地下工程地质问题ppt课件
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工程地质学第7章 不同工程类型常见工程地质问题
评价区域稳定性，需要在全面分析工程建设区地壳结构和地 质灾害分布规律的基础上，结合内、外动力地质作用，岩土体介 质条件，人类工程活动与地质环境相互作用关系等，综合评价工 程建设区现今地壳的稳定程度与潜在危险。区域稳定性评价的主 要对象是区域地质背景特征和重点地质灾害。
7.1工业与民用建筑工程地质问题
主固结沉降是指荷载作用在地基上后， 随着时间的延续， 外 荷不变而地基土中的孔隙水不断排除过程中所发生的沉降，它起 于荷载施加之时，止于荷载引起的孔隙水压力完全消散之后，是 地基沉降的主要部分。
次固结沉降是指土中孔隙水已经消散，有效应力增长至基本 不变后变形随时间缓慢增长所引起的沉降。这种变形既包括剪应 变，又包括体积变化，并与孔隙水排出无关，而是取决于土骨架 本身的蠕变性质。
7.1工业与民用建筑工程地质问题
7.1.2 地基稳定性问题
2.地基沉降 地基沉降的计算方法包括分层总和法、有限元法和规范法，
计算时需要根据相关规范要求进行合理选择。地基计算的沉降量 一般指最终沉降量，是地基在荷载作用下沉降完全稳定后的沉降 量， 要达到这一沉降量的时间取决于地基排水条件。对于砂土， 施工结束后就可以完成；对于粘性土，少则几年，多则十几年、 几十年乃至更长时间。在具体建筑物的地基沉降计算时， 还需注 意土体的应力和变形的关系、土的压缩性指标的选定和精确度等 问题。
7.1工业与民用建筑工程地质问题
7.1.2 地基稳定性问题
3.持力层选择 所选持力层首先要满足承载力和变形要求， 并且下卧层也能
满足要求。建筑物的用途、有无地下室、设备基础、地下设施等 条件都会对基础持力层的选择产生影响。对不均匀沉降较敏感的 建筑物，如层数不多而平面形状又较复杂的框架结构，应选择坚 实、均匀的土层做持力层。对主楼和裙房层数相差较大的建筑物， 应根据承载力的不同选择两个不同的持力层，以保证沉降的相互 协调。对有上拔力或承受较大水平荷载的建筑结构，桩基应尽量 深埋，选择的桩基持力层要能满足抗拔要求。对动荷载作用的建 筑物不能选择饱和疏松的砂土做持力层，以免发生砂土液化。
7.1工业与民用建筑工程地质问题
主固结沉降是指荷载作用在地基上后， 随着时间的延续， 外 荷不变而地基土中的孔隙水不断排除过程中所发生的沉降，它起 于荷载施加之时，止于荷载引起的孔隙水压力完全消散之后，是 地基沉降的主要部分。
次固结沉降是指土中孔隙水已经消散，有效应力增长至基本 不变后变形随时间缓慢增长所引起的沉降。这种变形既包括剪应 变，又包括体积变化，并与孔隙水排出无关，而是取决于土骨架 本身的蠕变性质。
7.1工业与民用建筑工程地质问题
7.1.2 地基稳定性问题
2.地基沉降 地基沉降的计算方法包括分层总和法、有限元法和规范法，
计算时需要根据相关规范要求进行合理选择。地基计算的沉降量 一般指最终沉降量，是地基在荷载作用下沉降完全稳定后的沉降 量， 要达到这一沉降量的时间取决于地基排水条件。对于砂土， 施工结束后就可以完成；对于粘性土，少则几年，多则十几年、 几十年乃至更长时间。在具体建筑物的地基沉降计算时， 还需注 意土体的应力和变形的关系、土的压缩性指标的选定和精确度等 问题。
7.1工业与民用建筑工程地质问题
7.1.2 地基稳定性问题
3.持力层选择 所选持力层首先要满足承载力和变形要求， 并且下卧层也能
满足要求。建筑物的用途、有无地下室、设备基础、地下设施等 条件都会对基础持力层的选择产生影响。对不均匀沉降较敏感的 建筑物，如层数不多而平面形状又较复杂的框架结构，应选择坚 实、均匀的土层做持力层。对主楼和裙房层数相差较大的建筑物， 应根据承载力的不同选择两个不同的持力层，以保证沉降的相互 协调。对有上拔力或承受较大水平荷载的建筑结构，桩基应尽量 深埋，选择的桩基持力层要能满足抗拔要求。对动荷载作用的建 筑物不能选择饱和疏松的砂土做持力层，以免发生砂土液化。
岩石力学岩石地下工程PPT课件
31
中国最长的铁路隧道：秦岭隧道
秦岭隧道地质复杂、工程巨大,在设计、施工、运营安全和维修管理方面都有许 多技术难关，且Ⅰ线隧道采用掘进机施工，在我国铁路隧道施工尚属首次，为此 有六类24项部重点科研项目立项研究，均取得了不俗的成果。秦岭特长隧道的修 建，使我国隧道工程建设从整体上提高到一个新的技术水平。隧道1995年1月18 日正式开工，1999年9月6日全部贯通，2000年8月18日西康铁路开通运营。
