巖土基本知識-認識常見公路地質(zhì)病害（工程巖土課件）

1.4.1崩塌（1）山坡坡度大于450可形成崩塌。（2）節(jié)理發(fā)育的塊狀或?qū)訝顜r石，如石灰?guī)r、花崗巖、砂巖、頁巖等；厚層硬巖覆蓋在軟弱巖層之上的陡壁均可形成崩塌。（3）各種構(gòu)造面，如巖層層面、斷層面、錯動面、節(jié)理面等，軟弱夾層傾向臨空面且傾角較陡時，便構(gòu)成崩塌的依附面。（4）在暴雨或久雨之后，水分沿裂隙滲入巖層，降低了巖石裂隙間的粘聚力和摩擦力，增加了巖體的重量，就促進崩塌的產(chǎn)生。（5）水流沖刷坡腳，削弱了坡體支撐能力，使山坡上部失去穩(wěn)定。（6）地震會使土石松動，引起大規(guī)模的崩塌。（7）工程活動造成的崩塌，如在山坡上部增加荷重，大爆破的震動等。一、崩塌

是指陡峻斜坡的巨大巖塊，在重力作用下突然而猛烈地向下傾倒、翻滾、崩落的現(xiàn)象。崩塌經(jīng)常發(fā)生在山區(qū)河流、溝谷的陡峻山坡上，有時也發(fā)生在高陡的路塹邊坡上。崩塌和巖堆的成因

3.崩塌和巖堆的病害崩塌是山區(qū)常見的地質(zhì)災害之一。大型山崩如果發(fā)生在江河岸坡，會堵塞河道，形成堰塞湖，一旦堵塞體潰決便會造成重大災難。在施工中發(fā)生崩塌，可造成嚴重的人身安全事故。在運營線上產(chǎn)生的崩塌、落石，嚴重威脅行車安全，大型的崩塌還會中斷交通運輸，給國民經(jīng)濟造成巨大損失。

二、崩塌發(fā)生的條件3.地質(zhì)構(gòu)造各種構(gòu)造面，為崩塌的形成提供脫離母體（山體）的邊界條件。當其軟弱結(jié)構(gòu)面傾向于臨空面且傾角較大時，易于發(fā)生崩塌。1.坡面條件江、河、湖（水庫）、溝的岸坡及各種山坡及各類人工邊坡都是有利崩塌產(chǎn)生的地貌部位，一般在陡崖臨空面高度大于30m，坡度大于50°的高陡斜坡、孤立山嘴或凸形陡坡及階梯形山坡均為崩塌形成的有利地形。2.巖土條件巖性堅硬的巖漿巖、變質(zhì)巖及沉積巖類中的石灰?guī)r、石英砂巖等形成規(guī)模較大的崩塌，在軟硬互層的懸崖上，因差異風化硬質(zhì)巖層常形成突出的懸崖，軟質(zhì)巖層易風化形成凹崖坡，使其上部硬質(zhì)巖引起較大的崩塌。4.誘發(fā)崩塌的外界因素誘發(fā)因素

