演講人：日期:工程地質(zhì)知識點CATALOGUE目錄01基礎(chǔ)地質(zhì)概念02巖石與土壤特性03地下水系統(tǒng)分析04地質(zhì)構(gòu)造解析05地質(zhì)災(zāi)害防治06工程勘察方法01基礎(chǔ)地質(zhì)概念礦物與巖石分類礦物分類與特性礦物是天然形成的無機固體，具有特定的化學(xué)成分和晶體結(jié)構(gòu)，可分為硅酸鹽、碳酸鹽、氧化物、硫化物等大類。工程中常見的礦物如石英、長石、方解石等，其硬度、解理、光澤等物理性質(zhì)直接影響巖石的工程特性。火成巖、沉積巖與變質(zhì)巖巖石工程分級火成巖由巖漿冷卻形成（如花崗巖、玄武巖），沉積巖由碎屑或化學(xué)沉淀堆積而成（如砂巖、石灰?guī)r），變質(zhì)巖則因高溫高壓改造原有巖石（如片麻巖、大理巖）。不同巖石的強度、滲透性和風(fēng)化特性對工程穩(wěn)定性至關(guān)重要。根據(jù)巖石的強度、完整性和風(fēng)化程度，采用RMR（巖體質(zhì)量評分）或Q系統(tǒng)等分級方法，為隧道、邊坡等工程的設(shè)計與施工提供依據(jù)。123基于化石和放射性測年技術(shù)，將地球歷史劃分為冥古宙、太古宙、元古宙和顯生宙，顯生宙進一步分為古生代、中生代和新生代。不同年代的地層記錄了構(gòu)造運動、生物演化和環(huán)境變遷。地質(zhì)年代與地層地質(zhì)年代劃分包括整合接觸（連續(xù)沉積）、平行不整合（沉積間斷）和角度不整合（構(gòu)造變動后沉積），這些關(guān)系可揭示區(qū)域地質(zhì)演化史，影響工程地基的均勻性和穩(wěn)定性。地層接觸關(guān)系軟土、膨脹土、鹽巖等特殊地層易引發(fā)地基沉降、滑坡或腐蝕問題，需通過鉆探、物探等手段查明地層分布，優(yōu)化工程選址與基礎(chǔ)設(shè)計。地層工程意義地質(zhì)作用原理人類活動與地質(zhì)環(huán)境互饋采礦、水庫蓄水等工程可能誘發(fā)地面塌陷、誘發(fā)地震，需通過環(huán)境影響評價和監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)降低風(fēng)險。內(nèi)力地質(zhì)作用包括地殼運動（褶皺、斷裂）、巖漿活動和變質(zhì)作用，形成山脈、盆地等宏觀地貌，并導(dǎo)致地震、火山等災(zāi)害。工程中需評估活動斷層的錯動風(fēng)險及巖體節(jié)理發(fā)育程度。外力地質(zhì)作用涵蓋風(fēng)化、侵蝕、搬運和沉積過程，如河流下切形成峽谷，冰川刨蝕塑造U型谷。這些作用會降低巖體強度，引發(fā)邊坡失穩(wěn)或河道改道，需在工程防護中重點考慮。02巖石與土壤特性巖石力學(xué)參數(shù)單軸抗壓強度（UCS）反映巖石在無側(cè)限條件下抵抗軸向壓力的能力，是評估巖體穩(wěn)定性和工程設(shè)計的關(guān)鍵指標(biāo)，需通過實驗室標(biāo)準(zhǔn)試件試驗測定，常見花崗巖UCS可達100-250MPa。彈性模量與泊松比彈性模量描述巖石在彈性變形階段的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系，泊松比反映橫向應(yīng)變與軸向應(yīng)變的比值，二者共同用于數(shù)值模擬和巖體變形預(yù)測，如砂巖彈性模量通常為10-50GPa。