25
在四川省境内的大渡河畔， 有一条古老凉山分裂成的 长达几里的大裂缝，名叫 老昌沟。1964年修建成昆 铁路时，桥梁建设者们在 这里修建了一座中国跨度 最大的铁路石拱桥。
26
关角隧道位于青藏铁路西 （宁）格（尔木）段的青海省 天峻县内，全长4000米。洞内 轨面最高处海拔3692米。由于 地处高海拔地区，气候寒冷， 空气稀薄，年平均气温0℃， 最低温度为零下37.5℃。关角 隧道的施工前后历时30多年， 除停工的13年外，正式开挖建 设5年半，而整治病害耗时9年 多，可见隧道地质构造之复 杂、气候条件的恶劣和病害的 严重。
中国目前已开通运营的海拔最高的铁路隧道：
27
中国已通车的最长双线电气化铁路隧道:
位于京广铁路广东省粤北瑶山山区的坪石至乐昌间， 全长14295米。隧道埋深70至910米，推行了国外最 先进的设计和施工的方法——“新奥法”。采用八十 年代国内外最先进的大型机械，实现了主要工序— —钻爆、支护、装运三条机械化作业线。
✓ 当埋深等于或大于巷道半径R0或其宽、高之半的20倍以上时，巷道影响 范围（3~5 R0 ）以内的岩体自重可以忽略不计；原岩水平应力可以简化 为均匀分布，通常误差不大（10％以下）；
✓ 深埋的水平巷道长度较大时，可作为平面应变问题处理。其它类型巷道 ，或作为空间问题，或作为全平面应变问题处理。
中国最长的铁路隧道：秦岭隧道
秦岭隧道地质复杂、工程巨大,在设计、施工、运营安全和维修管理方面都有许 多技术难关，且Ⅰ线隧道采用掘进机施工，在我国铁路隧道施工尚属首次，为此 有六类24项部重点科研项目立项研究，均取得了不俗的成果。秦岭特长隧道的修 建，使我国隧道工程建设从整体上提高到一个新的技术水平。隧道1995年1月18 日正式开工，1999年9月6日全部贯通，2000年8月18日西康铁路开通运营。
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在四川省境内的大渡河畔， 有一条古老凉山分裂成的 长达几里的大裂缝，名叫 老昌沟。1964年修建成昆 铁路时，桥梁建设者们在 这里修建了一座中国跨度 最大的铁路石拱桥。
26
关角隧道位于青藏铁路西 （宁）格（尔木）段的青海省 天峻县内，全长4000米。洞内 轨面最高处海拔3692米。由于 地处高海拔地区，气候寒冷， 空气稀薄，年平均气温0℃， 最低温度为零下37.5℃。关角 隧道的施工前后历时30多年， 除停工的13年外，正式开挖建 设5年半，而整治病害耗时9年 多，可见隧道地质构造之复 杂、气候条件的恶劣和病害的 严重。
中国目前已开通运营的海拔最高的铁路隧道：
27
中国已通车的最长双线电气化铁路隧道:
位于京广铁路广东省粤北瑶山山区的坪石至乐昌间， 全长14295米。隧道埋深70至910米，推行了国外最 先进的设计和施工的方法——“新奥法”。采用八十 年代国内外最先进的大型机械，实现了主要工序— —钻爆、支护、装运三条机械化作业线。
✓ 当埋深等于或大于巷道半径R0或其宽、高之半的20倍以上时，巷道影响 范围（3~5 R0 ）以内的岩体自重可以忽略不计；原岩水平应力可以简化 为均匀分布，通常误差不大（10％以下）；
✓ 深埋的水平巷道长度较大时，可作为平面应变问题处理。其它类型巷道 ，或作为空间问题，或作为全平面应变问题处理。
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
T T
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
工程地质课件第6章不良地质现象
工程地质课件第6章 不良地质现象
第一节 概述
• 一、什么是不良地质现象？
• 不良地质现象：对工程建设不利或有不 良影响的动力地质现象。
• 包括：崩塌、滑坡、泥石流、岩溶、地 震、地面塌陷、地裂缝、地面沉降等。
• 它们既影响场地稳定性，也对建筑、桥 梁、公路、边坡工程、地下洞室等产生 巨大破坏作用。
节理 软岩
• 4、拉裂－崩塌
• 在悬臂岩体上，当A
点的拉应力超过岩
体的抗拉强度时，
岩体开裂，在长期
断面
重力、地震、风化
(特别是根劈和冰劈)
