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文檔簡介
1.場地的穩定性和適宜性怎么評價在建筑巖土工程勘察基本術語標準中是這樣:場地穩定性:擬建場地是否存在能導致場地滑移、大的變形及破壞等嚴重情況的地質條件。在實際進行評價時又要牽涉到工程的類型、規模、場地的工程地質條件、地形地貌等諸多因素。例如在平原土質地基,就沒有必要去考慮巖溶、土洞、崩塌等問題。工程實踐中的場地的穩定性和適宜性評價大致如下:一、場地的穩定性評價。就是看場地及其臨近又沒有影響場地性穩定性的因素。1、不良地質作用和地質災害:巖溶、土洞、滑坡、泥石流、崩塌、大的沉降、地下洞室(采空區、人防洞室等)、斷層、地震效應等等;2、有無邊坡穩定性問題;3、有無可能影響擬建物安全的地形地貌。二、場地的適宜性:這個問題與場地的穩定性密切相關。但從理論的角度說,沒有不能建筑的場地。有的場地雖然存在穩定性問題或其他不利條件,但經過工程處理,仍然可以建筑,問題是需要處理的工程量和造價與擬建物的價值比。例如我們要建一棟投資500萬的多層建筑,但勘察發現場地處于一滑坡體上,如果要對滑坡進行處理,需要1000萬的投資,顯然不合適。我就遇到過這類問題,最后建筑方放棄了該場地的使用。我們在做場地和地基基礎的選擇評價時所要尊守的原則就是:技術經濟原則。也就是在技術上可行,經濟上合理。場地的適宜性評價還要考慮一個水的問題。這里的水包括了地面水與地下水。林宗元先生給我們講過一個工程實例。早年一個廠區在建設時由于考慮不周,選在了一個溝谷里,結果發生大的山洪,造成災害,最后不得不遷建。這類事例在媒體上也時有報道。三、有些朋友在對場地進行評價時忽略了地基均勻性與穩定性的評價,這也是場地的適宜性評價必須考慮的一個方面。例如場地總體穩定性較好,但地基存在局部均勻性與穩定性的問題,仍然會對擬建物產生不良影響。所以我們在勘察報告中,地基均勻性與穩定性的評價是不可或缺的內容。2.巖土工程勘察報告編寫提綱與具體內容參考巖土工程勘察報告編寫提綱與具體內容參考根據巖土工程勘察規范GB50021-2001,特別是其中14.3.3條關于巖土工程勘察報告規定的內容,結合CECS99:98 巖土工程勘察報告編制標準 ,參考眾多勘察報告中的優秀者,提出下面這個編寫提綱及每個標題應有的內容和數據,以使勘察報告內容更充實,論證更合理,巖土參數更有適用性和可靠性,特編寫本勘察報告編寫提綱及有關內容指南,供勘察單位參考。 巖土工程勘察報告(建議稿)1、 前 言1.1 任務依據1.2 工程概況1.3 巖土工程勘察等級1.4 勘察目的要求及需要提供的成果資料1.5 勘察方法和勘探點的布置1.6 勘察工作過程及完成工作情況 本節應插表格展示成果鉆 孔 (個) 總 進 尺 取 樣 及 試 驗 標 貫 數 量 水位測量孔 數 鉆孔位置測 量完成孔 數 技術孔數 鑒別孔 數 土 樣數 量 水 樣數 量 原巖數 量 1.7 執行規范及依據 2、 地理位置、地形及地貌及地質簡況2.1 工程所在地理位置2.2 場地地形及地貌2.3 區域地質簡況 3、 場地巖土分層及特征(1) 人工填土層(2) 耕植土層(3) 沖積層(3-1) 粘土(3-2)粉砂(3-3) 淤泥(4)殘積層(5)基巖 (5-1) 全風化 (5-2)強風化 (5-3)中風化第四系土層的描述內容應包括:顏色、成分及含量、粒度及配級、濕度、密實度、可塑性、韌性及土層結構等;土層分布,厚度及變化;埋深及頂(底)板標高;對該層取原狀土樣數量及試驗結果,根據土樣試驗結果查表所得承載力特征值;對該層進行標準貫入試驗次數及結果,根據標貫擊數查表所得承載力特征值;根據兩者比對并綜合分析,結合地區經驗,推薦該層承載力特征值為kpa.殘積土和風化土的描述除上述內容外,還應描述是什么原巖的風化土或殘積土,其母巖的地質時代和巖石名稱;風化程度(按規范附錄A表A.0.3)、巖土的均勻性及孤石、破碎巖帶夾層分布情況;對花崗巖殘積土、全風化及強風化層應按標貫擊數劃分.殘積土要測天然含水量、塑限和液限,進一步劃分可塑和硬塑殘積土,也可根據含礫或砂量劃分粘性土.花崗巖類殘積土的地基承載力和變形模量應采用載荷試驗確定.乙級丙級工程可按標貫等測試資料,結合地區經驗綜合確定.對中風化和微風化的原巖應取巖樣作單軸抗壓強度試驗,并按廣東省建筑地基基礎設計規范DBJ15-31-2003之4.4.1條求出承載力特征值4. 