中国区域工程地质ppt课件
工程地质基本知识PPT课件
1.1 概述
1.1.2、地质年代
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。
地质年代是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。地球形成至今大约有60亿年的历史, 在这漫长的地质年代里,地壳经历了一系列复杂的演变过程, 形成了各种类型的地质构造和地貌以及复杂多样的岩石和土。
土中封闭气体阻塞渗流通道,使土的渗透系数降低。封闭气体
含量愈多,土的渗透性愈小。
3 、渗透力与渗透变形
(1)渗透力和临界水力坡降
a.渗透力——渗透水流施加于单位土粒上的拖曳力
h1 1
h 2 h2
L
水流流经这段土体,受 到土颗粒的阻力,阻力 引起的水头损失为h
沿水流方向放置两个测压
管,测压管水面高差h
b.管涌——在渗流作用下,无粘性土中的细小颗粒通过较大颗粒 的孔隙,发生移动并被带出的现象
土体在渗透水流作用下,细小颗粒被带出,孔隙逐渐增大,形成 能穿越地基的细管状渗流通道,掏空地基或坝体,使其变形或失 稳。管涌既可以发生在土体内部,也可以发生在渗流出口处,发 展一般有个时间过程,是一种渐进性的破坏 .
1.2 第四纪沉积层
2.坡积层(Qdl)
雨雪水流的地质作用将高处 岩石风化产物缓慢地冲刷剥蚀、 顺着斜坡向下移动、沉积在较平 缓的山坡上而形成的沉积物。自 上而下呈现由粗而细的分选现象。 其矿物成分与下卧基岩没有直接 关系。由于坡积物形成于山坡, 常常发生沿下卧基岩倾斜面滑动; 还由于组成物质粗细颗粒混杂, 土质不均,厚度变化大。新近堆 积物,土质疏松,压缩性较大。
讨论:
达西定律
砂土的渗透速度与水 力梯度呈线性关系
vk i
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。
工程地质培训课件(ppt 70页)
6.2.1.4. 河流的沉积作用
• 河流的流速低于推移临界速度时,泥砂 便沉积下来;
• 沉积物质的数量取决于河流含砂量与搬 运能力的对比;
• 沉积作用主要受流速、流量和搬运物的 影响。
6.2.2 河流地貌
河流的侵蚀、搬运与沉积作用是改变地表地形 的重要地质作用。水文气象因素和构造运动因 素又影响和制约河流的侵蚀、沉积以及河床的 演变。
热力风化
● 冻融风化(冰劈作用):岩石孔隙或裂隙中 的水在结冰时,体积膨胀,使岩石裂隙加宽 加深,而冰融化时,水渗入扩大的裂隙进入 岩石深部,并再次结冰。这样冻结、融化频 繁交替,不断使裂隙加深扩大,进而使岩石 崩裂称岩屑。
2. 化学风化
岩石在水、水溶液和空气中的氧与CO2等的作用下 所发生的溶解、水化、水解、碳酸化和氧化等一系列 复杂的化学变化。化学风化的方式主要有:
① 岩石的裂隙度、空隙度、透水性、亲水性、胀缩
性和可塑性等都随风化程度加深而增大。 岩石的抗 压和抗剪强度等都随风化程度加深而降低。风化壳成 分的不均匀性、产状和厚度的不规则性都随风化程度 加深而增大。
② 岩石风化程度影响到建筑物地基承载力和边 坡的稳定性。 ③ 风化程度对工程设计和施工均有直接影响。 如矿山建设、厂址选择、水库坝基、路基、桥 基等,边坡的治理及开挖深度、地基设计深度 等均随风化程度而变化; ④工程建设前必须对岩石的风化程度、速度、深 度和分布状况进行调查研究。
• 正长石碳酸化成高岭土。
• ● 氧化作用—在水的参与下,通过空气和 水中的游离氧而实现。氧化作用有:1.矿物 中的某种元素与氧结合形成新矿物(黄铁矿 →褐铁矿);2.许多变价元素在缺氧条件下 形成的低价矿物,在地表氧化环境下转化为 高价化合物,原有矿物被解体。(如:磁铁 矿→褐铁矿)。地表岩石风化后多呈黄褐色 多因风化产物中含褐铁矿。
第一篇工程地质基础知识PPT课件
a点离填土面的深度z0常称为临界深度,在填土面无荷 载的条件下,可求得z0值,即:
a z0Ka 2c Ka 0
得
z0
2c Ka
第15页/共54页
如取单位墙长计算,则主动土压力为 :
Ea
1 2
(H
z0
)
HKa 2c
Ka
将式(4-9)代入上式后得
Ea
1
2
H 2Ka
2cH
第39页/共54页
第40页/共54页
4—6 土坡稳定分析 一、土坡稳定分析
土坡的滑动——般系指土坡在一定范围内整 体地沿某一滑动面向下和向外移动而丧失其稳 定性。土坡的失稳常常是在外界的不利因素影 响下触发和加剧的。
