工程地质分析原理

绪论

1、工程地质学：研究地质环境和人类工程活动之间相互制约相互作用的关系，并保证这种关系向良性发展的学科。

2、工程地质条件：与工程活动有关的地质环境。

a、岩（土）体类型及工程地质性质；

b、地质构造（区域稳定性）；

c、地形地貌；

d、水文地质条件；

e、物理地质现象（不变地质现象）；

f、天然建筑材料（土料、石料）。

3、工程地质问题：威胁和影响工程建筑物设计合理、安全可靠、正常运行。

a、区域稳定性问题；

b、岩（土）体稳定问题；

c、与渗流有关的问题；

d、与河湖冲淤有关的问题。

4、工程地质分析的基本方法：

a、自然历史分析法（定性分析）；

b、数学力学分析法：

地质条件—概化—>地质模型—边界条件—>数学力学模型——>数值模拟—验证—>定量评价（预测）

c、模型模拟实验法：模型试验法（相同原理）；模拟实验法（相似原理）。

d、工程地质类比法（比拟法）：拟建区与地质条件相似的已建区进行比较，应用已建区的一些成果。

5、工程地质学的基本任务：研究人类工程活动与地质环境之间的相互制约，以便合理开发和有效保护地质环境，防治可能发生的地质灾害。

第一章．地壳岩体结构特征的工程地质分析

1、结构面：指岩体中具有一定方向、力学强度相对较低，两向延伸的地质界面。

2、结构体：结构面在空间的分布和组合可将岩体切割成不同形状并包围的岩石块体。

3、结构面的成因类型：

4、岩体结构分类：

a、整体块状结构：整体结构（连续介质）、块状结构（不连续介质）；

b、层状结构：层状结构、薄层状结构（均为不连续介质）；

c、碎裂结构：镶嵌结构、层状碎裂结构、碎裂结构（均为不连续介质）；

d、散体结构（似连续介质）。

第二章．地壳岩体的天然应力状态

1、天然应力：存在于地壳中未受工程扰动的应力状态。

分类：

a、三向相等的静水应力式：σx=σy=σz=γh；

b、竖直应力为主；

c、水平应力为主。

2、我国地应力场空间分布的一般规律（P45）

(1)最大主应力轴空间展布的规律性：大致与察隅和伊斯兰堡连线的夹角平分线方向一致。仅伊斯兰堡外侧和察隅外侧不同。

(2)三向应力状态空间分布的规律性：

a、潜在逆断层型（喜马拉雅山前缘一带）：两水平主应力大于垂直主应力（强烈的水平挤压区），区内最大主应力的方向总体近南北向，垂直于该区的主要山脉走向；

b、潜在走滑型（中西部广大地区）：只有一个水平主应力大于垂直主应力（中等挤压区）；

c、潜在正断层型和张剪性走滑型（东部和东北部）：新生代以来区内正断层和地堑式断陷盆地十分发育，其发育方向主要是北东—北北东向。

3、高地应力区的地质地貌现象：

a、隆爆现象：形态上表现为细长的隆褶或类似于低角度逆断层的断隆，一般高度较小，通常仅为1.5～2m；

b、席状裂隙：出露于地表的侵入岩体内，广泛发育一种近水平平行分布的区域性裂隙，通常上部较密，向下逐渐变稀疏；

c、谷下水平卸荷裂隙及谷坡内的水平剪切蠕动变形带：在高地应力区内较开阔的河谷下经常有一系列开口良好，透水性很强的水平卸荷裂隙发育；发育在谷坡内的水平剪切蠕动变形带是高地应力区常见的另一种应力释放性表生时效变形现象。这类变形带是在河谷形成的不同阶段，由差异回弹导致的沿坡脚附近已有平缓结构面发生的减速型剪切蠕动变形的产物；

d、岩芯饼化现象：是高地应力区所特有的一种岩体力学现象。是钻进过程中差异性卸荷回弹的产物；

e、钻孔崩落现象：由孔壁应力集中部位破坏所引起；

f、钻孔缩径现象：本来呈圆形的钻孔经过一段时间后变形会椭圆形，即某一方向的钻孔直径缩减了。

g、岩爆。

第四章．活断层的工程地质研究

1、活断层：目前还在持续活动，或在近期地质历史时期活动过，极可能在不远的将来重新活动的断层。活动方式（特征）：蠕滑：持续不断的缓慢蠕动；粘滑：间断地、周期性突然错动；混合型。

2、类型：

正断层：上盘下降、多发生变形破化

逆断层：上盘上升、易引起明显形变

平移断层（走向滑动）：

3、活断层的鉴别标志：

(1)地质标志：

a、地表上第四纪中晚期的沉积物被错断；

b、断层带中的一些物质、一般多是松散、未胶结的、成分比较新的。

(2)地貌标志：

a、两种截然不同的地貌单元分界线，加强了这种差异性；

b、叠次出现的一些断层崖、三角面、断层陡坎，沿走向线分布；

c、使同一个地貌单元分解和异常；

d、活断层使一系列河谷分水系发生同步的错移和转折；

e、不良地质现象（滑坡、崩塌、泥石流等工程动力现象）呈线性密集分布；

f、湖泊鼓丘呈斜对称分布或珠状分布。

(3)水文地质标志：

a、温泉地热异常，呈带状分布；

b、活断层发育一代，发现地下水化学成分异常，主要是微量元素异常；

c、断层带两侧，地下水位异常。

(4)历史地震标志：

a、史书上有地表变形和地震记载；

b、古建筑物上留有被错断的痕迹。

(5)其他标志：

a、大地测量的地形面资料；

b、现代地震台网的资料；

c、地球物理场异常现象。

第五章．地震的工程地质研究

1、基本烈度：今后一定时期，在一定地点一般场地条件下可能遭到的最大地震烈度。

场地烈度：

设计烈度：