工程地质第五章
05第五章土的工程地质性质
硅氧四面体和铝氢氧八面体这两种基本单元以不同 的比例组合，形成不同类型的黏土矿物。 土中常见的黏土矿物有高岭石、伊利石和蒙脱石三 大类。
高岭石：一层硅氧四面体晶片和一层铝氧八面 体晶片结合，形成一个单位晶胞。高岭石晶胞 间具有较强的氢键联结，水较难渗入其间，其 颗粒一般较粗，亲水性弱。因而主要由这类矿 物组成的土，膨胀性和压缩性都较低。
三、土的气相
土中的气体主要是空气和水气。土中气体按其 所处的状态和结构特点可分以下几种类型：吸附于土 颗粒表面的气体、溶解于水中的气体、四周为颗粒和 水所封闭的气体以及自由气体。 通常认为自由气体与大气连通，对土的性质 无大影响；密闭气体的体积与压力有关，压力增加， 则体积缩小，压力减小，则体积胀大。 因此，密闭气体的存在增加了土的弹性，同 时还可阻塞土中的渗流通道，减小上的渗透性。
５.２.２土的结构与构造:
土的结构：指土颗粒或集合体的大小和形状、表面 特征、排列形式以及它们之间的连接特征(微观结 构)。 土的构造:指土层的层理、裂隙和大孔隙等宏观特 征亦称宏观结构。 土的结构对土的工程性质影响很大，特别是粘性土， 如某些灵敏性钻土在原状结构时具有一定的强度， 当结构扰动或重塑时，强度就降低很多，甚至不能 再成型。
洞穴层
充填于可溶性岩类所形成的洞穴内的沉 积物。 其特征为：石块、碎石、砾石、砂类土 等相互混杂的堆积物如钟乳石、石笋等 堆积；
冰积层：
由冰川或冰水挟带搬运所形成的沉积物。分 选性极差,石料占多数,冰水沉积物可有一定成层 性、分选性。
风积层：
在干旱的气候条件下，岩石的风化碎屑物被 风吹扬，搬运一段距离后，在有利的条件下堆积 起来的一类土，最常见的是风成砂和风成黄土。
二、土中水
1. 结合水
工程地质 第5章 地下水及其对工程的影响
断面1
断面2
Q O
h L
H1 H2
O’
A
5.5 地下水运动与动态
二、地下水向集水建筑物运动的计算
基坑开挖时，流入 坑内的地下水和地表水 如不及时排除，会使施 工条件恶化、造成土壁 塌方，亦会降低地基的 承载力。施工排水可分 为明排水法和人工降低 地下水位法两种。
5.5 地下水运动与动态
<4.2 4.2～8.4 8.4～16.8 16.8～25.2
>25.2
meq／L
<1.5 1.5～3.0 3.0～6.0 6.0～9.0
>9.0
mol／L
<7.5×10－4 7.5×104～1.5×108 1.5×10－3～3×10－3 3×10－3～4.5×10－3
>4.5×10－3
5.4地下水分类
1 岩土的空隙性
概念：将岩土空隙的大小、多少、形状、连通程度，以及分布 状况等性质统称为岩土的空隙性。
5.2 地下水的基本概念
1 岩土的空隙性
意义：是地下水赋存场所和运移通道，其多少、大小及其分布规 律，决定着地下水的分布与运动特点
分类：岩土空隙的成因不同
孔隙
裂隙
溶隙
5.2 地下水的基本概念
5.1 概述
1 什么叫地下水
赋存和运移于地面以下岩石空隙中的水。狭义上指赋存于地下水面以下饱和含 水层的水。
2 地下水的功能
地下水是一种宝贵的资源
不工
地下水是地球内部地质演变的信息载体
良程 地地
质质
地下水是极其重要的生态环境因子
现问 象题
地下水是一种很活跃的地质营力
5.2 地下水的基本概念
工程地质学课件--第五章---泥石流
上午8时和9时34分，兰州军区工兵团成 功爆破堰塞湖的一个缺口，使水位下降 48厘米，为抢险救灾工作创造了有利条 件。
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§2 形成条件
泥石流的形成，必须同时具备三个基本 条件
地形条件 地质条件 气象水文条件
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一、地形条件
泥石流总是发生在陡峻的山岳地区，一 般是顺着纵坡降较大的狭窄沟谷活动
5公里长、500米宽区域被夷为平地 截至当日16时统计，泥石流灾害已造成127人
死亡，76人受伤，近2000人失踪，紧急转移安 置4.5万人，倒塌房屋120余户300余间。
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灾情统计
舟曲县“8-7”特大暴洪灾害受灾4496户、 20227人；水毁农田1417亩，水毁房屋 307户、5508间，其中农村民房235户， 城镇职工及居民住房72户；进水房屋 4189户、20945间，其中农村民房1503 户，城镇民房2686户；机关单位办公楼 水毁21栋，损坏车辆18辆。
在云南、四川的山区，受孟加拉湿热气团影响较强烈， 在西南季风控制下，夏秋多暴雨，降水历时短，强度 大。
如云南东川地区一次暴雨6h降水量180mm，最大降雨 强度达55mm/h，形成了历史上罕见的暴雨型泥石流。
在东部地区则受太平洋暖湿气团影响，夏秋多台风和 热带风暴。1981年8号强台风侵袭东北，使辽宁老帽 山地区下了特大暴雨，6h降水量395mm，其中最大降 雨强度为116.5mm／h，爆发了一场巨大的泥石流。
