工程地质学论文.doc

我国不良地质及 其工程地质问题科 目：工程地质学概论学 院：环境科学与工程学院姓 名：学 号班 级：指导老师： 简述我国不良地质及其工程地质问题摘要随着社会的进步与经济科技的快速发展，我国的地质环境越来越备受人们的关注，在经济建设快速发展的同时我国的地质灾害也越来越频繁，不良地质给人们的生活环境及工程建设带来越来越多的灾害，本文在此浅谈一些我国不良地质及其工程地质问题。 关键词地质 不良地质 工程地质 我国的特殊地质及不良地质地区的地质现象是多种多样的，山区(地)常见的有崩塌、滑坡、泥石流，其他尚有岩溶、风砂等。一、崩塌的概念；崩塌是指陡峻斜坡的巨大岩块，在重力作用下忽然而剧烈地向下倾倒、翻滚、崩落的现象。崩塌经常发生在山区河流、河谷的陡峻山坡上，有时也发生在高陡的边坡上。它来势迅猛，对道路交通可导致直接危害。在设计中应避免使用不合理的高陡边坡，避免大挖大切。在施工中应清除坡面危石或采用坡面加固、调整水流等措施。 二、滑坡的概念； 滑坡的概念；滑坡是指斜坡岩土体在重力作用下，一定的软弱面或华东带整体下滑的现象。西南地区（云、贵、川、藏）是我国滑坡分布的重要地区，其他地区的山区、丘陵区、涉及黄土高原，亦有不同类型的滑坡分布。1滑坡的发育过程；（1）、蠕动变形阶段；历时长，是滑坡预测和防止的重要阶段。（2）、滑动破坏阶段；速度大、来势猛、破坏力大。（3）、渐趋稳定阶段。2、影响滑坡的因素（1），边坡形态；坡高，坡角。（2）、岩土性质；强度，含水量，完整性。（3）；构造面的产状。（4），水；静水，动水（5）、振动荷载；地震。三、泥石流的概念；由暴雨或冰雪迅速融化形成的一种忽然爆发性的含大量泥沙、石块的急骤水流，并且携带堆积在缓坡或山谷中的大量堆积物成为泥石洪流冲向山前地带的现象，称泥石流泥。石流是重要发生在地质不良、地形陡峻的山区或山前区，与水文气象、人类活动有关，是忽然爆发性的，由泥砂石块组成的特殊洪流。泥石流的防治可考虑水土保持、跨越、排导和滞流拦截等措施。 其形成因素重要有；（1）.沟槽纵坡较大、便于积水、集物的陡坡的地形地貌。（2）.流域内有丰富的松散固体物。（3）.流域中上游有大量的降雨，急剧消融的冰雪或水库的溃决短时间内有大量的水源供应。四、岩溶的概念；岩溶是岩溶作用和岩溶现象的统称。岩溶作用是指地表水和地下水的长期化学溶蚀和机械侵蚀作用，形成特殊地貌形态和水文地质现象。对于岩溶地区修路应注意了解岩溶发育限度、形态和分布规律，充足运用某些可以运用的岩溶形态，避让或防治岩溶病害对路基稳定导致的影响。 五、风砂地区的道路应注意对路基的防护和防止砂埋，植物固砂是防治砂害的主线措施。 我国的不良地质给我国的经济建设及国民发展带来了较大的经济损失和发展制约，是现阶段工程地质学研究，解决的重要课题之一。 我国工程地质环境形成的制约因素是多样性的。为了研究人类工程活动与地质环境的互馈机理,一方面必须结识地质环境的基本特性,而现今地质环境又是在漫长的地质年代中在内、外动力地质作用联合作用下逐渐发展演化而成的,要结识其基本特性和预测其在人类工程活动作用下的发展趋势,就有必要追溯其发展演化过程,把握其发展演化的总趋势。内动力地质作用由于地球内部能而产生,重要在地下深部圈层进行,但也波及地表。它使岩石圈变形、变位、变质,以至物质重熔而产生岩浆侵入和火山喷发。因此,内动力地质作用涉及构造运动、岩浆作用和变质作用,而以构造运动为主体,岩浆作用和变质作用随着构造运动而产生。与内动力地质作用相伴生的外动力地质作用,则起源于以太阳幅射能为主的地球外部能,表现为岩石圈表层与地球外包圈层大气圈、水圈、生物圈的互相作用。分析和辨认中国地质环境特性,必须从中国大地构造环境特性和自然地理环境特性入手,进而分析由上述两主控因素决定的水文地质条件。由地下水与岩土体互相作用引起的地质完害日益受到人们的关注。通常地下水与岩土体互相作用有三种即物理作用(涉及润滑作用、软化和泥化作用、结合水的强化作用)、化学作用(涉及离子互换、溶解作用、书化作用、水棹作用、溶蚀作用、氧化还原作用) 及力学作用(涉及静水压力和动水压力作用)。