工程地质第三章[2]PPT课件
2024版《工程地质》PPT课件
0102工程地质是研究工程建设与地质环境相互作用及其影响规律的学科。
为工程建设提供地质依据,预测和防治工程地质问题,保障工程建设的顺利进行。
定义任务工程地质定义与任务研究区域地质构造、地壳稳定性及地震活动对工程的影响。
地质构造与地壳稳定性研究地下水的分布、运动规律及其对工程的影响。
水文地质条件研究岩土体的物理力学性质、分类及工程特性。
岩土体性质与分类研究滑坡、崩塌、泥石流等不良地质现象的成因、发育规律及防治措施。
不良地质现象工程地质研究内容为土木工程建设提供地质依据,确保工程建设的安全性和经济性。
与土木工程关系为水利工程建设提供水文地质资料,预测水库渗漏、溃坝等工程地质问题。
与水利工程关系为交通线路选线、桥隧位置选择等提供地质依据,保障交通工程建设的顺利进行。
与交通工程关系预测和评估工程建设对环境的影响,提出相应的防治措施。
与环境工程关系工程地质与相关领域关系01岩浆岩由岩浆冷凝形成,包括深成岩、浅成岩和喷出岩,具有结晶质结构和块状构造。
02沉积岩由风化产物、生物遗骸和火山物质等在地表或水下沉积形成,具有层理构造和化石。
03变质岩由已形成的岩石在高温高压下发生变质作用形成,具有片理构造和变质矿物。
残积土由岩石风化后残留在原地的碎屑物质组成,结构松散,力学性质较差。
坡积土由山坡上的碎屑物质在重力作用下堆积形成,具有分选性和层理构造。
洪积土由洪水携带的碎屑物质堆积形成,具有分选性和交错层理。
冲积土由河流携带的碎屑物质堆积形成,具有层理构造和较好的力学性质。
01020304表示岩石和土体的质量和体积之间的关系,影响工程建设的荷载计算。
密度与重度描述岩石和土体中孔隙的发育程度和连通性,影响工程建设的排水设计和地基稳定性。
孔隙性与渗透性表示岩石和土体在压力作用下体积减小的性质,影响工程建设的沉降计算和地基稳定性。
压缩性与变形性描述岩石和土体抵抗剪切和压缩破坏的能力,影响工程建设的边坡稳定性和地基承载力。
抗剪强度与抗压强度岩石与土体物理力学性质03岩层在地质作用下形成的波状弯曲现象,分为背斜和向斜两种基本形态。
工程地质课件第3章地层构造详解
中生代( 2.5-0.7亿年前)
中生代包括三叠纪、侏罗纪和白垩 纪三个时期,三叶虫、腕足、笔石、 四射珊瑚等大量无脊椎动物都灭绝, 产生了以恐龙为代表的爬行类动物, 并繁盛直到衰亡。陆生植物苏铁、银 杏、松柏等棵子植物占了统治地位。 大陆面积进一步增大,各大陆的雏形
K
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三、地质年代表
▪ (一)地质年代的划分 ▪ 1、地质历史时期的时间单位划分:
宙、代、纪、世、期
▪ 2、地质历史时期的地层单位划分: 宇、界、系、统、阶
▪ (二)地质年代表
各地质历史时期的主要特征
前寒武纪(42-6亿年前)
38亿年前,海洋中开始有了生命的活动。 从出现最原始的原核细胞生物--蓝绿藻。
岩层倾角小于50的岩层称为水平 岩层,又称水平构造。
沉积岩层形成时的原始产出状态 大多数是水平或近于水平。如果经受 地壳运动的影响,改变了原始形成时 的位置,但仍保持水平产状的一套水 平岩层组成的构造,称为水平构造 。
水平岩层形成的地貌-平顶山
(二)倾斜岩层
岩层面与水平面有一定夹角的岩层。 它是构造挤压或大范围内均匀抬升、下 降使岩层向某个方向倾斜而成的。
角度不整合 不整合面
(2)岩浆岩间的接触关系:穿插接触。 脉体被切割者比切割者老。
由老到新:1、2、3
(3)沉积岩与岩浆岩间的接触关系: 1)侵入接触又称热接触,是由炽热的 岩浆侵入围岩后,冷凝成岩浆体而形 成的一种接触关系。
O
2)沉积接触又称冷接触,是岩浆在地下冷 凝成岩,经地壳上升,并遭受风化剥蚀而出 露地表后,其上在地壳下降时又沉积了新的 岩层所形成的一种接触关系 。
地 球 生 物 的 演 化
化石:化石是存留在岩石中的古 生物遗体或遗迹。 化石化作用是
工程地质学-第三章 岩体的工程地质性质与岩体分类-1-结构面特征与结构面类型
