工程地质-第六章 不良地质现象的工程地质问题

3. 地震液化效应
砂土液化：粉细砂土层饱和时受震产生。
4. 地震激发地质灾害的效应
6.7 不良地质现象对 地基稳定性的影响
• 地基：直接支承建筑物重量的地层部分； • 基础：建筑物在地下直接与地基相接触的部分。
6.7.1 地基承载力
1. 地基承载力：地基所能承受由建筑物基础 传来的荷载的能力。 两个条件：
泥石流的防治措施
• 原则：以防为主，兼设工程措施。
1. 预防： 上游汇水区做好水土保持工作； 调整地表径流； 加固岸坡。
2. 拦截：中游流通区设 置一系列拦截构筑物； 3. 排导：下游设置排导 措施使泥石流顺利排 除。
6.5 岩溶与土洞
• 岩溶（喀斯特）：由于地表水或地下水对 可溶性岩石溶蚀的结果而产生的地质现象， 如溶沟溶槽、溶洞、暗河等； • 土洞：地表水和地下水对土层的溶蚀和冲 刷而产生空洞，空洞的扩展，导致地表陷 落的地质现象。
6.2.1 流水的侵蚀作用
1. 流水对河床的冲刷
河床冲刷条件： 水流未被泥砂饱和
临界流速
vCR A d
2. 流水对河岸的掏蚀
6.2.2 河谷的类型及河流阶地
河谷成因分类： • 构造谷：向斜谷，地堑断裂谷； • 侵蚀构造谷：断层谷、背斜谷、单斜谷； • 侵蚀谷。
侵蚀谷→河谷的三阶段
第一阶段：峡谷型，包括隘谷、嶂谷和峡谷。 第二阶段：河漫滩河谷； 第三阶段：成型河谷。
岩的物理力学性质和工程要求确定。
• 防治方法
①覆盖防治风化营力入侵的材料，如沥青、水泥、黏土盖层 等； ②灌注胶结和防水的材料，如水泥、沥青、水玻璃、黏土等 浆液； ③整平地区，加强排水； ……
6.2 河流地质作用
流水能量的消耗： （1）水的粘滞性、紊 流、环流、波浪及涡 流等； （2）侵蚀作用； （3）搬运作用。
• • • • • 挖填； 跨盖； 灌注； 排导； 打桩。
6.6 地震及其效应
震源；
震中。
浅源地震：≤70km；
中源地震：70km~300km； 深源地震：300~700km。
主震；
余震。
地震成因
• • • • 构造地震； 火山地震； 陷落地震； 人工触发地震。
地震波的传播
震级与烈度
6.7.3 断裂对地基稳定性的影响
1. 活动断裂：在全新世地质时期（距今一万 年）内有过较强烈的地震活动或近期正在 活动，在将来（今后100年）可能继续活 动的断裂。 2. 发震断裂：在活动断裂中，近期（近500 年来）地震活动中，震级M≥5的震源所在 的断裂；或在未来的100年内，可能发生 M≥5级地震的断裂。
• 治理措施： （1）排水 地表排水； 地下排水。
坡脚平孔排水 边坡排水沟
（2）支挡； （3）刷方减重；
（4）改善滑动面 （带）的岩土性 质。
抗滑桩排
抗滑挡墙
预应力锚索框架
6.3.6 崩塌
崩塌危害： • 崩塌会使建筑物，有时甚至使整个居民点 遭到毁坏，使公路和铁路被掩埋； • 崩塌有时还会使河流堵塞形成堰塞湖，这 样就会将上游建筑物及农田淹没； • 在宽河谷中，由于崩塌能使河流改道及改 变河流性质，而造成急湍地段。
6.3.5 滑坡的治理
治理原则： • 滑坡的治理，要贯彻以防为主、整治为辅的原则； • 尽量避开大型滑坡所影响的位置； • 对大型复杂的滑坡，应采用多项工程综合治理； • 对中小型滑坡，应注意调整建筑物或构筑物的平 面位置，以求经济技术指标最优； • 对发展中的滑坡要进行整治，对古滑坡要防止复 活，对可能发生滑坡的地段要防止滑坡的发生； • 整治滑坡应先做好排水工程，并针对形成滑坡的 因素，采取相应措施。
泥石流分类： • 水石流型泥石流：多粗颗粒，少黏土质； • 泥石流型泥石流：含粗碎屑物质和相当多 的细粒物质； • 泥水流型泥石流：基本上由细碎屑和黏土 物质组成。
泥石流形成条件
1. 地形条件
（1）泥石流形成区 （上游） （2）泥石流流通区 （中游）
（3）泥石流堆积区 （下游）
2. 地质条件： ①汇水区和流通区广泛分布厚度很大、结构 松软、易于风化、层理发育的岩土层； ②薄弱的构造：断层、裂隙、劈理、片理、 节理等； 3. 水文气象条件 短时间大量的水流
6.3 滑坡与崩塌
• 滑坡：斜坡土体和岩体在重力作用下失去 原有的稳定状态，沿着斜坡内某些滑动面 （或滑动带）作整体向下滑动的现象。 • 崩塌：陡峻或极陡斜坡上，某些大块或巨 块岩块，突然地崩落或滑落，顺山坡猛烈 地翻滚跳跃，岩块相互撞击破碎，最后堆 积于坡脚的过程。
6.3.1 滑坡的构造
滑坡特点： • 滑动体的整体性； • 移动方式为滑动；
1）保证地基受荷后不会使地基发生破坏而丧失稳定； 2）地基变形不超过建筑物对地基要求的容许变形值。
2. 持力层：地基中直接支持建筑物荷载的土 层。
要求：
1）承载能力高； 2）变形小；
