土木工程地质电子课件廖红建
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。
土木工程地质
电子课件
廖红建
H.J.Liao
本电子课件为科学出版社全国高等院校土木工程类系列教材《土木工程地质》(赵树德主编、廖红建副主编）的配套课件。
基于作者长期主讲《土木工程地质》的电子教案编制而成。
限于编者水平，难免存在不妥之处，恳请大家批评指正。
简介
第一章矿物与岩石
第二章地质构造与工程建设
第三章岩石风化和岩体的工程性质
第四章第四纪地层和地貌
第五章土质学、土与土体
第六章地下水的存在及水质
第七章地下水运动与工程
第八章环境地质问题
第九章岩土工程中常见的工程地质问题第十章区域性土
第十一章岩土工程勘察
前言
•地基、基础的概念
地层•必修课
地层地基勘察•地层的复杂性
组成演变•地质学学科
•工程地质学是地质学的一个分支
寻找研究地质灾害防治对策应用•研究的主要内容
评价工程地质条件预测和论证工程地质问题选定场地建议措施提供技术数据•防灾是工程地质学的主要任务
•研究对象为复杂的地质体
综合结合首先地质学地质分析法进一步定量分析•地质分析法
定量预测和评价建立模型•力学分析法
类比法•工程类比法
•新技术新方法
•实验法
实验测试综合定性分析和定量分析才能对可能发生的工程地质问题制定出合理的防治对策。
地上地下•工程地质与土木工程的关系密切
工程地质问题•工程地质问题
强度变形
较高的强度较低的压缩性
•影响因素
天然边坡人工边坡
•影响因素
•监测
•影响因素
•基本要求。
土木工程地质(第四版)课件09地基工程地质问题
第一节 地基工程地质问题
2．存在地下空洞的地基 在黄土地区或可溶岩分布地区，地下常常存在有大量空洞。此外在矿区
也存在地下采空区。当地下洞穴顶板稳定性不足时，常发生地面塌陷、 基础翻浆冒泥、建筑物开裂倒塌等严重的地基工程地质问题。 由特定岩土形成的地下空洞，或随意开挖的矿产采空区，分布无规律， 工程勘察阶段很难查清，建筑物建成使用期间常有事故发生。随机分布 的地下空洞也给工程处理带来困难，往往只能大面积加固。新建的南宁 —广州的高铁，在通过广西区段的岩溶平原时，就采用了大面积全路堤 地基注浆处理的方案。 3．深基坑 随着城市化进程的加快，地下空间开发规模越来越大，基坑工程的深度 也越来越深。除了深基坑本身地基变形和稳定性问题外，伴随而来的还 有基坑边坡问题。基坑边坡和第八章介绍的边坡有所不同，基坑因邻近 既有建筑、涉及城市地下管网、降低地下水位等施工特点，在设计施工 中需要考虑基坑边坡对周围环境影响、变形严格控制、坡度直立、地下 水降引起附近地面不均匀沉降和边坡渗流破坏等问题。此外，由于基坑 边坡属临时工程，设计时还要考虑边坡稳定与工程费用控制平衡。
第九章 地基工程地质问题
第一节 地基工程地质问题
三、地基的剪切破坏
工程实践表明，地基因强度不足而发生的破坏都是剪切破坏。土是由气 体、水和固体碎屑颗粒构成的三相体，土颗粒之间的连接强度远低于颗 粒自身的强度，不能承受拉力。在外荷载和自重作用下，通过土中深度 h处任意点M的任何平面上都将产生法向应力和剪切应力，见图9－2。 由材料力学可知，在过微小单元体M点的任意斜截面AB上的法向应力 和剪应力，与单元体上作用的最大、最小主应力s1、s3以及斜截面的倾
第九章 地基工程地质问题
第二节 地基勘察及地基承载力
02-82.挡土墙的工程应用ppt
加筋土挡土墙
5. 加筋土挡土墙
填土
挡
墙 面
筋材
板
(e) 加筋土挡土墙
筋
材
面
板
填土
挡墙面板、筋材及填土组成 复合结构 结构简单、 施工方便 利用拉筋与土之间的摩擦作 用，改善土体的变形条件和提 高土体的工程特性，从而达到 稳定土体的目的。 加筋土是柔性结构物适应地 基轻微变形， 适用于大型填方 工程等。
重力式挡土墙
根据挡土墙的结构形式及受力特点不同， 可分为： 1. 重力式挡土墙
土力学 Soil Mechanics 廖红建教授主讲
