工程地质第六章分析
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工程地质学-第六章岩质边坡
综合评估
综合多种方法对加固后的边 坡进行评估，得出较为准确 的评估结果，为后续的工程 设计和施工提供依据。
04 岩质边坡的监测与预警
监测内容与方法
变形监测 通过测量边坡的位移、倾斜、沉 降等参数，评估边坡的稳定性。 方法包括全站仪测量、GPS监测、 裂缝尺等。
声波监测 利用声波在岩石中的传播速度和 波形变化，判断边坡内部的裂隙、 破碎带等结构特征。
准确性和完整性。
数据处理与分析
03
建立数据处理中心，对采集的数据进行实时处理、分析，提取
关键信息，为预警提供依据。
预警系统运行与维护
数据采集与传输
确保传感器正常运行，数据能够实时、准确地传输到数据处理中心。
预警阈值调整
根据实际监测数据和工程经验，适时调整预警阈值，提高预警的准 确性和可靠性。
系统维护与升级
稳定性计算模型
01
02
03
极限平衡法
基于力的平衡原理，通过 计算岩体的滑动力和抗滑 力，评估边坡的稳定性。
有限元法
通过建立边坡的有限元模 型，模拟岩体的应力分布 和变形过程，预测可能的 破坏模式和稳定性状况。
离散元法
针对岩体的离散性质，模 拟岩块之间的相互作用和 运动过程，评估边坡的整 体稳定性。
工程地质学-第六章岩质边坡
目录
• 岩质边坡的定义与分类 • 岩质边坡的稳定性分析 • 岩质边坡的加固与防护 • 岩质边坡的监测与预警 • 岩质边坡工程实例分析
01 岩质边坡的定义与分类
定义
总结词
岩质边坡是指由岩石构成的边坡，其稳定性对工程安全至关重要。
详细描述
岩质边坡是由各种岩石（如沉积岩、岩浆岩、变质岩等）构成的边坡，其特点是岩石的物理、化学和力学性质较 为稳定，不易发生风化、侵蚀等现象。岩质边坡的稳定性对于工程安全具有重要意义，特别是在山区、河流两岸 等地区，岩质边坡的稳定性问题尤为突出。
第六章 不良地质现象的工程地质问题
呈不着底的悬移运动，这种泥砂称为悬移质泥 砂。
❖ 流水对河床冲刷的重要条件是只有当水流未被 泥砂饱和时才会发生冲刷。
如果上游河段流来的水流中含有泥砂量小
于这一河段的输砂能力，则由于输砂能力未被 充分利用就会冲刷；
如果输砂量超过了这一河段的输砂能力则产生沉积。Fra bibliotek大家好
29
大家好
30
2. 流水对河岸的掏蚀
大家好
15
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16
三、岩石风化程度和风化带
（一）岩石风化程度 岩石风化的结果，使原来母岩性质改变，形成
不同风化程度的风化岩。按岩石风化深浅和特征，
可将岩石风化程度划分为五级。
风化程度 未风化 微风化 弱风化 强风化
杂
全风化
岩石结构 未变
基本未变 部分破坏 大部分破坏
矿物成分 未变
基本未变 稍微变质 显著变化
大家好
21
基本概念
❖ 何谓河流?
是在河谷中流动的常年水流，河谷由谷底、河 床、谷坡、坡缘及坡麓等要素构成。
大家好
22
河流的构成?
主流: 由重力作用引起的流动; 付流: 由其它力引起的流动。 层流：水质点运动轨迹互相平行； 紊流：水质点运动轨迹互相相交，且杂乱无章。
水流流速？
河流中的流水具有一定的流速（v）， 即流水有一定的动能（E），这里的流速为平 均流速。
大家好
36
横向环流作用结果
❖ 凹岸受到冲刷，凸岸接受堆积 ❖ 河弯不断向下游发展，形成蛇曲 ❖ 洪水期间会发生截弯取直，从而形成牛
轭湖。
大家好
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❖ 流水对河床冲刷的重要条件是只有当水流未被 泥砂饱和时才会发生冲刷。
如果上游河段流来的水流中含有泥砂量小
于这一河段的输砂能力，则由于输砂能力未被 充分利用就会冲刷；
如果输砂量超过了这一河段的输砂能力则产生沉积。Fra bibliotek大家好
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2. 流水对河岸的掏蚀
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三、岩石风化程度和风化带
（一）岩石风化程度 岩石风化的结果，使原来母岩性质改变，形成
不同风化程度的风化岩。按岩石风化深浅和特征，
可将岩石风化程度划分为五级。
风化程度 未风化 微风化 弱风化 强风化
杂
全风化
岩石结构 未变
基本未变 部分破坏 大部分破坏
矿物成分 未变
基本未变 稍微变质 显著变化
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基本概念
❖ 何谓河流?
