工程地質(zhì)原理

．工程地質(zhì)學的定義是研究人類工程建設活動與自然地質(zhì)環(huán)境相互作用和相互影響的一門地質(zhì)科學。它以地學學科的理論為基礎，應用數(shù)學，力學的知識與成就和工程學科的技術(shù)與方法來解決與工程規(guī)劃，設計，施工和運營有關(guān)的地質(zhì)問題。工程活動：工程荷載、工程開挖、工程降排水、改變邊界條件地質(zhì)環(huán)境：工程地質(zhì)條件、區(qū)域地質(zhì)條件、構(gòu)造活動性。二．與工程建設有關(guān)的地質(zhì)條件之綜合，包括：地形地貌、②地層巖性、③地質(zhì)構(gòu)造、④水文地質(zhì)條件、⑤物理地質(zhì)現(xiàn)象、⑥天然建筑材料（⑦巖土體物理力學性質(zhì)、⑧物理地質(zhì)環(huán)境）。三．工程地質(zhì)學的基本任務評價場地的工程地質(zhì)條件；預測分析工程地質(zhì)條件的變化和工程地質(zhì)問題；選擇最佳場地，提出工程對策（因工程、因問題、因條件、因目的而異）；提出各設計階段所需的地質(zhì)資料，服務于工程建設全過程。四．．巖體的工程地質(zhì)特征：⑴巖體是復雜的地質(zhì)體形成過程復雜：地質(zhì)歷史的產(chǎn)物，經(jīng)歷多期構(gòu)造運動；組成復雜：巖性、風化狀態(tài)的多樣性；結(jié)構(gòu)復雜：存在大量各種成因的結(jié)構(gòu)面；處于復雜的、變化的地質(zhì)環(huán)境中。⑵巖體的強度主要取決于結(jié)構(gòu)面的強度⑶巖體的變形主要取決結(jié)構(gòu)面的閉合、壓縮、張裂和剪切滑移，巖體的破壞形式主要取決結(jié)構(gòu)面的組合形式⑷巖體中存在復雜的天然應力場、溫度場和滲流場。五．結(jié)構(gòu)面的定義：地質(zhì)歷史時期在巖土體中形成的、具有一定方向、延伸長、厚度薄、物理力學性質(zhì)差的各種地質(zhì)界面，包括物質(zhì)分異面、不連續(xù)面和軟弱夾層。不同成因的結(jié)構(gòu)面的自然特性、力學性質(zhì)、工程性質(zhì)不同。結(jié)構(gòu)面的成因類型⑴原生結(jié)構(gòu)面。定義：在成巖過程中形成的地質(zhì)界面，屬物質(zhì)分異面。包括：①沉積結(jié)構(gòu)面；火成結(jié)構(gòu)面；③變質(zhì)結(jié)構(gòu)面⑵構(gòu)造結(jié)構(gòu)面。定義：在構(gòu)造應力作用下形成的破裂面或破碎帶，屬不連續(xù)面。包括①斷層；②節(jié)理、裂隙；③層間錯動帶；④劈理⑶次生結(jié)構(gòu)面。定義：在地表條件下，由外動力地質(zhì)作用所形成的結(jié)構(gòu)面。包括①風化裂隙；②卸荷裂隙。六．巖石質(zhì)量指標（RQD）概念:用直徑為75mm的金剛石鉆頭和雙管單動巖芯管在巖石中鉆進，連續(xù)取芯，回次鉆進所取巖芯中，長度大于10cm的巖芯段長度之和與該回次進尺之比的百分數(shù)，表征巖體的節(jié)理、裂隙等發(fā)育程度的指標。七.無充填結(jié)構(gòu)而的強度取決干起伏形態(tài)、粗糙度和凸起體強度。有充填結(jié)構(gòu)面的強度取決于充填物的成分（尤其是粒度成分）和厚度。充填度充填物厚度與起伏差之比（t/h）八．結(jié)構(gòu)類型：整體結(jié)構(gòu)，塊狀結(jié)構(gòu)，層狀結(jié)構(gòu)，碎裂結(jié)構(gòu)，散體結(jié)構(gòu)。九?巖石（體）工程（Rockengineering）:以巖體為工程建筑物地基或環(huán)境，并對巖體進行開挖或加固的工程，包括地下工程和地面工程。工程巖體（Engineeringrockmass）:巖石工程影響范圍內(nèi)的巖體，包括地下工程圍巖、邊坡巖體、壩基和工業(yè)與民用建筑地基。巖體基本質(zhì)量（Rockmassbasicquality以BQ為代號）：巖體所固有的、影響工程巖體穩(wěn)定的最基本屬性，由巖石堅硬程度和巖體完整程度所決定。BQ的確定方法：BQ=90+3Rc+250Kv限制條件：①當Rc>90Kv+30時，Rc取90Kv+30；②當Kv>0.04Rc+0.4時,Kv取0.04Rc+0.4。十．土的工程分類作為建筑地基的巖土體，可分為：碎石土：粒徑大于2mm的顆粒含量超過全重50%的土。砂土：粒徑大于2mm的顆粒含量不超過全重50%，粒徑大于0.075mm的顆粒含量超過全重50%的土。粘性土：Ip>10的土。紅粘土：碳酸鹽巖系的巖石經(jīng)紅土化作用（氣候變化大，年降雨量大于蒸發(fā)量，氣候潮濕，物理、化學風化強烈）形成的高塑性粘土，其WL>50。粉土：IpW10的土，其性質(zhì)介于砂土和粘性土之間.人工填土：據(jù)組成和成因分：素填土：由碎石土、砂土、粉土、粘性土組成的填土；雜填土：含有建筑垃圾、工業(yè)廢料、生活垃圾等雜物的填土；沖填土：由水力沖填泥砂（或粉煤灰）形成的填土。