土木工程程地質(zhì)學(xué)學(xué)GeologyinCivilEngineering8.1概述8.2工業(yè)與民民用建筑筑工程中中的主要要工程地地質(zhì)問問題8.3道路與橋橋梁工程程中的工工程地質(zhì)質(zhì)問題8.4隧道與地地下工程程中的工工程地質(zhì)質(zhì)問題8.5港口工程程中的工工程地質(zhì)質(zhì)問題8.6水利工程程中的工工程地質(zhì)質(zhì)問題工程建設(shè)設(shè)中主要要工程地地質(zhì)問題題8.1概述工程建設(shè)設(shè)是根據(jù)據(jù)設(shè)計(jì)要要求和建建設(shè)場(chǎng)地地的工程程地質(zhì)條條件進(jìn)行行的，而而不同類類型的工工程對(duì)工工程地質(zhì)質(zhì)條件的的要求也也不相同同，因此此在建設(shè)設(shè)的過程程中不可可避免地地會(huì)遇到到各種各各樣的地地質(zhì)情況況和問題題。充分分認(rèn)識(shí)這這些工程程地質(zhì)問問題，以以及針對(duì)對(duì)這些問問題做好好相應(yīng)的的工程地地質(zhì)勘查查工作隊(duì)隊(duì)于工程程建設(shè)是是非常重重要的。。本章對(duì)對(duì)工業(yè)與與民用建建筑、道道路與橋橋梁工程程、隧道道與地下下工程、、港口工工程、水水利工程程等五個(gè)個(gè)方面的的主要工工程地質(zhì)質(zhì)問題進(jìn)進(jìn)行了分分析，同同時(shí)針對(duì)對(duì)這五個(gè)個(gè)工程方方向指出出了其他他地質(zhì)勘勘察工作作的要點(diǎn)點(diǎn)。區(qū)域穩(wěn)定定性問題題基礎(chǔ)埋深深和結(jié)構(gòu)構(gòu)類型問問題地基穩(wěn)定定性問題題地基的施施工條件件問題邊坡穩(wěn)定定性問題題地下水的的侵蝕性性問題8.2工業(yè)與民民用建筑筑工程中中的主要要工程地地質(zhì)問題題地基穩(wěn)定定性問題題地基強(qiáng)度地基變形地基的強(qiáng)度度以地基承載力力表示。影響因素有有兩方面：：地基性質(zhì)質(zhì)，基礎(chǔ)特特點(diǎn)。確定方法：理論計(jì)算算、原位測(cè)測(cè)試、規(guī)范范表格。一級(jí)建筑物物用原位測(cè)測(cè)試結(jié)合理理論計(jì)算。。二級(jí)建筑物物用理論計(jì)計(jì)算結(jié)合原原位測(cè)試。。三級(jí)建筑物物用規(guī)范查查表或根據(jù)據(jù)鄰近建筑筑物經(jīng)驗(yàn)確確定。2、地基的變變形地基變形特特征量：沉降量沉降差傾斜局部?jī)A斜均應(yīng)<規(guī)范容許變變形值.對(duì)于大型重重要的建筑筑物，必須須同時(shí)進(jìn)行行地基強(qiáng)度度和變形驗(yàn)驗(yàn)算?；A(chǔ)的施工工條件問題題基坑開挖和和支護(hù)方式式降排水方式式影響基礎(chǔ)施施工條件的的主要因素素：地基土性質(zhì)地下水類型和和埋深建筑周邊荷載載邊坡穩(wěn)定性問問題在山區(qū)的斜坡坡上修建建筑筑物，邊坡穩(wěn)穩(wěn)定性是個(gè)需需要重視的工工程地質(zhì)問題題。斜坡上建建筑物的健在在給邊坡增加加了外載荷，，破壞了其原原有的平衡，，往往導(dǎo)致邊邊坡失穩(wěn)而滑滑動(dòng)。