工程地質(zhì)講義186頁(yè)P(yáng)PT

1、工 程 地 質(zhì)教 師： xxx1緒論1.1工程地質(zhì)學(xué)（1）主要內(nèi)容 運(yùn)用地質(zhì)學(xué)理論和方法研究地質(zhì)環(huán)境，查明地質(zhì)災(zāi)害的規(guī)律和防治對(duì)策，以及確保工程建設(shè)安全、經(jīng)濟(jì)和正常運(yùn)行。（2）具體任務(wù) 勘察、評(píng)價(jià)工程地質(zhì)條件，分析適宜性，研究工程地質(zhì)問(wèn)題，提出加固措施。1.1工程地質(zhì)學(xué)（3）研究方法 地質(zhì)分析法和力學(xué)分析法工程類比法和試驗(yàn)法室內(nèi)試驗(yàn)及原位測(cè)試工程地質(zhì)條件 （1）基本概念 指工程建筑物所在地區(qū)地質(zhì)環(huán)境各項(xiàng)因素的綜合。 （2）要素 地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、水文地質(zhì)條件、地表地質(zhì)作用、地形地貌。工程地質(zhì)問(wèn)題（1）基本概念 已有的工程地質(zhì)條件在工程建筑和運(yùn)行期間會(huì)產(chǎn)生一些新的變化和發(fā)展，構(gòu)成威脅影響工程建

2、筑安全的地質(zhì)問(wèn)題。（2）內(nèi)容 區(qū)域穩(wěn)定性問(wèn)題、地基穩(wěn)定性問(wèn)題、斜坡穩(wěn)定性問(wèn)題、洞室穩(wěn)定性問(wèn)題。1.2土木工程對(duì)地基的要求（1）地基 在土和巖石中修建建筑物，承受建筑物全部重量的那部分土和巖層。包括持力層和下臥層。（2）要求：地基承載力、容許變形值（3）防治：地基處理、邊坡防護(hù)、采用不同的基礎(chǔ)。2地殼及其物質(zhì)組成主要內(nèi)容： 地殼的層圈構(gòu)造 礦物 巖石2.1地殼的層圈構(gòu)造（1）層圈構(gòu)造 內(nèi)部層圈：地殼、地幔、地核 軟流圈：5的熔融物質(zhì) 巖石圈：軟流圈以上的地幔和地殼部分 外部層圈： 大氣圈、水圈、生物圈 概念：塑造地殼面貌的自然作用。 分類： 按照動(dòng)力來(lái)源部位： 內(nèi)力地質(zhì)作用、構(gòu)造運(yùn)動(dòng)、巖漿作 用

3、、變質(zhì)作用、地震作用 外力地質(zhì)作用；風(fēng)化、剝蝕、搬運(yùn)、沉積、固結(jié)成巖作用 按照災(zāi)害成因：物理地質(zhì)作用(包括內(nèi)力、外力地質(zhì)作用）、工程地質(zhì)作用。（2）地質(zhì)作用地球的內(nèi)部層圈軟流圈和巖石圈地球的外部層圈2地殼及其物質(zhì)組成主要內(nèi)容： 地殼的層圈構(gòu)造 礦物 巖石（1）礦物：是天然產(chǎn)出的均勻固體，地質(zhì)作用的產(chǎn)物，巖石的基本組成，是晶體。（2）物理性質(zhì) A:顏色和條痕 B:光澤：礦物表面對(duì)可見光的反射能力。 玻璃光澤 金剛光澤 半金屬光澤 金屬光澤 油脂光澤 2.2礦物物理性質(zhì)C:硬度： 摩式硬度： 1：滑石 2：石膏 3：方解石 4：螢石 5：磷灰石 6：正長(zhǎng)石 7：石英 8：黃玉 9：剛玉 10：金剛

4、石。物理性質(zhì)D:解理 基本概念：礦物受力作用時(shí)，能沿一定方向破裂成平面的性質(zhì)。 類型：極完全 解理、完全解理、中等解理、不完全解理、極不 完全解理。 解理的組數(shù)。E：密度F：彈性、撓性、延展性2地殼及其物質(zhì)組成（3）常見礦物 石英：純凈的為無(wú)色透明、玻璃光澤、斷口為油脂光澤、無(wú)解理、硬度7、貝殼狀斷口、遇冷稀鹽酸不起泡。 方解石：純無(wú)色透明、玻璃光澤、硬度3、三組完全解理、遇冷稀鹽酸起泡。 斜長(zhǎng)石：白或灰白、玻璃光澤、硬度6.5，兩組中等解理、近正交。（3）常見礦物 正長(zhǎng)石：肉紅色、玻璃光澤、硬度6、兩組正交解理。 黑云母：棕褐黑色、鱗片狀、一組極完全解理、珍珠光澤、硬度2.53。 角閃石：長(zhǎng)

