工程地質(zhì)與水文地質(zhì)復(fù)習(xí)資料

1、工程地質(zhì)與水文地質(zhì)復(fù)習(xí)資料工程地質(zhì)與水文地質(zhì)復(fù)習(xí)材料工程地質(zhì)學(xué)：是調(diào)查、研究、解決與人類工程建 筑活動(dòng)有關(guān)的地質(zhì)問(wèn)題的科學(xué)。工程地質(zhì)條件：是指工程建筑物所在地區(qū)地質(zhì)環(huán) 境各項(xiàng)因素的綜合。這些因素包括：包括地形 地貌、地質(zhì)構(gòu)造、地層巖性、水文地質(zhì)條件、物 理地質(zhì)現(xiàn)象和天然建筑材料。工程地質(zhì)問(wèn)題：一是自然環(huán)境地質(zhì)因素對(duì)工程活 動(dòng)的制約和影響而產(chǎn)生的問(wèn)題。二是由工程活動(dòng) 而引起環(huán)境地質(zhì)條件的變化。從而形成的不利于 工程建設(shè)的新的地質(zhì)問(wèn)題。地球的構(gòu)造：地球的層圈構(gòu)造固體地球內(nèi)部由地殼、地幔、地核組成。圖地球?qū)尤?gòu)造圖 地質(zhì)作用的類型A.內(nèi)力地質(zhì)作用a.構(gòu)造運(yùn)動(dòng)b.巖漿作用c.變質(zhì) 作用d.地震B(yǎng)外力地

2、質(zhì)作用a風(fēng)化作用b.剝蝕作用c.搬運(yùn)作用d.沉積作用e.固結(jié)成巖作用C.工程地質(zhì)作用礦物是指在各種地質(zhì)作用中所形成的天然單質(zhì) 元素或化合物。造巖礦物：已發(fā)現(xiàn)的礦物有3000多種，但組成 巖石的主要礦物僅30余種，這些組成巖石的主 要礦物稱為造巖礦物。巖石：由一種礦物或多種礦物或巖屑組成的自然 集合體。巖漿巖的成因與產(chǎn)狀 巖漿巖：巖漿侵入地殼上部或噴出地表凝固而成 的巖石。巖漿：位于地殼深部和地幔中，以硅酸鹽為主和 一部分金屬硫化物、氧化物、水蒸氣及其他揮發(fā) 性物質(zhì)組成的高溫高壓熔融體。侵入巖：巖漿通過(guò)地殼運(yùn)動(dòng)沿地殼薄弱地帶上升 冷凝，侵入到上部巖層中形成的巖漿巖稱為侵入巖。噴出巖：巖漿沿著一定

3、通道噴出地表形成的巖石 稱為噴出巖。巖漿巖的結(jié)構(gòu)：指巖漿巖中礦物結(jié)晶的程度，晶 粒大小，以及他們彼此間相互組合關(guān)系。巖漿巖的構(gòu)造：是指巖石中的礦物在空間的排 列、配置和充填方式所形成的特征。常見的構(gòu)造有：1.塊狀構(gòu)造2.氣孔構(gòu)造3杏仁 構(gòu)造4.流紋構(gòu)造按SiO的含量:分成超基性巖、基性巖、中性巖2及酸性巖；根據(jù)巖漿冷凝環(huán)境:分成：噴出巖、侵入巖（深成巖、淺成巖） 沉積巖：在地殼表層常溫常壓條件，由風(fēng)化產(chǎn)物、 有機(jī)物和某些火山作用產(chǎn)生的物質(zhì)，經(jīng)搬運(yùn)、沉 積和固結(jié)成巖等一系列地質(zhì)作用而形成的巖石。沉積巖的形成過(guò)程:1.風(fēng)化階段（物理風(fēng)化.化 學(xué)風(fēng)化.生物風(fēng)化）2.搬運(yùn)階段3.沉積階段4.硬結(jié)成巖階