1)产状:结构面的产状常用走向、倾向和倾角三要素 表示。 2)连续性:结构面的连续性反映结构面的贯通程度, 常用线连续性系数、迹长和面连续性系数等表示。 3)密度:结构面的密度反映结构面发育的密集程度, 常用线密度、面密度和间距等指标表示Байду номын сангаас 4)张开度与填充胶结特征:结构面的张开度e是结构 面两壁面间的垂直距离(mm) 5)形态:结构面的形态对岩体的力学性质及水力学性 质存在明显的影响。 6)结构面的组合关系:控制着可能滑岩的岩体的几何 边界条件、形态、规模、滑动方向及滑移破坏类型, 它是工程岩体稳定性预测与评价的基础。
1)原生结构面:是岩体在成岩过程中形成的结构面,其特征与 岩体成因密切相关。因此,又可将其分为沉积结构面、岩浆结 构面和变质结构面三类。原生结构面除部分经风化卸荷作用裂 开外,多具有不同程度的连接力和较高的强度。 (1)沉积结构面
沉积岩的层理、层面、沉积间断面及沉积软弱夹层等都属 于沉积结构面。 (2)火成结构面
在岩体的强度性质中,最重要的是抗剪强度。
它是影响工程安全和造价的重要因素,在岩基抗滑稳 定、边坡岩体稳定和地下硐室围岩稳定性分析与近似 中,岩体的抗剪强度参数是必不可少的。
二、岩体的流变特征
蠕变:指在应力一定的条件下,变形随时间的持续而逐 渐增长的现象; 松弛:变形保持一定时,应力随时间的增长而逐渐减 小的现象。 长期强度:出现蠕变破坏的最低应力值
2.结构面的规格和等级 按结构面延伸长度、切割深度、破碎带宽度及其
力学效应,可将结构面划分为如下五级: Ⅰ级:指大断层或区域性断层。 Ⅱ级:指延伸长而宽度不大的区域性地质界面,如较 大的断层、层间错动、不整合面及原生软弱夹层等。 Ⅲ级:指长度为数十米至数百米的断层、区域性节理、 延伸较好的层面及层间错动等。 Ⅳ级:指延伸较差的节理、层面、次生裂隙、小断层 及较发育的片理、剪理面等。其长度一般为数十米至 二三十米,宽度近于零至数厘米不等,是构成岩块的 边界面。 Ⅴ级:又称微结构面,指隐节理、微层面、微裂隙及 不发育的片理、劈理等,其规模小,连续性差,常包 括在岩块内,主要影响沿块的物理力学性质。
工程地质(课件)第三章地质构造全篇
内力和外力地质作用的关系:
内力地质作用决定地表的基本形态和内部 构造——地表形态的塑造者
外力地质作用破坏和重塑地表形态——地表 形态的雕刻者 地壳上升时,遭受剥蚀。 地壳下降时,接受沉积。
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第二节 地质年代
• 绝对年龄:通过放射性元素蜕变周期测定。适用
于岩浆岩、变质岩地区。钾-氩、铀-铅和碳-14。
走向(strike):岩层面和 任一假想水平面交线的延 伸方向。
倾向(dip):岩层的倾斜 方向。与走向线垂直。只 有一个。
倾角(dip angle):岩层层 面与水平面的最大锐角。
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产状三要素(elements of attitude)
表示方法 : 岩层产状一般用方位角表
示,通常格式是: 走向南西200°,倾角南东
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我国干湿地区划分图 16/63
潮湿气候区:河流、湖泊、地下水发育,风化 彻底。如东南沿海。
干旱气候区:暴雨,风力强,咸水湖。 如西北高原。
冰冻气候区:气温低,蒸发量小,生物稀少, 冰川盘踞。如两极和高山地区。
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中国地势分布示意图
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大陆以剥蚀为主,海洋以沉积为主。 山区以剥蚀为主,平原以沉积为主。
地震作用(earthquake)
地内机械能突 然释放,以弹性 波的形式传播到 地表引起猛烈冲 击。
汶川地震
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岩浆作用(magmatism)
岩浆形成、运动、 演化、冷凝。
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变质作用(metamorphism)
在高温、高压并有化学物质参与下,岩石发 生成分、结构构造的变化,生成新的岩石。
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2. 岩浆岩与围岩接触关系
工程地质第三章[2]
