工程地質(zhì)
工程地質(zhì)學(xué)的主要任務(wù)
文章來源:地大熱能 發(fā)布作者: 發(fā)表時間:2021-11-09 13:57:05瀏覽次數(shù):2287
勘查和評價工程建筑物場地的地質(zhì)環(huán)境和工程地質(zhì)條件;分析并預(yù)測工程建設(shè)活動與自然地質(zhì)環(huán)境的相互作用和相互影響;學(xué)則最佳的長場地位置;提出改善與防治措施;為工程建設(shè)的規(guī)劃、設(shè)計、施工。使用和維護(hù)提供所需的地質(zhì)資料和數(shù)據(jù)。
工程地質(zhì)條件是指工程建筑物所在地區(qū)地質(zhì)環(huán)境各項因素的綜合。包括:地層的巖性、地質(zhì)構(gòu)造、水文地質(zhì)條件、地表地質(zhì)作用、地形地貌。工程地質(zhì)條件是客觀存在的地質(zhì)因素,只有其中的穩(wěn)定因素或工程建設(shè)產(chǎn)生不穩(wěn)定因素對工程建設(shè)運行構(gòu)成或可能構(gòu)成有害影響時才能成為地質(zhì)問題。
礦物是天然生成的,具有一定物理性質(zhì)和一定化學(xué)成分的物質(zhì),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(zhì)構(gòu)造:殘留在巖層中的這些變形,變位的現(xiàn)象。
構(gòu)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(zhì)作用是指由自然動力引起地球的物質(zhì)組成。內(nèi)部結(jié)構(gòu)和地表形態(tài)發(fā)生變化的作用。
地質(zhì)作用分為內(nèi)力地質(zhì)作用和外力地質(zhì)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(zhì)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(fù)雜,從低級到高級不可逆地不斷發(fā)展。
地層接觸關(guān)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(zhì)年代按時間的長短依次是:宙、代、紀(jì)、時、期。單位是:宇、界、系、統(tǒng)、階。 巖石地層最大單位為群,群在細(xì)分為組,組在細(xì)分為段,段在細(xì)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(zhì)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(chǔ)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(zhì)作用下,其成分和結(jié)構(gòu)發(fā)生變化而形成變質(zhì)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(zhì)。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(zhì)巖)經(jīng)風(fēng)化、搬運和沉積和成巖等一系列地質(zhì)作用而形成的層狀巖石。
風(fēng)化類型作用; 物理風(fēng)化、化學(xué)風(fēng)化和生物風(fēng)化作用。 物理風(fēng)化作用:巖石在自然因素作用下發(fā)生機(jī)械破碎,而無明顯成份改變的風(fēng)化作用。(促使巖石風(fēng)化作用的因素主要有氣溫變化冰劈作用和鹽類結(jié)晶。) 化學(xué)風(fēng)化作用:巖石在自然因素作用下發(fā)生化學(xué)成份改變從而導(dǎo)致巖石破壞。(常見的化學(xué)風(fēng)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(fēng)化作用:巖石風(fēng)化過程有生物活動參與 巖石風(fēng)化程度劃分:未風(fēng)化、微風(fēng)化、弱風(fēng)化、強(qiáng)風(fēng)化、全風(fēng)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(yīng)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(jìn)行處理,降低黃土的孔隙度,加強(qiáng)內(nèi)部聯(lián)結(jié)和土的整體性,提高土體強(qiáng)度。常用重錘夯實法、強(qiáng)夯法、擠密樁法、換填法、CFG樁法等
凍土的結(jié)構(gòu)特征:(1)整體結(jié)構(gòu)(2)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)(3)層狀結(jié)構(gòu) 構(gòu)造特征:(1)銜接型構(gòu)造(2)非銜接型構(gòu)造 軟土的觸變性:軟土受到振動,海綿狀結(jié)構(gòu)破壞,土的強(qiáng)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(qiáng)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(yīng)布置在褶 皺翼部。 斷裂構(gòu)造:巖層受構(gòu)造運動作用,當(dāng)所受的構(gòu)造應(yīng)力超過巖石強(qiáng)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(xué)性質(zhì)、與巖層產(chǎn)狀的關(guān)系和張開程度
1、 按成因:原生節(jié)理、構(gòu)造節(jié)理、表生節(jié)理
2、 按力學(xué)性質(zhì):剪節(jié)理、張節(jié)理
3、 按與巖層產(chǎn)狀的關(guān)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(gòu)造線標(biāo)志(2)巖層分布標(biāo)志(3)斷層的伴生現(xiàn)象(①擦痕、階步和摩擦鏡面②構(gòu)造巖③牽引現(xiàn)象)(4)地貌標(biāo)志(斷層巖和斷層三角面、斷層湖、斷層泉、錯斷的山脊、急轉(zhuǎn)的河流)
判斷一條斷層是否存在,主要是依據(jù)地層的重復(fù)或缺失和構(gòu)造不連續(xù)這兩個標(biāo)志。
斷裂構(gòu)造的工程評價:(1)降低地基巖體的強(qiáng)度和穩(wěn)定性(2)跨越斷裂構(gòu)造帶的建筑物,由于斷裂帶及其兩側(cè)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(zhì)圖是把一個地區(qū)的各種地質(zhì)現(xiàn)象,如地層、地質(zhì)構(gòu)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(zhì)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(gòu)造3、地質(zhì)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(zhì)作用的結(jié)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(gòu)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(gòu)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(zhì)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(fēng)化裂隙水、成巖裂隙水、構(gòu)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(xì)菌.
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