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典型泥石流流域示意图
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2．泥石流流通区（中游）
泥石流流通区是泥石流搬运通过的地段， 多为狭窄而深切的峡谷或冲沟，谷壁陡 峻,纵坡降较大，多陡坎和跌水。
泥石流物质进入本区后具极强的冲刷能 力，将沟床和沟壁上的土石冲刷下来携 走
工程地质学第5章地下水课件
5.2 地下水的类型
5.2.1 地下水按埋藏条件分类及其特征 2.潜水
（3）潜水面的表示方法和意义
潜水面的形态和特征通常可以用等水位线图和水文地质剖面图来表示。
5.2 地下水的类型
潜水等水位线图就是潜水面上标高相等各点的连线图，绘制时将 研究地区的潜水人工露头和天然露头的水位等高的各点即为等水位线 图。它有以下用途：
5.3 地下水的性质 5.3.2 地下水的化学性质
5.3 地下水的性质
5.3.2 地下水的化学性质
2.地下水的化学性质 （1）地下水的酸碱性
地下水类型 强酸性水 弱酸性水 中性水 弱碱性水
pH值
＜5
5～7
7
7～9
强碱性水 ＞9
（2）地下水的总矿化度 地下水所含各种离子、分子及化合物的总量称为总矿化度，以g/L表示。
5.1 地下水的基本概念
5.1.2 含水层与隔水层 表5-3 常态下岩石的透水程度
5.2 地下水的类型及其特征
按照地下水的埋藏条件可分为三大类： ➢ 包气带水 ➢ 潜水 ➢ 承压水；
按照含水介质类型可分为三大类： ➢ 孔隙水 ➢ 裂隙水 ➢ 岩溶水
地下水的综合分类
含水介质
类型
孔隙水
裂隙水
岩溶水
5.2 地下水的类型
5.2.2 地下水按含水介质类型分类及其特征
2.裂隙水
赋存并运移于各种岩溶空隙中的地下水称为岩溶水（喀 斯特水）。岩溶水，可以是潜水也可以是承压水。一般来说， 在裸露的石灰岩分布区的岩溶水主要是潜水；当岩溶化岩层 被其他岩层所覆盖时，岩溶潜水可能转变为岩溶承压水。
在土木工程建筑地基内有岩溶水活动,不但在施工中会 有突然涌水事故发生，而且对建筑物的稳定性也有很大影响。 因此，在建筑场地和地基选择时应进行工程地质勘察，针对 岩溶水的情况，用排除、截源、改道等方法处理，如挖排水 沟，筑挡水坝，开凿输水隧洞改道等等。
河北工程大学 土木工程学院 工程地质 第五章_地下水
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6. 构造裂隙水
●其发育程度既取决于岩石本身的性质，也取决于 边界条件及构造应力分布等因素。 ●分为层状构造裂隙水和脉状构造裂隙水。 ●可以是潜水，也可以是承压水 ●裂隙各有自己独立的系统：补给源、径流及排 泄条件，水位不一致。 ●渗透性常常显示各向异性。 26
5
3.
重力水-----受重力控制的地下水
当岩石、土层的空隙完全被水饱和时，粘 土颗粒之间除结合水以外的水都是重力水，它 不受静电引力的影响，而在重力作用下运动， 可传递静水压力。
重力水的工程意义：
静水压力 动水压力 浮托力 溶解能力--岩土产生化学潜蚀
6
☆ 含水层：能够给出并透过相当数量 重力水的岩层或土层，称为含水层。 ☆ 隔水层：是指那些不能给出并透过 水的岩层、土层，或者这些岩土层给出与透 过水的数量是微不足道的。 ☆构成含水层的条件： 1.岩土中要有空隙存在，并充满足够数 量的重力水； 2.这些重力水能够在岩土空隙中自由运 动。
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▲矿化度：地下水中所含各种离子、分子 与化合物的总量称为矿化度，以g/L表示。 习惯上用105～110℃温度将地下水样品蒸 干后所得的干涸残余物总量来表示矿化度。 可以将分析所得阴阳离子含量相加，求得 理论干涸残余物总量。
注意: 由于在蒸干时有将近一半的HCO3-了分解生 成CO，及H2O而逸失。所以，阴阳离子相加时， HCO3 只取重量的50％。
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自流水泉（上升泉）：主要靠承压水补给， 动态稳定，年变化不大，主要分布在自流盆地 及自流斜地的排泄区和构造断裂带上。
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§5.3 地下水的性质
一、地下水的物理性质 地下水的物理性质有：温度、颜色、透明 度、气味、味道、导电性及放射性。 地下水物理性质的研究，使我们能初步了 解地下水的形成环境、污染情况及化学成分， 这为利用地下水提供了依据。
工程地质学第五章-地下水
• • •
• Darcy定律适合于层流（砂土）。
5.2 地下水类型及其主要特性
地下水按埋藏条件可分为三大类：即包气带
水、潜水、承压水；
根据含水层的空隙性质地下水可分为孔隙水、 裂隙水、岩溶水。 通过这两种分类的组合，可得九类不同特点 的地下水。见教材p124。
裂隙水
孔隙水
含水层
承压水井 自流水井 潜水井 承压水位 潜 水 位
6、 地下水的循环：补给、排泄