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补充讲解:活断层的工程地质研究
④砂基液化:饱和松散粉细砂最易产生液化现象; ⑤孤立突出的地形使震害加剧,低洼沟谷使震害减弱; ⑥地下埋藏愈浅,地震烈度增加愈大。 (4)防范措施 一般工程措施难以防御地震产生的破坏,因此,防 范措施主要为远离活动断层、绝对禁止跨越活动断层。 工程布局应垂直活动断层并离开一段距离。
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第3章 地质构造及其对工程的影响
3.3.2 断层
(2)大桥桥位:注意查明桥基部分有无断层存在,以便 根据不同情况,设计基础工程时采取相应的处理措施。 (3)隧道位置:当隧道轴线与断层走向平行时,应尽量 避免与断层破碎带接触;在确定隧道平面位置时,要尽量 设法避开大规模断层破碎带。
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第3章 地质构造及其对工程的影响
受区域性或地区性地应 力场的控制,断层常与相关 构造相伴生。并以一定的排 列方式组合在一起,形成不 同形式的断层带。 如阶状断层、地堑、地 垒和迭瓦式构造等。
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阶状断层
第3章 地质构造及其对工程的影响
3.3.2 断层
4、断层的工程地质评价 断层破碎带内岩体破碎、风化严重、岩石强度低、稳 定性差;容易发生崩塌、滑坡、泥石流等不良地质现象。 确定路线布局、选择桥梁和隧道位置时,应尽量避开 大的断层破碎带。 (1)路线布局:当路线与断层走向平行,路基靠近断 层破碎带时,开挖路基容易造成边坡发生大规模坍塌,影 响施工和公路的正常使用。
1
第3章 地质构造及其对工程的影响
3.3 断裂构造
3.3.1 裂隙
裂隙:存在于岩体中的裂缝,岩体受力断裂后两侧岩 块没有显著位移的小型断裂构造,也称为节理。 1、裂隙的类型 裂隙按成因可分为:构造裂隙和非构造裂隙。 (1)构造裂隙:岩体受地应力作用随岩体变形而产生的 裂隙。按力学性质的不同,构造裂隙可分如下两种:
工程地质学_第三章水流地质作用
(4)对河谷纵断面的塑造
A、急流
B、瀑布
C、平衡剖面
(4)向源侵蚀与河流袭夺
下蚀作用在加深河谷的同 时,还使河流向源头方向 发展,加长河谷,把河流 向源头发展的的侵蚀作用 称为向源侵蚀作用。
二、河流的侧蚀作用
河水以自身的动力及挟带 的砂石对河床两侧或谷坡 进行破坏的作用称为河流 的侧蚀作用(或称旁蚀作 用)。 侧蚀作用是平原区河流及 河流下游的主要侵蚀形式。 侧蚀作用的结果使河床弯 曲、谷坡后退、河谷加宽。
(2)山坡型泥石流
B.按泥石流固体物质组成分类
a.泥流:由黏粒、粉粒和砂粒组成,砾石和卵石 颗粒很少,颗粒级配偏细,密度偏高,分稀性和稠 性,呈黏泥状。
b.泥石流:固体物质由大量的黏性土和粒径不等 的砂粒、石块组成,颗粒级配域宽,密度幅度域大, 分布地域广。 c.水石流 固体物质以大小不等的石 块、砂粒为主,黏性土含量较少。
大幅度弯曲的河曲在洪 水期中可能被截弯取直, 遗留的河道形似牛轭,形 成牛轭湖。
3.3 河流的搬运作用与沉积作用
一、搬运作用
河流的搬运作用既有机械搬运,也有化学搬运。
机械搬运作用可分为推移、跃移和悬移三种。
在河流中、上游水急、颗粒较大,推移、跃移和悬移三者共 存,且推移、跃移更主要;在中下游则是跃移和悬移更主要。 颗粒的搬运方式不是固定不变的,随着流速增大,推移可变 为跃移,跃移也可变为悬移。流速降低时,则发生相反的转
《工程地质学》ppt课件
03
地质构造与工程稳定性
地质构造类型及特征
褶皱构造
岩层在地质作用下形成的波状弯 曲,包括背斜和向斜两种基本形
态。
断裂构造
岩石受力发生破裂,两侧岩块沿破 裂面发生明显位移的构造,包括断 层和节理。
岩浆岩构造
由岩浆冷凝形成的岩石,常具有特 殊的结构和构造,如喷出岩的气孔 和杏仁构造。
地质构造对工程稳定性的影响
工程地质评价标准
包括安全系数、可靠性指标和风险评估等标准。安全系数是工程稳定性评价的重要指标,一般要求大于1.0;可 靠性指标反映工程结构在规定条件下和规定时间内完成预定功能的概率;风险评估则是对工程可能遇到的各种风 险进行分析和评估。