地下水 4.1 地下水概況4.1.1 潛水 主要含水層的分布 埋藏深度 賦存狀況 補給條伴 排泄條件4.1.2 基巖裂隙水 埋藏深度 賦存狀況 補給條伴 排泄條件4.1.3地下水位 勘察時的地下水位、歷史最高水位 場地地下水和承壓水的水力聯系. 當建筑物為箱式基礎或地下室時應提供抗浮設計水位。4.1.4 抽水試驗 巖土滲透系數及影響半徑 基坑涌水量(當深基坑開挖地基時需此內容)。4.2 土和 地下水的腐蝕性評價 4.2.1 土和 水質分析 4.2.2 環境類型 4.2.3 水和土的腐蝕性評價5. 巖土性質指標5.1 取樣方法及原位測試方法5.1.1 取樣工具及方法5.1.2 原巖樣品試驗方法5.1.2 標貫試驗方法 、50擊換算公式、桿長校正公式5.2 巖土物理力學性質指標的統計方法 應用公式:(按GB50021-2001之14.2巖土參數的分析和選定規定)5.3 巖土參數統計值及建議值5.3.1 土工試驗成果分層統計表5.3.2 標貫成果分層統計表5.3.3 各巖土層力學參數推薦表6 地震效應6.1 場地抗震地段類別劃分6.2 場地類別6.2.1 分層測定剪切波速的方法和成果(10層和高度30以下的丙類和丁類建筑,無實測剪切波速時可按抗震設計規范GB50011-2001之表4.1.3查得)。 6.2.2 等效剪切波速及覆蓋層厚度 場地類別劃分6.3 地震基本烈度、地震加速度、特征周期值6.4 飽和砂土液化判別6.4.1 液化判別深度6.4.2 標貫擊數臨界值計算公式(按GB50011-2001之4.3.4給出公式)6.4.3標準貫入錘擊數基準值(按表4.3.4)。6.4.4 各鉆孔飽和砂土標貫擊數及液化判別(列表與基準值對比)。6.4.5 液化指數及液化等級(按GB50011-2001之4.3.5條計算劃分)。7. 場地穩定性評價7.1 場地穩定性評價7.1.1 不良地質作用7.1.2 特殊巖土及不利地形地貌發育狀況7.1.3 軟土及液化土層發育情況7.1.4 斷層發高育情況及活動性評價7.1.5 孤石分布情況及對成樁的影響7.1.6 地基土的均勻性和變異性評價7.2 地基適宜性評價 (分層評價巖土工程特性及能否作為持力層,作為持力層時可靠適用的力學參數和承載力特征值)。 8. 基礎建議及參數8.1 基礎方案8.2 地基參數 分別按預制樁、攪拌樁、鉆(沖)孔樁給出樁摩側阻力特征值、端阻力特征值,列表8.3 關于基坑開挖和支護開挖坡度 邊坡支護參數 分層推薦土容重、粘聚力、內摩察角、土與錨桿極限摩擦力 地下水滲透情況 影響水力半徑 可能的日涌水量 止水措施 降水措施 對周邊和市政設施的影響等8.4 提請設計和施工中應注意事項9. 結論 9.1 場地穩定性及對建沒工程的適宜性 9.2 地震效應結論 9.3 水(土)對建材腐蝕性及防水抗浮設計水位 9.4 推薦持力層及承載力和相關巖土力學指標 9.5 建議的地基方案附件目錄附表1 勘探點一覽表序號 鉆孔編號 鉆孔深度 地面高程 坐 標 取樣個數 地下水位 標貫次數 開鉆日期 終鉆日期 X Y 原狀土 擾動土 附表2 地層統計表地層編號 時代成因 巖土名稱 厚 度 層頂埋深 層頂標高 層底埋深 層底標高 備注 最大值 最小值 平均值 最大值 最小值 平均值 最大值 最小值 平均值 最大值 最小值 平圴值 最大值 最小值 平均值 附表3 各層土工試驗成果表巖土分層 統計指標 天 然 狀 態 指 數 稠 度 指 數 密 度 土粒比重 含水率 孔隙比 飽和度 液 限 塑 限 液性指 數 干密度 密 度 樣品數 最大值 最小值 平均值 標準差 修正系數 標準值 表3 續 (接在表3右側,連接成長表)固 結 指 數 剪 切 指 標 滲透系數 顆 粒 組 成 壓性指數 壓縮模量 固結系數 直接塊剪 固結塊剪 礫 粗砂 中砂 細砂 粉砂 粘粒 粘聚力 內摩擦角 粘聚力 內摩擦角 表4 標貫試驗成果統計表巖 土 編 號 時 代 成 因 巖 土 名 稱 統 計 項 目 標 貫 擊 數 修 正 擊 數 最 大 值 最 小 值 平 均 值 標 準 差 變 異 系 數 修 正 系 數 統 計 數 量 最 大 值 最 小 值 平 均 值 標 準 差 變 異 系 數 修 正 系 數 表5 飽和砂土液化判別一覽表鉆 孔編 號 標 貫深 度 砂 土厚 度 土 層編 號 土 層名 稱 地 下水 位 標 貫擊 數 臨 界擊 數 液 化指 數 液 化等 級 附圖1 建筑物與勘探點平面圖 附圖2 基巖(或某風化層)頂板等深(或等高)圖附圖3 工程地質剖面圖附圖4 鉆孔柱狀圖附件1 土工試驗報告附件2 水質分析報告附件3 鉆孔巖芯彩色照片 工程地質學2009.7.12一、 概念1.