是在河谷中流动的常年水流，河谷由谷底、河 床、谷坡、坡缘及坡麓等要素构成。
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河流的构成?
主流: 由重力作用引起的流动; 付流: 由其它力引起的流动。 层流：水质点运动轨迹互相平行； 紊流：水质点运动轨迹互相相交，且杂乱无章。
水流流速？
河流中的流水具有一定的流速（v）， 即流水有一定的动能（E），这里的流速为平 均流速。
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横向环流作用结果
❖ 凹岸受到冲刷，凸岸接受堆积 ❖ 河弯不断向下游发展，形成蛇曲 ❖ 洪水期间会发生截弯取直，从而形成牛
轭湖。
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《工程地质学》孔宪立_石振明第六章(中)
§6.4 泥石流
一、泥石流及其分布 二、泥石流形成条件 三、泥石流分类 四、泥石流的防治措施
85-1
一、泥石流及其分布
泥石流——含有大量泥砂、石块等固体物质， 突然爆发的，具有很大破坏力的特殊洪流。
85-2
85-3
85-4
泥石流的危害
85-5
泥石流的危害
85-6
2004年7月，云 南省德宏州盈江县 先后发生了两次特 大洪涝泥石流灾害，
该溶洞有上、中、下三层，每层相互连通。 上洞、中洞属同一水平溶洞系统，都很开阔， 可容数百人；下洞中发育有近100m的地下河， 沿地下河行舟可以直通地面。
85-46
岩溶的形态特征 ——暗河
85-47
岩溶的形态特征 ——石林瀑布
85-48
85-49
二、岩溶的形成条件及发育规律
岩溶的形成条件
可溶性岩石
岩盐类岩石 岩溶发育在 硫酸盐类岩石
碳酸盐类岩石
85-29
漓江两岸如诗如画的风景
85-30
85-31
85-32
岩溶的形态特征 ——溶沟
85-33
岩溶的形态特征 ——溶沟和石芽
85-34
岩溶的形态特征 ——石芽
85-35
岩溶的形态特征 ——石林
85-36
岩溶的形态特征 ——漏斗
85-37
85-12
沉积区
一般位于山口外或 山间盆地的边缘，地形 较平缓。泥石流至此速 度急剧变小，最终堆积 下来，形成扇形、锥状 堆积体，有的堆积区还 直接为河漫滩或阶地。
85-13
85-14
85-15
水源条件
泥石流形成必须有强烈的地表径流，地表 径流是暴发泥石流的动力条件。
一、泥石流及其分布 二、泥石流形成条件 三、泥石流分类 四、泥石流的防治措施
85-1
一、泥石流及其分布
泥石流——含有大量泥砂、石块等固体物质， 突然爆发的，具有很大破坏力的特殊洪流。
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泥石流的危害
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泥石流的危害
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2004年7月，云 南省德宏州盈江县 先后发生了两次特 大洪涝泥石流灾害，
该溶洞有上、中、下三层，每层相互连通。 上洞、中洞属同一水平溶洞系统，都很开阔， 可容数百人；下洞中发育有近100m的地下河， 沿地下河行舟可以直通地面。
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岩溶的形态特征 ——暗河
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岩溶的形态特征 ——石林瀑布
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二、岩溶的形成条件及发育规律
岩溶的形成条件
可溶性岩石
岩盐类岩石 岩溶发育在 硫酸盐类岩石
碳酸盐类岩石
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漓江两岸如诗如画的风景
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85-31
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岩溶的形态特征 ——溶沟
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岩溶的形态特征 ——溶沟和石芽
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岩溶的形态特征 ——石芽
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岩溶的形态特征 ——石林
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岩溶的形态特征 ——漏斗
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沉积区
一般位于山口外或 山间盆地的边缘，地形 较平缓。泥石流至此速 度急剧变小，最终堆积 下来，形成扇形、锥状 堆积体，有的堆积区还 直接为河漫滩或阶地。
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水源条件
泥石流形成必须有强烈的地表径流，地表 径流是暴发泥石流的动力条件。
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
6工程地质地质年代详解
岩石地层会携带生命演化的信息：古生物化石。
地质学家发现：在从下到上的地层中，古生物在不可逆地 演化，相同的物种生活在大体相同的时代里，主要物种在 全球各地的地层中都保存了化石。
单祖论：同一个物种不可能在两个隔绝的环境中独立地演 化出来。
地层中的化石，可以成为其在地质演化进程中相对位置的标志
如三叶虫，是最早的较大体 形的动物。那个时代称为寒 武纪（虽然开始不知道其绝 对的时间）。
20世纪前，虽然对地球以及地球上某一地层或岩体的绝对 年龄无法确定，但却完全有办法确定地壳上地层或岩体的 相对年龄，即他们形成的先后顺序：
第二节 相对地质年代的确定
将今论古的现实主义思想方法： The present is the key to the past.
