2工程地質(zhì)概述ppt課件

1、第二章第二章 Introduction to Engineering Geology2 工程地質(zhì)概述工程地質(zhì)概述本章內(nèi)容本章內(nèi)容巖石的類型和特征土的成因類型 地質(zhì)作用與地質(zhì)構(gòu)造 不良地質(zhì)條件 地下水 2 工程地質(zhì)概述工程地質(zhì)概述2-1 巖石的類型和特征巖石巖石地球由一種或由一種或多種礦物多種礦物組合而成組合而成的礦物集的礦物集合體合體 強(qiáng)度和穩(wěn)定性強(qiáng)度和穩(wěn)定性成分成分性質(zhì)性質(zhì)變化變化2 工程地質(zhì)概述工程地質(zhì)概述一、主要的造巖礦物一、主要的造巖礦物礦物：地殼中天然生成的自然元素或化合礦物：地殼中天然生成的自然元素或化合物物 。造巖礦物造巖礦物 ：組成巖石的礦物：組成巖石的礦物3030余種）余種）

2、 。礦物礦物 原生礦物：由巖漿冷凝生成原生礦物：由巖漿冷凝生成次生礦物：由原生礦物風(fēng)化生成次生礦物：由原生礦物風(fēng)化生成2 工程地質(zhì)概述工程地質(zhì)概述二、巖石的成因類型巖石巖石巖漿巖巖漿巖沉積巖沉積巖變質(zhì)巖變質(zhì)巖由巖漿侵入地殼或噴出地表而形成由巖漿侵入地殼或噴出地表而形成 在地表由原巖經(jīng)風(fēng)化剝蝕作用而形在地表由原巖經(jīng)風(fēng)化剝蝕作用而形成的巖石碎屑、溶液析出物或有機(jī)成的巖石碎屑、溶液析出物或有機(jī)質(zhì)等，經(jīng)搬運(yùn)到陸地低洼處或海洋質(zhì)等，經(jīng)搬運(yùn)到陸地低洼處或海洋中沉積，再經(jīng)成巖作用而形成中沉積，再經(jīng)成巖作用而形成 巖石由于地殼運(yùn)動和巖漿活動等的巖石由于地殼運(yùn)動和巖漿活動等的影響發(fā)生礦物成分、結(jié)構(gòu)構(gòu)造的改影響發(fā)

3、生礦物成分、結(jié)構(gòu)構(gòu)造的改變而形成新的巖石變而形成新的巖石 地表分布最廣地表分布最廣根據(jù)巖石的外觀特征用肉眼和簡單工具進(jìn)行鑒別根據(jù)巖石的外觀特征用肉眼和簡單工具進(jìn)行鑒別 2 工程地質(zhì)概述工程地質(zhì)概述2-2 土的成因類型巖石巖石地球土土地球土：第四紀(jì)沉積物土：第四紀(jì)沉積物殘積土殘積土坡積土坡積土湖積土湖積土沖積土沖積土洪積土洪積土海積土海積土冰積土冰積土風(fēng)積土風(fēng)積土2 工程地質(zhì)概述工程地質(zhì)概述殘積土巖石經(jīng)風(fēng)化后未被搬運(yùn)而殘留于原地的碎巖石經(jīng)風(fēng)化后未被搬運(yùn)而殘留于原地的碎屑物質(zhì)所組成的土體屑物質(zhì)所組成的土體 殘積土的分布受地形控制殘積土的分布受地形控制 殘積土中殘留碎屑的礦物成分，在很大程殘積土中殘

4、留碎屑的礦物成分，在很大程度上與下臥母巖一致度上與下臥母巖一致 2 工程地質(zhì)概述工程地質(zhì)概述坡積土坡積土l 雨雪水流將高處的巖石風(fēng)化產(chǎn)物，順坡向下搬運(yùn)搬運(yùn)，或由于重力的作用而沉積在較平緩的山坡或坡角處的土 l 一般分布在坡腰或坡腳，其上部與殘積土相接 l 隨斜坡自上而下逐漸變緩，呈現(xiàn)由粗而細(xì) l 礦物成分與下臥基巖沒有直接關(guān)系 2 工程地質(zhì)概述工程地質(zhì)概述洪積土洪積土l 由暴雨或大量融雪驟然集聚而成的暫時性山洪急流，將大量的基巖風(fēng)化產(chǎn)物或?qū)⒒鶐r剝蝕、搬運(yùn)、堆積于山谷沖溝出口或山前傾斜平原而形成的堆積物l 離山區(qū)由近漸遠(yuǎn)顆粒呈現(xiàn)由粗到細(xì)的分選作用 l地貌特征，靠山近處窄而陡，離山較遠(yuǎn)處寬而緩，形