工程地質條件:與工程建筑有關的地質要素的綜合,包括地形地貌條件、巖土類型及其工程地質性質、地質結構及地應力、水文地質條件、物理(自然)地質作用以及天然建筑材料等六個要素。2、工程地質問題:工程建筑與工程地質條件(地質環境)相互作用、相互制約而引起的,對建筑本身的順利施工和正常運行以及對周圍環境可能產生影響的地質問題稱為工程地質問題。3、區域地殼穩定性:是指工程建設地區現今地殼在內外動力地質作用下的穩定程度4、活斷層:是指現今正在活動的斷層,或近期曾活動過、不久的將來可能會重新活動的斷層。5、地震:在地殼表層,因彈性波傳播所引起的振動作用或現象,稱為地震。6、里氏震級:指距震中100km處的標準地震儀在地面所記錄的微米表示的最大振幅A的對數值。M=logA7、烈度:是指地面及各類建筑物遭受地震破壞的程度。8、基本烈度:一個地區今后一定時期(100年)內,一般場地條件下可能遭遇到的最大地震烈度。9、誘發地震:由于人類工程、經濟活動而導致發生的地震稱為誘發地震。10、地震效應:在地震作用影響所及的范圍內,在地面出現的各種震害或破壞,稱為為地震效應。11、場地和地基的破壞效應:是指造成建筑物破壞的直接原因是由于場地和地基穩定性引起的,也就是說、地震時首先是場地和地基破壞從而產生建筑物和構筑物破損并引發其他災害。12、震動破壞作用地震時地震波在巖土體中傳播,給建筑物施加一個附加荷載,即地震力。當地震力達到某一限度時,建筑物即發生破壞。這種由于地震力作用直接引起建筑物破壞的作用成為震動破壞作用。13、斜坡變形:是指斜坡應力狀態的變化,使原有的平衡被打破,局部應力集中超過該部位巖土體的強度,引起局部剪切錯動,拉裂并出現小位移但沒有造成整體性的破壞。14、斜坡破壞:當斜坡變形進一步發展,破裂面不斷擴大并相互貫通,使斜坡巖土體的一部分分離開來,發生較大的位移,這就是斜坡的破壞。15、滑坡:斜坡上的巖土體,沿貫通的剪切破壞面(帶),產生以水平運動為主的現象。16、崩塌:斜坡巖土體中被陡傾的張性破裂面分分割的塊體突然脫離母體并以垂直運動為主,翻滾跳躍而下,這種現象和過程稱為崩塌。17、邊坡穩定系數:滑面上的總抗滑力與總下滑力的比值。18、滲透壓力:滲透的水流作在巖土上的力,稱為滲透壓力。19、動水壓力:單位體積土體所受的滲透壓力。20、滲透變形或滲透破壞:當滲透壓力達到一定值時,巖土中的一些顆粒甚至整體就會發生移動而被滲流帶走,從而引起巖土的結構變松,強度降低,甚至整體發生破壞。這種工程地質作用或現象稱為滲透變形或滲透破壞。21、管涌(潛蝕)是在滲流作用下單個土顆粒發生獨立移動的現象。22、流土:是在滲流作用下一定體積的土體同時發生移動的現象。23、臨界水力梯度:當滲透壓力等于有效重力時元土體呈懸浮狀態,發生流土。此時滲流的水力梯度即為臨界水力梯度24、允許水力梯度:是以臨界水力梯度除以安全系數m來獲得,即I允=Icr/m25地面沉降是指地面高程的降低又稱地面下沉或地沉,均為地殼表層某一局部范圍內的總體下降運動。26地裂縫是地表巖土體在自然因素和人為因素作用下,產生開裂并在地面形成一定長度和寬度裂縫的現象。27、巖層與地表移動:礦山開采破壞了巖體內部原有的力學平衡狀態,使巖層位移、變形,巖體的完整受到破壞。當開采面積達到一定范圍之后,起始于采場附近的移動和破壞將擴展到地表,稱為巖層與地表移動,又稱為地表沉陷。二。填空1.工程地質條件包括地形地貌條件、巖土類型及其工程地質性質、地質結構及地應力、水文地質條件、物理(自然)地質作用以及天然建筑材料等六個要素。2.工程地質研究方法:主要有自然歷史分析法、數學力學分析法、模型模擬試驗法和工程地質類比法。3.活斷層的參數包括:產狀、長度、斷距、錯動速率、錯動周期和活動年齡等。4.活斷層按其活動方式分為:地震斷層(或粘滑型斷層)、蠕變斷層(或蠕滑型斷層)。5.地震成因學說有主要有斷層學說、巖漿沖擊學說、相變學說和溫度應力學說等。地震類型:構造地震、火山地震、陷落地震(或塌陷地震)和誘發地震。6.地震易發生的活斷層的部位:活斷層的端點、拐點、交匯點、分支點和錯列點。7.世界四大地震帶是:環太平洋地震帶、地中海-喜馬拉雅地震帶、大洋海嶺地震帶及大陸裂谷系地震帶。