04
水文地质条件与工程问 题
地下水类型及特征
潜水
埋藏在地表以下第一个 稳定隔水层以上的重力 水,具有自由水面,无
软土
软土是指滨海、湖沼、谷地、河滩沉 积的天然含水量高、孔隙比大、压缩 性高、抗剪强度低的细粒土。具有天 然含水量高、天然孔隙比大、压缩性 高、抗剪强度低、固结系数小、固结 时间长、灵敏度高、扰动性大、透水 性差、土层层状分布复杂、各层之间 物理力学性质相差较大等特点。
不良地质现象的防治措施
滑坡防治措施
水文地质钻探
利用钻探设备向地下钻孔,以 揭露含水层,观测地下水的试验、注水试验等手 段,测定含水层的渗透系数、 导水系数等水文地质参数。
水文地质物探
利用地球物理勘探方法,探测 地下水的分布、埋藏条件等。
05
不良地质现象及防治措 施
滑坡、崩塌、泥石流等灾害现象
。
浮力作用
地下水的浮力作用会减小工程 基础的有效重量,增加工程的
不稳定性。
软化作用
《工程地质》第三章——地下水岩溶水库渗漏分析
承压水位:地下水上升到含水层顶板以上某一高度稳定 相关 不变时的水位 术语 水 头:承压水位与隔水层底板间的距离(正、负水头)
自 流 水:为正水头时,隔水层底板被打穿后承压水会 自行喷出地表
四川省新津县老君山砂岩、泥岩互层,何鹏摄于 2006 年5月 川大科技孵化楼基坑,何鹏摄于2003 年3月
V —— 渗透速度 (m/d, cm/s) 达西定律:V=KI I —— 水力坡度 K —— 渗透系数 (m/d, cm/s) 达西定律适用范围:雷诺数≤10 渗透系数K 雷诺数:表示惯性力与粘滞力之间关系的一个数, Re=惯性力/粘滞力 K的确定方法 —— 抽水实验法 • 岩土层透水性评价、描述、分类 主要用途 • 地下水出水量、流量计算 无压完整井的环状井点系统涌水量计算公式
用以描述潜水面起伏情况的潜水位等直线图 潜 水 等 • 潜水的流向 水位线图 • 潜水与地表水流间相互补给关系 可获取的工程信息 • 潜水的水力坡度 • 潜水面的埋深 • 含水层的厚度
1 — 地形等高线 2 — 等水位线 3 — 等埋深线 4 — 潜水流向 5 — 埋深为零区 6 — 埋深为0~2m区 7 — 埋深为2~4m区 8 — 埋深大于4m区
地下水
指:赋存于地表以下各类空隙空间中的各种状态的水。 岩(土)体骨架颗粒间未被充填物完全占据的空间。 孔隙 描述指标:孔隙率=孔隙体积/岩(土)总体积 孔隙水—— 赋存其中的地下水即为孔隙水 1. 岩体中由于各种成因而形成的裂隙空间 地下 裂隙 描述指标:裂隙率=裂隙体积/岩(土)总体积 赋存 裂隙水—— 赋存其中的地下水即为裂隙水 空间 岩体中由于可溶岩类的溶解而形成的溶蚀空间 溶隙 描述指标:溶隙率=溶隙体积/岩(土)总体积 岩溶水—— 赋存其中的地下水即为岩溶水
工程地质学课件第三章岩溶工程地质研究
岩溶地区工程建设的注意事项
充分了解岩溶发育规律
加强勘察工作
在工程建设前,应充分了解岩溶发育的规 律和特征,评估其对工程的影响程度。
在工程建设前,应加强地质勘察工作,了 解岩溶发育的规模、形态、分布等特征, 为工程设计和施工提供依据。
合理选择施工方法和工艺
加强监测和预警
在施工过程中,应根据实际情况选择合理 的施工方法和工艺,避免因施工不当引发 岩溶灾害。
04
岩溶工程地质评价与防治
岩溶工程地质评价方法
1 2
岩溶发育规律分析
研究岩溶发育的规律,包括岩溶发育的时期、影 响因素、分布特征等,为工程地质评价提供基础。
岩溶工程地质勘察
通过地质勘察,了解岩溶发育的规模、形态、分 布等特征,评估岩溶对工程的影响程度。勘察资料,建立岩溶工程地质模型,预测岩 溶发育的趋势和可能对工程的影响。
地下水污染的来源
地下水污染主要来源于工业废水、农业化肥和农药、生活 污水等。这些污染物通过渗透、泄漏等方式进入地下水体, 造成水质恶化。
地下水污染的防治
为了防止地下水污染,需要采取一系列措施,包括加强污 水处理和排放管理、控制农业化肥和农药的使用、加强地 下水监测等。
岩溶地区的地震效应
岩溶地区地震效应的定义
岩溶地区地震效应是指地震对岩溶地区的影响和作用。由于岩溶地区的特殊地质结构,地 震对岩溶地区的影响更加复杂和严重。
岩溶地区地震效应的表现
地震可能导致岩溶塌陷、地下水位波动、泉水枯竭或暴涨等现象,还可能引起山体滑坡、 泥石流等次生灾害。
岩溶地区地震效应的预防
