第一章工程地質(zhì)

1、2022-4-71第一章第一章 工程地質(zhì)工程地質(zhì)2022-4-72由于溫度變化、水的凍脹、波浪沖擊、地震由于溫度變化、水的凍脹、波浪沖擊、地震等引起的物理力使巖體崩解、碎裂的過程等引起的物理力使巖體崩解、碎裂的過程物理風(fēng)化物理風(fēng)化量量化學(xué)風(fēng)化化學(xué)風(fēng)化巖體與空氣、水和各種水溶液相互作用使巖巖體與空氣、水和各種水溶液相互作用使巖石成分發(fā)生變化，形成粘粒和可溶鹽的過程石成分發(fā)生變化，形成粘粒和可溶鹽的過程量質(zhì)量質(zhì)搬運(yùn)沉積搬運(yùn)沉積巖石巖石大小、大小、形狀和形狀和成分都成分都不相同不相同的松散的松散顆粒集顆粒集合體合體土土土的生成生物風(fēng)化生物風(fēng)化由動(dòng)物、植物和人類活動(dòng)對巖體的破壞由動(dòng)物、植物和人類活動(dòng)對

2、巖體的破壞稱生物風(fēng)化。稱生物風(fēng)化。1.1 概述v地表的工程地質(zhì)條件的優(yōu)劣，直接影響建筑物的地基與基礎(chǔ)高計(jì)方案的類型，施工工期的長短和工程投資的大小。v建筑場地的形成：v（1）內(nèi)力地質(zhì)作用v（2）外力地質(zhì)作用2022-4-73v地質(zhì)年代：v太古代、元古代、古生代、中生代、新生代（第四紀(jì)沉積層）2022-4-741.2 礦物與巖石v礦物的種類：原生、次生v礦物的主要物理性質(zhì)：形態(tài)、顏色、光澤、硬度、解理、斷口v鑒定：肉眼鑒定、偏光顯微鏡2022-4-75v巖石的類型和性質(zhì)v巖漿巖v沉積巖v變質(zhì)巖v巖石的硬度 ：硬質(zhì)巖石（fr30kPa）軟質(zhì)巖v風(fēng)化程度 ：未風(fēng)化、微風(fēng)化、中等風(fēng)化、強(qiáng)風(fēng)化。2022

3、-4-762022-4-77洪積土洪積土沖積土沖積土海積土海積土風(fēng)積土風(fēng)積土成因成因類型類型湖積土湖積土冰積土冰積土殘積土殘積土坡積土坡積土指巖石經(jīng)風(fēng)化后未被搬運(yùn)而殘留于指巖石經(jīng)風(fēng)化后未被搬運(yùn)而殘留于原地的碎屑堆積物。顆粒表面粗糙、原地的碎屑堆積物。顆粒表面粗糙、多棱角、無分選、無層理多棱角、無分選、無層理殘積土受重力和暫時(shí)性流水的作用，殘積土受重力和暫時(shí)性流水的作用，搬運(yùn)到山坡或坡腳處沉積起來的土，搬運(yùn)到山坡或坡腳處沉積起來的土，坡積顆粒隨斜坡自上而下呈現(xiàn)由粗到坡積顆粒隨斜坡自上而下呈現(xiàn)由粗到細(xì)的分選性和局部層理細(xì)的分選性和局部層理殘積土和殘積土和坡積土受坡積土受洪水沖刷、洪水沖刷、搬運(yùn)，在

4、搬運(yùn)，在山溝出口山溝出口處或山前處或山前平原沉積平原沉積的土。分的土。分選性、磨選性、磨圓度。圓度。河流的流水作用搬運(yùn)到河谷坡降平緩河流的流水作用搬運(yùn)到河谷坡降平緩的地帶沉積下來的土，這類土經(jīng)過長的地帶沉積下來的土，這類土經(jīng)過長距離的搬運(yùn)，顆粒有較好的分選性和距離的搬運(yùn)，顆粒有較好的分選性和磨圓度，常有層理磨圓度，常有層理在湖泊及沼澤等極為緩慢水流或靜水條件在湖泊及沼澤等極為緩慢水流或靜水條件下沉積下來的土，或稱淤積土，含大量細(xì)下沉積下來的土，或稱淤積土，含大量細(xì)微顆粒、有機(jī)物，成為具有特殊性質(zhì)的淤微顆粒、有機(jī)物，成為具有特殊性質(zhì)的淤泥或淤泥質(zhì)土泥或淤泥質(zhì)土由河流流水搬運(yùn)到海洋由河流流水搬運(yùn)到

