工程地質(zhì)課件

第一章工程地質(zhì)（平均考10分）第一節(jié)巖體的特征第二節(jié)地下水的類型與特征第三節(jié)常見(jiàn)工程地質(zhì)問(wèn)題及其處理方法第四節(jié)工程地質(zhì)對(duì)工程建設(shè)的影響 第一節(jié)巖體特征巖體和巖石：巖體是巖石受節(jié)理、斷層、層面及片理面等結(jié)構(gòu)面切割而具有一定結(jié)構(gòu)的、受地下水影響的多裂隙綜合體；巖石是礦物的集合體。工程巖體有地基巖體、邊坡巖體和地下工程圍巖三類。一、巖體的結(jié)構(gòu)（一）巖體的構(gòu)成1．巖石（1）巖石的主要礦物。礦物是存在于地殼中的具有一定化學(xué)成分和物理性質(zhì)的自然元素和化合物。礦物的成分、性質(zhì)及其在各種因素影響下的變化，都會(huì)對(duì)巖石發(fā)生影響。例如，巖石中的石英含量越多，鉆孔的難度就越大，鉆頭、鉆機(jī)等消耗量就越多。物理性質(zhì)是鑒別礦物的主要依據(jù)，例如，依據(jù)顏色鑒定礦物的成分和結(jié)構(gòu)，依據(jù)光澤鑒定風(fēng)化程度，依據(jù)硬度鑒定礦物類別，礦物的顏色分為自色、他色和假色，自色可以作為鑒別礦物的特征，而他色和假色則不能。

在實(shí)際工作中常用可刻劃物品來(lái)大致測(cè)定礦物的相對(duì)硬度，如指甲約為2～2.5度，小刀約為5～5.5度，玻璃約為5.5～6度，鋼刀約為6～7度。（2）巖石的成因類型及其特征巖石按成因可分為巖漿巖（火成巖）、沉積巖（水成巖）和變質(zhì)巖三大類。巖漿巖

巖漿巖又稱火成巖，是巖漿通過(guò)地殼運(yùn)動(dòng)，沿地殼薄弱地帶上升冷卻凝結(jié)后形成的巖石。巖漿巖分為噴出巖和侵入巖。侵入巖又分為深成巖（形成深度大于5km）和淺成巖（形成深度小于5km）。深成巖常形成巖基等大型侵入體，巖性一般較單一，以中、粗粒結(jié)構(gòu)為主，致密堅(jiān)硬，孔隙率小，透水性弱，抗水性強(qiáng)，故其常被選為理想的建筑基礎(chǔ)，如花崗巖、正長(zhǎng)巖、閃長(zhǎng)巖、輝長(zhǎng)巖；（花長(zhǎng)3長(zhǎng)）淺成巖多以巖床、巖墻、巖脈等狀態(tài)產(chǎn)出，有時(shí)相互穿插。顆粒細(xì)小，巖石強(qiáng)度高不易風(fēng)化，這些小型侵入體與周圍巖體接觸部位，巖性不均勻，節(jié)理裂隙發(fā)育，巖石破碎，風(fēng)化蝕變嚴(yán)重，透水性增大，如花崗斑巖、閃長(zhǎng)玢巖、輝綠巖、脈巖。（花腸脈綠）噴出巖是指噴出地表形成的巖漿巖，一般呈原生孔隙和節(jié)理發(fā)育，產(chǎn)狀不規(guī)則，厚度變化大，巖性很不均一，比侵入巖強(qiáng)度低，透水性強(qiáng)，抗風(fēng)能力差，如流紋巖、粗面巖、安山巖、玄武巖、火山碎屑巖。②沉積巖根據(jù)沉積巖的組成成分、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造和形成條件，可分為碎屑巖（如礫巖、砂巖、粉砂巖）、黏土巖（如泥巖、頁(yè)巖）、化學(xué)巖及生物化學(xué)巖類（如石灰?guī)r、白云巖、泥灰?guī)r）等。變質(zhì)巖變質(zhì)巖是地殼中原有的巖漿巖或沉積巖，由于地殼運(yùn)動(dòng)和巖漿活動(dòng)等造成物理化學(xué)環(huán)境的改變，使原來(lái)巖石的成分、結(jié)構(gòu)和構(gòu)造發(fā)生一系列變化所形成的新的巖石。如大理巖、石英巖等。2．土（1）土的組成。土是由顆粒（固相）、水溶液（液相）和氣（氣相）所組成的三相體系。根據(jù)組成土的固體顆粒礦物成分的性質(zhì)及其對(duì)土的工程性質(zhì)影響不同，組成土的固體顆粒礦物可分為原生礦物、不溶于水的次生礦物、可溶鹽類及易分解的礦物、有機(jī)質(zhì)等四種。（2）土的結(jié)構(gòu)。土的結(jié)構(gòu)是指上顆粒本身的特點(diǎn)和顆粒間相互關(guān)聯(lián)的綜合特征，一般可分為兩大基本類型：

（2）土的結(jié)構(gòu)。①單粒結(jié)構(gòu)。也稱散粒結(jié)構(gòu)，是碎石（卵石）、礫石類土和砂土等無(wú)黏性土的基本結(jié)構(gòu)形式，其對(duì)土的工程性質(zhì)影響主要在于其松密程度。②集合體結(jié)構(gòu)。也稱團(tuán)聚結(jié)構(gòu)或絮凝結(jié)構(gòu)，這類結(jié)構(gòu)為黏性土所特有。黏性土組成顆粒細(xì)小，表面能大，顆粒帶電，沉積過(guò)程中粒間引力大于重力，并形成結(jié)合水膜連接，使之在水中不能以單個(gè)顆粒沉積下來(lái)，而是凝聚成較復(fù)雜的集合體進(jìn)行沉積。①①單粒結(jié)構(gòu)②集合體結(jié)構(gòu)。

（3）土的構(gòu)造土的構(gòu)造，是指整個(gè)土層構(gòu)成上的不均勻性特征的總和，反映土體力學(xué)性質(zhì)和其他工程性質(zhì)的各向異性或土體各部位的不均勻性，是決定勘探、取樣或原位測(cè)試布置方案和數(shù)量的重要因素之一。整個(gè)土體構(gòu)成上的不均勻性包括：層理、夾層、透鏡體、結(jié)核、組成顆粒大小懸殊及裂隙特征與發(fā)育程度等。