为了减轻地震对岩溶地区的危害,需要加强地震监测和预警,同时采取工程措施加强地质 结构的稳定性,提高抗震能力。
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岩石和土体物理力学性质
密度与重度
表示岩石和土体的质量分布特 征,影响工程荷载计算。
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孔隙率与孔隙比
反映岩石和土体的密实程度, 影响工程稳定性和渗透性。
含水量与饱和度
表示岩石和土体中水的含量及 状态,影响工程强度和稳定性 。
压缩性与抗剪强度
反映岩石和土体在受力作用下 的变形和破坏特性,是工程设
工程地质学定义
研究工程建设与地质环境相互作用关 系的科学。
研究对象
研究工程建设中遇到的各种地质问题 ,如地基稳定性、边坡稳定性、地下 洞室稳定性等。
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工程地质学发展历史及现状
发展历史
工程地质学起源于19世纪末,随着 工程建设规模的扩大和地质环境问题 的日益突出,逐渐发展成为一门独立 的学科。
现状
目前,工程地质学已经成为土木工程 、水利工程、交通工程等工程建设领 域的重要基础学科,为保障工程建设 的安全和经济性发挥着重要作用。
工程地质勘探
包括工程地球物理勘探、钻探和坑探工程等内容
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实验室或现场试验
获得工程地质设计和施工参数,定量评价工程地质条件和工程地质问 题的手段
长期观测
用专门的观测仪器对建筑区不良的地质因素进行长时期的重复测量的 工作
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工程地质评价原则和方法探讨
区域稳定性评价
场地内岩土体的稳定性,区域环境稳 定性,区域地壳稳定性
生物措施
对于规模较大、危害严重的不良地质现象,可以采取 搬迁避让的措施来保障人民生命财产安全。
避让措施
通过植树造林、种草等生物措施来保持水土,改善生 态环境,减少水土流失和滑坡、泥石流等灾害的发生 。
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工程地质学-第三章地质构造
✓ 地球发展的时间段叫地质年代。 地质年代单位:代、纪、世、期、 时(从大到
小)
✓ 地层单位:一定地质时期所形成的地层的总 体的名称。 地层单位:界、系、统、阶、 群(从大到小)
地层单位
A台易产生 顺层滑动
B台位于断层 带上
C台较为有利
5、断层的识别
地层界限不连续或岩层中断
岩层不对称重复或缺失
断层破碎带及构造岩 牵引构造及伴生节理
擦痕
地貌标志
【增加内容】
活断层
活断层:第四纪以来仍
在活动的断层。
注:2002年《岩土工 程勘察规范》指全新地 质时期(1~1.1万年) 以来活动着的断层,且 在今后100年可能继续 活动。
水平构造和单斜构造
水平构造
单斜构造
3.3 褶皱构造
组成地壳的岩层,受构造运动的强烈作 用,使岩层形成一系列波状弯曲而未丧失 连续性的构造叫-。是地壳表层广泛发育的 基本构造之一。昆仑山、祁连山、泰岭都 是复杂的褶皱构造山脉。
褶皱构造 (fold)
(a)
(b)
(c)
图 4-5 褶曲的力学成因 (a)水平挤压力;(b)垂直作用力;(c)力偶作用
2、裂隙发育程度分级
表3—3 裂隙发育程度分级
裂隙发育程度等级 基本特征
附注
不发育
裂隙1-2组,规则,构造型, 对基础工程无间距1米以上,多为Fra bibliotek闭裂 影响,对岩体
隙,少有充填物,岩体被切 稳定性影响不
割成巨块状
大
较发育
裂隙2-3组,较规则,以构 对基础工程无
工程地质学-第三章 岩体的工程地质性质与岩体分类-2-岩体分类
岩体工程分级的目的是对作为工程建筑物地基或围岩 的岩体,从工程的实际要求出发,对它们进行分级;并根 据其特性,进行试验,得出相应的设计计算指标或参数, 以便使工程建设达到经济、合理、安全的目的。
通用分级 岩体工程分级
专用分级 通用分级:是供各个学科领域、各国民经济部门笼统使 用的分级,是一种较少针对性的、原则性的、大致分级; 专用分级:针对某一学科领域,某一具体工程,或某一 工程的具体部位岩体特殊要求,或专为某种工程目的服务 而专门编制的分级。与通用分级相比,专用分级所涉及的 面要窄一些,考虑的影响因素要少一些,但更深入和细致。
