工程地質

工程地質學的主要任務

  勘查和評價工程建筑物場地的地質環(huán)境和工程地質條件;分析并預測工程建設活動與自然地質環(huán)境的相互作用和相互影響;學則最佳的長場地位置;提出改善與防治措施;為工程建設規(guī)劃、設計、施工。使用和維護提供所需的地質資料和數(shù)據(jù)。
 
  工程地質條件是指工程建筑物所在地區(qū)地質環(huán)境各項因素的綜合。包括:地層的巖性、地質構造、水文地質條件、地表地質作用、地形地貌。工程地質條件是客觀存在的地質因素,只有其中的穩(wěn)定因素或工程建設產(chǎn)生不穩(wěn)定因素對工程建設運行構成或可能構成有害影響時才能成為地質問題。
 
  礦物是天然生成的,具有一定物理性質和一定化學成分的物質,是組成地殼的的基本單位。它們在地殼中按一定規(guī)律共同組合在一起,形成有某一種礦物或幾種礦物的組成的天然集合體,這種天然集合體稱為巖石。
 
  地質構造:殘留在巖層中的這些變形,變位的現(xiàn)象。
 
  構造運動有水平運動和垂直運動。  水平運動:地殼或巖石圈塊體沿水平方向,它使巖層產(chǎn)生褶皺,斷裂,形成裂谷,盆地及褶皺山系。  垂直運動:相鄰塊體或同一塊體的不同部位做差異性上升或下降,使某些地區(qū)上升形成山岳,高原,另一些地區(qū)下降形成湖、海、盆地。
 
  地質作用是指由自然動力引起地球的物質組成。內(nèi)部結構和地表形態(tài)發(fā)生變化的作用。
 
  地質作用分為內(nèi)力地質作用和外力地質作用。
 
  地層層序法是確定地層相對年代的基本方法。 地層是指一定地質年代內(nèi)形成的層狀巖石。
 
  生物層序法:生物演化從簡單到復雜,從低級到高級不可逆地不斷發(fā)展。
 
  地層接觸關系:(1)整合接觸(2)平行不整合接觸(3)角度不整合接觸(4)侵入接觸(5)沉積接觸  地質年代按時間的長短依次是:宙、代、紀、時、期。單位是:宇、界、系、統(tǒng)、階。  巖石地層最大單位為群,群在細分為組,組在細分為段,段在細分為層,層是最小巖石地層單位。  巖石按成因可將巖石分為三大類:巖漿巖、沉積巖、變質巖。 原生巖石:地層最初由巖漿冷凝而成,把巖漿巖稱為原生巖石。 沉積巖:在原巖石基礎上,在外力作用下,形成沉積巖。
 
  此生巖石:先形成的巖漿巖和沉積巖又內(nèi)力地質作用下,其成分和結構發(fā)生變化而形成變質巖。  條痕:條痕是礦物粉末的顏色,一般指礦物在白色無來由瓷板(條痕板)匕劃檫時所留下的粉末的顏色。
 
  解理:礦物在外力作用下,沿一定方向破裂成光滑平面的性質。解理分五個等級:極完全解理、完全解理、中等解理、不完全解理、極不完全解理。  斷口:如果礦物受;外力作用,無固定方向破裂并成各種凹凸不平的斷面,如貝殼狀。參差狀。  沉積巖:是在地殼表層常溫常壓條件下,由原巖(原來形成的巖漿巖、沉積巖和變質巖)經(jīng)風化、搬運和沉積和成巖等一系列地質作用而形成的層狀巖石。
 
  風化類型作用; 物理風化、化學風化和生物風化作用。 物理風化作用:巖石在自然因素作用下發(fā)生機械破碎,而無明顯成份改變的風化作用。(促使巖石風化作用的因素主要有氣溫變化冰劈作用和鹽類結晶。)  化學風化作用:巖石在自然因素作用下發(fā)生化學成份改變從而導致巖石破壞。(常見的化學風化作用有溶解作用、水化作用、氯化作用和碳酸化作用。)  生物風化作用:巖石風化過程有生物活動參與  巖石風化程度劃分:未風化、微風化、弱風化、強風化、全風化 黃土濕陷性:天然黃土在一定作用下,侵水后產(chǎn)生突然下沉的現(xiàn)象  黃土濕陷性的防治措施;首先應是防水措施,包括防止地表水下滲和地下水位升高;其次對地基進行處理,降低黃土的孔隙度,加強內(nèi)部聯(lián)結和土的整體性,提高土體強度。常用重錘夯實法、強夯法、擠密樁法、換填法、CFG樁法等
 
  凍土的結構特征:(1)整體結構(2)網(wǎng)狀結構(3)層狀結構 構造特征:(1)銜接型構造(2)非銜接型構造  軟土的觸變性:軟土受到振動,海綿狀結構破壞,土的強度降低,甚至呈現(xiàn)流動狀態(tài)。  軟土的流變性:軟土在長期荷載作用下,變形可以延續(xù)很長時間,最終引起破壞  巖層是指:被兩個平行或近于平行的界面所限制的同一巖性組成的層狀巖石。巖層上下界面稱層面,上層面稱為頂面,下層面稱為底面。  產(chǎn)狀要素:(1)走向(2)傾向(3)傾角  走向:指巖層面與水平面的交線所指的方向,該交線是一條直線稱為走向線,它有兩個方向,相差180度  傾向:巖層面上最大傾斜線在水平面上的投影所指的方向 傾角:指巖層與假想水平面的最大交角  背斜:
 