作用下，节理不断
向下发展，产生的
崩塌。
• 5、错断－崩塌
• 陡坡上的柱状、板状 的不稳定岩体，当地
壳上升或河流下切，
使岩体自重增加，或
由于风化或剥蚀作用
岩体截面减小，当岩
泥石流—房屋的破坏
2010年8月12日舟曲县地质灾害共造成1144人 遇难，600人失踪，直接经济损失4亿人民币。
• 4、岩溶：是指地表水和地 下水对可溶性岩石的长期溶 蚀作用及形成的各种岩溶现 象的总称。
• 呈奇特形状，有洞穴、石芽、 石沟、石林、溶洞、地下河、 峭壁。
岩溶景观—溶洞
岩溶景观—黄龙
• 4、小型：因灾死亡和失踪 3 人以下或者 直接经济损失100万元以下的。
• （三）我国地质灾害现状
• 我国是世界上地质灾害最严重的国家之一。 滑坡、崩塌、泥石流等地质灾害的易发区 面积约占国土面积的65%，据统计，目前 全国约有地质灾害隐患点近23万处，其中 特大型和大型滑坡、崩塌、泥石流地质灾 害隐患点25000处。
• 土崩：产生在土体中者称为土崩 • 岩崩：产生在岩体中者称为岩崩
第一节 概述
• 一、什么是不良地质现象？
• 不良地质现象：对工程建设不利或有不 良影响的动力地质现象。
• 包括：崩塌、滑坡、泥石流、岩溶、地 震、地面塌陷、地裂缝、地面沉降等。
• 它们既影响场地稳定性，也对建筑、桥 梁、公路、边坡工程、地下洞室等产生 巨大破坏作用。
节理 软岩
• 4、拉裂－崩塌
• 在悬臂岩体上，当A
点的拉应力超过岩
体的抗拉强度时，
岩体开裂，在长期
断面
重力、地震、风化
(特别是根劈和冰劈)
作用下，节理不断
向下发展，产生的
崩塌。
• 5、错断－崩塌
• 陡坡上的柱状、板状 的不稳定岩体，当地
壳上升或河流下切，
使岩体自重增加，或
由于风化或剥蚀作用
岩体截面减小，当岩
泥石流—房屋的破坏
2010年8月12日舟曲县地质灾害共造成1144人 遇难，600人失踪，直接经济损失4亿人民币。
• 4、岩溶：是指地表水和地 下水对可溶性岩石的长期溶 蚀作用及形成的各种岩溶现 象的总称。
• 呈奇特形状，有洞穴、石芽、 石沟、石林、溶洞、地下河、 峭壁。
岩溶景观—溶洞
岩溶景观—黄龙
• 4、小型：因灾死亡和失踪 3 人以下或者 直接经济损失100万元以下的。
• （三）我国地质灾害现状
• 我国是世界上地质灾害最严重的国家之一。 滑坡、崩塌、泥石流等地质灾害的易发区 面积约占国土面积的65%，据统计，目前 全国约有地质灾害隐患点近23万处，其中 特大型和大型滑坡、崩塌、泥石流地质灾 害隐患点25000处。
• 土崩：产生在土体中者称为土崩 • 岩崩：产生在岩体中者称为岩崩
第6章3不良地质现象的工程地质问题PPT课件
岩溶的形态特征——石林
岩溶的形态特征——漏斗
岩溶的形态特征——落水洞
岩溶的形态特征——天坑
岩溶的形态特征——溶蚀洼地
岩溶的形态特征——峰丛
岩溶的形态特征——峰林
岩溶的形态特征——孤峰
岩溶的形态特征——天生桥
岩溶的形态特征——溶洞
贵州省毕节县的织金洞，原名打鸡洞。位于县城东 北23公里处织金洞是一个多格局、多层次、多类型的高 位旱洞，洞内岩溶生长独特，景物规模宏大，雄伟壮观， 千姿百态，精妙绝伦。全洞初勘长12.1公里，面积达70 平方米，两壁最宽处173米，垂直高度多在50至60米， 最高处达150米。洞内空间开阔，地形起伏迭宕，岩溶 堆积物达40多种，囊括了世界溶洞所有的形态类别。
§6.5 岩 溶
整体 概述
一 请在这里输入您的主要叙述内容
二
请在这里输入您的主要 叙述内容
三 请在这里输入您的主要叙述内容
一. 岩溶及其形态特征
岩溶——指可溶性岩石受地表水和地下水以化学溶蚀为 主，机械侵蚀和崩塌为辅的地质营力的综合作用产生的 各种现象的统称，又称喀斯特(karst)。
岩溶发育在
地基承载力不足 或不均匀沉降：覆盖岩溶区，因覆盖层 强度较低，不能满足建筑荷载要求而出现破坏。或沉降 不均匀导致建筑破坏。
地基滑动：较大的溶沟、溶洞等形成临空面，向临空面 产生的滑动现象。
地面塌陷(slump)
是松散土层中所产生的突发性断裂陷落。多发生于 岩溶地区，由于人为局部改变地下水位而引起。
§6.6 地 震
一.地震的概念
地震—— 是由地球内动
力作用引起的地
壳颤动或振动。
海啸——海底发生的地震。
地震引起大坝破坏(台中石岗)
工程地质问题ppt
滑坡特征-landslide features