3、工民建工程程地質(zhì)勘察要要點(diǎn)了解整個(gè)建筑筑區(qū)域內(nèi)的總總體穩(wěn)定性：初步查清幾幾個(gè)可能作為為建筑場(chǎng)地的的工程地質(zhì)條條件，以便選選址。查明建筑區(qū)域域內(nèi)的地層分分布和巖土的的物理力學(xué)性性質(zhì)：對(duì)地基土體體進(jìn)行室內(nèi)試試驗(yàn)以及一定定數(shù)量的現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)原位測(cè)試；；確定合理的的地基承載力力，并對(duì)地基基的均勻性和和穩(wěn)定性作出出評(píng)價(jià)，為工工程設(shè)計(jì)和施施工提供所需需的計(jì)算指標(biāo)標(biāo)及資料。查明地下水的的埋藏、補(bǔ)給給和排泄條件件、水位變化化幅度與規(guī)律律及化學(xué)成分分，測(cè)定并評(píng)評(píng)價(jià)地基土體體的滲透性：對(duì)基坑工程程，當(dāng)存在高高承壓水層時(shí)時(shí)，應(yīng)評(píng)價(jià)基基坑底隆起以以及發(fā)生涌水水的影響，為為基坑支護(hù)和和工程降水提提出可靠建議議。在斜坡地區(qū)應(yīng)應(yīng)評(píng)價(jià)邊坡的的穩(wěn)定性。一、道路工程程地質(zhì)特點(diǎn)道路是線型工工程，線路往往往要穿越地地形、地質(zhì)條條件復(fù)雜的不不同地區(qū)或構(gòu)構(gòu)造單元，如如道路沿線往往往會(huì)遇到山山高谷深，地地質(zhì)復(fù)雜、不不良地質(zhì)現(xiàn)象象發(fā)育或道路路需要穿越大大的溶洞和暗暗河等問題。。因此，工程地地質(zhì)論證或工工程地質(zhì)條件件分析在公路路建設(shè)中非常常重要。路路線的選擇，，要根據(jù)工程程地質(zhì)條件及及施工條件等等綜合考慮，，其中工程地地質(zhì)條件是決決定性因素。。8.3道路與橋梁工工程中的主要要工程地質(zhì)問問題路基邊坡穩(wěn)定定性路基基底穩(wěn)定定性道路凍害建筑材料二、道路工程程的主要工程程地質(zhì)問題1、路基邊邊坡穩(wěn)定性路基邊坡包括括:天然邊坡半挖半填路基基邊坡路塹邊坡破壞形式:滑坡崩塌錯(cuò)落當(dāng)剪應(yīng)力>巖土體強(qiáng)度時(shí)時(shí),發(fā)生失穩(wěn).任何邊坡都具具有一定坡度度和高度，在在重力作用下下，邊坡巖土土體均處于一一定的應(yīng)力狀狀態(tài)，如果應(yīng)應(yīng)力發(fā)生變化化就會(huì)導(dǎo)致邊邊坡變形失穩(wěn)穩(wěn)。一般情況況下，影響邊邊坡穩(wěn)定的主主要因素有巖巖層產(chǎn)狀、巖巖石性質(zhì)、巖巖體結(jié)構(gòu)、水水的作用、地地形地貌及人人為因素等。。1)巖層產(chǎn)狀。當(dāng)巖層傾角較較大時(shí)，在背背斜山的兩坡坡，單斜山、、單斜谷的順順坡開挖路基基時(shí)，都存在在發(fā)生順層崩崩塌、滑坡等等潛在地質(zhì)災(zāi)災(zāi)害的危險(xiǎn)，，不宜選線修修路。2)巖石性質(zhì)和巖巖體結(jié)構(gòu)。由堅(jiān)硬致密的的巖石構(gòu)成的的邊坡穩(wěn)定性性較好，由泥泥巖、頁(yè)巖和和風(fēng)化強(qiáng)烈、、裂隙發(fā)育、、破碎硬巖構(gòu)構(gòu)成的邊坡穩(wěn)穩(wěn)定性較差。。