第二章軟弱巖石的涵義：（1）據(jù)Rc的分類：堅硬巖石：Rc>60MPa。半（次）堅硬巖：30?60MPa軟弱巖石：V30MP。（2） 據(jù)成因?qū)浫鯉r石的分類：①軟質(zhì)巖（原生型，即通常所指的軟巖）：粘粒含量高、膠結(jié)差、片理發(fā)育，常見的軟質(zhì)巖：粘土巖、泥巖、頁巖、泥灰?guī)r；凝灰?guī)r；千枚巖、片巖②構(gòu)造巖或破碎巖（構(gòu)造型）：機械破碎、熱動力變質(zhì)作用（重結(jié)晶及變質(zhì)礦物）。常見的構(gòu)造巖：斷層破碎帶、侵入接觸帶。③風化巖（次生型，組成變差、結(jié)構(gòu)疏松）：物理風化、化學風化、生物風化。（3） 軟巖的工程地質(zhì)特征粘粒含量高或膠結(jié)差、結(jié)構(gòu)疏松；②強度低:承載能力差;尤其f、c值低,易出現(xiàn)巖體滑動?③變形模量小:易產(chǎn)生較大的沉陷或不均勻變形，導致建筑物失穩(wěn)?④水理性質(zhì)差:遇水易軟化,崩解；含水量變化時易出現(xiàn)明顯得膨脹或收縮;長期高水頭作用下,可能出現(xiàn)管涌或潛蝕現(xiàn)象?⑤流變效應明顯，長期強度低。巖體強度隨時間降低,影響長期其穩(wěn)定性。軟弱夾層：由力學強度明顯低于周圍巖石強度的軟弱介質(zhì)充填、具有泥質(zhì)和炭質(zhì)含量高、遇水易軟化、延伸長、厚度薄、物理力學性質(zhì)差等特點的結(jié)構(gòu)面。長委建議分為：軟巖夾層:夾在堅硬巖體中的薄層軟弱巖層。碎塊夾層:80%以上粒徑大于2mm的粗碎屑,粘粒含量少于10%。碎屑夾層:2~0.5mm的細碎屑30%,〉2mm的粗碎屑30~50%,粘粒10~30%。泥化夾層:結(jié)構(gòu)松散,粘粒含量>30%,含水量高,密度低.泥化夾層：巖體中受物理化學作用影響，其原狀結(jié)構(gòu)發(fā)生顯著變異且含有大量粘粒的軟弱夾層。泥化夾層按粒度成分和厚度變化可分為:全泥型：厚度大于3mm,不夾角礫。泥夾碎屑型：角礫含量小于10%的粘土層。泥夾粉砂和粉砂夾泥型：角礫含量小于10%的粉土層。泥膜型：不含角礫的薄粘土層。角礫夾泥型：角礫含量在10~50%的粘性土層。成因與分類：無統(tǒng)一標準，也可分為：原生型:構(gòu)造型:層間錯動帶;斷層破碎帶次生型:風化夾層。泥化夾層形成的基本條件:（1） 軟弱巖層是形成泥化夾層的物質(zhì)基礎：提供泥質(zhì)和炭質(zhì)礦物；（2） 構(gòu)造破壞是形成泥化夾層的主導因素：層間錯動對軟弱巖層的研磨作用；裂隙化破壞了硬巖對軟巖的保護作用。（3） 地下水和風化作用是形成泥化夾層的必要條件：地下水的浸泡、軟化、泥化、溶解和崩解作用；風化的機械破壞和化學作用。四．泥化夾層的基本特性具有明顯的錯動面和分帶性（裂隙帶、劈理帶、糜棱巖帶、泥化帶）；礦物成分以粘土礦物為主；粒度成分以粘粒和粉粒為主；化學成分以Si02、A1203、Fe203為主（含量比母巖高），次為CaO、MgO、Na20、K2O等（含量比母巖低）；水理性質(zhì):具有明顯的膨脹性?尤以蒙脫石為主時，膨脹量可達8%；滲流層狀分帶性以及集中滲流.物理力學性質(zhì)差，具有“三高”（高含水量、高崩解性、高分散性）“三低”（低重度、低強度、低模量）的特點；在長期滲水作用下:化學成分發(fā)生變化:溶解（鹽類、游離氧化物）、溶蝕（CaCO3）、膠溶（Si02）、陽離子交換（如Na+、K+與Ca+、Mg+）、氧化還原反應等；滲透穩(wěn)定性惡化：機械管涌、爆發(fā)式擠出破壞;抗剪強度降低.具有流變性，宜取長期強度或殘余強度（約為峰值強度的70~80%）。五．風化的定義：地表以及接近地表的巖石或礦物，由于溫度變化、大氣、水溶液和生物的作用，在原地所發(fā)生的一系列物理化學變化。影響風化的因素⑴巖石的成分與結(jié)構(gòu)。影響風化的速度、程度和風化巖特性。主要看：①生成條件與風化條件的差異；②顏色；③化學活動性；④均勻性。⑵地質(zhì)構(gòu)造。影響完整性一空隙率一增大巖石與地下水等風化因素的接觸面積一促使風化向內(nèi)部和縱深發(fā)展⑶氣候。決定氣溫、雨量、濕度，影響大：干旱地區(qū)；溫濕地區(qū)；濕熱地區(qū)。⑷地貌。決定風化產(chǎn)物的保存和地下水補給。⑸地下水。取決于地下水的埋深、化學成分和循環(huán)條件。作用：溶濾、水解、水化。六．風化分帶巖土工程勘察規(guī)范：未風化、微風化、中等風化、強風化、全風化、殘積土。水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范：新鮮巖體、微風化、弱風化、強風化、全風化。風化程度系數(shù)Ky=RaD/RfD式中：RaD為風化巖石單軸抗壓強度；RfD為新鮮巖石的單軸抗壓強度。波速比kv=Vpw/vpf式中vpwvpf分別為風化巖體和新鮮巖體的壓縮（縱）波波速。七．構(gòu)造巖的分帶及其特征⑴斷層泥（構(gòu)造粘土巖，半固結(jié)）成因：在強烈構(gòu)造壓應力作用下，原巖被碾磨成松散破碎的泥質(zhì)物。賦存于壓性、壓扭性斷層帶。