上层滞水循环：大气降水补给，垂直蒸发、下渗排泄。 潜水补给： 大气降水，地表水的补给，含水层之间的补给①越流 补给②直接补给，凝结水，人工补给。 潜水排泄：蒸发，泉的排泄，地表水排泄，人为排泄。 承压水补给：大气降水，地表水，潜水。 承压水排泄：潜水排泄，泉的排泄，地表水排泄。
承压水面上高程相等点的连线图
用途：流向，水力坡度，初见水位，水位埋深，水头
5.3 地下水的性质
一、地下水的物理性质
1、温度：主要受气候条件和地热控制
由于地下水形成的环境不同，其温度变化范围很大； 常随埋藏深度不同而异，埋藏越深、水温越高。 纯净的地下水是无色的，当含有某些化学成分或悬浮物质时， 2、颜色： 会带有一定颜色。 纯净的地下水是透明的，但含有有机质、矿物质及胶体时， 3、透明度： 地下水将变得浑浊不清。 地下水一般是无嗅无味的，当含有气体或有机质时，会具有特殊 4、气味：
特点：空间分布极不均匀，动态变化强 烈，流动迅速，排泄集中。
在土木工程建筑地基内有岩溶水活 动，不但在施工中会有突然涌水的事故 发生，而且对建筑物的稳定性也有很大 影响。因此，在建筑场地和地基选择时 应进行工程地质勘察，针对岩溶水的情 况，用排除、截源、改道等方法处理， 如挖排水、截水沟，筑挡水坝，开凿输 水隧洞改道等等。
工程地质学第5章
图5-2 长江和黄河
图5-3 塔里木河和湘江
图5-4 洞庭湖和博斯腾湖
图5-5 南海海面和渤海湾
图5-6 雪山
3、地下水
地下水是以固态、液态或水汽形式存在于 岩石以及土的裂隙、孔隙和空洞中的水。
二、岩土的空隙性
（3）水力坡度I：水力坡度为沿渗流途径的水头损失 与相应渗透途径长度的比值。 地下水在空隙中运动时，受到空隙壁以及水质点 自身的摩阻力，克服这些阻力保持一定流速，就要消 耗能量，从而出现水头损失。
§5.2 地下水类型及其主要特征
地下水按埋藏条件可分为三大类：即包气带水、 潜水、承压水 。根据含水层的空隙性质，地下水可分为 三个亚类：孔隙水、裂隙水、岩溶水。
2、溶隙
3、孔隙
存在于土的颗粒与颗粒之间的小孔状或细管状的空隙称 为土中的孔隙
三、地下水的形成
地下水主要是由渗透作用和凝结作用形成的，此外还有极少量的原 生水 渗透作用形成的地下水是大气降水和地表水经岩土的裂隙、孔隙 渗入到地表以下并在一定深度处聚集而成的，它也是地下水的最 主要来源。在以大气降水为主要补给源的区域，当地的降雨量愈 多、岩土透水性愈强、地下水的含量愈丰富。在江河、湖泊等地 表水系附近，当地表水的水位高于该区域的地下水水位时，地表 水经岩土中的空隙下渗，并在地下一定深度聚集形成地下水。 当空气中含有水蒸汽时，这些水蒸汽会随空气一起进入土体和外界 相通的孔隙中，并在气温下降时凝结成水滴，在重力作用下下渗、 聚集形成地下水。这种现象在一些干旱型草原和沙漠地区极为普遍。 山区中的一些岩体裂隙常在每天早晨至中午这一段时间有水流流出 或水滴渗出，但是一过中午，这些裂隙中不再有水渗出，第二天早 晨，裂隙中重又出水。这些裂隙中的水就是每天晚上温度降低后水 汽凝结形成的，水汽或凝结于岩石表面流入裂隙、或直接在裂隙中 凝结成水
工程地质学-第五章
第五章地下水埋藏在地表以下土层及岩石空隙(包括孔隙、裂隙和空洞等)中的水称为地下(ground water)。
储存在岩土空隙中的地下水有气态、液态和固态三种，但以液态为主。
当水量少时，水分子受静电引力作用被吸附在碎屑颗粒和岩石的表面成为吸着水；薄层状吸着水的厚度超过几百个水分子直径时，则为薄膜水。
吸着水和薄膜水因受静电引力作用，不能自由移动。
当水将岩土空隙填满时，如果空隙较小，则水受表面张力作用，可沿空隙上升形成毛细水；如果空隙较大，水的重力大于表面张力，则水受重力的支配从高处向下渗流，形成重力水。
重力水是地下水存在最主要的方式。
第一节概述岩土按其透水性的强弱分为透水的、半透水的和不透水的三类。
透水的(有时包括半透水的)岩土层称为透水层；不透水的岩土层称为隔水层；能够给出或透过相当数量水的岩层称为含水层。
第二节地下水的物理性质和化学成分一、地下水的物理性质地下水的物理性质包括温度、颜色、透明度、气味、味道和导电性等。
1.温度地下水的温度变化范围很大。
地下水温度的差异，主要受各地区的地温条件所控制。
通常随埋藏深度不同而异，埋藏越深，水温越高。
2.颜色地下水的颜色决定于化学成分及悬浮物。
地下水一般是无色、透明的，但当水中含有某些有色离子或含有较多的悬浮物质时，便会带有各种颜色显得混浊。
3.透明度地下水多半是透明的，当水中含有矿物质、机械混合物、有机质及胶体时，地下水的透明度就会改变。
4.气昧地下水一般是无臭、无味的，但当水中含有硫化氢气体时，水便有臭鸡蛋味。
5.味道地下水的味道主要取决于地下水的化学成分。
含NaCl 的水有咸味；含CaCO 3，的水清凉爽口；含Ca(OH)2和Mg(HCO 3)2的水有甜味，俗称甜水；当MgCl 2和MgSO 4存在时，地下水有苦味。
6.导电性地下水的导电性取决于所含电解质的数量与性质(即各种离子的含量与离子价)，离子含量越多，离子价越高，则水的导电性越好。