4、段.變質(zhì)巖的概念：由變質(zhì)作用形成的新巖稱為變質(zhì) 巖。變質(zhì)作用：地殼中原已形成的巖石，在受到高溫、III高壓和新的化學(xué)成分加入作用下，使原來(lái)巖石的 成分、結(jié)構(gòu)和構(gòu)造發(fā)生一系列變化，這種改變巖 石的作用稱為變質(zhì)作用。變質(zhì)作用的因素：高溫、高壓、新的化學(xué)成分加 變質(zhì)作用的類型:接觸變質(zhì)作用.區(qū)域變質(zhì)作用.動(dòng)力變質(zhì)作用 地層：一定地質(zhì)時(shí)期內(nèi)先后形成的具有一定的層 位的層狀和非層狀巖石的總稱。相對(duì)年代的確定：1.地層層位法2.古生物化石 法3.巖層接觸關(guān)系法（整合接觸.假整合接觸. 不整合接觸.侵入體的沉積接觸.侵入接觸）4. 巖性對(duì)比法 構(gòu)造運(yùn)動(dòng)：由地球內(nèi)力地質(zhì)作用引起的地殼變 化。是一種機(jī)械運(yùn)動(dòng)。按

5、運(yùn)動(dòng)方向可分為：水平 運(yùn)動(dòng)也稱為造山運(yùn)動(dòng)；垂直運(yùn)動(dòng)也稱為造陸運(yùn) 動(dòng)。地質(zhì)構(gòu)造:組成地殼的巖層或巖體在地應(yīng)力的長(zhǎng) 期作用下，發(fā)生變形、變位，形成各種構(gòu)造運(yùn)動(dòng) 的形跡，稱為地質(zhì)構(gòu)造。常見的地質(zhì)構(gòu)造有褶皺、 斷層和節(jié)理。斷層和節(jié)理又統(tǒng)稱斷裂構(gòu)造。產(chǎn)狀要素：走向、傾向和傾角褶皺構(gòu)造：是巖層在構(gòu)造運(yùn)動(dòng)中受力形成的連續(xù) 彎曲變形。褶皺有兩種基本類型：背斜和向斜。褶皺成因：水平側(cè)壓力作用下的巖層褶皺.垂直力作用下的巖層褶皺.力偶作用形成的褶皺斷裂構(gòu)造:地殼中巖層或巖體受力達(dá)到破裂強(qiáng)度 發(fā)生斷裂變形而形成的構(gòu)造。節(jié)理也叫裂隙，是巖體中巖塊沿破裂面沒(méi)有顯著 位移的斷裂構(gòu)造。斷層：巖層受力發(fā)生破裂，破裂面兩側(cè)巖塊

6、發(fā)生 明顯的位移，這種斷裂構(gòu)造稱斷層。斷層兩盤相對(duì)運(yùn)動(dòng)分類：1.正斷層2.逆斷層3.平移斷層斷層的野外識(shí)別標(biāo)志：1.地貌標(biāo)志（1）斷層崖 通常是挽近活動(dòng)斷層面形成的陡崖。正斷層相對(duì) 容易形成，發(fā)育于盆地、平原與山地（脈）之間（2）斷層三角面通常是活動(dòng)斷層面形成的陡崖受與 崖面垂直方向的水流侵蝕切割、形成的沿?cái)鄬幼?向分布的一系列三角形陡崖。也發(fā)育于盆地、平 原與山地（脈）接合部（3）錯(cuò)斷的山脊通常是平 移活動(dòng)斷層相對(duì)平移錯(cuò)動(dòng)，造成某一方向的山脊 發(fā)生突然的、有規(guī)律的錯(cuò)斷（4）橫切山嶺走向 的平原與山地的接觸帶（5）串珠狀湖泊一洼地（6）帶狀分布的泉水（7）錯(cuò)斷的水系、河流2 地質(zhì)標(biāo)志（1）錯(cuò)斷

7、線狀、面狀地質(zhì)體（2）斷層 面（帶）的構(gòu)造特征（擦痕和階步.牽引現(xiàn)象.伴生節(jié)理.構(gòu)造透鏡體.斷層巖.斷層泥）（3）地層重復(fù)和缺失（4）線狀巖漿活動(dòng)與礦化作用（5）巖相和地層厚度的突變活斷層：是現(xiàn)今仍在活動(dòng)或者近期有過(guò)活動(dòng)，不 久的將來(lái)還可能活動(dòng)的斷層。按活動(dòng)性質(zhì)分：1蠕變型活斷層2突發(fā)型活斷層 地震:接近地球表面的巖層中彈性波傳播所引起 的震動(dòng)稱為地震。構(gòu)造地震：它產(chǎn)生于板塊邊緣和板塊內(nèi)部的活動(dòng) 構(gòu)造帶，地殼和上地幔巖石在地球內(nèi)力作用下， 產(chǎn)生構(gòu)造變形積蓄應(yīng)變能，一旦達(dá)到巖體強(qiáng)度極 限，就會(huì)發(fā)生突然的剪切破裂或沿已有破裂面產(chǎn)生突然錯(cuò)動(dòng)，積蓄的應(yīng)變能就會(huì)以彈性波的形式突然釋放使地殼震動(dòng)而發(fā)生地震