【1】冠crown：主断壁【2】最高处附 近仍停留在原地未发生变位的岩土体。 【2】主断壁main scarp：滑坡上部边 缘未受扰动场地上的一个陡面，由于滑 移物质脱离未扰动场地而形成。它是破 坏面【10】的可见部分。 【3】顶top：滑移体【13】与主断壁 【2】接触界线的最高点。 【4】头head：滑坡上部滑移体【13】 与主断壁【2】相接触的部分。 【5】次断壁minor scarp：滑坡滑移体 上的陡面，由于滑移体内的差异运动不协调变形而形成。 【6】主滑体main body：滑坡滑移体的 一部分，它覆盖与主断壁【2】与破坏 面【10】之上。
顶top
头head
冠crown 主断壁main scarp
次断面minor scarp
滑坡特征-landslide features
【6】主滑体
【7】足
【13】滑移体=【6】主滑体+【7】足=【17】减损体+【18】加积体
滑坡特征-landslide features
破坏面趾 趾尖
滑覆面 趾
滑坡特征-landslide features
6.5 溶洞与土洞
6.1 岩石的风化
风化营力：引起岩石风化的因素。
岩石是热的不良导体，表层受热膨胀，而内部不热→表层膨胀→夜间外层冷却收缩，而内 部受热→产生径向裂缝→表里不协调膨胀和收缩作用，表层剥落。
岩石颜色、矿物成分和矿物颗粒大小对温度的不协
调响应：
A、含深色矿物的岩石对温度响应敏感；
B、岩石中不同矿物的热膨胀系数不同，当温度变化 时，在矿物之间产生很大的温度应力，消弱晶粒间 的联结，导致岩石结构破坏； C、矿物颗粒小而且均匀的岩石的风化速度慢。
土木工程地质-第六章-地下洞室特殊地质问题
3. 腐蚀易发生地区：
R、K、J红层及T灰岩等中的含膏地层 泥炭、淤泥、沼泽等地 我国东南沿海有红树林残体的冲积层 我国长江以南的酸性红土 含硫矿床的地下水层 冶炼厂、化工厂、废渣场、堆煤场等地的地下水层
第三节 地下洞室特殊地质问题
T＝T0 (H h)G
0.05 k
（三）地温：
G＝1℃／33m≈ ℃∕m
② 由于开挖地段涌水量推算：
Q
L L0
Q0
第三节 地下洞室特殊地质问题 （2）水均衡法：Q 1000 F A
T
（3）地下水动力学法： ① 潜水含水层中的完整型隧道：
Q B K H 2 h2 R
② 承压水含水层中的完整型隧道：
[M (2H M ) h2 ] Q BK
R
第三节 地下洞室特殊地质问题
造成地下洞室大量突水的条件是：
①洞室通过溶洞发育的石灰岩地段，尤其是遇到蓄水洞穴或 地下暗河系统时，可能有大量的突水，其突水量可达几百至几千 吨/小时。
②洞室通过厚层的含水砂砾石层，突水量可达几百吨/小时。 ③遇到富水的断层破碎带，特别是它又与地表水连通时，也 会发生大量的突水，突水量一般也在几十至几百吨/小时。 ④洞室通过节理发育的背斜、向斜轴部，当其富水时。
（四）瓦斯：（以甲烷为主的有害气体的总称，主要发生
在含煤地层）
危害条件：瓦斯浓度小于5－6％；能在高温下燃烧
瓦斯浓度为5 ~ 6％－14 ~ 16%；易爆炸。
（特别是含量为8％时）
瓦斯浓度为42 ~ 57％时，易使人窒息。
施工要求：瓦斯浓度大于1％，不准装药放炮。 瓦斯浓度大于2％，工作人员撤离现场。
从已有资料来看，造成突水的多是有丰富的地表水，沿着溶 洞、暗河或断层破碎带以及节理发育的背斜、向斜轴部等良好通 道进入地下洞室通过部位，形成局部富水区，当洞室开挖时便突 然产生大量突水。
R、K、J红层及T灰岩等中的含膏地层 泥炭、淤泥、沼泽等地 我国东南沿海有红树林残体的冲积层 我国长江以南的酸性红土 含硫矿床的地下水层 冶炼厂、化工厂、废渣场、堆煤场等地的地下水层
第三节 地下洞室特殊地质问题
T＝T0 (H h)G
0.05 k
（三）地温：
G＝1℃／33m≈ ℃∕m
② 由于开挖地段涌水量推算：
Q
L L0
Q0
第三节 地下洞室特殊地质问题 （2）水均衡法：Q 1000 F A
T
（3）地下水动力学法： ① 潜水含水层中的完整型隧道：
Q B K H 2 h2 R
② 承压水含水层中的完整型隧道：
[M (2H M ) h2 ] Q BK
R
第三节 地下洞室特殊地质问题
造成地下洞室大量突水的条件是：
①洞室通过溶洞发育的石灰岩地段，尤其是遇到蓄水洞穴或 地下暗河系统时，可能有大量的突水，其突水量可达几百至几千 吨/小时。
