工程地質(zhì)學(xué)知識(shí)點(diǎn)

第一章緒論在工程地質(zhì)學(xué)中由于地質(zhì)因素對(duì)工程建筑的利用和改造有影響，因而把這些地質(zhì)因素綜合成為工程地質(zhì)條件，以明確地質(zhì)條件與工程有關(guān)。第二章巖石的成因類型及其工程地質(zhì)特征自然界有各種各樣的巖石，按成因，可分為巖漿巖、沉積巖和變質(zhì)巖三大類。這些存在于地殼中的具有一定化學(xué)成分和物理性質(zhì)的自然元素或化合物，成為礦物。其中構(gòu)成巖石的礦物，稱為造巖礦物。礦物的物理性質(zhì)是多種多樣的，包括礦物的顏色、條痕、光澤、硬度、解理和斷口。組成巖漿巖的礦物，根據(jù)顏色，可分為淺色礦物和深色礦物兩類。巖漿巖的礦物成分，是巖漿化學(xué)成分的反應(yīng)。巖漿的化學(xué)成分相當(dāng)復(fù)雜，但對(duì)巖石的礦物成分影響最大的是SiO2。根據(jù)SiO2的含量，巖漿巖可分為下面幾類：酸性巖類（SiO2含量>65%），中性巖類（SiO2含量52%?65%），基性巖類（SiO2含量45%?52%），超基性巖類（SiO2<45%）。根據(jù)巖漿巖的形成條件、產(chǎn)狀、礦物成分和結(jié)構(gòu)、構(gòu)造等方面，將巖漿巖分為三大類：即深成巖、淺成巖、噴出巖。地球發(fā)展的時(shí)間段落稱為地質(zhì)年代。巖層的地質(zhì)年代有兩種，一種是絕對(duì)地質(zhì)年代。另一種是相對(duì)地質(zhì)年代。人們根據(jù)幾次大的地殼運(yùn)動(dòng)和生物界大的演變，把地殼發(fā)展的歷史過(guò)程分為五個(gè)稱為“代”的大階段，每個(gè)代又分為若干“紀(jì)”，紀(jì)內(nèi)因生物發(fā)展及地質(zhì)情況不同，又進(jìn)一步細(xì)分為若干“世”及“期”。地殼分裂為板塊的活動(dòng)以及宇宙間引力的活動(dòng)，使地殼產(chǎn)生水平運(yùn)動(dòng)和垂直運(yùn)動(dòng)。水平運(yùn)動(dòng)使地殼產(chǎn)生拉張、擠壓，引起各種斷裂和褶皺構(gòu)造，使地表起伏，故又稱造山運(yùn)動(dòng)。垂直運(yùn)動(dòng)是長(zhǎng)期交替的升降運(yùn)動(dòng)，引起大范圍的隆起或凹陷，產(chǎn)生海陸變遷，亦稱造陸運(yùn)動(dòng)。第三章地質(zhì)構(gòu)造及其對(duì)工程的影響巖層在空間的位置，稱為巖層產(chǎn)狀。傾斜巖層的產(chǎn)狀，是用巖層層面的走向、傾向和傾角三個(gè)產(chǎn)狀要素來(lái)表示的。褶曲的基本形態(tài)是背斜和向斜。背斜褶曲是巖層向上拱起的彎曲，向斜褶曲是巖層向下凹的彎曲。斷層的分類方法很多，所以有各種不同的類型。根據(jù)斷層兩盤(pán)相對(duì)位移的情況，可以分為正斷層、逆斷層和平推斷層三種。正斷層：上盤(pán)沿?cái)鄬用嫦鄬?duì)下降，下盤(pán)相對(duì)上升的斷層；逆斷層：上盤(pán)沿?cái)鄬酉鄬?duì)上升，下盤(pán)相對(duì)下降的斷層；平推斷層：由于巖體受水平扭應(yīng)力作用，使兩盤(pán)沿?cái)鄬用姘l(fā)生相對(duì)水平位移的斷層。斷層的野外識(shí)別包括：地貌特征、地層特征和斷層的伴生構(gòu)造現(xiàn)象。