工程地質(zhì)與水文地質(zhì)總結(jié)

1、考試題型及分值分配,名詞解釋（8題，共24分） 填空題（9題，共30分） 問(wèn)答題（5題，共30分） 分析計(jì)算題（2題，共16分）,考試時(shí)間地點(diǎn),19周(三),1月7日,上午10:00-12:00 地點(diǎn):科會(huì)101,科會(huì)201 答疑:1月5日,上午9:00-11:00 地點(diǎn):嚴(yán)愷館505 魯程鵬手機(jī)QQ:95391776,水文地質(zhì)及工程地質(zhì) 總 結(jié),一、水文地質(zhì),水文地質(zhì)學(xué)是研究地下水的形成和分布、物理和化學(xué)性質(zhì)、運(yùn)動(dòng)規(guī)律、開(kāi)發(fā)利用和保護(hù)的科學(xué)。,主要研究?jī)?nèi)容 1.地下水概論 2.地下水運(yùn)動(dòng)與動(dòng)態(tài) 3.不同含水介質(zhì)中的地下水 4.地下水資源評(píng)價(jià),第一章 地下水概論,第一

2、節(jié) 地下水的賦存條件 第二節(jié) 巖土的水理性質(zhì) 第三節(jié) 地下水的物理、化學(xué)性質(zhì) 第四節(jié) 地下水的主要類型,地下水：埋藏于地表以下的各種形式的重力水。,一、巖土的空隙性,巖土的空隙是復(fù)雜的，多種多樣的，為了研究空隙中地下水的儲(chǔ)存和運(yùn)動(dòng)，把空隙按成因分成三類： (1)松散巖土中的孔隙 (2)非可溶性堅(jiān)硬巖石中的裂隙 (3)可溶性巖石中的溶隙,不同類型空隙的性質(zhì),第二節(jié) 巖土的水理性質(zhì),亦稱巖土的水文地質(zhì)性質(zhì)，它表示巖土控制水分活動(dòng)的性質(zhì)。水能否進(jìn)入空隙中，能否自由運(yùn)動(dòng)和能否被?。ㄅ牛┏龅鹊?。主要包括容水性、持水性、給水性、透水性。,巖土的主要水理性質(zhì),含水層、隔水層,飽水帶內(nèi)的巖土層按含水性和透水性

3、好壞，分為含水層、隔水層。 含水層(aquifer)：指能夠給出和透過(guò)相當(dāng)數(shù)量水的巖層。 隔水層(aquifuge)：指不能給出也不能透過(guò)水，或給出與透過(guò)水的數(shù)量很小的巖層。 隔水層中絕對(duì)不含水嗎？,第三節(jié) 地下水的物理、化學(xué)性質(zhì),一、地下水的物理性質(zhì) 指地下水的溫度、顏色、透明度、氣味、味道、比重、導(dǎo)電性與放射性。,二、地下水的化學(xué)成分 1、氣體：O2、N2、H2S 及CO2 2、離子：常見(jiàn)的七大離子為Cl- 、SO42-、HCO3-、K+、 Na+、 Ca2+、Mg2+。,三、地下水的化學(xué)性質(zhì) 地下水的化學(xué)性質(zhì)主要是指地下水的酸堿度、礦化度、硬度和侵蝕性。,第四節(jié) 地下水的主要類型,根據(jù)地

4、下水的埋藏條件，劃分為:包氣帶水（含上層滯水）、潛水、承壓水。 地下水根據(jù)巖土空隙類型的不同，又可分為：孔隙水、裂隙水、巖溶水。,潛水：埋藏在地表以下，飽水帶中第一個(gè)穩(wěn)定分布的隔水層之上，具有自由水面的重力水。,1、潛水具有自由水面，積極參與水循環(huán) 。 2、潛水在重力作用下，由潛水位較高處向較低處流動(dòng)。 3、潛水的分布區(qū)與補(bǔ)給區(qū)是一致的。 4、潛水直接通過(guò)包氣帶與大氣水、地表水發(fā)生水力聯(lián)系，所以氣象、水文因素對(duì)其動(dòng)態(tài)變化影響明顯。 5、潛水的水位、流量和化學(xué)成分都隨地區(qū)和時(shí)間的不同而變化。,潛水的特征,潛水水位等值線圖的用途,確定潛水流向（水流流向垂直于等水位線，從水位高的地方流向水位低的地方

5、）； 確定潛水的水力坡度；,確定潛水與地表水的關(guān)系, 確定潛水埋藏深度及含水層厚度；,1、1965年漏斗范圍（以770m水位線閉合面積）；2、1972年漏斗范圍；3、1980年漏斗范圍；4、1984年漏斗范圍；5、2000年漏斗范圍；6、地質(zhì)界線。 太原盆地孔隙水系統(tǒng)深層水位下降漏斗演變圖,了解地下水的變化趨勢(shì)。,潛水水位等值線圖的用途, 在無(wú)地形因素影響的情況下，等水位線的疏密變化可以分析和推測(cè)含水層厚度或巖性的變化。 利用Q =KIFa.巖性變化，當(dāng)Q、F為常量時(shí)，K變大則I變小。b.厚度變化，當(dāng)Q、K，斷面寬一定時(shí)，則I變小，厚度變大。, 規(guī)劃地下水給水工程的位置或確定其他工程施工是否要