（2）糜棱巖成因：受強烈擠壓、剪切錯動和碾磨作用，原巖結(jié)構(gòu)構(gòu)造已被全部破壞，大部分礦物已難于鑒定。賦存于壓性、壓扭性斷層帶。⑶斷層角礫巖在張拉、擠壓、剪切錯動過程中都可形成。性質(zhì)取決于膠結(jié)程度和膠結(jié)物。⑷片狀巖主要分布于軟巖中的壓性、壓扭性斷層帶。強烈擠壓錯動形成劈理和片理+重結(jié)晶礦物及細小碎屑定向排列。（5）壓碎巖多分布于堅硬巖中的壓性和壓扭性斷層帶，也可見于張扭性斷層。⑹碎塊巖（屬影響帶）因低序次構(gòu)造形成的節(jié)理和劈理密集帶，原巖成碎塊狀（塊體一般大于20cm）,塊度較大時（常見于巖漿巖和變質(zhì)巖）稱構(gòu)造塊狀巖，礦物成分、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造及產(chǎn)狀基本保持原貌。有巖脈充填時，性質(zhì)與母巖相近。簡要總結(jié)：不完整性不對稱性形成條件（巖性、應力大小、類型、作用時間）斷層三帶（破碎帶、影響帶、交匯帶）八?構(gòu)造巖的工程地質(zhì)性質(zhì)⑴具有很強的差異性：①不均勻性。②滲透特性具有分帶性。不同帶的強度和變形模量差異大。⑵分帶的確定性以及帶與帶之間的過渡性。⑶具有明顯的方向性：垂直斷裂帶及平行斷裂帶在力學性質(zhì)、滲透性和組成結(jié)構(gòu)上差異明顯。⑷滲透性質(zhì)具雙重性。⑸力學性質(zhì)具“雙重性”⑹性質(zhì)受破碎程度和母巖的雙重控制。九．粘性土的類型粘性土的承載能力與沉積年代和成因有密切關(guān)系老粘性土：指第四紀晚更新世（Q3）及以前沉積的粘性土，一般為超固結(jié)土。如長江中下游地區(qū)的下蜀土、網(wǎng)文土。分布：山麓、山坡、河谷高階地或之下Q4一般粘性土：指第四紀全新世（Q4）文化期以前沉積的工程性質(zhì)一般的粘性土，一般為正常固結(jié)土。分布：河谷低階地、山前、平原區(qū)新近沉積粘性土：文化期以來新近沉積的粘性土，為欠固結(jié)土。分布：湖塘溝谷、河漫灘、古河道、洪積沖擊扇（錐）十．軟土的定義：是在沿海地區(qū)的濱海、河口三角洲、溺谷、瀉湖，內(nèi)陸平原或山區(qū)的湖塘、沼澤、河谷等靜水或非常緩慢的流水環(huán)境中沉積，并經(jīng)生物和化學作用的飽和軟粘土。軟土的工程性質(zhì)特點：含水量高；孔隙率高；滲透性弱；壓縮性高；抗剪強度低；觸變性差第三章一．地應力定義及別稱別稱：也叫初始應力、初應力定義：在未經(jīng)人為擾動（工程荷載、工程開挖）的天然狀態(tài)下，地殼巖體中所具有的內(nèi)應力。二．地應力的種類及特征⑴自重應力：由巖體自重產(chǎn)生的應力。垂直自重應力：oz=Yhh一上覆巖土體厚度（m）；Y一容重、重度。水平自重應力：ox=oy=Xoz入=p/（1-p）,入=0.25~0.43,p=0.2~0.3,砼入=1/6，深部淤泥p=0.5 ,入=1特點：①隨h的增大而增大；②oz>ox,oy；③普遍存在。⑵構(gòu)造應力：由構(gòu)造運動產(chǎn)生的應力（活動應力、殘余應力）。無理論計算方法，僅依靠實測（現(xiàn)狀）：應力恢復法、應力解除法、水壓致裂法。⑶剩余應力：因風化剝蝕，由卸荷作用殘留在巖體中的自相平衡的應力。垂直應力減小，水平應力保持不變.⑷變異應力：由巖體的物理狀態(tài)、化學性質(zhì)或賦存條件等的變化而產(chǎn)生的應力。只局部存在，各向異性明顯，如巖漿侵入接觸帶、噴出巖冷凝。三．地應力場的分布及變化規(guī)律據(jù)實測資料分析，很不成熟、很不完善。（1）0v隨h的變化：以自重應力為主，約呈線性關(guān)系ov=（0.024~0.027）h（MPa）⑵oh隨h的變化：很復雜⑶o1的方向和大小：具明顯的區(qū)域性特點，主要取決于地質(zhì)歷史和構(gòu)造運動的方式、方向：⑷最大剪切應力隨h的變化：在地殼1~2km之內(nèi)比深部增加迅速，中等深度以上一般V20MPa；硬巖比軟巖高得多，斷層活動性與之關(guān)系密切。⑸以壓應力為主。．四．地應力的工程地質(zhì)研究1、研究內(nèi)容和方法⑴構(gòu)造應力場的演變史和現(xiàn)代地應力的基本特征。方法：①地質(zhì)力學分析法；②斷層錯動機制解的赤平投影解析法；③地震震源機制解。⑵高地應力區(qū)存在及分布。地質(zhì)、地貌標志：①鉆進中的巖餅；②平硐中的巖爆；③深切、陡峻的峽谷⑶巖組分析。方法：定向取樣，偏光顯微鏡及倫琴射線儀等觀測礦物顆粒的應變狀態(tài)，得出主應力方向。⑷現(xiàn)場測定。⑸構(gòu)造應力圖的編制。2、地應力的定性評價⑴區(qū)域地震地質(zhì)條件分析：是否具備高應力條件；⑵地形地貌分析：河谷及沖溝的發(fā)育程度及切割深度，切割深、條數(shù)多、山體支離破碎f應力釋放f難以賦存高地應力；山體雄厚f具備賦存高地應力的條件。⑶地層巖性：巖性軟弱則難以賦存高地應力。⑷巖體完整性：巖體破碎則難以賦存高地應力。⑸巖體風化程度：全、強風化帶則難以賦存高地應力。