1、分类的目的 (1)为岩石工程建设的勘察、设计、施工和编 制定额提供必要的基本依据。 (2)便于施工方法的总结,交流,推广。 (3)为便于行业内技术改革和管理。 2、分类原则 (1)有明确的类级和适用对象。 (2)有定量的指标。 (3)类级一般分五级为宜。 (4)分类方法简单明了、数字便于记忆和应用。 (5)根据适用对象,选择考虑因素。
岩体质量的定性特征
岩体基本质量指标(BQ)
Ⅰ
坚硬岩,岩体完整
Ⅱ
坚硬岩,岩体较完整
较坚硬岩,岩体完整
>550 550~451
Ⅲ
坚硬岩,岩体较破碎 较坚硬或软硬岩互层,岩体较完整
较软岩,岩体完整
450~351
坚硬岩,岩体破碎
较坚硬岩,岩体较破碎-破碎
Ⅳ
较软岩或软硬岩互层,且以软岩为
主,岩体较完整-较破碎
[BQ]=BQ-100(K1+K2+K3) K1,K2,K3值,可分别按表5-19、5-20、5-21确定。无 表中所列情况时,修正系数取零。 [BQ]出现负值时,应按特殊问题处理。在上述岩体质 量定量评价的基础上,可据下式确定岩体基本质量指标 (BQ):
工程地质学--第三章 土的物理性质
2015-4-22
中国地质大学工程学院
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工程地质学概论:第三章 土的物理性质
二、界限含水量——稠度界限
• 土从某种稠度状态转变为另一种状态时的界限含水量 称为稠度界限
0 缩限 塑限 液限
固态 半固态 可塑状态 流动状态
工程上常用的有液性界限wL和塑性界限wp • 液性界限,相当于土从塑性状态转变为液性状态时的 含水量,简称液限 wL • 塑性界限,相当于土从半固体状态转变为塑性状态时 的含水量,简称塑限 wp 常见值为17~28%
2015-4-22 中国地质大学工程学院 10
工程地质学概论:第三章 土的物理性质
2、饱和度
• 土孔隙中所含水的体积与土中孔隙体积的比值称为土的饱和度, 它能说明土中空隙被水充满的程度,以百分数表示。 V Sr w 100% Vv • 饱和度值愈大,表明土中空隙中充水愈多。数值变化0~100%,当 土处于干燥状态时,饱和度为0;当土中空隙全被水充填时,饱和 度为100%。 • 干土:Sr=0;饱和土:Sr=100%。 • 在工程实践中,按饱和度的大小将土的饱水程度划分为三种状态: Sr<50%为稍湿的;50%≤Sr≤80% 为很湿的;Sr>80% 为饱和的。
2015-4-22 中国地质大学工程学院 15
工程地质学概论:第三章 土的物理性质
第二节 粘性土的稠度与可塑性
土粒与水相互作用所表现出的某些性质,也称为土的水理性质, 如与结合水有关的稠度、塑性、膨胀性、收缩性、崩解性等,与水 的流动有关的透水性、毛细性等性质。 粘性土的稠度与可塑性是土粒与水相互作用后所表现出来的物理 性质。 细粒土和粘性土,因土中水分在量和质方面的变化而明显地表现 出不同的物理状态,具有不同的性质,如随含水率从少到多,土可 由固态、半固态变为可塑态,最终变为流动状态。
工程地质 第3章 地质构造
等高ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ平行或重合。
水平岩层具有以下特征 (3) 水平岩层顶面与底面的高程差就是岩层的厚度。 (4) 水平岩层的露头宽度(即岩层顶层和底面地层界 线间的水平距离)与地面坡度、岩层厚度有关。
a—露头宽度
h—岩层厚度
水平岩层的露头宽度
(a) 立体图
(b) 平面图
倾斜岩层:岩层层序正常,上层为新岩层,下层为老岩层, 层面与水平有一交角的岩层。
倾斜岩层地层界线的分布特征 “V”字形法则
(1)当岩层倾向 与地面坡向相反时, 岩层界线与地形等 高线弯曲方向相同, 岩层界线弯曲程度 较小,等高线弯曲 程度较大
1 岩层倾向与地面坡向相反
地质界线V字形尖端沟谷处指向沟谷上游;山脊处指向山脊下坡
“V”字形法则
(2)当岩层倾向与地
面坡向相同,且岩层 倾角大于地面坡角时, 岩层界线与地形等高 线弯曲方向相反。
倾斜构造
S
单斜构造
岩层的产状
产状:岩层面在三维空间的延伸方位及其倾斜程度。
