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工程地质复习归纳

残积土 (eluvium)：岩石经风化后未被搬运而残留于原地的碎屑物质所组成的土体，它处于岩石风化壳的上部。
残积土的工程性质：粒度成分和矿物成分受气候和母岩岩性的控制。其发育情况还和地形有关。孔隙度↑、强度↓、压缩性↑，均质性差，但具有一定的结构强度。原位测试强度>>室内测试值。
地表流水有片流、洪流和河流三种方式。
(1)在地面汇合成网状薄水层顺自然坡均匀流动的水流称片流。
(2)由暴雨或融雪形成的暂时性山洪急流称洪流。
(3)在固定沟谷中长年流动的水流称河流。
洪积土分选性较好，离山前较近的洪积土颗粒粗，地下水位埋藏深，具有较高的承载力，压缩性低，是工民建的良好地基。
洪积层外围的细碎屑沉积地段，在沉积过程中受到周期性的干燥，粘土颗粒凝聚并析出可溶岩时，则洪积层结构较牢固承载力比较高。上述两地段之间过度地带，由于经常有地下水溢出，土质弱，承载力低，作为建筑物地基时应慎重对待。
河漫滩冲积土：在洪水期河水漫溢河床两侧，携带碎屑物质堆积而成。
土粒较细，可以是粉土、粉质黏土或黏土，并夹有淤泥或泥炭等软弱土层，覆盖于河床沉积土之上，形成上细下粗的“二元结构”。
特殊性土的种类有：
沿海及内陆静水沉积的淤泥类软土
南方和中南地区的膨胀土
西南亚热带湿热气候条件下的红黏土
西北、华北干旱气候区的黄土
西北、华北干旱气候区的盐渍土
高纬度、高海拔寒冷气候区的冻土
各地人类工程活动的人工填土
地壳运动：由内动力地质作用促使地壳结构的改变和地壳内部物质变化的运动。
地质构造：构造运动使岩层发生变形和变位形成的产物。
地壳运动影响各种地质作用的发生和发展，不仅改变着地表形态，同时，也改变着岩层的原始产状，形成各种各样的地质构造现象。
常见的地质构造：褶皱、断层、节理。
岩层的产状：岩层的空间位置，是研究地质构造的基础。
产状要素:走向、倾向、倾角。
活断层对工程的危害：
1. 直接危害跨越该断层的建筑物
2. 伴有地震发生的活断层使较大范围的建筑物摧毁
活断层区的建筑原则：
1. 建筑物场址一般应避开活断层；
2. 线路工程必须跨越活断层时，尽量使其大角度相交；
3. 尽可能选择相对稳定的“安全岛”，将建筑物布置在断层的下盘；（例：大亚湾核电站）
4. 采取抗震结构和建筑型式。
承压水：充满于两个隔水层间的含水层。
潜水：地表下第一个连续隔水层之上具有自由水面的重力水。
上层滞水：包气带中局部隔水层之上的重力水。
地下水补给来源：
a.大气降水补给：最主要来源，补给数量与降水性质、植物覆盖、地形、地质构造、包气带厚度及岩石透水性有关。暴雨不利、连绵细雨大量补给。
b.地表水补给：河流、湖泊、水库与海洋等
c.含水层之间的补给：透水“天窗”或断层、弱透水层
d.人工补给：灌溉水、工业与生活用水
地下水排泄方式：
a.蒸发：土壤蒸发、植物蒸发
b.泉水(地下水的天然露头)：山区多、平原少，上升泉（由承压含水层补给）、下降泉（由潜水或上层滞水补给）
c.向地表水排泄：补给河流
d.含水层之间的排泄：一个排泄，另一个就是补给
e.人工排泄:抽取地下水
地下水的运动形式
地下水的运动有层流、紊流和混合流三种形式