8、。水庫(kù)地震：水庫(kù)蓄水后，使庫(kù)壩區(qū)及其臨近地區(qū) 地震活動(dòng)明顯增加的現(xiàn)象。水庫(kù)地震的特征：（1）高壩水庫(kù)發(fā)震機(jī)率高： 壩高越高、庫(kù)容越大，發(fā)震機(jī)率越高（2）水庫(kù) 地震與庫(kù)水位升降有關(guān)，無(wú)明顯規(guī)律性（3）震 中密集于庫(kù)壩區(qū)附近（4）震源淺，震級(jí)低，烈 度高（5）前震多，余震長(zhǎng)。風(fēng)化：巖石經(jīng)受水、氣、熱及生物等因素作用，使巖石逐漸破碎、疏松或礦物成分發(fā)生變化的現(xiàn) 象稱為風(fēng)化。風(fēng)化作用：引起這種變化的作用稱為風(fēng)化作用。影響風(fēng)化作用的因素：1.氣候因素2.地形因素 3.地質(zhì)因素 巖石風(fēng)化的防治：1.挖除法2.抹面法3.膠結(jié)灌 漿法4.排水法河流的侵蝕作用分類:1-按照侵蝕方式分：機(jī)械侵蝕，化學(xué)溶蝕2.按照

9、侵蝕方向分：下蝕作用，側(cè)向侵蝕作用。水流的搬運(yùn)作用搬運(yùn)形式：機(jī)械搬運(yùn)（碎屑物）、化學(xué)搬運(yùn)（溶于水中的各種化合物）碎屑物的搬運(yùn)形式：推移質(zhì)，懸移質(zhì)（根據(jù)流速 變化相互轉(zhuǎn)化）河流的沉積作用：山口沉積作用.谷底沉積作 用.河口沉積作用.階地：在河谷發(fā)育過(guò)程中，由于地殼上升或氣候 變化等因素的影響，使河流下切，河床不斷加深， 原先的河床或河漫灘相對(duì)抬升，高出一般洪水 位，形成順河谷呈帶狀分布的平臺(tái)，這種地貌形 態(tài)稱為階地。階地類型：侵蝕階地.基座階地.堆積階地（上 迭階地.內(nèi)迭階地）巖溶作用：凡是以地下水為主、地表水為輔，以 化學(xué)過(guò)程為主、機(jī)械過(guò)程為輔的對(duì)可溶性巖石的 破壞和改造作用都叫巖溶作用。這種

10、作用所造成 的地表形態(tài)和地下形態(tài)叫巖溶地貌。巖溶：巖溶作用及其所產(chǎn)生的水文現(xiàn)象和地貌現(xiàn) 象統(tǒng)稱巖溶。巖溶發(fā)育的必要條件碳酸鹽類巖石（溶解度最小，但分布最廣）（1）可可溶性的巖石 硫酸鹽類巖石（石膏等）氯化鹽類巖石（鹽石等）透水性愈好，巖溶愈發(fā)育巖層的透水性透水性決定于裂隙是否發(fā)育孔隙是否發(fā)育、風(fēng)化程度如何溶解力取決于水中的。2含量（主要是侵蝕性。2）水的溶解能力任2含量越高，溶解力越強(qiáng)水中岡的來(lái)源雨水溶解空氣中的CO 生物化學(xué)作用水的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)指水的循環(huán)交替交替循環(huán)條件越好，巖溶越發(fā)育巖溶形態(tài)的垂直分帶位置：地表以下、最高水位以上（1）巖溶垂直發(fā)育帶 水流特征：垂直運(yùn)動(dòng)巖溶特點(diǎn)：巖溶連通性差位置

