工程地质课件 第八章 不良地质现象及其防治

8常见不良地质现象及其防治8.1 崩塌与滑坡不良地质现象（亦称地质灾害）包括崩塌、滑坡、泥石流、岩溶等，是山区公路、建筑的常见灾害。

如香港、马来西亚等。

一、崩塌㈠概念：1、崩塌——陡峻斜坡上岩（土）块突然下倾、翻滚、崩落的现象。

2、类型：⑴山崩——规模巨大的山坡崩塌。

⑵碎落——坡面风化层的顺坡滑落。

⑶滚石——个别岩块崩落。

㈡形成条件1、地形：①坡高＞30m②坡度陡＞45°③坡面起伏大，呈锯齿状。

2、岩性：①坚硬、脆性岩石的陡峭斜坡。

如图8－2所示。

②软、硬互层差异风化起伏坡面。

如图8－3所示。

3、构造：弱面切割，沿构造面发生破坏。

4、其它：强风化、暴雨地震、人为开挖、爆破等。

㈢防治1、防治原则：⑴选址：尽量考虑避开或设防。

⑵设计施工：避开高陡坡、大开挖、爆震等。

2、防治措施：⑴清理坡面危石。

⑵坡面加固：喷浆、抹面、锚固等。

如图8－4所示。

⑶拦截：修筑拦截平台、挡墙等。

如图8－6所示。

⑷排水。

二、滑坡㈠滑坡概念：——岩（土）体在重力作用下沿滑动面（平面、曲面）整体下滑的现象。

特点：常见、危害大、类型多、规模大。

如①滑坡堵塞小江（金沙江支流）使其改道；②意大利瓦依昂(Vaiont)水库左岸1.5亿m3滑坡(1963.10)，造成洪水泛滥，淹没下游村庄，死亡3000多人。

滑坡的形态要素如图8－7所示。

㈡边坡的稳定条件：滑坡体的下滑力（矩）小于抗滑力（矩），反之则会发生滑坡。

如图8－8所示。

图8－8 主、被动岩体示意图主、被动岩体的平衡条件：11122≥+==d G LRd G M M k T R τ式中：；k 边坡稳定安全系数—；、、M M T R 下滑力矩边坡体的抗滑—；、、G G 被动岩体的重力主—21；、、d d 心垂面的距离被动岩体重心到滑动中主—21 ；L 滑动面的弧长—滑动面上的抗剪强度—τ㈢滑坡的形成条件：⑴岩性：易产生滑坡的情形——①易亲水软化的软质岩层。

②有弱面的坚硬岩层。

⑵构造：是决定滑坡与否的控制因素。

⑶坡度：坡陡是滑坡的基本条件⑷水：水增大滑坡体的下滑力，减少抗滑力（τ↓），相当加润滑剂，是形成滑坡的主要条件。

“十雨九滑”⑸人为因素：开挖、爆震破坏等。

㈣滑坡防治：1、选址考虑：避开或综合治理。

2、排除地表水和地下水，控制水的影响，使坡体τ↑。

如图8－14所示。

3、减小下滑力：削坡减载——G1↓4、增大抗滑力：⑴坡脚筑支挡物（如桩、墙、垛等）——τ↑⑵坡脚留缓、留大——G2↑⑶边坡体加固（如锚喷、注浆等化学加固），提高滑动面抗滑力（矩）。