堆積物的沉積次序是銜接的，產(chǎn)狀是彼此平行的，在行程的年代上也是順次連接的，巖層之間的這種接觸關(guān)系，稱為整合接觸。巖石的工程地質(zhì)性質(zhì)，包括物理性質(zhì)和力學(xué)性質(zhì)兩個(gè)主要方面。影響巖石工程性質(zhì)的因素，主要受礦物成分、巖石的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造以及風(fēng)化作用等控制。巖體是工程影響范圍內(nèi)的地質(zhì)體，它包含有巖石塊、層理、裂隙和斷層等。

巖石和巖體都是自然地質(zhì)歷史的產(chǎn)物，然而兩者的概念是不同的，所謂巖體是指包括各種地質(zhì)界面一一如層面、層理、節(jié)理、斷層、軟弱夾層等結(jié)構(gòu)面的單一或多鐘巖石構(gòu)成的地質(zhì)體，它被各種結(jié)構(gòu)面所切割，由大小不同的、形狀不一的巖塊（即結(jié)構(gòu)體）所組合而成。結(jié)構(gòu)面類型存在于巖體中的各種地質(zhì)界面（結(jié)構(gòu)面）包括：各種破裂面（如劈理、節(jié)理、斷層面、順層裂隙或錯(cuò)動(dòng)面、卸荷裂隙、風(fēng)化裂隙等）、物質(zhì)分異面（如層理、層面、沉積間斷面、片理等）以及軟弱夾層或軟弱帶、構(gòu)造巖、泥化夾層、充填?yuàn)A泥（層）等。第四章土的工程性質(zhì)與分類土的物質(zhì)成分包括作為土骨架的固體礦物顆粒、空隙中的水及其溶解物質(zhì)以及氣體。因此，土是由顆粒（固相）、水溶液（液相）和氣（氣相）所組成的三相體系。2-土中水分類如下圖所示結(jié)合水（土粒表面結(jié)合水）結(jié)合水（土粒表面結(jié)合水）分強(qiáng)結(jié)合水和弱結(jié)合水（吸著水） （薄膜水）毛細(xì)水（實(shí)為半結(jié)合水）液態(tài)水重力水（自由水）非結(jié)合水氣態(tài)水（水蒸氣）固態(tài)水（冰）在巖土工程中，土的結(jié)構(gòu)是指土顆粒本身的特點(diǎn)和顆粒間互相關(guān)系的綜合特征。土的構(gòu)造是指整個(gè)土層（土體）構(gòu)成上的不均勻性特征的總和。土在壓力作用下體積縮小的特性稱為土的壓縮性。根據(jù)土的地質(zhì)成因，土可分為：殘積土、坡積土、洪積土、沖積土、湖積土、海積土、冰積及冰水沉積土和風(fēng)積土。第五章地下水地下水是地殼中一個(gè)極其重要的天然資源，也是巖土三相組成部分中的一個(gè)重要組分，其中重力水是一種很活躍的流動(dòng)介質(zhì)，它對(duì)巖土的工程力學(xué)性質(zhì)影響很大。地下水在巖土空隙或裂隙中能夠滲流，我們將巖土能被水或其他液體透過(guò)的性質(zhì)稱之為滲透性。巖土的水理性質(zhì)主要有含水性、給水性和透水性。地下水按埋藏條件可分為三大類：即包氣帶水、潛水、承壓水。根據(jù)含水層的空隙性質(zhì)地下水可分為三個(gè)亞類：即孔隙水、裂隙水、巖溶水。第六章不良地質(zhì)現(xiàn)象的工程地質(zhì)問(wèn)題在地殼上部的巖土層遭受各種的內(nèi)外動(dòng)力地質(zhì)作用，如地殼運(yùn)動(dòng)、地震、大氣營(yíng)力作用、流水作用以及人類工程活動(dòng)等因素作用，造成了各種各樣的地質(zhì)現(xiàn)象。