地下水与岩土体互相作用的结果影响着岩土体的变彤性和强度，而岩土体中应力的变化(自拣力和人差工程力)导致地下水的补路、径流和排泄条件的改变，最终诱发地质定害的发生。 地下水对岩土体产生的物理作用：润滑作用(1ubrication)：处在岩土体中的地下水，在岩土体的不连续面边界(如未固结的沉积物及土壤的颗粒表面或坚硬岩石中的裂隙面、节理面和断层面等结构面)上产生润滑作用，使不连续面上的摩阻力减小和作用在不连续面上的剪应力效应增强，结果沿不连续面诱发岩土体的剪切运动。这个过程在斜坡受降水入渗使得地下水位水升到滑动面以上时特别显著。地下水对岩土体产生的润滑作用反映在力学上，就是使岩士体的摩擦角减小。软化和泥化作用(Sottening or weakening)：地下水对岩土体的软化和泥化作用重要表现在对土体和岩体结构面中充填物的物理性状的改变上，土体和岩体结构面中充填物随含水量的变化，发生由固态向塑态直至液态的弱化效应。一般在断层带易发生泥化现象，软化和泥化作用使岩土体的力学性能减少，内聚力和摩擦角值减小。结合水的强化作用：对于包气带土体来说，由于土体处在非饱和状态，其中的地下处在负压状态，此时的土壤中的地下水不是重力水，而是结合水，按照有效应力原理，非饱和土体中的有效应力大于土体的总应力，地下水的作用是强化了，土体的力学性能，即增长了土体的强度。当土体中无水时(沙漠区表面沙)，包气带的沙土孔隙全被空气充填，空气的压力为正，此时沙土的有效应力小于其总应力，因而是一盘散沙，当加入适量水后沙土的强度迅速提高。当包气带土体中出现重力水时，水的作用就变成了(润滑土粒和软化土体)弱化土体的作用，这就是在工程中我们为什么要寻找土的最佳含水量的因素。 地下水对岩土体产生的化学作用：重要是通过地下水与岩土体之间的离子互换、溶解作用(黄土湿陷及岩溶)、水化作用(膨胀岩的膨胀)、水解作用、溶蚀作用、氧化还原的作用、沉淀作用以及起渗透作用等。离子互换(base exchange Or ion exchange)：地下水与岩土体之间的离子互换是由物理力和化学力吸附到土体颗粒上的离子和分子与地下水的一种互换过程。可以进行离子互换的物质是粘土矿物，如高岭土、蒙脱土、伊利石、绿泥石、蛭石、沸石、氧化铁以及有机物等，重要是由于这些矿物中大的比表面上存在着胶体物质。地下水与岩土体之间的离子互换经常是：富含钙或镁离子的地下淡水在流经富含钠离子的土体时，使得地下水中的ca或Mg置换了土体的Na，一方面由水中Na的富集使天然地下水软化，另一方面新形成的富含ca和Mg离子的粘土增长了孔隙度及渗透性能。地下水与岩土体之间的离子互换使得岩土体的结构改变，从而影响岩土体的力学性质。溶解作用(dissolution)和溶蚀作用(attack by acids)：溶解和溶蚀作用在地下水水化学的演化中起着重要作用，地下水中的各种离子大多是由溶解和溶蚀作用产生的。天然的大气降水在通过渗入土壤带、包气带或渗滤带时，溶解了大量的气体，填补了地下水的弱酸性，增长了地下水的侵蚀性。这些具有侵蚀性的地下水对可溶性岩石产生溶蚀作用，溶蚀作用的结果使岩体产生溶蚀裂隙、溶蚀空隙及溶洞等，增大了岩体的空隙率及渗透性。水化作用(hydraition)：水化作用是水渗透到岩土体的矿物结晶格架中或水分子附着到可溶性岩石的离子上，使岩石的结构发生微观、细观及宏观的改变，减小岩土体的内聚力。自然中的岩石风化作用就是由地下水与岩土体之间的水化作用引起的，尚有膨胀土与水作用发生水化作用，使其发生大的体应变。水解作用(hydrolysis)：水解作用是地下水与岩土体(实质上是岩土物质中的离子)之问发生的一种反映，一方面改变着地下水的pH值，另一方面也使岩土体物质发生改变，从而影响岩土体的力学性质。氧化还原作用(oxidation-reduction)：氧化还原是一种电子从一个原子转移到另一个原子的化学反映，既改变着岩土体中的矿物组成，又改变着地下水的化学组分及侵蚀性，从而影响岩土体的力学大规模的道路建设中经常会碰到各种不良地质构造和不良地质现象，它们给建筑工程的稳定和正常使用导致危害。