層理層面、、軟弱夾層、、不整合面、、片理面、裂裂隙面、斷層層面、斷層破破碎帶等巖體體結(jié)構(gòu)面都會(huì)會(huì)影響邊坡的的穩(wěn)定。巖層產(chǎn)狀對(duì)公公路選線的影影響巖層產(chǎn)狀對(duì)公公路選線的影影響土質(zhì)邊坡穩(wěn)定性取決于于親水性粘土土礦物含量.影響因素:土層結(jié)構(gòu)和成成因類型水文地質(zhì)條件件自然條件施工方法巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性取決于于巖體中結(jié)構(gòu)構(gòu)面.須同時(shí)具備臨臨空面、滑動(dòng)動(dòng)面和切割面面。影響因素：巖石性質(zhì)地質(zhì)構(gòu)造巖體結(jié)構(gòu)類型型水文地質(zhì)條件件施工條件2、路基基底穩(wěn)穩(wěn)定性破壞形式:整體滑移擠出變形路堤塌陷影響因素:基底土的力學(xué)學(xué)性質(zhì)基底面的傾斜斜程度軟弱結(jié)構(gòu)面水文地質(zhì)條件件處理措施:放緩邊坡,設(shè)反壓護(hù)道采用換填、預(yù)預(yù)壓等地基處處理方法如果路基基底底下分布有軟軟弱的泥質(zhì)夾夾層且?guī)r層傾傾向與坡向一一致時(shí)，若在在其下方開挖挖取土或在上上方填土加重重都會(huì)引起路路堤整體滑移移；當(dāng)高填路路堤通過河漫漫灘或階地時(shí)時(shí)，若基底下下分布有飽水水厚層淤泥，，在高填路堤堤的壓力下，，往往會(huì)使基基底產(chǎn)生擠出出變形；由于于基底下巖溶溶洞穴的塌陷陷也會(huì)引起路路堤嚴(yán)重變形形。路基基底底若為軟土、、濕陷性黃土土、凍土、膨膨脹土、巖溶溶空洞和采空空區(qū)等，常使使路基出現(xiàn)沉沉陷變形和不不均勻膨脹變變形。3、道路凍害破壞形式:路面凍脹路基翻漿影響因素:氣溫路基土的性質(zhì)質(zhì)水文地質(zhì)條件件地形特征和植植被情況防治措施:鋪設(shè)毛細(xì)割斷斷層;換土;設(shè)排水溝;提高路基標(biāo)高高;修筑隔熱層.三、道路工程程地質(zhì)勘察的的工作內(nèi)容:分為以下三個(gè)個(gè)階段道路選線方案案階段頂線勘查階段段確定道路線路路后的勘查階階段橋梁是公路工工程建筑的重重要組成部分分。路線跨越越河流、溝谷谷或道路，需需要架設(shè)橋梁梁，橋梁也是是路線通過地地質(zhì)災(zāi)害頻繁繁發(fā)生地區(qū)的的主要工程。。橋梁工程中的的主要工程地地質(zhì)問題包括括兩方面：1）橋墩臺(tái)地基基穩(wěn)定性問題題；2）橋墩臺(tái)沖刷刷問題。四、橋梁工程程地質(zhì)問題1)橋墩臺(tái)地基穩(wěn)穩(wěn)定性。主要取決于墩墩臺(tái)地基中巖巖土體承載力力的大小，它它對(duì)選擇橋梁梁的基礎(chǔ)和確確定橋梁的結(jié)結(jié)構(gòu)形式起決決定作用。當(dāng)當(dāng)橋梁為靜定定結(jié)構(gòu)時(shí)，由由于各孔是獨(dú)獨(dú)立的且相互互之間沒有聯(lián)聯(lián)系，對(duì)工程程地質(zhì)的適應(yīng)應(yīng)范圍較廣。。但超靜定結(jié)結(jié)構(gòu)的橋梁，，對(duì)各橋墩臺(tái)臺(tái)之間的不均均勻沉降特別別敏感，故在在取用其地基基容許承載力力時(shí)應(yīng)予慎重重考慮。橋墩臺(tái)地基穩(wěn)穩(wěn)定性與沖刷刷問題分析2)橋墩臺(tái)的沖刷刷問題。