以上2～4项系根据主、被动岩体的平衡原理所采取的防治措施。

如图8－15所示。

8.2 泥石流概念：泥石流——突发的含有大量泥沙、石块与水的洪流。

特点：发生时间短、能量大、危害大，可淹没、推毁乡镇、农田。

例：云南东川的因民、落雪、烂泥坪等地的泥石流。

8.7舟曲特大泥石流等一、泥石流的形成条件：1、地质条件：⑴岩性软弱，风化强烈。

⑵构造复杂、发育。

⑶地震频繁。

2、地形条件：地形陡峻、山高谷深。

以上1～2是产生泥石流中固体的因素。

3、水：是产生泥石流的基本动力和触发条件，尤其在暴雨期间。

4、人类活动的影响：①植被遭受破坏；②非正常的开挖、爆破震动等。

二、泥石流的防治措施：1、水土保持：——根治措施⑴平整山坡；⑵植被恢复；⑶建立良好的排水系统；⑷采取拦截、支挡措施。

2、跨越：采取桥、隧、洞等方式跨越泥石流区。

3、排导（如图8－17所示）：⑴下挖排导沟排走泥石流；⑵修筑导流堤排走泥石流。

4、滞流、拦截：⑴滞流：在泥石流沟中筑一系列矮坝。

如图8－18所示。

①拦截部分泥砂石块，减弱泥石流的流量。

②减缓沟床纵坡，降低泥石流流速。

③固定沟床，防止沟床下切、塌坡。

⑵拦截：修筑拦渣坝或停淤场，拦截泥石流的固体物质，仅让水流过拦渣坝。

8.3 岩溶(Karst)※岩溶概念：岩溶——石灰岩等可溶性岩层在流水的机械、化学作用下产生的:①特殊地貌形态——石林、石笋等（如云南）；②溶洞特殊水文地质现象——溶洞、溶沟、暗河等（如粤北、粤西、广西等）。

如图8－19、20所示。

※岩溶产生的主要地质问题：①溶洞水活动，产生地基冒水、冲淹、涌水等问题；②地下洞穴顶板坍塌，导致地基塌陷、下沉、开裂等问题。

如花都市场商铺、清远教师楼等。

云南石林1云南石林2石笋1石笋2溶洞（善卷洞）溶洞（张家界）溶沟暗河1暗河2一、岩溶的形成条件：1、可溶性岩石：如石灰岩、白云岩、盐岩等。

2、岩石透水性强：在断层破碎带、背斜轴部等处，裂隙发育，透水性强，是岩溶发育部位。

3、水的溶蚀性强：水中CO2含量高，对石灰岩等可溶性岩石溶解速度快。

4、水的流动性好：在多雨地区的裂隙发育部位或有深切谷、侵蚀沟处，因雨水补给充沛，可形成大量渗流或通畅的排泄，是岩溶发育的基础。

二、岩溶的处理措施：1、疏导：用明沟、泄水洞等进行疏导，避免岩溶水对工程造成影响。

2、跨越：以桥、涵等建筑物跨越流量比较大的溶洞、暗河。

3、加固：采取加固措施防止溶洞突然塌陷，具体措施有：⑴充填：对于容积大的溶洞，可砌片石墙加固；对于容积小、深度大的溶洞，用大块石或混凝土充填。

如图8－26所示。

⑵崩落：采取爆破崩落顶板方法消除溶洞。

⑶衬砌加固，对于隧道等地下建筑。

4、堵塞：对于干涸溶洞，用注浆方法作堵塞处理。

5、钻孔充气：避免真空吸蚀（空吸效应）作用造成地面塌陷及气浪冲击灾害。

如弓长岭矿区垮塌问题。

6、恢复水位：向溶洞内灌水，避免地面塌陷。

8.4 地震一、概念⒈地震：因构造、火山、陷落、激发等原因造成地壳突然破裂、塌陷、火山爆发等产生震动，以弹性波形式传到地表。

是地壳构造运动的一种表现，是一种地质现象和破坏性很强的自然灾害：强烈地震可以瞬间造成大范围的城乡沦为废墟。

唐山地震1唐山地震2（震后某机械厂）汶川地震引发特大泥石流⒉震源：地壳或地幔中发生地震的地方。

⒊震中：震源在地面的垂直投影。

⒋地震波：地震时震源释放的弹性波（应变能）。

分为：⑴体波：纵波P——压缩波横波S——剪切波⑵面波：瑞利波——R 勒夫波——Q⒌震级：表示地震释放出能量的大小。

如7级地震的能量相当30个两万吨级的原子弹爆炸能（2×1015焦耳）⒍烈度：地面各种建筑物受地震影响破坏的程度。

与震级、源深、震中距离、地震波通过介质等有关。

震级↑,源深↓,震中距离↓,则烈度↑烈度分为区域烈度、场地烈度（根据场地条件调整后的烈度）、设计烈度（设防烈度）。

7度烈度的破坏程度：（1）砖石房屋大多数轻微损坏，许多损坏、破坏。

（2）结构物、院墙:不坚固者少数破坏，比较坚固者损坏。

砖石、囱、塔：损坏；碑石、纪念物很多轻微损坏；道路有小裂缝，新修路坡有塌方（3）地表：干土中有小裂缝，潮湿、松散土中有较多大裂缝，堤坎滑坡，河水水位变化。

（4）悬挂物、摆放物（书等）强烈摇摆、坠落，轻型家具发生移动。

二、地震成因1、天然地震——⑴构造地震：构造作用产生，主要地壳断裂；⑵火山地震：火山喷发、岩浆活动产生；⑶陷落地震：洞穴、地层崩塌陷落产生；⑷激发地震：外界原因诱发水库、深井注水等。

