工程地質(zhì)與水文地質(zhì)復習資料

1、工程地質(zhì)與水文地質(zhì)復習資料工程地質(zhì)與水文地質(zhì)復習材料工程地質(zhì)學：是調(diào)查、研究、解決與人類工程建 筑活動有關(guān)的地質(zhì)問題的科學。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。這些因素包括：包括地形 地貌、地質(zhì)構(gòu)造、地層巖性、水文地質(zhì)條件、物 理地質(zhì)現(xiàn)象和天然建筑材料。工程地質(zhì)問題：一是自然環(huán)境地質(zhì)因素對工程活 動的制約和影響而產(chǎn)生的問題。二是由工程活動 而引起環(huán)境地質(zhì)條件的變化。從而形成的不利于 工程建設(shè)的新的地質(zhì)問題。地球的構(gòu)造：地球的層圈構(gòu)造固體地球內(nèi)部由地殼、地幔、地核組成。圖地球?qū)尤?gòu)造圖 地質(zhì)作用的類型A.內(nèi)力地質(zhì)作用a.構(gòu)造運動b.巖漿作用c.變質(zhì) 作用d.地震B(yǎng)外力地

2、質(zhì)作用a風化作用b.剝蝕作用c.搬運作用d.沉積作用e.固結(jié)成巖作用C.工程地質(zhì)作用礦物是指在各種地質(zhì)作用中所形成的天然單質(zhì) 元素或化合物。造巖礦物：已發(fā)現(xiàn)的礦物有3000多種，但組成 巖石的主要礦物僅30余種，這些組成巖石的主 要礦物稱為造巖礦物。巖石：由一種礦物或多種礦物或巖屑組成的自然 集合體。巖漿巖的成因與產(chǎn)狀 巖漿巖：巖漿侵入地殼上部或噴出地表凝固而成 的巖石。巖漿：位于地殼深部和地幔中，以硅酸鹽為主和 一部分金屬硫化物、氧化物、水蒸氣及其他揮發(fā) 性物質(zhì)組成的高溫高壓熔融體。侵入巖：巖漿通過地殼運動沿地殼薄弱地帶上升 冷凝，侵入到上部巖層中形成的巖漿巖稱為侵入巖。噴出巖：巖漿沿著一定

3、通道噴出地表形成的巖石 稱為噴出巖。巖漿巖的結(jié)構(gòu)：指巖漿巖中礦物結(jié)晶的程度，晶 粒大小，以及他們彼此間相互組合關(guān)系。巖漿巖的構(gòu)造：是指巖石中的礦物在空間的排 列、配置和充填方式所形成的特征。常見的構(gòu)造有：1.塊狀構(gòu)造2.氣孔構(gòu)造3杏仁 構(gòu)造4.流紋構(gòu)造按SiO的含量:分成超基性巖、基性巖、中性巖2及酸性巖；根據(jù)巖漿冷凝環(huán)境:分成：噴出巖、侵入巖（深成巖、淺成巖） 沉積巖：在地殼表層常溫常壓條件，由風化產(chǎn)物、 有機物和某些火山作用產(chǎn)生的物質(zhì)，經(jīng)搬運、沉 積和固結(jié)成巖等一系列地質(zhì)作用而形成的巖石。沉積巖的形成過程:1.風化階段（物理風化.化 學風化.生物風化）2.搬運階段3.沉積階段4.硬結(jié)成巖階

4、段.變質(zhì)巖的概念：由變質(zhì)作用形成的新巖稱為變質(zhì) 巖。變質(zhì)作用：地殼中原已形成的巖石，在受到高溫、III高壓和新的化學成分加入作用下，使原來巖石的 成分、結(jié)構(gòu)和構(gòu)造發(fā)生一系列變化，這種改變巖 石的作用稱為變質(zhì)作用。變質(zhì)作用的因素：高溫、高壓、新的化學成分加 變質(zhì)作用的類型:接觸變質(zhì)作用.區(qū)域變質(zhì)作用.動力變質(zhì)作用 地層：一定地質(zhì)時期內(nèi)先后形成的具有一定的層 位的層狀和非層狀巖石的總稱。相對年代的確定：1.地層層位法2.古生物化石 法3.巖層接觸關(guān)系法（整合接觸.假整合接觸. 不整合接觸.侵入體的沉積接觸.侵入接觸）4. 巖性對比法 構(gòu)造運動：由地球內(nèi)力地質(zhì)作用引起的地殼變 化。是一種機械運動。按

