工程地质学 ppt课件
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。
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地下水中pH值较低和侵蚀性co2含量过多时对 混凝土的侵蚀
结晶分解复合性侵蚀
同时具有上述两种侵蚀的性质
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工程地质
（自己复习）
1
不良地质条件
断层
概念及危害
岩层节理发育的场地
节理、节理发育
滑坡
山坡失稳原因
人类活动因素 坡脚切削 坡面荷载增加 生活用水入渗坡积 物
2
自然环境因素
坡脚冲刷 雨水入渗
滑坡实例
河床冲淤
3
滑坡实例
4
滑坡实例
5
岸坡失稳
失稳原因
岸边修建建筑物，工程荷重增加 地震、暴雨等
实例
河沟侧向位移
9
地下水位
实测水位
初见水位 稳定水位
历年最高水位
地下水的运动
土的渗透性 达西定律
内容
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Q q kF h kFi
(1.1)
t
Lq v ki F源自(1.2)式中， k 称为土的渗透系数，cm/s。 渗透系数的物理意义及影响因素 渗透系数的确定方法 现场试验 室内试验 经验值（P33表1.2）
危害 实例
南京市锅炉厂
6
7
地下水
地下水对工程的影响
基础埋深：d <hw 施工排水 地下水位升降 地下室防水 地下水侵蚀性 空心结构物浮起 承压水冲破基槽
8
地下水分类
上层滞水:积聚在局部隔水层上的水 潜水：埋藏在地表下第一个连续分布的稳定隔水层 以上，具有自由水面的重力水 承压水：埋藏在两个连续分布的隔水层之间完全充 满的有压地下水
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动水力（渗透力）GD
定义：土体中渗流水对单位体积土体骨架作 用的力
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岩层沉积之初顶面总是保持水平的，所以水平岩层一 般出现在构造运动轻微的地区或大范围内均匀抬升、下 降的地区，一般分布在平原、高原或盆地中部。
水平岩层中新岩层总是位于老岩层之上，当岩层受切 割时，老岩层出露在河谷低洼区，新岩层出露于高岗上 。岩层顶面在上，底面在下。在同一高程的不同地点， 出露的是同一岩层 。
图中1，2，3，4表示从老到新的地层
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B
地层相对年代的确定（地层层序倒转时）
A—原始褶皱时的地层p；pt课B件—遭受剥蚀后的地层。
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二、古生物法（生物演化律）
生物演化是由简单到复杂，由低级到高级，生物 种属由少到多，而且这种演化和发展是不可逆的。
可依据岩石中的化石种属来确定岩石的新老关系 。化石结构越简单，地层时代越老，化石结构越 复杂，地层时代越新。如寒武纪的三叶虫、奥陶 纪的珠角石、志留纪的笔石、泥盆纪的石燕、二 迭纪的大羽羊齿、侏罗纪的恐龙等。
段：段为组的组成部分，由同一岩性特征构成。组 不一定都划分出段。 层：指段中具有显著特征，可区别于相邻岩层的单 层或复层。
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第四节 褶皱构造
1、基本概念 2、褶曲要素 3、褶曲的分类 4、褶皱岩层的分布与判别 5、褶皱构造的类型
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1、基本概念 褶皱构造：在构造运动作用下岩层在未丧失连续
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我国在区域地质调查中常采用多重地层划分原则 ，即除上述地层单位外，主要使用岩石地层单位。 岩石地层单位是以岩石学特征及其相对应的地层位 置为基础的地层单位。 群：包括两个以上的组。群以重大沉积间断或不整 合界面划分。
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03
地质构造与工程稳定性
地质构造类型及特征
褶皱构造
岩层在地质作用下形成的波状弯 曲，包括背斜和向斜两种基本形
态。
断裂构造
岩石受力发生破裂，两侧岩块沿破 裂面发生明显位移的构造，包括断 层和节理。
岩浆岩构造
由岩浆冷凝形成的岩石，常具有特 殊的结构和构造，如喷出岩的气孔 和杏仁构造。
地质构造对工程稳定性的影响
工程地质评价标准
包括安全系数、可靠性指标和风险评估等标准。安全系数是工程稳定性评价的重要指标，一般要求大于1.0；可 靠性指标反映工程结构在规定条件下和规定时间内完成预定功能的概率；风险评估则是对工程可能遇到的各种风 险进行分析和评估。
04
水文地质条件与工程问 题
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
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。
不良地质现象的防治措施
滑坡防治措施
水文地质钻探
利用钻探设备向地下钻孔，以 揭露含水层，观测地下水的试验、注水试验等手 段，测定含水层的渗透系数、 导水系数等水文地质参数。
水文地质物探
利用地球物理勘探方法，探测 地下水的分布、埋藏条件等。
05
不良地质现象及防治措 施
滑坡、崩塌、泥石流等灾害现象
。
浮力作用
地下水的浮力作用会减小工程 基础的有效重量，增加工程的
不稳定性。
软化作用