5、海洋環(huán)境下沉積下來的土環(huán)境下沉積下來的土由風(fēng)力搬由風(fēng)力搬運(yùn)形成的運(yùn)形成的土，顆粒土，顆粒磨圓度好、磨圓度好、分選性好。分選性好。西北黃土西北黃土由冰川或冰水挾帶搬運(yùn)由冰川或冰水挾帶搬運(yùn)形成的沉積物，顆粒粗形成的沉積物，顆粒粗細(xì)變化大，土質(zhì)不均勻細(xì)變化大，土質(zhì)不均勻1.3 第四紀(jì)沉積層1.4 不良地質(zhì)條件v斷層v巖層節(jié)理發(fā)育場地v滑坡v河床沖淤v岸坡失穩(wěn)v河溝側(cè)向位移2022-4-782022-4-791.5.1 地下水對工程的影響v基礎(chǔ)埋深：凍脹的影響v施工排水：基槽開挖與基礎(chǔ)施工v地下水位升降：上升：粘性土軟化，濕陷等；下降：沉降v地下室防水：v水質(zhì)侵蝕性：化學(xué)物質(zhì)v空心結(jié)構(gòu)物浮起：地面下的

6、水池、油罐等v承壓水沖破基槽：承壓水上涌2022-4-7101.5.2 地下水分類v上層滯水：積聚在局部隔水層上的水v潛水：埋藏在地表下第一個(gè)連續(xù)分布的穩(wěn)定隔水層以上，具有自由水面的重力水。v承壓水：埋藏在兩個(gè)連續(xù)分布的隔水層之間完全充滿的在壓地下水。2022-4-7111.5.3 地下水位v初見水位：鉆孔時(shí)，鉆頭帶上水時(shí)所測得的水位v穩(wěn)定水位：鉆孔完畢后，將鉆孔的孔中保護(hù)好，待24小時(shí)后再測鉆孔的水位為穩(wěn)定水位。v歷年最高水位：重大工程，往往跨年度施工，應(yīng)考慮地下水歷年最高水位。2022-4-712kAiq kiAqv或或?qū)恿鳎簩恿鳎杭聪噜弮蓚€(gè)水分子運(yùn)動(dòng)的軌跡相互平行而不混流。即相鄰兩個(gè)水分

7、子運(yùn)動(dòng)的軌跡相互平行而不混流。式中：q單位滲水量，cm3/s； v斷面平均滲流速度，cm/s； i水力梯度或水力坡降； k土的滲透系數(shù)，cm/s達(dá)西定律：達(dá)西定律：在層流條件下，土中水滲流速度與能量（水頭）損失之間的關(guān)系在層流條件下，土中水滲流速度與能量（水頭）損失之間的關(guān)系的滲流規(guī)律的滲流規(guī)律h1 h2 LhAq達(dá)西根據(jù)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，達(dá)西根據(jù)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，單位時(shí)間內(nèi)的滲單位時(shí)間內(nèi)的滲出水量出水量q q與圓筒斷面積與圓筒斷面積A A和水力梯度和水力梯度i i成正成正比比，且與土的透水性質(zhì)有關(guān)，且與土的透水性質(zhì)有關(guān)寫成等式（寫成等式（達(dá)西定律表達(dá)式達(dá)西定律表達(dá)式）1.5.4 地下水的運(yùn)動(dòng)法國學(xué)者達(dá)西于1

8、856年通過砂土的滲透實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)地下水的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，稱為達(dá)西定律。2022-4-713滲流引起的滲透破壞問題主要有兩大類：滲流引起的滲透破壞問題主要有兩大類：一是由于滲流力的作用，使土體顆粒流失或局部土體一是由于滲流力的作用，使土體顆粒流失或局部土體產(chǎn)生移動(dòng)，導(dǎo)致土體變形甚至失穩(wěn)，主要表現(xiàn)為產(chǎn)生移動(dòng)，導(dǎo)致土體變形甚至失穩(wěn)，主要表現(xiàn)為流土流土和管涌；和管涌；二是由于滲流作用，使水壓力或浮力發(fā)生變化，導(dǎo)致二是由于滲流作用，使水壓力或浮力發(fā)生變化，導(dǎo)致土體或結(jié)構(gòu)物失穩(wěn)，表現(xiàn)為岸坡滑動(dòng)或擋土墻等構(gòu)造土體或結(jié)構(gòu)物失穩(wěn)，表現(xiàn)為岸坡滑動(dòng)或擋土墻等構(gòu)造物整體失穩(wěn)。物整體失穩(wěn)。2022-4-714滲透力的存在，將