6、采取排水措施等。 a.開(kāi)采井群及排水溝等要垂直地下水流向布置。 b.可根據(jù)地下水埋藏深度適當(dāng)確定排水溝的開(kāi)挖深度。,潛水水位等值線圖的用途,承壓水：是充滿在兩個(gè)隔水層之間的含水層中具有靜水壓力的重力水。,承壓水位H：當(dāng)鉆孔打穿承壓含水層上覆隔水層時(shí)，開(kāi)始見(jiàn)到的水位，稱為初見(jiàn)水位。隨后承壓水就會(huì)在鉆孔內(nèi)上升到一定高度H，H稱為承壓水位。承壓水位是指承壓水面的海拔高度。 承壓水頭h：承壓含水層頂板到承壓水面的高度。表示隔水頂板所受到的靜水壓力值。,第二章 地下水運(yùn)動(dòng)與動(dòng)態(tài),第一節(jié) 基本定律,一、地下水水流狀態(tài)分類 1、按流向：一維流（單向流）、二維流（平流）、三維流（空間流）。 2、按運(yùn)動(dòng)狀態(tài)：層

7、流、紊流。 3、按運(yùn)動(dòng)要素：穩(wěn)定流、非穩(wěn)定流： 穩(wěn)定流：地下水運(yùn)動(dòng)要素（水頭、滲透速度、水力梯度、滲透流量等）不隨時(shí)間變化而變化。,滲透系數(shù)數(shù)值的大小只取決于含水介質(zhì)的特征。 (T or F),二、達(dá)西定律 1856年法國(guó)工程師達(dá)西 （Darcy） Q = K (h/L) A V = K I 式中：K-滲透系數(shù)；Q-滲透流量；V-滲透速度；I = h/L，水力坡度（滲透途徑中單位長(zhǎng)度的水頭損失）；A - 多孔介質(zhì)垂直水流方向的總面積。,滲透系數(shù)重要的水文地質(zhì)參數(shù),V=KJ 當(dāng)J=1時(shí)，K=V K在數(shù)值上是當(dāng)J=1時(shí)的滲透流速，量綱L/T；常用單位cm/s；m/d。 滲透系數(shù)與哪些因素有關(guān)呢？

8、K= f (孔隙大小、多少、液體性質(zhì)),三、含水層介質(zhì)特征 均質(zhì)(homogeneous medium)：K在巖層中處處相等，不隨空間變化。 非均質(zhì)(inhomogeneous medium)：K在巖層中隨空間位置變化而改變。 各向同性介質(zhì)(isotropic medium)：K不隨滲流方向改變。 各向異性介質(zhì)(anisotropic medium)：K隨水流方向改變。,可任意組合成四種介質(zhì)：,均質(zhì)各向同性 均質(zhì)各向異性 非均質(zhì)各向同性 非均質(zhì)各向異性,第二節(jié)、地下水向井的穩(wěn)定運(yùn)動(dòng),根據(jù)揭露含水層的程度和進(jìn)水條件可分為完整井和非完整井。 完 整 井：水井打穿整個(gè)含水層，而且在含水層的厚度都下了

9、濾水管。 非完整井：水井只打穿部分含水層，或者只在部分含水層中下了濾水管，其余下封閉管的，叫非完整井。,1、潛水完整井穩(wěn)定流運(yùn)動(dòng),2、承壓水完整井穩(wěn)定流運(yùn)動(dòng),第三節(jié)、地下水向井的非穩(wěn)定運(yùn)動(dòng),泰斯公式 地下水流向井的平面非穩(wěn)定流公式 其假定條件為： 1、含水層均質(zhì)、各向同性、等厚、 水平無(wú)限分布； 2、地下水呈層流運(yùn)動(dòng)； 3、無(wú)垂向補(bǔ)給； 4、初始靜止水位水平； 5、完整井定流量抽水，井徑無(wú)限小。,Theis數(shù)學(xué)模型,*,承壓水完整井非穩(wěn)定流運(yùn)動(dòng),式中： W(u) 井函數(shù)； W(u)u 曲線，成為泰斯標(biāo)準(zhǔn)曲線。,雅柯布（Jacob）公式當(dāng)u0.01時(shí)，泰斯公式可近似表達(dá)為：,三、水文地質(zhì)參數(shù)的確