橋墩和橋臺(tái)的的修建，使原原來的河槽過過水?dāng)嗝婷娣e積減小，從而而局部增大了了河水流速并并改變了流態(tài)態(tài)，會(huì)對(duì)橋基基產(chǎn)生強(qiáng)烈沖沖刷，有時(shí)可可把河床中的的松散沉積物物局部或全部部沖走，使橋橋墩臺(tái)基礎(chǔ)直直接受到流水水沖刷，威脅脅橋墩臺(tái)的安安全。因此，，橋墩臺(tái)基礎(chǔ)礎(chǔ)的埋深，除除決定于持力力層部位的條條件外，還應(yīng)應(yīng)滿足下列四四點(diǎn)要求：①橋位應(yīng)盡可可能選在河道道順直、水流流集中、河床床穩(wěn)定的地段段，以確保橋橋梁在使用期期間不因河流流改道而失去去作用或受到到河流的強(qiáng)烈烈沖刷而破壞壞。②橋位要避開開順河向及平平行橋梁軸線線方向上的大大的斷層破碎碎帶和活動(dòng)斷斷裂帶。③橋位要選在在岸坡穩(wěn)定、、基底巖石堅(jiān)堅(jiān)硬完整、無無嚴(yán)重地質(zhì)災(zāi)災(zāi)害的地段。。④在有沖刷作作用處，基礎(chǔ)礎(chǔ)應(yīng)埋置在墩墩臺(tái)附近最大大沖刷線以下下。隧道是道路工工程中與地質(zhì)質(zhì)條件關(guān)系最最密切的工程程建筑物。隧隧道的優(yōu)點(diǎn)是是線路短、裁裁彎取直、減減少開挖和填填方工程量、、抗震性高等等。隧道位于地下下，四周被各各種圍巖包圍圍，處于各種種不同的地質(zhì)質(zhì)構(gòu)造部位，，可能遇到各各種地質(zhì)問題題。主要包括括圍巖穩(wěn)定性性、地下水、、地溫和有害害氣體幾個(gè)方方面。在進(jìn)行道路規(guī)規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)，，隧道位置的的確定是先決決問題之一。。隧道位置的的選擇，除取取決于工程目目的要求外，，還需考慮地地形、巖性、、地質(zhì)構(gòu)造、、地下水等地地質(zhì)條件。隧道工程地質(zhì)質(zhì)條件分析1)地形條件。隧道進(jìn)、出口口地段最好是是基巖出露比比較完整或坡坡積層較薄，，地形邊坡應(yīng)應(yīng)下陡上緩，，洞口巖層最最好傾向山里里，在地形陡陡的高邊坡開開挖洞口時(shí)，，應(yīng)不削坡或或少削坡即進(jìn)進(jìn)洞，以保證證邊坡的穩(wěn)定定性。洞口要要避開滑坡、、崩塌、沖溝溝、泥石流等等地質(zhì)災(zāi)害易易發(fā)地段，還還要避開山麓麓殘積、坡積積、洪積物等等第四紀(jì)松散散沉積物。隧隧道進(jìn)出、口口不宜選在排排水困難的低低洼處，也不不應(yīng)選在傍河河山嘴及谷口口等易受流水水沖刷的地段段。2)巖性條件。均質(zhì)厚層堅(jiān)硬硬完整的硬質(zhì)質(zhì)巖（巖石飽飽和抗壓強(qiáng)度度Rg＞30MPa），圍巖的穩(wěn)穩(wěn)定性較好，，能適應(yīng)各種種斷面形狀的的地下洞室；；而軟質(zhì)巖（（Rg＜30MPa）圍圍巖巖不不穩(wěn)穩(wěn)定定。。洞洞室室位位置置應(yīng)應(yīng)盡盡量量選選在在堅(jiān)堅(jiān)硬硬完完整整的的巖巖漿漿巖巖、、厚厚層層堅(jiān)堅(jiān)硬硬的的沉沉積積層層及及變變質(zhì)質(zhì)巖巖中中，，而而應(yīng)應(yīng)避避開開軟軟弱弱巖巖石石（（如如凝凝灰灰?guī)r巖、、粘粘土土巖巖、、頁(yè)頁(yè)巖巖、、膠膠結(jié)結(jié)不不好好的的砂砂礫礫巖巖、、千千枚枚巖巖及及某某些些片片巖巖等等））和和軟軟、、硬硬互互層層或或含含軟軟弱弱夾夾層層的的巖巖體體。。