工程地質(zhì)緒論PPT課件.ppt

工程地質(zhì)GeologyinEngineering 1 1 1地質(zhì)學(xué)與工程地質(zhì)學(xué)1 1 1地質(zhì)學(xué)1 1 2工程地質(zhì)學(xué)1 2工程地質(zhì)學(xué)的任務(wù)和研究方法1 2 1地質(zhì)環(huán)境影響人類工程活動1 2 2人類工程活動對地質(zhì)環(huán)境的作用1 3工程地質(zhì)學(xué)的分類1 4工程地質(zhì)條件與工程地質(zhì)問題1 4 1工程地質(zhì)條件1 4 2工程地質(zhì)問題1 5工程地質(zhì)在土木工程建設(shè)中的作用1 5 1地基與基礎(chǔ)1 5 2地基承載力1 5 3工程地質(zhì)在土木工程中的作用1 6本章小結(jié) 1緒論 2 1 1地質(zhì)學(xué)與工程地質(zhì)學(xué)1 1 1地質(zhì)學(xué)地質(zhì)學(xué)是一門關(guān)于地球的科學(xué) 它的主要研究對象是地球的固體表層 地殼 研究內(nèi)容主要有以下方面 研究地殼的物質(zhì)組成 由礦物學(xué) 巖石學(xué) 地球化學(xué)等分支學(xué)科承擔(dān) 研究地殼及地球的構(gòu)造特征 即研究巖石或巖石組合的空間分布 研究這方面的分支學(xué)科有構(gòu)造地質(zhì)學(xué) 區(qū)域地質(zhì)學(xué) 地球物理學(xué)等 研究地球的歷史以及棲居在地質(zhì)時期的生物及其演變 研究這方面問題的有古生物學(xué) 地史學(xué) 巖相古地理學(xué)等 地質(zhì)學(xué)的研究方法與手段的研究 如同位素地質(zhì)學(xué) 數(shù)學(xué)地質(zhì)及遙感地質(zhì)學(xué)等 研究應(yīng)用地質(zhì)學(xué)的理論和方法解決資源探尋 環(huán)境地質(zhì)分析和工程災(zāi)害防治等問題 3 4 從應(yīng)用方面來說 地質(zhì)學(xué)對人類社會擔(dān)負(fù)著重大使命 主要有兩方面 一 以地質(zhì)學(xué)的理論和方法為指導(dǎo) 尋找各種礦產(chǎn)資源 這是礦床學(xué) 煤田地質(zhì)學(xué) 石油地質(zhì)學(xué)等研究的主要內(nèi)容 二 運用地質(zhì)學(xué)的理論和方法研究工程地質(zhì)環(huán)境 查明地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生 發(fā)展及其分布規(guī)律 提出科學(xué) 合理的防治對策 以確保工程建設(shè)安全 經(jīng)濟(jì)和正常運行 這是工程地質(zhì)學(xué)研究的主要內(nèi)容 5 1 1 2工程地質(zhì)學(xué)工程地質(zhì)學(xué)是研究與工程建設(shè)有關(guān)的地質(zhì)問題的科學(xué) 是為工程建設(shè)服務(wù)的 屬地質(zhì)學(xué)的一個分支學(xué)科 工程地質(zhì)學(xué)為工程建設(shè)服務(wù)是通過工程地質(zhì)勘察來實現(xiàn)的 通過勘察和分析研究 闡明建筑地區(qū)的工程地質(zhì)條件 指出并評價存在的問題 為建筑物的設(shè)計 施工和使用提供所需的地質(zhì)資料 工程地質(zhì)學(xué)的基本任務(wù)可概括為三方面 一 區(qū)域穩(wěn)定性研究與評價 二 地基穩(wěn)定性研究與評價 三 環(huán)境影響評價 6 工程地質(zhì)學(xué)的具體任務(wù)包括 研究建筑地區(qū)工程地質(zhì)條件 指出有利因素和不利因素 闡明工程地質(zhì)條件的特征及其變化規(guī)律 分析存在的工程地質(zhì)問題 進(jìn)行定性和定量評價 預(yù)測發(fā)生的可能性 發(fā)生的規(guī)模和發(fā)展趨勢 作出確切結(jié)論 選擇地質(zhì)條件較為優(yōu)越的建筑場地 并根據(jù)場址的工程地質(zhì)條件合理配置各個建筑物 研究工程建筑物興建后對地質(zhì)環(huán)境的影響 預(yù)測其發(fā)展演化趨勢 并提出對地質(zhì)環(huán)境合理利用和保護(hù)的建議 