我國六大地震帶:臺灣與東南沿海地震帶、郯城-廬江地震帶、南北向地震帶、華北地震帶、西藏-滇南地震帶、天山南北地震帶。8.地震的場地和地基破壞作用的類型:地面破裂、滑坡和崩塌、地基失效9.斜坡的組成要素坡體、坡高、坡角、坡肩、坡面、坡腳、坡頂面、坡底面等各項要素。10.斜坡變形的主要形式有三種,即拉裂、蠕動和彎曲傾倒。11.斜坡破壞的主要形式崩塌,滑坡。12.按崩塌發生時的受力狀況的不同崩塌分:傾倒式崩塌,滑移式崩塌,鼓脹式崩塌,拉裂式崩塌,錯斷式崩塌。13.根據邊坡失穩破壞的具體部位的崩塌的分類:坡體崩塌,邊坡崩塌,坡面崩塌。14.滑坡的形態要素組成:滑坡體、滑坡床、滑動面、滑坡周界、滑坡壁、滑坡臺地、封閉洼地、滑坡舌、滑坡裂隙15.滑坡按滑動面與層面的關系分:均質滑坡,順層滑坡,切層滑坡。按滑動力學性質的分類牽引式滑坡、推落式-、平移式-和混合式-。16.滑坡發育的三個階段:蠕動變形階段、滑動破壞階段和壓密穩定階段。17.斜坡按結構面的產狀與臨空面關系分:平疊坡,順向破,逆向坡,斜交坡,橫交坡。18.斜坡變形破壞防治措施的種類:支擋工程、排水、減荷反壓、防沖護坡、改善巖土性質、防御繞避。19.斜坡變形破壞防治的支擋工程措施的種類:擋墻、抗滑樁、錨桿或錨索、支撐。20.滲透變形的類型:管涌和流土。21.滲透變形預測的步驟:1根據土體的類型和性質,判定是否會產生滲透變形的可能性以及滲透變形的類型;2確定壩基各點,主要是下游壩腳處的實際水力梯度;3確定臨界水力梯度和允許水力梯度;4根據實際水力梯度與允許水力梯度的比較,圈定出可能發生滲透變形的范圍。22.土石壩防滲透變形的主要措施有:垂直截滲、水平鋪蓋、排水減壓和反濾蓋重等四項。23.地面沉降產生的條件:厚層松散細粒土層的存在、長期過量開采地下流體、新構造運動的影響、城市建設對地面沉降的影響。24.沉降標的種類:1基巖標2分層標3地面標。25.地裂縫的特征:(1) 地裂縫發育的方向性與延展性(2) 地裂縫災害的非對稱性和不均一性(3) 災害的漸進性(4) 地裂縫災害的周期性。26.地裂縫的成因類型:構造地裂縫、非構造地裂縫。27.我國三大地裂縫發育帶:1汾渭盆地地裂縫帶2太行山東簏傾斜平原地裂縫帶3大別山北簏地裂縫帶。28.地裂縫的防治措施:控制人為因素的誘發作用、建筑設施避讓防災措施、監測預測措施。29.采礦引起地面破壞的形式:1地表移動盆地2裂縫3臺階狀塌陷盆地4塌陷坑。30.減緩采礦地面塌陷的技術措施:改革開采方法、覆巖離層注漿、遷村、對塌陷區采取復墾措施。三、簡答題1.活斷層的基本特征(1)、活斷層是深大斷裂復活運動的產物。大量研究結果表明,活斷層往往是地質歷史時期產生的深大斷裂,在晚近期及現代地殼構造應力條件下重新活動而產生的。深大斷裂指的是切穿巖石圈、地殼或基底的斷裂,其延伸長度達數十、數百甚至數千km,切割深度數km至百余km,(2)、活斷層的繼承性和反復性。研究表明,活斷層往往是繼承老的斷裂活動的歷史而繼續發展,而且現今發生地面斷裂破壞的地段過去曾多次反復地發生同樣的斷層運動。(3)、活斷層的活動方式。活斷層的活動方式基本有兩種:一種是以地震方式產生間歇性地突然滑動,稱地震斷層或粘滑型斷層;另一種是沿斷層面兩側巖體連續緩慢地滑動,稱蠕變斷層或蠕滑型斷層。(4)、斷層的減震、隔震作用。減震作用包含兩個意思:一是一次大震后,該地段在一定時間內不再發生類似強度的地震;二是一斷裂系上發生大震,相鄰的平行斷裂系將長期無震發生。隔震作用有三個含義:一是一組斷裂阻截另一組斷裂,后者孕育的地震完全被限制在前者的某一側,另一側無震的;二是地震烈度沿垂直斷裂走向衰減很快,尤其在斷裂傾向的反方向上;三是沿斷裂帶走向被另一組大交角的斷裂系阻截,地震烈度在該方向上急劇衰減的現象。2.對防震、抗震有利的建筑場地(地震區建筑場址的選擇)為了做好選址工作,必須進行地震工程地質勘察,聯系歷史震害的情況,并充分估量在建筑物使用期間可能造成的震害,經綜合分析研究后選出抗震性能最好、震害最輕的地段作為建筑場地,同時提出建筑物抗震措施的建議。對防震、抗震有利的建筑場地有:地形平坦開闊;巖土堅硬均勻,若土層厚度較大,則應較密實;無大的斷裂,若有則它與發震斷裂無聯系,且斷裂帶膠結較好;地下水埋深較大;崩塌、滑坡、巖溶等不良地質作用不發育。建筑場地一定要避開活動斷裂帶和不穩定斜坡地段,并盡量避開強震動效應和地面效應的地段、孤突地形和地下水埋深過淺地段。2.水庫誘發地震的特點1.