工程地质分析原理82页PPT
工程地质分析原理
1.结构面主要类型：从成因角度：原生结构面，构造结构面，表生结构面2.岩体，结构面（体），岩体结构岩体：指与工程建设有关的那一部分地质体。
它处于一定的地质环境中，被各种结构面所分割。
结构面：岩体中具有一定方向、力学强度相对（上下岩层）相对较低而延伸（或具一定厚度）的地质界面。
结构体：由结构面分割、围成的岩石块体（相对完整）。
岩体结构：由岩体中含有的不同结构面和结构体在空间的排列分布和组合状态所决定。
3.岩体结构分类：按建造特征：块体状结构，块状结构，层状结构，碎块状结构，散体状结构。
按改变程度：完整，块裂化或板裂化，碎裂化，散体化。
4.研究岩体的结构特征的意义： a. 结构面是岩体中力学强度相对较薄弱的部位，导致岩体的不连续性、不均一性和各面异性。
b. 岩体结构特征对岩体的变形、破坏方式和强度特征起重要的控制作用。
c. 在地表的岩体，其结构特征在很大程度上决定了外营力对岩体的改造程程。
d.对岩体结构的研究还可推广于宏观地质体，应用于区域构造稳定性评价之中。
总之，对岩体结构特征的研究，是分析评价区域稳定性和岩体稳定性的重要依据。
5.地应力：指存在于地壳中的未受工程扰动的天然应力。
6.天然地应力类型，分布规律：类型：三向相等的静水应力式，竖直应力为主，水平应力为主。
分布规律：1地应力是一个具有相对稳定性的非稳定应力场，是时间和空间的函数2实测竖直应力基本接近于上覆岩层的重量3水平应力普遍大于竖直应力4最大水平主应力和最小水平主应力也随深度呈线性增长7.我国地应力场的空间分布特点：a. 各地的最大重应力方向呈明显规律性：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。
b. 三向应力状态与由此决定的现代构造活动呈规律分布：①潜在逆断型应力状态主重要分布于喜马拉雅山前缘一带。
（与印度板块碰撞有关）②潜在走滑型应力状态区主要分布于中、西部广大地区。
③潜在正断型和张剪性走滑型应力状态区，主要分布于西藏高原（正断型）、东北、华北地区，汾渭地堑（张剪走滑型）。
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。
2024年度《工程地质学》ppt课件
2024/3/23
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目录
• 工程地质学概述 • 岩石与土的物理性质 • 地质构造与工程稳定性 • 水文地质条件与工程问题 • 不良地质现象及防治措施 • 工程地质勘察方法与技术
2024/3/23
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01
工程地质学概述
2024/3/23
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工程地质学定义与发展
2024/3/23
土洞是发育在可溶岩的上覆土层中， 具有空洞的穴状空间。土洞的形成是 地表水和地下水在土体中潜蚀和冲刷 的结果。
软土
软土是指滨海、湖沼、谷地、河滩沉 积的天然含水量高、孔隙比大、压缩 性高、抗剪强度低的细粒土。具有天 然含水量高、天然孔隙比大、压缩性 高、抗剪强度低、固结系数小、固结 时间长、灵敏度高、扰动性大、透水 性差、土层层状分布复杂、各层之间 物理力学性质相差较大等特点。
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地下水类型及特征
潜水
埋藏在地表以下第一个 稳定隔水层以上的重力 水，具有自由水面，无
压水。
2024/3/23
承压水
埋藏并充满两个稳定隔 水层之间的重力水，具 有承压性质，有压水。
裂隙水
赋存于基岩裂隙中的地 下水，其运动复杂，水 量变化大，与大气降水