土坡的滑动原因: (1)土坡作用力发生变化:例如由于在坡顶堆
放材料或建造建筑物使坡顶受荷。或由于打桩 、车辆行驶、爆破、地震等引起的振动改变了 原来的平衡状态;
第31页/共54页
第32页/共54页
第33页/共54页
(二)悬臂式挡土墙 悬臂式挡土墙一般用钢筋混凝上建造,它由三
个悬臂板组成,即立臂,墙趾悬臂和墙踵悬臂,如 图4—20(b)所示。墙的稳定主要靠墙踵底板上的土 重,而墙体内的拉应力则由钢筋承担。 (三)扶壁式挡土墙
当墙后填土比较高时,为了增强悬臂式挡土墙 中立臂的抗弯性能,常沿墙的纵向每隔一定距离设 一道扶壁[图4—20(c)],故称为扶壁式挡土墙。
第11页/共54页
1、无粘性土的主动土压力 无粘性土的主动土压力强度与z成正比,沿墙高 的压力分布为三角形,如图所示,如取单位墙长计算 ,则主动土压力为:
Ea
1
2
H 2Ka
Ea 通过三角形的形心,即作用在离墙底H/3处
工程地质ppt课件
1
土的生成
由于温度变化、水的冻胀、波浪冲击、地震 等引起的物理力使岩体崩解、碎裂的过程
量
物理风化
搬运沉积
大小、 形状和 成分都 不相同 的松散 颗粒集 合体
岩石
土
化学风化
生物风化
量质
岩体与空气、水和各种水溶液相互作用使岩 石成分发生变化,形成粘粒和可溶盐的过程
由动物、植物和人类活动对岩体的破坏 称生物风化。
管涌既可以发生在土体内部,也可以发生在渗流出口处,发 展一般有个时间过程,是一种渐进性的破坏
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管涌现象的防治 (1)改变水力条件,降低水力梯度,如打板桩。(同流土)
(2)改变几何条件,在渗流逸出部位铺设反滤层是防止管涌 破坏的有效措施。
水位
回填中粗砂 砂垫层
加筋土工布
抛石棱体
设置反滤层,既可通畅水流,又起到保护土体、防止细粒流失而 产生渗透变形的作用。反滤层可由粒径不等的无粘性土组成,也 可由土工布代替,上图为某河堤基础加筋土工布反滤层
2
1.1 概述
地表的工程地质条件的优劣,直接影响建筑 物的地基与基础高计方案的类型,施工工期 的长短和工程投资的大小。
建筑场地的形成: (1)内力地质作用 (2)外力地质作用
3
地质年代: 太古代、元古代、古生代、中生代、新生代
(第四纪沉积层)
4
1.2 矿物与岩石
矿物的种类:原生、次生 矿物的主要物理性质:形态、颜色、光泽、
18
虑地下水历年最高水位。
11
1.5.4 地下水的运动 法国学者达西于1856年通过砂土 的渗透实验,发现地下水的运动 规律相互平行而不混流。
达西定律:在层流条件下,土中水渗流速度与能量(水头)损失之间的关系
工程地质概论ppt课件
2019/12/21
9
工程地质概论
1.3 风化作用
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)。
第一篇 工程地质基础知识
1 工程地质概述
工程地质学
介于地质学与工程学之间的一门交叉学科, 研究土木工程中的地质问题,也就是研究在 工程建筑设计、施工和运营的实施过程中合 理地处理和正确的使用自然地质条件和改造 不良地质条件等地质问题,是为了解决地质 条件与人类工程活动之间矛盾的一门实用性 很强的学科。
○ 减弱地基强度,寒冷地区易引起道路的冻胀和 翻浆。
2019/12/21
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工程地质概论
潜水(Phreatic Water)
○ 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。
成。
○ 典型
花岗岩、玄武岩。
沉积岩(Sedimentary Rock)
○ 又称水成岩(Hiydrogenic Rock)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。
2019/12/21
6
工程地质概论
2019/12/21
2019/12/21
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工程地质概论
海积土
○ 海洋分类
滨海带、浅海区、陆坡区和深海区。
工程地质基础知识PPT课件