在時間上,初震時間和地震震級與水庫蓄水時間和水位有明顯的相關關系,一般水庫蓄水幾個月后即有明顯的微震活動,且頻度和強度隨著水庫水位升高或庫容增大而增大,但地震活動峰值在時間上要滯后庫水位或庫容峰值,滯后時間一至數月不等,這可能與震源深度及庫底巖體的滲透性有關;2.在空間上,震中主要分布在水庫大壩附近或分布于庫水最大水深處或水庫主體兩側的峽谷區;3.在地震序列上,前震極為豐富,屬于前震余震型,而同一地區的天然地震往往屬主震余震型;4.在震級上,多數為微震,中強震很少;水庫誘發地震的震源較淺,一般都小于10km,有只有幾km,因此,震級只有3-4級的水庫地震也可造成較嚴重的破壞。3.誘發礦震的條件誘發礦震的條件是:礦床的頂、底板巖體堅硬,有利于應變能的積聚或存在已積累高度應變能的巖體和斷層;存在一定規模的采空區,井巷坑道破壞了巖體的穩定狀態;開采深度大,上覆巖體載荷重,差應力變化大,容易引起較大規模的巖體錯動。總之,積聚高應變能的堅硬巖體是誘發礦震的基礎條件,井巷布置和不同開采方式引起的應力集中是主要的誘發因素。在發震條件具備時,井下放炮常常是一種觸發因素。4.斜坡應力分布特征1無論什么樣的天然應力場,斜坡面附近的主應力跡線均明顯偏轉,表現為愈接近坡面,最大主應力愈與坡面平行,而最小主應力與坡面近似正交,向坡體內則逐漸恢復到原始狀態。2由于應力分異結果,在坡面附近產生了應力集中帶。不同部位的應力狀態是不同的。在坡腳附近,最大主應力(表現為切向應力)顯著增高,而最小主應力(表現為徑向應力)顯著降低,甚至出現負值(即拉應力)。由于應力差大,于是形成最大剪應力增高帶,最易發生剪切破壞。在坡肩附近,在一定條件下坡面的徑向應力和坡頂的切向應力可轉化為拉應力(應力值為負值),形成一個張力帶。斜坡愈逗,則張力帶范圍愈大。因此,坡肩附近容易拉裂破壞。3由于主應力偏轉,坡體內的最大剪應力跡線也發生變化,由原來的直線變為凹向坡面的圓弧狀(圖5-3)。4坡面處的徑向應力實際為零,所以坡面處于二向應力狀態。上述為典型斜坡的應力分布特征,在各種因素影響下實際情況要復雜得多。5.崩塌形成的條件崩塌是在特定的自然條件下形成的。地形地貌、巖性和地質構造是崩塌的物質基礎;降雨、地下水作用、震動力、風化作用以及人類活動常成為崩塌形成的誘發因素。崩塌一般發生在塊狀、厚層狀堅硬巖體中。灰巖、砂巖、石英巖等厚層硬脆性巖石常能形成高陡的斜坡,其其前緣常由于卸荷作用產生裂隙或使原有裂隙張開,并與其他結構面組合,逐漸發展而形成連續貫通的分離面,在觸發因素作用下發生崩塌。此外,有緩傾角軟硬相間巖層組合的陡坡,由于軟弱巖層被風化剝蝕而形成凹龕,使上部堅硬巖層凸出坡外,易脫落形成崩塌。構造和非構造成因的巖石裂隙對崩塌的形成影響很大。硬脆性的巖石中往往發育兩組或兩組以上陡傾節理,其中與坡面平行的一組常演化為張裂隙。此時裂隙的切割密度對崩塌塊體的大小起控制作用。崩塌的形成與地形直接相關。在地形切割強烈的山區,高陡斜坡分布區和深開挖的基坑、礦坑中,崩塌現象多見。發生崩塌的地面坡度一般大于45,而大部分分布在大于60的斜坡上。地形切割愈強烈,高差愈大,形成崩塌的可能性和能量也愈大。5.剛性極限平衡法評價斜坡穩定性的前提條件剛性極限平衡法的前提條件:1只考慮破壞面上的極限平衡狀態,而不考慮巖土體的變形,也就是將巖土體看成是剛性的。2破壞面(滑動面)上的強度由摩擦力(j衡量)和粘聚力(C衡量)控制,即遵循庫倫判據。3滑體中的應力。以正應力和剪應力的方式集中作用在滑面上,即將它們看成為集中力。4以平面(二維)課題來處理,使計算簡化。6.抽排水引起地面沉降的實質,比較含水砂層與黏土層固結的差異(1)、抽排水引起地面沉降的實質可以用有效應力原理來解釋,隨著抽排水的進行,地下水位不斷下降,水頭下降,靜水壓力下降,從而導致有效應力上升,壓縮巖體,引起地面沉降。(2)、抽取地下液體引起的地面沉降是由有效應力在起作用。由于透水性能的顯著差異,孔隙水壓力減小、有效應力增大的過程,在砂層和粘性土層中是截然不同的。在砂層中,隨著承壓水頭降低和多余水分排出,有效應力迅速增至與承壓水位降低后相平衡的程度,所以砂層壓密是瞬時完成的。在粘性土中,壓密過程進行得十分緩慢,往往需要幾個月甚至幾十年的時間,因而直到應力轉變過程最終完成之前,粘土層中始終存在超孔隙水壓力。它是衡量該土層在現存應力條件下最終固結壓密程度的重要指標。相對而言,在較低應力下砂層的壓縮性小且主要是彈性、可逆的,而粘性土層的壓縮性則大得多且主要是非彈性的永久變形。