②洞室通过厚层的含水砂砾石层，突水量可达几百吨/小时。 ③遇到富水的断层破碎带，特别是它又与地表水连通时，也 会发生大量的突水，突水量一般也在几十至几百吨/小时。 ④洞室通过节理发育的背斜、向斜轴部，当其富水时。
（四）瓦斯：（以甲烷为主的有害气体的总称，主要发生
在含煤地层）
危害条件：瓦斯浓度小于5－6％；能在高温下燃烧
瓦斯浓度为5 ~ 6％－14 ~ 16%；易爆炸。
（特别是含量为8％时）
瓦斯浓度为42 ~ 57％时，易使人窒息。
施工要求：瓦斯浓度大于1％，不准装药放炮。 瓦斯浓度大于2％，工作人员撤离现场。
从已有资料来看，造成突水的多是有丰富的地表水，沿着溶 洞、暗河或断层破碎带以及节理发育的背斜、向斜轴部等良好通 道进入地下洞室通过部位，形成局部富水区，当洞室开挖时便突 然产生大量突水。
工程地质 地质图 PPT课件
地形地貌 总体西北高（最高550米在图区的西北角），东南低（最 低100米在图区的东南角），有2条NNW走向的山沟在图区 的东西两半。
地层岩性
古生代地层泥盆系D为石灰岩、页岩和石英砂岩，石炭系C 为页岩和石灰岩。古生代地层分布在图区东南部地势较低 处。条带状分布，总体走向NEE方向，中间有两处被断层 切断，成为3部分，每一部分都明显表现出地层的对称重 复，从而判断为褶皱。东部古生代地层中有一个花岗岩体 侵入。
沉积接触 -- 冷接触
5
3
4
3
1
2
1
地层接触关系
5．地质图的阅读分析
方法和步骤： 图名、 比例尺和图例， 地形地貌， 地层的分布及产状， 地质构造分析。
黑山寨地区地质图的阅读分析
比例尺 图上1cm=实际100m。这个11cm×8.5cm印刷图幅的地质图 相当于实际1100m×850m。
图例 主要看地层图例。最古老地层为下泥盆系D1，最年轻地层 为第三系R。中间地层存在不连续，缺失二叠系P和侏罗系 J。这两个时段可能存在地层不整合。
4．常见地质现象在地形地质图上的表现
水平岩层，倾斜岩层，岩墙和直立岩层，褶皱，断层， 深成岩浆岩体，第四系沉积物，各种地层接触关系。
1）水平岩层
地层分界线与地形等高线平 行或者重合。
2）倾斜岩层 地层分界线的形态随地形等高线有规律地变化。
2）倾斜岩层 地层分界线的形态随地形等高线有规律地变化 。
2）倾斜岩层 地层分界线的形态随地形等高线有规律地变化
3） 褶皱 不同时代的地层对称地重复分布： 向斜，中间地层新，两侧地层老； 背斜，中间地层老，两侧地层新。
5 43 2 1 2 3 4
5
43 2
1
地层岩性
古生代地层泥盆系D为石灰岩、页岩和石英砂岩，石炭系C 为页岩和石灰岩。古生代地层分布在图区东南部地势较低 处。条带状分布，总体走向NEE方向，中间有两处被断层 切断，成为3部分，每一部分都明显表现出地层的对称重 复，从而判断为褶皱。东部古生代地层中有一个花岗岩体 侵入。
沉积接触 -- 冷接触
5
3
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地层接触关系
5．地质图的阅读分析
方法和步骤： 图名、 比例尺和图例， 地形地貌， 地层的分布及产状， 地质构造分析。
黑山寨地区地质图的阅读分析
比例尺 图上1cm=实际100m。这个11cm×8.5cm印刷图幅的地质图 相当于实际1100m×850m。
图例 主要看地层图例。最古老地层为下泥盆系D1，最年轻地层 为第三系R。中间地层存在不连续，缺失二叠系P和侏罗系 J。这两个时段可能存在地层不整合。
4．常见地质现象在地形地质图上的表现
水平岩层，倾斜岩层，岩墙和直立岩层，褶皱，断层， 深成岩浆岩体，第四系沉积物，各种地层接触关系。
1）水平岩层
地层分界线与地形等高线平 行或者重合。
2）倾斜岩层 地层分界线的形态随地形等高线有规律地变化。
2）倾斜岩层 地层分界线的形态随地形等高线有规律地变化 。
2）倾斜岩层 地层分界线的形态随地形等高线有规律地变化
3） 褶皱 不同时代的地层对称地重复分布： 向斜，中间地层新，两侧地层老； 背斜，中间地层老，两侧地层新。
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• 1.确定影响岩体特征最重要的参数。 • 2.根据岩体的明显特征，将其相同的分成一组。 • 3.明确每一个岩体组的特征及其分类基础。 • 4.进行一个工程的岩体特征分析，并与其他工
