《工程地質》課件

2023/8/161第一章工程地質2023/8/41第一章工程地質2023/8/162由于溫度變化、水的凍脹、波浪沖擊、地震等引起的物理力使巖體崩解、碎裂的過程物理風化量化學風化巖體與空氣、水和各種水溶液相互作用使巖石成分發(fā)生變化，形成粘粒和可溶鹽的過程量質搬運沉積巖石大小、形狀和成分都不相同的松散顆粒集合體土土的生成生物風化由動物、植物和人類活動對巖體的破壞稱生物風化。2023/8/42由于溫度變化、水的凍脹、波浪沖擊、地震等引1.1概述地表的工程地質條件的優(yōu)劣，直接影響建筑物的地基與基礎高計方案的類型，施工工期的長短和工程投資的大小。建筑場地的形成：（1）內力地質作用（2）外力地質作用2023/8/1631.1概述地表的工程地質條件的優(yōu)劣，直接影響建筑物的地基與地質年代：太古代、元古代、古生代、中生代、新生代（第四紀沉積層）2023/8/164地質年代：2023/8/441.2礦物與巖石礦物的種類：原生、次生礦物的主要物理性質：形態(tài)、顏色、光澤、硬度、解理、斷口鑒定：肉眼鑒定、偏光顯微鏡2023/8/1651.2礦物與巖石礦物的種類：原生、次生2023/8/45巖石的類型和性質巖漿巖沉積巖變質巖巖石的硬度：硬質巖石（fr≥30kPa）軟質巖風化程度：未風化、微風化、中等風化、強風化。2023/8/166巖石的類型和性質2023/8/462023/8/167洪積土沖積土海積土風積土成因類型湖積土冰積土殘積土坡積土指巖石經風化后未被搬運而殘留于原地的碎屑堆積物。顆粒表面粗糙、多棱角、無分選、無層理殘積土受重力和暫時性流水的作用，搬運到山坡或坡腳處沉積起來的土，坡積顆粒隨斜坡自上而下呈現由粗到細的分選性和局部層理殘積土和坡積土受洪水沖刷、搬運，在山溝出口處或山前平原沉積的土。分選性、磨圓度。河流的流水作用搬運到河谷坡降平緩的地帶沉積下來的土，這類土經過長距離的搬運，顆粒有較好的分選性和磨圓度，常有層理在湖泊及沼澤等極為緩慢水流或靜水條件下沉積下來的土，或稱淤積土，含大量細微顆粒、有機物，成為具有特殊性質的淤泥或淤泥質土由河流流水搬運到海洋環(huán)境下沉積下來的土由風力搬運形成的土，顆粒磨圓度好、分選性好。西北黃土由冰川或冰水挾帶搬運形成的沉積物，顆粒粗細變化大，土質不均勻1.3第四紀沉積層2023/8/47洪積土沖積土海積土風積土成因湖積土冰積土殘1.4不良地質條件斷層巖層節(jié)理發(fā)育場地滑坡河床沖淤岸坡失穩(wěn)河溝側向位移2023/8/1681.4不良地質條件斷層2023/8/482023/8/1691.5.1地下水對工程的影響基礎埋深：凍脹的影響施工排水：基槽開挖與基礎施工地下水位升降：上升：粘性土軟化，濕陷等；下降：沉降地下室防水：水質侵蝕性：化學物質空心結構物浮起：地面下的水池、油罐等承壓水沖破基槽：承壓水上涌2023/8/491.5.1地下水對工程的影響基礎埋深：凍2023/8/16101.5.2地下水分類上層滯水：積聚在局部隔水層上的水潛水：埋藏在地表下第一個連續(xù)分布的穩(wěn)定隔水層以上，具有自由水面的重力水。承壓水：埋藏在兩個連續(xù)分布的隔水層之間完全充滿的在壓地下水。2023/8/4101.5.2地下水分類上層滯水：積聚在局2023/8/16111.5.3地下水位初見水位：鉆孔時，鉆頭帶上水時所測得的水位穩(wěn)定水位：鉆孔完畢后，將鉆孔的孔中保護好，待24小時后再測鉆孔的水位為穩(wěn)定水位。歷年最高水位：重大工程，往往跨年度施工，應考慮地下水歷年最高水位。2023/8/4111.5.3地下水位初見水位：鉆孔時，鉆2023/8/1612或層流：即相鄰兩個水分子運動的軌跡相互平行而不混流。式中：q—單位滲水量，cm3/s；