5、似扇形或錐體，稱為洪積扇錐） 2 工程地質(zhì)概述工程地質(zhì)概述沖積土平原河谷橫斷面示例 山區(qū)河谷橫斷面示例 l 河流兩岸的基巖及其上部覆蓋的松散物質(zhì)，被河流流水剝蝕后，經(jīng)搬運(yùn)、沉積于河流坡降平緩地帶而形成的沉積土 l 具有明顯的層理構(gòu)造 ，具有明顯的分選現(xiàn)象l 可分為平原河谷沖積土、山區(qū)河谷沖積土和三角洲沖積土等類型 2 工程地質(zhì)概述工程地質(zhì)概述2-3 2-3 地質(zhì)作用與地質(zhì)構(gòu)造地質(zhì)作用與地質(zhì)構(gòu)造一、地質(zhì)作用一、地質(zhì)作用概念：引起地殼成分和構(gòu)造以及地表形概念：引起地殼成分和構(gòu)造以及地表形態(tài)發(fā)生變化的作用。態(tài)發(fā)生變化的作用。分類：內(nèi)力地質(zhì)作用和外力地質(zhì)作用。分類：內(nèi)力地質(zhì)作用和外力地質(zhì)作用。地貌：地

6、殼在內(nèi)力和外力地質(zhì)作用下，地貌：地殼在內(nèi)力和外力地質(zhì)作用下，形成了各種類型的地形。形成了各種類型的地形。 基巖：原來生成的、具有一定連續(xù)性的基巖：原來生成的、具有一定連續(xù)性的巖石巖石 覆蓋土：覆蓋在基巖之上的各種成因的覆蓋土：覆蓋在基巖之上的各種成因的沉積物沉積物 2 工程地質(zhì)概述工程地質(zhì)概述二、地質(zhì)構(gòu)造二、地質(zhì)構(gòu)造基本概念：地殼中的巖體由于受到地殼基本概念：地殼中的巖體由于受到地殼運(yùn)動的作用而發(fā)生連續(xù)或不連續(xù)的永運(yùn)動的作用而發(fā)生連續(xù)或不連續(xù)的永久性形變而形成的種種構(gòu)造形態(tài)。久性形變而形成的種種構(gòu)造形態(tài)?；绢愋突绢愋?褶皺構(gòu)造：地殼運(yùn)動使層狀巖層在構(gòu)造褶皺構(gòu)造：地殼運(yùn)動使層狀巖層在構(gòu)造應(yīng)力

7、作用下形成一系列波狀彎曲而未應(yīng)力作用下形成一系列波狀彎曲而未喪失其連續(xù)性的構(gòu)造。分為背斜和向喪失其連續(xù)性的構(gòu)造。分為背斜和向斜兩種。斜兩種。 斷裂構(gòu)造：在地殼運(yùn)動的作用下，巖層斷裂構(gòu)造：在地殼運(yùn)動的作用下，巖層喪失了原有的連續(xù)完整性，在其內(nèi)部喪失了原有的連續(xù)完整性，在其內(nèi)部產(chǎn)生了許多斷裂面。分為節(jié)理和斷層產(chǎn)生了許多斷裂面。分為節(jié)理和斷層兩種類型。兩種類型。2 工程地質(zhì)概述工程地質(zhì)概述地質(zhì)構(gòu)造褶皺地質(zhì)構(gòu)造褶皺2 工程地質(zhì)概述工程地質(zhì)概述地質(zhì)構(gòu)造節(jié)理地質(zhì)構(gòu)造節(jié)理2 工程地質(zhì)概述工程地質(zhì)概述地質(zhì)構(gòu)造斷層地質(zhì)構(gòu)造斷層2 工程地質(zhì)概述工程地質(zhì)概述三、地質(zhì)年代三、地質(zhì)年代基本概念：基本概念： 地殼發(fā)展歷史