重力式挡土墙 工程中运用较多 就地取材：块石或砖等砌筑 高度不大 断面较大 墙体的稳定靠自重来维持平衡
若挡土墙高度大 自重太大 占地面积太大
沉降是否稳 定等问题
桥梁工程
道路工程
土力学 Soil Mechanics 廖红建教授主讲
隧道工程
水利水电工程
挡土墙工程应用举例
挡土墙支挡建筑物周围的斜坡或填土以防止边坡坍塌
挡土墙
建筑物 挡土墙
（a）
建筑物 建筑物
挡土墙
（b）
土力学 Soil Mechanics 廖红建教授主讲
挡土墙作为地下室的侧墙
土体
挡土墙 （侧墙）
土力学 Soil Mechanics 廖红建教授主讲
土压力：土体作用在挡土墙上的侧向压力。 土压力的计算是挡土墙设计的重要依据。
悬臂式挡土墙
2. 悬臂式挡土墙
填土体
钢筋混凝土材料建造 轻型支挡结构物 墙身重量及墙底板以上填土 重量来维持平衡 立壁、墙趾板和墙踵板组成
墙身高 断面小 长细比大
能否稳定的问题
土木工程地质学第二章地质构造1
(geologic structure)
• 地壳动 升降运动(造陆) 水平运动(造山)
•地质年代(geologic age)
绝对年龄：通过放射性元素蜕变周期测定。适用 于岩浆岩、变质岩地区。
相对年代：通过地层层序、古生物、岩性对比测 定。适用于沉积岩地区。
地质年代单位：宙、代、纪、世、期(从大到小)
位角表示(可只表示倾向)，倾 角用度数。如SW2000, SE1100, 30
褶皱构造
(fold)
2019/10/28
课件
12
褶皱构造基本形态：
• 背斜(anticline)：岩层向上弯曲，核部老，两翼新。 • 向斜(syncline)：岩层向下弯曲，核部新，两翼老。
褶曲要素： • 核部(core) • 两翼(limb) • 轴面(axial plane ) • 轴线(axial line) • 枢纽(hinge)
2019/10/28
课件
9
倾斜岩层(tilted stratum)
产状三要素(elements of attitude)
走向(strike)：岩层面和任
一假想水平面交线的延伸
方向。
倾向(dip)：岩层的倾斜方
向。与走向线垂直。只有 一个.
倾角(dip angle)：岩层层面
与水平面的最大锐角。
表示方法 ：走向和倾向用方
课件
20
• 时间上不连续，产状不一致。 反映地壳剧烈运动。
2. 岩浆岩与围岩接触关系
侵入接触
沉积接触 侵入与沉积 接触
作业：某地区地质剖面图，如图所示。 试确定（1）各地层之间的接触关系。 （2）岩浆岩与围岩的接触关系。 （3）两期岩浆岩之间的接触关系。 （4）岩浆岩的形成时代。
土木工程地质(第四版)课件10工程地质勘察
（一）调查测绘路线的布置及测绘宽度
线路工程地质调查测绘一般沿线路中线或导线进行，测绘宽度多限定在 中线两侧各200～300 m 的范围。在测绘范围内，各种观测点的位置都 应与线路中线取得联系。实际工作中，线路工程地质调查测绘的主要任 务之一，就是把已经绘好的线路带状地形图编制成线路带状工程地质图 。
第十章 工程地质勘察
第二节 工程地质调查测绘
根据一般情况，大面积工程地质测绘比例尺通常为： （1）可行性研究阶段1:50 000～1:5 000。 （2）初步勘察阶段1:10 000～1:2 000。 （3）详细勘察阶段1:2 000～1:200。
第十章 工程地质勘察
第二节 工程地质调查测绘
二、工程地质调查测绘方法
图10－1 洛阳铲 （单位：mm） 第十章 工程地质勘察
第三节 工程地质勘探
锥探 锥具见图 10－2，一般用锥具向下冲入土中，凭感觉来探明疏松 覆盖层厚度。探深可达10 m以上。用它查明沼泽和软土厚度、黄土陷穴 等最有效。
小螺纹钻勘探 小螺纹钻（见图10－3）由人力加压回转钻进，能取出扰 动土样，适用于黏性土及砂类土层，一般探深在6 m以内。
第十章 工程地质勘察
第三节 工程地质勘探
当地表缺乏足够的、良好的露头，不能对地下一定深度内的地质情况做 出有充足根据的判断时，就必须进行适当的地质勘探工作。勘探工作应 当在地面调查测绘的基础上进行，用勘探工作成果补充、检验和修改调 查测绘工作的成果。