产状的三要素 走向:岩层面与水平面的交线叫走向线, 走向线两端延伸的方向就是 岩层的走向。 倾向:垂直走向线、沿岩层面向下倾斜的直线叫倾斜线(又称真倾斜线), 它在水平面上的投影线称为倾向线,倾向线所指的方向为倾向(又称真 倾向)。 倾角:真倾斜线与其在水平面上的投影线(倾向线)的夹角叫倾角,又称 真倾角。
沿剪切破裂面形成,常与褶皱伴 生,并多在一个翼上平行于褶皱 发育
断层面倾角 一般多在50°~60°以上 断距可以从几厘米道数百米, 延伸范围一般自几米到数公里。 野外有时见到数条正断层排列 组合在一起,形成阶梯式断层、 地垒和地堑等
倾角较小 冲断层:倾角大于45° 逆掩断层:倾角45°~25° 碾掩断层:倾角小于25° 断层带中夹有大量的 角砾和岩粉
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形块体。扭性裂隙常出现在褶曲的翼部和断层附近。
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第3章 地质构造及其对工程的影响
3.3.1 裂隙
(2)非构造裂隙:由成岩作用、外动力、重力等非构造 因素形成的裂隙。
主要包括:原生裂隙、风化裂隙、卸荷裂隙等。
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第3章 地质构造及其对工程的影响
3.3.1 裂隙
2、裂隙的工程地质评价
裂隙除有利于开挖外,对岩体的强度和稳定性均有不利 影响。裂隙破坏了岩体的整体性,促进了岩体风化速度,增 强了岩体的透水性,从而使岩体的强度和稳定性降低。
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第3章 地质构造及其对工程的影响
3.3.1 裂隙
张性裂隙:主要发育在背斜和向斜的轴部,裂隙张开 较宽,断裂面粗糙,很少有擦痕,裂隙间距较大且分 布不均,沿走向和倾向都延伸不远。
构 造 扭(剪)性裂隙:多呈平直闭合的裂隙,走向稳定, 裂 延伸较远,裂隙面光滑有擦痕。扭性裂隙常沿剪切面 隙 成群平行分布,或交叉成“X”形,将岩体切割成菱
面地形。当断层破碎带岩石破碎时,a—断层崖剥蚀成冲沟; 易于侵蚀下切形成沟谷或峡谷地形。b—冲沟扩大形成三角面;
c—继续侵蚀,三角面消失。
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第3章 地质构造及其对工程的影响
3.3.2 断层
断层的野外识别
(2)地层特征:岩层发生重复或缺失,岩脉错断或者岩 层沿走向突然发生中断,与不同性质的岩层突然接触等特 征,均为断层存在可能性标志。
裂隙倾向玫瑰图:绘制方法同前。
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第3章 地质构造及其对工程的影响
3.3.2 断层
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第3章 地质构造及其对工程的影响
3.3.2 断层
断层的定义及其组成要素
断层:岩体受力断裂后两 侧岩块发生显著位移的断 裂构造。
1、断层要素
断层面和破碎带、断层线 、上盘和下盘、断距。
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第3章 地质构造及其对工程的影响
第3章 地质构造及其对工程的影响
3.3 断裂构造
断裂构造:构成地壳的岩体,受内外营力作用发生变形, 当变形达到一定程度后,岩体的连续性和完整性遭到破坏 ,产生各种大小不一的断裂。
断裂构造是地壳上层常见的地质构造,断裂构造成群分 布便形成断裂带。
根据岩体断裂后两侧岩块相对位移的情况,断裂构造可 分为裂隙和断层两类。
确定路线布局、选择桥梁和隧道位置时,应尽量避开 大的断层破碎带。
(1)路线布局:当路线与断层走向平行,路基靠近断 层破碎带时,开挖路基容易造成边坡发生大规模坍塌,影 响施工和公路的正常使用。
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第3章 地质构造及其对工程的影响
3.3.2 断层
(2)大桥桥位:注意查明桥基部分有无断层存在,以便 根据不同情况,设计基础工程时采取相应的处理措施。 (3)隧道位置:当隧道轴线与断层走向平行时,应尽量 避免与断层破碎带接触;在确定隧道平面位置时,要尽量 设法避开大规模断层破碎带。