10、定,按定流量Q抽水，記錄不同時(shí)刻水位降深值S t（分） 1 3 5 10 15 20 30 60 s（米） 0.5 1.0 1.3 1.5 由這些資料可推求承壓含水層參數(shù)：T、* 1、 配線法（泰斯圖解法） 2、 直線法（雅柯布圖解法）,Step 1：先在雙對(duì)數(shù)紙上作出w(u)1/u曲線（a），構(gòu)成所謂典型標(biāo)準(zhǔn)曲線（理論曲線），或稱為量板。 Step 2：在同一比例尺的透明雙對(duì)數(shù)紙上作st曲線（b）（資料曲線）； Step 3：將st曲線重疊在w(u)1/u曲線圖上，保持兩坐標(biāo)相互平行，并上、下、左、右移動(dòng)，直至st曲線及可能多的部分與標(biāo)準(zhǔn)曲線的某一部分相重合； Step 4：在兩曲線重合的部

11、分選取一個(gè)適宜的點(diǎn)M，并記下對(duì)應(yīng)于該點(diǎn)的w（u）、1/u 、s、t值。（曲線上或曲線外均可） Step 5：將w（u）、1/u、s、t，值代入泰斯公式，則得： T=w(u)Q/4s ； *=4Tt u/r2。,配線法,配線法,直線法（雅柯布圖解法）,條件：u 0.01,167,當(dāng)s=0,直線法,第四節(jié) 地下水動(dòng)態(tài),一、影響地下水動(dòng)態(tài)的基本因素 地下水動(dòng)態(tài)是指地下水位、水量、水質(zhì)和水溫等水文要素隨時(shí)間和空間變化的現(xiàn)象和過(guò)程。,影響地下水動(dòng)態(tài)的基本因素:,一、自然因素，包括： 1、氣象因素 2、水文因素 3、生物因素 4、地質(zhì)因素 二、人為因素，包括： 1、地下水開(kāi)采(工業(yè)、農(nóng)業(yè)開(kāi)采) 2、地下水

12、回灌,氣候因素,影響降水的形式、蒸發(fā)強(qiáng)度、淺層地下水水溫。,直接影響地下水的補(bǔ)給與排泄，從而影響地下水動(dòng)態(tài)。,降水和蒸發(fā),氣 溫,氣 壓,對(duì)潛水位產(chǎn)生偽變化。 潛水位變動(dòng)伴隨的相應(yīng)潛水儲(chǔ)存量的變化為真變化；不反映潛水水量增減的潛水位變化，為偽變化。,降水對(duì)地下水位動(dòng)態(tài)的影響,水文因素,地表水體補(bǔ)給地下水而引起地下水位抬升時(shí)，隨著遠(yuǎn)離河流，水位變幅減小，發(fā)生變化的時(shí)間滯后。河水對(duì)地下水動(dòng)態(tài)的影響一般為數(shù)百米到數(shù)公里，在此范圍外，主要受氣候因素的影響。 濱海地區(qū)海水潮汐的影響，使地下水位呈現(xiàn)一天兩次升降的周期性變化。,地質(zhì)因素,巖性的影響：給水度、滲透系數(shù)； 構(gòu)造因素是一個(gè)區(qū)域性的影響因素； 地震

13、、火山活動(dòng)的影響是短期影響。在震前地下水位急劇上升、下降、冒泡等，甚至震前地下水化學(xué)成分也會(huì)改變。,土壤和生物因素,土壤的影響主要表現(xiàn)為對(duì)潛水化學(xué)成分的改變； 生物的影響表現(xiàn)在兩個(gè)方面： 植物蒸騰對(duì)潛水動(dòng)態(tài)的影響； 細(xì)菌對(duì)地下水化學(xué)成分的影響。,地下水開(kāi)采,人為因素,地下水回灌,二、 地下水的動(dòng)態(tài)觀測(cè),1、水位觀測(cè) 2、開(kāi)采量觀測(cè) 3、水溫觀測(cè) 4、水質(zhì)觀測(cè),三、 地下水的動(dòng)態(tài)類型,1、滲入蒸發(fā)型 2、滲入徑流型 3、滲入蒸發(fā)、徑流型,地下水的動(dòng)態(tài)類型,滲入蒸發(fā)型 分布在干旱、半干旱的平原或山 間盆地地區(qū)。 補(bǔ)給：降水、地表水入滲 （但不豐沛） 徑流：微弱 排泄：蒸發(fā)為主 動(dòng)態(tài)特征：年水位變幅