5、柱狀、針狀、綠黑黑色、玻璃光澤、硬度56、平行柱面兩組解理。石英石英方解石斜長(zhǎng)石正長(zhǎng)石黑云母2地殼及其物質(zhì)組成主要內(nèi)容： 地殼的層圈構(gòu)造 礦物 巖石（1）基本概念 三大類巖石：變質(zhì)巖、沉積巖、火成巖。 巖石的結(jié)構(gòu)：巖石中礦物的結(jié)晶程度、顆粒大小、性狀和彼此間的組合方式。 巖石的構(gòu)造：礦物集合體之間或集合體與巖石其它組成部分的排列和充填方式。2.3巖石2.3巖石（2）火成巖 結(jié)構(gòu)：顯晶質(zhì)、斑狀、似斑狀結(jié)構(gòu)、隱晶質(zhì)、玻璃質(zhì) 構(gòu)造：塊狀、氣孔、杏仁、流紋 分類：按照SiO2含量分類 45 53 65 超基性巖 基性巖 中性巖 酸性巖2.3巖石（3）沉積巖 結(jié)構(gòu)：碎屑結(jié)構(gòu)： 礫狀（粒徑2mm) 砂狀(

6、20.05mm) 粉砂狀(0.050.005mm) 泥狀(硫酸鹽碳酸鹽 B： 透水性 取決于裂隙度和孔隙度 C：水的溶蝕力 含CO2多，則強(qiáng) D：水的流動(dòng)性 促使CaCO3流失，防止水中CaCO3的飽和分布面積大（3）工程問(wèn)題 地基穩(wěn)定性 石芽地基：形成原因、強(qiáng)度低 溶洞地基：形成原因、頂板的安全度 土洞地基：覆蓋型巖溶區(qū) 滲漏和突水問(wèn)題6地表地質(zhì)作用主要內(nèi)容： 風(fēng)化作用 河流的侵蝕、搬運(yùn)與沉積作用 巖溶作用 斜坡與邊坡地質(zhì)作用（1）概念：斜坡、邊坡（2）滑坡 A ：特征： 滑坡體、滑動(dòng)面、滑動(dòng)帶、滑坡壁、滑坡臺(tái)階、滑坡舌、滑坡鼓丘、裂縫（拉張、羽狀剪切裂縫、鼓張裂縫） 6.4 斜坡與邊坡地質(zhì)

7、作用（2）滑坡B：影響因素： 巖性：松散堆積巖層、軟弱面 構(gòu)造：地下水侵入通道 地貌：臨空面 氣候：降雨、溫度 地下水：消除顆粒間的吸附力、喪失粘結(jié)力、增加單位體積土體重量、增加浮力、軟化粘土； 地震 人為因素滑坡（2）滑坡 C：滑坡的工程地質(zhì)勘察 測(cè)繪與調(diào)查、勘探、室內(nèi)及野外試驗(yàn)、觀測(cè)（位移和地下水觀測(cè)） D：斜坡穩(wěn)定性分析方法 地質(zhì)分析法：抓住主要因素 理論計(jì)算法：k=抗滑力/下滑力 E：防治：排水、降低下滑力、增加抗滑力、改變滑帶土的性質(zhì)7巖土工程地質(zhì)分級(jí)與分類主要內(nèi)容： 工程巖體分級(jí) 土的工程分類 地基土的分類 特殊土7.1工程巖體分級(jí)（1）目的：按照實(shí)際出發(fā)、分級(jí)、試驗(yàn)、獲得指標(biāo)或參

