工程地质资料

第1章
工程地质
1.1 概述
•工程地质与建筑物的关系十分密切。
-----地表的工程地质条件的优劣，直接影响建筑物的地基与 基础设计方案的类型、施工工期的长短和工程投资的大小。
•建筑场地的形成
建筑场地的地形、地貌和组成物质（土和岩石）的成分、分布、 厚度与工程特性，取决于地质作用。地质作用包括下列两种类 型：内力地质作用和外力地质作用。
•地质年代：
太古代、元古代、古生代、中生代、新生代 土与岩石的性质与其生成的地质年代有关。一般说来，生成年 代越久，土与岩石的工程性质越好。
1.2 矿物与岩石（自学内容）
•主要的造岩矿物
-----组成岩石的矿物称为造岩矿物，常见的主要 仅30多种 矿物的种类： 原生矿物：由岩浆冷凝而成，如石英、长石、角闪石、辉石等 次生矿物：原生矿物风化产生，或由水溶液中析出生成。
1.3 第四纪沉积层（自学内容）
地表的岩石，经物理化学风化、剥蚀成岩屑、粘 土矿物及化学溶解物质；又经搬运、沉积而成的 沉淀物；年代不长，未压密硬结成岩石之前，呈 松散状态，称为第四纪沉积层，即“土”。 根据岩屑搬运和沉积的情况不同，第四纪沉积层 分为： 残积层、坡积层、洪积层、冲积层、海相沉积层、 湖沼沉积层
矿物的主要物理性质： 形态、颜色、光泽、硬度、解理、断口
矿物的鉴定方法： 肉眼鉴定方法、偏光显微镜法
•岩石的类型和性质
岩石的类型 按成因分：岩浆岩（火成岩）、沉积岩（水成岩）、变质岩； 按坚固性分：硬质岩石、软质岩石； 按风化程度分：未风化、微风化、中等风化、强风化；
岩石性质： 岩石物理力学性质经验指标有：天然重度（KN/m3）、比重、 抗压强度/MPa、弹性模量/MPa，承载力/MPa
土的渗透变形(或渗透破坏)
• 土工建筑及地基由于渗流 • 砂沸：（cu<10),地表出
作用而出现的变形或破坏 现小泉眼，冒气泡，颗
称为渗透变形或渗透破坏， 粒发生浮动，跳跃。
典型的渗透破坏有两种： 流土
•
流土的可能性判别：
•
典型的流土破坏：当坝体 建筑在双层地基上时，在
若i<icr,土体处于稳定状 态；若i>icr,土体发生流
根据 水体隔离体的平衡条件： γwHw+ Ww+ J′= γwH1 j′= γw⊿h／L= γwi=J
J 为单位体积的渗透力,方向与渗流方向一致。
临界水力坡度
当向上的渗透力克服了向下的重力时，土体发 生浮起或受到破坏，即流土。此时土体处于流 土的临界状态时的水力坡度icr.
显然：
W′- J =R=0 ′L - jL=0 icr= ′／ γw
地下水水质 地下水对混凝土有侵蚀性。主要包括： （1）结晶性侵蚀（硫酸离子） （2）分解性侵蚀（pH值较底或侵蚀性CO2过多) （3）结晶分解复合性侵蚀
建筑场地工程地质勘察报告，除提供地下水位的 数据外，必须同时提供地下水质的情况。
3）滑坡： 原因：人类活动因素、自然环境因素 4）河床冲淤：黄河、渭河； 5）岸坡失稳：人类活动、地震动荷等； 6）河沟侧向位移：建筑物地基向河沟方向位移， 导致工程倾斜或墙体开裂（地基土为水率高、密 度低的粘性土容易发生）
1.4 地下水（自学内容）
地下水不仅与工程的设计方案，施工方法与工期、 工程投资以及工程长期使用，有着密切的关系， 而且，若地下水处理不当，还可能产生不良影响， 甚至发生工程事故。主要影响包括： 1）基础埋深：d＜hw(地下水位深度）；
K渗透系数的确定方法：
1）现场试验；2）室内试验；3）经验值（p33,表1.2）
动水力GD 定义：土体中渗流的水对单位体积土体的骨架作用的力
公式：
GD i w
h
hw
h1
Lw
h2
0
0
渗流破坏示意
土粒 j
渗流力概念
土体的受力分析
γwhw
=
W
γ hw 1
W′
+
J
R 水土整体
R 土骨架
渗流时两种隔离体取法
γwhw
WW
J′ γ hw 1
水体
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
把土骨架和水分开来取隔离体
土柱内土骨架 上作用的力： 土粒有效重量W′= γ ′L 总渗透力J=jL 下部支反力 R
土柱内土孔隙水隔离体上作用的力： L长水柱重量Ww=L γw
水柱上下两端面的边界水压力，γwHw 和γwH1
土柱内土粒对水流的总阻力 J′=j′L=J
2）施工排水： d＞hw（注意排水施工方法）
3）地下水位升降：粘性土软化、黄土、膨胀土； 4）地下室防水：防水层； 5）水质侵蚀性：有害的化学物质（SO4-、CO2等）； 6）空心结构物浮起 7）承压水冲破基槽。
地下水分类 按埋藏条件不同分： （1）上层滞水：积聚在局部隔水层上的水。 （2）潜水：埋藏在地表下第一个连续分布的稳定 隔水层以上，具有自由水面的重力水。 （3）承压水：埋藏在两个连续分布的隔水层之间 完全充满的有压地下水。
地下水位 1.实测水位：初见水位、稳定水位； 2.历年最高水位：地下水位时程曲线（夏季）
主要针对重大工程、跨年度施工等因素
地下水的运动 土的渗透性：地下水通过土颗粒之间的间隙流动， 土体可被水透过的性质。 达西定律（法国 Darcy. H,1856, 砂土)
Q t

q

kF
h L

kFi
q v ki F
下游坝脚处出现土表面隆 土破坏；
起，砂粒涌出，以致整块 若i=icr，土体处于临界
土 体被渗透水流抬起的 现象。
状态；
管涌
在渗透水流作用下，土中的颗粒在粗颗粒形成的孔隙中 移动；最终在土体内形成贯通的渗流管道。 管涌的可能性判别： • （1） 几何条件： 土中粗颗粒所构成的孔隙直径必须大于细颗粒的孔隙直径 • （2）水力条件： 级配连续 icr=0.2--0.4 级配不连续 icr=0 .1--0.3
1.4 不良地质条件
常见不良地质条件： 1）断层：岩层在地应力作用下发生破裂，断裂面 两侧的岩体显著发生相对位移；断层形成年代越 新，则断层的活动可能性越大。 2）节理：岩层在地应力作用下形成断裂构造，但 未发生相对位移时。---长度、互相平行的节理称 为一组节理。若岩层节理的密度较大，称为节理 发育，此时，岩体被节理切割成碎块，破坏了岩 层的完整性。