第四章一．區(qū)域穩(wěn)定性：是指工程建設地區(qū)，在內(nèi)外動力的綜合作用下，現(xiàn)今地殼及其表層的相對穩(wěn)定程度。區(qū)域構(gòu)造穩(wěn)定性：建筑物所在地區(qū)一定范圍、一定地質(zhì)歷史時期內(nèi)，斷層和地震的活動性?；顢鄬樱菏侵改壳叭栽诨顒?，或近代地質(zhì)時期（通常指80?90萬年）曾經(jīng)活動過、而不久的將來（通常指100年）仍可能重新活動的斷層。（時間界限不明確、不統(tǒng)一）。二．活動斷層的直接判定標志：（1） 晚更新世（Q3）地層斷裂錯動，地層發(fā)生變形、褶曲，礫石發(fā)生剪斷、壓碎，斷層帶新鮮、松散、未膠結(jié)（成分、光面特征）：最本質(zhì)、最重要的標志。但應注意區(qū)別（如何區(qū)別？）：紅土裂隙，滑坡錯動，不均勻沉降和巖溶塌陷引起的錯動．（2） 斷裂帶中的構(gòu)造巖（存在應力礦物）或被錯動的脈體，經(jīng)絕對年齡測定，最后一次錯動年代距今約10萬年及小于10萬年；（3） 沿斷層有明顯的位移或蠕變，根據(jù)儀器觀測，沿斷裂帶有＞0.1mm/a的位移；（4） 沿斷層有歷史和現(xiàn)代強震震中分布，或有歷史地震地表破裂，或有晚更新世以來確切的古地震遺跡（歷史地震斷層、地面高程變化、地裂縫、新泉記錄、古地震山崩、塌岸、河流改道等），或有密集而頻繁的近期微震活動。四．活斷層的工程地質(zhì)研究一．基本特征的研究類型。確定方法：地層關(guān)系、斷層帶性質(zhì)。研究目的：不同類型，工程意義不同．（平移斷層、逆斷層、正斷層）長度與斷距。確定方法：地層關(guān)系、區(qū)域地質(zhì)圖、航片、衛(wèi)片，復核。研究目的：確定震級=f（長度、斷距）。地震斷層的長度=（1/2~1/5）斷層全長活動方式和錯動速率。確定方法：精密測量,幾cm/a二．活斷層有突然錯動和緩慢蠕動兩種基本活動方式。斷層的危險度是指活斷層未來實際發(fā)生破壞性地震的危險水平或程度。三．地震的工程地質(zhì)研究1、基本概念。地震是地球最外層的地殼及其下面的地幔發(fā)生的構(gòu)造運動，巖層斷裂錯動，把積累的應變能轉(zhuǎn)化為波動能而引起的地面振動。巖體釋放應力產(chǎn)生彈性波的波源區(qū)或巖體，開始破裂的地方，稱為震源。震源不是一個點，而是一個面。震源正上方的地面位置，稱為震中。震源機制：研究地震發(fā)生的條件，原因及震源物理過程，亦即震源的錯動方式，發(fā)震力的方向及大小，震源體積等問題。偶極震源：斷層兩盤相對錯動；雙力偶極源：偶極源簡單疊加。震源斷層的走向還可通過宏觀測量及地震活動資料確定：最內(nèi)等震線的長軸方向與震源斷層走向一致。遠震：某地區(qū)給定的基本烈度是受震中烈度比該基本烈度大2度或2度以上的地震影響，稱為遠震，否則為近震。⑴概述。是區(qū)域穩(wěn)定性評價的重要內(nèi)容。①研究目的：選擇穩(wěn)定性好的場地；確定基本烈度、場地烈度、卓越周期等；評價地震效應。研究內(nèi)容：活動性斷裂的分布；地震形成機制；斷層帶的分布及地質(zhì)特征、震級；烈度、場地效應；判定潛在地震危險帶。四．波的類型及運動形式體波。據(jù)質(zhì)點運動的特點分為縱波和橫波：縱波（P波）：周期短、振幅小，在所有的介質(zhì)中都可傳播，能產(chǎn)生波動應力；橫波（S波）：周期長、振幅大，只能在固體中傳播，比縱波慢。面波。是體波的次生波，經(jīng)結(jié)構(gòu)面多次反射形成。以垂直分量和水平分量單獨傳播。瑞利波：質(zhì)點在波的傳播方向和地表（自由）面法線組成的平面（以該平面垂直的水平方向沒有振動）內(nèi)作橢圓運動，在地面呈滾動形式。勒夫波：質(zhì)點在與波的傳播方向相垂直的水平方向運動，即沿地表的水平運動，或在地表呈蛇行運動。五．地震帶的分布主要受活斷層控制，集中分布于3個帶：環(huán)太平洋地震帶：沿太平洋邊緣地帶呈環(huán)狀分布，從南美的麥哲倫海峽起沿南美洲的西岸通過阿留申群島經(jīng)日本、臺灣海峽、菲律賓到新西蘭。占80-90%，且淺源地震都集中于該帶。地中海-歐亞地震帶（地中海-喜馬拉雅地震帶）：沿東西向橫貫歐亞大陸南緣，并波及非洲大陸西北角，從地中海至喜馬拉雅地區(qū)，折向東西與太平洋地震帶相吻合：從墨西哥起，橫穿大西洋，沿地中海經(jīng)高加索、喜馬拉雅山，然后在印尼與環(huán)太平洋地震帶結(jié)合。洋中地震帶：指太平洋東部、印度洋中部以及北冰洋分布的海底隆起（高出海底2000~4000m）。不同巨型構(gòu)造單元之間的接觸帶，當其有明顯的差異升降運動時，往往就是強烈地震帶。如印度板塊與歐亞板塊之間：喜山隆起西藏地震帶。地震震源的分布：主要受活斷層控制，分布于端點、拐點、交匯點和活動特別的部位。六．中國的地震帶東南沿海及臺灣地震帶。以臺灣省及其鄰近的海域地震活動最為頻繁，次在粵、閩兩省的沿海地帶及海南島北部，也有較頻繁的地震發(fā)生。北起沈陽，向南經(jīng)遼東半島、渤海灣、山東的郯城、安徽的廬江，最南可到湖北黃梅的地震帶。