8、數(shù)、保證經(jīng)濟(jì)合理性。（2）影響巖體工程性質(zhì)的主要因素 巖石強(qiáng)度和質(zhì)量：主要以單軸抗壓強(qiáng)度；巖體的完整性；水的影響7.1工程巖體分級(jí)7.1工程巖體分級(jí)（3）工程巖體分級(jí)標(biāo)準(zhǔn) 初步分級(jí) 巖石堅(jiān)硬程度的定量確定，利用單軸抗壓強(qiáng)度Rc Rc 60 30 15 5 堅(jiān)硬巖 較堅(jiān)硬巖 較軟巖 軟巖 極軟巖 巖體完整程度定量確定，利用巖體完整性系數(shù)Kv Kv 0.75 0.55 0.35 0.15 完整 較完整 較破碎 破碎 極破碎 7.1工程巖體分級(jí)計(jì)算巖體基本質(zhì)量指標(biāo) BQ=90+3Rc+250Kv BQ 550 500451 450351 350251 2mm的顆粒，其含量50% （2）砂土：2mm

9、沒(méi)超過(guò)50 0.075 50 礫砂 2mm 2550 粗砂 0.5mm 50 中砂 0.25mm 50 細(xì)砂 0.075mm 85 粉砂 0.075mm 50 7.2土的工程分類篩分法確定1.地基土的分類（3）粉土 0.075mm 50 （4）粘性土 、 17 粉質(zhì)粘土 17 粘土 老粘性土、一般粘性土、新近沉積粘性土塑性指數(shù)按沉積年代分砂土粉土7巖土工程地質(zhì)分級(jí)與分類例：某地基土土樣的篩分試驗(yàn)結(jié)果如下表，請(qǐng)判斷該土的名稱，并說(shuō)明理由。7巖土工程地質(zhì)分級(jí)與分類解： 因?yàn)榇笥?mm的顆粒百分含量為2050%，所以為砂土 又因?yàn)榇笥?.25mm的顆粒百分含量為7050%，所以該土是中砂7巖土工程地

10、質(zhì)分級(jí)與分類主要內(nèi)容： 工程巖體分級(jí) 土的工程分類 地基土的分類 特殊土7巖土工程地質(zhì)分級(jí)與分類2.特殊性巖土（1）黃土 特點(diǎn)：黃色、粉質(zhì)、富鈣、大孔性、垂直節(jié)理發(fā)育、濕陷性 濕陷性：黃土在上部壓力作用下受水浸濕而發(fā)生顯著沉陷的性質(zhì)。 黃土 濕陷系數(shù)：土樣在一定壓力下（0.2MPa)的濕陷量與其原始高度之比 。 濕陷性評(píng)價(jià)： 0.015 0.03 0.07 非濕陷性 弱濕陷性 中等濕陷性 強(qiáng)濕陷性黃土 濕陷起始?jí)毫Γ狐S土發(fā)生濕陷的界限壓力 一般取浸水壓縮試驗(yàn)所得的 關(guān)系曲線，將 時(shí)對(duì)應(yīng)的壓力定為濕陷起始?jí)毫?。特殊性巖土（2）凍土 類型：季節(jié)性凍土 多年凍土 多年凍土：含有固態(tài)水，凍結(jié)狀態(tài)持續(xù)二

11、年或二年以上的土。 凍土凍土的力學(xué)性質(zhì) 凍土的融化壓縮 凍脹量 法向和切向凍脹力 凍結(jié)力：凍結(jié)強(qiáng)度 凍土的抗剪強(qiáng)度凍土 多年凍土評(píng)價(jià)： 融沉系數(shù)： 融沉等級(jí)： 1 3 10 25 不融沉 弱融沉 融沉 強(qiáng)融沉 融陷8 工程地質(zhì)勘察主要內(nèi)容： 概述 工程地質(zhì)測(cè)繪 工程地質(zhì)鉆探 原位測(cè)試（1）任務(wù) 查清場(chǎng)區(qū)及周邊的環(huán)境工程地質(zhì)條件，預(yù)測(cè)工程運(yùn)行后可能出現(xiàn)的工程地質(zhì)問(wèn)題，選擇最適宜的場(chǎng)址，為合理有效設(shè)計(jì)提供地質(zhì)依據(jù)。（2）階段 選址勘察 初步 詳細(xì) 可研 初設(shè) 施工圖設(shè)計(jì) （3）手段：測(cè)繪、勘探、試驗(yàn)（4）成果：報(bào)告（文字、圖標(biāo)）8.1概述8 工程地質(zhì)勘察 （5） 工程勘察分級(jí) 據(jù)巖土工程勘察規(guī)范，