3)地質(zhì)質(zhì)構(gòu)構(gòu)造造條條件件。。地質(zhì)質(zhì)構(gòu)構(gòu)造造是是控控制制巖巖體體完完整整性性、、穩(wěn)穩(wěn)定定性性的的重重要要因因素素，，裂裂隙隙和和斷斷層層亦亦是是地地下下水水滲滲透透的的直直接接通通道道，，隧隧道道選選址址時(shí)時(shí)應(yīng)應(yīng)盡盡量量避避開開地地質(zhì)質(zhì)構(gòu)構(gòu)造造復(fù)復(fù)雜雜的的地地區(qū)區(qū)。。①巖巖層層產(chǎn)產(chǎn)狀狀對(duì)對(duì)隧隧道道選選址址的的影影響響。。當(dāng)當(dāng)隧隧道道軸軸線線與與巖巖層層走走向向平平行行時(shí)時(shí)，，在在水水平平或或近近水水平平的的巖巖層層中中修修建建隧隧道道，，地地質(zhì)質(zhì)條條件件較較好好，，但但應(yīng)應(yīng)將將隧隧道道位位置置選選在在厚厚層層狀狀均均質(zhì)質(zhì)巖巖層層中中。。在傾傾斜斜巖巖層層中中修修建建隧隧道道，，一一般般是是不不利利的的，，因因?yàn)闉殚_開挖挖隧隧道道切切斷斷傾傾斜斜巖巖層層后后，，容容易易造造成成隧隧道道兩兩側(cè)側(cè)邊邊墻墻所所受受的的側(cè)側(cè)壓壓力力不不一一致致，，導(dǎo)導(dǎo)致致局局部部變變形形；；在在直直立立或或近近直直立立巖巖層層中中修修建建隧隧道道，，也也是是不不利利的的，，特特別別是是將將隧隧道道位位置置選選在在其其厚厚度度與與隧隧道道跨跨度度相相等等或或小小于于隧隧道道跨跨度度的的直直立立軟軟弱弱巖巖層層中中時(shí)時(shí)，，更更是是十十分分不不利利的的；；一一定定不不能能把把隧隧道道位位置置選選在在軟軟硬硬巖巖層層的的分分界界線線上上，，因因?yàn)闉樗硭淼赖理旐敳坎康牡牡氐貙訉訋r巖性性不不同同，，容容易易產(chǎn)產(chǎn)生生不不均均勻勻變變形形，，或或在在地地下下水水作作用用下下向向下下滑滑動(dòng)動(dòng)，，破破壞壞隧隧道道。。巖層層產(chǎn)產(chǎn)狀狀對(duì)對(duì)隧隧道道選選址址的的影影響響②褶褶皺皺對(duì)對(duì)隧隧道道選選址址的的影影響響。。橫穿穿向向斜斜和和背背斜斜修修建建隧隧道道時(shí)時(shí)，，隧隧道道軸軸線線上上承承受受著著不不同同的的壓壓力力，，在在向向斜斜的的軸軸部部由由于于存存在在較較強(qiáng)強(qiáng)的的擠擠壓壓力力，，巖巖層層受受擠擠壓壓破破碎碎呈呈下下墜墜態(tài)態(tài)勢(shì)勢(shì)，，開開挖挖隧隧道道時(shí)時(shí)容容易易坍坍落落，，而而且且向向斜斜軸軸部部的的裂裂隙隙中中存存在在承承壓壓地地下下水水，，開開挖挖時(shí)時(shí)有有涌涌水水的的威威脅脅；；在在背背斜斜軸軸部部由由于于巖巖層層上上拱拱，，能能很很好好地地將將上上覆覆巖巖層層的的荷荷重重傳傳遞遞到到附附近近兩兩側(cè)側(cè)巖巖體體中中去去，，而而使使背背斜斜軸軸部部拱拱曲曲最最大大部部位位的的壓壓力力變變小小，，開開挖挖隧隧道道時(shí)時(shí)巖巖塊塊坍坍落落以以及及涌涌水水的的可可能能性性較較小小。。平行行褶褶皺皺軸軸線線方方向向修修建建隧隧道道，，地地質(zhì)質(zhì)條條件件都都不不理理想想。。