11、：地下水最高水位和最低水位之間（2）巖溶水平、垂直交替發(fā)育帶水流特征：水平、垂直兩向流（分期巖溶特點(diǎn)：巖溶連通性較好位置：最低地下水位以下，下限為地方性侵蝕基準(zhǔn)面（3）巖溶水平發(fā)育帶水流特征：水平方向?yàn)橹鲙r溶特點(diǎn)：發(fā)育大量巖溶、暗河、地下湖泊位置：水平巖溶帶以下（4）巖溶深部循環(huán)帶水流特征：不受基準(zhǔn)侵蝕面的控制，在構(gòu)造控制下向更遠(yuǎn)更低的排泄區(qū)流動(dòng) 巖溶特點(diǎn)：巖溶主要為溶隙和溶孔圖巖溶垂直分帶示意圖1上層滯水；2一地下最高水位線；3一地下水最低水位線；4一地下水流向；5一分帶編號(hào)地下水：埋藏在地表以下巖層或土層空隙中的各 種狀態(tài)的水。根據(jù)巖石空隙的成因不同分為：孔隙、裂隙和溶 隙。上層滯水、潛水

12、、承壓水上層滯水：包氣帶中局部隔水層之上的重力水稱 上層滯水。上層滯水埋藏接近地表，接受大氣降 水的補(bǔ)給，補(bǔ)給區(qū)與分布區(qū)一致，以蒸發(fā)的形式 或向隔水底板邊緣排泄。潛水：埋藏在地面以下第一個(gè)穩(wěn)定隔水層之上具 有自由水面的重力水叫潛水（潛水等水位線圖有 以下用途：1.確定潛水流方向2.計(jì)算潛水的水 力坡度3.確定潛水與地表水的關(guān)系4.確定潛水 的埋藏深度）承壓水：承壓水是指充滿在兩個(gè)隔水層之間的含 水層中，具有承壓性質(zhì)的地下水。孔隙水、裂隙水、巖溶水孔隙水：埋藏并運(yùn)移于松散沉積物一一即孔隙巖 層中的地下水稱為孔隙水。裂隙水:埋藏在堅(jiān)硬巖石裂隙中的地下水稱為裂 隙水（風(fēng)化裂隙水.成巖裂隙水.構(gòu)造裂隙

13、水）地下水引起的工程地質(zhì)問(wèn)題主要包括：1.地基沉 降2.流砂3.潛蝕對(duì)建筑工程的影響4.地下水的 浮托作用5.基坑突涌6.地下水對(duì)鋼筋混凝土的 腐巖土體：指工程影響范圍內(nèi)的巖石和土的綜合體巖（土）體的結(jié)構(gòu)特征軟弱夾層：力學(xué)強(qiáng)度低.泥炭含量高.遇水易軟化.延伸較長(zhǎng).厚度較薄的軟弱夾層結(jié)構(gòu)面：巖體中的各種物質(zhì)分異面.破裂面及軟弱夾層結(jié)構(gòu)體：巖體中被各種成因的結(jié)構(gòu)面所圍限的相 對(duì)完整的塊體結(jié)構(gòu)面的成因類型：1.原生結(jié)構(gòu)面2.構(gòu)造結(jié)構(gòu)面3.次生結(jié)構(gòu)面導(dǎo)致壩體破壞的巖體失穩(wěn)形式壓縮變形滑動(dòng)破壞（最主要的破壞形式）壩基不均勻沉陷的地質(zhì)因素壩基或兩岸巖性軟硬不一，彈性模量相差懸殊斷層破碎帶因素壩基或兩岸巖體

14、中有較大的裂隙密集帶全強(qiáng)風(fēng)化帶有溶蝕洞穴或潛蝕掏空現(xiàn)象壩基巖體滑動(dòng)破壞類型：1.表層滑動(dòng)2.淺層滑動(dòng)3.深層滑動(dòng)潛蝕：在巖層中由于滲透水流的沖刷作用，將其 中的細(xì)小顆粒沖走帶出的現(xiàn)象。壩基處理清基：指將壩基表部松散軟弱、風(fēng)化破碎的巖層及淺部的軟弱夾層開挖清除，使壩體放在比較新鮮完整的巖體或較致密、堅(jiān)實(shí)的土層上的工作 裂隙巖層的處理 軟弱破壞帶的處理固結(jié)灌漿 裂隙巖層的處理接觸灌漿 帷幕灌漿軟弱破碎帶的處理陡傾角：混凝土塞、拱緩傾角!明挖或洞挖預(yù)應(yīng)力錨固或混凝土鍵邊坡巖體的破壞與變形松弛張裂蠕動(dòng)：深層蠕動(dòng).表層蠕動(dòng)崩塌：陡峭邊坡崖壁上，由于陡傾裂隙的切割， 導(dǎo)致巖體突發(fā)傾倒崩落，堆積與坡腳的過(guò)程