（4）土的分類。1)根據(jù)有機(jī)含量分類；2）根據(jù)顆粒級(jí)配和塑性指數(shù)分類；3）根據(jù)地質(zhì)成因分類；4）根據(jù)顆粒大小及含量分類；（4）土的分類。②根據(jù)顆粒級(jí)配和塑性指數(shù)分類。根據(jù)顆粒級(jí)配和塑性指數(shù)分為碎石土、砂土、粉土和黏性土。碎石土粒徑>2mm的顆粒含量>全重50%的土，砂土粒徑>0.075mm的顆粒含量>全重50%的土；黏性土塑性指數(shù)>10的土。粉土粒徑>0.075mm的顆粒不超過(guò)全重50%，且塑性指數(shù)≤10

3．結(jié)構(gòu)面（1）概念：結(jié)構(gòu)面是切割巖體的各種地質(zhì)界面的統(tǒng)稱，是一些具有一定方向，延展較廣較薄的二維地質(zhì)界面，如層面、沉積間斷面、節(jié)理、裂隙、裂縫、斷層等，也包括厚度較薄的軟弱夾層。

（2）結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀：層面、節(jié)理、裂隙、裂縫、斷層等結(jié)構(gòu)面的空間位置定義為結(jié)構(gòu)面的產(chǎn)狀。結(jié)構(gòu)面的產(chǎn)狀由走向、傾向和傾角三個(gè)要素表示。4．地質(zhì)構(gòu)造（1）水平構(gòu)造和單斜構(gòu)造。（2）褶皺構(gòu)造概念：褶皺構(gòu)造是組成地殼的巖層受構(gòu)造力的強(qiáng)烈作用，使巖層形成一系列波狀彎曲而未喪失其連續(xù)性的構(gòu)造，它是巖層產(chǎn)生的塑性變形。絕大多數(shù)褶皺是在水平擠壓力作用下形成的，但也有少數(shù)是在垂直力或力偶作用下形成的。褶皺在層狀巖層常見(jiàn)，在塊狀巖體中則很難見(jiàn)到。4．地質(zhì)構(gòu)造（1）水平構(gòu)造和單斜構(gòu)造。（2）褶皺構(gòu)造（3）斷裂構(gòu)造。

（1）水平構(gòu)造和單斜構(gòu)造。

概念：褶曲是褶皺構(gòu)造中的一個(gè)彎曲，兩個(gè)或兩個(gè)以上褶曲的組合構(gòu)成褶皺構(gòu)造，每一個(gè)褶曲都有核部、翼、軸面、軸及樞紐等幾個(gè)褶曲要素。褶曲的基本形態(tài)是背斜和向斜。

褶皺構(gòu)造對(duì)選址的影響：1）深路塹和高邊坡2）隧道工程

（3）斷裂構(gòu)造斷裂構(gòu)造是構(gòu)成地殼的巖體受力作用發(fā)生變形，當(dāng)變形達(dá)到一定程度后，使巖體的連續(xù)性和完整性遭到破壞，產(chǎn)生各種大小不一的斷裂。分為裂隙和斷層兩類。1）裂隙裂隙，也稱為節(jié)理，是存在于巖體中的裂縫，是巖體受力斷裂后兩側(cè)巖塊沒(méi)有顯著位移的小型斷裂構(gòu)造。一般用裂隙率（巖石中裂隙的面積與巖石總面積的百分比）表示，裂隙率越大．表示巖石中的裂隙越發(fā)育。1）裂隙裂隙的分類：（1）按發(fā)育等級(jí)分；（2）裂隙的成因（構(gòu)造裂隙和非構(gòu)造裂隙）。構(gòu)造裂隙分為張性裂隙和扭（剪）性裂隙。張性裂隙主要發(fā)育在背斜和向斜的軸部，裂隙張開(kāi)較寬，斷裂面粗糙，一般很少有擦痕，裂隙間距較大且分布不勻，沿走向和傾向都延伸不遠(yuǎn)；扭（剪）性裂隙，一般出現(xiàn)在褶曲的翼部和斷層附近。等級(jí)基本特征附注不發(fā)育裂隙1～2組，規(guī)則，構(gòu)造型，間距在1m以上，多為密閉裂隙（裂隙寬度＜1mm）。巖體被切割成巨塊狀對(duì)基礎(chǔ)工程無(wú)影響，在不含水且無(wú)其他不良因素時(shí)，對(duì)巖體穩(wěn)定性影響不大較發(fā)育裂隙2～3組，呈X型，較規(guī)則，以構(gòu)造型為主，多數(shù)間距大于0.4m，多為密閉裂隙，少有填充物。巖體被切割成大塊狀對(duì)基礎(chǔ)工程影響不大，對(duì)其他工程可能產(chǎn)生相當(dāng)影響發(fā)育裂隙3組以上，不規(guī)則，以構(gòu)造型或風(fēng)化型為主，多數(shù)間距小于0.4m，大部分為張開(kāi)裂隙（3～5mm），部分有填充物.巖體被切割成小塊狀對(duì)工程建筑物可能產(chǎn)生很大影響很發(fā)育裂隙3組以上，雜亂，以風(fēng)化型和構(gòu)造型為主，多數(shù)間距小于0.2m，以張開(kāi)裂隙為主，一般均有填充物。巖體被切割成碎石狀對(duì)工程建筑物產(chǎn)生嚴(yán)重影響2）斷層斷層是巖體受力作用斷裂后，兩側(cè)巖塊沿?cái)嗔衙姘l(fā)生顯著相對(duì)位移的斷裂構(gòu)造。斷層要素。2斷層基本類型。