1、地层学方法
1669年，丹麦学者Nicolas Steno (1631-1686)以直观方 法提出了地层学三定律：
1751年1月，巴黎大学宣布其观点违背 了宗教的信条。在长期压力下，1769 年被迫宣布“我放弃…”
1856年，德国科学家赫姆霍兹（H. L. F. von Helmholtz，1821-1894)假定太阳能来自引力收缩，计 算出太阳只够消耗1千9百万年。
1862年，英国物理学家汤姆森(William Thomson (Lord Kelvin)，1824-1907)，假 定太阳辐射能来自引力收缩，计算出太阳的 年龄在1千万年到5亿年之间。
水 平 地 层
－ － 地 层
的 原 始 状
态
变动后的地层
变动后的地层
地层是原始水平和连续的。依此原理，可以在同一地区确定 不同地层的相对新老(先后)。也可追索地层到不同地区，从 而确定同一地区及不同地区间地层的同时性、相对的新老。
地质学家发现：在从下到上的地层中，古生物在不可逆地 演化，相同的物种生活在大体相同的时代里，主要物种在 全球各地的地层中都保存了化石。
单祖论：同一个物种不可能在两个隔绝的环境中独立地演 化出来。
地层中的化石，可以成为其在地质演化进程中相对位置的标志
如三叶虫，是最早的较大体 形的动物。那个时代称为寒 武纪（虽然开始不知道其绝 对的时间）。
20世纪前，虽然对地球以及地球上某一地层或岩体的绝对 年龄无法确定，但却完全有办法确定地壳上地层或岩体的 相对年龄，即他们形成的先后顺序：
第二节 相对地质年代的确定
将今论古的现实主义思想方法： The present is the key to the past.
1、地层学方法
1669年，丹麦学者Nicolas Steno (1631-1686)以直观方 法提出了地层学三定律：
1751年1月，巴黎大学宣布其观点违背 了宗教的信条。在长期压力下，1769 年被迫宣布“我放弃…”
1856年，德国科学家赫姆霍兹（H. L. F. von Helmholtz，1821-1894)假定太阳能来自引力收缩，计 算出太阳只够消耗1千9百万年。
1862年，英国物理学家汤姆森(William Thomson (Lord Kelvin)，1824-1907)，假 定太阳辐射能来自引力收缩，计算出太阳的 年龄在1千万年到5亿年之间。
水 平 地 层
－ － 地 层
的 原 始 状
态
变动后的地层
变动后的地层
地层是原始水平和连续的。依此原理，可以在同一地区确定 不同地层的相对新老(先后)。也可追索地层到不同地区，从 而确定同一地区及不同地区间地层的同时性、相对的新老。
(完整版)工程地质学_第六章岩质边坡
崩塌过程示意图
❖ 四、滑坡
❖ 边坡岩体主要在重力作用下沿贯通的剪切破坏 面发生滑动破坏的现象，称为滑坡。
❖ 滑坡的危害还表现在不仅是将要发生的滑坡会 给建筑物造成危害，而且表现在已经发生过的滑坡 地段，对兴建水利水电工程也十分不利。
❖ 这是因为已发生过滑坡的地段，常常有再次发 生的可能，而滑动过的岩体即滑坡体往往疏松破碎、 杂乱无章，强度低、透水性强、稳定性差，无论是 做为坝肩岩体、水库岸坡、隧洞围岩，还是做为道 路路基和码头等都是不利的。
边坡岩体中常存在有这样那样的软弱结构面。 它们在岩体重力和各种自然营力的长期作用下
修筑道路、桥梁、高峡 或人为的影响下，常常会发生变形破坏，使岩体突
建坝、深谷修库以及露 然崩倒或下滑，大量土石岩块涌向坡脚或河谷，冲
天采矿等。
垮道路、桥梁，掩埋厂矿房屋以及破坏施工现场，
其中尤其是水利水 从而造成中断施工、延长工期、改变设计、增加投
❖ （3）坡底宽度。 ❖ （4）边坡的平面形态对应力也有明显影响，凹形
边坡，应力集中程度明显减弱。因此，凹形坡有利 于坡体稳定，而凸形坡则相反。
❖ 3、岩体结构的影响 ❖ 岩体结构特征对边坡应力分布的影响主要表现