該帶歷史上多次發(fā)生過7級以上地震，甚至發(fā)生過8級地震。燕山南麓，華北平原兩側(cè)與太行山東麓、山西中部的一連串盆地和渭河盆地。是中國歷史上強度大而頻度高的地震活動帶之一。中國中部的賀蘭山、六盤山，向南橫越秦嶺，通過甘肅文縣，沿四川盆地的西北和西緣，直至滇東地區(qū)，總長約2000多公里的范圍內(nèi)，是中國規(guī)模巨大的強烈地震帶，也是中國東西兩部地震活動區(qū)的分界線。喜馬拉雅一滇西地區(qū)，是地中海一南亞地震帶經(jīng)過中國的部分。該區(qū)震中密集，且屢有強震發(fā)生。新疆帕米爾至天山南北亦為地震活動帶。七．地震震級⑴里氏震級（Mk）:1935年由里克德（C.F.Richter）首先提出。⑵震級的概念：是指一次地震時震源處釋放出能量的大小，也叫地震強度。八．烈度的定義：表示地震對地面及房屋建筑物的破壞程度。基本烈度：是指一個地區(qū)在今后一定時期（100年）、在一般場地條件下可能普遍遭遇的最大烈度。設計烈度：=基本烈度±（1~2）度。場地烈度：=基本烈度±（2~3）度?？拐鹪O防烈度：按國家規(guī)定的權(quán)限批準作為一個地區(qū)抗震設防依據(jù)的地震烈度。九．地震對建筑物的影響：共振破壞作用：地震時，若建筑物的自振周期與地基土的卓越周期相近或一致，兩者便會發(fā)生共振，從而使振動作用力，振幅和時間大大增加，導致建筑物的嚴重破壞。地基失效水工建筑物的地震效應。十．地震液化的定義:是指飽和砂土在振動荷載或地震作用下，土顆粒間因孔隙水壓力的增加和有效應力的減少，導致喪失其抗剪強度，由固態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)的作用或過程。按成因分為：①地震砂土液化②動力機器基礎振動液化③加荷速率過快產(chǎn)生的液化（在靜力作用下）影響砂土液化的因素：①土層條件②地震作用強度③環(huán)境條件。十一。砂土液化的評價宏觀液化勢判定時應考慮的因素液化勢：一個場地與地基在某個烈度的地震影響下是否發(fā)生液化的潛在可能性。液化判別應先進行宏觀判別，當宏觀判別認為有液化可能性時，再作進一步判別。液化勢的初判條件1） 土層年代為Q3及其以前的，可判為不液化土；2） 粉土的粘粒含量百分比Pc（%）卡10（7度區(qū)）、卡13（8度區(qū)）、卡16（9度區(qū)）時，可判為不液化土（水電工程分別為16、18、20）；3） 采用天然地基的建筑，當上覆非液化土層厚度（du/m,應將淤泥和淤泥質(zhì)土層扣除）和地下水位深度（dw/m,年最高水位）滿足下列條件之一時，可不考慮液化的影響：du>d0+db—2dw>d0+db—3du+dw>1.5d0+2db—4.5db一基礎埋深（m）,V2m時，取2m；d0一液化土特征深度（m）：TOC\o"1-5"\h\z烈度 7 8 9粉土 6 7 8砂土 7 8 94） 粒徑〉5mm顆粒含量的質(zhì)量百分比三70%時，可判為不液化土；5） 當土層的VS>VSt=219（KHZrd）1/2時，可判為不液化土（水電規(guī)范）。VSt為上限VS；Z為土層厚度（m）；KH為amax系數(shù)：KH=0.1（7度）、0.2（8度）、0.4（9度）；rd為深度折減系數(shù)：rd=1.0—0.01Z（當Z=0?10m）rd=1.1—0.02Z（當Z=10?20m）rd=0.9—0.01Z（當Z=20?30m）。十三。水庫誘發(fā)地震1、 概述：屬人工地震的一種，此外還有深井注液誘發(fā)地震，采礦誘發(fā)地震等。代表：印度的柯依納，中國的新豐江。定義：在特殊的地質(zhì)背景下，因水庫蓄水引起水庫及其附近地區(qū)內(nèi)新出現(xiàn)的、與當?shù)靥烊坏卣鸹顒右?guī)律明顯不同的地震活動，稱為水庫誘發(fā)地震。2、 特點（與構(gòu)造地震相比）⑴震中分布在水庫邊緣或庫底，特別是近壩峽谷區(qū)，常密集在一定范圍內(nèi)，空間上重復率較高。⑵震級小，多為微、弱震（至今大于6級的僅4例）。震源淺（多為1~5km）、烈度高（可達XI度）。⑶蓄水初期，地震活動與庫水位變化相關(guān)性好。但主震發(fā)生后，相關(guān)性不明顯。⑷震型常為前震一主震一余震型，但余震衰減緩慢，可延緩多年。⑸b較高（logN=A-bMN頻度M震級）。3、 誘發(fā)水庫地震的工程地質(zhì)條件：⑴巖性：⑵地質(zhì)構(gòu)造：⑶地應力：⑷水文地質(zhì)條件：⑸壩高與庫容：4、 成因。有多種學說：（1）水庫荷載機制；⑵孔壓機制；⑶巖溶塌陷與氣爆機制等。第五章一重力壩⑴特點：①壩體剛度大，壩基不允許產(chǎn)生較大的不均勻變形；②壩體斷面和底寬相對較大，壓應力也較大，所以對壩基的承載力和抗滑穩(wěn)定要求均較高；③壩頂可布置泄洪建筑物，壩內(nèi)可布置發(fā)電、泄洪建筑，所以對兩岸可無布置洞群的要求；④對地形適應性好；⑤以自身重量維持穩(wěn)定。