（二）巖體結(jié)構(gòu)特征結(jié)構(gòu)體形狀根據(jù)其外形特征柱狀、板狀、楔形、菱形和錐形等六種基本形態(tài)巖體強(qiáng)烈變形破碎時(shí)片狀、碎塊狀、鱗片狀等結(jié)構(gòu)體平緩產(chǎn)狀的層狀巖體方塊體、三角形柱體等在陡立的巖層地區(qū)塊體、錐形體和各種柱巖體結(jié)構(gòu)類型整體塊狀結(jié)構(gòu)層狀結(jié)構(gòu)一般沿層面方向的抗剪強(qiáng)度明顯比垂直層面方向的更低。當(dāng)結(jié)構(gòu)面傾向坡外時(shí)要比傾向坡里時(shí)的工程地質(zhì)性質(zhì)差得多。碎裂結(jié)構(gòu)散體結(jié)構(gòu)二、巖體的力學(xué)特性變形特征設(shè)計(jì)人員所關(guān)心的主要是巖體的變形特性。巖體變形參數(shù)由變形模量或彈性模量反映。巖體彈塑性變形＞巖石

彈塑性變形流變特征蠕變：變形隨時(shí)間的持續(xù)而逐漸增加松弛：應(yīng)力隨時(shí)間增長(zhǎng)而逐漸減小強(qiáng)度特征

巖體的強(qiáng)度≠巖塊巖石的強(qiáng)度

巖體的強(qiáng)度≠結(jié)構(gòu)面的強(qiáng)度而是二者共同影響表現(xiàn)出來(lái)的強(qiáng)度。三、巖體的工程地質(zhì)性質(zhì)（一）巖石的工程地質(zhì)性質(zhì)1．巖石的物理力學(xué)性質(zhì)（1）巖石的主要物理性質(zhì)①重量一般用比重和重度兩個(gè)指標(biāo)表示。a.比重是巖石固體（不包括孔隙）部分單位體積的重量。數(shù)值上等于巖石固體顆粒重量與同體積水在4℃時(shí)的重量比。巖石的比重決定于組成巖石的礦物的比重及其在巖石中的相對(duì)含量。b.重度也稱容重，是巖石單位體積的重量，在數(shù)值上等于巖石試件的總重量（包括孔隙中的水重）與其總體積（包括孔隙體積）之比。巖石重度的大小決定于巖石中礦物的比重、巖石的孔隙性及其含水情況。一般來(lái)講，組成巖石的礦物比重大，或巖石的孔隙性小，則巖石的重度就大。在相同條件下的同一種巖石，重度大就說(shuō)明巖石的結(jié)構(gòu)致密、孔隙性小，巖石的強(qiáng)度和穩(wěn)定性也較高?？紫缎詭r石的孔隙性用孔隙度表示，反映巖石中各種孔隙的發(fā)育程度。在數(shù)值上等于巖石中各種孔隙的總體積與巖石總體積的比，以百分?jǐn)?shù)計(jì)。

③吸水性用吸水率表示，在數(shù)值上等于巖石的吸水重量與同體積干燥巖石重量的比，以百分?jǐn)?shù)計(jì)。巖石的吸水率與巖石孔隙度的大小、孔隙張開(kāi)程度等因素有關(guān)。巖石的吸水率大，則水對(duì)巖石顆粒間結(jié)合物的浸潤(rùn)、軟化作用就強(qiáng)，巖石強(qiáng)度和穩(wěn)定性受水作用的影響也就越顯著。④軟化性用軟化系數(shù)作為巖石軟化性的指標(biāo)，在數(shù)值上等于巖石飽和狀態(tài)下的極限抗壓強(qiáng)度與風(fēng)干狀態(tài)下極限抗壓強(qiáng)度的比。其值越小，表示巖石的強(qiáng)度和穩(wěn)定性受水作用的影響越大。⑤抗凍性巖石孔隙中的水結(jié)冰時(shí)體積膨脹，會(huì)產(chǎn)生巨大的壓力。巖石抵抗這種壓力作用的能力，稱為巖石的抗凍性。在高寒冰凍地區(qū)，抗凍性是評(píng)價(jià)巖石工程性質(zhì)的一個(gè)重要指標(biāo)。（2）巖石主要力學(xué)性質(zhì)①巖石的變形巖石受力作用會(huì)產(chǎn)生變形，在彈性變形范圍內(nèi)用彈性模量和泊桑比兩個(gè)指標(biāo)表示。相同受力條件下，巖石彈性模量越大，變形越小。泊桑比是橫向應(yīng)變與縱向應(yīng)變的比。泊桑比越大，表示巖石受力作用后的橫向變形越大。②巖石的強(qiáng)度巖石受力作用破壞，表現(xiàn)為壓碎、拉斷和剪切等，故有抗壓強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度和抗剪強(qiáng)度等。a．抗壓強(qiáng)度?？箟簭?qiáng)度是巖石在單向壓力作用下抵抗壓碎破壞的能力，是巖石最基本最常用的力學(xué)指標(biāo)。巖石的抗壓強(qiáng)度相差很大，膠結(jié)不良礫巖和軟弱頁(yè)巖的小于20MPa。堅(jiān)硬巖漿巖的大于245MPa。b．抗拉強(qiáng)度。抗拉強(qiáng)度是巖石抵抗拉伸破壞的能力，在數(shù)值上等于巖石單向拉伸破壞時(shí)的最大張應(yīng)力。c．抗剪強(qiáng)度?？辜魪?qiáng)度是指巖石抵抗剪切破壞的能力，在數(shù)值上等于巖石受剪破壞時(shí)的極限剪應(yīng)力。在一定壓應(yīng)力下巖石剪斷時(shí)，剪破面上的最大剪應(yīng)力，稱為抗剪斷強(qiáng)度，其值一般都比較高?？辜魪?qiáng)度是沿巖石裂隙或軟弱面等發(fā)生剪切滑動(dòng)時(shí)的指標(biāo)，其強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于抗剪斷強(qiáng)度。

巖石的抗壓強(qiáng)度最高，抗剪強(qiáng)度居中，抗拉強(qiáng)度最小?？辜魪?qiáng)度約為抗壓強(qiáng)度的10%～40%，抗拉強(qiáng)度僅是抗壓強(qiáng)度的2%～16%。巖石越堅(jiān)硬，其值相差越大，軟弱巖石的差別較小。巖石的抗壓強(qiáng)度和抗剪強(qiáng)度，是評(píng)價(jià)巖石（巖體）穩(wěn)定性的主要指標(biāo)，是對(duì)巖石（巖體）的穩(wěn)定性進(jìn)行定量分析的依據(jù)之一。