在因岩体的不均性和不连续性，使其沿软弱面的周 边出现应力集中或应力阻滞现象。 ❖ (1)软弱面与坡体主压应力轴平行时，将在软弱面的 端点部位或应力阻滞部位出现拉应力集中和剪应力 集中，使之出现软弱面两侧的张裂和剪切破裂。 ❖ (2)软弱面与坡体主压应力垂直时，将发生平行于软 弱面的拉应力或于端点部位出现垂直软弱面的压应 力，这将有利于软弱面的压密或稳定。 ❖ (3)软弱面与坡体主压应力轴斜交时，沿软弱面主要 为剪应力集中，并于端点部位或应力阻滞部位出现 拉应力，致使斜坡极易沿结构面发生剪切滑动。 ❖ (4)在软弱面交汇处，应力受到阻滞，压应力和拉应 力强烈集中，容易发生变形和破坏。在一定条件下， 可逐步扩展为滑动面，使斜面破坏
工程地质(六章完整版) 第六章 土的工程性质
工程特性：
1. 高含水量、高塑性，硬塑或可塑状态。
2. 孔隙比大、低密度、孔隙饱水。
3. 压缩性低、强度高、地基承载力高。 4. 浸水后膨胀量小，但失水后收缩剧烈。
黄土(loessal soil)：
是干旱气候条件下形成的一种特殊沉积物。
分布: 我国西北及华北地区,面积约63万km2。
特征：以粉粒为主，富含碳酸钙，肉眼 可见大孔隙，垂直节理发育，常呈现 直立的天然边坡。
第二节 土的野外鉴别 一、土的工程分类 1、按堆积年代分 2、按地质成因分 3、按有机质含量分 4、按颗粒级配和塑性指数分 二、野外鉴别 1、碎、卵石土 2、砂土 3、粘性土、粉土 4、新近堆积土 5、土的主要成因类型鉴定
残积土(residual soil)：
岩石经风化后未被搬运而 残留于原地的碎屑物质所 组成的土体，它处于岩石 风化壳的上部。 其粒度成分和矿物成分受 气候和母岩岩性的控制。 其发育情况还和地形有关。
湿陷起始压力:开始出现明显湿陷的压力。
盐渍土(saline soil): 土中易溶盐含量>0.5% . 分布: 滨海型、冲积平原型、内陆型
盐渍土类型：
1. 氯盐型：具强烈的吸湿性导致土有 很大的塑性和压缩性。 2. 硫酸盐型：结晶时体积膨胀，失水 干燥时体积缩小，周期性松胀变化 使土的结构破坏。
湖积土( limnetic soil )：
湖边沉积物是湖浪冲蚀湖岸形成的碎屑物质 在湖边沉积而形成的。近岸带沉积的多是粗 颗粒的卵石、圆砾和砂土，远岸带则是细颗 粒的砂土和粘性土。
湖心沉积物是由河流携带的细小悬浮颗粒到 达湖心后沉积形成，主要是粘土和淤泥，常 夹有细砂、粉砂薄层，土的压缩性高，强度 低。 沼泽土主要由半腐烂的植物残体－泥炭组成， 含水量极高，承载力极低，不宜作天然地基。
工程地质6不良地质现象的工程地质问题
6.5.3岩溶和土洞的工程地质问题 1、溶蚀岩石的强度大大降低 2、造成基岩面的不均匀起伏 3、溶蚀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分布密度和发育情况 ②洞孔埋深 ③抽水降压对顶板的影响
6.5.4岩溶和土洞地基的防治 1、挖填 2、跨盖 3、灌注 4、排导 5、打桩
6.6 地震及其效应
6、地震效应 1）、地震力效应 2）、地震破裂效应 （1）地震断层 （2）地裂缝 3）、地震液化效应 4）、地震激发灾害效应 滑坡、坍塌、泥石流等次生灾害
6.7 不良地质现象对地基稳定性的影响
6.7.1 地基承载力 1、地基承载力 两个条件：（1）地基受载后不会产生破坏而丧失稳定 （2）沉降量在允许范围内 2、持力层的选择 （1）低层结构 （2）持力层的条件：a、承载力高 b、厚度大 稳定均匀； d、埋深尽可能浅 e、沉降量小 6.7.2 岩溶与土洞对地基稳定性的影响 1、洞顶稳定性 2、基岩面的起伏性 3、覆盖层的均匀性与稳定性
c、分布
6.7.3 地震液化与断裂对地基稳定性的影响 1、液化层的判别 2、断层带的影响 （1）全新世活动断裂 （2）发震断裂 （3）非全新活动断裂 （4）地裂：构造性地裂、重力性地裂 6.7.4 斜坡岩土体移动对地基稳定性的影响 （1）建筑物稳定性 （2）整体稳定性
6.8 不良地质现象对地下工程选址的影响 6.9 不良地质现象对道路选线的影响 6.10 不良地质作用对海港建设的影响
6.2 河流地质作用
河流：是河谷中流动的常年性水流。 河谷：谷底、河床、谷坡、坡缘及坡麓等构成。 水流的功能： 消耗于水的粘滞性、条流、涡流等形成 消耗于对河床的侵蚀 消耗于对泥沙的搬运 河流的地质作用： 侵蚀作用：侵蚀切割与搬运 堆积作用