  巖層彎曲向上凸出,核部地層時代老,兩翼地層時代新
 
  ( 核    翼)    由老到新  向斜:巖層彎曲向下凹陷,核部地層時代新,兩翼地層時代老
 
  ( 核    翼)    由新到老  褶皺的工程評價:
 
  (1) 褶皺核部巖層由于受到水平擠壓作用,產(chǎn)生許多裂隙,直接 影響巖體完整性和強度,在石灰?guī)r地區(qū)還往往是巖溶較為發(fā)育,必須注意巖層的坍塌、漏水及滴水
 
  (2) 在褶皺翼部布置建筑物時,如果開挖邊坡的走向近于平行巖 層走向,且邊坡傾向與巖層傾向一致,邊坡坡角大于巖層傾角,則容易造成巖層滑動現(xiàn)象。
 
  (3) 對于隧道或道路工程線路等深埋地下工程,一般應布置在褶 皺翼部。       斷裂構造:巖層受構造運動作用,當所受的構造應力超過巖石強度時,巖石的連續(xù)完整性遭到破裂。  節(jié)理分類:可按成因、力學性質、與巖層產(chǎn)狀的關系和張開程度
 
  1、 按成因:原生節(jié)理、構造節(jié)理、表生節(jié)理
 
  2、 按力學性質:剪節(jié)理、張節(jié)理
 
  3、 按與巖層產(chǎn)狀的關系:走向節(jié)理、傾向節(jié)理、斜交節(jié)理
 
  4、 按張開程度:寬張節(jié)理(縫>5mm)、張開節(jié)理(3—5mm)、 微張節(jié)理(1—3mm)、閉合節(jié)理(<1mm)  斷層常見分類:  按斷層上下兩層相對運動方向分類:(1)正斷層(指上盤相對向下滑動,下盤相對向上滑動的斷層)、(2)逆斷層(指上盤相對向上滑動,下盤相對向下滑動)、(3)平移斷層(指斷層兩盤主要在水平方向上相對錯動的斷層)
 
  斷層存在的判別:(1)構造線標志(2)巖層分布標志(3)斷層的伴生現(xiàn)象(①擦痕、階步和摩擦鏡面②構造巖③牽引現(xiàn)象)(4)地貌標志(斷層巖和斷層三角面、斷層湖、斷層泉、錯斷的山脊、急轉的河流)
 
  判斷一條斷層是否存在,主要是依據(jù)地層的重復或缺失和構造不連續(xù)這兩個標志。
 
  斷裂構造的工程評價:(1)降低地基巖體的強度和穩(wěn)定性(2)跨越斷裂構造帶的建筑物,由于斷裂帶及其兩側上、下盤的巖性均可能不同,易產(chǎn)生不均勻沉降(3)隧道工程通過斷裂破碎帶時易發(fā)生坍塌
 
  地質圖是把一個地區(qū)的各種地質現(xiàn)象,如地層、地質構造等按一定比例縮小,用規(guī)定的符號、顏色和各種花紋、線條表示在地形圖上的一種圖件。包括:平面圖、剖面圖和綜合底層柱狀圖
 
  地質圖的閱讀步驟和內(nèi)容:
 
  (1)圖名、比例尺及方位(2)地形、水系(3)圖例步驟:1、地層巖性2、地層構造3、地質歷史殘積層Qel:由淋濾作用所形成的沉積層
 
  坡積層Qdl:由沖刷作用,在坡角處形成新的沉積層
 
  河谷內(nèi)河流侵蝕或沉積作用形成的階梯狀地形稱為階地或谷地橫向階地:是由于河流經(jīng)過各種懸崖、陡坡,或經(jīng)過各種軟硬不同的巖石時,其下切程度不同造成的縱向階地:是地殼上升運動與河流地質作用的結果階地的三種基本類型:
 
  1、侵蝕階地(階地表面由河流侵蝕而成,表面只有很少的沖積物,
 
  主要由被侵蝕的巖層構成)
 
  2、基座階地(指階地表面有較厚的沖積層,但地殼上升、河流下切
 
  較深,以致切透了沖積層,切入了下部基巖以內(nèi)一定深度,從階地斜坡上明顯看出,階地由沖積層和下部基巖兩部分構成3、沖積階地(指整個階地在階地斜坡上出露的部分均由沖積層很
 
  厚、地殼上升引起的河流下切未能把沖積層切透)地下水的基本類型;
 
  1、上層滯水:埋藏在地面以下包氣帶中部隔水層上的重力水2、潛水:埋藏在地面以下,第一個穩(wěn)定隔水層以上的飽水帶中的重力水
 
  3、承壓水:埋藏并充滿在兩個隔水層之間的地下水,是一種有壓重力水
 
  地下水按含水層性質分類及特征:
 
  1、孔隙水:在孔隙含水層中儲存和運動的地下水
 
  2、裂隙水:在裂隙含水層中儲存和運動的裂隙水,包括風化裂隙水、成巖裂隙水、構造裂隙水
 
  3、巖溶水:埋藏在可溶巖裂隙、溶洞及暗河中的地下水地下水對混凝土的侵蝕性:1、碳酸侵蝕2、硫酸鹽侵蝕水化硫鋁酸鈣的形成混凝土崩潰,稱為水泥細菌.