12、巖土工程勘察等級(jí)應(yīng)根據(jù)工程安全等級(jí)、場(chǎng)地等級(jí)和地基等級(jí)綜合分析確定。 工程安全等級(jí)安全等級(jí) 破壞后果 工程類型 一級(jí) 很嚴(yán)重 重要工程 二級(jí) 嚴(yán)重 一般工程 三級(jí) 不嚴(yán)重 次要工程 （5） 工程勘察分級(jí)場(chǎng)地等級(jí) 根據(jù)建筑物抗震的影響、不良地質(zhì)現(xiàn)象是否發(fā)育、地質(zhì)環(huán)境的破壞程度、地形地貌的復(fù)雜性等確定。地基等級(jí) 根據(jù)地基復(fù)雜程度（巖土種類）或結(jié)構(gòu)物周圍介質(zhì)（地下水）特征劃分。（5） 工程勘察分級(jí)工程勘察等級(jí)的綜合劃分 據(jù)前三者確定，共分三級(jí)。 其中只要有一項(xiàng)是一級(jí)，工程勘察等級(jí)就是一級(jí)；三項(xiàng)均是三級(jí)的，工程勘察等級(jí)就是三級(jí)，其余為二級(jí)。8 工程地質(zhì)勘察主要內(nèi)容： 概述 工程地質(zhì)測(cè)繪 工程地質(zhì)勘探

13、原位測(cè)試（1）主要內(nèi)容 巖土體、地質(zhì)構(gòu)造、地形地貌、水文地質(zhì)條件、物理地質(zhì)現(xiàn)象、天然建筑材料（2）測(cè)繪范圍 考慮的因素：建筑類型、建筑物的工藝、工程地質(zhì)條件的復(fù)雜程度8.2工程地質(zhì)測(cè)繪8.2工程地質(zhì)測(cè)繪（3）比例尺 ?。?：50001：50000 中：1：20001：5000 大：1：2001：1000（4）方法：路線法、布點(diǎn)法、追索法（5）勘探（物探、坑探、鉆探）8 工程地質(zhì)勘察主要內(nèi)容： 概述 工程地質(zhì)測(cè)繪 工程地質(zhì)勘探 原位測(cè)試特點(diǎn)： （1）工程地質(zhì)勘探一般在工程地質(zhì)測(cè)繪的基礎(chǔ)上進(jìn)行 （2）直接深入地下巖土層取得所需的工程地質(zhì)資料主要方式：物探、鉆探和坑探8.3工程地質(zhì)勘探8.3工程地質(zhì)

14、勘探1.工程地質(zhì)物探（1）概念：是以專用儀器探測(cè)地殼表層各種地質(zhì)體的物理場(chǎng)來(lái)進(jìn)行地層劃分，判明地質(zhì)構(gòu)造、水文地質(zhì)及各種物理地質(zhì)現(xiàn)象的地球物理勘探方法。 物理性質(zhì)或物理場(chǎng)：導(dǎo)電性、磁性、彈性、密度、放射性等。工程地質(zhì)物探（2）電法勘探： 依據(jù)：不同地質(zhì)體電阻率有差異性工程地質(zhì)物探基本原理工程地質(zhì)物探不同深度的電阻率測(cè)定 當(dāng)供電電極A、B的間距與上部巖層厚度相比不大時(shí)，這時(shí)測(cè)得的電阻率相當(dāng)于甲的視電阻率。工程地質(zhì)物探 當(dāng)供電電極A、B的間距與上部巖層厚度相比較大時(shí)，這時(shí)測(cè)得的電阻率相當(dāng)于乙的視電阻率。工程地質(zhì)物探類型： 電測(cè)深法：供電電極間距變化。 電剖面法：供電電極和測(cè)量電極裝置不變，而測(cè)點(diǎn)沿某

15、一方向移動(dòng)。 中間梯度法：測(cè)量電極在供電電極間移動(dòng)8.3工程地質(zhì)勘探2、工程地質(zhì)鉆探概念：在地表下用鉆頭鉆進(jìn)地層的勘探方法鉆孔：在地層內(nèi)鉆成直徑較小并且具有相當(dāng)深度的圓形孔。 鉆孔要素：孔口、孔壁、孔底、孔徑、孔深、換徑鉆進(jìn)方法：回轉(zhuǎn)式、沖擊式鉆探現(xiàn)場(chǎng)工程地質(zhì)鉆探巖土取樣土樣質(zhì)量等級(jí)劃分8.3工程地質(zhì)勘探3、工程地質(zhì)坑探 類型：探槽、探坑、探井8 工程地質(zhì)勘察主要內(nèi)容： 概述 工程地質(zhì)測(cè)繪 工程地質(zhì)勘探 原位測(cè)試 1.載荷試驗(yàn)確定地基承載力 淺層平板載荷：適用于3米內(nèi)無(wú)地下水的情況 面積不小于0.25m2，軟土不小于0.5m2； 深層平板載荷：適用于3米以下無(wú)地下水的情況，直徑0.8m，外部土