第六章 水库诱发地震的工程地质分析
压力将废液注入井底的高度裂隙化的花岗片麻岩中，
在停止注液后发生了三次5级以上的地震。
D.伊文思 J.希利
（1）丹佛井每日注水与该区地震频度之间有很好的对应关系； （2）震源机制为沿震中分布带的长轴方向作右旋走滑断层，认为 局部性地震是由于注入液体提高了岩层中的孔隙水压力，降低了
断裂面上的有效正应力，从而减小了走滑断层的摩擦力而诱发的。
地震活动性的主要变化主要发生在1963年6月水库蓄水
位超出正常高水位之后，尤以1963年8月库水位超出正常高水 位2.9m之后为最强烈，此时水头增值仅为2％，以此作为地震
活动性强烈变化的诱因是缺乏说服力的。可是在正常高水位
附近，水位波动几米库容变化却很大，显然库底岩石所承受 的水库附加荷载以及附加荷载的影响深度都随之产生较大变
且弱，处于北东向的河源－邵武活断裂带上，延伸数百公里， 沿线有6级地震的背景，基本烈度建库前定为Ⅵ度。1959年10
月关闸蓄水后不久，截止到1987年，已记录到337次地震。在
1962年3月19日即加固工程临近竣工时，在大坝附近的双塘一 带发生了6.1级地震，震中在坝下游1.1公里处，震源深度约为
5公里，震中烈度约为8度。这次地震，在13~18号坝段高程108
§3 水库诱发地震的共同特点
对于不同的水库，其诱发地震的类型各有特点， 但总体还是有很多共性。 主要表现在震源位臵、地震活动时间与库水位
的关系、库水荷载随时间变化、岩体介质的地震序
列的固有特点和震源机制及应力场。
地震活动与水库的空间联系
震中密集于库坝附近 主要是密集分布于水库边岸几km到十几km范围 之 内。 或是密集于水库最大水深处及其附近(卡里 巴、科因纳)，或是位于水库主体两侧的峡谷区（新 丰江、丹江口）。如库区及附近有断裂， 则精确定
土木工程地质-第六章-洞室围岩变形及破坏的基本类型
次应力。又叫重分布应力或围岩应力。
(一) 围岩应力变化规律
1. 圆形洞室：
r r
二次应力在围岩中形成的塑性圈
第二节 洞室围岩变形及破坏的基本类型
2. 直墙圆拱型洞室：
侧压力系数较低 ＝Hv 侧压力系数较高
第二节 洞室围岩变形及破坏的基本类型
（二）围岩应力引起的变形和破坏类型 1. 张裂塌落：拱顶张应力超过岩石 抗拉强度，引起岩石 破裂，导至洞顶塌落 的现象。 2. 劈裂剥落： 切向应力导至洞室 周边岩石形成平行 洞壁的密集破裂， 并产生剥落的现象。
第二节 洞室围岩变形及破坏的基本类型
隧道掌子面
隧道掌子面开挖
隧道掌子面开挖
隧道盾构施工
隧道盾构施工
隧道锚喷支护
隧道衬砌施工
建好的地下厂房（二滩电站）
第二节 洞室围岩变形及破坏的基本类型
一. 围岩应力引起的变形与破坏 1. 围 岩：工程开挖后，应力变化范围内的岩体。 2. 二次应力：工程开挖后，岩体中一定范围内原始应力 发生变化，其改变后重新分布的应力叫二
第二节 洞室围岩变形及破坏的基本类型
3. 碎裂松动：碎裂状岩体开挖后，岩块沿结构面滑移并形 成松动圈的现象。
4. 弯折内鼓：径向应力挤压薄层围岩，使之向洞内弯折 内鼓，甚至坍倒的现象。
第二节 洞室围岩变形及破坏的基本类型
5. 岩爆：在高应力地区，洞室开挖后，围岩因弹性应变能 突然释放而发生的岩石弹射或抛出的现象。 岩爆特点：
隧道变型破坏
第二节 洞室围岩变形及破坏的基本类型
二. 围岩构造控制的变形与破坏 指围岩当结构面上剪应力超过抗剪强度而产生的 沿结构面剪切滑移。
v
v H
H H
v
第二节 洞室围岩变形及破坏的基本类型
工程地质学_第6章 岩体的工程地质性质及岩体工程分类
2、结构体特征及性质
(1)特征 可用其规模、形态及其产状进行描述 a.按不同级别结构面对岩岩体的切割，可将结构体划分为 4级。 Ⅰ级结构体——地质体或称断块体 Ⅱ级结构体——岩块 Ⅲ级结构体——块体 Ⅳ级结构体——山体
b.基本形状有柱状、块状、板状、楔形、锥形、菱形等。一般 来说其稳定程度，板状结构体比柱状、块状的差。而楔状的比 菱形及锥状的差. c.产状一般用结构体表面上最大结构面的长轴方向表示，平卧 的板状结构体比竖直的板状结构体对岩体稳定性的影响要大— 些.