5、運動方向可分為：水平 運動也稱為造山運動；垂直運動也稱為造陸運 動。地質(zhì)構(gòu)造:組成地殼的巖層或巖體在地應力的長 期作用下，發(fā)生變形、變位，形成各種構(gòu)造運動 的形跡，稱為地質(zhì)構(gòu)造。常見的地質(zhì)構(gòu)造有褶皺、 斷層和節(jié)理。斷層和節(jié)理又統(tǒng)稱斷裂構(gòu)造。產(chǎn)狀要素：走向、傾向和傾角褶皺構(gòu)造：是巖層在構(gòu)造運動中受力形成的連續(xù) 彎曲變形。褶皺有兩種基本類型：背斜和向斜。褶皺成因：水平側(cè)壓力作用下的巖層褶皺.垂直力作用下的巖層褶皺.力偶作用形成的褶皺斷裂構(gòu)造:地殼中巖層或巖體受力達到破裂強度 發(fā)生斷裂變形而形成的構(gòu)造。節(jié)理也叫裂隙，是巖體中巖塊沿破裂面沒有顯著 位移的斷裂構(gòu)造。斷層：巖層受力發(fā)生破裂，破裂面兩側(cè)巖塊

6、發(fā)生 明顯的位移，這種斷裂構(gòu)造稱斷層。斷層兩盤相對運動分類：1.正斷層2.逆斷層3.平移斷層斷層的野外識別標志：1.地貌標志（1）斷層崖 通常是挽近活動斷層面形成的陡崖。正斷層相對 容易形成，發(fā)育于盆地、平原與山地（脈）之間（2）斷層三角面通常是活動斷層面形成的陡崖受與 崖面垂直方向的水流侵蝕切割、形成的沿斷層走 向分布的一系列三角形陡崖。也發(fā)育于盆地、平 原與山地（脈）接合部（3）錯斷的山脊通常是平 移活動斷層相對平移錯動，造成某一方向的山脊 發(fā)生突然的、有規(guī)律的錯斷（4）橫切山嶺走向 的平原與山地的接觸帶（5）串珠狀湖泊一洼地（6）帶狀分布的泉水（7）錯斷的水系、河流2 地質(zhì)標志（1）錯斷

7、線狀、面狀地質(zhì)體（2）斷層 面（帶）的構(gòu)造特征（擦痕和階步.牽引現(xiàn)象.伴生節(jié)理.構(gòu)造透鏡體.斷層巖.斷層泥）（3）地層重復和缺失（4）線狀巖漿活動與礦化作用（5）巖相和地層厚度的突變活斷層：是現(xiàn)今仍在活動或者近期有過活動，不 久的將來還可能活動的斷層。按活動性質(zhì)分：1蠕變型活斷層2突發(fā)型活斷層 地震:接近地球表面的巖層中彈性波傳播所引起 的震動稱為地震。構(gòu)造地震：它產(chǎn)生于板塊邊緣和板塊內(nèi)部的活動 構(gòu)造帶，地殼和上地幔巖石在地球內(nèi)力作用下， 產(chǎn)生構(gòu)造變形積蓄應變能，一旦達到巖體強度極 限，就會發(fā)生突然的剪切破裂或沿已有破裂面產(chǎn)生突然錯動，積蓄的應變能就會以彈性波的形式突然釋放使地殼震動而發(fā)生地震

8、。水庫地震：水庫蓄水后，使庫壩區(qū)及其臨近地區(qū) 地震活動明顯增加的現(xiàn)象。水庫地震的特征：（1）高壩水庫發(fā)震機率高： 壩高越高、庫容越大，發(fā)震機率越高（2）水庫 地震與庫水位升降有關(guān)，無明顯規(guī)律性（3）震 中密集于庫壩區(qū)附近（4）震源淺，震級低，烈 度高（5）前震多，余震長。風化：巖石經(jīng)受水、氣、熱及生物等因素作用，使巖石逐漸破碎、疏松或礦物成分發(fā)生變化的現(xiàn) 象稱為風化。風化作用：引起這種變化的作用稱為風化作用。影響風化作用的因素：1.氣候因素2.地形因素 3.地質(zhì)因素 巖石風化的防治：1.挖除法2.抹面法3.膠結(jié)灌 漿法4.排水法河流的侵蝕作用分類:1-按照侵蝕方式分：機械侵蝕，化學溶蝕2.按照

9、侵蝕方向分：下蝕作用，側(cè)向侵蝕作用。水流的搬運作用搬運形式：機械搬運（碎屑物）、化學搬運（溶于水中的各種化合物）碎屑物的搬運形式：推移質(zhì)，懸移質(zhì)（根據(jù)流速 變化相互轉(zhuǎn)化）河流的沉積作用：山口沉積作用.谷底沉積作 用.河口沉積作用.階地：在河谷發(fā)育過程中，由于地殼上升或氣候 變化等因素的影響，使河流下切，河床不斷加深， 原先的河床或河漫灘相對抬升，高出一般洪水 位，形成順河谷呈帶狀分布的平臺，這種地貌形 態(tài)稱為階地。階地類型：侵蝕階地.基座階地.堆積階地（上 迭階地.內(nèi)迭階地）巖溶作用：凡是以地下水為主、地表水為輔，以 化學過程為主、機械過程為輔的對可溶性巖石的 破壞和改造作用都叫巖溶作用。這種