关系密切。
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岩溶水
赋存于可溶性岩石的溶 蚀裂隙和溶洞中的地下 水，水量丰富，运动复
地球物理勘探技术
利用物探方法，如重力、磁法、电法、地震等，间接推断地下岩 土层的性质、结构和构造。
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工程地质原位测试技术
载荷试验
在岩土层上施加荷载，观测其变形和破坏过程，确定岩土层的承载 力和变形模量等参数。
旁压试验
利用旁压仪对岩土层施加侧向压力，观测其变形和破坏情况，了解 岩土层的侧向承载力和变形特性。
工程地质分析原理
工程地质分析原理第一章地壳岩体结构特征的工程地质分析岩体（rockmass）：通常指地质体中与工程建设有关的那一部分岩石，它处于一定的地质环境、被各种结构面所分割。
结构面：是指岩体中具有一定方向、力学强度相对较低、两向延伸（或具有一定厚度）的地质界面（或带）。
如岩层层面、软弱夹层、各种成因的断裂、裂隙等。
工程地质之所以要将岩体的结构特征作为重要研究对象，意义如下：⑴岩体中的结构面是岩体力学强度相对薄弱的部位，它导致岩体力学性能的不连续性、不均一性和各向异性。
只有掌握岩体的结构特征，才有可能阐明岩体不同荷载下内部的应力分布和应力状况。
⑵岩体的结构特征对岩体在一定荷载条件下的变形破坏方式和强度特征起着重要的控制作用。
岩体中的软弱结构面，常常成为决定岩体稳定性的控制面，各结构面分别为确定坝肩岩体抗滑稳定的分割面和滑移控制面。
⑶靠近地表的岩体，其结构特征在很大程度上确定了外营力对岩体的改造进程。
这是由于结构面往往是风化、地下水等各种外营力较活动的部位，也常常是这些营力的改造作用能深入岩体内部的重要通道，往往发展为重要的控制面。
总之，对岩体的结构特征的研究，是分析评价区域稳定性和岩体稳定性的重要依据。
结构面的成因分类：原生结构面、构造结构面及浅表生结构面结构面的工程地质分级：断层型或充填型结构面、裂隙型或非充填型结构面、断续延伸的非贯通型岩体结构面，它们分别对应于I级、U级、川级结构面岩体结构分类: 按建造特征可将岩体划分为块体状（或整体状）结构、块状结构、层状结构、碎块状结构和散体状结构等类型。
按岩体的改变程度可划分为完整的、块裂化或板裂化，碎裂化、散体化的等四个等级。
第二章地壳岩体的天然应力状态地壳岩体内的天然应力状态，是指未经人为扰动的，主要是在重力场和构造应力场的综合作用下，有时也在岩体的物理、化学变化及岩浆侵入等的作用下所形成的应力状态，常称为天然应力或初始应力。
研究岩体天然应力状态的意义：（1）岩体天然应力状态或地应力场是工程岩体存在的基本环境条件之一。
(2024年)《工程地质学》全册配套完整教学课件pptx
岩石和土体物理力学性质
密度与重度
表示岩石和土体的质量分布特 征，影响工程荷载计算。
2024/3/26
孔隙率与孔隙比
反映岩石和土体的密实程度， 影响工程稳定性和渗透性。
含水量与饱和度
表示岩石和土体中水的含量及 状态，影响工程强度和稳定性 。
压缩性与抗剪强度
反映岩石和土体在受力作用下 的变形和破坏特性，是工程设
工程地质学定义
研究工程建设与地质环境相互作用关 系的科学。
研究对象
研究工程建设中遇到的各种地质问题 ，如地基稳定性、边坡稳定性、地下 洞室稳定性等。
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工程地质学发展历史及现状
发展历史
工程地质学起源于19世纪末，随着 工程建设规模的扩大和地质环境问题 的日益突出，逐渐发展成为一门独立 的学科。
现状
目前，工程地质学已经成为土木工程 、水利工程、交通工程等工程建设领 域的重要基础学科，为保障工程建设 的安全和经济性发挥着重要作用。
工程地质勘探