提出改善 防治或利用有關(guān)工程地質(zhì)條件 加固巖土體和防治地下水的建議方案 7 工程勘察和減災(zāi)防災(zāi)是工程地質(zhì)學(xué)的主要任務(wù) 8 土木 工程地質(zhì)學(xué) 地質(zhì)學(xué)的分支學(xué)科 研究人類在 土木 工程建設(shè)活動中產(chǎn)生的地質(zhì)問題 特別是不良地質(zhì)問題的應(yīng)用學(xué)科 地質(zhì)學(xué) 研究地球性質(zhì)的科學(xué) 它研究人類工程活動與地質(zhì)環(huán)境相互關(guān)系 是地質(zhì)學(xué)與工程緊密結(jié)合的學(xué)科 簡單的說 9 大地表面的巖石和土 和人類密切相關(guān) 作為工程建設(shè)的地基 軟還是硬 完整還是破碎 透水與否 等等工程性質(zhì) 作為人類生產(chǎn)生活的環(huán)境 其性質(zhì)和演變規(guī)律 受人類活動的影響 對人類環(huán)境的影響 是否產(chǎn)生危害 10 巖土的工程地質(zhì)性質(zhì)過去我們對大地的認(rèn)識可能是這樣的 硬的 巖石軟的 土 實際上遠(yuǎn)沒這么簡單 11 a 礦物及巖石的強度 差異大滑石 高嶺石 比指甲的硬度還小 長石 石英 比玻璃的硬度還大 石英巖 花崗巖 玄武巖 300MPa 滑石片巖 泥質(zhì)巖 30MPa 12 b 土的軟硬差異也很大 不同的成因 不同的年代 不同的成分 河流上游沖積物 礫石或石英砂為主 河流下游及河口沖積物 粘土礦物為主 13 c 巖土的水理性質(zhì) 透水性 巖石的透水性在水庫選址中是比較重要的一個因素 軟化性 含粘土礦物的巖石 飽水或遇水時發(fā)生軟化 強度降低 可達(dá)一半 左右 變形大大增加 可溶性 可溶性礦物 方解石 石膏 巖鹽等 最廣布的易溶蝕巖石 石灰?guī)r 14 1 2工程地質(zhì)學(xué)的任務(wù)與研究方法1 2 1工程地質(zhì)學(xué)的研究內(nèi)容任何工程地質(zhì)問題均是從下面三個角度考慮 1 區(qū)域穩(wěn)定性研究與評價 是指內(nèi)力地質(zhì)作用引起的斷裂活動 以及地震帶工程建設(shè)地區(qū)穩(wěn)定性的影響 即大環(huán)境 地區(qū)性因素對工程的影響 2 地基穩(wěn)定性研究與評價 是指地基的牢固 堅實性 即小環(huán)境 工程覆蓋范圍內(nèi)及工程本身因素對工程的影響 3 環(huán)境影響評價 是指人類工程活動對環(huán)境造成的影響 即工程對環(huán)境的影響 15 具體地來說 是以下五點 1 評價工程地質(zhì)條件 闡明地上和底下建筑工程興建和運行的有利和不利因素 選定建筑場地和適宜的建筑形式 保證規(guī)劃 設(shè)計 施工 使用 維修順利進(jìn)行 2 從地質(zhì)條件與工程建筑相互作用的角度出發(fā) 論證和預(yù)測有關(guān)工程地質(zhì)問題發(fā)生的可能性 規(guī)模和發(fā)展趨勢 3 提出及建議改善 防治或利用有關(guān)工程地質(zhì)條件的措施 加固巖土體和防治地下水的方案 4 研究巖體 土體分類和分區(qū)及區(qū)域性特點 5 研究人類工程活動與地質(zhì)環(huán)境之間的相互作用與影響 16 1 2 2工程地質(zhì)學(xué)的研究方法工程地質(zhì)學(xué)的研究對象是復(fù)雜的地質(zhì)體 所以其研究方法是包括地質(zhì)分析法 力學(xué)分析法 實驗法和工程類比法等方法的密切結(jié)合 即通常所說的定性分析與定量分析相結(jié)合的綜合研究方法 17 1 地質(zhì)分析法 即自然歷史分析法 是運用地質(zhì)學(xué)的理論 查明工程地質(zhì)條件和地質(zhì)現(xiàn)象的空間分布以及它在工程建筑物作用下的發(fā)展變化 用自然歷史的觀點分析研究其產(chǎn)生過程和發(fā)展趨勢 進(jìn)行定性的判斷 它是工程地質(zhì)研究的基本方法 也是其他研究方法的基礎(chǔ) 18 2 力學(xué)分析法 可分為物理模擬和數(shù)值模擬 故其也稱模擬方法 它們是在通過地質(zhì)研究 深入認(rèn)識地質(zhì)原型 