二、地下水的主要化学成分1.主要离子及化合物地下水中分布最广、含量最多的离子是钠离子(Na +)、钾离子(K +)、镁离子(Mg 2+)、钙离子(Ca 2+)、氯离子(Cl -)、硫酸根离子(-24SO )、重碳酸根离子(-3HCO )六种，气体有二氧化碳(CO 2)，化合物有氧化铁(Fe 2O 3)等。
工程地质课件第5章地表水的地质作用
河水对河岸的侵蚀
牛轭湖的形成过程
下蚀作用与侧蚀作用的关系
空间上：河流的上游以下蚀作用为主， 河流的下游以侧蚀作用为主。
时间上：河流发育的早期以下蚀作用为主， 随着坡度减小，逐渐转为以侧蚀作用为主。
二、搬运作用
1、化学搬运： 溶运：即易溶岩石及矿物成分溶解于河水，以 离子 状态进行搬运。 2、机械搬运 １）悬运：即粘土、粉砂等较小颗粒，由于流 水的紊流 作用而呈悬浮状态进行搬。 ２）托运（牵引搬运）： （1）推运：上举力小于颗粒在水中的重力，颗 粒在水流冲力推动下，沿河床滚动滑动。 （2）跃运：上举力基本等于颗粒在水中的重 力，颗粒在水流冲力推动下，跳跃前进。
2、谷底沉积作用
谷底包括两部分：一部分是被河水所覆盖的河 床，在河床上产生的沉积作用称河床沉积；另 一部分是平水位时谷底未被河水所淹没的平坦 地形称为河漫滩。
心滩地貌 边滩地貌
3、河口沉积作用
河口是河流最主要的沉积场所。当河流入 湖泊、海洋时受湖水或海水的顶托，流速迅速 减小，使河水搬运能力减弱甚至消失，大量机 械搬运物质在河口沉积下来。
另一方面由于湖水、海水中富含有电解 质，当河流中以胶体搬运的溶运物与湖水、 海水相混合后，海水中的电解质破坏了胶体 的稳定性，致使胶体凝聚，而沉积在河口。 在河流流入湖泊或海洋的地方，河流沉积 物常形成锥形的沉积地貌称为三角洲。
密西西比三角洲
4、冲积物
河流的沉积作用指河流搬运的一部分碎屑物 质，在河谷的适当部分由于流速降低而发生 的沉积。 河流沉积的物质称为冲积物。冲积物是在 流 动的水体中以机械方式沉积的碎屑物，具有 下列基本特征： １、分选性较好； ２、磨圆度较好； ３、成层性较清楚； ４、发育二元结构； ５、具有流水成因的沉积构造：波痕、砂丘 交错层理。
第五章 工程地质测绘与调查
四、测绘方法
工程地质测绘方法有两种：相片成图法和实地测 绘法。
相片成图法是利用地面摄影或航空（ 卫星） 摄影相 片， 在室内根据判读标志， 结合所掌握的区域地质 资料，将判明的地层岩性、地质构造、地貌、水系 和不良地质现象，调绘在单张相片上，并在相片上 选择若干地点和路线，去实地进行校对和修正，绘 成底图，最后再转绘成图。
岩溶发育地区 岩石以石灰岩为主 着重研究：①岩石成分和化学性质，可溶成分的溶解 速度，相对隔水层的可靠性。②岩溶发育程度及分布 特征、溶洞充填物的性质，特别要注意地下暗河的发 育情况；③岩溶发育与地貌、地质构造的关系。
（2）构造的工程地质研究 构造条件是基岩分布区的重要工程地质条件之 一，也是各类工程建筑选址的重要依据之一。 研究区域构造条件的目的是判断查明测绘区的 构造体系、构造的发育历史及测区所处的构造部位， 从而对区域稳定性和地基的稳定性作出初步评价， 预测施工或工程运行中可能出现的问题。
另一方面，工程地质测绘和调查也可以大大减 少勘探和试验的工作量，从而为合理布置整个勘察 工作，节约勘察费用提供有利条件，在山区和河谷 等地层出露条件较好的地区，这种方法是最主要的 岩土工程勘察方法。
工程地质测绘与调查的主要任务 在地形地质图上填绘出测区的工程地质条件，其 内容应包括测区的所有工程地质要素，即查明拟建场 地的地层岩性、地质构造、地形地貌、水文地质条件、 工程动力地质现象、已有建筑物的变形和破坏情况及 以往建筑经验、可利用的天然建筑材料的质量及其分 布等多方面，因此它属于多项内容的地表地质测绘和 调查工作。（可利用原有地质测绘资料）
二、工程地质测绘和调查的技术要求
① 比例尺和精度的要求 工程地质测绘的比例尺一般分为以下三种： 小比例尺1:50000~1:5000，一般用于可行性研究勘 察阶段，目的是了解区域性的工程地质条件和为更详 细的工程地质勘测工作制定工作方向； 中比例尺1:10000~1:2000 ，一般用于初步勘察阶段， 主要用于新兴城市的总体规划、大型工矿企业的布置、 水工建筑物选址、铁路及公路工程选线阶段； 大比例尺1:2000~1:500 ，一般用于详细勘察阶段， 目的在于为最后确定建筑物结构或基础的形式以及选 择合理的施工方式服务。
《工程地质学》孔宪立_石振明 第五章
地下水的广义概念： 赋存于地面以下岩石 空隙中的水
地下水的狭义概念： 赋存于饱水带岩石空 隙中的水
（1）毛细水 毛细水指在岩土细小的孔隙和裂隙中，受毛细作用控制的水， 它是岩土中三相界面上毛细力作用的结果。 毛细水对建筑工程的意义主要有： A．产生毛细压力，使砂土（主要是细砂、粉砂）具有一定 的粘聚力（假粘聚力）； B．毛细水会影响土中气体的分布与流通，常常会导致产生 封闭气体； C．当地下水位埋深变浅时，由于毛细水上升，可助长地基 土的冰冻现象；使地下室潮湿；危害房屋基础及公路路面，促 使土的沼泽化、盐渍化。
5.1.2 岩土的水理性质
岩土的水理性质是指岩土与水相 互作用时岩土显示出来的各种性质。
岩土的水理性质：
含水性
给水性 透水性
含水性：容水度；持水度