⑵要求：①具有足夠的抗滑穩(wěn)定性，能滿足抗滑穩(wěn)定的要求；②具有足夠的承載力和剛度，且要求具有較好的均勻性和完整性；③壩基、壩肩具有良好的抗?jié)B性和滲透穩(wěn)定性，不產(chǎn)生大量滲漏和過大的揚壓力；峽谷區(qū)近壩庫段和壩肩穩(wěn)定性好;取壩頂泄水方案時，壩下游河床具有較好的抗沖刷能力；址區(qū)附近應有足夠的、符合質(zhì)量要求的混凝土骨料或石料。二．拱壩⑴特點：①通過拱的傳力作用將水荷載等水平推力傳至壩肩，其穩(wěn)定性主要依靠壩肩維持；②拱壩的穩(wěn)定性對壩的整體性和形態(tài)很敏感；③斷面和底寬較??；④屬整體結(jié)構(gòu)，其抗震性能好。⑵要求：①對河谷斷面形態(tài)要求高：對稱、狹窄（V型、U型）、寬高比?。?.5~2理想，最好＞3.5,隨著技術(shù)水平的提高，逐漸放寬，可大至十幾）；②兩岸壩肩要求：完整、均勻、新鮮、穩(wěn)定、強度高、耐風化；③由于底寬更小，所以對抗?jié)B性和滲透穩(wěn)定性要求更高。三。地基承載力的計算評價⑴確定承載力的方法理論計算方法：1） 極限荷載法：Pu=YDNq+CNc缺點：Pu隨D增加而增加，但有臨界深度問題2） 容許應力法:Per、P1/4、P1/3，臨塑荷載Per過于保守一臨界荷載P1/4、P1/3原位試驗法：主要用于土質(zhì)及軟巖地基，如載荷試驗、觸探試驗、標貫試驗等。規(guī)范查表法：不同行業(yè)執(zhí)行不同的規(guī)范。有地基基礎設計規(guī)范和相關(guān)的勘察規(guī)范。如《建筑地基基礎設計規(guī)范》（GBJ7-89）,《巖土工程勘察》（GB50021-94）,《公路橋涵地基與基礎設計規(guī)范》（JTJ024-85）等。特殊性土有專門規(guī)范，如《濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范》（GBJ25-90）經(jīng)驗類比法：工程勘察中講。.四。軟土地基承載力的計算⑴強度指標的選擇求解軟土地基承載力的理論方法中，抗剪參數(shù)是重要的參數(shù)，應正確選用。不固結(jié)不排水剪（UU）,也稱快剪：加O3和加O1-O3都不允許排水。用于施工期短、加荷速率快、滲透系數(shù)小、排水條件差、厚度很大的飽和粘土地基或斜坡的穩(wěn)定性分析?？旒粼囼灢荒芊从惩恋奶烊粦顟B(tài)，所以提出CKoU試驗，即在天然應力條件下固結(jié)，然后再進行排水剪切。固結(jié)不排水剪（CU）,也稱固結(jié)快剪：加O3允許排水，加O1?O3都不允許排水;用于一般性建筑在施工期中，加荷速率慢、滲透系數(shù)大、排水條件好、土層較薄的地基土強度指標的計算。固結(jié)排水剪（CD）,也稱慢剪：加O3和加O1-O3都充分排水，u=0,所以施加的應力就是作用在土樣上的有效應力；一般僅用于建筑物施工期較長、地基土的排水條件很好，能充分提高地基土強度時使用;慢剪強度=有效應力強度，是一種比較穩(wěn)定的指標;試驗周期長，工程上應用較少。五．壩基巖體滑動破壞的類型⑴表層滑動⑵淺層滑動⑶深層滑動⑷混合滑動2、滑動邊界條件分析⑴滑動邊界條件的組成滑動面（底滑面）特點：1）產(chǎn)狀平緩、產(chǎn)狀穩(wěn)定；2）分布范圍廣；3）f、c值低；4）走向與壩軸線小角度相交。常見的滑動面：軟弱夾層、斷層面、片理面、層理面。切割面1）縱向切割面：產(chǎn)狀陡；走向與壩軸線大角度相交；以剪應力為主，法向應力很小。2）橫向切割面：產(chǎn)狀陡，當產(chǎn)狀平緩時，具有底滑面的作用（雙滑面）；走向與壩軸線小角度相交；屬拉裂面，可為追蹤面。臨空面:滑移體的自由滑出面類型：1）水平臨空面：河床面；2）陡立臨空面：深潭、深槽、沖刷坑、下游基坑；3）陡傾角的過河斷層破碎帶、軟巖、風化深槽、裂隙密集帶潛蝕溶洞。⑵常見的滑動破壞類型緩傾（傾角V30°）層狀巖體②傾斜（傾角30°~60°，一般40°~50°）層狀巖體③陡傾（傾角＞60°）或倒轉(zhuǎn)層狀巖體，構(gòu)造作用強烈，斷裂發(fā)育，斷層規(guī)模較大。反傾、緩傾壓性斷層構(gòu)成滑動面。④塊狀巖體巖體完整性較好，結(jié)構(gòu)面陡傾角為主，穩(wěn)定問題：1）接觸滑動；2）緩傾結(jié)構(gòu)面構(gòu)成不利組合，形態(tài)復雜。六．壩基巖體抗滑穩(wěn)定性計算受力條件分析①壩體及滑體自重：②永久設備重量：③水壓力：4揚壓力⑤淤泥壓力：按土壓力計算，與揚壓力呈消長關(guān)系；5地震力：設計烈度三7度時考慮⑦波浪壓力及冰壓力：抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)的計算1安全系數(shù)的定義：滑裂面上抗滑力與滑動力之比。計算方法：1）塊體極限平衡法。2）數(shù)值分析法。3）地質(zhì)力學模型試驗法。f、c的取值：表層滑動：用混凝土/巖體的；淺層滑動：用建基面巖體的。2）深層滑動：單滑面：傾向上游:傾向上游:雙滑面：剩余推力法：根據(jù)塊體靜力傳遞原理，先假定后滑面K=1.0,算出其剩余推力。在剩余推力作用下，計算前滑面的Ko被動抗力法：先假定前滑面K=1.0，算出其被動抗力R。