a.层流：地下水在岩石的孔隙或微裂隙中渗透，产生连续水流，水质点有秩序地呈相互平行而互不干扰的运动。
b.紊流：地下水在岩石的裂隙或溶隙中流动，涡流性质，各流线互相交错，水质点相互干扰而呈无秩序的运动
c.混合流：层流和紊流同时出现
管涌：单个土颗粒发生独立移动的现象。多发生在不均匀的砂砾土中。
流砂：一定体积的土粒同时发生移动的现象。多发生在均质砂土层和粉土层中。
基坑突涌：当隔水层较薄经受不住承压水头压力作用时，承压水的水头压力会冲破基坑底板。
地下水与工程建设:
1. 地面沉降
2. 流砂
3. 潜蚀
4. 浮托作用
5. 基坑突涌
6. 对混凝土的侵蚀性
风化作用:地表岩石受日照、降水、大气及生物等风化营力作用影响，其物理性状、化学成分发生一系列变化，使岩石崩解破碎以至逐渐分解的现象。
风化作用的类型:根据风化营力不同，可分为
（1）物理风化
指岩石在地表条件下，在原地产生机械破碎，而不改变其化学成分的过程称为物理风化作用。
主要作用方式有：卸载（释荷）、温差和冰冻作用 。
（2）化学风化
指大气和水所引起的氧化、溶解、水解、水化、碳酸化等作用对岩石的分解破坏过程。
主要作用方式有：氧化、溶解和水解作用。
（3）生物风化
指生物的生命活动，促使岩石发生破坏的作用。
主要作用方式有：生物机械和生物化学等风化作用。
风化程度
特 征
残积土
组织结构全部破坏，已风化成土状，锹镐易挖掘，干钻易钻进，具可塑性
全风化
结构基本破坏，但尚可辨认，有残余结构强度，可用镐挖，干钻可钻进。
强风化
结构大部分破坏，矿物成分显著变化，风化裂隙很发育，岩体破碎，用镐可挖，干钻不易钻进。
中等风化
结构部分破坏，沿节理面有次生矿物，风化裂隙发育，岩体被切割成岩块。用镐难挖，岩芯钻方可钻进。
微风化
结构基本未变，仅节理面有渲染或略有变色，有少量风化裂隙。
未风化
岩质新鲜，偶见风化痕迹
风化分带的意义:
1.根据岩石风化的深度及其分布情况，选择适于修建建筑物的地点；
2.确定重大建筑物的地基中需要挖除的岩土风化层的厚度；
3.根据岩石风化速度确定合理的边坡坡度，以及确定基坑、路堑保持开敞状态的安全期限；
4.确定防止岩石风化的措施。
岩石风化的治理方法可采用挖除和防治两种措施。
（一）挖除方法。这种措施是采取挖除一部分危及建筑物安全的风化厉害的岩层，挖除的深度是根据风化岩的风化程度、风化裂隙、风化岩的物理力学性质和工程要求等来确定。挖除风化岩石是一个困难而耗费时间的过程，因而宜少挖。    
（二）防治方法。这种方法是采取制止风化作用继续发展，或采用人工方法加固风化岩的措施。
△覆盖防止风化营力入侵的材料，如沥青、水泥、粘土盖层等；
△灌注胶结和防水的材料，如水泥、沥青、水玻璃、粘土等浆液，使其起到封闭和胶结岩石裂隙的作用；
△整平地区，加强排水----防止风化。
河流的侵蚀作用:河水在流动过程中不断加深和拓宽河床的作用。
下蚀作用：河水对河床底部岩石破坏，使河谷加深的过程。在河流的上游以及山区河流，由于河床的纵比降和流水速度大，因此活力在垂直方向上的分量也大，就能产生较强的下蚀能力，这样使河谷的加深速度快于拓宽速度，从而形成在横断面上呈“V”字形的河谷，也称V形谷。
侧蚀作用：河水对河床岩石破坏，使河谷拓宽的过程。侧蚀作用是平原区河流及河流下游的主要侵蚀形式。侧蚀作用的结果使河床弯曲、谷坡后退、河谷加宽。