程对比分析。 • 5.取得为工程设计的定量资料和准则。 • 6.建立工程师与地质师9 之间的相互关系。
围岩分类系统
• 目前，国内外比较有系统的围岩分类至少有百十 余种。但是，其中堪称完善且能为众人所接受的 分类是不多的。一个好的分类应当具备下述基本 要求：类别明确，特征突出，符合实际，简单易 行，并且应能经的起工程实践的检验。
坏过程，对围岩稳定性进行定量计算评价 的方法，其重点是计算围岩压力。
• 围岩压力是指围岩作用在支护（衬砌）
上的压力，是确定衬砌设计荷载大小的依
据，围岩压力也称山岩压力或地压。围岩
有松动压力、变形压力、冲击压力和膨胀
压力四种。
11
五、地下工程地质问题
• 地下工程修建在各种不同地质条件的岩 体内，所遇到的工程地质问题比较复杂。 从现有的工程实践来看，地下建筑工程的 工程地质问题主要是围绕着岩体稳定而出 现的，一般说来，地下工程所要解决的主 要工程地质问题有如下几方面：
地应力
• 也称天然应力、原岩应力、初始应力、一次 应力，是指存在于地壳岩体中的应力。由于工 程开挖，使一定范围内岩体中的应力受到扰动 而重新分布，则称为二次应力或扰动应力，在 地下工程中称围岩应力。
• 地应力包括岩体自重应力、地质构造应力、 地温应力、地下水压力以及结晶作用、变质作 用、沉积作用、固结脱水作用等引起的应力。
措施
2
教学基本要求
• 学习目标 • 1、知道围岩压力变形破坏的基本类型，围岩压
力的表现形式。 • 2、知道地下洞室围岩稳定与哪些因素有关，主
要的地下工程地质问题。 • 3、知道保障地下洞室围岩稳定性的处理方法。 • 【重点】主要的地下工程地质问题的分析及保
障地下洞室围岩稳定性的处理措施。 • 【难点】地下工程地质问题的分析。
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• ①洞室四周岩体的围岩压力的评价(即岩体本身对衬砌 支护的压力评价)；
• ②岩体内地下水压力的评价(即地下水对衬砌支护的压 力)；
• ③提出保护围岩稳定性和提高稳定性的加固措施； • ④在需要时，进行岩体弹性抗力的评价(弹性抗力即在
衬砌对围岩有作用力时，围岩变形所表现出来的抵抗 力。此项评价对于洞室有内压力时较为有用，而对地 下工厂则一般意义不大)。由于地下工程的重要性和各 种自然地质现象的复杂多变，要想详细地弄清楚上述 各种不同的工程地质问题，在进行洞室工程勘测时，
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地下洞室
在岩（土）体内，为各种目的经人工开凿形 成的地下工程构筑物称为地下洞室。
• 研究地下洞室围岩稳定性的实质，是研究岩 体在开凿洞室后，力学变化机理和岩体中应力 分布状况。一般情况下，在查明岩体结构特征 和地应力条件的基础上，根据岩体的强度和变 形特点就可以判别围岩的稳定性。目前用于研 究围岩稳定性的方法有：数学力学计算方法， 围岩的变形和破坏机制分析方法，围岩地质结 构分析和围岩稳定性分类方法，模拟试验方法 等。本章的主要内容有：以岩体结构及地应力 理论为基础；系统的分析岩体变形与破坏机制 和基本类型；介绍围岩的工程分类及其应用。 此外还要讨论围岩稳定4 性的评价方法。
均匀的，从而导致地下洞室周边位移的不
均匀性。
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（二）围岩的破坏
• 1、脆性破坏 • 2、块体滑动与塌落 • 3、层状岩体的弯曲折断 • 4、碎裂岩体的松动解脱 • 5、塑性变形和膨胀 • 6、松散围岩的变形与破坏 • 7、特殊地质问题
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三、围岩的工程地质分类及其应用
• 分类科学也称为分类学，是研究分类理论的内 涵，包括基础、原理、过程及规则，岩体分类的 目的是为了系统的认识岩体的工程特性及其产生 变形和破坏的一般规律，以便有效地利用和改造 岩体，为工程设计和施工提供依据。岩体的分类 目的包括：
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二、洞室围岩的变形及破坏基本类型
• 洞室开挖后，地下形成了自由空间，原来 处于挤压状态的围岩，由于解除束缚而向 洞室空间松胀变形；这种变形大小超过了 围岩所能承受的能力，便发生破坏，从母 岩中分离、脱落，导致坍塌、滑动、隆破 和岩爆等。