14、小而均勻；水質(zhì)季節(jié)變化明顯，長(zhǎng)期地使地下水不斷向鹽化方向發(fā)展，土壤易鹽漬化。,滲入徑流型,分布在山前或山區(qū)。 降水與地表水入滲補(bǔ)給豐沛，徑流強(qiáng)烈，蒸發(fā)微弱。 動(dòng)態(tài)特征：年水位變幅大而不均（由分水嶺到排泄區(qū)，年水位變幅由大而小）；水質(zhì)季節(jié)變化不明顯，從長(zhǎng)遠(yuǎn)看地下水不斷趨向淡化。,地下水的動(dòng)態(tài)類型,滲入蒸發(fā)、徑流型（弱徑流型、過(guò)渡型）,分布在降水豐沛的濕潤(rùn)平原或盆地地區(qū)。 降水與地表水入滲補(bǔ)給豐沛，徑流微弱，蒸發(fā)也微弱。 動(dòng)態(tài)特征：年水位變幅小而均勻；水質(zhì)季節(jié)變化不明顯，從長(zhǎng)遠(yuǎn)看地下水不斷向淡化方向發(fā)展。,地下水的動(dòng)態(tài)類型,第三章 不同含水介質(zhì)中的地下水,孔隙水,孔隙水：存在于巖層孔隙中的地下水。

15、 最常見(jiàn)的孔隙水埋藏于松散的沉積物中，例如洪積、沖積、湖積和冰積物中。,孔隙水特點(diǎn),不同地貌單元和成因類型的第四紀(jì)沉積物中有不同的地下水特征。其優(yōu)點(diǎn)是：分布普遍，埋藏較淺，易于開(kāi)采等。,自然條件下呈層流，符合達(dá)西定律。,在空間上呈連續(xù)、均勻和層狀分布，同一含水層中的水具有統(tǒng)一的地下水面。,裂隙水,成巖裂隙水、構(gòu)造裂隙水、風(fēng)化裂隙水,滲透性具有不均勻性和各向異性,運(yùn)動(dòng)性質(zhì)十分復(fù)雜,埋藏分布不均勻,形態(tài)多種多樣：面狀、層狀、脈狀,特 征,裂隙水的一般特點(diǎn),分類,成因不同分為,成巖過(guò)程中形成成巖裂隙水；,經(jīng)歷構(gòu)造變動(dòng)產(chǎn)生構(gòu)造裂隙水；,風(fēng)化作用可形成風(fēng)化裂隙水。,巖溶水,可溶性巖石在水的作用下形成的溶

16、蝕地貌現(xiàn)象。,儲(chǔ)存于可溶性巖層中的溶蝕洞穴和裂隙中的水。,巖 溶,巖溶水,巖溶水的特征,1. 水量豐富但分布不均一； 2潛水、承壓水并存； 3各方向水力聯(lián)系有很大差異； 4補(bǔ)給主要來(lái)自于大氣降雨入滲、地表水入滲；排泄以集中排泄為主； 5地下水動(dòng)態(tài)變化很大； 6巖溶水本身就是改造賦存環(huán)境的動(dòng)力； 7. 巖溶水水質(zhì)較好但極易受污染。,第四章 地下水資源評(píng)價(jià),第一節(jié) 地下水資源評(píng)價(jià)的基本原則,對(duì)地下水資源的數(shù)量、質(zhì)量、時(shí)空分布特征和開(kāi)發(fā)利用條件作出科學(xué)的、全面的分析和估計(jì)，稱為地下水資源評(píng)價(jià)。它是地下水資源合理開(kāi)發(fā)和管理的基礎(chǔ)。 任何目的的供水，都對(duì)水的質(zhì)量有一定的要求，沒(méi)有質(zhì)量也就談不上數(shù)量。所以

17、地下水資源評(píng)價(jià)包括數(shù)量評(píng)價(jià)和質(zhì)量評(píng)價(jià)二方面 。,基本原則,1局部水資源的評(píng)價(jià)應(yīng)以區(qū)域地下水資源評(píng)價(jià)為前提； 2地下水資源評(píng)價(jià)應(yīng)建立在地下水隨時(shí)間變化的基礎(chǔ)上； 3地下水資源評(píng)價(jià)以當(dāng)?shù)乜偹Y源的分析為基礎(chǔ)； 4使有限的地下水資源產(chǎn)生最優(yōu)的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)效益； 5開(kāi)采地下水引起的環(huán)境變化，以不產(chǎn)生公害為原則。,允許開(kāi)采量(可開(kāi)采量),指通過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理的取水構(gòu)筑物，在整個(gè)開(kāi)采期內(nèi)，水量和動(dòng)水位不超過(guò)設(shè)計(jì)要求，水質(zhì)、水溫變化在允許范圍內(nèi)，不影響已建水源地的正常生產(chǎn)，不發(fā)生危害性工程地質(zhì)現(xiàn)象的前提下，單位時(shí)間從水文地質(zhì)單元中能夠取得的水量。,第二節(jié) 地下水資源評(píng)價(jià)方法,地下取水水源論證中一項(xiàng)重要的工作就是

