工程地質(zhì)分析原理

工程地質(zhì)分析原理緒論地質(zhì)環(huán)境對(duì)人類工程活動(dòng)的制約：人類工程活動(dòng)都是在一定地質(zhì)環(huán)境中進(jìn)行的，兩者之間必然產(chǎn)生特定的相互關(guān)聯(lián)和相互制約。地質(zhì)環(huán)境對(duì)人類工程活動(dòng)的制約主要表現(xiàn)在三個(gè)方面，即:①影響工程活動(dòng)的安全。②影響工程建筑物的穩(wěn)定性和正常使用。③由于某些地質(zhì)條件不具備而使工程造價(jià)提高。地質(zhì)環(huán)境影響工程造價(jià)可以通過(guò)兩種不同方式：1）建筑場(chǎng)地選擇不當(dāng)；2）不能提供充分天然建筑材料；人類工程活動(dòng)又會(huì)以各種方式影響地質(zhì)環(huán)境：1）大量抽汲地下水或其它地下流體，降低了土體中的空隙液壓，引起了大范圍的地面沉降，使得沉降區(qū)內(nèi)已有建筑物的正常工作條件受到嚴(yán)重影響。2）修建高壩大水庫(kù)，大區(qū)域的水文動(dòng)態(tài)和水文地質(zhì)條件因之而改變，往往引起區(qū)域性的坍岸或浸沒(méi)。工程地質(zhì)學(xué)是研究人類工程活動(dòng)與地質(zhì)環(huán)境之間的相互制約關(guān)系，以便合理開(kāi)發(fā)和有效保護(hù)地質(zhì)環(huán)境，防治可能發(fā)生的地質(zhì)災(zāi)害，是工程地質(zhì)學(xué)的基本任務(wù)。工程地質(zhì)分析是地質(zhì)學(xué)的一個(gè)分支學(xué)科，其基本任務(wù)是分析工程地質(zhì)問(wèn)題產(chǎn)生的地質(zhì)條件、力學(xué)機(jī)制及其發(fā)展演化規(guī)律，以便正確評(píng)價(jià)和有效防治它們的不良影響，是工程地質(zhì)分析的基本任務(wù)。工程地質(zhì)學(xué)的特點(diǎn)是始終與工程實(shí)踐緊密聯(lián)系。4.工程地質(zhì)學(xué)的研究對(duì)象:工程地質(zhì)學(xué)的上述任務(wù)，必須要求對(duì)工程活動(dòng)的地質(zhì)環(huán)境――或稱工程地質(zhì)條件，進(jìn)行深入研究.工程地質(zhì)條件包括地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、地貌、水文地質(zhì)條件、巖土體的工程性質(zhì)、自然地質(zhì)現(xiàn)象和天然建筑材料等方面。主要的工程地質(zhì)問(wèn)題有：區(qū)域穩(wěn)定性問(wèn)題、巖（土）體穩(wěn)定問(wèn)題、與地下滲流相關(guān)的問(wèn)題以及與侵蝕淤積有關(guān)的工程地質(zhì)問(wèn)題等4個(gè)方面。第一章巖體：通常指地質(zhì)體中與工程建設(shè)有關(guān)的那一部分巖石，它處于一定的應(yīng)力狀態(tài)、被各種結(jié)構(gòu)面所分割。巖體具有一定的結(jié)構(gòu)特征，它由巖體中含有的不同類型的結(jié)構(gòu)面及其在空間的分布和組合狀況所確定。結(jié)構(gòu)面：是指巖體中具有一定方向、力學(xué)強(qiáng)度相對(duì)較低、兩向延伸（或具有一定厚度的地質(zhì)界面（或帶）。如巖層層面、軟弱夾層、各種成因的斷裂、裂隙等。由于這種界面中斷了巖體的連續(xù)性，故又稱不連續(xù)面。結(jié)構(gòu)體：結(jié)構(gòu)面在空間的分布和組合將巖體切割成形狀、大小不同的塊體，稱結(jié)構(gòu)體。結(jié)構(gòu)面的主要類型及特征:結(jié)構(gòu)面的成因分類（最基本的分類方法）：原生結(jié)構(gòu)面、構(gòu)造結(jié)構(gòu)面及淺、表生結(jié)構(gòu)面。巖體結(jié)構(gòu)分類:按建造特征可將巖體劃分為塊體狀（或整體狀）結(jié)構(gòu)、塊狀結(jié)構(gòu)、層狀結(jié)構(gòu)、碎塊狀結(jié)構(gòu)和散體狀結(jié)構(gòu)等類型。塊狀結(jié)構(gòu)代表巖性均一、無(wú)軟弱結(jié)構(gòu)面的巖體，含有原生結(jié)構(gòu)面具有較強(qiáng)的結(jié)合力，間距大于100cm。2~3100~50cm。不均一。為典型。