因此,在較低的有效應力增長條件下,粘性土層的壓密在地面沉降中起主要作用,而在水位回升過程中,砂層的膨脹回彈則具有決定意義。7.覆巖性質對巖層及地表移動影響分析上覆巖層的強度愈大,各分層厚度愈大,地下開采后使這些巖層移動和破壞所要求的采空區面積也就愈大。上覆巖層為強度較低的軟巖組成時,隨著回采工作面的推進,不需很大的采空區面積煤層頂板開始冒落,上覆巖層隨之開始移動,并很快傳播到地面。堅硬巖層內部可產生較多的離層裂縫,而軟巖層內部一般沒有離層發育,因此,堅硬巖層情況下的下沉量較軟巖層的要小。巖移角的大小也與巖層力學性質有關。一般硬巖層的巖移角比軟巖層的要大。基巖移動角一般變化在50-90,表土層移動角一般為45-55。地表移動盆地下沉曲線的形狀與巖性有關。頂板巖性愈硬,懸頂距愈大,則下沉曲線的拐點位置愈偏向采空區一方。10、場地工程地質條件對震害的影響(1)、巖土類型與性質。巖土類型和性質對宏觀烈度的影響最為顯著。可從巖土的軟硬程度、松軟土的厚度以及地層結構等三個方面來考察。一般來說,在相同的地震力作用下,基巖上的震害最輕,其次為硬土,軟土做重。松軟沉積物厚度對震害的影響也很顯著。巖土性質和松軟土厚度對震害的影響,根本原因是特征周期的作用。土質愈松軟,厚度愈大,特征周期愈長,所以對自振周期較長的高層建筑、煙囪和木架結構房屋能引起共振,加重震害。此外,厚層軟土的震動歷時加長,也會使震害更加重。若地表分布飽水細砂土、粉土和淤泥土時,會因為震動液化和震陷導致地基失效。地層結構對震害也有較大的影響。一般情況下,下硬上軟的結構震害重,下軟上硬則震害較輕。尤其當硬土中有軟土夾層時,可削減地震能量。(2)、斷裂。區分發震斷裂和非發震斷裂。對發震斷裂,強震時的地表變形破裂,對跨越其上的建筑物來說是不可抗御的。所以采取提高烈度的辦法是無濟于事的,而應在選址時避開。非發震斷裂若破碎帶膠結較好,則并無加大震害的趨勢。所以,非發震斷裂應根據斷裂帶物質的性質,按一般巖土對待即可,不應提高烈度。(3)、地形地貌。大量宏觀調查資料和儀器觀測、模型試驗及理論分析結果表明,場地內微地形對震害影響明顯。其總趨勢是:孤立突出的地形加重震害,低洼平坦的地形震害相對減輕。局部地形地貌影響震害的實質是:孤突的地形使山體發生共振或地震波被多次反射,而引起地面位移、速度和加速度的放大。(4)、地下水。總的趨勢是:飽水的巖土體會影響地震波的傳播速度,使場地烈度增高。地下水埋深愈淺,則烈度增加值愈大。地下水埋深1-5m范圍內影響最明顯;地下水埋深大于10m時影響就部明顯了。11.土的結構特性對滲透變形影響分析土的抗滲強度取決于土體本身的結構。制約滲透變形發生的土體結構特性包括:土中粗細顆粒直徑、細粒物質的含量、土的級配特征、顆粒形狀及排列方式等。(1)、粗細粒徑的比例只有當土中細顆粒的粒徑d小于粗顆粒的骨架孔隙直徑d0時,才能發生潛蝕。據研究其最優比值為d0/d=8。砂土顆粒粒徑與其孔隙比值的大小,與顆粒的排列方式關系極大。土愈疏松,則細小顆粒在孔隙中隨滲流運動愈順暢;愈緊密則只能讓更細小的顆粒通過。因此,愈疏松的土體愈容易產生滲透變形。此外,土愈緊密,抗剪強度愈大,抵抗滲透變形的能力愈強。(2)、細顆粒的含量天然無粘性土的顆粒組成相當復雜,其分布曲線有單峰型、雙峰型和多峰型。我國水利水電科學研究院通過大量室內試驗研究,提出了用細顆粒含量百分數來判別雙峰型礫土的滲透變形型式:1當細顆粒含量大于35%時為流土;2當細顆粒含量小于25%時為潛蝕;3當細顆粒含量界于25-35%時,流土和潛蝕均可能發生,主要取決于礫土的密實程度及細顆粒的組成。中等以上密實度、細顆粒的不均勻系數較小的礫土,一般發生流土;反之為潛蝕。此外,細顆粒成分中粘粒含量的增加,可增大土的凝聚力,因而增大土的抗滲強度,使土不容易產生滲透變形。(3)、土的級配特征土的級配特征可用土的不均勻系數Cu=d60/d10表示。Cu愈大,土愈不均勻,級配愈好。通過試驗發現,在自下而上的滲流出口處無覆蓋的條件下,砂土的滲透變形類型及臨界水力梯度值都與土的不均勻系數有關:1當Cu20時,主要型式為潛蝕;3當Cu在10-20之間時,流土和潛蝕都可能發生。臨界水力梯度與不均勻系數之間的關系見右圖。從圖上可以看出,砂土的不均勻系數愈大,臨界水力梯度愈小,也就是說,產生流土的臨界水力梯度比潛蝕要大。需要指出的是,上述的判斷對礫質土不適用,而且僅靠上述判別也往往是不全面的。