矿物与岩石廖红建
电子课件廖红建H.J.Liao简介本电子课件为科学出版社全国高等院校土木工程类系列教材《土木工程地质》(赵树德主编、廖红建副主编）的配套课件。
基于作者长期主讲《土木工程地质》的电子教案编制而成。
限于编者水平，难免存在不妥之处，恳请大家批评指正。
第一章矿物和岩石地球6371km1.2 地壳运动与地质作用1.2.1 地壳运动褶皱、断裂古构造运动新构造运动现代构造运动一、地壳运动的基本形式1．水平运动2．垂直运动二、地壳运动成因的主要理论1．对流说2．均衡说3．地球自转说4．板块构造说1.2.2 地质作用地质作用内能外能1.内力地质作用内力地质作用2.外力地质作用外力地质作用1.3 地质年代1.绝对地质年代法2.相对地质年代法1.3.1 绝对地质年代1.放射性同位素法2.古地磁法3.碳-14法1.3.2 相对地质年代一、地层层序法二、古生物法1.3.3 地质年代表宙->代->纪->世宇->界->系->统教材P6,表1.11.4 矿物学简论矿物主要造岩矿物矿物的物理性质1.矿物的形态2.颜色3.条痕4.光泽5.透明度6.硬度7.解理8.断口9.密度1.4.3 黏土矿物1.高岭石2.伊利石3.蒙脱石造岩矿物按成因分岩浆岩、沉积岩、变质岩三大类1.5 岩石学简论1.5.1 岩浆岩（火山岩）一. 成因侵入岩和喷出岩二. 主要矿物成分三. 产状1.岩基2.岩株3.岩盘4.岩床5.岩墙和岩脉侵入岩的产状喷出岩的产状1.熔岩流2.火山锥(岩锥)及熔岩台地四. 岩浆岩的结构一）、按结晶程度分三类1.全晶质结构２.半晶质结构３.玻璃质结构玻璃质结构二）、按矿物颗粒的绝对大小分两类１.显晶质结构２.隐晶质结构三）、按矿物晶粒的相对大小分三类1．等粒结构等粒结构2.不等粒结构3.斑状结构不等粒结构--斑状结构四. 岩浆岩的构造１．块状构造２.流纹构造３.气孔状构造４.杏仁状构造五.岩浆岩的化学成分和矿物成分一）、岩浆岩的化学成分的含量分：按SiO2二）、岩浆岩的矿物成分浅色矿物：深色矿物：长石和石英是岩浆岩分类和鉴定的重要依据根据造岩矿物在岩浆岩中的含量及其在岩石分类命名中所起的作用，可为三类1．主要矿物2．次要矿物3．副矿物六. 岩浆岩的分类及主要特征一）、岩浆岩的分类二）、主要岩浆岩的特征1．超基性岩SiO2含量＜45％橄榄岩（手标本）蛇绿岩（辉长岩）H.J.Liao2．基性岩含量为45％～52％SiO2辉长岩（手标本）H.J.Liao辉绿岩（手标本）H.J.Liao3．中性岩含量为52％～65％SiO2H.J.LiaoH.J.Liao4．酸性岩含量＞65％SiO2H.J.LiaoH.J.Liao5．脉岩类H.J.Liao6．火山碎屑岩H.J.Liao。
02-54.2土的极限平衡条件ppt
sin sin
2c cos 1 sin
3
tan2 (45
) 2c tan(45 2
) 2
(7)
土的极限平衡条件、莫尔-库仑破坏准则、莫尔-库仑强度理论
土力学 Soil Mechanics 廖红建教授主讲
对于饱和土，根据有效应力原理，得到土
的极限平衡条件有效应力表达式：
极限莫尔圆
sin
1
3
2
c cot
(4)
2
(1 3) (1 3)sin 2c cos (5)
3
1
1 1
sin sin
2c cos 1 sin
1
tan2 (45
) 2c tan(45 2
) 2
(6)
1
3
1 1
5.4.2 土的极限平衡条件 廖红建教授 主讲
土的极限平衡条件
土的极限平衡条件： 土在极限平衡状态下，土中的主应
力与抗剪强度参数之间的关系式。
土力学 Soil Mechanics 廖红建教授主讲
剪切破坏面发生的位置
1-3 极限莫尔应力圆 由直角三角形OAN：
τ=τf 2
剪切破坏面：
剪切破坏面
=τf
2 90
45
(1)
2
f
1
3
2
cos
(2)
最大切应力面：
45
， max
1
3
2
(3)
极限平衡状态