描述地震使土石松動，引起大規(guī)模的崩塌；一般烈度在七度以上的地震都會誘發(fā)大量崩塌的發(fā)生。融雪、降雨特別是大雨、暴雨和長時間的連續(xù)降雨，使地表水滲入坡體，軟化巖、土體及其中軟弱結(jié)構(gòu)面，增加了巖體的重量，從而誘發(fā)崩塌的發(fā)生。地表水的沖刷、浸泡流等地表水體不斷地沖刷坡腳或浸泡坡腳，削弱坡體支撐或軟化巖、土降低坡體強度，也能誘發(fā)崩塌的發(fā)生。地下水邊坡和山坡中的地下水往往可以直接從大氣降水補給，巖體和充填物由于水的浸泡，抗剪強度大大降低。風化作用物理風化作用如剝離、冰脹、植物根壓等能促使斜坡上巖體發(fā)生崩塌。人為因素邊坡設(shè)計過高過陡，不適宜的采用大爆破，施工程序不當?shù)葘е卤浪l(fā)生。在山區(qū)修筑公路，如果改變了原來較穩(wěn)定的斜坡外形，使斜坡變陡，當某些軟弱結(jié)構(gòu)面裸露或使部分被切割的巖體失去支撐時，也會引起崩塌。三、確定崩塌體的邊界例如，1980年6月3日發(fā)生在湖北省遠安縣鹽池河磷礦區(qū)的大型巖石崩塌體，它的邊界面就是由后部垂直裂縫、底部白云巖層理面及其它兩個方向的臨空面組成的。湖北遠安鹽池河磷礦山體崩塌（左圖為工程地質(zhì)剖面圖、右圖為照片）首先應查明坡體中構(gòu)造面的發(fā)育特征，通常，平行斜坡延伸方向的陡傾構(gòu)造面，易構(gòu)成崩塌體的后部邊界。其次調(diào)查各種構(gòu)造面的相互關(guān)系、組合形式、交切特點、貫通情況及它們能否將坡體切割，并與山體分離。最后分析調(diào)查結(jié)果，那些相互交切、組合可能或已經(jīng)將坡體切割與其母體分離的構(gòu)造面就是崩塌體的邊界面。1.4.2滑坡一、滑坡定義斜坡上巖體或土體在重力作用下沿一定的滑動面（或滑動帶）整體地向下滑動的現(xiàn)象叫滑坡，俗稱“走山”、“垮山”、“地滑”等?；率巧絽^(qū)公路的主要病害之一。由于山坡或路基邊坡發(fā)生滑坡，常使交通中斷，影響公路的正常運輸。大規(guī)?；履芏氯拥?、摧毀公路、破壞廠礦、掩埋村莊，對山區(qū)建設(shè)和交通設(shè)施危害很大。震后汶川

①后緣環(huán)狀拉裂隙；②滑坡后壁；③拉張裂隙及滑坡臺階；④滑坡舌及鼓張裂隙；⑤滑坡側(cè)壁及羽狀裂隙；⑥滑坡體；⑦滑坡床；⑧滑坡面（帶）滑坡形態(tài)要素滑坡體滑動面滑坡臺階滑坡舌滑坡后壁滑坡裂隙1.滑坡體

指滑坡的整個滑動部分，即依附于滑動面向下滑動的巖土體，簡稱滑體。2.滑動面指滑坡體沿著滑動的面稱為滑動面，其形狀因地質(zhì)條件而異，發(fā)生在均質(zhì)粘性土和軟質(zhì)巖體中的滑坡，呈圓弧形；沿巖層層面或構(gòu)造裂隙發(fā)育的滑坡，呈直線形或折線形?；麓仓富w滑動時所依附的下伏不動體，簡稱滑床。3.滑坡后壁指滑坡發(fā)生后，滑坡體后緣和斜坡未動部分脫開的陡壁稱為滑坡后壁。有時可見擦痕。

6.滑坡裂隙由于各部分移動的速度不等，在其內(nèi)部及表面所形成的一系列裂隙。位于滑體上（后）部多呈弧形展布者稱拉張裂隙；位于滑體中部兩側(cè)又常伴有羽毛狀排列的裂隙稱剪切裂隙；滑坡體前部因滑動受阻而隆起形成的張性裂隙稱鼓張裂隙。4.滑坡臺階指滑體滑動時各段土體滑動速度的差異，在滑坡體表面形成臺階狀的錯臺，稱為滑坡臺階。5.滑坡舌指滑坡體前緣形如舌狀的凸出部分，舌上常發(fā)育有因受阻力而隆起的小丘。（二）滑坡形成的條件形成條件巖土體粘土：地表裂隙發(fā)育，遇水后呈軟塑或流動狀態(tài)，抗剪強度急劇降低。黃土：遇水不穩(wěn)定，垂直節(jié)理發(fā)育，具濕陷性。堆積層：坡積、洪積及其它重力堆積層中，滑坡面一般是基巖頂面巖石：軟質(zhì)巖石、軟硬相間巖層或淺變質(zhì)巖（千枚巖、片巖）地區(qū)。地質(zhì)構(gòu)造結(jié)構(gòu)面形成滑動面：滑動面常發(fā)生在順坡的層面、節(jié)理面、不整合面、斷層面（帶）等軟弱結(jié)構(gòu)面上。地形地貌具備臨空面和滑動面，多在丘陵、山坡和河谷地貌發(fā)生。影響因素水地表水：側(cè)向侵蝕斜坡或掏空斜坡坡腳。地下水：降低巖、土體強度；潛蝕巖、土；增大巖、土容重等。降雨：大部分滑坡發(fā)生在久雨之后，俗有“大雨大滑、小雨小滑”。人為活動開挖坡腳、坡體堆載、爆破、水庫蓄水、礦山開采等都可誘發(fā)滑坡。地震-地震產(chǎn)生的加速度使斜坡巖土體承受巨大的慣性力，并使地下水位發(fā)生強烈變化，在高山區(qū)極易誘發(fā)地震。（三）滑坡的類型