（二）土體的工程地質(zhì)性質(zhì)1．土的物理力學(xué)性質(zhì)（1）土的主要性能參數(shù)①土的含水量。是土中水的質(zhì)量與土顆粒重量之比。②土的飽和度。土的飽和度是土中被水充滿的孔隙體積與孔隙總體積之比，飽和度Sr越大，表明土孔隙中充水愈多。Sr<50%是稍濕狀態(tài)，Sr在50%～80%之間是很濕狀態(tài)，Sr>80%是飽水狀態(tài)。③土的孔隙比。是土中孔隙體積與土粒體積之比，反映天然土層的密實(shí)程度，一般孔隙比小于0.6的土是密實(shí)的低壓縮性土，大于1.0的土是疏松的高壓縮性土。④土的孔隙率?？紫扼w積與土的體積（三相）之比。⑤土的塑性指數(shù)和液性指數(shù)碎石土和砂土為無(wú)黏性土，緊密狀態(tài)是判定其工程性質(zhì)的重要指標(biāo)。顆粒小于粉砂的是黏性土，黏性土的工程性質(zhì)受含水量的影響特別大。黏性土的界限含水量，有縮限、塑限和液限。液限和塑限的差值稱為塑性指數(shù)，它表示黏性土處在可塑狀態(tài)的含水量變化范圍。塑性指數(shù)愈大，可塑性就愈強(qiáng)。黏性土的天然含水量和塑限的差值與塑性指數(shù)之比，稱為液性指數(shù)。液性指數(shù)愈大，土質(zhì)愈軟。（2）土的力學(xué)性質(zhì)1）土的壓縮性：是土在壓力作用下體積縮小的特性。在荷載作用下，透水性大的飽和無(wú)粘性土，其壓縮過(guò)程在短時(shí)間內(nèi)就可以結(jié)束。2）土的抗剪強(qiáng)度：在土的自重或外荷載作用下，土體中某一個(gè)曲面上產(chǎn)生的剪應(yīng)力值達(dá)到了土對(duì)剪切破壞的極限抗力時(shí)，土體就會(huì)沿著該曲面發(fā)生相對(duì)滑移而失穩(wěn)。涉及地基承載力、路堤等工程邊坡、天然土坡的穩(wěn)定性。2．特殊土的工程性質(zhì)軟土高含水量、高孔隙性、低滲透性、高壓縮性、低抗剪強(qiáng)度、較顯著的觸變性和蠕變性。紅黏土強(qiáng)度高，壓縮性低，無(wú)濕陷性，飽和水下仍堅(jiān)硬膨脹土明顯的吸水膨脹，失水收縮，且往復(fù)可逆濕陷性黃土一般分為自重濕陷性和非自重濕陷性黃土兩種類型，濕陷性黃土受水浸濕后，在其自重壓力下發(fā)生濕陷的，稱為自重濕陷性黃土。而在其自重壓力與附加壓力共同作用下才發(fā)生濕陷的，稱為非自重濕陷性黃土。素填土天然地基：堆填>10年黏性土、>5年粉土，>2年砂土工程性質(zhì)：密實(shí)性，不均勻性。關(guān)鍵：防止不均勻沉降雜填土以生活垃圾和腐蝕性及易變性工業(yè)廢料，不宜作地基；以建筑垃圾或一般工業(yè)廢料，處理后可作為地基。注意：不均勻性，工程性質(zhì)隨時(shí)間變化，含腐殖質(zhì)及水化物沖填土含水量大透水差，比自然沉積飽和土強(qiáng)度低、壓縮性高。（三）結(jié)構(gòu)面的工程地質(zhì)性質(zhì)對(duì)巖體影響較大的結(jié)構(gòu)面的物理力學(xué)性質(zhì)主要是結(jié)構(gòu)面的產(chǎn)狀、延續(xù)性和抗剪強(qiáng)度。延伸長(zhǎng)度為5-10m的平直結(jié)構(gòu)面，對(duì)地下工程圍巖的穩(wěn)定就有很大的影響，對(duì)邊坡的穩(wěn)定影響一般不大。結(jié)構(gòu)面的規(guī)模是結(jié)構(gòu)面影響工程建設(shè)的重要性質(zhì)。結(jié)構(gòu)面分為Ⅰ～Ⅴ級(jí)。Ⅰ級(jí)控制工程建設(shè)地區(qū)的穩(wěn)定性，直接影響工程巖體穩(wěn)定性。Ⅱ級(jí)指延伸長(zhǎng)而寬度不大的區(qū)域性地質(zhì)界面Ⅲ是指十米至數(shù)百米的斷層、區(qū)域性節(jié)理、延伸較好的層面及層間錯(cuò)動(dòng)等Ⅳ結(jié)構(gòu)面主要控制著巖體的結(jié)構(gòu)、完整性和物理力學(xué)性質(zhì)。Ⅴ級(jí)結(jié)構(gòu)面又稱微結(jié)構(gòu)面，常包含在巖塊內(nèi)，主要影響巖塊的物理力學(xué)性質(zhì)，控制巖塊的力學(xué)性質(zhì)。Ⅱ、Ⅲ級(jí)結(jié)構(gòu)面往往是對(duì)工程巖體力學(xué)和對(duì)巖體破壞方式有控制意義的邊界條件，它們的組合往往構(gòu)成可能滑移巖體的邊界面，直接威脅工程安全穩(wěn)定性。（四）地震的震級(jí)與烈度1.地震震源震源是深部巖石破裂產(chǎn)生地殼震動(dòng)的發(fā)源地。震源在地面上的垂直投影稱為震中。地震所引起的震動(dòng)以彈性波的形式向各個(gè)方向傳播，其強(qiáng)度隨距離的增加而減小。地震波首、先傳達(dá)到震中，震中區(qū)受破壞最大，距震中越遠(yuǎn)破壞程度越小。地面上受震動(dòng)破壞程度相同點(diǎn)的外包線稱為等震線。