有时道路工程必须通过地质构造不利的部位和不良地质现象多发的地段，因此对道路工程的损害时有发生。 道路通过岩石地区，岩层与岩石路堑边坡的产状关系控制着边坡的稳定性。一般情况下当岩层倾向与边坡坡向一致，岩层倾角大于或等于边坡坡角时，边坡一般是稳定的。若坡角大于岩层倾角，则岩层因失去支撑而有滑动趋势；如此时岩层层间结合较弱或有软弱夹层，则易发生滑动。当岩层倾向与边坡坡向相反时，如岩层完整、层间结合好，边坡是稳定的；但假如岩层内倾向坡外的节理发育，层间结合差，则容易发生倾倒破坏。水平与直立岩层边坡一般是稳定的。 不良地质构造对道路边坡导致破坏的解决措施应是以防为主，及时治理。从两方面考虑制定治理措施。一是减少也许变形下滑岩体的下滑力；二是加强也许滑动面上的抗滑力。可采用地面排水、岩体内排水、削坡减重与反压、修支挡构筑物、锚固、灌浆、修护面等措施。还应考虑地震、断层等不良地质构造对道路工程的影响。 在工程地质中对软土、湿陷性黄土、膨胀土、冻土工程解决的一般方法 由淤泥和淤泥质土、水下沉积的饱和软黏土为主组成的软土在我国南方有广泛分布，这些土都具有较高的天然含水量、大的孔隙比、透水性差、压缩性高、强度低等特点。软土路基的重要破坏特性是路基的沉降过大引起路基开裂损坏。在较大的荷载作用下，地基易发生整体剪切、局部剪切或刺入破坏，导致路面沉陷和路基失稳。容易因孔隙水压力过大(来不及消散)，剪切变形过大，导致路基边坡失稳。 常用的解决方法有换填法、挤密法、排水固结法等。选择解决方法除满足安全可靠的规定外，应综合考虑工程造价、施工技术和工期等问题。 湿陷性黄土土质较均匀，结构疏松，孔隙发育，在未受水浸湿时，一般强度较高，压缩性较小，当在一定压力下，受水浸湿土结构会迅速破坏，产生较大附加下沉，强度迅速减少。由于大量节理和裂隙的存在，黄土的抗剪强度表现出明显的各向异性。 重要病害有路基路面发生变形、凹陷、开裂，道路边坡发生崩塌、剥落，道路内部曰被水冲蚀成土洞和暗河。为保证路基的稳定，在湿陷性黄土地区施工时应注意采用特殊的加固措施，减轻和消除其湿陷性。可采用灰土垫层法、强夯法、灰土挤密桩等成本低、施工简便、效果好的方法进行解决，并采用措施做好路基的防冲、截排、防渗。加筋土挡土墙是黄土地区得到迅速推广的有效的防护措施。 膨胀土重要由具有吸水膨胀性和失水收缩性黏土矿物组成的，该土具有较大的塑性指数。在坚硬状态下该土的工程性质较好。但其显著的胀缩特性可使路基发生变形、位移、开裂、隆起等严重的破坏。 膨胀土路基重要应解决的问题是减轻和消除路基胀缩性对路基的危害，可采用的措施涉及用石灰桩、水泥桩等其他无机结合料对膨胀土路基进行加固和改良，也可用开挖换填、堆载预压对路基进行加固。同时应采用措施做好路基的防水和保湿。如设立排水沟，采用不透水的面层结构，在路基中设不透水层，在路基裸露的边坡等部位植草、植树，可调节路基内干湿循环，减少坡面径流，并增强坡面的防冲刷、防变形、防溜塌能力。 冻土分为季节性冻土和数年性冻土两大类。冻土在冻结状态强度较高、压缩性较低，融化后承载力急剧下降，压缩性提高，地基容易产生融沉。而冻土中产生的冻胀对地基不利。一般土颗粒愈细，含水量愈大，土的冻胀和融沉性愈大，反之愈小。在城市道路中，土基冻胀量与冻土层厚度成比例。土质与压实不均匀也容易发生不均匀沉降。对于季节性冻土，为了防止路面因路基冻胀发生大变形而破坏，在工程设计中应注意以下几点解决原则和方法来防止路基冻害: 应尽量减少和防止地面或地下水源的水分在冻结前或冻结过程中渗入路基上部。可抬高路基，使其满足最小填土高度。 选用不发生冻胀的路面结构层材料，了解不同路面材料、土基及路面下的冰冻深度与温度之间的关系，使土基冻层厚度不超过一定限度。限制土基的冻胀量不超过允许值。 对于不满足冻胀规定的结构，可采用调整结构层的厚度或采用隔温性能好的材料的措施来满足防冻胀规定。多孔矿渣是较好的隔温材料。 