滑坡產(chǎn)生過程滑坡先兆現(xiàn)象識別邊坡變形特征在滑坡體前緣土石零星掉落，坡腳附近土石被擠緊，并出現(xiàn)大量鼓張裂縫。水文地質(zhì)特征在滑坡前緣坡腳處，有堵塞多年的泉水復活現(xiàn)象，或者泉水（水井）突然千枯、等異?，F(xiàn)象古滑坡外貌特征識別地貌特征圈椅狀地形雙溝同源河岸反向突出地物特征馬刀樹樹木歪倒醉漢林水文地質(zhì)特征在滑體兩側(cè)坡面洼地和上部常有喜水植物茂盛生長（四）滑坡的野外識別和穩(wěn)定性判斷滑坡出現(xiàn)時的現(xiàn)象識別1.4.3泥石流一、泥石流

泥石流是山區(qū)特有的一種不良地質(zhì)現(xiàn)象，系山洪水流挾帶大量泥砂、石塊等固體物質(zhì)突然以巨大的速度從溝谷上游奔騰直瀉而下，來勢兇猛，歷時短暫，具有強大破壞力的一種特殊洪流。我國的山地面積約占國土總面積的2/3，是世界上泥石流災害最嚴重的國家之一。主要分布在西南、西北及華北地區(qū)。（一）泥石流的主要危害方式泥石流可在很短的時間內(nèi)運出幾十萬至數(shù)百萬立方米固體物質(zhì)和成百上千噸巨石，摧毀前進途中的一切，掩埋村鎮(zhèn)、農(nóng)田，堵塞江河，造成巨大生命財產(chǎn)損失。其危害方式主要有堵塞、淤埋、堵河阻水、擠壓河道，使河床劇烈淤高、沖刷對岸，使山體失穩(wěn)，淤塞涌洞，掩埋道路，直接危害工程穩(wěn)定和使用壽命。