18、確定水源地的可開(kāi)采量。常用方法有： 1、水量均衡法； 2、數(shù)值法； 3、概率統(tǒng)計(jì)分析法。,（2）應(yīng)用步驟、特點(diǎn)及適用條件,水量均衡法應(yīng)用的具體步驟如下： 第一步：劃分均衡區(qū)，確定均衡期，建立均衡方程； 第二步：測(cè)定每個(gè)均衡區(qū)的各項(xiàng)均衡要素值； 第三步：計(jì)算與評(píng)價(jià)。,2、數(shù)值法,在地下水資源評(píng)價(jià)中常用的數(shù)值法有：有限差分法、有限單元法和邊界元法。 第一步：建立水文地質(zhì)概念模型； 第二步：建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型芻型； 第三步：模型的校正與驗(yàn)證； 第四步：運(yùn)用模型進(jìn)行水位預(yù)報(bào)和資源評(píng)價(jià)。,二、工程地質(zhì),工程地質(zhì)主要研究與工程建設(shè)有關(guān)的地質(zhì)問(wèn)題，為工程建設(shè)進(jìn)行地質(zhì)研究，提供工程規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工所要求的地質(zhì)

19、資料，回答工程建設(shè)上所遇到的各種地質(zhì)問(wèn)題，保證建筑物的安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理、運(yùn)行正常。,主要研究?jī)?nèi)容 1.土的工程地質(zhì)性質(zhì) 2.巖石、巖體的工程地質(zhì)性質(zhì) 3.工程地質(zhì)問(wèn)題研究（包括壩、邊坡、渠道、遂洞和水庫(kù)）,第五章 土的工程地質(zhì)性質(zhì),第一節(jié)土的物質(zhì)組成與結(jié)構(gòu)、構(gòu)造 第二節(jié)土的物理性質(zhì) 第三節(jié) 土的水理性質(zhì) 第四節(jié) 土的力學(xué)性質(zhì) 第五節(jié) 各類土的工程地質(zhì)特征,二、幾種特殊土的工程地質(zhì)性質(zhì),1.黃土 第四紀(jì)陸相松散堆積物，以粉粒為主，常有肉眼可見(jiàn)孔/洞和大小不一、數(shù)量不等的結(jié)核和包裹體。非均質(zhì)骨架式海綿結(jié)構(gòu)，構(gòu)造為天然剖面鉛直節(jié)理。天然條件下壓縮性中等，一般無(wú)膨脹性，崩解性強(qiáng)，抗剪強(qiáng)度較高，透水中

20、等，各向異性明顯（鉛直水平），被水浸濕后壓縮性突增，抗剪強(qiáng)度顯著降低，在自重作用或建筑荷載壓力下顯著沉陷（濕陷性）。,4.淤泥類土 又稱軟土類土或有機(jī)類土，是近代未經(jīng)固結(jié)的在海濱、湖泊、沼澤、河灣及廢河道等環(huán)境沉積的一種特殊土。天然孔隙比大于1.5的稱為淤泥，大于1而小于1.5的稱為淤泥質(zhì)土。具有蜂窩狀或絮狀結(jié)構(gòu)，疏松多孔，薄層狀構(gòu)造，在巖層中往往多交互成層或呈透鏡體。 工程地質(zhì)性質(zhì)表現(xiàn)為：高含水量，高孔隙比，高壓縮性、透水性極弱，抗剪強(qiáng)度很低。,5.膨脹土 又稱脹縮土，是因含水量增加而膨脹、含水量減小而收縮的粘性土。斑狀結(jié)構(gòu)，常含鐵、錳或鈣結(jié)構(gòu)，具網(wǎng)狀開(kāi)裂，有蠟狀光澤的擠壓面，類似劈理。液限

21、和塑性指數(shù)較大。常處于硬塑或堅(jiān)硬狀態(tài)。 工程地質(zhì)性質(zhì)表現(xiàn)為：強(qiáng)度較高，壓縮性中等偏低，含水量增加和結(jié)構(gòu)擾動(dòng)后，力學(xué)性質(zhì)減弱明顯，常被誤認(rèn)為是較好的天然地基。評(píng)價(jià)膨脹土脹縮性指標(biāo)有：膨脹力、膨脹率、收縮率、活動(dòng)性指數(shù)、壓實(shí)指數(shù)、膨脹性指數(shù)、吸水性指標(biāo)等。,第六 章 巖石、巖體的工程地質(zhì)性質(zhì),第一節(jié)巖石的物理、水理性質(zhì) 第二節(jié)巖石的力學(xué)性質(zhì) 第三節(jié) 巖體的工程地質(zhì)特征,巖石（Rock）礦物的集合體。 結(jié)構(gòu)面（Structural Plane） 指地質(zhì)歷史發(fā)展過(guò)程中，在巖體內(nèi)形成的具有一定的延伸方向和長(zhǎng)度，厚度相對(duì)較小的地質(zhì)界面或帶。 巖塊（Rock block）指不含顯著結(jié)構(gòu)面的巖石塊體，是構(gòu)成巖