10、作用所造成 的地表形態(tài)和地下形態(tài)叫巖溶地貌。巖溶：巖溶作用及其所產(chǎn)生的水文現(xiàn)象和地貌現(xiàn) 象統(tǒng)稱巖溶。巖溶發(fā)育的必要條件碳酸鹽類巖石（溶解度最小，但分布最廣）（1）可可溶性的巖石 硫酸鹽類巖石（石膏等）氯化鹽類巖石（鹽石等）透水性愈好，巖溶愈發(fā)育巖層的透水性透水性決定于裂隙是否發(fā)育孔隙是否發(fā)育、風化程度如何溶解力取決于水中的。2含量（主要是侵蝕性。2）水的溶解能力任2含量越高，溶解力越強水中岡的來源雨水溶解空氣中的CO 生物化學作用水的運動狀態(tài)指水的循環(huán)交替交替循環(huán)條件越好，巖溶越發(fā)育巖溶形態(tài)的垂直分帶位置：地表以下、最高水位以上（1）巖溶垂直發(fā)育帶 水流特征：垂直運動巖溶特點：巖溶連通性差位置

11、：地下水最高水位和最低水位之間（2）巖溶水平、垂直交替發(fā)育帶水流特征：水平、垂直兩向流（分期巖溶特點：巖溶連通性較好位置：最低地下水位以下，下限為地方性侵蝕基準面（3）巖溶水平發(fā)育帶水流特征：水平方向為主巖溶特點：發(fā)育大量巖溶、暗河、地下湖泊位置：水平巖溶帶以下（4）巖溶深部循環(huán)帶水流特征：不受基準侵蝕面的控制，在構(gòu)造控制下向更遠更低的排泄區(qū)流動 巖溶特點：巖溶主要為溶隙和溶孔圖巖溶垂直分帶示意圖1上層滯水；2一地下最高水位線；3一地下水最低水位線；4一地下水流向；5一分帶編號地下水：埋藏在地表以下巖層或土層空隙中的各 種狀態(tài)的水。根據(jù)巖石空隙的成因不同分為：孔隙、裂隙和溶 隙。上層滯水、潛水

12、、承壓水上層滯水：包氣帶中局部隔水層之上的重力水稱 上層滯水。上層滯水埋藏接近地表，接受大氣降 水的補給，補給區(qū)與分布區(qū)一致，以蒸發(fā)的形式 或向隔水底板邊緣排泄。潛水：埋藏在地面以下第一個穩(wěn)定隔水層之上具 有自由水面的重力水叫潛水（潛水等水位線圖有 以下用途：1.確定潛水流方向2.計算潛水的水 力坡度3.確定潛水與地表水的關(guān)系4.確定潛水 的埋藏深度）承壓水：承壓水是指充滿在兩個隔水層之間的含 水層中，具有承壓性質(zhì)的地下水?？紫端?、裂隙水、巖溶水孔隙水：埋藏并運移于松散沉積物一一即孔隙巖 層中的地下水稱為孔隙水。裂隙水:埋藏在堅硬巖石裂隙中的地下水稱為裂 隙水（風化裂隙水.成巖裂隙水.構(gòu)造裂隙

13、水）地下水引起的工程地質(zhì)問題主要包括：1.地基沉 降2.流砂3.潛蝕對建筑工程的影響4.地下水的 浮托作用5.基坑突涌6.地下水對鋼筋混凝土的 腐巖土體：指工程影響范圍內(nèi)的巖石和土的綜合體巖（土）體的結(jié)構(gòu)特征軟弱夾層：力學強度低.泥炭含量高.遇水易軟化.延伸較長.厚度較薄的軟弱夾層結(jié)構(gòu)面：巖體中的各種物質(zhì)分異面.破裂面及軟弱夾層結(jié)構(gòu)體：巖體中被各種成因的結(jié)構(gòu)面所圍限的相 對完整的塊體結(jié)構(gòu)面的成因類型：1.原生結(jié)構(gòu)面2.構(gòu)造結(jié)構(gòu)面3.次生結(jié)構(gòu)面導致壩體破壞的巖體失穩(wěn)形式壓縮變形滑動破壞（最主要的破壞形式）壩基不均勻沉陷的地質(zhì)因素壩基或兩岸巖性軟硬不一，彈性模量相差懸殊斷層破碎帶因素壩基或兩岸巖體