查明各種邊界條件 并通過實驗研究獲得有關(guān)參數(shù)的基礎(chǔ)上 結(jié)合建筑物的實際作用 正確地抽象出工程地質(zhì)模型 利用相似材料或各種數(shù)學(xué)方法 再現(xiàn)和預(yù)測地質(zhì)作用的發(fā)生和發(fā)展過程 19 3 實驗和測試方法 包括測定巖 土體特性參數(shù)的實驗 對地應(yīng)力的量級和方向的測試 對地質(zhì)作用隨時間延續(xù)而發(fā)展的監(jiān)測 即通過室內(nèi)或野外現(xiàn)場試驗 取得所需要的巖土的物理性質(zhì) 水理性質(zhì) 力學(xué)性質(zhì)數(shù)據(jù) 長期觀測地質(zhì)現(xiàn)象的發(fā)展速度也是常用的試驗方法之一 20 4 工程類比法 根據(jù)實踐經(jīng)驗和工程地質(zhì)條件對圍巖進(jìn)行分類 然后按不同圍巖分類確定所需的支護(hù)系統(tǒng)以定量地評價工程地質(zhì)問題 類似于借鑒母型工程對類似的工程進(jìn)行設(shè)計 21 是工程地質(zhì)學(xué)了基本研究方法 也是進(jìn)一步定量分析的基礎(chǔ) 地質(zhì) 自然歷史 分析法力學(xué)分析法工程類比法實驗法 研究方法 進(jìn)一步預(yù)測和評價 試驗驗證與模擬 工程地質(zhì)工作中 必須綜合運用上述定性分析和定量分析方法 才能取得可靠的結(jié)論 對可能發(fā)生的工程地質(zhì)問題制訂出合理的防治對策 工程地質(zhì)學(xué)的研究方法 22 1 3工程地質(zhì)學(xué)的分類 23 1 4工程地質(zhì)條件與工程地質(zhì)問題 1 4 1工程地質(zhì)條件工程地質(zhì)條件是指工程建筑物所在地區(qū)地質(zhì)環(huán)境各項因素的綜合 包括 1 地形地貌2 地層巖性3 地質(zhì)構(gòu)造4 水文地質(zhì)條件5 不良地質(zhì)現(xiàn)象 工程地質(zhì)條件是客觀存在的地質(zhì)因素 只有其中的穩(wěn)定因素或工程建設(shè)產(chǎn)生的不穩(wěn)定因素對工程建設(shè)運行構(gòu)成或可能構(gòu)成有害影響時才成為工程地質(zhì)問題 24 1 4 2工程地質(zhì)問題工程地質(zhì)問題是指工程建筑物與巖土體之間相互作用所產(chǎn)生的對建筑本身的順利施工和正常運行或?qū)χ車h(huán)境可能產(chǎn)生影響的矛盾或問題 由于建筑物的類型 結(jié)構(gòu)和規(guī)模不同 其工作條件和工程作用力的大小方向各異 與地質(zhì)環(huán)境相互作用的特點也不同 因此 所產(chǎn)生的工程地質(zhì)問題也不同 這就造成工程地質(zhì)問題的復(fù)雜性和多樣性 25 1 5工程地質(zhì)在土木工程中的作用在進(jìn)行工程建設(shè)時 無論是總體布局階段 還是個體建筑物設(shè)計 施工階段 都應(yīng)進(jìn)行相應(yīng)的工程地質(zhì)勘察工作 通過工程地質(zhì)測繪與調(diào)查 勘探與取樣 室內(nèi)實驗與原位測試 觀測與監(jiān)測 理論分析等手段獲得必要的工程地質(zhì)資料 并結(jié)合具體工程的要求進(jìn)行研究 分析和判斷 以查明工程地質(zhì)條件 分析論證工程地質(zhì)問題 提出相關(guān)建議 26 很多情況下 在建筑物的施工和使用過程中 即在人類土木工程建設(shè)活動的影響下 初始條件將會發(fā)生很大的變化 因此 預(yù)測工程地質(zhì)作用的發(fā)展趨勢及可能危害的程度 提出控制和克服其不良影響的有效措施 也是工程地質(zhì)學(xué)的主要任務(wù)之一 27 不良的工程地質(zhì)條件會影響工程建筑穩(wěn)定和正常使用 不良的地質(zhì)條件會影響施工安全 不良的地質(zhì)條件會影響工程造價 舉例 28 蘇州虎丘塔 七層47 5m 一千多年 不均勻沉降 引起塔頂偏離中心線達(dá)2 31m 1978年 結(jié)構(gòu)物傾斜 29 當(dāng)建造至24m高時發(fā)現(xiàn)傾斜 限于當(dāng)時技術(shù)水平 找不出原因而被迫停工 一百年后續(xù)建至塔頂 高約55m 比薩斜塔 