（四）地震的震級(jí)與烈度1.地震震源地震波通過(guò)地球內(nèi)部介質(zhì)傳播的稱為體波。體波分為縱波和橫波?？v波的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向與震波傳播方向一致，周期短、振幅小、傳播速度快。橫波的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向與震波傳播方向垂直，周期長(zhǎng)、振幅大、傳播速度較慢。體波經(jīng)過(guò)反射、折射而沿地面附近傳播的波稱為面波，面波的傳播速度最慢。

2.地震震級(jí)地震是依據(jù)地震釋放出來(lái)的能量多少來(lái)劃分震級(jí)的。釋放出來(lái)的能量越多，震級(jí)就越大。中國(guó)科學(xué)院將地震震級(jí)分為五級(jí)：微震、輕震、強(qiáng)震、烈震和大災(zāi)震。3.地震烈度地震烈度是指某一地區(qū)的地面和建筑物遭受一次地震破壞的程度。其不僅與震級(jí)有關(guān)，還和震源深度，距震中距離以及地震波通過(guò)介質(zhì)條件（巖石性質(zhì)、地質(zhì)構(gòu)造、地下水埋深）等多種因素有關(guān)。地震烈度又可分為基本烈度、建筑場(chǎng)地烈度和設(shè)計(jì)烈度?；玖叶却硪粋€(gè)地區(qū)的最大地震烈度；建筑場(chǎng)地烈度也稱小區(qū)域烈度，是建筑場(chǎng)地內(nèi)因地質(zhì)條件、地貌地形條件和水文地質(zhì)條件的不同而引起的相對(duì)基本烈度有所降低或提高的烈度。一般降低或提高半度至一度；設(shè)計(jì)烈度是抗震設(shè)計(jì)所采用的烈度，是根據(jù)建筑物的重要性、永久性、抗震性以及工程的經(jīng)濟(jì)性等條件對(duì)基本烈度的調(diào)整。4.震級(jí)與烈度的關(guān)系震級(jí)與地震烈度既有區(qū)別，又相互聯(lián)系。一般情況下，震級(jí)越高、震源越淺，距震中越近，地震烈度就越高，一次地震只有一個(gè)震級(jí)，但震中周圍地區(qū)的破壞程度，隨距震中距離的加大而逐漸減小，形成多個(gè)不同的地震烈度區(qū)，它們由大到小依次分布。但因地質(zhì)條件的差異，可能出現(xiàn)偏大或偏小的烈度異常區(qū)。（四）地震的震級(jí)和烈度震中震源在地面上的垂直投影等震線受震破壞程度相同點(diǎn)的外包線震波縱波質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)與震波傳播方向一致，周期短，振幅小，傳播快橫波質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)與震波傳播方向垂直，周期長(zhǎng)，振幅大，傳播慢面波傳播速度最慢地震震級(jí)中國(guó)科學(xué)院：微震、輕震、強(qiáng)震、烈震和大災(zāi)震。（四）地震的震級(jí)和烈度地震烈度基本烈度一個(gè)地區(qū)的最大地震烈度不可調(diào)整建筑場(chǎng)地烈度考慮建筑場(chǎng)地條件小區(qū)域地震烈度可調(diào)整設(shè)計(jì)烈度考慮建筑物地位、作用，在基本烈度基礎(chǔ)上調(diào)整的烈度?？烧{(diào)整震級(jí)與烈度關(guān)系一次地震只有一個(gè)震級(jí)，多個(gè)不同的地震烈度區(qū)

第二節(jié)地下水類型與特征

一、根據(jù)埋藏條件，將地下水分為包氣帶水、潛水、承壓水三大類。一、地下水的類型（一）包氣帶水：季節(jié)性存在的水（二）潛水：受氣候條件影響，季節(jié)性變化明顯（三）承壓水：充滿兩個(gè)穩(wěn)定隔水層之間的重力水（四）裂隙水：風(fēng)化裂隙水、成巖裂隙水、構(gòu)造裂隙水。（五）巖溶水（一）包氣帶水包氣帶水處于地表面以下潛水位以上的包氣帶巖土層中，包括土壤水、沼澤水、上層滯水以及巖層風(fēng)化殼（站土裂隙）中季節(jié)性存在的水。

（二）潛水潛水是埋藏在地表以下第一層較穩(wěn)定的隔水層以上具有自由水面的重力水，其自由表面承受大氣壓力，受氣候條件影響，季節(jié)性變化明顯。如春、夏季多雨，水位上升，冬季少雨，水位下降。水溫也隨季節(jié)而有規(guī)律的變化。潛水主要分布在地表各種巖土里，多數(shù)存在于第四紀(jì)松散巖層中，堅(jiān)硬的沉積巖、巖漿巖和變質(zhì)巖的裂隙及洞穴中也有潛水分布。（三）承壓水承壓水也稱為自流水，是地表以下充滿兩個(gè)穩(wěn)定隔水層之間的重力水。一為向斜構(gòu)造盆地，也稱為自流盆地；二為單斜構(gòu)造自流斜地。分類特征按埋藏分包氣帶水受大氣降水影響上層滯水補(bǔ)給區(qū)分布區(qū)一致土壤水潛水（重力水）受氣候，地質(zhì)，地形影響承壓水（重力水）不受氣候影響補(bǔ)給區(qū)分布區(qū)不一致適宜形成承壓水的地質(zhì)構(gòu)造向斜構(gòu)造盆地(自流盆地)單斜構(gòu)造自流斜地（四）裂隙水裂隙水是指埋藏在基巖裂隙中的地下水。根據(jù)基巖裂隙成因，將裂隙水分為風(fēng)化裂隙水、成巖裂隙水、構(gòu)造裂隙水。(1）風(fēng)化裂隙水，多屬潛水。(2）成巖裂隙水，可以是潛水，也可以是承壓水。(3）構(gòu)造裂隙水，張開(kāi)性構(gòu)造裂隙，存層狀構(gòu)造裂隙水。分布不連續(xù)不溝通，則賦存脈狀構(gòu)造裂隙水。（五）巖溶水根據(jù)埋藏條件，將巖潛水分為巖溶上層滯水、巖溶潛水及巖溶承壓水。第三節(jié)常見(jiàn)工程地質(zhì)問(wèn)題及其處理辦法一、特殊地址（一）松散、軟弱土層松散、軟弱土層強(qiáng)度、剛度低，承載力低，抗?jié)B性差。（二）風(fēng)化、破碎巖層風(fēng)化、破碎，用噴混凝土或掛網(wǎng)噴混凝土護(hù)面地下工程圍巖，采用支撐、支護(hù)和襯砌。裂隙，用水泥漿灌漿加固或防滲。