15、。4、滑坡：邊坡巖（土）體主要在重力作用下， 沿貫通的剪切破壞面發(fā)生滑動(dòng)破壞的現(xiàn)象?；路诸愴槍踊瑒?dòng)：順層面、片理面等結(jié)構(gòu)面滑下按滑動(dòng)面與層面的關(guān)系q切層滑動(dòng)：沿與層面或片理面相切的軟弱 結(jié)構(gòu)面滑動(dòng)均質(zhì)滑動(dòng)：滑動(dòng)發(fā)生于巖性均一的巖體中牽引式滑坡 滑坡分類按滑動(dòng)的力學(xué)特征推動(dòng)式滑坡 平移式滑動(dòng)淺層滑坡（滑動(dòng)面埋深僅數(shù)米）按滑動(dòng)面埋深q中層滑動(dòng)（滑動(dòng)面埋深數(shù)米20米） 深層滑動(dòng)（滑動(dòng)面埋深20米50米） 極深層滑動(dòng)（滑動(dòng)面埋深大于50米）影響邊坡穩(wěn)定性的因素：1.地貌、坡形條件2.地層和巖性條件3.地質(zhì)構(gòu)造和巖體結(jié)構(gòu)條件4.地下水活動(dòng)不穩(wěn)定邊坡的防治措施：1.防地表水入滲2.削坡減重3.修建支檔建

16、筑4.錨固措施5.噴射混凝土護(hù)面EJ洞室圍巖：應(yīng)力重分布所影響到的那一部分巖體 山巖壓力(圍巖壓力)：圍巖的強(qiáng)度適應(yīng)不了圍 巖應(yīng)力而產(chǎn)生塑性變形或破壞時(shí)，作用在支護(hù)或 襯砌上的力。彈性抗力：一般指有壓隧洞充水后，圍巖在內(nèi)水 壓力作用下產(chǎn)生壓縮變形的同時(shí)對(duì)襯砌所形成 的反力。提高圍巖穩(wěn)定性的措施盡量少擾動(dòng)圍巖采用先進(jìn)的隧道工程設(shè)計(jì)和施工方法,NATM、盡可能采用控制爆破和全斷面隧道掘進(jìn)機(jī)開挖(TMB)用連續(xù)支護(hù)(柔性支護(hù))代替?zhèn)鹘y(tǒng)支護(hù)(剛 性支護(hù))工程地質(zhì)勘察工作一般可劃分為規(guī)劃、可行性研 究、初步設(shè)計(jì)和技施設(shè)計(jì)四個(gè)勘察階段。1=鉆探是利用一定的設(shè)備和工具，在人力或動(dòng)力的 帶動(dòng)下旋轉(zhuǎn)切割或沖擊鑿

17、碎巖石，形成一個(gè)直徑 較小而深度較大的圓形鉆孔。通過(guò)取出巖芯可直 觀地確定地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、巖體風(fēng)化特征等。 坑探是用人工或機(jī)械掘進(jìn)的方式來(lái)探明地表以 下淺部的工程地質(zhì)條件，主要包括探坑、探槽、 淺井、斜井、豎井、平洞等計(jì)算例題：根據(jù)下列資料計(jì)算在寬為200米的河岸流向河流的潛水流量，并確定離鉆孔1為110 米處的潛水位標(biāo)高。河岸鉆孔2的隔水層標(biāo)高為 10.52米，河水標(biāo)高為50.12米，距鉆孔2為500 米的鉆孔1揭露的隔水層標(biāo)高也為10.52米，潛 水面標(biāo)高為50.82米。巖層滲透系數(shù)10.00米/天。解：求h1和h2h 2 - h 2122/滑動(dòng)面為單一平面的一般計(jì)算（底庫(kù)侖定理）假定條件J 垂直于滑動(dòng)方向上取一個(gè)單位寬度計(jì)算 i只考慮自重，不考慮側(cè)向摩擦力計(jì)算公式BG sin a安全系數(shù)4c+tgayh sin 2aK _ Gcosatg甲 + cL _ tg 十 cL tgaG sin ac讀圖（a）直立褶皺（b）斜歪褶皺（c）倒轉(zhuǎn)褶皺