例如巖石風(fēng)化、斜坡滑動(dòng)與崩塌、河流的侵蝕與堆積、巖溶、地震等。位于地殼表面或接近于地面的巖石經(jīng)受著風(fēng)、電、大氣降水和溫度等大氣營(yíng)力以及生物活動(dòng)等因素的影響，巖石會(huì)發(fā)生碎裂或成分變化，這種變化的過(guò)程稱為風(fēng)化。河流是在河谷中流動(dòng)的常年水流，河谷由谷底、河床、谷坡、坡緣及坡麓等要素構(gòu)成。山區(qū)河谷從其成因來(lái)看可分為構(gòu)造谷和侵蝕谷。河流階地不會(huì)被水所淹沒(méi)。根據(jù)侵蝕與堆積之間關(guān)系的不同，可分為侵蝕階地、基座階地和堆積階地三大類型。防治泥石流的原則是以防為主，兼設(shè)工程措施。可采用如下的防范對(duì)策：預(yù)防、攔截和排導(dǎo)。巖溶，也稱喀斯特（Karst），它是由于地表水或地下水對(duì)可溶性巖石溶蝕的結(jié)果而產(chǎn)生的一系列地質(zhì)現(xiàn)象。巖溶的形成是由于水對(duì)巖石的溶蝕結(jié)果。因而起形成條件是必須有可溶于水而且是透水的巖石。造成巖溶的物質(zhì)基礎(chǔ)有兩個(gè)方面：巖體和水質(zhì)。地震按其成因，可以分為四類：構(gòu)造地震、火山地震、陷落地震和人工觸發(fā)地震。地震按其成因，可以分為四類：構(gòu)造地震、火山地震、陷落地震和人工觸發(fā)地震。地震時(shí)，震源釋放的能量以波動(dòng)的形式向四面八方傳播，這種波稱為地震波。地震波在地殼內(nèi)部傳播時(shí)的波稱為體波；當(dāng)其到達(dá)地表時(shí)，使地面發(fā)生波動(dòng)，稱為面波。能沿著地面?zhèn)鞑サ牟ㄒ卜Q瑞利波。地震烈度的本身又可分為基本烈度、建筑場(chǎng)地烈度和設(shè)計(jì)烈度。基本烈度是指代表一個(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，它是指建筑場(chǎng)地內(nèi)因地質(zhì)條件、地貌地形條件和水文地質(zhì)條件的不同而引起基本烈度的降低或提高的烈度；設(shè)計(jì)烈度是指抗震設(shè)計(jì)所采用的烈度，它是根據(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。地震液化在地質(zhì)上可有如下的宏觀液化現(xiàn)象。噴水冒砂一一它是土體中剩余空隙壓力區(qū)產(chǎn)生的管涌所導(dǎo)致的水和砂在地面上噴出。地下砂層液化一一它是指地基中某些砂層，在其上雖覆蓋有一定厚度（一般小于10m）的非液化土層，但當(dāng)?shù)卣鹆叶却笥?度時(shí)，地下飽水砂層可發(fā)生液化。這時(shí)地基的強(qiáng)度降低。地震激發(fā)地質(zhì)災(zāi)害的效應(yīng)，強(qiáng)烈的地震作用能激發(fā)斜坡上巖土體松動(dòng)、失穩(wěn)，發(fā)生滑坡和崩塌等不良地質(zhì)現(xiàn)象。一切工程建（構(gòu)）筑物都是支承在地層上，直接支撐建（構(gòu)）筑物重量的地層部分稱為地基。建（構(gòu)）筑物在地下直接與地基相接觸的部分稱為基礎(chǔ)。基礎(chǔ)的作用在于把建（構(gòu)）筑物的重量傳布到地基中去。地基承載力的實(shí)質(zhì)，地基承載力是指地基所能承受由建（構(gòu)）筑物基礎(chǔ)傳來(lái)的荷載的能力。