9、使土體內(nèi)部受力發(fā)生變化，這種變化對滲透力的存在，將使土體內(nèi)部受力發(fā)生變化，這種變化對土體穩(wěn)定性有顯著的影響土體穩(wěn)定性有顯著的影響滲透力方向與滲透力方向與重力一致，促重力一致，促使土體壓密、使土體壓密、強(qiáng)度提高，有強(qiáng)度提高，有利于土體穩(wěn)定利于土體穩(wěn)定滲流方向近乎水平，使?jié)B流方向近乎水平，使土粒產(chǎn)生向下游移動(dòng)的土粒產(chǎn)生向下游移動(dòng)的趨勢，對穩(wěn)定不利趨勢，對穩(wěn)定不利滲流力與重力方向相滲流力與重力方向相反，當(dāng)滲透力大于土反，當(dāng)滲透力大于土體的浮重度，土粒將體的浮重度，土粒將被水流沖出被水流沖出abc流土現(xiàn)象2022-4-715流砂現(xiàn)象的防治原則流砂現(xiàn)象的防治原則（）（）減小或消除水頭差減小或消除水頭差

10、采用明溝排水和井點(diǎn)降水的方法人工降低地下水位采用明溝排水和井點(diǎn)降水的方法人工降低地下水位在基坑內(nèi)（外）設(shè)置排在基坑內(nèi)（外）設(shè)置排水溝、集水井，用抽水水溝、集水井，用抽水設(shè)備將地下水從排水溝設(shè)備將地下水從排水溝或集水井排出或集水井排出原地下水位原地下水位明溝排水明溝排水原水位面原水位面一級抽水后水位一級抽水后水位二級抽水后水位二級抽水后水位多級井點(diǎn)降水多級井點(diǎn)降水要求地下水位降得較深，要求地下水位降得較深，采用井點(diǎn)降水。在基坑周采用井點(diǎn)降水。在基坑周圍布置一排至幾排井點(diǎn)，圍布置一排至幾排井點(diǎn)，從井中抽水降低水位從井中抽水降低水位 2022-4-716流砂現(xiàn)象的防治原則流砂現(xiàn)象的防治原則（）（）增

11、長滲流路徑增長滲流路徑 沿坑壁打入板樁，它一方面可沿坑壁打入板樁，它一方面可以加固坑壁，同時(shí)增加了地下水以加固坑壁，同時(shí)增加了地下水的滲流路徑，減小水力坡降的滲流路徑，減小水力坡降鋼板樁鋼板樁（）（）平衡滲流力平衡滲流力 在向上滲流出口處地表用在向上滲流出口處地表用透水材料覆蓋壓重以平衡滲透水材料覆蓋壓重以平衡滲流力流力透水材料透水材料（）（）土層加固處理。土層加固處理。如凍結(jié)如凍結(jié)法、注漿法等。法、注漿法等。 2022-4-717在水流滲透作用下，土中的細(xì)顆粒在粗顆粒形成的孔隙中移動(dòng)，在水流滲透作用下，土中的細(xì)顆粒在粗顆粒形成的孔隙中移動(dòng)，以至流失；隨著土的孔隙不斷擴(kuò)大，滲流速度不斷增加，較

12、粗的以至流失；隨著土的孔隙不斷擴(kuò)大，滲流速度不斷增加，較粗的顆粒也相繼被水流逐漸帶走，最終導(dǎo)致土體內(nèi)形成貫通的滲流管顆粒也相繼被水流逐漸帶走，最終導(dǎo)致土體內(nèi)形成貫通的滲流管道，造成土體塌陷，這種現(xiàn)象稱為道，造成土體塌陷，這種現(xiàn)象稱為管涌管涌。在自然界中這種現(xiàn)象叫。在自然界中這種現(xiàn)象叫潛蝕（分為機(jī)械潛蝕和化學(xué)潛蝕）潛蝕（分為機(jī)械潛蝕和化學(xué)潛蝕）。管涌既可以發(fā)生在土體內(nèi)部，也可以發(fā)生在滲流出口處，發(fā)管涌既可以發(fā)生在土體內(nèi)部，也可以發(fā)生在滲流出口處，發(fā)展一般有個(gè)時(shí)間過程，是一種漸進(jìn)性的破壞展一般有個(gè)時(shí)間過程，是一種漸進(jìn)性的破壞 2022-4-718管涌現(xiàn)象的防治管涌現(xiàn)象的防治（）（）改變水力條件，降低水力梯度，如打板樁。改變水力條件，降低水力梯度，如打板樁。（同流土）（同流土） （）（）改變幾何條件，在滲流逸出部位鋪設(shè)反濾層是防止管涌改變幾何條件，在滲流逸出部位鋪設(shè)反濾層是防止管涌破壞的有效措施。破壞的有效措施。 砂墊