在被動抗力作用下，計算后滑面的Ko等K法：假定前、后滑面的K相等，用試算法求解。七．滲透穩(wěn)定性評價滲漏的不良后果：1）庫水損失；2）產(chǎn)生揚壓力，尤其是其中的滲透壓力；3）產(chǎn)生滲透變形。滲透變形的涵義：是指土體或巖體在滲透水流作用下，其顆粒發(fā)生移動或被帶出、顆粒的成分及土的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化的現(xiàn)象。滲透變形的類型管涌：是指砂土等無粘性土中的細顆?；蚩扇艹煞衷跐B透水流作用下沿粗顆粒間的孔隙通道發(fā)生移動或被帶出的現(xiàn)象。流土：是指在滲透水流逸出處，當滲透動水壓力超過土體自重時，土體產(chǎn)生翻砂冒水、隆起或整體抬動的現(xiàn)象。接觸沖刷：當滲流方向平行2種滲透系數(shù)不同的土層接觸面或建筑物（含基礎）與地基的接觸面時，沿接觸面帶走細顆粒的現(xiàn)象。接觸流失：在層次分明、滲透系數(shù)相差懸殊的土層中，當滲流垂直于層面將滲透系數(shù)小的土層中的細顆粒帶到滲透系數(shù)大的土層中的現(xiàn)象。3）管涌與流土的區(qū)別管涌只發(fā)生在砂性土中，而流土在砂性土和粘性土中均可發(fā)生；流土只發(fā)生在滲透水流上升區(qū)（逸出處），而管涌在滲透水流逸出處、入滲處和滲流區(qū)（地基土內(nèi)部）均可發(fā)生；產(chǎn)生管涌的土體較松散，顆粒大小不一，且粘結(jié)力弱，而產(chǎn)生流土的土體較密實，顆粒大小均一，且具有一定的粘結(jié)力。壩基處理（1）清基：普遍采用。高壩：微風化、新鮮巖體；依據(jù)：風化、卸荷分帶中壩：弱風化下部巖體；低壩：弱風化上部巖體。方法：風鎬、鉆爆。應注意爆破對建基面的影響以及易風化巖的保護。建基面的形狀：鋸齒狀，略向上游傾斜或向下游抬高的倒坡，或臺階狀，但高差不宜過大。（2）灌漿處理：普遍采用作用：提高壩基的整體性、彈性模量和承載力，降低透水性、減少滲漏量。類型：1）按材料分：①水泥灌漿；②粘土灌漿；③化學灌漿。2） 按作用分：①固結(jié)灌漿：按平面布置，利用鉆孔進行低壓淺層灌漿；②帷幕灌漿：按剖面布置，利用鉆孔進行高壓深層灌漿；③接觸灌漿：按平面布置，利用預埋鉆孔進行高壓淺層灌漿。（3）防滲墻和鋪蓋（4）錨桿（系統(tǒng)錨桿）、預應力錨桿（錨索）、大直徑砼管樁。（5）斷層破碎帶和軟弱夾層的處理。（6）排水減壓反濾措施。（7）改變建筑物結(jié)構(gòu)形式以適應壩基的地質(zhì)條件。第六章邊坡穩(wěn)定性的工程地質(zhì)研究一．邊坡穩(wěn)定問題的特點1）普遍存在、大量遇到包括自然邊坡（山坡、谷坡、岸坡）和人工邊坡（基坑邊坡、壩肩邊坡、隧洞進出口邊坡、堤坡、礦山邊坡、土石壩壩面邊坡、船閘邊坡、渠坡等）2）變形破壞形式多樣、機理差別大形式不同、機理不同，則評價方法、處理措施不同；3） 在時間、空間分布上具有集中性和隨機性時間上，一次大暴雨、大地震往往造成大量的邊坡穩(wěn)定問題，如81年7月，四川暴雨，全省90個縣州產(chǎn)生6萬多處滑坡，規(guī)模大的有47000多處。同年8月，陜西暴雨，產(chǎn)生1萬多處滑坡，規(guī)模大的有1005處。4） 分布廣、穩(wěn)定問題突出高、矮邊坡都可能存在穩(wěn)定問題；②土坡、巖坡都可能存在穩(wěn)定問題；③陡坡、緩坡都可能存在穩(wěn)定問題;如四川云陽雞扒子滑坡（82.7.16~18，暴雨，18日滑動，1500萬m3）坡度僅10°~30°④陡傾、緩傾邊坡都可能存在穩(wěn)定問題，如黃河小浪底1#滑坡滑面傾角V20°；⑤順傾邊坡、反傾邊坡也都可能存在穩(wěn)定問題，如黃河小浪底隧洞進出口邊坡。5） 危害大規(guī)模大：如瓦依昂（55年動工，60年9月建成）滑坡（63.10.9,10：37，滑速28m/s）的體積近3億m3；滑距長、影響范圍大;如甘肅灑勒山（蘭州西南60km，東鄉(xiāng)縣，果園公社宋羅大隊）滑坡（6000萬m3）滑距1500m,堆積物覆蓋面積〉km2，厚度150m；次生災害大：二級庫、涌浪：（瓦依昂滑坡涌浪超過260m，約1400萬m3的庫水漫過壩頂）；滑體性質(zhì)差：松散架空、二（多）次復活:如新灘滑坡（西陵峽上段，兵書寶劍峽出口的北岸，三峽報告中叫姜家坡滑坡，85.6.12，凌晨發(fā)生，2000萬m3）就屬二次復活；難預報、往往具有突發(fā)性，尤其是崩塌:如湖北遠安縣鹽池河磷礦大山崩（80.6.3凌晨，150m高，約100萬m3的山體突然崩落）。二．邊坡變形破壞的基本類型（1） 松弛張裂普遍存在，帶寬可達幾米~幾十米，不良影響：透水性增大、剛度和強度降低.（2） 蠕變1）定義;蠕變：是指邊坡巖土體在自重等恒定應力作用下所產(chǎn)生的一種長期緩慢的變形。2）形式：①淺層蠕變②深層蠕變：主要沿深部軟弱夾層。（3） 傾倒變形1）定義：是指邊坡中的巖塊向外側(cè)臨空方向產(chǎn)生轉(zhuǎn)動的現(xiàn)象。后果：松動、架空一滑坡、崩塌。