另外，按巖體改造的程度可劃分為完整的、塊裂化或板裂化、碎裂化和散體化等四個(gè)等級(jí)。結(jié)構(gòu)面校正的內(nèi)容：長(zhǎng)度校正、方位校正 第二章地殼巖體內(nèi)的天然應(yīng)力狀態(tài)，是指未經(jīng)人為擾動(dòng)的，主要是在重力場(chǎng)和構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)的綜合作用下，有時(shí)也在巖體的物理、化學(xué)變化及巖漿侵入等的作用下所形成的應(yīng)力狀態(tài)，常稱為天然應(yīng)力或初始應(yīng)力。地應(yīng)力在絕大部分地區(qū)以水平應(yīng)力為主。按成因，對(duì)構(gòu)成巖體應(yīng)力的各組分作如下分類：天然應(yīng)力或初始應(yīng)力；自重應(yīng)力；構(gòu)造應(yīng)力；活動(dòng)的、剩余的變異及殘余應(yīng)力感生應(yīng)力。自重應(yīng)力：在重力場(chǎng)作用下生成的應(yīng)力為自重應(yīng)力。構(gòu)造應(yīng)力：地殼運(yùn)動(dòng)在巖體內(nèi)形成的應(yīng)力稱為構(gòu)造應(yīng)力?？煞譃椋夯顒?dòng)的構(gòu)造應(yīng)力和剩余的構(gòu)造應(yīng)力兩類。研究巖體天然應(yīng)力狀態(tài)的意義天然應(yīng)力狀態(tài)或地應(yīng)力場(chǎng)是工程巖體存在的基本環(huán)境條件之一。最大主應(yīng)力方向夾角關(guān)系。應(yīng)力軸空間展布的規(guī)律：大致以東經(jīng)105°的南北地震帶為界，東西兩部分的軸線方向明顯不同，西部為近南北向，東部則以近東西向?？傊罅繉?shí)測(cè)資料表明，世界上大多數(shù)地區(qū)巖體內(nèi)的天然應(yīng)力狀態(tài)是以水平應(yīng)力為主。河谷侵蝕側(cè)向卸荷：圖2-14P52?河谷下切或邊坡開(kāi)挖過(guò)程中，隨著邊坡側(cè)向應(yīng)力的解除（卸荷），邊坡產(chǎn)生回彈變形，邊坡應(yīng)力產(chǎn)生相應(yīng)的調(diào)整。――“駝峰應(yīng)力分布”?在峽谷地區(qū)谷底形成囊狀的“高應(yīng)力包”，因卸荷松弛出現(xiàn)應(yīng)力重分布現(xiàn)象，也會(huì)形成豎向的駝峰應(yīng)力。三、地表高地應(yīng)力區(qū)及其地質(zhì)地貌標(biāo)志：研究表明，與地表高應(yīng)力區(qū)分布相聯(lián)系的特征地質(zhì)地貌標(biāo)志，主要有如下諸方面。（一）天然條件下高水平應(yīng)力釋放有關(guān)的淺表生時(shí)效變形現(xiàn)象1、隆爆現(xiàn)象：表現(xiàn)為近地表出現(xiàn)細(xì)長(zhǎng)的隆褶或類似低角度逆斷層的斷隆，一般高度較?。?.5-2m），而延伸長(zhǎng)度較大。最早稱之為隆爆現(xiàn)象。2、谷下水平卸荷裂隙及谷坡內(nèi)的水平剪切蠕動(dòng)變形帶。3、應(yīng)力釋放型的深大拉張變形帶。4、席裝裂隙在出露于地表的侵入巖體內(nèi)，廣泛發(fā)育一種近水平平行分布的區(qū)域性裂隙，通常上部教密，向下逐漸變稀疏，這就是常稱的席裝裂隙。（二）與鉆進(jìn)有關(guān)的巖體應(yīng)力釋放及伴生的現(xiàn)象1、巖芯餅化現(xiàn)象：鉆進(jìn)過(guò)程中巖芯裂成餅狀的現(xiàn)象是高地應(yīng)力區(qū)所特有的巖體力學(xué)現(xiàn)象。2、鉆孔周圍巖體蔥皮化現(xiàn)象3、鉆孔崩落現(xiàn)象:研究發(fā)現(xiàn)，一些鉆孔的孔徑不是圓的，而呈橢圓型，長(zhǎng)短軸之差可達(dá)3-18cm。觀察表明：這種孔徑的增大是由于孔壁局部破損崩落所致，即鉆孔崩落。（三）與開(kāi)挖卸荷有關(guān)的巖體應(yīng)力釋放及伴生的變形破壞現(xiàn)象所謂新斷裂是指最新構(gòu)造構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)下形成與發(fā)展的斷裂。第三章變形：巖體承受應(yīng)力，就會(huì)在體積、形狀或宏觀連續(xù)性上發(fā)生某種變化。宏觀連續(xù)性無(wú)顯著變化者稱為變形。破壞：如果宏觀連續(xù)性發(fā)生了顯