由于河水惯性离心力的作用使河水冲向弯曲河床的凹岸，造成凹岸被侵蚀。而凸岸水流的泥沙就会沉积，减缓，在凸岸河水携带河床不断加宽，河曲的曲度变大，形成蛇曲河。
下蚀作用与侧蚀作用的关系
时间上河流发育的早期以下蚀作用为主，随着坡度减小，逐渐转为以侧蚀作用为主。
空间上河流的上游以下蚀作用为主，河流的下游以侧蚀作用为主。
河流发生沉积作用有三个主要场所:
①河流汇入其它相对静止的水体处，如河流入海、入湖以及支流入主流处；
②河床纵剖面坡度由陡变缓处，一般来说河流中、下游地势较平坦，沉积作用明显；
③河流的凸岸，由单向环流侵蚀凹岸，其产生的碎屑在凸岸沉积。
河流沉积作用常形成下列几种地貌：
①冲积扇：由冲积物形成的扇形碎屑堆积，若为冲积、洪积物堆积则称为冲积洪积扇。
②三角洲：在河流入海处形成的堆积，如珠江三角洲、长江三角洲。
③冲积平原：由冲积物所形成的平原，如华北平原、江汉平原。
④沙洲（心滩与江心洲）：沙洲是在河身宽阔处，水流流速减小，由泥、砂、砾石等碎屑物沉积而成，如南京附近的江心洲。沙洲沉积多不稳定。
河漫滩 P70
阶地：河谷内河流侵蚀或沉积作用形成的阶梯状地形或台地。
• 成因：地壳震荡式间歇性上升运动；
• 年代：位置越高，级次越大，年龄越老；
• 类型：侵蚀阶地(III)，基座阶地(II)，
堆积阶地(I)；
• （1）侵蚀阶地：阶面上的基岩毕露，或覆盖的冲积物很薄。一般多分布于山间河谷原始流速较大的河段，或者分布在河流的上游。侵蚀阶地由于基岩出露地表，作为厂房地基或桥梁和水坝的接头是属好的地质条件。
• （2）堆积阶地：完全由冲积所组成，土层深厚，阶地面不见基岩。堆积阶地作为厂房地基要看其冲积物性质以及土层分布情况。最值得注意的是：是否有掩埋的古河道或牛轭湖堆积的透镜体。
• （3）基座阶地：属于侵蚀阶地到堆积阶地的过渡类型。阶地面上有冲积物覆盖着，但在阶地陡坎的下部仍可见到基岩出露。作为厂房地基，因土层薄可减轻基础沉降。若桩尖落在基岩上，沉降量更小。
堆积阶地可分为上迭阶地、内迭阶地。
• 1)上迭阶地：新阶地完全落在老阶地之上，其生成是由于河流的几次下切都不能达到基岩，下切侵蚀作用逐次减小，堆积作用规模也一次次地减小。这说明每一次升降运动的幅度都是逐渐减小的。
• 2)内迭阶地：新的阶地套在老的阶地内，每一次新的侵蚀作用都只切到第一次基岩所形成的谷底。而所堆积的阶地范围一次比一次小，厚度也一次比一次小。说明地壳每次上升的幅度基本一致，而堆积作用却逐渐衰退。

岩溶（喀斯特）作用:水对可溶性岩石的破坏和改造作用。
岩溶作用的基本条件

化学条件
渗流条件
岩石
可溶性
透水性
水
溶蚀性
流动性
岩溶区工程地质问题：地基稳定性与岩溶塌陷、渗漏与突水。
岩崩：高陡边坡，坡顶岩体由风化，冻融，松动压力等因素作用成块体，脱离母体以垂直运动为主，翻滚跌落，向坡脚堆积。
岩崩的发生条件
（1）山坡的坡度及其表面的构造。其坡度往往达55°～75°；山坡表面凹凸不平，则沿突出部分可能发生崩塌
（2）岩石性质和节理程度。

（3）岩层与地质构造。倾倒造成的岩崩

岩滑：边坡残岩及岩体，沿着软弱结构面或贯通剪断面，以水平运动为主，向临空方向滑动。
岩滑可分为平面滑动、楔形滑动以及旋转滑动。
岩坡的滑动过程一般为三个阶段。