22、體的最小巖石單元體。 巖體（Rockmass）是指地質(zhì)歷史過(guò)程中形成的，由巖塊和結(jié)構(gòu)面網(wǎng)絡(luò)組成的，具有一定的結(jié)構(gòu)并賦存于一定的天然應(yīng)力狀態(tài)和地下水等地質(zhì)環(huán)境中的地質(zhì)體。,第一節(jié)巖石的物理、水理性質(zhì) 1.重量-比重G/容重r 2.空隙性-開(kāi)空隙率n0/閉空隙率nc 3.吸水性-吸水率w1/飽水率w2/飽水系數(shù)Ks 4.軟化性-軟化系數(shù)Kd,第二節(jié)巖石力學(xué)性質(zhì),巖石的力學(xué)性質(zhì)是指巖石在各種靜力、動(dòng)力作用下所表現(xiàn)的性質(zhì)，主要包括變形和強(qiáng)度。 變形：彈性變形和塑性變形。 強(qiáng)度：指巖石抵抗外荷而不破壞的能力。按外荷方式分為抗壓強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度。 巖石在應(yīng)力作用下先是變形，然后破壞。,第二節(jié)巖石力

23、學(xué)性質(zhì),按力學(xué)性質(zhì)可將巖石分為 彈性巖石力撤消后可恢復(fù) 塑性巖石部分永久變形，力撤消后不可恢復(fù) 脆性巖石受力易破壞 彈塑性巖石力撤消后可恢復(fù)，但不能完全恢復(fù) 彈脆性巖石受力在一定范圍內(nèi)表現(xiàn)為彈性，超 過(guò)這個(gè)限度即表現(xiàn)為脆性，發(fā)生破壞,第三節(jié)巖體的工程地質(zhì)性質(zhì),一、巖體中的結(jié)構(gòu)面與巖體結(jié)構(gòu)類型 1. 結(jié)構(gòu)面類型 2. 巖體結(jié)構(gòu)類型 二、影響巖體穩(wěn)定性的主要因素 1. 結(jié)構(gòu)面 2. 巖體的巖性 3. 風(fēng)化作用 4. 地下水作用 5. 巖體中的天然應(yīng)力,沉積結(jié)構(gòu)面,火成結(jié)構(gòu)面,變質(zhì)結(jié)構(gòu)面,原生結(jié)構(gòu)面,巖體的工程地質(zhì)性質(zhì),在成巖過(guò)程中形成的地質(zhì)界面，屬物質(zhì)分異面。,結(jié)構(gòu)面的成因類型,斷層,節(jié)理、裂隙,

24、層間錯(cuò)動(dòng)帶、劈理,構(gòu)造結(jié)構(gòu)面,巖體的工程地質(zhì)性質(zhì),在構(gòu)造應(yīng)力作用下形成的破裂面或破碎帶，屬不連續(xù)面,風(fēng)化裂隙,卸荷裂隙,次生結(jié)構(gòu)面,巖體的工程地質(zhì)性質(zhì),在地表?xiàng)l件下，由外動(dòng)力地質(zhì)作用所形成的結(jié)構(gòu)面,軟 弱 夾 層,指在堅(jiān)硬的巖體中夾有強(qiáng)度低、泥質(zhì)或炭質(zhì)含量高、遇水易軟化、延伸較廣和厚度較薄的軟弱巖層，即巖層中厚度相對(duì)較薄、力學(xué)強(qiáng)度較低的軟弱層或帶。常構(gòu)成影響壩基、邊坡、地下洞室穩(wěn)定及許多地質(zhì)災(zāi)害形成的 重要因素。,軟弱結(jié)構(gòu)面,二、影響巖體穩(wěn)定性的主要因素 巖體穩(wěn)定性是指巖體在一定時(shí)間內(nèi)，在一定的工程力作用下，巖體不產(chǎn)生破壞性的剪切滑移的性質(zhì)。 其影響因素有巖體本身的因素，還有工程方面如工程結(jié)構(gòu)

25、及施工條件等因素，下面僅對(duì)巖體本身的一些主要因素作簡(jiǎn)單介紹：,巖體中的天然應(yīng)力,地下水作用,風(fēng)化作用,巖體的巖性,結(jié)構(gòu)面,影響巖體穩(wěn)定性的主要因素,二、影響巖體穩(wěn)定性的主要因素 1.結(jié)構(gòu)面 巖體破壞與結(jié)構(gòu)面特別是軟弱夾層有關(guān)，因此一般情況下結(jié)構(gòu)面的性質(zhì)（平整、起伏、光滑）、規(guī)模、數(shù)量以及分布規(guī)律等影響巖體穩(wěn)定性及工程建設(shè)。,1. 結(jié)構(gòu)面（尤其是軟弱結(jié)構(gòu)面） 原生結(jié)構(gòu)面：泥質(zhì)含量高，巖性軟弱，易泥化；或成巖后片理發(fā)育，巖性軟弱，易風(fēng)化。 構(gòu)造結(jié)構(gòu)面：含有斷層泥破碎帶，往往延伸很深，增加巖體透水性，促使其他物理、化學(xué)、地質(zhì)作用的發(fā)生和發(fā)展。 次生結(jié)構(gòu)面：破壞其完整性，影響穩(wěn)定性，尤其是河谷底部的卸