容水度 (饱和含水量 ) ：岩土空隙完全被水充满时的含 水量。用容积表示时为：岩土空隙中所能容纳的最大 的水的体积与岩土体积之比，与孔隙度、裂隙率或岩 溶率相等。但是，对于具有膨胀性的粘土来说，充水 后体积扩大，容水度可以大于孔隙度。 持水度 (最大分子含水量 )：岩土颗粒的结合水达到最 大数值时的含水量。指受重力作用时岩土仍能保持的 水的体积与岩土体积之比。在重力作用下，岩石空隙 中所保持的主要是结合水。因此．持水度实际上说明 岩石中结合水含量的多少。
第五章 地下水
§ 5.1 地下水概述
杭州地铁施工发生塌陷，17死??失踪坍塌口至少压了50多人，目前生死不明。
（2008-11-15）
杭州地铁施工发生塌陷，10死??失踪坍塌口至少压了50多人，目前生死不明。
（2008-11-15）
5.1.1 地下水及含水层
基本概念
味 道 ： 决 定 于 化 学 成 分 。 咸 （ NaCl) 、 甜 （ Ca(OH)2 、 Mg(OH)2)、苦（MgCl2、MgSO4)、清爽可口（CaCO3)。
工程地质学-第五章 地壳岩体的天然应力状态-2-地壳应力状态复杂性
影响地应力的因素很多： 岩体自重和构造作用力控制（主要的）； 各种地质构造、地形、岩性、剥蚀作用、岩石的物理化学作用： 人类工程活动等。 多种因素的影响，使地壳表层地应力状态显得异常复杂。
5.4 地壳表层岩体应力状态的复杂性
5.4.1垂向卸荷
区域性的垂向剥蚀卸荷作用在增大岩体内的水平应力方面有着重要的作用。 例如：对于未受明显构造扰动的侵入体内应力状态的形成，一般经历了两个阶 段： 首先是侵入阶段，由于岩体呈熔融状态侵入地下一定深处，故岩体中的应力呈 静水应力式分布。 假定图中AB为原始地面， 则岩体内任一深度h0+h处P点 的应为： σh= σv=γ(h0+h)
二次应力分布区 –
1方向与坡面近于平行； 3与坡面近于垂直； 2与坡面走向基本平行。 在峡谷地区，河谷谷底往往也有明显的
应力集中区，形成囊状的“高应力包”。
河谷高边坡应力分布模式(据黄润秋，2001)
5.4 地壳表层岩体应力状态的源自杂性5.4.3地壳表层高地应力区及其地质地貌标志
在近地表处的水平应力明显偏高地区，常见到一系列因应力释放而产 生的岩体力学现象，这些现象可作为高地应力的地质、地貌标志。
铜街子水电站坝基岩体结构示意图
5.4 地壳表层岩体应力状态的复杂性
上述变形断裂结构不同于隆爆，是高地应力条件下宽阔河谷下切过程 中垂直卸荷所导致的“应力释放型”浅生时效变形构造。
（1）量级较大的NWW向水平主应力和原始背斜构 造，是这类时效变形构造生成的前提条件。
河谷形成前，岩体虽已处于较高的水平承载状态， 因有足够大的竖向荷载与之相抗衡--保持总体稳定性。
与上述隆爆现象类似的浅生时效变形 -- 大渡河铜街子电站坝址区。 坝基岩体 -- 二叠系峨嵋山玄武岩，两次喷溢旋回的间歇面上，堆积了 一套火山碎屑，岩性软弱。 构造 -- NNE向短轴背斜轴部，岩层被层间错动和缓倾角对冲断层（F3 及F6）切割。 （1）层间错动带具有张扭性特征，错动方向指向河谷中部。 （2）两条对冲断层均为逆断层，却表现出张性特征，断距及倾角都有 由浅部向深部逐渐减小乃至尖灭及 变平的趋势。 （3）断裂形成于Q1，距今约 22~33万年的Q2中晚期已基本完成 其发展过程。 断层在河流深槽形成 后仍有微量活动
工程地质第五章
四、含水层与隔水层
• 含水层(aquifer)指能够给出并透过相当数量重 力水的岩层。 • 构成含水层的条件：（1）岩石中要有空隙存 在，并充满足够数量的重力水；（2）这些重 力水能够在岩石空隙中自由运动。 • 隔水层(aquifuge; impermeable layer)指不能给 出并透过水的岩层。可含水，但不具备允许相 当数量水透过的性能。
地下水温地区分布差异大。在新火山地区，地 下水温可达100℃以上。例如在堪察加半岛、冰 岛、日本等地一些喷泉都有这种情况。在寒带、 极地以及高山地区，地下水的温度很低，有的可 低至-5℃。在温带和亚热带地区的平原中，浅层 地下水的年平均温度常接近所在地区的年平均气 温，或稍高l－2℃。 地下水在一定的地质条件下，因受地球内部热 能的影响而形成地下热水。它通过一定的通道， 例如，沿断裂破碎带、钻孔等上涌，致使地热增 温级大大提高，这种地区叫做地热异常区。具有 良好地质构造及水文地质条件的地热异常区，有 可能形成富集大量地下热水或天然蒸汽的地热田。
二、地下水的化学成分
• 主要气体成分：N2，O2，CO2，H2S • 主要离子成分：Na+，K+，Ca2+，Mg+，Cl-，SO42+， HCO3• 胶体成分与有机质 • 一升水中所含各种离子、分子及化合物（不包括游 离状态的气体）的总量，就叫总矿化度，简称矿化 度。以g/L表示。它说明水中所含盐量的多少，故 它是地下水化学成分的重要标志。 • 通常把水中Ca2+和Mg2+的含量称为硬度。硬度可分 为暂时硬度和永久硬度。由于加热煮沸后水中失去 一部分Ca2+与Mg2+，这部分Ca2+与Mg2+的数量称为 暂时硬度。当加热煮沸后，仍然溶在水中的Ca2+与 Mg2+，造成硬性的硬度，叫永久硬度。
工程地质学基础 第五章 岩、土体工程性质.