持力層的選擇，持力層是指地基中直接支持建（構(gòu)）筑物荷載的巖土層。它直接與基礎(chǔ)底面接觸，起到直接支承基礎(chǔ)的作用。在一般的地震強(qiáng)度下（烈度6~9度，地面最大振動(dòng)加速度平均值為0.1?0.4），在地面一下15m深度內(nèi)飽和的松全中密的砂和粉土是最常見(jiàn)的液化土。洞室軸線的選擇主要是由地層巖性、巖層產(chǎn)狀、地質(zhì)構(gòu)造以及水文地質(zhì)條件等方面綜合分析來(lái)考慮確定。第七章工程地質(zhì)原位測(cè)試所謂原位測(cè)試就是在土層原來(lái)所處的位置基本保持土體的天然結(jié)構(gòu)、天然含水量以及天然應(yīng)力狀態(tài)下，測(cè)定土的工程力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)。工程地質(zhì)原位測(cè)試的主要方法有：靜力荷載試驗(yàn)、觸探實(shí)驗(yàn)、剪切試驗(yàn)和地基土動(dòng)力特性試驗(yàn)與現(xiàn)場(chǎng)滲透試驗(yàn)等。預(yù)打階段：先將貫入器打入15cm，如錘擊已達(dá)50擊，貫入度未達(dá)15cm，記錄實(shí)際貫入度。試驗(yàn)階段：將貫入器再打入30cm，記錄每打入10cm的錘擊數(shù)，累計(jì)打入30cm的錘擊數(shù)即為標(biāo)貫擊數(shù)N。當(dāng)累計(jì)擊數(shù)已達(dá)50擊（國(guó)外也有定為100擊的），而貫入度未達(dá)30cm，應(yīng)終止試驗(yàn)，記錄實(shí)際貫入度^’及累計(jì)錘擊數(shù)n。第八章工程地質(zhì)勘察工程地質(zhì)勘察階段的劃分是與設(shè)計(jì)階段的劃分相一致的。一定的設(shè)計(jì)階段需要相應(yīng)的工程地質(zhì)勘察工作。在我國(guó)建筑工程中，建筑工程的工程地質(zhì)勘察也稱巖土工程勘察，勘察階段可分為可行性研究勘察、初步勘察和詳細(xì)勘察，可行性研究勘察應(yīng)符合選址或確定場(chǎng)地要求；初步勘察應(yīng)符合初步設(shè)計(jì)或擴(kuò)大初步設(shè)計(jì)要求；詳細(xì)勘察應(yīng)符合施工圖設(shè)計(jì)要求。工程地質(zhì)勘察是在工程地質(zhì)測(cè)繪的基礎(chǔ)上，為了進(jìn)一步查明地表以下工程地質(zhì)問(wèn)題，取得神捕地質(zhì)資料而進(jìn)行的。勘察的方法主要有坑、槽探、鉆探、地球物理勘探等方法。坑、槽探就是用人工或機(jī)械方式進(jìn)行挖掘坑、槽，以便直接觀察巖土層的天然狀態(tài)以及各地層之間接觸關(guān)系等地質(zhì)結(jié)構(gòu)，并能取出接近實(shí)際的原狀結(jié)構(gòu)土樣，它的缺點(diǎn)是可達(dá)的深度較淺，且易受自然地質(zhì)條件的限制。工程地質(zhì)圖和其他附件：工程地質(zhì)報(bào)告書(shū)應(yīng)附有各種工程地質(zhì)圖，如分析圖、專門(mén)圖、綜合圖等等。這些圖件對(duì)說(shuō)明工程地質(zhì)報(bào)告書(shū)是最基本的。勘察點(diǎn)平面位置圖、工程地質(zhì)剖面圖、地