實驗表明:在滲流作用下,由于無粘性土的結構特性不同,有的土首先表現為潛蝕,然后在更強的水動力條件下轉化為流土。而有的土則在足夠的水動力條件下,直接發生流土。從一些工程場地滲透穩定性的研究資料可以看出,在具備上述基本條件時,滲透變形現象的產生還必須由宏觀地質因素和工程因素來決定。四、論述1、活斷層的地質、地貌及水文地質特征1)地質特征最新沉積地層被錯開是活斷層最可靠的地質特征。這種現象在一些活動構造帶中較常見。一般來說,只要見到第四紀中、晚期沉積物被錯斷,無論是老斷層的復活還是新斷層的出現,均可鑒別為活斷層。鑒別時應注意與地表滑坡產生的地層錯斷相區別。一般活斷層的破碎帶由松散的破碎物質構成,而老斷層的破碎帶均有不同程度的膠結。因此,松散、未膠結的斷層破碎帶也可作為活斷層的判別標志。伴隨有強烈地震發生的活斷層,當強震過程中沿斷裂帶常出現地震斷層陡坎和地裂縫,是鑒別活斷層的重要依據。鑒別地裂縫時,應注意與斜坡變形破壞或大量汲取地下水所造成的地裂縫的區別。非構造的地裂縫一般無一定的方向性。2)地貌特征由于活斷層的構造地貌格局清晰,所以許多方面可作為其鑒別特征。活斷層往往構成兩種截然不同的地貌單元的分界線,并加強各地貌單元之間的差異性。典型的情況是,一側為斷陷區,堆積了很厚的第四紀沉積物;另一側是隆起區,高聳的山地,疊次出現的斷層崖、三角面、斷層陡坎等呈線性分布。兩者界線截然分明。活斷層經常造成同一地貌單元或地貌系統的分解和異常。如同一夷平面或階地被活斷層錯斷,造成高差和位錯。走滑型斷層可使穿過它的河流、溝谷方向發生明顯的變化。當一系列的河谷向一個方向同步位錯時,即可作為鑒別活斷層位置和性質的證據。根據水系位錯的距離和堆積物的絕對年齡,還可推算該斷層的平均錯動速率。山脊、山谷、階地和洪積扇等的錯開,也是鑒別走滑型斷層的標志。近期斷塊的差異升降運動,可使同一級夷平面分離解體,高程相差數百米,以至上千米。為數不多的活動斷裂在地貌上為深切的直線形河谷,當斷層兩盤相對地升降,則兩岸階地的高度有差別,同一級階地的高程在斷層兩側明顯不同。由于階地形成時的時代較夷平面新,所以在鑒定活斷層時更為可靠。此外,在活斷層帶上滑坡、崩塌和泥石流等動力地質現象常呈線性密集分布。3)水文地質特征活動斷裂帶的透水性和導水性較強,因此當地形、地貌條件合適時,沿斷裂帶泉水常呈線狀分布,且植被發育。此外,許多活斷層沿線常有溫泉出露。有時候一些老斷層沿線也有泉水呈線狀分布,判別時應結合其它特征以區別。由于活斷層一般比較深大,地下水在循環交替過程中能攜帶深部的某些化學成分,主要表現為某些微量元素含量的顯著增加,。因此,也可以根據地下水中這些微量元素的異常探測活斷層。地質、地貌和水文地質特征地表跡象明顯的活斷層,在遙感圖象中的信息極為豐富,即使是隱伏的活斷層,也可提供一定量的信息。因此,利用遙感圖象判譯來鑒別活斷層,是一種很有成效的手段。尤其是研究大范圍內的活斷層,利用遙感圖象判譯更有明顯的優越性。2、地層結構對滲透變形影響分析地層結構對滲透變形的影響,在壩基下表現得最明顯。松散土體壩基地層結構有單一型、雙層型、多層型和多薄層型等。1單一型地層結構大多位于河流的上游地段,一般為砂礫石層,厚度較小,往往產生管涌型滲透變形,其強烈程度取決于土中細顆粒成分的含量。若粗顆粒骨架孔隙中細粒成分較多,且被滲流不斷帶走,則會產生強烈管涌,甚至轉化為流土。這種地層結構的滲透變形容易控制和治理。2雙層和多層厚層地層結構大多位于河流的中游地段,其滲透變形的發生主要取決于表層粉土和粘性土的性質、厚度和完整程度。如果表層粉土和粘性土較厚而完整,且抗剪強度較大時,即使下面沙礫石層的水力梯度較大,也不易產生滲透變形。如果表層粉土和粘性土較薄或不完整,且位于壩下游地下水溢出段時,就可能會被動水壓力頂沖,產生裂縫,以至沖潰、浮動,發生流土而形成破壞區,下層的管涌或流土可相繼發生。總的來說,雙層和多厚層地層結構滲透變形現象較多見,也較復雜。3多薄層地層結構一般位于河流下游地段,由細砂土、粉土和粘性土相互疊置組成,單層厚度不大,且多相變和尖滅現象。這種地層結構產生滲透變形主要取決于表層是否存在粘性土及其性質、厚度和完整程度。細砂土、粉土中的粘性土夾層和透鏡體,對土層的滲透性和動水壓力有一定的影響,可使局部地段水力梯度較大,引起滲透變形。3、地面沉降產生的地質環境類型及基本特征(1)近代河流沖積環境模式在河流中下游高彎度河流沉積相為主。