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第3章 地质构造及其对工程的影响
3.3 断裂构造
3.3.1 裂隙
裂隙:存在于岩体中的裂缝,岩体受力断裂后两侧岩 块没有显著位移的小型断裂构造,也称为节理。
1、裂隙的类型
裂隙按成因可分为:构造裂隙和非构造裂隙。 (1)构造裂隙:岩体受地应力作用随岩体变形而产生的
裂隙。按力学性质的不同,构造裂隙可分如下两种:
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第3章 地质构造及其对工程的影响
3.3.1 裂隙
(2)调查成果的表示方法:裂隙野外测量记录表、裂隙 玫瑰图。
裂隙走向玫瑰图:在任意半径的半圆上划上刻度网, 将所测得的裂隙按走向以每50或100分组,统计每一组内的 裂隙数、算出其平均走向。自圆心沿半径引射线,射线的 方位代表每组裂隙平均走向,长度代表每组裂隙的条数, 最后将各射线的端点连接起来,即可得裂隙走向玫瑰图。
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第3章 地质构造及其对工程的影响
3.3.2 断层
5、断层的野外识别
断层的存在对工程建筑不利, 因此必须对断层进行识别。在野外 可根据与断层构造有关的伴生构造、 地貌现象等标志来识别断层。
(1)地貌特征:当断层断距较
大时,上升盘前缘可能形成陡峭的 断层崖,经风化剥蚀形成断层三角
断层三角面形成示意图
当裂隙主要发育方向与路线走向平行,倾向与边坡一致 时,路堑边坡都容易发生崩塌等不稳定现象。
重大工程设计应对裂隙进行深入调查研究,详细论证裂 隙对岩体工程建筑条件的影响,并采取相应措施确保建筑物 的稳定和正常使用。
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第3章 地质构造及其对工程的影响
3.3.1 裂隙
3、裂隙调查统计和表示方法 (1)裂隙调查和统计: 选择具有代表性的基石 露头,对一定范围内的 裂隙条数、长度、宽度 以及裂隙产状等指标进 行测量,研究裂隙的成 因和充填情况。
3.3.2 断层
发生相对位移的两侧岩块断裂面。 断层面 大型断层常沿某一断层破碎带发展。断层带
常形成糜棱岩,断层角砾和断层泥等。
断
层 的 要
指断层面与地面的交线。断层线表示断层的 断层线 延伸方向,其形状取决于断层面的形状和地
面起伏情况。
素
断层盘
指断层面两侧发生相对位移的岩块。位于断 层面上部的称为上盘;下部称为下盘。
一般是由于岩体受到水平方 向强烈挤压作用,使上盘沿 断层面向上错动而成。
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第3章 地质构造及其对工程的影响
3.3.2 断层
平推断层
岩体受水平扭应力作 用,使两盘沿断层面 发生相对水平位移的 断层,其倾角很大, 断层面近于直立,断 层线平直。
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美国圣安的列斯断层的航空照片
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第3章 地质构造及其对工程的影响
3.3.2 断层
3、断层的组合形式
阶状断层
受区域性或地区性地应 力场的控制,断层常与相关 构造相伴生。并以一定的排 列方式组合在一起,形成不 同形式的断层带。
如阶状断层、地堑、地 垒和迭瓦式构造等。
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第3章 地质构造及其对工程的影响
3.3.2 断层
4、断层的工程地质评价
断层破碎带内岩体破碎、风化严重、岩石强度低、稳 定性差;容易发生崩塌、滑坡、泥石流等不良地质现象。
断 距 断层两盘沿断层面相对移动开的距离。
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第3章 地质构造及其对工程的影响
3.3.2 层
2、断层的基本类型
正断层
指上盘沿断层面相对下降, 下盘相对上升的断层。正断 层一般是由于岩体受到水平 张应力及重力作用,使上盘 沿断层面向下错动而成。
上盘沿断层面相对上升,下 逆 断 层 盘相对下降的断层。逆断层