26、荷裂隙，具有泥質(zhì)填充物，危害水工建筑物。,2. 巖體巖性 （1）巖性特征：巖性不同，物理力學(xué)性質(zhì)就不同，必然影響巖體穩(wěn)定性。 （2）軟弱夾層：實(shí)際上是具有一定厚度的結(jié)構(gòu)面，相對(duì)于巖體主體其工程地質(zhì)性質(zhì)較差，相對(duì)軟弱。容易發(fā)生層間錯(cuò)動(dòng)，容易在風(fēng)化、侵蝕等作用下，首先破壞，為其他作用創(chuàng)造條件，影響巖體和工程主體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，因此必須注意其成因、性質(zhì)及分布。,3.風(fēng)化作用 風(fēng)化作用可擴(kuò)大巖體原有裂隙，使得巖體的工程地質(zhì)性質(zhì)發(fā)生改變，例如抗水性降低、親水性（膨脹性/崩解性/軟化性等）增強(qiáng)、壓縮性增大、孔隙性增加、透水性增加等，破壞巖體的完整性和穩(wěn)定性。,4.地下水作用 改變巖體性質(zhì)，如加速巖石（體）特

27、別是軟弱夾層及裂隙充填物的風(fēng)化、軟化及溶解等；同時(shí)可改變巖體的受力狀態(tài)，如水壓力變化產(chǎn)生滲透壓力。如實(shí)際中的巖溶，就是在地下水作用下形成，當(dāng)然對(duì)供水有意義，但對(duì)于工程卻并不是好事。,5.巖體中的天然應(yīng)力 主要是與上覆巖層的重量有關(guān)的垂直應(yīng)力和構(gòu)造應(yīng)力。施工破壞原來(lái)受力狀態(tài)，引起應(yīng)力重新分布，產(chǎn)生應(yīng)力能量釋放，影響巖體穩(wěn)定性，使建筑物安全受到威脅。 如實(shí)際中采礦時(shí)造成透水（廣西南丹）、水庫(kù)誘發(fā)地震等。,第七章 工程地質(zhì)問(wèn)題研究,第一節(jié)壩的工程地質(zhì)研究,一、水工建筑物的工程地質(zhì)條件 水工建筑物主要包括: 1、擋水建筑物：如壩（橡膠壩）、閘 2、泄水建筑物：如溢洪道、泄洪洞 3、取水或輸水建筑物：隧

28、洞、渠系建筑物,一、水工建筑物的工程地質(zhì)條件 所謂工程地質(zhì)條件，可理解為與工程建筑物有關(guān)的各種地質(zhì)因素的綜合，主要包括， 1.土石類型及性質(zhì)：如壩基（巖基土基）等； 2.地質(zhì)結(jié)構(gòu)：地質(zhì)構(gòu)造、巖體結(jié)構(gòu)面（原/次）、土體結(jié)構(gòu)； 3.地形地貌條件：地表形態(tài)、高程、地勢(shì)高低、山脈水系、自然景物、森林植被、人工建筑物分布等；,4.水文地質(zhì)條件：地下水類型；含(隔)水層埋藏條件、厚度、巖層的水理性質(zhì)、地下水的運(yùn)動(dòng)特征、地下水的動(dòng)態(tài)特征、地下水的水質(zhì)等； 5.自然地質(zhì)現(xiàn)象：巖石風(fēng)化、沖溝、滑坡、崩塌、泥石流、喀斯特等自然地質(zhì)現(xiàn)象； 6.天然建筑材料：產(chǎn)地距離、開(kāi)采條件、質(zhì)量、數(shù)量等。 7.地質(zhì)物理環(huán)境：地應(yīng)

29、力及地?zé)釛l件等。,二、水工建筑物的常見(jiàn)工程地質(zhì)問(wèn)題 1.壩的工程地質(zhì)問(wèn)題： 壩基滲漏、滲透穩(wěn)定、沉降變形、壩基（肩）抗滑穩(wěn)定等； 2.輸水及泄水建筑物工程地質(zhì)問(wèn)題： 渠系建筑物/隧洞/地下洞室的線路選擇、滲透穩(wěn)定、設(shè)計(jì)、施工等； 3.水庫(kù)工程地質(zhì)問(wèn)題： 水庫(kù)滲漏、水庫(kù)浸沒(méi)、塌岸及邊岸再造、淤積、水庫(kù)誘發(fā)地震等；,4.區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造穩(wěn)定性： 水庫(kù)上下游一定范圍內(nèi)的新地質(zhì)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)(主要是活斷層)、地震的強(qiáng)度和烈度、地應(yīng)力等； 5.環(huán)境地質(zhì)問(wèn)題: 自然地質(zhì)災(zāi)害和人類活動(dòng)引起的環(huán)境地質(zhì)問(wèn)題。,第一節(jié)壩的工程地質(zhì)研究,三、壩基滲漏 壩基包括兩岸的滲漏，系指水庫(kù)蓄水后，庫(kù)水通過(guò)壩基或壩肩的透水地層向河谷下游