屬于這種模式的河流常處于現代地殼沉降帶中,河床遷移率高,因而沉積物特征為多旋回的河床沉積土下粗上細的粗粒土和泛原沉積土,并以細粒粘性土為主的多層交錯疊置結構。一般地說,粗粒土層平面分布呈條帶狀或樹枝狀,側向連續性較差。不同層序的細粒土層相互銜接包圍在砂體的上、下及兩側,其剖面如右圖。(2)近代三角洲平原沉積環境模式三角洲位于河流入海(湖)地段,界于河流沖積平原與濱海大陸架的過渡地帶。隨著地殼的節奏性升降運動,河口地段接受了陸相和海相兩種沉積物。其沉積結構具有由陸源碎屑(以中細砂為主夾有有機粘土)與海相粘性土交錯疊置的特征。在沒有強大潮流和波能作用時,三角洲前緣不斷向海洋發展形成建設性三角洲。在平面上可分為三角洲平原、三角洲前緣和前三角洲。(3)斷陷盆地沉積模式一般位于三面環山,中部以斷塊下降為主的近代活動性地區。盆地下降過程中不斷接受來自周圍剝蝕區的碎屑物質,堆積了多種成因的粒度不均一的沉積層。沉積物結構受斷陷速率和節奏的控制。在這類地質環境中兩大類誘發因素均可能導致較嚴重的地面沉降。按地理位置分為:1臨海式斷陷盆地位于濱海地區,常受到近期海侵影響。其沉積結構由海陸交互地層組成。我國臺北和寧波盆地均屬于這種模式,并已產生了地面沉降現象。2內陸式斷陷盆地位于內陸的近代斷陷活動地區。盆地內接受來自周圍物源區的多種成因的陸相沉積。由于斷陷運動的不均勻性,造成沉積物粒度變化和不同的旋回韻律。4、煤層開采后頂板形成的“三帶”及各帶的特征(1)、冒落帶.冒落帶是采用全部垮落方法管理頂板時,采煤工作面放頂后引起的煤層直接頂板的破壞范圍。其特點是頂板巖石在自重作用下,發生法向彎曲,當巖層內拉張應力超過巖石強度時,破碎成塊、垮落而形成。而且越是靠近煤層巖石越是破碎、紊亂。冒落巖塊之間的空隙多,連通性強,有利于水、砂和泥土通過。根據冒落巖塊的破壞和堆積狀況,冒落帶可分為不規則冒落和規則冒落兩部分。在不規則冒落部分內,巖層完全失去了原有的層次;在規則冒落部分內,巖層基本上保持原有層次。冒落帶的高度取決于采出煤層的厚度和巖石的碎脹系數,通常為采出煤層厚度的3-5倍。煤層愈薄、冒落帶的高度愈小。巖石冒落帶的高度h可由下式計算:其中,m為采出煤層的厚度;K為巖石的碎脹系數;a為煤層傾角。巖石的碎脹系數取決于巖石的性質,它的值恒大于1,一般為1.10-1.40。通常冒落帶高度h是采出煤層厚度m的4-8倍。(2)、裂隙帶。位于冒落帶以上。由于冒落帶巖石的碎脹性,頂板巖層冒落到一定高度后,以上的巖層向下變形的空間減小,因此,裂隙帶內巖層破壞的特點是:巖層發生垂直于層面的裂隙或斷開以及巖層順層面離開(稱為離層裂縫)。根據垂直于層面的裂隙、離層裂縫的不同張開程度以及裂縫的連通性好壞,裂隙帶又可分為嚴重斷裂、一般開裂和微小開裂三個部分。嚴重斷裂部分內巖層大都斷開,裂隙的連通性好,漏水嚴重。一般開裂部分內的巖層連續性未斷或很少斷開,裂縫的連通性較強,漏水程度一般。微小開裂部分內巖層有裂縫,基本不斷開,裂縫的連通性不好,漏水性較弱。裂隙帶與冒落帶之間也無明顯的界限。當煤層埋藏深度較小,冒落帶和裂隙帶發展到地面時,在地面形成大的裂縫,與礦井工作面貫通,可導致地表水體和大氣降水通過裂縫導入礦井,引起礦井涌水量突然增加,造成工作面條件嚴重惡化,甚至發生透水事故而淹沒整個礦井。還可發生潰砂現象。(3)、彎曲帶。裂隙帶以上直至地表的部分。帶內巖層不再發生斷裂,而是在自重及上覆巖層重量作用下,產生法向彎曲變形,并伴隨有沿層面脫開(即離層)和層面剪切變形等現象。帶內巖層保持其完整性和層狀結構,移動過程連續而有規律,巖層呈平緩的彎曲。如果開采深度大,彎曲帶的高度將大大超過冒落帶和裂隙帶之和,此時,裂隙帶不會達到地表,地表的變形相對比較和緩,在地表最終形成碟形沉陷洼地,其邊緣發育有與礦井不具連通性的上寬下窄的張性裂縫。場地與地基的地震效應(一)場地與地基的概念所謂場地大致是指村鎮或大型工廠企業各類建設用地的范圍,大致在0.51.0km2范圍的建設用地。所謂地基,是指建筑物基礎下主要持力層的巖、土一般稱為地基。在一次地震中同一類建筑在不同的場地條件下會有不同的反應。在相同場地條件下,不同建筑物也會有不同的反應。(二)建筑場地的地震效應一次地震中,由于場地條件的不同,會引起建筑物的反應有很大的差異。場地的地震效應 主要表現在以下幾方面:1 場地土層軟硬及厚度的影響前面在地面運動章節中已論述了一般土層軟弱、覆蓋厚度大時反
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