变质较浅的沉积岩，如千枚岩等路 堑边坡常见塌方。片岩夹层有时对 工程及地下洞体稳定也有影响
对岩体稳定影响很大．在上述许 多岩体破坏过程中．大都有构造结 构面的配合作用．此外常造成边坡 及地下工程的塌方、冒顶
在天然及人工边坡上造成危害， 有时对坝基，坝肩及浅埋隧洞等工 程亦有影响，但一般在施工中予以 清基处理
侧壁的起伏程度
结构面粗糙
结构面的粗糙度可用粗糙度系数(JRC)表示: 它可以
增加结构面的摩擦角．进而提高了岩体的强度。据结构面 的粗糙程度可将粗糙度系数（JRC）分为10级。在实际工作 中，可用剖面仪测出所研究结构面的粗糙剖面、然后与标 准剖面进行比较，即可求得结构面的粗糙度系数(JRC).
e. 结构面的张开度
层状结构 （Ⅱ1）
与围岩接触面可具 接触面延伸较 熔合及破坏两种不 远，比较稳定而 同的特征。原生节 原生节理往往短 理一般为张裂面， 小密集 较粗糙不平 结构面光滑平 片理短小，分布 直．片理在岩层深 变质 1.片理 产状与岩层或 极密．片岩软弱 部往往闭合成隐蔽 构造方向一致 夹层延展较远， 结构面，片岩、软 结构面 2.片岩软 弱夹层 具固定层次 弱夹层、岩片状矿 物．呈鳞片状 张性断裂不平整， 1.节理（X型节理， 张性断裂较短小, 常具次生充填．呈 张节理） 产状与构造线 剪切断裂延展较 锯齿状，剪切断裂 2.断层（正断层，逆 呈一定关系， 远，压性断裂规 较平直．具羽状裂 构造结构面 断层，走滑断层） 层间带动与岩 模巨大．但有时 晾，压性断层具多 3.层间错动带 层一致 为横断层切割成 种构造岩，成带状 4.羽状裂隙劈理 不连续状 分布，往往含断层 泥、糜棱岩 1.卸荷裂隙 2.风化裂隙 次生结构面 3.风化夹层 4.泥化夹层 5.次生夹泥 分布上往往呈不 连续状，透镜 受地形及原结 一般为泥质物充 体，延展性差， 构面控制 填，水理性质很差 且主要在地表风 化带内发育
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。
第六章 岩体的工程地质性质及其分类
由以上试验结果可知：
（1）岩体的变形模量比岩块的小，而且受结构面发育 程度及风化程度等因素影响十分明显。
（2）不同地质条件下的同一类型的岩体，其变形模量 相差较大。
（3）试验方法不同、压力大小不同，得到的岩体变形 模量不同。 岩体与岩块比：弹性摸量E小，峰值强度低，残余强度低， 各向异性显著，相同荷载下的变形大。
岩体的变形是岩块变形和结构变形的总和。结构变形通 常包括结构面闭合、充填物的压密及结构体转动和滑动等变 形。
岩体变形=岩块变形+结构面闭合+充填物压缩+其他变形 在一般情况下，岩体的结构变形起着控制作用。 一、岩体变形试验及其变形参数确定
岩体的变形试验包括静力法和动力法两大类：
1. 基本方法 （1）静力法
β
据单结构面理论，岩体中存在一组结构面时，岩体的 极限强度与结构面倾角β间的关系为：
由上式可知：当围压σ3不变时，岩体强度(σ1－σ3) 随结构面倾角β变化而变化。
四 连续性 结构面的连续性反映结构面的贯通程度。 1、线连续性系数：指沿结构面延伸方向，结构面各段长度 之和(Σa)与测线长度的比值。如下图所示，可按下式计算。
（1）抗剪断强度 ——是指在任一法向应力下，岩体沿新鲜岩石剪 切破坏时能抵抗的最大剪应力。 （2）抗剪强度 ——是指在任一法向应力下，岩体沿已有破裂面 剪切破坏时的最大应力。 （3）抗切强度 ——是指剪切面上的法向应力为零时的抗剪断强 度。
五 密度 结构面的密度反映结构面发育的密集程度。 1、线密度(Kd) 指结构面法线方向单位测线长度上交切结 构面的条数(条/m)。 2、间距(d) 指同一组结构面法线方向上两相邻结构面的 平均距离。
Kd与d互为倒数关系
结构面间距分级表
工程地质学-第六章 活断层工程地质研究-2-活断层的基本特征与鉴定标志
④ 根据第四纪地层、地质错动证据，结合年龄测定确定周期。
据研究，活断层活动周期一般在1—2千年左右，少数上万年或几百年。
三次运动： ①第一次（4200a）上盘块体下滑， 产生张裂缝，堆积W1 ②第二次（2700a）上盘继续下滑， 产生拉张裂缝，将W1拉开，途中 堆积W2 ②第三次（820a）继续下滑，出现F1 断裂，将W2错断（垂直距离0.6m）
