工程地质(建设工程地基及其一定影响区域的底层性质)
第一节 工程地质对建设工程的影响
(分为建设工程选址、对建筑结构、对工程造价及常见工程地质问题与防治)
一、对建设工程的选址的影响(主要是各种地质缺陷对工程安全和工程技术经济的影响)
(一)一般中小型工程
(二)大型工程:考虑区域地质构造和地质岩性形成的整体滑坡,地下水的性质、状态和活动对地基的影响。
(三)特殊重要工程:要高度重视地区的地震烈度,尽量避免在高烈度地区建设。
(四)地下工程:要考虑区域稳定性的问题,要注意避免工程走向与岩层走向交角太小甚至近乎平行的地质构造。
二、对建筑结构的影响(主要是地质缺陷和地下水造成的地基稳定性、承载力、抗渗性、沉降等问题,对建筑结构选型、建筑材料选用、结构尺寸和钢筋配置的影响)
三、对工程造价的影响
(三方面:一是选择地质条件有利的路线,决定造价;二是勘察资料准确性直接影响造价;三是对不良工程地质问题认识不足增加造价)
四、常见工程地质问题与防治
(一)松散、软弱土层:砂和砂砾层可挖除,也可固结灌浆、预制(灌注)桩、地下连续墙或沉井;对影响边坡稳定可喷射混凝土或土钉支护。
(二)滑坡体:控制渗水降低摩擦系数和黏聚力,要上修截水设施,下修排水设施
(三)结构面不利教会切割和岩体软弱破碎的地下围岩工程:要采用支撑、支护和衬砌。
第二节 地质岩性
一、岩石矿物特性(物理性质是鉴别矿物的主要依据)
(一)颜色(3种):分为白色(本身固有成分结构确定)、他色(混入物引起)、假色(物理光学过程所致)
(二)光泽(4种):金属、半金属、金刚、玻璃 (三)硬度(10级):滑石-石膏-方解石-萤石-磷灰石-长石-石英-黄玉-刚玉-金刚石
二、岩石物理学特性
(一)主要物理学性质(重量、孔隙性、吸水性、软化性、抗冻性5种)
1、重量(分比重、重度两种,矿物比重大或岩石孔隙性小,重度就大):比重(岩石不含孔隙的固体部分单位体积重量)=岩石固体颗粒重量/同体积的谁(4℃)重量 重度(岩石单位体积重量)=岩石试件总重(包括孔隙水重)/总体积(包括孔隙体积)
2、孔隙性(用孔隙度表示,反应各种孔隙的发育程度)=(各种孔隙总体积/岩石总体积)×%
3、吸水性:用吸水率表示,吸水性大,水对岩石的侵润、软化作用强,岩石强度和稳定性受水作用影响大
4、软化性:软化系数作为指标,其值越小,岩石的强度和稳定性受水影响越大
5、抗冻性:岩石抗冻试验前后压强降低率表示,<25%为抗冻,>25%为非抗冻
(二)岩石的力学性质(变形、强度2种)
1、变形:用弹性模量和泊松比表示,弹性模量大变形小、泊松比大,横向变形大
2、强度:抗压<抗剪(<<抗剪断)<抗拉
三、成因类型及特征(岩浆岩(喷出岩、侵入岩),层积岩(碎屑岩、粘土岩、生物化学岩),变质岩(板状、千枚状、片状、片麻状、块状)三类10种)
(一)岩浆岩。喷出岩:花岗岩、长石;侵入岩:玄武岩、流纹岩、粗面岩、安山岩、火山碎屑岩。
(二)沉积岩。碎屑岩:砾岩、砂岩、粉砂岩;黏土岩:页岩、泥岩;生物化学岩:石灰岩、白云岩、泥灰岩
(三)变质岩:块状结构:大理岩、石英 四、土的工程性质
(一)孔隙比和含水量
孔隙比(土中孔隙体积与土粒体积之比):<0.6低压塑性土,>1.0高压塑性土 饱和度Sr(土中被水充满的孔隙体积与孔隙总体积之比):Sr<50%是稍湿状态,50%80%是饱水状态 无黏性土(碎石土和砂土是):紧密状态时判定其工程性质的重要指标。
粘性土(固态(坚硬、含水量小)、塑态(含水量增大,在外力作用下可任意改变形状)、液态(含水量大,不能保持一定形状)):
1、稠度:黏性土因含水量变化而表现出的各种不同物理状态
2、稠度界限(随含水量变化,黏性土由一种稠度转变为另一种稠度时对应转变点的含水量):缩限、塑限、液限
3、塑性指数:液限和塑限的差值,表示可塑状态含水量的变化
4、液限指数:天然含水量和塑限的差值与塑性指数之比
(二)土的力学性质
(三)特殊土的工程性质
1、淤泥及淤泥质土(特点为4高2低):高含水量、高孔隙性、高压缩性、高触变(蠕变)性;低渗透性、低抗剪强度
2、填土:素填土(10年黏性土、5年粉土、2年砂土);杂填土(生活垃圾和腐蚀性工业废料不可做,建筑垃圾或一般工业废料处理后可做);冲填土(一般不可做)
第三节 地质构造
一、水平构造和单斜构造 倾斜岩层的产状(三要素):走向、倾向、倾角
二、褶皱构造
背斜:向上拱起,侵蚀、风化后较老岩层出现在轴部;向斜:向下凹,侵蚀、风化后较老岩层出现在翼侧
有利:深路堑和高边坡时,一是路线垂直岩层走向,二是路线与岩层走向平行但岩层倾向与边坡倾向相反;隧道工程时,一般选线从褶曲翼部通过
不利:路线走向与岩层走向平行,边坡与岩层倾向一致,尤其是边坡倾角大于岩层倾角
三、断裂构造
(一)裂隙:存在于岩体中的裂缝,是岩体受力断裂后两侧岩块没有显著位移,分为构造裂隙和非构造裂隙
不利:破坏岩体整体性,加快岩体风化,增强岩体透水性,降低岩体强度和稳定性,影响路基爆破作业
有利:人工开挖
(二)断层:是岩体受力断裂后,两侧岩块沿断裂面发生显著相对位移,有断层面和破碎带、断层线、断盘、断距四要素
公路路线布局,应尽量避开,路线与断层走向平行,路基靠近断层破碎带时易引起边坡大规模坍塌;隧道平面布置应尽量避开,断层发育带修建隧道,强度稳定性很差,易产生洞顶塌落。
四、地震
(一)震源:深部岩石破裂产生地壳震动的发源地
(二)地震震级。我国(5级):微震、轻震、强震、烈震、大震灾;国际通用:李希特.古登堡震级
(三)烈度:某一地区的地面和建筑物受一次地震破坏的程度,分为基本烈度(一个地区最大地震烈度)、建筑场烈度(区域内因地质条件、地貌地形条件和水文地质条件引起的响度基本烈度的提高或降低),设计烈度(根据建筑物的重要性、永久性、抗震性以及工程的经济性等条件对基本烈度的调整) 基本烈度