8、與地殼運(yùn)動、沉積地殼發(fā)展歷史與地殼運(yùn)動、沉積環(huán)境及生物演化相應(yīng)的時代段落，地環(huán)境及生物演化相應(yīng)的時代段落，地質(zhì)年代有絕對的和相對的之分，相對質(zhì)年代有絕對的和相對的之分，相對地質(zhì)年代在地史的分析中廣為應(yīng)用。地質(zhì)年代在地史的分析中廣為應(yīng)用。地質(zhì)年代的劃分：地質(zhì)年代的劃分： 代代 紀(jì)紀(jì) 世世 期期地質(zhì)年代對應(yīng)的地層單位：地質(zhì)年代對應(yīng)的地層單位： 界界 系系 統(tǒng)統(tǒng) 階階層）層）2 工程地質(zhì)概述工程地質(zhì)概述2-4 不良地質(zhì)條件斷層斷層巖層節(jié)理發(fā)育巖層節(jié)理發(fā)育山坡滑動山坡滑動河床沖淤河床沖淤岸坡失穩(wěn)岸坡失穩(wěn)河溝側(cè)向位移河溝側(cè)向位移2 工程地質(zhì)概述工程地質(zhì)概述不良地質(zhì)條件山坡滑動不良地質(zhì)條件山坡滑動2 工程

9、地質(zhì)概述工程地質(zhì)概述不良地質(zhì)條件岸坡失穩(wěn)與河床沖淤不良地質(zhì)條件岸坡失穩(wěn)與河床沖淤2 工程地質(zhì)概述工程地質(zhì)概述2-5 地下水 上層滯水上層滯水 埋藏在地表淺處、局埋藏在地表淺處、局部隔水層透水體的上部部隔水層透水體的上部且具有自由且具有自由 水面的地下水。水面的地下水。 潛水潛水 埋藏在地表以下第一埋藏在地表以下第一個穩(wěn)定隔水層以上的具有自個穩(wěn)定隔水層以上的具有自由水面的地下水。由水面的地下水。 承壓水承壓水 充滿于兩個連續(xù)的穩(wěn)充滿于兩個連續(xù)的穩(wěn)定隔水層之間的含水層中的定隔水層之間的含水層中的地下水。地下水。 1-上層滯水；2-潛水；3-承壓水一、地下水的埋藏條件一、地下水的埋藏條件2 工程地質(zhì)

10、概述工程地質(zhì)概述二、土的滲透性二、土的滲透性碎散性碎散性多孔介多孔介質(zhì)質(zhì)三相體系三相體系孔隙流體流動孔隙流體流動滲流滲流水、氣等在土體孔隙中流動的現(xiàn)象水、氣等在土體孔隙中流動的現(xiàn)象滲透性滲透性土具有被水、氣等流體透過的性質(zhì)土具有被水、氣等流體透過的性質(zhì)土顆粒土顆粒土中水土中水滲流滲流滲透特性滲透特性強(qiáng)度特性強(qiáng)度特性變形特性變形特性土木工程領(lǐng)域內(nèi)的許多工程實(shí)土木工程領(lǐng)域內(nèi)的許多工程實(shí)踐都與土的滲透性密切相關(guān)。踐都與土的滲透性密切相關(guān)。 2 工程地質(zhì)概述工程地質(zhì)概述滲水壓力滲流量滲透變形透水層透水層不透水層不透水層基坑基坑板樁墻板樁墻板樁圍護(hù)下的基坑滲流2 工程地質(zhì)概述工程地質(zhì)概述滲流量透水層透水

11、層不透水層不透水層天然水面天然水面井點(diǎn)降水漏斗狀潛水面漏斗狀潛水面Q2 工程地質(zhì)概述工程地質(zhì)概述ABL透水層透水層不透水層不透水層基坑基坑板樁墻板樁墻達(dá)西定律達(dá)西定律ABLH1H2zAzBHH00基準(zhǔn)基準(zhǔn)面面水力坡降線水力坡降線hAhB v = k i 2 工程地質(zhì)概述工程地質(zhì)概述達(dá)西定律達(dá)西定律vk i 滲透定律i：水力梯度，或水力坡降：水力梯度，或水力坡降vi注意：注意：l v是假想滲流速度，土體試樣全斷面的平均滲流速度。是假想滲流速度，土體試樣全斷面的平均滲流速度。l 在砂土中水的運(yùn)動符合于達(dá)西定律；而在粘性土中只有在砂土中水的運(yùn)動符合于達(dá)西定律；而在粘性土中只有當(dāng)水力梯度超過所謂起始梯

12、度時才開始發(fā)生滲流。當(dāng)水力梯度超過所謂起始梯度時才開始發(fā)生滲流。l 對于礫石、卵石等粗粒土中的滲流，一般速度較大，達(dá)對于礫石、卵石等粗粒土中的滲流，一般速度較大，達(dá)西定律不再適用，工程中采用經(jīng)驗(yàn)公式求滲透速度。西定律不再適用，工程中采用經(jīng)驗(yàn)公式求滲透速度。 l 土的滲透系數(shù)可以通過室內(nèi)滲透試驗(yàn)或現(xiàn)場抽水試驗(yàn)來土的滲透系數(shù)可以通過室內(nèi)滲透試驗(yàn)或現(xiàn)場抽水試驗(yàn)來測定。測定。 k: 反映土的透水性能的系數(shù)，稱為滲透系數(shù)反映土的透水性能的系數(shù)，稱為滲透系數(shù)物理意義：水力坡降物理意義：水力坡降i i1 1時的滲流速度時的滲流速度單位：單位：mm/s, cm/s, m/s, m/daymm/s, cm/s,

