我國不良地質(zhì)及 其工程地質(zhì)問題科 目：工程地質(zhì)學概論學 院：環(huán)境科學與工程學院姓 名：學 號班 級：指導老師： 簡述我國不良地質(zhì)及其工程地質(zhì)問題摘要隨著社會的進步與經(jīng)濟科技的快速發(fā)展，我國的地質(zhì)環(huán)境越來越備受人們的關注，在經(jīng)濟建設快速發(fā)展的同時我國的地質(zhì)災害也越來越頻繁，不良地質(zhì)給人們的生活環(huán)境及工程建設帶來越來越多的災害，本文在此淺談一些我國不良地質(zhì)及其工程地質(zhì)問題。 關鍵詞地質(zhì) 不良地質(zhì) 工程地質(zhì) 我國的特殊地質(zhì)及不良地質(zhì)地區(qū)的地質(zhì)現(xiàn)象是多種多樣的，山區(qū)(地)常見的有崩塌、滑坡、泥石流，其他還有巖溶、風砂等。一、崩塌的概念；崩塌是指陡峻斜坡的巨大巖塊，在重力作用下突然而猛烈地向下傾倒、翻滾、崩落的現(xiàn)象。崩塌經(jīng)常發(fā)生在山區(qū)河流、河谷的陡峻山坡上，有時也發(fā)生在高陡的邊坡上。它來勢迅猛，對道路交通可造成直接危害。在設計中應避免使用不合理的高陡邊坡，避免大挖大切。在施工中應清除坡面危石或采取坡面加固、調(diào)整水流等措施。 二、滑坡的概念； 滑坡的概念；滑坡是指斜坡巖土體在重力作用下，一定的軟弱面或華東帶整體下滑的現(xiàn)象。西南地區(qū)（云、貴、川、藏）是我國滑坡分布的主要地區(qū)，其他地區(qū)的山區(qū)、丘陵區(qū)、包括黃土高原，亦有不同類型的滑坡分布。1滑坡的發(fā)育過程；（1）、蠕動變形階段；歷時長，是滑坡預測和預防的重要階段。（2）、滑動破壞階段；速度大、來勢猛、破壞力大。（3）、漸趨穩(wěn)定階段。2、影響滑坡的因素（1），邊坡形態(tài)；坡高，坡角。（2）、巖土性質(zhì)；強度，含水量，完整性。（3）；構造面的產(chǎn)狀。（4），水；靜水，動水（5）、振動荷載；地震。三、泥石流的概念；由暴雨或冰雪迅速融化形成的一種突然爆發(fā)性的含大量泥沙、石塊的急驟水流，并且攜帶堆積在緩坡或山谷中的大量堆積物成為泥石洪流沖向山前地帶的現(xiàn)象，稱泥石流泥。石流是主要發(fā)生在地質(zhì)不良、地形陡峻的山區(qū)或山前區(qū)，與水文氣象、人類活動有關，是突然爆發(fā)性的，由泥砂石塊組成的特殊洪流。泥石流的防治可考慮水土保持、跨越、排導和滯流攔截等措施。 其形成原因主要有；（1）.溝槽縱坡較大、便于積水、集物的陡坡的地形地貌。（2）.流域內(nèi)有豐富的松散固體物。（3）.流域中上游有大量的降雨，急劇消融的冰雪或水庫的潰決短時間內(nèi)有大量的水源供給。四、巖溶的概念；巖溶是巖溶作用和巖溶現(xiàn)象的統(tǒng)稱。巖溶作用是指地表水和地下水的長期化學溶蝕和機械侵蝕作用，形成特殊地貌形態(tài)和水文地質(zhì)現(xiàn)象。對于巖溶地區(qū)修路應注意了解巖溶發(fā)育程度、形態(tài)和分布規(guī)律，充分利用某些可以利用的巖溶形態(tài)，避讓或防治巖溶病害對路基穩(wěn)定造成的影響。 五、風砂地區(qū)的道路應注意對路基的防護和防止砂埋，植物固砂是防治砂害的根本措施。 我國的不良地質(zhì)給我國的經(jīng)濟建設及國民發(fā)展帶來了較大的經(jīng)濟損失和發(fā)展制約，是現(xiàn)階段工程地質(zhì)學研究，解決的主要課題之一。 