包括工程地球物理勘探、钻探和坑探工程等内容
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实验室或现场试验
获得工程地质设计和施工参数，定量评价工程地质条件和工程地质问 题的手段
长期观测
用专门的观测仪器对建筑区不良的地质因素进行长时期的重复测量的 工作
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工程地质评价原则和方法探讨
区域稳定性评价
场地内岩土体的稳定性，区域环境稳 定性，区域地壳稳定性
生物措施
对于规模较大、危害严重的不良地质现象，可以采取 搬迁避让的措施来保障人民生命财产安全。
避让措施
通过植树造林、种草等生物措施来保持水土，改善生 态环境，减少水土流失和滑坡、泥石流等灾害的发生 。
2024/3/26
《工程地质概论》幻灯片
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1 工程地质概述
工程地质学
介于地质学与工程学之间的一门穿插学科， 研究土木工程中的地质问题，也就是研究 在工程建筑设计、施工和运营的实施过程 中合理地处理和正确的使用自然地质条件 和改造不良地质条件等地质问题，是为了 解决地质条件与人类工程活动之间矛盾的 一门实用性很强的学科。
典型
石灰岩、砾岩、砂岩。
2021/5/20
6
工程地质概论
○ 沉积岩组分
○ 碎屑矿物、粘土矿物、化学沉积矿物和有机质 及生物残骸以及胶结物。
○ 胶结物
○ 硅质：岩石致密坚硬、强度高；
○ 铁质：常为红色或紫红色，强度较高；
○ 钙质：遇冷稀盐酸起泡，强度中等；
○ 泥质：岩石质地松软、强度低、易湿软、易风 化。
2021/5/20
10
工程地质概论
物理风化
○ 指岩石、矿物在原地发生机械破碎而不改变其 化学成分的过程。
○ 方式：温差风化、冰劈作用、盐类结晶胀裂作 用等，主要发生在温差风化强烈的地区。
○ 结果：岩石的整体性遭到破坏，随风化加剧， 逐渐成为岩石碎屑和松散的矿物颗粒。
化学风化
○ 指岩石、矿物在地表发生化学变化并可产生新 矿物的过程。
岩石的工程分类
依据：?岩土工程勘察标准?〔GB500212001〕。
按岩石的坚硬程度分类
划分标准：饱和单轴抗压强度标准值Rc。
硬质岩石：饱和单轴极限抗压强度 fr≥R3c（0MMPaP）a，常>6见0 ：6花0～岗30岩3、0～石15灰1岩5～、5 玄武<5岩。
《工程地质》PPT课件
2018/11/25
1
土的生成
由于温度变化、水的冻胀、波浪冲击、地震 等引起的物理力使岩体崩解、碎裂的过程
量 物理风化
岩石
搬运沉积
大小、 形状和 成分都 不相同 的松散 颗粒集 合体 土
化学风化 量质
岩体与空气、水和各种水溶液相互作用使岩 石成分发生变化，形成粘粒和可溶盐的过程
2018/11/25
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多级井点降水
流砂现象的防治原则 （２）增长渗流路径 沿坑壁打入板桩，它一方面可 以加固坑壁，同时增加了地下水 的渗流路径，减小水力坡降
钢板桩 透水材料
（３）平衡渗流力 在向上渗流出口处地表用 透水材料覆盖压重以平衡渗 流力 （４）土层加固处理。如冻结 法、注浆法等。
2018/11/25
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在水流渗透作用下，土中的细颗粒在粗颗粒形成的孔隙中移动， 以至流失；随着土的孔隙不断扩大，渗流速度不断增加，较粗的 颗粒也相继被水流逐渐带走，最终导致土体内形成贯通的渗流管 道，造成土体塌陷，这种现象称为管涌。在自然界中这种现象叫 潜蚀（分为机械潜蚀和化学潜蚀）。 管涌既可以发生在土体内部，也可以发生在渗流出口处，发 展一般有个时间过程，是