1.地形地貌條件：具備山高溝深、地勢陡峻、溝床縱坡降大。上游形成區(qū)的地形多為三面環(huán)山、一面出口的瓢狀或漏斗狀；中游流通區(qū)的地形多為狹窄陡深的峽谷，谷床縱坡降大；下游堆積區(qū)為地勢開闊平坦的山前平原。3.水文氣象條件：泥石流的水源有強度較大的暴雨、冰川積雪的強烈消融等。4.人為因素濫伐亂墾、山坡失去保護、土體疏松、沖溝發(fā)育，水土流失，山坡穩(wěn)定性破壞，很容易產(chǎn)生泥石流，甚至那些已退縮的泥石流又有重新發(fā)展的可能。修建鐵路、公路、水渠以及其它建筑的不合理開挖，不合理的棄土、棄渣、采石等也可能形成泥石流。2.松散物質(zhì)條件為泥石流的形成提供了豐富的固體物質(zhì)來源的，一是地表巖層破碎，滑坡、崩塌、錯落等不良地質(zhì)現(xiàn)象發(fā)育；二是巖層結(jié)構(gòu)疏松軟弱、易于風化、節(jié)理發(fā)育，或軟硬相間成層地區(qū)。泥石流形成基本條件地形地貌條件松散物質(zhì)條件水文氣象條件人為因素（三）泥石流的類型分類依據(jù)類型特點典型照片物質(zhì)成分泥石流由大量粘性土和粒徑不等的砂粒、石塊組成，西藏波密、四川西昌、云南東川和甘肅武都等地區(qū)的泥石流，均屬于此類。泥流以粘性土為主，含少量砂粒、石塊，粘度大，呈稠泥狀，這種泥流主要分布在我國西北黃土高原地區(qū)。水石流由水和大小不等的砂粒、石塊組成，是石灰?guī)r、大理巖、白云巖和玄武巖分布地區(qū)常見的類型，如華山、太行山、北京西山等地區(qū)分布。泥石流的分類物質(zhì)狀態(tài)粘性泥石流含大量粘性土，固體物質(zhì)占40%~60%，最高達80%。水不是搬運介質(zhì)而是組成物質(zhì)。稠度大，石塊呈懸浮狀態(tài)，爆發(fā)突然持續(xù)時間短,破壞力大。稀性泥石流水為主要成分，粘土、粉土含量一般小于5%，固體物質(zhì)占10%～40%，有很大分散性。其堆積物在堆積區(qū)呈扇狀散流，停積后似“石?！?。泥石流溝的狀態(tài)山坡型溝小流短，溝坡與山坡基本一致，沒有明顯的流通區(qū)，形成區(qū)直接與堆積區(qū)相連。沉積物棱角尖銳、明顯。沖擊力大，淤積速度較快，規(guī)模較小?；?、崩塌與泥石流的關(guān)系滑坡、崩塌與泥石流的關(guān)系十分密切、易發(fā)生滑坡、崩塌的區(qū)域也易發(fā)生泥石流，只不過泥石流的暴發(fā)多了一項必不可少的水源條件。崩塌和滑坡的物質(zhì)經(jīng)常是泥石流的重要固體物質(zhì)來源?；?、崩塌還常常在運動過程中直接轉(zhuǎn)化為泥石流，或者滑坡、崩塌發(fā)生一段時間后，其堆積物在一定的水源條件下生成泥石流。即泥石流是滑坡和崩塌的次生災害。泥石流與滑坡、崩塌有著許多相同的促發(fā)因素。1.4.4巖溶一、巖溶定義巖溶是水對可溶性巖石進行以溶蝕作用為主所形成的地表和地下形態(tài)的總稱，又稱巖溶地貌。在巖溶地區(qū)，對于現(xiàn)有的公路，會因地下水的涌出、地面水的消水洞被阻塞而導致路基水毀；或因溶洞的坍頂，引起地面路基坍陷下沉或開裂。但有時可利用某些形態(tài)，如利用“天生橋”跨越河道、溝谷、洼地；利用暗河、溶洞以擴建隧道。因此，在巖溶區(qū)修建公路，應充分利用某些可利用的巖溶形態(tài)，避讓或防治巖溶病害對路線布局和路基穩(wěn)定造成不良影響。巖溶—公路塌陷巖溶景觀—溶洞2.巖體的透水性巖層透水性愈好，巖溶發(fā)育也愈強烈。巖層透水性主要取決于裂隙和孔洞的多少和連通情況。3.有溶解能力的水活動水的溶解能力隨著水中侵蝕性CO2含量的增加而加強。可溶性巖體的存在巖體的透水性有溶解能力的水活動巖溶形成的基本條件1.可溶性巖體的存在可溶性巖體是巖溶形成的物質(zhì)基礎(chǔ)?？