• 洞室围岩的变形与破坏程度，一方面取 决于地下天然应力、重分布应力及附加应 力；另一方面与岩土体的结构及其工程地 质性质密切相关。 6
（一）围岩的变形
• 导致围岩变形的根本原因是地应力的存在。
地下洞室开挖前，岩（土）体处于自然平
衡状态，内部储蓄着大量的弹性能，地下
洞室开挖后，这种自然平衡状态被打破，
弹性能释放，一定范围内的围岩发生弹性
恢复变形。另一方面，由于围岩应力重新
分布，各点的应力状态发生变化，导致围
岩产生新的弹性变形。这种弹性变形是不
• 根据现有分类所采用的原则，大体上可归并成三 个分类系统：
• 1.按围岩的强度或岩体主要力学性质属性分类。
• 2.以围岩稳定性为基础的综合分类。
• 3.按岩体质量等级的分类10 。
四、围岩稳定性计算
• 围岩稳定性计算是根据不同的岩体结构， 不同的力学属性，简化成不同的力学模型， 应用相应的力学方法，研究围岩的变形破
四川交通职业技术学院道桥系
第 七 章 地 下 工 程 地 质 问 题
主要内容
• 第一节 地应力及洞室围岩的变形与破坏 • 第二节 围岩的工程地质分类及其应用 • 第三节 围岩稳定性计算 • 第四节 地下洞室围岩稳定性的分析方法 • 第五节 地下工程地质问题 • 第六节 保障地下洞室围岩稳定性的处理
应坚持必பைடு நூலகம்的程序，按勘测设计阶段，由浅入深 的做好勘测工作。
14
12
• （1）在选择地下建筑工程位置时，判定拟建工 程的区域稳定性和山体岩体的稳定性(包括洞口 边坡稳定和洞身岩体的稳定)。这时一般多从拟 建洞室山体的地形、地貌、地层岩性、地质构 造、水文地质条件及其它影响建设洞室的不良 地质现象等方面来判定岩体的稳定性。
• （2）在己选定的工程位置上判定地下建筑工程 所在岩体的稳定性。这个阶段除进行—般的岩 体稳定评价以外，还要解决一些与土建设计有 关的岩体稳定方面的问题，这些问题有：
程对比分析。 • 5.取得为工程设计的定量资料和准则。 • 6.建立工程师与地质师9 之间的相互关系。
围岩分类系统
• 目前，国内外比较有系统的围岩分类至少有百十 余种。但是，其中堪称完善且能为众人所接受的 分类是不多的。一个好的分类应当具备下述基本 要求：类别明确，特征突出，符合实际，简单易 行，并且应能经的起工程实践的检验。
坏过程，对围岩稳定性进行定量计算评价 的方法，其重点是计算围岩压力。
• 围岩压力是指围岩作用在支护（衬砌）
上的压力，是确定衬砌设计荷载大小的依
据，围岩压力也称山岩压力或地压。围岩
有松动压力、变形压力、冲击压力和膨胀
压力四种。
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五、地下工程地质问题
• 地下工程修建在各种不同地质条件的岩 体内，所遇到的工程地质问题比较复杂。 从现有的工程实践来看，地下建筑工程的 工程地质问题主要是围绕着岩体稳定而出 现的，一般说来，地下工程所要解决的主 要工程地质问题有如下几方面：
地应力
• 也称天然应力、原岩应力、初始应力、一次 应力，是指存在于地壳岩体中的应力。由于工 程开挖，使一定范围内岩体中的应力受到扰动 而重新分布，则称为二次应力或扰动应力，在 地下工程中称围岩应力。
• 地应力包括岩体自重应力、地质构造应力、 地温应力、地下水压力以及结晶作用、变质作 用、沉积作用、固结脱水作用等引起的应力。
措施
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教学基本要求
• 学习目标 • 1、知道围岩压力变形破坏的基本类型，围岩压
力的表现形式。 • 2、知道地下洞室围岩稳定与哪些因素有关，主
要的地下工程地质问题。 • 3、知道保障地下洞室围岩稳定性的处理方法。 • 【重点】主要的地下工程地质问题的分析及保
障地下洞室围岩稳定性的处理措施。 • 【难点】地下工程地质问题的分析。
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• ①洞室四周岩体的围岩压力的评价(即岩体本身对衬砌 支护的压力评价)；
• ②岩体内地下水压力的评价(即地下水对衬砌支护的压 力)；
• ③提出保护围岩稳定性和提高稳定性的加固措施； • ④在需要时，进行岩体弹性抗力的评价(弹性抗力即在