14、中有較大的裂隙密集帶全強風化帶有溶蝕洞穴或潛蝕掏空現(xiàn)象壩基巖體滑動破壞類型：1.表層滑動2.淺層滑動3.深層滑動潛蝕：在巖層中由于滲透水流的沖刷作用，將其 中的細小顆粒沖走帶出的現(xiàn)象。壩基處理清基：指將壩基表部松散軟弱、風化破碎的巖層及淺部的軟弱夾層開挖清除，使壩體放在比較新鮮完整的巖體或較致密、堅實的土層上的工作 裂隙巖層的處理 軟弱破壞帶的處理固結(jié)灌漿 裂隙巖層的處理接觸灌漿 帷幕灌漿軟弱破碎帶的處理陡傾角：混凝土塞、拱緩傾角!明挖或洞挖預應力錨固或混凝土鍵邊坡巖體的破壞與變形松弛張裂蠕動：深層蠕動.表層蠕動崩塌：陡峭邊坡崖壁上，由于陡傾裂隙的切割， 導致巖體突發(fā)傾倒崩落，堆積與坡腳的過程

15、。4、滑坡：邊坡巖（土）體主要在重力作用下， 沿貫通的剪切破壞面發(fā)生滑動破壞的現(xiàn)象?；路诸愴槍踊瑒樱喉槍用?、片理面等結(jié)構(gòu)面滑下按滑動面與層面的關(guān)系q切層滑動：沿與層面或片理面相切的軟弱 結(jié)構(gòu)面滑動均質(zhì)滑動：滑動發(fā)生于巖性均一的巖體中牽引式滑坡 滑坡分類按滑動的力學特征推動式滑坡 平移式滑動淺層滑坡（滑動面埋深僅數(shù)米）按滑動面埋深q中層滑動（滑動面埋深數(shù)米20米） 深層滑動（滑動面埋深20米50米） 極深層滑動（滑動面埋深大于50米）影響邊坡穩(wěn)定性的因素：1.地貌、坡形條件2.地層和巖性條件3.地質(zhì)構(gòu)造和巖體結(jié)構(gòu)條件4.地下水活動不穩(wěn)定邊坡的防治措施：1.防地表水入滲2.削坡減重3.修建支檔建

16、筑4.錨固措施5.噴射混凝土護面EJ洞室圍巖：應力重分布所影響到的那一部分巖體 山巖壓力(圍巖壓力)：圍巖的強度適應不了圍 巖應力而產(chǎn)生塑性變形或破壞時，作用在支護或 襯砌上的力。彈性抗力：一般指有壓隧洞充水后，圍巖在內(nèi)水 壓力作用下產(chǎn)生壓縮變形的同時對襯砌所形成 的反力。提高圍巖穩(wěn)定性的措施盡量少擾動圍巖采用先進的隧道工程設(shè)計和施工方法,NATM、盡可能采用控制爆破和全斷面隧道掘進機開挖(TMB)用連續(xù)支護(柔性支護)代替?zhèn)鹘y(tǒng)支護(剛 性支護)工程地質(zhì)勘察工作一般可劃分為規(guī)劃、可行性研 究、初步設(shè)計和技施設(shè)計四個勘察階段。1=鉆探是利用一定的設(shè)備和工具，在人力或動力的 帶動下旋轉(zhuǎn)切割或沖擊鑿

17、碎巖石，形成一個直徑 較小而深度較大的圓形鉆孔。通過取出巖芯可直 觀地確定地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、巖體風化特征等。 坑探是用人工或機械掘進的方式來探明地表以 下淺部的工程地質(zhì)條件，主要包括探坑、探槽、 淺井、斜井、豎井、平洞等計算例題：根據(jù)下列資料計算在寬為200米的河岸流向河流的潛水流量，并確定離鉆孔1為110 米處的潛水位標高。河岸鉆孔2的隔水層標高為 10.52米，河水標高為50.12米，距鉆孔2為500 米的鉆孔1揭露的隔水層標高也為10.52米，潛 水面標高為50.82米。巖層滲透系數(shù)10.00米/天。解：求h1和h2h 2 - h 2122/滑動面為單一平面的一般計算（底庫侖定理）假定條件J 垂直于滑動方向上取一個單位寬度計算 i只考慮自重，不考慮側(cè)向摩擦力計算公式BG sin a安全系數(shù)4c+tgayh sin 2aK _ Gcosatg甲 + cL _ tg 十 cL tgaG sin ac讀圖（a）直立褶皺（b）斜歪褶皺（c）倒轉(zhuǎn)褶皺