我國工程地質(zhì)環(huán)境形成的制約因素是多樣性的。為了研究人類工程活動與地質(zhì)環(huán)境的互饋機理,首先必須認識地質(zhì)環(huán)境的基本特征,而現(xiàn)今地質(zhì)環(huán)境又是在漫長的地質(zhì)年代中在內(nèi)、外動力地質(zhì)作用聯(lián)合作用下逐漸發(fā)展演化而成的,要認識其基本特征和預測其在人類工程活動作用下的發(fā)展趨勢,就有必要追溯其發(fā)展演化過程,把握其發(fā)展演化的總趨勢。內(nèi)動力地質(zhì)作用由于地球內(nèi)部能而產(chǎn)生,主要在地下深部圈層進行,但也波及地表。它使巖石圈變形、變位、變質(zhì),以至物質(zhì)重熔而產(chǎn)生巖漿侵入和火山噴發(fā)。因此,內(nèi)動力地質(zhì)作用包括構造運動、巖漿作用和變質(zhì)作用,而以構造運動為主體,巖漿作用和變質(zhì)作用伴隨構造運動而產(chǎn)生。與內(nèi)動力地質(zhì)作用相伴生的外動力地質(zhì)作用,則起源于以太陽幅射能為主的地球外部能,表現(xiàn)為巖石圈表層與地球外包圈層大氣圈、水圈、生物圈的相互作用。分析和識別中國地質(zhì)環(huán)境特征,必須從中國大地構造環(huán)境特征和自然地理環(huán)境特征入手,進而分析由上述兩主控因素決定的水文地質(zhì)條件。由地下水與巖土體相互作用引起的地質(zhì)完害日益受到人們的關注。通常地下水與巖土體相互作用有三種即物理作用(包括潤滑作用、軟化和泥化作用、結合水的強化作用)、化學作用(包括離子交換、溶解作用、書化作用、水棹作用、溶蝕作用、氧化還原作用) 及力學作用(包括靜水壓力和動水壓力作用)。地下水與巖土體相互作用的結果影響著巖土體的變彤性和強度，而巖土體中應力的變化(自揀力和人差工程力)導致地下水的補路、徑流和排泄條件的改變，最終誘發(fā)地質(zhì)定害的發(fā)生。 地下水對巖土體產(chǎn)生的物理作用：潤滑作用(1ubrication)：處于巖土體中的地下水，在巖土體的不連續(xù)面邊界(如未固結的沉積物及土壤的顆粒表面或堅硬巖石中的裂隙面、節(jié)理面和斷層面等結構面)上產(chǎn)生潤滑作用，使不連續(xù)面上的摩阻力減小和作用在不連續(xù)面上的剪應力效應增強，結果沿不連續(xù)面誘發(fā)巖土體的剪切運動。這個過程在斜坡受降水入滲使得地下水位水升到滑動面以上時尤其顯著。地下水對巖土體產(chǎn)生的潤滑作用反映在力學上，就是使巖士體的摩擦角減小。軟化和泥化作用(Sottening or weakening)：地下水對巖土體的軟化和泥化作用主要表現(xiàn)在對土體和巖體結構面中充填物的物理性狀的改變上，土體和巖體結構面中充填物隨含水量的變化，發(fā)生由固態(tài)向塑態(tài)直至液態(tài)的弱化效應。一般在斷層帶易發(fā)生泥化現(xiàn)象，軟化和泥化作用使巖土體的力學性能降低，內(nèi)聚力和摩擦角值減小。結合水的強化作用：對于包氣帶土體來說，由于土體處于非飽和狀態(tài)，其中的地下處于負壓狀態(tài)，此時的土壤中的地下水不是重力水，而是結合水，按照有效應力原理，非飽和土體中的有效應力大于土體的總應力，地下水的作用是強化了，土體的力學性能，即增加了土體的強度。當土體中無水時(沙漠區(qū)表面沙)，包氣帶的沙土孔隙全被空氣充填，空氣的壓力為正，此時沙土的有效應力小于其總應力，因而是一盤散沙，當加入適量水后沙土的強度迅速提高。