16、層深不少于0.8m。 螺旋板載荷：適用于地下水水位以下。8.4 原位測(cè)試載荷試驗(yàn)載荷試驗(yàn)承載力特征值 確定方法如下：（1）有比例界限時(shí)，取比例界限。（2）當(dāng)極限荷載小于比例界限荷載的2倍時(shí)，取極限荷載的一半。（3）相對(duì)變形法。典型的P-S曲線 2、靜力觸探 觸探是通過(guò)探桿用靜力或動(dòng)力將金屬探頭貫入土中，量測(cè)能表征土對(duì)觸探頭貫入的阻抗能力的指標(biāo)，從而間接地判斷土層及其性質(zhì)的一類勘探方法和原位測(cè)試技術(shù)。 （1）基本原理：根據(jù)探頭內(nèi)的電測(cè)傳感器測(cè)定探頭貫入土中所受的阻力，自動(dòng)采集數(shù)據(jù)和自動(dòng)繪制靜力觸探曲線。 8.4 原位測(cè)試靜力觸探（2）觸探類型： 按主機(jī)功能分為： 輕型：加力：2030KN，測(cè)深2

17、0m左右； 中型：加力：50100KN，測(cè)深3040m左右； 重型：加力：150KN，測(cè)深50m左右； 靜力觸探 按量測(cè)探頭分： 單橋探頭：測(cè)定比貫入阻力， 其中P是總貫入阻力。 雙橋探頭：同時(shí)測(cè)定錐尖阻力和側(cè)壁阻力 ， （3）成果應(yīng)用 劃分土層：根據(jù)貫入阻力曲線的形態(tài)特征或數(shù)值變化幅度劃分。 靜力觸探評(píng)價(jià)地基土強(qiáng)度參數(shù)： 粘性土：量測(cè)粘性土的不排水抗剪強(qiáng)度。 砂土：內(nèi)摩擦角，與比貫入阻力的關(guān)系。評(píng)定土的變形指標(biāo)： 粘性土的壓縮模量和變形模量與比貫入阻力的關(guān)系 靜力觸探 砂土的壓縮模量與比貫入阻力的關(guān)系 砂土的變形模量與錐尖阻力或比貫入阻力的關(guān)系評(píng)定土的承載力： 地基承載力基本值與錐尖阻力或比

18、貫入阻力的關(guān)系3標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)（1）設(shè)備組成 觸探頭：兩個(gè)一定規(guī)格的半圓合成的圓筒； 觸探桿：直徑42mm的圓形鉆桿； 穿心錘：質(zhì)量為63.5，自由落距為76cm，擊入深度30cm。8.4 原位測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)（2）成果 標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)： ，貫入土中15cm后開始計(jì)數(shù)，每10cm記一次。遇到硬土層，貫入擊數(shù)較大，仍未到30cm時(shí)，按照下式換算： 受到觸探桿長(zhǎng)度和桿壁間摩擦力的影響，需要校正： ，其中 為觸探桿長(zhǎng)度校正系數(shù)。標(biāo)貫擊數(shù)標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)(3)應(yīng)用評(píng)定砂土的密實(shí)度： N=10 松散 10 N =15 稍密 15 N 30 密實(shí)地基土的液化判斷： 液化判別標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)基準(zhǔn)值，對(duì)應(yīng)于烈度為7、8、9度時(shí)，考慮近震時(shí)采用6、10、16，遠(yuǎn)震采用8、12、18。標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn) 標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)對(duì)應(yīng)的土層埋深。 場(chǎng)地地下深水位度。 土中粘粒含量百分?jǐn)?shù)，小于3時(shí)采用3。 當(dāng) 時(shí)，可判為液化。 注：每個(gè)場(chǎng)地鉆孔不少于5個(gè)，每層15個(gè)以上錘擊數(shù)