土的三相草图(见下图)。 一、土的物理性质指标的定义 (一)基本物理指标
2020/11/7
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工程地质概论
s W Ws s W a V
2020/11/7
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工程地质概论
1、土粒比重(土粒相对密度) d s
土粒质量与同体积的4℃时纯水的质量之比,称 为土粒比重(无量纲),即:
s
ds
ms Vs
1
w1
称为土的饱和度,以百分率计,即:
Sr
Vw Vv
100%
2020/11/7
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工程地质概论
8、土的重度(四个) 在实际应用中,经常采用土的容重,即土
的重力密度,其数值上等于相应土密度与重 力加速度的乘积,分为四个:
天然容重γ: g
干容重γd: d dg
饱和容重γsat: sat sag t
有效容重γˊ:'s at w
自由水按其移动所受作用力的不同,可以分 为重力水和毛细水。
工程地质精品讲座PPT课件
• (2)山洪急流的地质作用及洪积土
• 1)冲沟
• 冲沟是暂时性流水流动时冲刷地表所形成的沟槽。
• 冲沟形成的主要条件有:①较陡的斜坡;②斜坡由疏松的物 质构成(如黄土、粘土等);
③降水量多,尤其是多暴雨和骤然大量融雪水的地区容易形成 冲沟。此外,斜坡上无植被覆盖,人为的不合理的开发,以 及废水排泄不当等也能促进冲沟的发生和发展。在我国黄土 地区如甘肃、山西及陕西等地冲沟极为发育。
图1.3.2 海岸带结构示意图 1—海岸带;2—海岸;3—潮间带 4—水下岸坡;5—高潮位;6—低潮位
图 1.3.3 海洋按深度分带示意图
• 1.3.2 海洋的地质作用及海相沉积物 • (1)海洋的破坏作用 • (2)海洋的沉积作用
• 1)海岸带沉积物
图1.3.4 海滩、砂坝、海岸阶地 1—基岩;2,3—松散岩石;4—砂和卵石 a—海滩;b—海岸砂坝;c,d—海滨阶地;e—砂礁
• 下面介绍主要的第四纪沉积物的形成和工程地质特征。
• 3.1 风化作用及残积土
• 3.1.1 风化作用
• 地表或接近地表的岩石在大气、水和生物活动等因素影响 下,发生物理的和化学的变化,致使岩体崩解、剥落、破 碎,变成松散的碎屑性物质,这种作用称为风化作用 (weathering)。
• 岩石的风化可分为物理风化(physical weather-ing)、化学风化 (chemical weathering)和生物风化(biological weathering)作 用等3种类型:
5—砾石层;6—石灰岩层
图1.2.5 洪积土剖面图
• a.靠近山区地带(Ⅰ带)。 • b.离山区远的(前沿)地带(Ⅲ带)。 • c.中间过渡地带(Ⅱ带)。 • 1.2.2 河流的地质作用及冲积土 • (1)河流的侵蚀作用 • 侵蚀作用(erosion)是指河水冲刷河床,使岩石发生破坏
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•物探需要和地质结合 •地球物理人员需要学习了解工程地质
•综合物探
15
孙玉军 (地球物理博士 中科院研究生院)
2008-03-11
地应力
• 地应力是一个具有相对稳定性的非稳定应 力场,它是时间和空间的函数.
• 地应力在绝大部分地区是以水平应力为主 的三向不等压应力场.三个主应力的大小 和方向是随着空间和时间而变化的,因而 它是个非稳定的应力场.
RSST01C 超声波测井仪
ABI40 超声波成图成像
水压致裂测试系统
Fluke PM6306 RCL电阻率仪一台、YTD-200型电子式压力实验机一台、WEP-600型微 机控制屏显万能试验机一台、飞利普PW2404X射线荧光光谱仪一台
4
5
(1) 地形图测绘
Leica TCA 2003 全站仪
16
地应力
17
地应力测量
• 测量原始地应力就是确定存在于拟开挖岩 体及其周围区域的末受扰动的三维应力状 态.这种测量通常是通过一点一点的量测 来完成的.
18
地应力测量方法
• 根据测量手段:构造法、变形法、电磁法、 地震法、放射性法五类.
• 根据测量原理的不同分为:应力恢复法、 应力解除法、应变恢复法、应变解除法、 水压致裂法、声发射法、x射线法、重力法 共八类.