土力学 Soil Mechanics 廖红建教授主讲
02-1.4土的结构和构造ppt
土力学 Soil Mechanics 廖红建教授主讲
土体构造直接反映了土体的不均匀性、各向异性特 点，它影响着土体的强度及变形特征、密实度、渗 透性、稳定性等物理力学特性。
1.4 土的结构和构造 廖红建教授 主讲
土力学 Soil Mechanics 廖红建教授主讲
土粒结构：土颗粒之间的相互排列和联结形式，它是 指土颗粒的大小、形状、相互排列，尤其是相互联结 状况等。
土粒结构与组成土的矿物成份、颗粒形状及沉积条件 等因素有关，对土的物理力学性质有重要的影响。
土粒结构类型
单粒结构、蜂窝状结构、絮凝状结构三种基本结构。
（1）单粒结构
较粗颗粒的土，如卵石、砾石、 砂粒等
单粒结构
松散的、紧密的 影响土的工程性质的主要是孔隙比、 密实度。
（2）蜂窝状结构
较细颗粒的土，如粉粒等
蜂窝状结构
孔隙大、联结作用弱、 可产生较大沉降
（3）絮凝状结构
微小的黏粒(粒径小于0.005mm)、胶体颗粒
颗粒的粒径极小，比表构强度大，压缩性小，工程性质最好； 蜂窝状结构次之； 絮凝状结构最差。
土土体体构构造造
土体中各组成部分之间的排列、分布及外貌特征，如土 层的层理、裂隙及大孔隙等宏观特征。
反映了土的成因、土形成时的地质环境、气候特征及土 层形成后的演变结果等。 土体构造
02-46.1饱和土体渗透固结ppt
饱和 σ’=0 u +σ’= σz
土力学 Soil Mechanics 廖红建教授主讲
对于饱和土，沉降与土中孔隙水的排出有关。由于 孔隙中充满水，在荷载作用下，必须使孔隙中的水部分 排出，土体才能压密。
孔隙水排出所需要的时间长短，与土层排水距离、 土粒径与孔隙的大小、土层渗透系数、荷载大小和压缩 系数等因素相关。
土力学 Soil Mechanics 廖红建教授主讲
0< t <+∞
u<σz ; σ’>0 u +σ’ = σz
t →+∞
u=0 ; σ’= σz u +σ’= σz
可见，饱和土体的渗流固结，是土中的孔隙水压力消散
、逐渐转移为有效应力的过程。
4.6 地基沉降与时间的关系 廖红建教授 主讲
4.6.1 饱和土体渗流固结 廖红建教授 主讲
饱和土体渗流固结
在工程实践中，需要预估建筑物、道路等工程完工及 一段时间后的沉降量，以及达到某一沉降所需要的时间。 这就要求解决沉降与时间的关系问题。
通常在施工期间，不同地基所完成的沉降量不相同， 如：碎石土和砂土地基，因压缩性小、渗透性大，施工期 间地基沉降已基本全部完成；而对于饱和的厚黏土地基， 由于孔隙小、压缩性大，沉降往往需要几年甚至几十年才 能达到稳定。
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基于作者长期主讲《土木工程地质》的电子教案编制而成。
限于编者水平，难免存在不妥之处，恳请大家批评指正。
简介
第一章矿物与岩石
第二章地质构造与工程建设
第三章岩石风化和岩体的工程性质
第四章第四纪地层和地貌
第五章土质学、土与土体
第六章地下水的存在及水质
第七章地下水运动与工程
第八章环境地质问题
第九章岩土工程中常见的工程地质问题第十章区域性土
第十一章岩土工程勘察
前言
•地基、基础的概念
地层•必修课
地层地基勘察•地层的复杂性
组成演变•地质学学科
•工程地质学是地质学的一个分支
寻找研究地质灾害防治对策应用•研究的主要内容
评价工程地质条件预测和论证工程地质问题选定场地建议措施提供技术数据•防灾是工程地质学的主要任务
•研究对象为复杂的地质体
综合结合首先地质学地质分析法进一步定量分析•地质分析法
定量预测和评价建立模型•力学分析法
类比法•工程类比法
•新技术新方法
•实验法
实验测试综合定性分析和定量分析才能对可能发生的工程地质问题制定出合理的防治对策。
地上地下•工程地质与土木工程的关系密切
工程地质问题•工程地质问题
强度变形
较高的强度较低的压缩性
•影响因素
天然边坡人工边坡
•影响因素
•监测
•影响因素
•基本要求。