內(nèi)摩擦角與黏聚力用于莫爾-庫倫強度準(zhǔn)則分析，內(nèi)摩擦角表征顆粒間滑動阻力，黏聚力反映顆粒間化學(xué)膠結(jié)力，例如頁巖內(nèi)摩擦角可能低至20°-30°，而黏聚力受風(fēng)化影響顯著?？估瓘姸扰c抗剪強度抗拉強度通常為抗壓強度的1/10-1/20，需通過巴西劈裂試驗測定；抗剪強度則依賴剪切試驗，直接影響邊坡和隧道圍巖穩(wěn)定性評估。土壤分類標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一土壤分類系統(tǒng)（USCS）基于顆粒粒徑分布（如礫石、砂、粉土、黏土占比）和塑性指數(shù)（PI），將土壤分為GW（級配良好礫石）、CL（低塑性黏土）等15類，廣泛應(yīng)用于路基和地基工程。AASHTO分類法側(cè)重公路工程需求，按顆粒組成和液限/塑限劃分A-1至A-7組，例如A-2-6表示含粉砂的礫質(zhì)土，需結(jié)合加州承載比（CBR）評估路基適用性。中國土壤分類標(biāo)準(zhǔn)（GB50021）結(jié)合粒度成分和工程特性，細分碎石土、砂土、粉土、黏性土及特殊土（如黃土、膨脹土），并附加有機質(zhì)含量指標(biāo)以識別腐殖土等特殊類型。國際土壤分類（ISO14688）強調(diào)環(huán)境與工程結(jié)合，引入有機土壤和人工填土類別，例如Peat（泥炭土）需單獨標(biāo)注高壓縮性和低承載力特性。物理性質(zhì)測試方法顆粒分析試驗通過篩分法（粗粒土）和沉降法（細粒土）測定粒徑分布曲線，計算不均勻系數(shù)（Cu）和曲率系數(shù)（Cc）以評價級配優(yōu)劣，如Cu>5且Cc=1-3為良好級配。01含水率與密度測定采用烘干法測定含水率，環(huán)刀法或核子密度儀測定濕密度與干密度，計算孔隙比和飽和度，用于壓實度控制（如路基壓實度≥95%）。阿太堡界限試驗通過液限儀（錐式或碟式）和塑限搓條法確定液限（LL）、塑限（PL），計算塑性指數(shù)（PI=LL-PL），區(qū)分高塑性黏土（PI>17）與低塑性粉土。滲透系數(shù)測定常水頭法（粗粒土）或變水頭法（細粒土）獲取滲透系數(shù)k值，例如砂土k=10^-2-10^-4cm/s，直接影響排水設(shè)計和抗液化能力評估。02030403地下水系統(tǒng)分析含水層的滲透性決定了地下水的流動能力，通常由巖石或土壤的孔隙度、裂隙發(fā)育程度及連通性共同影響。高滲透性含水層（如砂礫層）是理想的地下水開采目標(biāo)層。滲透性與孔隙度含水層可能呈現(xiàn)承壓、無壓或半承壓狀態(tài)，需明確其頂?shù)装甯羲畬臃植肌＿吔鐥l件（如斷層、巖性變化）直接影響地下水流動路徑與補給排泄關(guān)系。分層結(jié)構(gòu)與邊界條件含水層的儲水能力反映其靜態(tài)儲水量，而給水度指單位面積含水層在重力作用下可釋放的水量。黏土雖孔隙度高但給水度低，砂層則兼具較高儲水與給水能力。儲水能力與給水度010302含水層特征含水層中溶解性固體、硬度及污染物濃度隨深度和水平方向變化，需通過水文地球化學(xué)分析評估其可利用性。水質(zhì)空間分異性04水文地質(zhì)調(diào)查鉆探與巖芯取樣采用回轉(zhuǎn)鉆探或沖擊鉆探獲取不同深度巖芯，記錄巖性、裂隙發(fā)育及含水情況，建立地層柱狀圖與含水層空間展布模型。抽水試驗與參數(shù)計算通過穩(wěn)定流或非穩(wěn)定流抽水試驗測定含水層滲透系數(shù)、導(dǎo)水系數(shù)及儲水系數(shù)，利用泰斯公式或雅各布直線法進行參數(shù)反演。