（4） 崩塌1）定義：是指高陡斜坡上的不穩(wěn)定巖體或大塊石，在重力作用下突然而猛烈地向下崩落、翻滾的現(xiàn)象。（5）滑坡1）定義：是指斜坡上的一部分巖體失去穩(wěn)定，在重力和工程荷載作用下沿滑動面向下作整體滑動的現(xiàn)象。三．老滑坡的野外識別：地貌特征：①地層、構(gòu)造條件相似時，地貌具有上、下陡，中部緩的特點；岸坡局部異常突出。②具有圈椅形地貌（滑坡周界）、滑坡后壁、滑坡舌、滑坡臺階特征。③馬刀樹、醉漢林。④同級階地高程局部降低：左右岸對比、上下游對比。⑤地表塌陷。河岸大孤石。地層分布及產(chǎn)狀異常：局部分布高程偏低、局部產(chǎn)狀異常。具有滑面及滑帶。四．滑坡的分類1按滑面與層面的關(guān)系分類：均質(zhì)滑坡：發(fā)生于土體和塊狀風化巖，滑面受應力狀態(tài)和抗剪強度控制，為圓弧滑面；順層滑坡：沿層面（含不整合面）、片理面產(chǎn)生的滑動，滑面為平面、波狀、臺階狀；切層滑坡：滑面切穿層面、片理面，發(fā)生于緩傾地層、反向坡，一般為圓弧滑面。按滑動力學特征分類：①推動式滑坡：上部不穩(wěn)（后緣切割面發(fā)育、靜水壓力）或頂部壓重增加，推動下部滑動；②牽引式滑坡：下部失穩(wěn)（坡腳人工開挖或被掏蝕）使上部失去支撐，而產(chǎn)生整體滑動；③平移式滑坡：整體滑動。按巖土類型分類：巖質(zhì)滑坡、粘土滑坡、黃土滑坡、堆積層滑坡。按厚度分類：淺層滑坡（V5m）中層滑坡（5~20m）深層滑坡（20~50m）超深層滑坡（＞50m）五．影響邊坡穩(wěn)定性的因素（1）地形地貌（2）地層巖性（3）地質(zhì)構(gòu)造（4）邊坡結(jié)構(gòu)類型（5）水的作用（6）地震作用（7）人為因素六．邊坡的防治措施（1）防治原則措施的選擇應考慮工程建筑的類型和等級以及與工程建筑的關(guān)系：危害性、影響；措施的選擇應考慮對邊坡變形破壞機制和穩(wěn)定性研究的深度；措施的選擇應考慮施工條件；措施的選擇應考慮邊坡的穩(wěn)定程度：防護、加固；措施的選擇應考慮邊坡變形破壞的類型：針對性；6措施的選擇應考慮邊坡變形破壞的范圍和邊界條件；措施的選擇應考慮經(jīng)濟合理性。（2）防治措施地表水和地下水的截排措施：重要手段，普遍采用。原則：截、排、防相結(jié)合。①“截”區(qū)外地表水徑流和區(qū)外地下水。方法：截水溝和防滲帷幕。②“排”：區(qū)外地表水：1）匯、排、導；2）植被；3）噴護。區(qū)外地下水：1）排水孔、井：水平、垂直；2）匯水廊道；3）支撐盲溝；4）疏干巷道。③“防”：坡腳沖刷：護坡。第七章圍巖穩(wěn)定性的工程地質(zhì)研究一．地下洞室圍巖穩(wěn)定問題的特點普遍存在：水電工程、交通工程、國防工程；與地質(zhì)環(huán)境的聯(lián)系更密切：置于巖土體內(nèi)，處于復雜的地應力、地下水、地溫和有害氣體環(huán)境；埋深大：幾十至幾百米，甚至可達上千米，如錦屏二級、南水北調(diào)西線、廣蓄、二灘；規(guī)模大：往往構(gòu)成復雜的、龐大的地下建筑群；問題多：變形破壞形式多樣；理利用巖體的問題更重要：圍巖是主體；運營條件復雜：內(nèi)水壓力、外水壓力、山巖壓力、長期強度、蠕變、松弛。

二．地下洞室圍巖應力重分布（1）機理在地應力作用下，巖體產(chǎn)生壓縮變形f洞室開挖在巖體內(nèi)形成自由面f洞壁圍巖失去徑向約束而向洞內(nèi)產(chǎn)生收斂變形（單向回彈變形）f因圍巖發(fā)生收斂變形，使洞徑、周長減小，即圍巖在發(fā)生徑向回彈變形的同時，切向壓縮變形加劇f圍巖切向壓應力增大。所以，圍巖應力重分布的實質(zhì)是：圍巖由三向受力狀態(tài)f平面受力狀態(tài)（洞壁）f將徑向應力加到切向應力上（但不等），軸向應力變化不大。三．圍巖的變形與破壞1、 脆性破裂（1）表現(xiàn)形式：巖爆、板裂。（2）機理：雙向受壓的、堅硬完整的巖石在高地應力作用下產(chǎn)生脆性破裂。2、 塊體滑動與塌落（1）表現(xiàn)形式：滑動破壞。（2）機理：在重力和切向應力共同作用下產(chǎn)生滑塌破壞。3、 彎曲折斷（1）表現(xiàn)形式：內(nèi)鼓、折斷破壞。（2）機理：層間結(jié)合力差，巖體呈迭板狀，且軟硬互層，抗彎能力較差。4、 松動垮塌（1）表現(xiàn)形式：塌方、冒頂、拱頂破裂。（例：小浪底F236、F238斷層）（2）機理：破碎、松散巖體在重力、滲壓、動荷載作用下產(chǎn)生塌落5、 塑性變形與膨脹（1）表現(xiàn)形式：內(nèi)鼓、縮徑、局部擠出、剪切、滯后性。如:青藏公路某隧道一個長240m的導洞，開挖斷面3.0mX2.5m，半年后縮為1.5mX1.2m。2）機理：塑性變形、膨脹、流變、蠕變。四．與襯砌及支護設計有關(guān)的幾個參數(shù)圍巖壓力（山巖壓力、地層壓力、巖石壓力、地壓）定義：由圍巖的變形與破壞產(chǎn)生的、作用于支護或襯砌上的壓力形變山壓由于圍巖的彈性回彈（開挖后即完成）和塑性變形（具滯后性）所產(chǎn)生的山壓。所以一般僅考