當包氣帶土體中出現(xiàn)重力水時，水的作用就變成了(潤滑土粒和軟化土體)弱化土體的作用，這就是在工程中我們?yōu)槭裁匆獙ふ彝恋淖罴押康脑颉?地下水對巖土體產(chǎn)生的化學作用：主要是通過地下水與巖土體之間的離子交換、溶解作用(黃土濕陷及巖溶)、水化作用(膨脹巖的膨脹)、水解作用、溶蝕作用、氧化還原的作用、沉淀作用以及起滲透作用等。離子交換(base exchange Or ion exchange)：地下水與巖土體之間的離子交換是由物理力和化學力吸附到土體顆粒上的離子和分子與地下水的一種交換過程。能夠進行離子交換的物質(zhì)是粘土礦物，如高嶺土、蒙脫土、伊利石、綠泥石、蛭石、沸石、氧化鐵以及有機物等，主要是因為這些礦物中大的比表面上存在著膠體物質(zhì)。地下水與巖土體之間的離子交換經(jīng)常是：富含鈣或鎂離子的地下淡水在流經(jīng)富含鈉離子的土體時，使得地下水中的ca或Mg置換了土體的Na，一方面由水中Na的富集使天然地下水軟化，另一方面新形成的富含ca和Mg離子的粘土增加了孔隙度及滲透性能。地下水與巖土體之間的離子交換使得巖土體的結構改變，從而影響巖土體的力學性質(zhì)。溶解作用(dissolution)和溶蝕作用(attack by acids)：溶解和溶蝕作用在地下水水化學的演化中起著重要作用，地下水中的各種離子大多是由溶解和溶蝕作用產(chǎn)生的。天然的大氣降水在經(jīng)過滲入土壤帶、包氣帶或滲濾帶時，溶解了大量的氣體，彌補了地下水的弱酸性，增加了地下水的侵蝕性。這些具有侵蝕性的地下水對可溶性巖石產(chǎn)生溶蝕作用，溶蝕作用的結果使巖體產(chǎn)生溶蝕裂隙、溶蝕空隙及溶洞等，增大了巖體的空隙率及滲透性。水化作用(hydraition)：水化作用是水滲透到巖土體的礦物結晶格架中或水分子附著到可溶性巖石的離子上，使巖石的結構發(fā)生微觀、細觀及宏觀的改變，減小巖土體的內(nèi)聚力。自然中的巖石風化作用就是由地下水與巖土體之間的水化作用引起的，還有膨脹土與水作用發(fā)生水化作用，使其發(fā)生大的體應變。水解作用(hydrolysis)：水解作用是地下水與巖土體(實質(zhì)上是巖土物質(zhì)中的離子)之問發(fā)生的一種反應，一方面改變著地下水的pH值，另一方面也使巖土體物質(zhì)發(fā)生改變，從而影響巖土體的力學性質(zhì)。氧化還原作用(oxidation-reduction)：氧化還原是一種電子從一個原子轉移到另一個原子的化學反應，既改變著巖土體中的礦物組成，又改變著地下水的化學組分及侵蝕性，從而影響巖土體的力學大規(guī)模的道路建設中經(jīng)常會遇到各種不良地質(zhì)構造和不良地質(zhì)現(xiàn)象，它們給建筑工程的穩(wěn)定和正常使用造成危害。有時道路工程必須通過地質(zhì)構造不利的部位和不良地質(zhì)現(xiàn)象多發(fā)的地段，因此對道路工程的損害時有發(fā)生。 道路通過巖石地區(qū)，巖層與巖石路塹邊坡的產(chǎn)狀關系控制著邊坡的穩(wěn)定性。一般情況下當巖層傾向與邊坡坡向一致，巖層傾角大于或等于邊坡坡角時，邊坡一般是穩(wěn)定的。若坡角大于巖層傾角，則巖層因失去支撐而有滑動趨勢；如此時巖層層間結合較弱或有軟弱夾層，則易發(fā)生滑動。當巖層傾向與邊坡坡向相反時，如巖層完整、層間結合好，邊坡是穩(wěn)定的；但如果巖層內(nèi)傾向坡外的節(jié)理發(fā)育，層間結合差，則容易發(fā)生傾倒破壞。