初期 蠕动变形阶段
第二阶段 滑动破坏阶段
最后 逐渐稳定阶段
泥石流是山区沟谷中，由暴雨、水雪融水等水源激发的，含有大量的泥砂、石块的特殊洪流。其特征往往突然暴发，浑浊的流体沿着陡峻的山沟前推后拥，奔腾咆哮而下，地面为之震动、山谷犹如雷鸣。在很短时间内将大量泥砂、石块冲出沟外，在宽阔的堆积区横冲直撞、漫流堆积，常常给人类生命财产造成重大危害。
泥石流的形成必须同时具备以下三个条件：
a.有利于集水、集物及运动的地形地貌条件；
b.有丰富的松散土石固体碎屑物质来源；
c.短时内有大量的水源。
地形方面特征
a.上游为漏斗形，中游切割深而窄，下游比较开阔。
b.沟底平均坡降10%以上。
c.斜坡坡面的坡度一般大于25度。
固体碎屑物源方面
A. 沟谷处在大断裂带、活动断裂带上或附近。
B. 沟谷内出露软弱或软硬相间的易风化地层。
C. 沟谷两岸崩塌、滑坡等地质现象发育，水土流失严重，地面侵蚀强烈。
D. 沟内储集有大量松散土层。
水源方面
a.一次降雨量、雨强超过临界雨量。
b.沟内存在冰川或积雪，并可能融化。
c.沟谷上游存在稳定性差的各种坝体。
d.沟内地下水丰富。
工程地质条件
岩土类型—岩土类型的差异决定了其工程性质的不同;
地形地貌条件—地形形态、地貌单元划分等;
地质构造—包括土体与岩体构造等;
水文地质条件—地下水的类型、水位、含水层、岩土层的透水性、富水性、地下水的补给、径流和排泄条件等;
物理地质现象—自然地质作用，如地震、滑坡、崩塌、泥石流;
天然建筑材料—储量、质量及开采运输条件。直接关系到工程的造价、工期的长短。故也是工程地质条件的重要内容，应“就近取材，就地取材”。
主要的工程地质问题有：区域稳定性问题、岩土体稳定问题、与地下渗流相关的问题以及与侵蚀淤积有关的工程地质问题等4个方面。
1. 区域稳定问题：活断层、地震、水库诱发地震、砂土液化和地面沉降。掌握这些问题的规律性，对于选场或对地质环境的合理开发与妥善保护，具有重要意义；
2. 岩（土）体稳定：对斜坡、洞室、地基岩土体稳定的成因、发展和力学机制分析，用于具体场地稳定性评价具有重要意义，在线及面上岩、土体稳定的大调查对保护地质环境有重要意义。
3. 与地下渗流有关的工程地质问题：包括岩溶渗漏分析和渗透变形分析两部分，前者以保证水工建筑正常工作为目的，后者主要讨论渗流作用下土体的稳定性。
4. 与侵蚀淤积有关的工程地质问题：包括河流侵蚀淤积和海湖边岸磨蚀堆积规律及人为工程活动对它们的影响，前者对改造河流，后者对开发海洋都有重要意义。
工程地质测绘方法及制图
• 像片成图法
利用地面摄影、航空(卫星)摄影等像片，在室内进行判释。
• 实地测绘法
1. 路线法
2. 布点法
3. 追索法
岩土工程勘察等级
勘察等级
确 定 勘 察 等 级 的 因 素
工程安全等级
场地复杂程度等级
地基复杂程度等级
一 级
一 级
任 意
任 意
二 级
一 级
任 意
任 意
一 级
二 级
二 级
二 级
二级或三级
三 级
二 级
三 级
一 级
任 意
任 意
一 级
二 级
二 级
三 级
二 级
三 级
三 级
三 级
二 级
三 级
三 级
二级或三级

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