3）有利于建筑物和地基的稳定。
6.7.2 岩溶与土洞对地基稳定性的 影响
1. 当施加附加荷载或振动荷载后，洞顶坍塌，使地 基突然下沉； 2. 地表岩溶有溶槽、石芽、漏斗等，造成基岩面起 伏较大，并且在凹面处往往有软土层分布，地基 横向不均匀； 3. 基础埋置在基岩上，其附近有溶沟，竖向岩溶裂 隙、落水洞等，有可能使基础下岩层倾向临空面 的软弱结构面产生滑动。
6.3.3 滑坡的发育过程
（1）蠕动变形阶段：
• 斜坡岩土强度降低，内部剪切力增加； • 某一部分微小变形，坡面出现拉张裂缝，裂缝处 出现渗水； • 两侧剪切裂缝相继出现； • 坡脚附近岩土挤压、滑坡出口附近潮湿渗水； • 破裂面逐渐联通。
（2）滑动破坏阶段：
• 滑坡后缘迅速下陷； • 滑坡壁出露增高； • 滑坡体分裂成数块， 地面形成阶梯状地形； • 滑坡舌形成； • 滑动面附近湿度增大。
土洞类型： （1）由地表水下渗发生机械潜蚀作用形成 • 土层性质：含碎石的砂质物土层； • 土层底部必须有排泄水流和土粒的良好通 道； • 地表水能直接渗入土层中：
土中孔隙渗入
土中裂隙渗入 沿洞穴或管道流入
（2）由岩溶水流蚀作用形成
该类土洞发育快慢决定于：
•基岩面上覆土层性质；
•地下水活动强度； •基岩面附近岩溶和裂隙 发育程度。
第六章 不良地质现象 的工程地质问题
6.1 风化作用
位于地壳表面或接近于地面的岩石经受 着风、电、大气降水和温度等大气营力以 及生物活动等因素的影响，岩石会发生破 碎或成分变化，这种变化过程称为风化。
物理风化 风化营力
化学风化
生物风化
1. 物理风化作用
单纯的机械破坏； 化学成分不改变；
岩石发生崩解、破碎、形成岩屑，由坚硬 变疏松。
地震效应
1. 地震力效应
卓越周期： I级——稳定岩层，卓越周期为0.1s~0.2s，平均0.15s； II级——一般土层，卓越周期为0.2~0.4s，平均0.27s； III级——松软土层，卓越周期在II~IV级之间； IV级——异常松软土层，卓越周期为0.3~0.7s，平均0.5s。
2. 地震破裂效应 （1）地震断层 （2）地裂缝
崩塌发育条件： （1）山坡的坡度及其表面构造： • 坡度：造成崩塌作用要求斜坡外形高而且 陡竣，其坡度往往达55°~75 ° ； • 表面构造：如果山坡表面凹凸不平，则沿 突出部分可能发生崩塌。然而山坡表面的 构造并不能作为评价山坡稳定性的唯一依 据，还必须结合岩层的裂隙、风化等情况 来评价。
（2）岩石性质和节理程度：
6.5.3 岩溶与土洞的工程地质问题
1. 溶蚀岩石的强度大为降低； 2. 造成基岩面不均匀起伏； 3. 漏斗对地面稳定性的影响； 4. 溶洞和土洞对地基稳定性的影响 （1）溶洞和土洞分布密度和发育情况； （2）溶洞或土洞的埋深对地基稳定性影响； （3）抽水对土洞和溶洞顶板稳定的影响。
6.5.4 岩溶与土洞地基的防治
河流阶地分类
（1）侵蚀阶地； （2）堆积阶地； ①上迭阶地； ②内迭阶地； ③嵌入阶地； （3）基座阶地。
6.2.3 河岸掏蚀破坏的预测和防护
• 预测 • 防护：
（1）直接防护边岸不受冲蚀作用的措施，如抛石、铺砌、混 凝土块堆砌、混凝土板、护岸挡墙、岸坡绿化等； （2）调节径流以改变水流方向、流速和流量等措施。
• 震级：μ m为单位表示离开震中100km的标准地震 仪所记录的最大振幅，并用对数表示。
lg E 11.8 5M
• 烈度：表明地震对具体地点的实际影响， 不仅取决于地震能量，同时受震源深度、 震中距离、地震波的传播介质及表土性质 等条件的强烈影响。
V度以下地区：一般安全系数的建筑物足够稳定； VI度地区：一般不采取加固措施；
可透水
岩体内有裂隙
（2）水质
CaCO3 CO2 H2O ƒ Ca 2HCO
（3）水在岩体内活动方面 溶蚀
2
3
冲刷
6.5.2 土洞与潜蚀
• 潜蚀：地下水 或者地表水流 入地下土体内， 将颗粒间可溶 成分溶滤，带 走细小颗粒， 使土体被掏空 成洞穴的地质 作用。
• 机械潜蚀
• 溶滤潜蚀
影响因素： （1）温度（主要）
（2）水
2. 化学风化作用：岩石在水和各种水溶液的化学作用
和有机体的生物化学作用下引起的破坏作用。 （1）水化作用
如硬石膏CaSO4 普通石膏CaSO4· 2H2O
（2）氧化作用
如黄铁矿FeS2 硫酸亚铁FeSO4和硫酸H2SO4
（3）水解作用
如正长石 高岭土、石英和氢氧化钾
高岭土、石英和碳酸钾
（4）溶解作用
容易溶解：卤化盐类（岩盐、钾盐），硫酸盐，碳酸盐等。
3. 生物风化作用 岩石在动、植物及微生物影响下所起的 破坏作用。 物理与化学作用的综合。
风化程度
风化带： • 微风化带 • 弱风化带 • 强风化带 • 全风化带