結(jié)構(gòu)物傾斜 31 墻體開裂 上海工業(yè)展覽館大廳兩側(cè)系條形基礎(chǔ) 用沉降縫隔開 地基為厚約14m的淤泥質(zhì)軟粘土 墻面因不均勻沉降而產(chǎn)生較大裂縫 進(jìn)廳臺階也有錯開現(xiàn)象 32 加拿大特朗斯康谷倉 初次貯存谷物時發(fā)生地基滑動 基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)剛度均很強 所以筒倉完好無損 地基滑動 加拿大特朗斯康谷倉 33 地基產(chǎn)生液化失去承載力 毀壞建筑物 地震時 發(fā)生震沉 使建筑物一層樓全部沉入地面以下等 地基液化失效 1985年6月12日凌晨 長江西陵峽上段新灘鎮(zhèn)一帶發(fā)生了總體積約2千萬立方米的巨型堆積層滑坡 新灘鎮(zhèn)全部被毀 滑坡歷時35分 碎石入江爬坡高度49米 浪峰寬310米 由于預(yù)報較好 未傷及人員 1371人 34 上海地鐵四號線事故 35 滑坡和崩塌在水等外動力的侵蝕下 地表的形態(tài)不停地在變化 大部分是緩慢的 一點一點的物質(zhì)遷移和變化 也有劇烈的變化 滑坡和崩塌 人的建設(shè)對自然的改造活動 也會改變自然的緩慢的平衡過程 引發(fā)劇烈的反應(yīng) 36 浙江甬臺溫高速路山體滑坡 2004年12月11日 37 AlandslideinCalifornia USA 1995 38 意大利Vajont水庫滑坡位于意大利北阿爾卑斯褶皺帶的深切峽谷中 中生代地層 發(fā)育古滑坡 Firstslide Nov 4 1960 secondslide Oct 9 1963 Fivevillagesinthevalleybelowwereleveledand2000peoplekilled 39 湖北鹽池河磷礦崩塌1980年6月3日 從200米之上的鷹嘴崖崩塌 560米 400米 30米 死亡307人 原因1979年7月大規(guī)模采挖磷礦 在山體中形成十多條裂縫 都分布在采空區(qū)和非采空區(qū)相對應(yīng)的邊緣地帶 曾經(jīng)設(shè)測量點對裂縫的發(fā)展做簡易監(jiān)測 40 41 過度抽取地下水引起的環(huán)境地質(zhì)問題地面沉降 地裂縫 巖溶地面塌陷 地下水質(zhì)惡化 42 地面沉降導(dǎo)致井口抬升 43 地面沉降導(dǎo)致河水面向?qū)ι仙?44 西安城南地裂縫 沿線建筑物開裂破壞 45 西安城南地地裂縫 兩盤沉降差30 60cm 使居民樓開裂 1986年 46 拆除中間單元 保留兩側(cè)單元 仍報廢 47 巖溶地面塌陷 48 巖溶地面塌陷 49 50 51 1 6本章小結(jié) 1 地質(zhì)學(xué)是一門關(guān)于地球的科學(xué) 它的研究對象主要是地球的固體表層地殼 工程地質(zhì)學(xué)是研究與工程建設(shè)有關(guān)的地質(zhì)問題的科學(xué) 是地質(zhì)學(xué)的重要分支學(xué)科 包括工程巖土學(xué) 工程地質(zhì)分析原理 巖土工程勘察三個基本部分 2 工程地質(zhì)研究的主要任務(wù)是評價工程地質(zhì)條件 論證和預(yù)測有關(guān)工程地質(zhì)問題 提出及建議改善 防治或利用有關(guān)工程地質(zhì)條件 研究人類工程活動與地質(zhì)環(huán)境之間的相互作用與影響 工程地質(zhì)學(xué)為工程建設(shè)服務(wù)是通過巖土工程勘察來實現(xiàn)的 3 工程地質(zhì)學(xué)的其研究方法是包括地質(zhì)分析法 實驗和測試方法 計算方法和模擬方法等方法的密切結(jié)合 即通常所說的定性分析與定量分析相結(jié)合的綜合研究方法 52 4 工程地質(zhì)條件是指與工程建筑有關(guān)的地質(zhì)要素的綜合 包括地形地貌 巖土類型及其工程地質(zhì)性質(zhì) 地質(zhì)結(jié)構(gòu)與地應(yīng)力 水文地質(zhì)條件 物理地質(zhì)作用以及天然建筑材料等六個要素 5 工程地質(zhì)問題的分析 評價是巖土工程勘察的核心任務(wù)和中心環(huán)節(jié) 每一項工程進(jìn)行巖土工程勘察時 對主要的工程地質(zhì)問題必須做出確切的評價結(jié)論 6 基礎(chǔ)是