研究夷平面、阶地、水系、断崖、土层等，通过测 量错动量及相对年龄，可以计算出平均错动速率。
等级
错动速率 (㎜/a) 活动性
AA >10 极强
A
B
C
D
1－10 0.1－1 0.01－0.1 <0.01
强
弱
微
非活动
47m
缺失的沉积物 老沉积物
C14=2.51万年
多次运动 丽江断裂
2、错动周期
断层两次错动之间的时间间隔定义为活断层错动周期R。 断层运动是地质体能量积累释放的结果，显然能量积累 要经历一个时期，积累的过程断层处于平静期（休眠期）， 释放的过程为活动期。断层表现为活动——平衡——再活动 的周期恢复。断层应变速率、锁固段深度等不同，表现了不 同的错动周期。对于粘滑型断层，一次错动对应的是一次地 震活动。
对于历史活断层长度和断距，可以从被错动的形迹得 到，而对于潜在活断层，要根据有关方面进行预测。
一般认为，活断层地表产生的断裂长度与震源体处断 裂长度相一致。通常是根据活断层可能产生最大地震震级M， 利用统计经验方式及查表确定L和D。
如下关系图也可以作为确定L、D时使用
有的情况下，可以采用数字分析（如有限元）方 法确定断层长度及断距。
错动速率是指断层年错动位移量，一般是用若干年总的错动 量计算得到，因而也称平均错动速率。分为水平和垂直分量。断层 错动速率从三个方面获得：
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工程地质第六章分析
15
第六章 不良地质现象的工程地质问题
6.2 河流地质作用
（2）流水对河岸的掏蚀
河岸掏蚀与破坏起因是河床的冲刷。河床在平面图上常呈蛇曲形，在 河曲地段范围内河流的水流主要由弯道离心力和地球自转引起横向环流。
河谷表层和底层水流
(a)平直河床对工称程环地质流第六(b章)分不析对称环流
工程地质第六章分析
6
第六章 不良地质现象的工程地质问题
6.1 风化作用
水化作用：水分和某种矿物质的结合，改变原有矿物的分 子式，引起体积膨胀、岩石破坏。如硬石膏。 氧化作用：常与水化作用相伴。 水解作用：矿物与水的成分起化学作用形成新的化合物。 如：二氧化碳与围岩矿物相互作用形成碳酸化合物。 溶解作用：水直接溶解岩石矿物，使岩石遭到破坏，溶解 作用的活跃程度与侵蚀性气体CO2含量、温度及压力有关。
16
第六章 不良地质现象的工程地质问题
河流中的流水具有一定的流速，即动能。
河流动能主要消耗在以下几方面： （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。
河流地质作用包括两个方面： （1）侵蚀，切割地面和冲刷河岸； （2）堆积，形成各种沉积物和流水沉积地貌，如河
流阶地、冲积平原等。
工程地质第六章分析
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第六章 不良地质现象的工程地质问题
工程地质第六章分析
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第六章 不良地质现象的工程地质问题
6.2 河流地质作用
（1）流水对河床的冲刷 冲刷：河床的土石颗粒在流水作用下逐渐松动，最后随水 流共同运动。
泥砂被冲刷的临界水 流速度：
cr A d
其中：A取为0.2
d—泥砂粒径，mm cr —m/s
颗粒滚动时力的平衡
❖ 流水对河床冲刷的重要条件：水流未被泥砂饱和。
(四川奉都闹鬼的故事、三峡库岸滑坡问题、广州地铁 机场线改为轻轨等)
本章重点阐述不良地质现象作用特点、形成规律和对 土木工程的不良影响。
工程地质第六章分析
2
第六章 不良地质现象的工程地质问题
6.1 风化作用
1、风化作用的概念
风化作用：地壳表面或接近地面的岩石经受大气营力（风、 电、大气降水、温度）以及生物活动等因素的影响，发生破 碎或成分变化，逐渐崩解、分离为大小不等的岩屑或土层的 现象。 ❖风化作用的结果导致岩石的强度和稳定性降低，对工程建 筑有不良影响。
力层、基坑开挖、挖方边坡坡度以
及采取加固措施的依据之一。
工程地质第六章分析
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第六章 不良地质现象的工程地质问题
6.1 风化作用
4、岩石风化的治理
（1）挖除方法：挖除危及建筑物安全的风化岩层，但此法困难 且耗时。
