“硬壳层”，工程中适当加以应用。工程地质概论2020/3/822一、地质作用（GeologicalProcess）在地质历史发展的过程中，由自然动力引起的地球和地壳物质组成、内部结构及地表形态不断变化发展的作用。3地质作用与地质构造工程地质概论2020/3/823内力地质作用由地球自转产生的旋转能等引起，表现为岩浆活动，地壳运动和变质作用。外力地质作用由太阳辐射能和地球重力势能引起，风化，剥蚀和搬运、沉积。两种地质作用相互联系上升——剥蚀；下降——沉积。工程地质概论2020/3/824二、地质构造（GeologicStructure）在地质历史发展演变过程中，地壳在内、外力地质作用下，不断运动、发展和变化，所造成的各种不同的构造形迹，如褶皱、断裂等。褶皱构造（Fold）组成地壳的岩层，受构造应力的作用使岩层形成一系列波状弯曲而未丧失其连续性的构造。岩层的一个弯曲称为褶曲，是褶皱的基本单元。工程地质概论2020/3/825褶曲的基本形式背斜核部老岩层和翼部新岩层责成，横剖面呈凸起弯曲的形态。向斜核部新岩层和翼部老岩层组成，横剖面呈向下凹曲的形态。背斜成谷，向斜成山！工程地质概论2020/3/826工程地质概论2020/3/827破面稳定性逆向坡顺向坡顺向坡的稳定性与岩石性质、倾角大小和有无软弱结构面等因素有关。工程地质概论2020/3/828断裂构造岩体受力断裂，使原有的连续完整性遭受破坏形成断裂构造。节理（Joint）沿断裂面两侧的岩层未发生位移或仅有微笑错动的断裂构造。工程地质概论2020/3/829断层（Fault）发生相对位移的断裂构造。组成部分上盘、下盘和断层面。断层分类正断层；逆断层；平移（推）断层。工程地质概论2020/3/830断层带断层面是具有一定宽度的断层带。断层规模越大，断层带越宽，破坏程度越严重。断层形成的年代越新，则断层的活动可能性越大。活动性的断层带常潜伏着发生地震的可能。工程设计原则上应避免将建筑物放在断层带上，尤其姚注意避开近期活动的断层带。工程地质概论2020/3/831地质年代地质年代指地壳发展历史与地壳运动、沉积环境及生物演化相应的时代段落。工程地质概论2020/3/832地质学中，根据地层对比和古生物学方法把地质相对年代划分为五大代。太古代、元古代、古生代、中生代和新生代。地层单位界、系、统、阶。第四纪沉积物由原岩风化物经各种外力地质作用（剥蚀、搬运、沉积）形成尚未胶结硬化的沉积物。工程地质概论2020/3/8334不良地质条件由于在工程实施过程中无法更改其所处位置的土质，因此施工前对于地质情况的了解就非常重要。不良地质条件可能导致建筑物地基基础的事故，施工过程中要尽量避免使得建筑物位于不良地质条件的土层之上。工程地质概论2020/3/8341）断层断层是构造运动中广泛发育的构造形态。它大小不一、规模不等，小的不足一米，大到数百、上千千米。相对位移从几厘米到几十千米不等但都破坏了岩层的连续性和完整性。在断层带上往往岩石破碎，易被风化侵蚀。沿断层线常常发育为沟谷，有时出现泉或湖泊。工程地质概论2020/3/835工程地质概论2020/3/836工程地质概论2020/3/837工程地质概论2020/3/8382）节理岩石中的裂隙，是没有明显位移的断裂。节理是地壳上部岩石中最广泛发育的一种断裂构造。按成因节理可分为：①原生节理，成岩过程中形成，如沉积岩中因缩水而造成的泥裂或火成岩冷却收缩而成的柱状节理；②构造节理，由构造变形而成；③非构造节理，由外动力作用形成的，如风化作用、山崩或地滑等引起的节理，常局限于地表浅处。工程地质概论2020/3/839节理的影响破坏岩石整体性、促进风化速度、增强透水性，使岩石稳定性和强度降低。工程地质概论2020/3/840工程地质概论2020/3/841工程地质概论2020/3/8423）滑坡滑坡是指斜坡上的土体或者岩体，受河流冲刷、地下水活动、雨水浸泡、地震及人工切坡等因素影响，在重力作用下，沿着一定的软弱面或者软弱带，整体地或者分散地顺坡向下滑动的自然现象。我国滑坡发生次数多，灾害严重！山坡失稳原因内因组成斜坡的岩土性质、结构构造和斜坡的外形。工程地质概论2020/3/843外因人类活动在山麓建房，为利用土地削去坡脚；在坡上建房，增加坡面荷载；生产与生活用水大量入渗坡积物，降低土抗剪强度。自然环境因素坡脚被河流冲刷，使原天然边坡变陡；当地连降暴雨，大量雨水入渗，降低土的内摩擦角。工程地质概论2020/3/844工程地质概论2020/3/845工程地质概论2020/3/8464）河床冲淤平原河道在弯曲处产生的冲淤情况。5）岸坡失稳河岸或海岸等在建筑物影响下所产生的滑动现象。工程地质概论2020/3/847工程地质概论2020/3/848平移滑动崩塌旋转滑动流滑工程地质概论2020/3/849地下水埋藏和运移在地表以下岩土层空隙中的水。1)地下水的埋藏类型透水层、隔水层和含水层。5地下水工程地质概论2020/3/850上层滞水积聚在局部隔水层上的水。范围小，雨水补给，季节性明显，水位变化幅度较大；减弱地基强度，寒冷地区易引起道路的冻胀和翻浆。工程地质概论2020/3/851潜水自地表向下第一个连续稳定隔水层之上的含水层中，具有自由水面的重力水。雨水、河水补给，有季节性变化。埋藏深度各地区不同。工程地质概论2020/3/852承压水充满于两个隔水层间的含水层中承受水压力的地下水。通常存在于砂卵石层。自流井。工程地质概论2020/3/853工程地质概论2020/3/8542)地下水的运动规律渗流地下水在岩土体空隙中的运动。渗透性岩土体可被水透过的性质。工程地质概论2020/3/855达西定律水在单位时间内通过容器中砂土的流量Q与渗透长度L成反比，而与容器的横截面积Aw、上下两测压管的水头差h以及砂土的渗透系数k成正比。kiLHHkQ21工程地质概论2020/3/8563)动水力和渗透破坏动水力（渗流力）单位体积土颗粒所受到的渗流作用力。流砂和管涌土体在向上的渗流力作用下，颗粒间有效应力为零时，颗粒群发生悬浮、移动的现象。工程地质概论2020/3/857工程地质概论2020/3/858工程地质概论2020/3/859渗流破坏类别由于渗流力作用，使土体颗粒流失或局部土体产生移动，导致土体变形甚至失稳。流砂和管涌。由于渗流作用，水压力或浮力发生变化，导致土体或结构物失稳。岸坡滑动或挡土墙等构筑物整体失稳。工程地质概论2020/3/8604）地下水对工程的影响基础埋深寒冷地区冻胀。地下室防水空心结构物浮起地下水位升降变化上升与下降地下水对混凝土的侵蚀