为防止不均匀冻胀，防冻层厚度（涉及路面）应不小于规范规定工程地质问题举例；21世纪中国大型工程建设的七项工程,分别提出每项工程设计中的重要工程地质问题,供研究参考。5/跨流域调水工程设计中的重要工程地质问题调水工程设计涉及很多内容,有渠首拦河坝、引水渠道、输水隧洞、渡槽、倒虹吸管道、闸门、跌水和泻槽等一系列结构物设计。其中引水渠道设计是跨流域调水工程最重要的方面。渠道是线型的水工建筑物,长数千公里,会碰到各种地形、各种地层岩性、各种构造断裂和各种自然地质现象。在设计工作中都必须一一考虑。而渠道线路方案的选择为跨流域调水工程设计中的重要工程地质问题。渠道选线的工程地质问题,有以下几个方面:67在平缓的地形条件下,渠道选线方案对比,是根据渠道的岩6土7体稳定性和渗漏性选择较优的方案。657在越岭的山地条件下,要进行渠道进洞穿岭和渠道切坡绕岭两大方案的工程地质对比。应根据长期的渠道稳定性,受自然因素影响较小,在通水运营期间,又比较容易维护等条件为准则,选择较优的方案。6.7在跨越河谷的条件下,要进行地下暗渠与地上渡槽两方案的对比。着重对暗渠岩6土7体稳定性与渡槽架构地基稳定性进行对比。并考虑河流两岸的稳定性及河流水文变化所带来的影响,对工程地质条件进行综合分析,选择比较稳妥的跨越河谷渠道方案。5/5大型水电工程设计中的重要工程地质问题大型水电工程设计中需要解决的工程地质问题很多:有坝基和绕坝渗漏问题;船闸高陡边坡稳定问题;坝基、坝肩抗滑稳定和渗透稳定问题;引水隧伺围岩稳定问题;电站厂房地基或地下厂房围岩稳定问题等等。就其重要的工程地质问题来讲,可概括为两个方面:67大坝稳定性的工程地质问题一般超过/48的称为高坝。高坝最重要的特点是承受强大的静水压力和动水压力,对大坝两岸的山体稳定性及大坝地基的设计岩体强度问题都规定非常严格,必须进行专门的工程地质研究,给予充足的论证和评价。重力坝、支墩坝、拱坝等混凝土坝均属于刚性结构物,并与基岩结合成一体来抵抗库水强大的水平推力,来维持大坝的稳定,因此,必须对坝基和坝肩抗滑稳定性作出切实可靠的评价。在工程地质研究工作中,应着重解决好两个主线性的问题:一是在充足结识坝基和坝肩岩体结构的基础上,再根据坝体结构的作用力方式,预测坝基和坝肩滑动破坏的地质模型;二是根据地质模型,着重研究滑动破坏面的抗剪强度指标问题。657建坝后的地质环境问题每一座大型水电工程建成之后,都为工农业的发展带来巨大的经济效益。但也必须看到,要获得大的经济效益,还要付出很大的环境代价。如也许出现水库塌岸,岸坡滑动和崩塌;水库诱发地震;库周浸没,导致农田沼泽化和次生盐渍化及矿坑涌水间题。对这些问题,在建坝前都应进行预测研究,提出地质环境评价,以及防止或减轻危害性的措施。5/.深部采矿工程中的重要工程地质问题大型矿山的矿产资源开拓,采矿设计一方面考虑的问题是露天开采与地下开采两种方案的对比,这涉及到矿区的自然条件,矿床的埋藏条件,矿石的品位,矿山的工程地质条件及其开采技术等问题。就工程地质研究工作来讲,是着重研究开采方案拟定之后的工程地质问题。深部采矿工程中的重要工程地质问题,可概括为.个方面:6/7露天矿的高边坡稳定性问题近年来一些单位提交的勘测设计报告中的地质章节不是地质师写的，报告的编制人中没有地质专业负责人，或地质报告没有院级地质负责人审查把关，报告和图纸中的错误较多。这种情况给总院增长了审查难度，同时也有损勘测设计单位的质量和水平形象，还会延误工程报批的时机。当然也有上级单位工程审查把关不严，助长了这种技术责任心不强的现象。工程地质勘察缺少监管工程地质勘察缺少监管，旧管理显然已经不在适合新的市场。规程规范、部分技术管理方面和前期工作投入不够的问题已经摆在眼前。出台新的规范迫在眉急。 参考文献：1. 岩土工程勘察规范GB50021-2023（2023版）2. 专鹿科研组建立严密的研究应用体系促进岩体工程科学技术的进展术电站设计，3. 张成恭李智毅等编专门工程地质学北京：地质出版社4. 岩体初始地应力场研究的新进展岩石力学新进展沈阳：东北工学院出版社