1.5.4 地下水的运动
法国学者达西于1856年通过砂土 的渗透实验，发现地下水的运动 规律，称为达西定律。
层流：即相邻两个水分子运动的轨迹相互平行而不混流。 达西定律：在层流条件下，土中水渗流速度与能量（水头）损失之间的关系 的渗流规律 达西根据实验发现，单位时间内的渗 出水量q与圆筒断面积A和水力梯度i成正 比，且与土的透水性质有关
承压水：埋藏在两个连续分布的隔水层之间完全充 满的在压地下水。
2018/11/25
工程地质分析原理-岩体的变形与破坏PPT
2.经压密后，岩 体从不连续介质 转化为似连续介 质，进入弹性变 形阶段。该过程 的长短视岩石坚 硬程度而定
1.原有张性结构面 逐渐闭合，充填物 被压密，压缩变形 具非线性特征，应 力应变曲线呈缓坡
下凹型
• 上述各阶段不同的岩体会存在一些差异，但所有岩 体都具有如下一些共性：
• （1）岩体的最终破坏是以形成贯通性破坏面，并分 裂成相互脱离的块体为其标志。
• 3.1.1 岩体变形破坏的基本过程与阶段划分
• 根据裂隙岩石的三轴压缩实验过程曲线，可大致将块 状岩体受力变形破坏过程划分为五个阶段：
• 见图
4. 微破裂的发展出现了质的变化：即使工 作应力保持不变，由于应力的集中效应， 破裂仍会不断的累进性发展。首先从薄弱 环节开始，然后应力在另一个薄弱环节集 中，依次下去，直至整体破坏。体积应变 转为膨胀，轴应变速率和侧向应变速率加 速增大
❖ （3）α>52º时
岩体破坏为剪断完整岩体。
以上讨论的为岩体的极限强度。
岩体由弹性变形阶段进入塑性变形阶段的临界应 力 称为岩体的屈服强度（σy）
岩体进入不稳定破裂发展阶段的临界应力称为长期强 度（ σc ）。
岩体遭受最终破坏以后仍然保存有一定的强度，称为 残余强度。
• 3.2 岩体在加荷过程中的变形与破坏
• 3.2.1 拉断破坏机制与过程
• 3.2.1.1 拉应力条件下的拉断破坏 拉应力条件下岩石的拉断破坏过程十分暂短。 根据格里菲斯破坏准则，当σ1+ 3σ3 ≤0时，拉应力
σ3对岩石的破坏起主导作用，此时拉破坏准则为： 〔 σ 3〕=-St （ St：岩石的抗拉强度） 当岩体中的结构面处于有利位置时，岩体的抗拉强度远 低于岩石，拉断破坏更易发生。
工程地质分析原理
对岩石进行化学和物理测试， 识别岩层的性质和稳定性。
地下水分析与监测
测量地下水位、水质和流量， 评估对工程的潜在影响。
地质灾害与灾变机理研究
1
滑坡与泥石流
探索地质灾害背后的原因，分析其形
地震与地面沉降
2
成机理和风险预测技术。
研究地震引起的地面变形和岩土体沉
降现象，为抗震设计提供依据。
3
岩层变形与瓦斯爆炸
利用GPS技术获取精确的地理位置数据，有助于确定地质勘测点位和测量线路。
岩土工程力学基础
1 应力与应变
研究岩土体材料在受力 下的变形和破坏规律， 为工程力学分析提供基 础。
2 土体压缩性与固结
现象
分析土壤在荷载作用下 的压缩性和水分流动行 为，对工程建设具有重 要影响。
3 岩土体的强度特性
研究岩土体的抗剪强度、 拉伸强度和压缩强度等 力学性能，为工程设计 提供依据。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
岩土中水文地质环境分析
地下水循环与补给
通过地下水埋藏深度和水位变化研究水文地质现象与水资源补给。
水文地质阻尼与过滤
评估地下水与岩土体之间的过滤作用和渗流规律。
水文地质工程应用
应用水文地质知识评估工程可行性，为水资源开发提供科学依据。
岩土物理力学参数测定
1
密度与孔隙比
通过实验测量岩土体的密度与孔隙比，
弹性参数
2
了解其物理性质和水分表现。
通过试验和模型计算，确定岩土体的
弹性模量和泊松比等重要参数。
3
渗透率
使用渗透仪器测量土壤和岩石的渗透 性，了解地下水流动规律。
岩土介质性质分析与评价
土壤类型鉴定
岩石分类与勘探