（2）防治方法：制止风化作用继续发展或人工加固措施。 （a）覆盖防止风化营力入侵的材料。如沥青、水泥、粘土 盖层等； （b）灌注胶结和防水的材料。如水泥、沥青、水玻璃、粘 土等浆液，封闭和胶结岩石裂隙； （c)整平地区，加强排水。隔绝水源以降低岩石风化速度。
工程地质第六章分析
11
第六章 不良地质现象的工程地质问题
6.2 河流地质作用
河流：是指在河谷中流动 的常年水流。 河谷的构成要素：
谷底 河床 谷坡 坡缘 坡麓等。
河谷要素 1-谷底；2-河床；3-谷坡；
4-坡缘；5-坡麓
工程地质第六章分析
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第六章 不良地质现象的工程地质问题
6.2 河流地象的工程地质问题
6.1 风化作用
工程地质第六章分析
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第六章 不良地质现象的工程地质问题
6.1 风化作用
（2）化学风化作用
化学风化：指岩石在水和各种水溶液的化学作用和有机体 的生物化学作用下所引起的破坏过程。 主要包括：
水化作用 氧化作用 水解作用 溶解作用等
按岩石风化深浅和特征，可将岩石风化程度划分为五级：
未风化：岩石组织结构未变；
微风化：岩石组织结构基本未变，矿物质基本未变；
弱风化：岩石组织结构部分破坏，裂隙面风化较重，矿物
质稍微变质，沿节理面出现矿物风化；
强风化：岩石组织结构大部分破坏，矿物成分发生显著变
化，长石、云母大部分已风化为次生矿物；
全风化：岩石组织结构已全部破坏，矿物成分除石英外大
第六章 不良地质现象的工程地质问题
主要内容
❖不良地质现象（岩石风化、河流地质作 用、滑坡与崩塌、岩溶与土洞、地震等） 的概念与成因。 ❖不良地质现象对土木工程建设的影响。
工程地质第六章分析
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第六章 不良地质现象的工程地质问题
6.0 引言
❖不良地质现象：指在地壳表层，由于地质作用或人类活 动所引起的地表和地下岩体的各种变形及运动，对工程建 设具有危害性的地质作用或现象。 ❖常见的不良地质现象：岩石风化、河流地质作用、滑坡 与崩塌、岩溶与土洞、地震等。
工程地质第六章分析
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第六章 不良地质现象的工程地质问题
6.1 风化作用
2、风化作用的类型
按风化营力的不同，可分为三大 类型： （1）物理风化作用：岩石在风化营 力的影响下，产生单纯的机械破坏作 用，其化学成分不发生改变。 ❖物理风化作用的主要因素：温度变 化（热力风化）和岩石裂隙中水分的 冻结（冻融风化）。
工程地质第六章分析
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第六章 不良地质现象的工程地质问题
6.1 风化作用
（3）生物风化作用 生物风化作用：指岩石在动、植物及微生物影响下所起的 破坏作用。如植物根部楔入岩石裂隙、穴居动物掘土、生 物的新陈代谢等。
生物风化
工程地质第六章分析
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第六章 不良地质现象的工程地质问题
6.1 风化作用
3、岩石风化程度和风化带 （1）岩石风化程度
部分已风化成土状，基本不含坚硬块体。
工程地质第六章分析
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第六章 不良地质现象的工程地质问题
6.1 风化作用
（2）风化带
岩石的风化一般是由表及里，从 地表往地下逐渐减弱；
风化剖面自下而上分成四个风化 带：微风化带、弱风化带、强风化带 和全风化带。
岩石风化带的界线，是一项重要
的工程地质资料，也是确定岩基持
6.2 河流地质作用
1、流水的侵蚀作用 流水的侵蚀作用包括：溶蚀和机械侵蚀两种方式。
溶蚀作用：在可溶性岩石分布地区内比较显著，它能溶 解岩石中的可溶性矿物，使岩石结构逐渐松散，并加速机械 侵蚀作用。
机械侵蚀：是河谷地质发展过程中一个重要现象，可使 河床移动、河谷变形及河岸冲刷破坏，严重威胁河谷两岸建 筑物和构筑物的安全。