13
W3~4
W3~4 W2
W1
20° 70°
A线工程地质纵断面图
W2 W1
W1
W3~4 W2
150° 50°
W3~4 W2
W1
320° 70°
W3~4 W2
W1
A线工程地质剖面图
制 图 史永跃
中国科学院地质与地球物理研究所 比例尺 1:2000
复 核 尚彦军
大亚湾中微子实验隧道工程
日 期 2006-5
2T y2
• 平衡方程
x
x
xy
y
fx
0 , yx
x
y
y
fy
0
• 几何方程
x
u ,
x
y
v y
,
xy
v u x y
24
地倾斜结果
观测值
计算值
25
地应变结果
观测值
计算值
26
工程选址
• 工程目的(地面、地下-基坑、边坡、坝基-重要程度) • 工作阶段(预可研、可行性初步勘察、详细勘察、施工勘
• 依据基本原理:直接法和间接法。
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地应力测量方法
σI = (σ1 + σ2) / 2 + (σ1 - σ2 ) cos 2θ1
(1)
σII = (σ1 + σ2) / 2 + (σ1 - σ2 ) cos 2 (θ1 + 45o)
= (σ1 + σ2) / 2 + (σ1 - σ2 ) sin 2θ1
工程地质学研究内容
• 土体工程地质
– 粘土矿物 – 特殊土
• 岩体工程地质
– 岩体结构控制论、优势结构面 – 软弱结构面 – 破碎岩体
• 工程动力地质作用与地质灾害 • 工程地质勘察理论与技术方法 • 区域工程地质(工程选址、规划) • 环境工程地质(生态保护、环境影响评估)
1
IHEP
2006年7月5日 中科院高能所
(7) 室内实验 (化学/矿物/物理/力学)
3
(8) 结果综合分析
3.勘察方法和仪器设备
项目 地形测绘
仪器和方法
徕卡 TCA 2003, 灵瑞 S80 GPS
地质填图
Venture GPS of Garmin,笔记本电脑, 数码相机,罗盘
地球物理勘 探 钻探
声波测井
钻孔电视
地应力测试
室内实验
McOHM-21 高密度电法,OYO, 地震折射 Mc-f170 s24,微重力仪 CG-3 钻机型号 XY-100,XY-150
(2)
σIII = (σ1 + σ2) / 2 + (σ1 - σ2 ) cos 2 (θ1+90o)
= (σ1 + σ2) / 2 - (σ1 - σ2 ) cos 2θ1
(3)
应力解除法
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我做过的一些工作--山东泰安
• 地震台站中设置各种仪器,记录地应变和 地倾斜等,以此相应来获取地壳变形信息, 预测地震的发生。
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工程地质研究核心 工程建筑与地质环境两者之
间相互制约、相互作用
• 工程地质条件(工程地质勘察) • 工程地质问题(分析、预测) • 工程地质评价(服务于工程设计、施工)
27.51”
30.34”
236m
39.78采用的方程
• 热传导方程
T t
2T x2
2T y2
• 平衡方程
x
x
xy
y
fx
0 , yx
x
y
y
fy
0
• 几何方程
x
u ,
x
y
v y
,
xy
v u x y
23
采用的方程
• 热传导方程
T t
2T x2
精度: 角度:±0.5’’,距离: 1mm±1ppm
(2) 地质填图
手持 GPS
(3) 地质勘探 物探 钻探
6
高密度电阻率法
地震折射法 微重力法
7
8
中远厅地球物理解释剖面
9
微重力勘探地质解释剖面
10
11
显示风化囊和断层的地球物理解释剖面
钻孔ZK1 深度: 213.1m
12
综合工程地质图
大亚湾中微子实验隧道工程地质勘察
尚彦军
中科院地质与地球物理所 (IGG)
2
1. 目的 通过可行性研究阶段工程地质勘察,为大亚湾中微 子实验隧道工程初步设计提供地质依据
2.勘察工作内容
(1) 地形测绘 (2) 踏勘
(3) 地质填图
(4) 地球物理勘探
(5) 钻探和编录
(6) 孔内测试
(地应力, 渗透性, 钻孔电视, 声波测井)
察) • 因素(自然、经济、环境、社会) • 区域工程地质-山体结构-岩体结构(多层次)
– 区域稳定性-山体稳定性-岩体稳定性
• 地质条件(新构造运动、岩性、地震) • 工程地质条件(多因素)
– 边坡工程:岩体结构控制 – 地下工程:地应力和岩性
• 原则:顺应原则(适应自然)、协调原则(改造、加固)
• 外界的干扰因素很多,需要排除干扰因素, 突然异常。
21
47.91” 261m
36
30.05” A
42
46.16” 250m 46.10” 251m
256m
C 27.56”
30.13” Hole
D
117
44.07” 243m 44.14” 242m
246m
07
27.54”
30.19” B
42.07” 238m 41.96” 235m
图 号 附图2(A线)
A线工程地质断面图
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物探与工程地质
•地表地质调查、物探和钻探构成地下工程勘察工 作的主要内容和技术方法
•有利于掌握线上和面上的地质结构变化,节约钻 探工作量
•对深埋地下工程,物探的意义更为突出,因为高 山上钻探难度大,有时是唯一有效的手段
物探物探相信一半?
•假异常 •多解性