一、特殊地址（三）斷層、泥化軟弱夾層泥化夾層，深埋的一般不影響承載能力。斷層、泥化軟弱夾層，對(duì)于不便清除回填的，可采用錨桿、抗滑樁、預(yù)應(yīng)力錨索等進(jìn)行抗滑處理。上方修筑截水設(shè)施，下方筑好排水設(shè)施；在滑坡體坡腳采用擋土墻、抗滑樁等支擋措施，固結(jié)灌漿等措施改善滑動(dòng)面和滑坡體的抗滑性能。

（四）巖溶與土洞對(duì)塌陷或淺埋溶（土）洞宜采用挖填夯實(shí)法、跨越法、充填法、墊層法進(jìn)行處理；對(duì)深埋溶（土）洞宜采用注漿法、樁基法、充填法進(jìn)行處理。對(duì)落水洞及淺埋的溶溝（槽）、溶蝕（裂隙、漏斗）等，宜采用跨越法、充填法進(jìn)行處理。對(duì)于巖溶地區(qū)地貌、地質(zhì)、水文條件復(fù)雜及塌陷量大、影響范圍大的地段，可采用多種方法綜合處理。巖搭地基處理與施工時(shí)，應(yīng)對(duì)巖溶水進(jìn)行疏導(dǎo)或封堵，減少淘蝕、潛蝕。一、特殊地基松散(砂、砂礫地層)不滿足承載力較淺挖除較深固結(jié)灌漿預(yù)制樁灌注樁地下連續(xù)墻沉井不滿足滲要求灌水泥漿灌水泥黏土漿地下連續(xù)墻影響邊坡穩(wěn)定噴砼打土釘軟弱淤泥不滿足承載力較淺挖除較深振沖置換二、地下水（一）地下水對(duì)土體和巖體的軟化（二）地下水位下降引起軟土地基沉降（三）動(dòng)水壓力產(chǎn)生流砂和潛蝕兩種現(xiàn)象：流砂和潛蝕。地下水滲流產(chǎn)生的動(dòng)水壓力大于土顆粒的有效重度，即滲流水力坡度大于臨界水力坡度，發(fā)生流砂現(xiàn)象；反之潛蝕。（四）地下水的浮托作用（基礎(chǔ)位于粉土、砂土、碎石土和節(jié)理裂隙發(fā)育的巖石地基上，則按地下水位100%計(jì)算浮托力；基礎(chǔ)位于節(jié)理裂隙不發(fā)育的巖石地基上，則按地下水位50%計(jì)算浮托力；基礎(chǔ)位于黏性土地基上，其浮托力較難確切地確定，應(yīng)結(jié)合地區(qū)的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)考慮。）（五）承壓水對(duì)基坑的作用（六）地下水對(duì)鋼筋混凝土的腐蝕

基礎(chǔ)位于粉土、砂土、碎石土和節(jié)理裂隙發(fā)育的巖石地基上，則按地下水位100%計(jì)算浮托力；基礎(chǔ)位于節(jié)理裂隙不發(fā)育的巖石地基上，則按地下水位50%計(jì)算浮托力；基礎(chǔ)位于黏性土地基上，其浮托力較難確切地確定，應(yīng)結(jié)合地區(qū)的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)考慮。三、邊坡穩(wěn)定（一）影響邊坡穩(wěn)定因素內(nèi)在因素有組成邊坡巖土體的性質(zhì)、地質(zhì)構(gòu)造、巖體結(jié)構(gòu)、地應(yīng)力等，它們常常起著主要的控制作用；外在因素有地表水和地下水的作用、地震、風(fēng)化作用、人工挖掘、爆破以及工程荷載等。下面從地貌條件、地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造與巖體結(jié)構(gòu)、地下水四個(gè)因素來(lái)介紹具體的影響作用。1．地貌條件2．地層巖性（注意前3條）3．地質(zhì)構(gòu)造與巖體結(jié)構(gòu)4．地下水(影響邊坡穩(wěn)定最重要、最活躍外在因素）三、邊坡穩(wěn)定（一）影響邊坡穩(wěn)定的因素1.地貌條件一般來(lái)說(shuō)，坡度越陡，坡高越大，對(duì)穩(wěn)定越不利。例如，崩塌現(xiàn)象均發(fā)生在坡度大于60。的斜坡上。（一）影響邊坡穩(wěn)定的因素2.地層巖性(1）對(duì)于深成侵入巖、厚層堅(jiān)硬的沉積巖以及片麻巖、石英巖等構(gòu)成的邊坡，一般穩(wěn)定程度是較高的。只有在節(jié)理發(fā)育、有軟弱結(jié)構(gòu)面穿插且邊坡高陡時(shí)，才易發(fā)生崩塌或滑坡現(xiàn)象。(2）對(duì)于噴出巖邊坡，如玄武巖、凝灰?guī)r、火山角礫巖、安山巖等，其原生的節(jié)理，尤其是柱狀節(jié)理發(fā)育時(shí)，易形成直立邊坡并易發(fā)生崩塌。(3）對(duì)于含有粘土質(zhì)頁(yè)巖、泥巖、煤層、泥灰?guī)r、石膏等夾層的沉積巖邊坡，最易發(fā)生順層滑動(dòng)，或因下部蠕滑而造成上部巖體的崩塌。2.地層巖性(4）對(duì)于千枚巖、板巖及片巖，巖性較軟弱且易風(fēng)化，在產(chǎn)狀陡立的地段，臨近斜坡表部容易出現(xiàn)蠕動(dòng)變形現(xiàn)象。當(dāng)受節(jié)理切割遭風(fēng)化后，常出現(xiàn)順層（或片理〉滑坡。(5）對(duì)于黃土，當(dāng)具有垂直節(jié)理、疏松透水，浸水后易崩解濕陷。當(dāng)受水浸泡或作為水庫(kù)岸邊時(shí)，極易發(fā)生崩塌或塌滑現(xiàn)象。(6）對(duì)于崩塌堆積、坡積及殘積層地區(qū)，其下伏基巖面常常是一個(gè)傾向河谷的斜坡面。當(dāng)有地下水在此受阻，并有結(jié)土質(zhì)成分沿其分布時(shí)，極易形成滑動(dòng)面，從而使上部松散堆積物形成滑坡。3.地質(zhì)構(gòu)造與巖體結(jié)構(gòu)地質(zhì)構(gòu)造因素包括褶皺、斷裂、區(qū)域新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)及地應(yīng)力等，這些對(duì)巖質(zhì)邊坡的穩(wěn)定也是主要因素。褶皺、斷裂發(fā)育地區(qū)，常是巖層傾角大，甚至陡立，斷層、節(jié)理縱橫切割，構(gòu)成巖體中的切割面和滑動(dòng)面，形成有利于崩塌、滑動(dòng)的條件，并直接控制著邊坡破壞的形成和規(guī)模。4.地下水地下水是影響邊坡穩(wěn)定最重要、最活躍的外在因素，絕大多數(shù)滑坡都與地下水的活動(dòng)有關(guān)。許多滑坡、崩塌均發(fā)生在降雨之后，原因在于降水滲入巖土體后，產(chǎn)生不良影響所致。地下水的作用是很復(fù)雜的，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