30、的滲漏。前者稱壩基滲漏，后者稱繞壩滲漏。其危害有減少蓄水量甚至不能蓄水，使壩基產(chǎn)生滲透變形，危及大壩安全。 壩基（肩）滲漏的地質(zhì)條件滲透通道 基巖中的巖溶通道、非可溶破碎帶、裂隙密集帶等或第四紀(jì)松散沉積層中的透水層。,四、壩基滲透變形 水庫(kù)蓄水后，壩基在有壓滲透水流作用下，引起土體或裂隙充填物顆粒移動(dòng)、結(jié)構(gòu)變形甚至破壞現(xiàn)象，稱為壩基滲透變形。 1.壩基滲透變形的表現(xiàn)形式 管涌（或潛蝕）、流土、接觸沖刷和接觸流失； 2.壩基滲透變形的原因分析 外因：動(dòng)水壓力巖（土）體阻抗力； 內(nèi)因：巖（土）體的粒度成分、裂隙性質(zhì)、結(jié)構(gòu)構(gòu)造、致密程度、膠結(jié)情況、透水性等；,管涌（或潛蝕）：土體內(nèi)的細(xì)顆?；蚩扇艹煞?/p>

31、由于滲流作用而在粗顆?？紫锻ǖ纼?nèi)移動(dòng)或被帶走的現(xiàn)象。 潛蝕包括機(jī)械、化學(xué)和生物潛蝕 流土：一般發(fā)生在以粘性土為主的地帶，因土比較致密，顆粒間具有一定的粘結(jié)力，在滲透水流動(dòng)水壓力的作用下，細(xì)顆粒不易被水流帶走，而是整體的同時(shí)浮動(dòng)或隆起，這種現(xiàn)象就稱為,五、壩基（肩）抗滑穩(wěn)定 1.壩基滑移形式 表層滑移（接觸面）、 淺層滑移（表部巖層）、 深層滑移（接觸面處理較好，但壩基較深處存在滑動(dòng)面）,2.壩基抗滑穩(wěn)定性分析及處理 表層滑移：增大接觸面的抗滑阻力，如齒墻等。 淺層滑移：巖面前傾或臺(tái)階狀,齒槽,巖錨,利用下游基巖抗力體等。,六、壩基沉降 1.巖石變形的基本概念（自學(xué)） 2.壩基沉降方式 垂直變位

32、：垂直沉降； 角變位：壩基部分（多前部）垂直沉降而導(dǎo)致壩體傾斜。,第二節(jié)邊坡的工程地質(zhì)研究,一、邊坡的變形與分類 二、影響邊坡穩(wěn)定的因素 三、不穩(wěn)定邊坡的防治措施,一、邊坡的變形與分類 1.應(yīng)力分布 自重應(yīng)力、構(gòu)造應(yīng)力、溫度應(yīng)力等。 2.邊坡巖體變形破壞形式： 松弛張裂 蠕動(dòng) 崩塌 滑坡,滑坡 邊坡上的巖土體，沿一組或多組結(jié)構(gòu)面產(chǎn)生剪切破壞的現(xiàn)象。 （1）滑坡體的組成：滑坡體、滑坡床、滑動(dòng)面、滑坡壁、滑坡周界、滑坡裂隙、滑坡臺(tái)階等。,按滑動(dòng)面與層面的相對(duì)位置分類：均質(zhì)滑坡、順層滑坡和切層滑坡 按滑體厚度分類：淺層、中層和深層滑坡 按滑坡體積大小分類：小型、中型、大型和巨型滑坡 按引起滑坡的力學(xué)性質(zhì)分類： 推動(dòng)式滑坡和牽引式滑坡,（2）滑坡的分類,（3）滑面形成機(jī)制 1）滑面受最大剪應(yīng)力面控制 2）滑面受已有軟弱結(jié)構(gòu)面控制 3）滑面受軟弱墊層控制,3.邊坡的工程地質(zhì)分類： 分為巖質(zhì)邊坡和土質(zhì)邊坡， 均根據(jù)地層巖（土）性、結(jié)構(gòu)、變形方式按三 級(jí)分類。,三、不穩(wěn)定邊坡的防治措施 防治原則是預(yù)防為主，及時(shí)處理，通常措施有： 1.防滲與排水 在不穩(wěn)定邊坡外圍或內(nèi)部設(shè)置排水溝槽和排水廊道、鉆孔、巖砌留孔等等排除地