2、人为地震——爆破、大开挖等引起。

多数比较轻微、影响范围小，可以预防。

三、地震对建筑物的危害㈠地震力（地震波产生的惯性力）破坏：使建筑物开裂、变形、甚至破坏，其中水平振动危害比较大。

计算：水平地震力P H=K H Q竖向地震力P V=K V QQ——建筑物自重K H、K V——水平、垂直地震系数K H=a/gK V=0.3～0.5K H㈡地变形破坏：使地表产生断裂错动、地裂缝、地倾斜，造成建筑物破坏。

㈢造成软弱地基（指软粘土、可液化饱和砂土）变形、失效：强烈地震→地基变形、液化→承载力大大降低或消失→建筑物、路桥破坏。

软弱地基的抗震性能差，其上建筑物破坏严重。

因此，软弱地基不宜直接作为建筑地基。

㈣造成滑坡、崩塌与泥石流等灾害：摧毁路桥、建筑物，掩埋城乡，并爆发洪水灾害。

故建筑物、道路等应避开这些地段。

四、防震原则：（一）一般建筑工程——详见“地震工程概论”、“防震设计规范”1、建筑规划：应考虑适当的（1）建筑密度；（2）安全疏散的通路，防震与防火疏散结合；（3）易产生火灾、爆炸、毒气扩散的工业建筑，应远离市区、人口密集区，并有足够的防护距离。

（4）充分估计震后停水、停电、停气造成的次生灾害。

2、建筑结构设计（1）平面布置：选择有利抗震的建筑平面——①保证结构整体性：☆构件本身可靠，承载力、刚度足够，构件间连接可靠；☆刚度均匀。

形成完整的独立单元。

②使建筑物质量中心、刚度中心重合，避免在水平荷载作用下发生扭转。

一般矩形、方形、圆形有利。

③避免在平面转角处设置梯间（为应力比较集中的部位）。

④避免立面上局部突出和刚度突变。

（2）减轻结构自重，并降低重心位置，避免头重脚轻。

例：智利一古老三层酿酒厂——一百多年间多次地震没问题，后因改进工艺，将设备搬到楼上，提高了重心。

在六十年代的一次地震中发生严重破坏，伤亡惨重。

3、合理选择场地、地基，保证地基稳定性。

不利抗震的场地：地势低洼、土质疏松、河边、湖边、山坡等不利抗震的地基：软土、易液化土4、确保建筑施工质量。

（二）道路桥梁防震原则Ⅰ、路基防震原则1、平原地区路基：（1）主要震害：①路堤纵向开裂：多发生在路肩与行车道、新老路基之间，软弱地基上路堤开裂情况更严重。

②边坡滑动：因边坡辗压质量差、坡脚浸水等③路堤坍塌、下沉：坍塌多发生在松散、浸水的粉土、砂土路堤中；下沉因地基土触变、液化等引起④路面波浪起伏变形：路线走向与震波方向一致，地震面波引起⑤桥头路堤下沉、开裂、坍塌⑥路基错断、沉陷、开裂、喷水冒砂等：地裂缝引起（2）防震原则：①避免在低洼地带修筑路基，线路应尽量远离河岸、水渠布置；②加固易触变、液化的软弱地基；③加强路基排水，避免路侧积水；④严格控制路基压实的均匀性，避免路肩与行车道压实不均匀；⑤使新老路基结合可靠，如老路加宽时采取边坡上挖台阶、压实新路基等⑥尽量选用粘性土填筑路基，避免用粉土或砂土⑦加强桥头路堤的防护工程。

2、山岭地区路基：（1）主要震害：①路堑边坡滑坡与崩塌：滑坡多发生在软岩、地下水发育、存在构造弱面的松散堆积层边坡路段，崩塌则多发生在裂隙发育、岩体破碎的岩质高边坡路段。

②半填半挖路基的上坍下陷：挖方边坡的滑坡与崩塌为上坍，与①类似；填方部分开裂与沉陷为下陷。

因二者密实度及基底存在差异，易沿填挖交界面开裂、滑塌。

③挡土墙砌缝开裂、墙体变形与倾倒：砌缝开裂最常见，与地基不均匀沉降、砂浆强度不够等有关；墙体变形与墙背土压力增大有关；二者常见于7～8度烈度区。

墙体倾倒与地基软弱、地震力强、土压力增大等有关。

（2）防震原则：①沿河布线应尽量避开潜在大规模崩塌、滑坡地段；②避免对自然山体及其植被的破坏，严格控制挖方边坡高度，加固易崩塌、滑坡地段的松散岩体，避免在高烈度区岩体严重风化地段采用大爆破施工。