1.影响岩石工程性质的内部因素
岩石是具有一定结构和构造特征的矿物集合体，因此矿物成 份、结构、构造就是影响岩石工程性质的内部因素。
A. 矿物成份对岩石工程性质的影响
比重：辉长岩（辉石和角闪石）〉花岗岩（石英和正长石的） 强度和抗风化的能力：石英岩（石英）〉大理岩（方解石）。 注意： a.含有高强度矿物的岩石，其强度不一定就高。 如果强度较高的矿物在岩石中互不接触，则应力的传递必然 会受中间低强度矿物的影响，岩石不一定就能显示出高的强度。 b. 应该特别注意那些可能降低岩石强度的矿物成份。 花岗岩中的黑云母，石灰岩、砂岩中粘土类矿物
碳酸化作用 ：水中CO2从矿物中夺走盐基，破坏了原有岩 石中的矿物，生成新的碳酸盐。 2 KAlSi308 ( 正 长 石 ) 十 C02+3H2O K2C03 ( 碳 酸 钾 ) +4Si02.H20 (胶体二氧化硅) +A12Si205(0H)4 (高岭土) 这就使花岗岩破坏成为石英及高岭土颗粒，残留原地，其余 成分流失。
A.地质构造对岩石工程性质的影响
层理、裂隙和各种成因的孔隙，使岩石连续性与整体性 受到一定程度的影响，从而使岩石的强度和透水性在不同的 方向上发生明显的差异。一般来说，垂直层面的抗压强度大 于平行层面的抗压强度，平行层面的透水性大于垂直层面的 透水性。 层理、节理和破碎带使岩石破碎并且扩大了岩石与空气、 水的接触面积，大大促进了岩石风化作用。在褶曲轴部和断 层破碎带及其附近裂隙密集发育的岩石中，都是非常有利于 进行风化作用的部位，如背斜褶皱的转折端附近很容易风化 变形
生物风化作用： 生物活动（包括各种动植物及人类的活动）而
引起的岩石的破坏作用 。可以分为生物物理风化作用和生物化 学风化作用两种基本形式。 生物物理风化作用 ：由于生物产生的机械力造成的岩石破碎。例
工程地质学 第五章 地下水 岩土的水理性质渗流与达西定律
5.2 岩土的水理性质
岩土的水理性质 含水性 给水性 透水性
5.2 岩土的水理性质
岩土的含水性 表示岩土能容纳和保持水分多少。表示
方法有以下两种：
容水量 岩体和土体中能容纳的水的最大体积与
岩体和土体体积的比值。显然，容水度在数 值上与孔隙度、裂隙率或岩溶率相等。但是， 对于具有膨胀性的粘土来说，充水后体积扩 大，容水度可以大于孔隙度。
5.3 渗流与达西定律
有关渗流的几个概念 ➢渗流 ➢渗流速度 ➢水力坡度
5.3 渗流与达西定律
渗流 地下水的渗透符合达西定律。即地下
水的渗流速度与水力坡度的一次方成正比， 也就是线性渗透定律。
当I=1时，K=v，即渗透系数是单位水 力坡度时的渗流速度。
达西定律只适用于雷诺数≤10的地下 水层流运动。
5.2 岩土的水理性质
表5-3 持水度与岩石颗粒直径的关系
颗粒直径 （mm）
持水度/ （%）
1.00~0.50
1.57
0.50~0.25
1.60
0.25~0.10
2.73
颗粒直径（mm）
0.10~0.05 0.05~0.005
<0.005
持水度/（%）
4.75 10.18 44.85
5.2 岩土的水理性质
5.3 渗流与达西定律
渗流速度v
在达西定律，过水断面的面积包括岩土 颗粒所占据的面积及空隙所占据的面积，而 水流实际通过的过水断面面积空隙所占 据的面积，即：
A1 = A ·n 式中 n——空隙度。 由此可知：v并非地下水的实际流速，而是 假设水流通过整个过水断面（包括颗粒和空 隙所占据的全部空间）时所具有的虚拟流速。
工程地质学 Engineering Geology
第五章工程地质勘察
第五章工程地质勘察§5-1绪论一、工程地质勘察的任务与目的工程地质勘察的任务与目的是查明建设地区的工程地质条件,预测和分析工程地质问题，为工程建设的规划、设计、施工和运用提供地质资料的依据，以便选择优良的工程场地,使工程建筑与当地的地质环境相适应，保证工程建筑的稳定安全、经济合理和正常运用。
作为一门实践性极强的学科，工程地质勘察是如何运用地质、工程地质的理论和实践经验,解决与工程建设有关的地质问题的学科，也是一门探讨工程地质调查和勘探方法的学科。
因此,随着技术方法、勘探设备的更新与发展，工程地质勘察的理论、方法及手段等将更加完善.二、工程地质勘察的主要方法和手段在工程地质勘察过程中,要采用工程地质学所有的研究方法，即:地质学方法、试验方法、工程地质类比法、模型实验法、概率统计法和理论计算法.以上各种研究方法在实际工作中是通过各种工程地质勘察方法和手段来实现的。
对于不同工程要求的，不同工作内容的，所采用的工程地质勘察方法与手段也是不一样的。
但总的来说，一般包括以下几个方面: 1．工程地质测绘；如：地面测绘、航测、卫测等，是基础，是根本.2．工程地质勘察；包括物探、化探、钻控等。
