工程地质课件-第六章-不良地质现象的工程地质问题.ppt

1、 三三.风化作用的方式风化作用的方式 地表岩石时时刻刻都在与大气、水和生物接触，不断地进行着各种方式的风化作用。归纳起来，风化作用的方式可分为：包括岩石的释荷岩石的释荷，岩石的热胀冷缩岩石的热胀冷缩，水水的冻融的冻融；：包括氧化作用氧化作用、溶解溶解作用作用、水化作用水化作用和水水解作用解作用；此外就是生物生物的作用的作用。1.1.岩石的释荷岩石的释荷 2.2.岩石的热胀冷缩岩石的热胀冷缩 温差大的地区，在白天当温差大的地区，在白天当太阳光直射时，岩石表层增温太阳光直射时，岩石表层增温而膨胀，而内部膨胀小甚至未而膨胀，而内部膨胀小甚至未发生变化。到了夜晚气温骤降，发生变化。到了夜晚气温骤降，岩

2、石表面收缩。这样使其岩石岩石表面收缩。这样使其岩石表面与内部产生应力差。这种表面与内部产生应力差。这种生应力差就会使岩石破裂。生应力差就会使岩石破裂。3.3.水的冻融水的冻融 贮藏在地表岩石空隙贮藏在地表岩石空隙中的液态水，当温度下降中的液态水，当温度下降到摄氏零度以下时，就会到摄氏零度以下时，就会结冰，结冰后的体积体积结冰，结冰后的体积体积增大增大1 11111左右空隙中产左右空隙中产生巨大的，这种压力就会生巨大的，这种压力就会岩石裂开。岩石裂开。4.4.氧化作用氧化作用 大气圈中氧含大气圈中氧含量为量为20201 1。当岩。当岩石和矿物暴露于地石和矿物暴露于地表或位于地表层时，表或位于地表

3、层时，与氧充分接触，发与氧充分接触，发生一系列氧的反应生一系列氧的反应化学。化学。5.5.水解作用水解作用 水解作用的实质是水解作用的实质是水的电离产物水的电离产物(H H+及及OHOH-)进入矿物晶格，分别取进入矿物晶格，分别取代阳离子和阴离子，从代阳离子和阴离子，从而使矿物解体形成新的而使矿物解体形成新的含水矿物的过程含水矿物的过程 。6.6.生物的作用生物的作用生物的机械风化作用主要发生在生物的生命活动过程中。生长在岩石裂隙中的植物，随着根系不断地长大，对裂隙壁产生挤压，使岩石裂隙扩大，从而引起岩石破坏，这种作用称根劈作用。生物的化学风化作用生物的化学风化作用是通过生物的新陈代谢及生物死

4、亡后的遗体腐烂分解来进行的。植物和细菌在陈代谢中常常析出有机酸及CO2。这些物质一方面酸化土壤，另一方面腐蚀岩石。岩石类型岩石类型气候气候地形地形花岗岩石灰岩土壤土壤 岩石经过物理风化作用、化学风化作用之后，再经过生物风化作用，形成具有矿物质、腐殖质、水和空气的松散堆积。残积物残积物 岩石经过长期风化作用后，形成一些在地表条件稳定的产物，（多为铁、铝的氧化物）残留原地。风化壳风化壳 残积物、土壤在陆地的地表形成的一层不连续薄壳（层）。土壤残积层基岩风化壳一、流水的dAvcrRmvp2横向水力坡度：RgvIn2tan滑坡滑坡二、滑坡分类1.按滑动面与岩土体的关系分：均质滑坡顺层滑坡切层滑坡推移式

5、滑坡平移式滑坡牵引式滑坡2.按滑坡的动力学特征分：4.按滑坡体厚度分：浅层滑坡：50m3.按滑坡的 岩土类型分：堆积层滑坡黄土滑坡粘土滑坡岩层滑坡1.内因边坡岩土体性质地质构造岩体结构地应力2.外因地表水和地下水地震风化作用人工开挖、爆破特大暴雨和异常洪水特大暴雨和异常洪水1.据地貌特征：圈椅型地貌 ,双沟同源现象 河床凹岸反向河中突出,树木歪倒2.据岩性条件：软弱岩层如页岩、泥岩、千枚岩和坡洪积松散堆积层、黄土等，易发生滑坡。而脆性岩层如石灰岩、花岗岩等，易发生崩塌。3.据构造条件：断层、褶皱发育地区，新构造运动强烈地区易发生边坡失稳现象。4.据水文地质现象：山坡脚泉水较多，地表潮湿。5.据

6、边坡变形迹象：山体裂缝，岩土体扰动、松散。五、滑坡稳定分析方法地质分析法极限平衡分析法赤平投影图解分析法有限单元法工程地质类比法1.防渗与排水2、削坡减载第四节第四节 泥石流泥石流 一种突然暴发的含有大量泥沙石块的特殊洪流。主要发生在地形陡峻的山区。具区域性和间歇性特点。1.1.地形条件地形条件上游三面环山，一面出口.中游为狭窄陡峻的深谷.下游开阔平坦.2.2.地质条件地质条件 岩性破碎,地质构造复杂.3.3.水文气象条件水文气象条件 暴雨,冰雪消融.一、泥石流的形成条件一、泥石流的形成条件我国地震带和泥石流的分布二、泥石流的防治原则二、泥石流的防治原则方案I问题:平面线型较差,沟口两侧易滑坡