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从上述工程地质学的研究内容来看，工程地质学是属于 应用地质科学的范畴，与许多学科有密切的联系，其中与岩 石力学、土力学和水文地质学的关系特别密切。工程地质学 的基础理论课有动力地质学、矿物学、岩石学、构造地质学、 地史及古生物学、地貌学及第四纪地质学等，并与应用地球 物理、遥感测量学、基础工程学等工程技术学科有密切联系。 因此，可认为工程地质学是一门介于地质学与土木建筑、水 利工程学之间的一门边缘科学。
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工程地质问题的定义
人类工程活动和自然地质作用会改变地质环 境，影响工程地质条件的变化。当工程地质 条件不能满足工程建筑上稳定、安全的要求 时，亦即工程地质条件与工程建筑之间存在 矛盾时，就称为存在工程地质问题。
工程地质问题与工程建筑的类型和规模有着 密切的关系。各类工程建筑，由于其结构类 型和工作方式不同，存在着各种各样的工程 地质问题。
传统的自然历史分析法（地质学方法）、室内和现场试 验、原位测试方法和经验判断法。
研
有限元法、边界元法及离散元法等数值方法
究 概率论和数理统计、模糊数学、灰色系统理论、分形几 方 何等
法 系统科学的思维方法，包括系统论、控制论和信息论及 其派生的新理论
地理信息系统（GIS）、遥感信息系统（RS）、计算机 网络系统
工程地质条件因地而异，千变万化
平原地区与山区的工程地质条件就差异很大。
在平原地区，一般土层较厚，且简单和均匀。 建筑物一般均匀沉降，当建筑物发生较大的沉 降量时，只要建筑物荷重不超过地基土层的承 载能力，地基仍是稳定的，不会导致建筑物的 灾难性破坏。但若建筑物的荷重大大超出土层 的承载能力，则地基将会破坏，土体从基础下 挤出，建筑物的安全就受到威胁。
工程地质学基础ppt课件
工程地质学定义与发展工程地质学定义工程地质学发展研究岩石与土的成因、结构、物理力学性质及其在工程中的行为。
岩石与土的物理力学性质地质构造与地壳稳定性水文地质条件岩土工程地质问题研究区域地质构造、地壳稳定性及其对工程建设的影响。
研究地下水的分布、运动规律及其对工程建设的影响。
研究各类工程建设中遇到的岩土工程地质问题，如地基承载力、边坡稳定性、隧道围岩稳定性等。
工程地质学研究内容工程地质学与其他学科关系与地质学的关系与土力学的关系与水文学与水资源的关系与环境科学的关系岩浆岩由岩浆冷却凝固形成，包括深成岩、浅成岩和喷出岩。
具有结晶结构，常见矿物有石英、长石、云母等。
沉积岩由风化、剥蚀、搬运、沉积和固结成岩等作用形成。
具有层理构造，常见岩石有砂岩、泥岩、石灰岩等。
变质岩由已形成的岩石在高温、高压环境下发生变质作用形成。
具有片理构造，常见岩石有大理岩、石英岩、片麻岩等。
残积土坡积土洪积土冲积土01020304密度与重度表示岩石或土体的质量与体积之比，反映物质组成和密实程度。
含水量与孔隙比表示岩石或土体中水的含量和孔隙体积与固体颗粒体积之比，反映水对岩石或土体力学性质的影响。
压缩性与抗剪强度表示岩石或土体在压力作用下体积减小的性能和抵抗剪切破坏的能力，反映岩石或土体的承载能力。
渗透性与透水性表示水流通过岩石或土体的能力和难易程度，反映岩石或土体的水文地质特性。
岩石与土体物理力学性质地质构造类型及特征断裂构造褶皱构造岩石受应力作用而发生变形，当应力超过一定强度时，岩石便发生破裂，甚至沿破裂面发生相对位移，形成断裂构造。
节理构造山地地貌平原地貌丘陵地貌030201地貌类型及特征地质构造与地貌对工程影响工程选址避开活动断裂、地震带、滑坡、泥石流等不良地质现象发育的地区。
地基稳定性褶皱、断裂等地质构造对地基稳定性有重要影响，需进行详细勘察和评价。
边坡稳定性地貌形态和地质构造对边坡稳定性有重要影响，需进行边坡稳定性分析和设计。
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风化壳垂直剖面
岩石风化后的产物在地 表形成的个不连续的岩土层 称为风化壳(crust of weathering).
土壤 残积层
半风化 岩石
基岩
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岩石风化程度划分：
岩土工程勘察规范（GB 50021—2001） 和《 建筑地基基础设计规范》（GB 50007—2002）的 划分方案：全、强、中、微、未风化带.
时间增长强度能部分恢复的性能。
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膨胀土(expansive soil)：
是种富含亲水性黏土矿 物,且随含水量的增减体积 发生显著胀缩变形的硬塑性 黏土.
分布：
全国。云南、广西、贵州、 湖北最具代表性。一般位于 山前丘陵地区或河谷高阶地 上。
图 3-27 因外墙基土收缩、基础 向外扭转,墙体呈水平裂缝
洪积层外围的细碎屑沉积地段， 在沉积过程中受到周期性的干燥， 粘土颗粒凝聚并析出可溶岩时， 则洪积层结构较牢固承载力比较 高。上述两地段之间过度地带， 由于经常有地下水溢出，土质弱， 承载力低，作为建筑物地基时应 慎重对待。
山前洪积扇剖面图
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河流侵蚀作用方式：以机械磨蚀为主, 化学蚀为辅.
河流侵蚀作用方向： 下蚀
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第节 风化作用及残积土
风化作用(weathering)：在地表条件下,自然界的岩
石受大气、水、生物等因素影响，在原地发生机械崩解 或化学分解，形成松散堆积物的过程.
风化类型：
物理风化 化学风化 生物风化
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物理风化 (physical weathering)
• 温差风化
球状风化图解
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摄于三峡工程工区
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