3．工程地质室内试验和野外试验；大型现场试验、室内土工试验等.4．工程地质长期观测；对房屋变形、地下水位、地面沉降等进行动态的长期观测。
5．勘察资料的室内整理及计算。
三、工程地质勘察的内容和要求由于我们的工作对象是不同的工程对象，因而对工程地质勘察的内容和精度的要求是不一样的。
即使是同一工程，在不同的勘察阶段对其工作要求和研究的内容也不尽相同.按照建设工程项目管理中对一般工程项目的阶段划分,可将其分为:预可研、可研、初设、施工图设计、施工、工程使用管理等六个主要阶段，而工程地质勘察工作主要是集中在前四个阶段。
各阶段对应的工勘阶段及内容如下：1． 预可研阶段→主要是收集整理已有资料，特别是区域性地质、水文地质、工程地质等资料(包括各种图件、文字报告、影像资料如航卫片等）（项目建议书）→根据预可研阶段成果编制项目建议书，可以根据需要做少量的调研或实地考察。
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．名词解释
岩堆：岩堆是指陡峻山上，岩体崩坍物质经重力搬运，在山坡坡脚或平缓
山坡上堆积的松散堆积体
滑坡主裂缝：滑坡壁与滑动体相交处的那一条裂缝叫做滑坡主裂缝。
稀性泥石流：一般指泥石流密度小于1800kg／m2（泥流小于1500kg
流体粘度小于03Pa・s，体积浓度小于50％的泥石流。
岩溶：岩溶是指地表水和地下水对可溶性岩石的长期地质作用及其形成的各种岩溶现象的总称。
岩溶水：贮和运动在可溶岩孔隙、裂隙及溶洞中的地下水称为岩溶水。
地灾害链：具有灾变条件的山地坏境，在致灾因素的作用下，一种山地灾
害发生后，引起其他种类山地灾害也相继或滞后发生的灾变现象
Ⅱ．单项选择题
1．斜坡上的大量岩、土体在重力作用下，突然脱离坡体崩落的现象叫做A．剥落B．落石C．崩塌D．滑坡
2．崩塌主要发育在（）
A．软弱岩区B．节理不发育边坡C．节理发育的坚硬岩区D．平缓山坡3．对于中等規模，频繁发生的崩塌，线跻通过时主要采取（）的措施A．明洞B．拦石墙C拦石网D．绕避
4．若堆表面坡度与岩块堆积的天然休止角相比，应该（）
A．偏大B．偏小C．相近D．不一定
5．对正在发育的大中型岩堆线路通过时最好采取（）的措施
A．绕避B．修路質C修路堤D．半堤半堑
6．斜坡上的大量岩土在重力作用下沿坡内一个或几个滑动面作整体下滑的过程叫做（）A．崩塌B．滑坡C溜坍D．坍方
7．具有一个贯通的滑动面井且下滑力大于抗滑力，被认为是（）
A．滑坡分类的重要依据B．影响滑坡稳定性的主要因素
C．滑坡的形成条件D滑坡的主要判别持征
8．切层滑坡是指滑体的滑动面（）
A．顺着岩层面B．切割岩层面C．切割节理面D．顺着节理面
9．滑坡主要发育在（）
A．花岗岩区B．石灰岩区C．软弱岩区D．高边坡
10．滑坡体后缘与不滑动部分断开处形成的陡壁叫做（
A．滑坡葉B．滑动面C．主裂缝D．滑坡台阶
1．重力式挡墙主要用于整治（）
A，崩塌B．岩堆C．滑坡D．落石
12．泥石流按流态特征可分为（）和粘性泥石流
A．泥流B．水石流C．稀性泥石流D．坡面型泥石流
13．粘性泥石流是因为流体（）
A．含有大量的粘土颗粒B．含有少量粘土颗粒
C．有较小的溶重D泥浆流速大于石块流速
14．泥石流是一种（）
A．由风化碎屑物质组成的碎屑流B．流量特别大的洪流
C．含大量泥砂石块的特殊洪流D．由重力堆积物组成的固体物质
15．在条件允许时，泥石流地区的选线一般选在（）
A．流通区B．扇顶C．扇腰D扇缘
16．泥石流防治中最主要的手段是（）
A．排导橧．栏碴坝和明洞渡槽B．丁坝C．泄洪渠D．种植植被
17．岩溶形成的基本条件是（）若石的透水性，水的溶蚀能力和水的运动．A．岩层产状B．岩石构造C．岩石的孔隙性D．岩石的可溶性
18．岩溶水按埋威条件可为（）
A．裂隙水，孔隙水B．潜水．孔隙水C．承压水，裂隙水D．上层滞水，潜水，承压水
19．岩溶水按垂直方向可分为垂直循环帯，季节循环带．（）．深部循环带．A．澘水带B．承压水带C．水平循环带D．地表溶蚀带
20．岩溶发育的规律主要受到地质构造地売运动和）的影响．
A．若层产状B．地下水中CO2含量C．孔隙发育D．岩石风化程度
21．分布最广的可溶性岩石是（
A碳酸盐类岩石B．硫酸盐类岩石C．岩盐类岩石D．钙质胶结砂岩
22．在山地灾害链三大致灾因素中，（）是唯一可以通过调控人类活动方式和强度达到防治灾害链形成的一种因素。
A．人类不合理的经济活动B，地质构造C地球内应力D．地球外应力
．多项选择题
1．崩塌的形成条件有（）
A．坚硬的岩石和高陡的边坡B．发育的节理和水的作用
C．不合理的开挖和爆破D．不合理的拦挡措施
2．影响滑披形成的主要因素有（）
A．岩石类型B．斜坡几何形态C．水的活动和人为因素D．斜坡上部荷载3．泥石流的防治主要有如下措施（）
A．在形成区种植植被排洪，冏坡B．在流通区修挡碴坝