水平與直立巖層邊坡一般是穩(wěn)定的。 不良地質(zhì)構造對道路邊坡造成破壞的處理措施應是以防為主，及時治理。從兩方面考慮制定治理措施。一是降低可能變形下滑巖體的下滑力；二是加強可能滑動面上的抗滑力?？刹扇〉孛媾潘?、巖體內(nèi)排水、削坡減重與反壓、修支擋構筑物、錨固、灌漿、修護面等措施。還應考慮地震、斷層等不良地質(zhì)構造對道路工程的影響。 在工程地質(zhì)中對軟土、濕陷性黃土、膨脹土、凍土工程處理的一般方法 由淤泥和淤泥質(zhì)土、水下沉積的飽和軟黏土為主組成的軟土在我國南方有廣泛分布，這些土都具有較高的天然含水量、大的孔隙比、透水性差、壓縮性高、強度低等特點。軟土路基的主要破壞特征是路基的沉降過大引起路基開裂損壞。在較大的荷載作用下，地基易發(fā)生整體剪切、局部剪切或刺入破壞，造成路面沉陷和路基失穩(wěn)。容易因孔隙水壓力過大(來不及消散)，剪切變形過大，造成路基邊坡失穩(wěn)。 常用的處理方法有換填法、擠密法、排水固結法等。選擇處理方法除滿足安全可靠的要求外，應綜合考慮工程造價、施工技術和工期等問題。 濕陷性黃土土質(zhì)較均勻，結構疏松，孔隙發(fā)育，在未受水浸濕時，一般強度較高，壓縮性較小，當在一定壓力下，受水浸濕土結構會迅速破壞，產(chǎn)生較大附加下沉，強度迅速降低。由于大量節(jié)理和裂隙的存在，黃土的抗剪強度表現(xiàn)出明顯的各向異性。 主要病害有路基路面發(fā)生變形、凹陷、開裂，道路邊坡發(fā)生崩塌、剝落，道路內(nèi)部曰被水沖蝕成土洞和暗河。為保證路基的穩(wěn)定，在濕陷性黃土地區(qū)施工時應注意采取特殊的加固措施，減輕和消除其濕陷性?？刹扇』彝翂|層法、強夯法、灰土擠密樁等成本低、施工簡便、效果好的方法進行處理，并采取措施做好路基的防沖、截排、防滲。加筋土擋土墻是黃土地區(qū)得到迅速推廣的有效的防護措施。 膨脹土主要由具有吸水膨脹性和失水收縮性黏土礦物組成的，該土具有較大的塑性指數(shù)。在堅硬狀態(tài)下該土的工程性質(zhì)較好。但其顯著的脹縮特性可使路基發(fā)生變形、位移、開裂、隆起等嚴重的破壞。 膨脹土路基主要應解決的問題是減輕和消除路基脹縮性對路基的危害，可采取的措施包括用石灰樁、水泥樁等其他無機結合料對膨脹土路基進行加固和改良，也可用開挖換填、堆載預壓對路基進行加固。同時應采取措施做好路基的防水和保濕。如設置排水溝，采用不透水的面層結構，在路基中設不透水層，在路基裸露的邊坡等部位植草、植樹，可調(diào)節(jié)路基內(nèi)干濕循環(huán)，減少坡面徑流，并增強坡面的防沖刷、防變形、防溜塌能力。 凍土分為季節(jié)性凍土和多年性凍土兩大類。凍土在凍結狀態(tài)強度較高、壓縮性較低，融化后承載力急劇下降，壓縮性提高，地基容易產(chǎn)生融沉。而凍土中產(chǎn)生的凍脹對地基不利。一般土顆粒愈細，含水量愈大，土的凍脹和融沉性愈大，反之愈小。在城市道路中，土基凍脹量與凍土層厚度成比例。土質(zhì)與壓實不均勻也容易發(fā)生不均勻沉降。對于季節(jié)性凍土，為了防止路面因路基凍脹發(fā)生大變形而破壞，在工程設計中應注意以下幾點處理原則和方法來防止路基凍害: 應盡量減少和防止地面或地下水源的水分在凍結前或凍結過程中滲入路基上部?？商Ц呗坊?，使其滿足最小填土高度。 