v—斷面平均滲流速度，cm/s；

i—水力梯度或水力坡降；

k—土的滲透系數，cm/s達西定律：在層流條件下，土中水滲流速度與能量（水頭）損失之間的關系的滲流規(guī)律Δh1

h2

達西根據實驗發(fā)現，單位時間內的滲出水量q與圓筒斷面積A和水力梯度i成正比，且與土的透水性質有關寫成等式（達西定律表達式）1.5.4地下水的運動法國學者達西于1856年通過砂土的滲透實驗，發(fā)現地下水的運動規(guī)律，稱為達西定律。2023/8/412或層流：即相鄰兩個水分子運動的軌跡相互平2023/8/1613滲流引起的滲透破壞問題主要有兩大類：一是由于滲流力的作用，使土體顆粒流失或局部土體產生移動，導致土體變形甚至失穩(wěn)，主要表現為流土和管涌；二是由于滲流作用，使水壓力或浮力發(fā)生變化，導致土體或結構物失穩(wěn)，表現為岸坡滑動或擋土墻等構造物整體失穩(wěn)。2023/8/413滲流引起的滲透破壞問題主要有兩大類：2023/8/1614滲透力的存在，將使土體內部受力發(fā)生變化，這種變化對土體穩(wěn)定性有顯著的影響滲透力方向與重力一致，促使土體壓密、強度提高，有利于土體穩(wěn)定滲流方向近乎水平，使土粒產生向下游移動的趨勢，對穩(wěn)定不利滲流力與重力方向相反，當滲透力大于土體的浮重度，土粒將被水流沖出abc流土現象2023/8/414滲透力的存在，將使土體內部受力發(fā)生變化，2023/8/1615流砂現象的防治原則（１）減小或消除水頭差

采用明溝排水和井點降水的方法人工降低地下水位在基坑內（外）設置排水溝、集水井，用抽水設備將地下水從排水溝或集水井排出原地下水位明溝排水原水位面一級抽水后水位二級抽水后水位多級井點降水要求地下水位降得較深，采用井點降水。在基坑周圍布置一排至幾排井點，從井中抽水降低水位2023/8/415流砂現象的防治原則（１）減小或消除水頭差2023/8/1616流砂現象的防治原則（２）增長滲流路徑

沿坑壁打入板樁，它一方面可以加固坑壁，同時增加了地下水的滲流路徑，減小水力坡降鋼板樁（３）平衡滲流力

在向上滲流出口處地表用透水材料覆蓋壓重以平衡滲流力透水材料（４）土層加固處理。如凍結法、注漿法等。

2023/8/416流砂現象的防治原則（２）增長滲流路徑2023/8/1617在水流滲透作用下，土中的細顆粒在粗顆粒形成的孔隙中移動，以至流失；隨著土的孔隙不斷擴大，滲流速度不斷增加，較粗的顆粒也相繼被水流逐漸帶走，最終導致土體內形成貫通的滲流管道，造成土體塌陷，這種現象稱為管涌。在自然界中這種現象叫潛蝕（分為機械潛蝕和化學潛蝕）。管涌既可以發(fā)生在土體內部，也可以發(fā)生在滲流出口處，發(fā)展一般有個時間過程，是一種漸進性的破壞

2023/8/417在水流滲透作用下，土中的細顆粒在粗顆粒2023/8/1618管涌現象的防治（１）改變水力條件，降低水力梯度，如打板樁。（同流土）

（２）改變幾何條件，在滲流逸出部位鋪設