首首先先，，在在背背斜斜軸軸部部選選址址，，雖雖然然巖巖層層上上拱拱使使頂頂部部壓壓力力有有所所減減弱弱，，但但背背斜斜軸軸部部的的巖巖層層處處于于張張力力作作用用下下，，遭遭受受過過強(qiáng)強(qiáng)烈烈的的破破壞壞，，不不宜宜沿沿背背斜斜軸軸線線長(zhǎng)長(zhǎng)距距離離開開挖挖、、修修建建隧隧道道；；其其次次，，沿沿向向斜斜軸軸線線開開挖挖、、修修建建隧隧道道，，對(duì)對(duì)工工程程的的穩(wěn)穩(wěn)定定性性極極為為不不利利；；第第三三，，若若必必須須在在褶褶曲曲巖巖層層地地段段平平行行軸軸線線方方向向修修建建隧隧道道，，可可以以將將隧隧道道軸軸線線選選在在背背斜斜或或向向斜斜的的兩兩翼翼，，條條件件相相對(duì)對(duì)好好些些。。向斜與背斜斜下墜力的的差別地質(zhì)構(gòu)造對(duì)對(duì)隧道選址址的影響③斷裂對(duì)對(duì)隧道選址址的影響。。斷層、斷裂裂破碎帶對(duì)對(duì)隧道工程程極為不利利，隧道選選址應(yīng)遠(yuǎn)離離斷層，決決不能沿?cái)鄶鄬用孀呦蛳蛐藿ㄋ淼赖?；在斷裂裂破碎帶地地段修建隧隧道，?yīng)特特別慎重，，尤其在破破碎帶較寬寬、且斷層層角礫、泥泥砂、碎石石等尚未固固結(jié)成巖地地段，一般般不允許平平行破碎帶帶修建隧道道。如果隧隧道選址必必須穿越斷斷層或斷裂裂破碎帶，，則應(yīng)將隧隧道軸線方方向布置在在與斷層或或斷裂破碎碎帶走向垂垂直的方向向，以使隧隧道中斷裂裂破碎帶占占地最少或或出露面積積最小。五、橋梁工工程地質(zhì)勘勘察的工作作內(nèi)容:分為以下兩兩個(gè)階段初步勘察階階段詳細(xì)勘察階階段8.4隧道與地下下工程中的的主要工程程地質(zhì)問題題8.4.1圍巖穩(wěn)定性性8.4.1.1圍巖穩(wěn)定性性的含義所謂圍巖穩(wěn)穩(wěn)定性，是是指在一定定時(shí)間內(nèi)，，在一定的的地質(zhì)力和和工程力作作用下巖體體不產(chǎn)生破破壞和失穩(wěn)穩(wěn)的性質(zhì)。。8.4.1.2圍巖變形破破壞的特點(diǎn)點(diǎn)圍巖變形破破壞的特點(diǎn)點(diǎn)、方式以以及巖體結(jié)結(jié)構(gòu)條件之之間的關(guān)系系見課本P221表8.1（1）堅(jiān)硬完整整巖體的脆脆性破裂（2）塊體滑移移（3）層狀彎折折和拱曲（4）碎裂巖體體的松動(dòng)解解脫（5）松散圍巖巖的塑性變變形8.4.1.3圍巖穩(wěn)定性性的影響因因素（1）巖性（2）巖體結(jié)構(gòu)構(gòu)（3）地質(zhì)構(gòu)造造（4）構(gòu)造應(yīng)力力影響（5）地下水影影響（6）工程因素素8.4.1.4底下洞室圍圍巖穩(wěn)定性性的分析方方法（1）圍巖穩(wěn)穩(wěn)定性分分類法（2）工程地地質(zhì)類比比法（3）巖體結(jié)結(jié)構(gòu)分析析法（4）數(shù)學(xué)力力學(xué)計(jì)算算分析法法8.4.2地下水、、地溫以以及有害害氣體8.4.2.1地下水（1）涌水問問題（2）浸水問問題8.4.2.2地溫在常溫層層以下，，底下洞洞室的溫溫度一般般隨著深深度增加加，當(dāng)溫溫度超過過25℃時(shí)，勞動(dòng)動(dòng)效率就就會(huì)降低低，溫度度達(dá)到35℃時(shí)，勞動(dòng)動(dòng)效率幾幾乎下降降為0，必須降降溫改善善工作環(huán)環(huán)境。一一般將地地溫增加加1℃所需下降降的深度度成為地地溫梯度度。8.4.2.3有害氣體體在開挖地地