扇苄詭r石有三類：碳酸鹽類巖石（石灰?guī)r、白云巖、泥灰?guī)r等）；硫酸鹽類巖石（石膏、硬石膏和芒硝）；鹵鹽類巖石（鉀、鈉、鎂鹽巖石等）。影響因素發(fā)育情況氣候溫暖、潮濕時巖溶發(fā)育寒冷干燥時巖溶不發(fā)育巖性及產(chǎn)狀巖性越純，巖溶越發(fā)育；不同巖層接觸時，隔水層上方巖溶發(fā)育；陡傾、直立巖層，順巖層面巖溶發(fā)育。地質(zhì)構(gòu)造背斜軸部拉張節(jié)理發(fā)育，巖溶發(fā)育；背斜軸部節(jié)理發(fā)育并匯水，巖溶發(fā)育；正斷層破碎帶及影響帶巖溶發(fā)育；逆斷層主動盤破碎帶巖溶發(fā)育。地殼運動穩(wěn)定時期，水平溶洞發(fā)育；抬升時期，垂直落水洞發(fā)育巖溶形成條件的影響因素（二）巖溶地貌類型巖溶地貌類型形成過程示例照片石芽和溶溝水沿可溶性巖石的節(jié)理、裂隙進行溶蝕和沖蝕所形成的溝槽間突起與溝槽形態(tài)，淺者為溶溝，深者為溶槽，溝槽間的突起稱石芽。在質(zhì)純層厚的石灰?guī)r地區(qū)，可形成巨大的貌似林立的石芽，稱為石林。溶蝕漏斗是地面凹地匯集雨水，沿節(jié)理垂直下滲，并溶蝕擴展成漏斗狀的洼地。其直徑一般幾米至幾十米，底部常有落水洞與地下溶洞相通。溶蝕洼地巖溶作用形成的小型封閉洼地。它的周圍常分布布陡峭的峰林，面積一般只有幾平方公里到幾十平方公里，底部有殘積一坡積物，常附生著漏斗。天生橋近地表的溶洞或暗河頂板塌陷，有時殘留一段為塌陷洞頂，形成橫跨水流，呈橋狀形態(tài)，故稱為天生橋。1.4.5地震地震地震是一種地球內(nèi)部應力突然釋放的表現(xiàn)形式。地球上每天都在發(fā)生地震，全世界每年大約發(fā)生500萬次地震，造成嚴重災害損失的僅有10次左右。一次強烈地震會造成種種災害，將其分為直接的災害和次生的災害。直接災害是指地震發(fā)生時造成房屋、橋梁、水壩等各種建筑物崩塌，人畜傷亡、財產(chǎn)損失、生產(chǎn)中斷，這種損失在大城市、大工礦等人口集中、建筑物密集的地區(qū)尤為突出。（一）我國的地震分布我國是世界上地震活動較多且強烈的地區(qū)，主要分布在東南部的臺灣和福建廣東沿海，臺灣省的強震密度和平均震級都占全國首位、華北地震帶、西藏一滇西地震帶、橫貫中國的南北向地震帶等。地震-毀滅性破壞（二）地震的成因類型地震按成因不同，一般可分為人工地震和天然地震兩大類。由人類活動（如開山、開礦、爆破等）引起的叫人工地震，除此之外統(tǒng)稱為天然地震。1.構(gòu)造地震地球在不停地運動變化，內(nèi)部產(chǎn)生巨大的作用力稱為地應力。在地應力長期緩慢的積累和作用下，地殼的巖層發(fā)生彎曲變形，當?shù)貞Τ^巖石本身能承受的弧度時巖層產(chǎn)生斷裂錯動，其巨大的能量突然釋放，迅速傳到地面，這就是構(gòu)造地震。世界上90％以上的地震，都屬于構(gòu)造地震。強烈的構(gòu)造地震破壞力很大是人類預防地震災害的主要對象。地震按成因分人工地震天然地震2.火山地震由于火山活動時巖漿噴發(fā)沖擊或熱力作用而引起的地震叫火山地震，這種地震的震級一般較小，造成的破壞也極少，只占地震總數(shù)的7%左右。4.誘發(fā)地震（人工地震）在特定的地區(qū)因某種地殼外界因素誘發(fā)引起的地震，叫誘發(fā)地震，也叫人工地震。如水庫蓄水、地下核爆炸、油井灌水、深井注液、采礦等也可誘發(fā)地震，其中最常見的是水庫地震，也是當前要嚴加關(guān)注的地震災害之一。3.陷落地震由于地下水溶解了可溶性巖石，使巖石中出現(xiàn)空洞并逐漸擴大或由于地下開采形成了巨大的空洞，造成巖石頂部和土層崩塌陷落，引起地震，叫陷落地震，這類地震約占地震總數(shù)的3％左右，震級都很小。是兩大板塊發(fā)生水平運動碰撞所致（三）震級和烈度1．震級地震