衬砌对围岩有作用力时，围岩变形所表现出来的抵抗 力。此项评价对于洞室有内压力时较为有用，而对地 下工厂则一般意义不大)。由于地下工程的重要性和各 种自然地质现象的复杂多变，要想详细地弄清楚上述 各种不同的工程地质问题，在进行洞室工程勘测时，
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地下洞室
在岩（土）体内，为各种目的经人工开凿形 成的地下工程构筑物称为地下洞室。
• 研究地下洞室围岩稳定性的实质，是研究岩 体在开凿洞室后，力学变化机理和岩体中应力 分布状况。一般情况下，在查明岩体结构特征 和地应力条件的基础上，根据岩体的强度和变 形特点就可以判别围岩的稳定性。目前用于研 究围岩稳定性的方法有：数学力学计算方法， 围岩的变形和破坏机制分析方法，围岩地质结 构分析和围岩稳定性分类方法，模拟试验方法 等。本章的主要内容有：以岩体结构及地应力 理论为基础；系统的分析岩体变形与破坏机制 和基本类型；介绍围岩的工程分类及其应用。 此外还要讨论围岩稳定4 性的评价方法。
均匀的，从而导致地下洞室周边位移的不
均匀性。
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（二）围岩的破坏
• 1、脆性破坏 • 2、块体滑动与塌落 • 3、层状岩体的弯曲折断 • 4、碎裂岩体的松动解脱 • 5、塑性变形和膨胀 • 6、松散围岩的变形与破坏 • 7、特殊地质问题
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三、围岩的工程地质分类及其应用
• 分类科学也称为分类学，是研究分类理论的内 涵，包括基础、原理、过程及规则，岩体分类的 目的是为了系统的认识岩体的工程特性及其产生 变形和破坏的一般规律，以便有效地利用和改造 岩体，为工程设计和施工提供依据。岩体的分类 目的包括：
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二、洞室围岩的变形及破坏基本类型
• 洞室开挖后，地下形成了自由空间，原来 处于挤压状态的围岩，由于解除束缚而向 洞室空间松胀变形；这种变形大小超过了 围岩所能承受的能力，便发生破坏，从母 岩中分离、脱落，导致坍塌、滑动、隆破 和岩爆等。
• 洞室围岩的变形与破坏程度，一方面取 决于地下天然应力、重分布应力及附加应 力；另一方面与岩土体的结构及其工程地 质性质密切相关。 6
（一）围岩的变形
• 导致围岩变形的根本原因是地应力的存在。
地下洞室开挖前，岩（土）体处于自然平
衡状态，内部储蓄着大量的弹性能，地下
洞室开挖后，这种自然平衡状态被打破，
弹性能释放，一定范围内的围岩发生弹性
恢复变形。另一方面，由于围岩应力重新
分布，各点的应力状态发生变化，导致围
岩产生新的弹性变形。这种弹性变形是不
• 根据现有分类所采用的原则，大体上可归并成三 个分类系统：
• 1.按围岩的强度或岩体主要力学性质属性分类。
• 2.以围岩稳定性为基础的综合分类。
• 3.按岩体质量等级的分类10 。
四、围岩稳定性计算
• 围岩稳定性计算是根据不同的岩体结构， 不同的力学属性，简化成不同的力学模型， 应用相应的力学方法，研究围岩的变形破
四川交通职业技术学院道桥系
第 七 章 地 下 工 程 地 质 问 题
主要内容
• 第一节 地应力及洞室围岩的变形与破坏 • 第二节 围岩的工程地质分类及其应用 • 第三节 围岩稳定性计算 • 第四节 地下洞室围岩稳定性的分析方法 • 第五节 地下工程地质问题 • 第六节 保障地下洞室围岩稳定性的处理
应坚持必பைடு நூலகம்的程序，按勘测设计阶段，由浅入深 的做好勘测工作。
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• （1）在选择地下建筑工程位置时，判定拟建工 程的区域稳定性和山体岩体的稳定性(包括洞口 边坡稳定和洞身岩体的稳定)。这时一般多从拟 建洞室山体的地形、地貌、地层岩性、地质构 造、水文地质条件及其它影响建设洞室的不良 地质现象等方面来判定岩体的稳定性。
• （2）在己选定的工程位置上判定地下建筑工程 所在岩体的稳定性。这个阶段除进行—般的岩 体稳定评价以外，还要解决一些与土建设计有 关的岩体稳定方面的问题，这些问题有：