13、 m/s, m/day適用條件：層流，即流速不大時，可用雷諾數(shù)適用條件：層流，即流速不大時，可用雷諾數(shù) Re進(jìn)行判斷進(jìn)行判斷2 工程地質(zhì)概述工程地質(zhì)概述三、動水力和滲流破壞三、動水力和滲流破壞動水力的概念動水力的概念物理意義：地下水的滲流對單位體積物理意義：地下水的滲流對單位體積 土體內(nèi)土骨架所產(chǎn)生的力。土體內(nèi)土骨架所產(chǎn)生的力。GD= wi大?。捍笮。悍较颍号c方向：與i方向一致均質(zhì)土與滲流方向一致）方向一致均質(zhì)土與滲流方向一致）作用對象：土骨架作用對象：土骨架一. 動水力滲透力）2 工程地質(zhì)概述工程地質(zhì)概述基本類型基本類型 二二. . 滲流破壞滲流破壞流砂流砂管涌管涌土工建筑物及地基由于滲流作

14、用而出現(xiàn)的破壞形成條件形成條件 防治措施防治措施 2 工程地質(zhì)概述工程地質(zhì)概述粘性土粘性土k1k2砂性土砂性土k2壩體壩體1. 1. 基本類型基本類型 流砂流砂在向上的動水力作用下，表層局部土體顆粒同時發(fā)生懸浮移動的現(xiàn)象在向上的動水力作用下，表層局部土體顆粒同時發(fā)生懸浮移動的現(xiàn)象criiGW0D和土的密實(shí)程度有關(guān)cri滲流滲流原因：原因：2 工程地質(zhì)概述工程地質(zhì)概述 scrFiii Fs: 安全系數(shù)安全系數(shù)1.52.0 i : 允許坡降允許坡降i icr :土體處于穩(wěn)定狀態(tài)土體處于穩(wěn)定狀態(tài)土體發(fā)生流砂破壞土體發(fā)生流砂破壞土體處于臨界狀態(tài)土體處于臨界狀態(tài)流砂的形成條件流砂的形成條件經(jīng)驗(yàn)判斷：經(jīng)驗(yàn)

15、判斷：無壓重時：無壓重時：2 工程地質(zhì)概述工程地質(zhì)概述管涌管涌原因：原因：內(nèi)因內(nèi)因 有足夠多的粗顆粒形有足夠多的粗顆粒形成大于細(xì)粒徑的孔隙通道成大于細(xì)粒徑的孔隙通道外因外因滲透力足夠大滲透力足夠大 在滲流作用下，一定級配的無粘性土中的細(xì)小顆粒，通過較大顆在滲流作用下，一定級配的無粘性土中的細(xì)小顆粒，通過較大顆粒所形成的孔隙發(fā)生移動，最終在土中形成與地表貫通的管道。粒所形成的孔隙發(fā)生移動，最終在土中形成與地表貫通的管道。管涌管涌破壞二. 滲流破壞2 工程地質(zhì)概述工程地質(zhì)概述流土與管涌的比較流土與管涌的比較 流砂流砂土體局部范圍的顆粒同時發(fā)土體局部范圍的顆粒同時發(fā)生移動生移動管涌管涌只發(fā)生在水流滲出的表層只發(fā)生在水流滲出的表層只要滲透力足夠大，可只要滲透力足夠大，可發(fā)生在任何土中發(fā)生在任何土中破壞過程短破壞過程短導(dǎo)致下游坡面產(chǎn)生局部滑動等導(dǎo)致下游坡面產(chǎn)生局部滑動等現(xiàn)象現(xiàn)象位置位置土類土類歷時歷時后果后果土體內(nèi)細(xì)顆粒通過粗粒形成的土體內(nèi)細(xì)顆粒通過粗粒形成的孔隙通道移動孔隙通道移動可發(fā)生于土體內(nèi)部和滲流可發(fā)生于土體內(nèi)部和滲流溢出處溢出處一般發(fā)生在特定級配的無一般發(fā)生在特定級配的無粘性土或分