C．在沉积区修排导榑．明洞渡槽D．在扇缘修导流堤
4．影响岩溶发育的因素有（）
A．地壳运动和地质构造B．岩层产状和气候条件C．地形地貌D．可溶性岩石的形成年代
V．改错题
1．期塌是指斜坡上的某些岩块突然脱离坡体崩落的现象
改为：
2．天然休止角是指岩堆堆积处的原始坡角
改为：
3．滑坡台阶是指滑坡体滑动过的地面呈阶梯状
改为：
4．在泥石流地区采取绕避措施是因为泥石流一殷不允许线路通过．
改为：
5．落水洞与溶洞的区别是落水洞没有溶蚀现象，而溶洞有溶蚀现象．
改为：
Ⅵ简答题
1．崩塌的常见防治措施有哪些？
答：崩塌的常见防治措施有：1．绕避2注浆加固3．锚固4．拦石墙5．拦石栅栏6．插别7支撑跺8．嵌补9．明洞10．棚润1．布鲁克网
2．泥石流的形成条件有哪些？
答：泥石流的形成条件有：1．丰富松散的固体物质2．陡峭的地形3．充足的突发性水源
WⅦ论述题（详细论述下各题）
1．滑坡的防治原则和常见防治措施有哪些？
答：防治原则主要有：经济合理、一次性根治、最好在부季施工、跳槽开挖施工常见防治措施主要有：
（1）排水：主要有排除地表水和地下水
排除地表水的措施有：天沟、側沟、坡面排水沟
排除地下水的措施有：支撑盲沟、截水盲沟、盲洞、平孔沙井
2）支挡
支挡的措施有：抗滑挡土墙、抗滑粧、锚素、锚杆、抗滑明洞、钢管柱
（3）刷方减重和反压护坡
（4）加固滑动面
加固滑动面的措施有：电渗排水加固、电化学加固、注浆、焙烧
（5）绕避
对于大型复杂的滑坡和滑坡群一般采取绕避措施
2．泥石流沟道路位置选择及防治原则是什么？
（1）从流通区通过
如果条件允许，最好是选在流通区。
这里沟床狭笮顺直，沟岸稳定，泥石流淤积小，但泥石流冲击力大，泥深大，展线长，宜以桥梁形式一跨高净空通过，尽量沟中不设桥墩。
（2）从扇缘通过
如流通区不允许通过，则应考虑从扇缘通过。
扇缘混石流冲淤小，破坏性小，但展线长，鉴于泥石流沉积的游荡性，宜以逢沟设桥的形式通过
（3）从沉积区通过
泥石流沉积区泥石流冲击大、淤埋大，易对建筑物造成破坏，一般尽量避免从沉积区通过。
当受技术条件限制必须从沉积区通过时，可采取升高线路标高、线路外移、建排导槽、建岄洞渡槽等方式通过。
3岩溶地区常见的防治措施有哪些？
答：岩溶地区进行工程建设，经常通到的主要工程地质问题是不均匀沉降，地面塌陷、基坑和洞室涌水、岩溶滲漏、地表土潜移等地质问题对不均匀沉降的处理：当土层较浅时，可挖掉大部分土层，然后打掉一定厚度的石芽，再铺以褥垫材料，也可采用注浆法加固土层。
当土层较厚时，可设桩基，使基底荷载传至基岩上：也可挖掉部分溶沟中较厚土层，将基底做成阶梯状使相邻点可压缩层厚度相对一样。
对地面塌陷的处理，常用加固方法有：当基础下方溶洞较小时，可采取灌浆、加钢垫板等方法加固顶板；扩大基础，轻顶板单位荷载：填死溶洞等措施基础下方溶河较大时，可采取洞内支撑的方法对基坑和洞室涌水的处理：当涌水量较小时，可用注浆堵水，也可利用洞室中心沟或侧沟排水。
当涌水量较大时，可用平行导坑排水，有时只能绕避。
此外，还可修建截水盲沟、截水墙和載水盲洞等拦截地下水。
对于岩溶渗漏，主要指的是岩溶地区水库大坝的渗漏，由于渗漏形式错综复杂，防渗工程处理难度大，所以，宜慎重选址，以可采取防渗墙、注浆等形式防治在可能产生地表土潜移的地区应详细勘察，工程开挖后应进行细致准确的观察测量，对产生湝移的工点，可用抗滑桩、挡土墙等进行整治，必要时应绕避。
4．地质构造是如何影响岩溶发育的
答：岩溶发育与可溶岩节理裂隙的分布有关。
所以，岩溶与地质构造关系密切，常沿地质构造节理袈隙发育部位虽带状分布。
背斜核部承受张应力，垂直张节理发育，地下水沿张节理垂直下渗，然后向两翼运动。
沿背斜轴部，岩溶多以滿斗、落水洞、竖井等垂直洞穴为主。
背斜倾伏端，节理裂隙发育，岩溶也发育。
向斜核部不仅节理发育，而且易于汇水，当向斜轴与沟谷一致时，地表水和地下水共同沿两翼向核部汇集，并沿轴向流通，所以向斜轴部岩溶发育，以水平溶洞或暗河为主。
同时，向斜轴部也发育有各种垂直裂隙，也会形成溶洞、漏斗落水洞等垂直岩溶形态。
向斜仰起端节理裂隙发育，岩溶也发育。
褶曲翼部，岩层倾斜，足地下水的径流通道，岩溶也发育。
但褶曲节理裂隙由核部向冀部逐渐减弱，所以冀部岩溶没有核部发育，岩溶从核部向冀部逐渐减正断层属张性断裂、断层破碎带受张拉作用，断层角砾岩结构松散，张性裂隙发育，有利于地下水滲透溶解，是岩溶强烈发育地带。
其两側断层影响带，节理裂隙发育，也是岩溶发育地带逆断层属压性断裂，断层破碎帯受挤压作用，断层角砾岩挤压紧密，有的甚至挤压成糜棱岩或断层泥，地下水不易流通，所以岩溶发育较差。
在逆断层主动盘的断层影响带内，节理裂隙发育，并受下伏断层破碎带隔水的影响，该影响带内地下水富集，岩溶发育。
扭性断层为张扭性时，岩溶发育强烈：为压扭性时，岩溶发育差。