4.地下水(1）地下水會(huì)使巖石軟化或溶蝕，導(dǎo)致上覆巖體塌陷，進(jìn)而發(fā)生崩塌或滑坡。(2）地下水產(chǎn)生靜水壓力或動(dòng)水壓力，促使巖體下滑或崩倒。(3）地下水增加了巖體重量，可使下滑力增大。(4）在寒冷地區(qū)，滲入裂隙中的水結(jié)冰，產(chǎn)生膨脹壓力，促使巖體破壞傾倒。(5）地下水產(chǎn)生浮托力，使巖體有效重量減輕，穩(wěn)定性下降。（二）不穩(wěn)定邊坡的防治措施常用的方法有：防止地表水向巖體中滲透與排除不穩(wěn)定巖體中的地下水，削緩斜坡、上部減重，修建支擋建筑，錨固等。1．防滲和排水為了防止大氣降水向巖體中滲透，一般是在滑坡體外圍布置截水溝槽，以截?cái)嗔髦粱麦w上的水流。應(yīng)在大的滑坡體上布置一些排水溝，同時(shí)要整平坡面，防止有積水的坑洼，以利于降水迅速排走。針對(duì)已滲入滑坡體的水，通常是采用地下排水廊道，截住滲透的水流或?qū)⒒麦w中的積水排出滑坡體以外。2．削坡削坡是將陡傾的邊坡上部的巖體挖除，一部分使邊坡變緩，同時(shí)也可使滑體重量減輕，以達(dá)到穩(wěn)定的目的。削減下來(lái)的土石，可填在坡腳，起反壓作用，更有利于穩(wěn)定。3．支擋建筑支擋建筑主要是在不穩(wěn)定巖體的下部修建擋墻或支撐墻（或墩），也是一種應(yīng)用廣泛而有效的方法。材料用混凝土、鋼筋混凝土或砌石。支擋建筑物的基礎(chǔ)要砌置在滑動(dòng)面以下。若在擋墻后增加排水措施，效果更好。4．錨固措施錨固措施，有錨桿（或錨索）和混凝土錨固樁兩種類型。預(yù)應(yīng)力錨索或錨桿錨固不穩(wěn)定巖體的方法，適用于加固巖體邊坡和不穩(wěn)定巖塊。錨固樁（或稱抗滑樁）適用于淺層或中厚層的滑坡體滑動(dòng)。它是在滑坡體的中、下部開(kāi)挖豎井或大口徑鉆孔，然后澆灌鋼筋混凝土。垂直于滑動(dòng)方向布置一排或兩排，樁徑通常為1～3m，深度一般要求滑動(dòng)面以下樁長(zhǎng)占全樁長(zhǎng)的1/4—1/3。四、地下工程圍巖的穩(wěn)定性1．地下工程位置選則的影響因素地下工程位置的選擇，除取決于工程目的要求外，還需要考慮區(qū)域穩(wěn)定、山體穩(wěn)定及地形、巖性、地質(zhì)構(gòu)造、地下水、地應(yīng)力等因素的影響。（1）地形條件在地形上要求山體完整，地下工程周圍包括洞頂及傍山側(cè)應(yīng)有足夠的山體厚度。如選擇隧洞位置時(shí)，隧洞進(jìn)出口地段的邊坡應(yīng)下陡上緩，無(wú)滑坡、崩塌等現(xiàn)象存在。洞口巖石應(yīng)直接出露或坡積層薄，巖層最好傾向山里以保證洞口坡的安全。（2）巖性條件一般而言，巖漿巖、厚層堅(jiān)硬的沉積巖及變質(zhì)巖，圍巖的穩(wěn)定性好，適于修建大型的地下工程。凝灰?guī)r、黏土巖、頁(yè)巖、膠結(jié)不好的砂礫巖、千枚巖及某些片巖，穩(wěn)定性差，不宜建大型地下工程。（3）地質(zhì)構(gòu)造條件①褶皺的影響。因此，在布置地下工程時(shí)，原則上應(yīng)避開(kāi)褶皺核部。若必須在榴皺巖層地段修建地下工程，可以將地下工程放在褶皺的兩側(cè)。②斷裂的影響。③巖層產(chǎn)狀的影響。（順傾向一側(cè)的圍巖易于變形或滑動(dòng)，造成很大的偏壓，逆傾向一側(cè)圍巖側(cè)壓力小，有利于穩(wěn)定。）（4）地下水在選址時(shí)最好選在地下水位以上的干燥巖體內(nèi)，或地下水量不大、無(wú)高壓含水層的巖體內(nèi)。（5）地應(yīng)力初始應(yīng)力狀態(tài)是決定圍巖應(yīng)力重分布的主要因素。2．圍巖的工程地質(zhì)分析（1）圍巖穩(wěn)定性分析圍巖穩(wěn)定，是指在一定時(shí)間內(nèi)，在一定的地質(zhì)力和工程力作用下，巖體不產(chǎn)生破壞和失穩(wěn)。圍巖在壓應(yīng)力、拉應(yīng)力作用下能否破壞，一般可采用如下判據(jù)：一是圍巖的抗壓強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度是否適應(yīng)圍巖應(yīng)力；二是圍巖的抗剪強(qiáng)度是否適應(yīng)圍巖的剪應(yīng)力。由于巖體在強(qiáng)度和結(jié)構(gòu)方面的差異，隧道、豎井、和地下車站、倉(cāng)庫(kù)、廠房等地下工程的圍巖變形與破壞的形式主要由五種：①脆性破裂，經(jīng)常產(chǎn)生于高地應(yīng)力地區(qū)，其形成的機(jī)理是復(fù)雜的，它是儲(chǔ)存有很大彈性應(yīng)變能的巖體，在開(kāi)挖卸荷后，能量突然釋放形成的，它與巖石性質(zhì)、地應(yīng)力積聚水平及地下工程斷面形狀等因素有關(guān)。②塊體滑移，是塊狀結(jié)構(gòu)圍巖常見(jiàn)的破壞形式，常以結(jié)構(gòu)面交匯切割組合成不同形狀的塊體滑移、塌落等形式出現(xiàn)。③巖層的彎曲折斷，是層狀圍巖變形失穩(wěn)的主要形式，當(dāng)巖層很薄或軟硬相間時(shí)，頂板容易下沉彎曲折斷。在傾斜層狀圍巖中，當(dāng)層間結(jié)合不良時(shí)，順傾向一側(cè)拱腳以上部分巖層易彎曲折斷，逆傾向一側(cè)邊墻或頂拱易滑落掉塊。在陡傾或直立巖層中，因洞周的切向應(yīng)力與邊墻巖層近于平行，所以邊墻容易凸邦彎曲。④碎裂結(jié)構(gòu)巖體在張力和振動(dòng)力作用下容易松動(dòng)、解脫，在洞頂則產(chǎn)生崩落，在邊墻上則表現(xiàn)為滑塌或碎塊的坍塌。當(dāng)結(jié)構(gòu)面間夾泥時(shí)，往往會(huì)產(chǎn)生大規(guī)模的塌方，如不及時(shí)支護(hù)，將愈演愈烈，直至冒頂。⑤一般強(qiáng)烈風(fēng)化、強(qiáng)烈構(gòu)造破碎或新近堆積的土體，在重力、圍巖應(yīng)力和地下水作用下常產(chǎn)生冒落及塑性變形。常見(jiàn)的塑性變形和破壞形式有邊墻擠入、底鼓及洞徑收縮等。3．提高圍巖穩(wěn)定性的措施兩大類：傳統(tǒng)的支撐或襯砌、噴錨支護(hù)。（1）支撐與襯砌。支撐是在地下工程開(kāi)挖過(guò)程中用以穩(wěn)定圍巖用的臨時(shí)性措施。按照選用材料的不同，有木支撐、鋼支撐及混凝土支撐等。襯砌是加固圍巖的永久性結(jié)構(gòu)，其作用主要是承受圍巖壓力及內(nèi)水壓力，有混凝土及鋼筋混凝土襯砌，也可以用漿砌條石襯砌。（2）噴錨支護(hù)。噴錨支護(hù)是在地下工程開(kāi)挖后，及時(shí)地向圍巖表面噴一薄層混凝土（一般厚度為5～20cm），有時(shí)再增加一些錨桿，從而部分地阻止圍巖向洞內(nèi)變形，以達(dá)到支護(hù)的目的。