7、.方案II问题:堆积扇逐年向下延伸,路基遭水毁.方案III问题:需架两座桥,造价高.方案IV问题:难以克服排导沟逐年淤积.泥石流的防治措施泥石流的防治措施:1.水土保持水土保持2.跨越：采用桥涵、过水路面、渡槽等。跨越：采用桥涵、过水路面、渡槽等。3.拦截：修筑拦挡坝等。拦截：修筑拦挡坝等。4.排导：采用排导沟、急流槽、导流堤。排导：采用排导沟、急流槽、导流堤。地下水的地质作用 潜蚀作用方式：溶蚀和冲蚀潜蚀作用方式：溶蚀和冲蚀 搬运方式：以溶解为主搬运方式：以溶解为主 沉积作用：化学沉积。沉积作用：化学沉积。岩溶形态：岩溶发育的基本条件：岩石具可溶性，取决于溶解度。岩石具透水性，取决于裂隙。水

8、具溶蚀性，取决于侵蚀性co2的含量。水具循环交替性，取决于气候、地形、植被、水文地质条件。岩溶的类型按可溶岩的出露条件分：裸露型 覆盖型 埋藏型 按气候带划分：1.南部热带岩溶2.中部亚热带岩溶3.北部温带岩溶4.干旱地区岩溶5.海岸岩溶按水文地质标志分：包气带岩溶浅饱水带岩溶深部岩溶 随深度减弱，有垂直分带性。1.包气带2.季节变动带3.饱水带4.深部循环带受岩性和地质构造控岩溶分布成层性岩溶与工程建设城镇供水和洪涝灾害问题地面塌陷和环境问题地基稳定问题 地面塌陷(slump)是松散土层中所产生的突发性断裂陷落。多发生于岩溶地区，由于人为局部改变地下水位而引起。岩溶地基的处理措施:1.挖填(

9、碎石、素土或混凝土)2.跨盖(钢筋混凝土梁板)3.灌注(混凝土)4.排导(水)地震：当活动性断层突然错动使应变能释放而产生地震波，引起地壳剧烈振动。世界火山和地震带分布地震波:体波1.纵波2.横波 面波1.瑞雷波2.勒夫波震级：一次地震释放出的能量大小。分10个等级:25级是有感地震；57级是破坏性地震；7级以上是大地震。烈度：指地震时地面及建筑物的破坏程度。它与震源深度、震中距离、岩土性质、地质构造、地下水及建筑物的动力性质有关。我国分12个等级。基本烈度：某地区在一定时间内可能发生的最大地震烈度。场地烈度：在一个区域内根据具体场地条件（地质构造、地基条件、地形条件）调整后的烈度。设防烈度：

10、根据城市规模、及建筑物重要性，为工程抗震而规定的烈度。地表破坏现象 地裂缝 喷砂冒水 滑坡与塌方 震陷地震破坏效应地震破坏效应 对工程建筑的振动破坏 节律性破坏 水平偏振扭坏 强烈竖向地震力破坏 波的聚能破坏 共振破坏地震区建筑抗震设计原则：地震区建筑抗震设计原则：1.1.建筑场地选择建筑场地选择 地形平坦开阔；岩土坚硬均匀；无大的断裂带；地形平坦开阔；岩土坚硬均匀；无大的断裂带；地下水埋深大。地下水埋深大。2.2.地基持力层和基础方案的选择地基持力层和基础方案的选择 地基持力层应以基岩或硬土为好，避免以高压缩性土地基持力层应以基岩或硬土为好，避免以高压缩性土层或液化土层作持力层。宜采用桩基础

11、、筏基和箱基。层或液化土层作持力层。宜采用桩基础、筏基和箱基。3.3.建筑物结构形式和抗震措施建筑物结构形式和抗震措施 平立面形状宜简单，在转折处留抗震缝，加强整体结平立面形状宜简单，在转折处留抗震缝，加强整体结构刚度。构刚度。地震区公路的防震原则地震区公路的防震原则:一.平原区路基震害1.纵向开裂：发生在路肩与行车道之间、新老路堤之间。2.边坡滑动：由于碾压质量问题或坡脚水浸。3.路堤坍塌：由于低塑性粉土、砂土压实不够。4.路堤下沉：由于软弱粘土触变或粉砂土液化。5.纵向波浪变形：由于路堤走向和地震波一致。6.桥头路堤震害：下沉、开裂、坍塌。7.地裂缝：喷砂冒水。平原区路基防震原则：1.避：

12、河岸、水渠、低洼地带。2.查：液化砂、易触变粘土的分布。3.排水4.压实5.用粘性土做填筑材料。6.加强桥头路堤防护。二.山岭区路基震害1.路堑边坡：滑坡与崩塌。2.半填半挖边坡：上坍与下塌。3.挡土墙：砌缝开裂、墙体变形、墙体倾倒。山岭区路基防震原则：1.避：滑坡和崩塌的地段。2.减少对山体的破坏，控制挖方边坡高度。3.加强排水和坡脚支挡。4.在7度的烈度区内,挡土墙作抗震设计。桥梁震害:软基上9度区,墩台滑移和倒塌。防震原则：1.增加基础刚度和埋深。2.采用桩基础。3.减轻桥重，加强上部结构整体性。4.用抗震性能好的材料,如钢材和钢筋混凝土。建(构)筑物基础传来的荷载的能力。满足条件：(1).保证地基受荷后不会使地基发生破坏而丧失稳定(2).地基变形不超过建(构)筑物对地基要求的容许变形值谷中，路线应选择在岩层倾向背向山坡的一岸2.在断裂谷中，选择边坡相对稳定性大的一岸3.在岩层褶皱的边坡中，注意岩层倾向与边坡的关系。向斜山两侧边坡对路基有利，背斜山两侧边坡对路基稳定不利，单斜背向岩层倾向的山坡对路基有利，顺向岩层倾向的一侧山坡不利二、滑坡地带选线线原则六、桥位选择桥位选择原则