選用不發(fā)生凍脹的路面結構層材料，了解不同路面材料、土基及路面下的冰凍深度與溫度之間的關系，使土基凍層厚度不超過一定限度。限制土基的凍脹量不超過允許值。 對于不滿足凍脹要求的結構，可采用調(diào)整結構層的厚度或采用隔溫性能好的材料的措施來滿足防凍脹要求。多孔礦渣是較好的隔溫材料。 為防止不均勻凍脹，防凍層厚度（包括路面）應不小于規(guī)范要求工程地質(zhì)問題舉例；21世紀中國大型工程建設的七項工程,分別提出每項工程設計中的主要工程地質(zhì)問題,供研究參考。5/跨流域調(diào)水工程設計中的主要工程地質(zhì)問題調(diào)水工程設計涉及很多內(nèi)容,有渠首攔河壩、引水渠道、輸水隧洞、渡槽、倒虹吸管道、閘門、跌水和瀉槽等一系列結構物設計。其中引水渠道設計是跨流域調(diào)水工程最主要的方面。渠道是線型的水工建筑物,長數(shù)千公里,會遇到各種地形、各種地層巖性、各種構造斷裂和各種自然地質(zhì)現(xiàn)象。在設計工作中都必須一一考慮。而渠道線路方案的選擇為跨流域調(diào)水工程設計中的主要工程地質(zhì)問題。渠道選線的工程地質(zhì)問題,有以下幾個方面:67在平緩的地形條件下,渠道選線方案對比,是根據(jù)渠道的巖6土7體穩(wěn)定性和滲漏性選擇較優(yōu)的方案。657在越嶺的山地條件下,要進行渠道進洞穿嶺和渠道切坡繞嶺兩大方案的工程地質(zhì)對比。應根據(jù)長期的渠道穩(wěn)定性,受自然因素影響較小,在通水運營期間,又比較容易維護等條件為準則,選擇較優(yōu)的方案。6.7在跨越河谷的條件下,要進行地下暗渠與地上渡槽兩方案的對比。著重對暗渠巖6土7體穩(wěn)定性與渡槽架構地基穩(wěn)定性進行對比。并考慮河流兩岸的穩(wěn)定性及河流水文變化所帶來的影響,對工程地質(zhì)條件進行綜合分析,選擇比較穩(wěn)妥的跨越河谷渠道方案。5/5大型水電工程設計中的主要工程地質(zhì)問題大型水電工程設計中需要解決的工程地質(zhì)問題很多:有壩基和繞壩滲漏問題;船閘高陡邊坡穩(wěn)定問題;壩基、壩肩抗滑穩(wěn)定和滲透穩(wěn)定問題;引水隧伺圍巖穩(wěn)定問題;電站廠房地基或地下廠房圍巖穩(wěn)定問題等等。就其主要的工程地質(zhì)問題來講,可概括為兩個方面:67大壩穩(wěn)定性的工程地質(zhì)問題一般超過/48的稱為高壩。高壩最主要的特點是承受強大的靜水壓力和動水壓力,對大壩兩岸的山體穩(wěn)定性及大壩地基的設計巖體強度問題都要求非常嚴格,必須進行專門的工程地質(zhì)研究,給予充分的論證和評價。重力壩、支墩壩、拱壩等混凝土壩均屬于剛性結構物,并與基巖結合成一體來抵抗庫水強大的水平推力,來維持大壩的穩(wěn)定,因此,必須對壩基和壩肩抗滑穩(wěn)定性作出切實可靠的評價。在工程地質(zhì)研究工作中,應著重解決好兩個根本性的問題:一是在充分認識壩基和壩肩巖體結構的基礎上,再根據(jù)壩體結構的作用力方式,預測壩基和壩肩滑動破壞的地質(zhì)模型;二是根據(jù)地質(zhì)模型,著重研究滑動破壞面的抗剪強度指標問題。657建壩后的地質(zhì)環(huán)境問題每一座大型水電工程建成之后,都為工農(nóng)業(yè)的發(fā)展帶來巨大的經(jīng)濟效益。但也必須看到,要獲得大的經(jīng)濟效益,還要付出很大的環(huán)境代價。如可能出現(xiàn)水庫塌岸,岸坡滑動和崩塌;水庫誘發(fā)地震;庫周浸沒,造成農(nóng)田沼