噴混凝土具備以下幾方面的作用：首先，能緊跟工作面，速度快，因而縮短了開(kāi)挖與支護(hù)的間隔時(shí)間，及時(shí)地填補(bǔ)了圍巖表面的裂縫和缺損，阻止裂隙切割的碎塊脫落松動(dòng)，使圍巖的應(yīng)力狀態(tài)得到改善；其次，由于有較高的噴射速度和壓力，漿液能充填張開(kāi)的裂隙，起著加固巖體的作用，提高了巖體的強(qiáng)度和整體性。此外，噴層與圍巖緊密結(jié)合，有較高的粘結(jié)力和抗剪強(qiáng)度，能在結(jié)合面上傳遞各種應(yīng)力，可以起到承載拱的作用。（3）各類圍巖的具體處理方法。1）對(duì)于堅(jiān)硬的整體圍巖，巖塊強(qiáng)度高，整體性好，在下工程開(kāi)挖后自身穩(wěn)定性好，基本上不存在支護(hù)向題。這種情況下噴混凝土的作用主要防止圍巖表面風(fēng)化，消除開(kāi)挖后表面的凹凸不平及防止個(gè)別巖塊掉落，其噴層厚度一般3～5cm。當(dāng)?shù)叵鹿こ虈鷰r中出現(xiàn)拉應(yīng)力區(qū)時(shí)，應(yīng)采用錨桿穩(wěn)定圍巖。2）對(duì)于塊狀圍巖，這類圍巖的坍塌總是從個(gè)別石塊——“危石”掉落開(kāi)始，再逐漸發(fā)展擴(kuò)大，只要及時(shí)有效地防止個(gè)別“危石”掉落，就能保證圍巖整體的穩(wěn)定性。一般而言，對(duì)于此類圍巖，噴混凝土支護(hù)即可，但對(duì)于邊墻部分巖塊可能沿某一結(jié)構(gòu)面出現(xiàn)滑動(dòng)時(shí)，應(yīng)該用錨桿加固。3）對(duì)于層狀圍巖，在開(kāi)挖地下工程時(shí)，往往不易打成拱形（或圓形），爆破后頂面經(jīng)常成平板狀，如不加支護(hù)，圍巖常常先發(fā)生彎曲張開(kāi)，然后