地球物理勘探技術(shù)結(jié)合電法勘探（如高密度電法）、地震折射法及地質(zhì)雷達，識別含水層界面、斷層帶或巖溶發(fā)育區(qū)，彌補鉆探數(shù)據(jù)的空間局限性。同位素與示蹤劑分析運用氫氧穩(wěn)定同位素（δ2H、δ1?O）判斷地下水補給來源，通過人工示蹤劑（如熒光素鈉）追蹤地下水流速及污染擴散路徑。地下水影響評估過量開采孔隙承壓水導(dǎo)致含水層壓縮，引發(fā)區(qū)域性地面沉降（如墨西哥城年均沉降達30cm），需建立開采量-沉降量耦合模型進行預(yù)測。開采誘發(fā)地面沉降分析地下水排泄對地表河流基流及濕地生態(tài)的維持作用，采用MODFLOW模型模擬不同開采情景下的生態(tài)水位閾值。深部地?zé)衢_采可能改變淺層地下水溫度場與化學(xué)場，需監(jiān)測熱突破現(xiàn)象及伴生礦物（如二氧化硅）沉淀對井筒的堵塞風(fēng)險。生態(tài)基流保障評估根據(jù)污染物遷移模型（如HYDRUS）評估污染羽擴散范圍，劃分保護區(qū)并制定監(jiān)測方案，重點防控重金屬、硝酸鹽及有機污染物。污染風(fēng)險分級管控01020403地?zé)豳Y源開發(fā)影響04地質(zhì)構(gòu)造解析通過觀察巖層錯動、破碎帶、擦痕等標(biāo)志識別斷層類型（正斷層、逆斷層、平移斷層），并結(jié)合地質(zhì)圖分析斷層的走向、傾角及活動性。斷層特征分析根據(jù)巖層彎曲形態(tài)（向斜、背斜）及軸面產(chǎn)狀，判斷褶皺的幾何類型（對稱、不對稱、倒轉(zhuǎn)），評估其對工程選址的影響。褶皺形態(tài)分類通過斷層與褶皺的組合關(guān)系，反推區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力方向，為工程抗震設(shè)計提供依據(jù)。構(gòu)造應(yīng)力場推斷斷層與褶皺識別節(jié)理與傾斜測量節(jié)理統(tǒng)計與分組采用玫瑰花圖或極點圖統(tǒng)計節(jié)理產(chǎn)狀，劃分優(yōu)勢節(jié)理組，分析其對巖體完整性和邊坡穩(wěn)定性的影響。節(jié)理滲透性評估通過節(jié)理密度、張開度及填充物性質(zhì)，評估巖體滲透性，預(yù)測地下水滲流對工程的影響。傾斜測量技術(shù)使用地質(zhì)羅盤測量巖層產(chǎn)狀（走向、傾向、傾角），結(jié)合鉆孔數(shù)據(jù)建立三維地質(zhì)模型，指導(dǎo)隧道或基坑開挖設(shè)計。巖土體物理力學(xué)測試針對軟弱夾層、溶洞或膨脹土等特殊地質(zhì)，提出加固方案（樁基、注漿或換填）以提升地基穩(wěn)定性。不良地質(zhì)條件處理數(shù)值模擬分析采用有限元或離散元軟件模擬地基在荷載作用下的變形與破壞機制，優(yōu)化基礎(chǔ)設(shè)計參數(shù)。通過原位試驗（標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗、靜力觸探）和室內(nèi)試驗（抗剪強度、壓縮模量）獲取地基承載力參數(shù)。地基穩(wěn)定性評價05地質(zhì)災(zāi)害防治滑坡成因與防護地下水滲透壓力會降低巖土體抗剪強度，需設(shè)計排水系統(tǒng)（如水平排水孔、截水溝）以降低孔隙水壓力，防止滑坡啟動。水文地質(zhì)條件人類活動誘發(fā)植被恢復(fù)與監(jiān)測巖層斷裂帶、軟弱夾層等地質(zhì)構(gòu)造易形成滑動面，需通過地質(zhì)勘探明確滑動帶分布，采用抗滑樁、擋土墻等工程措施加固。開挖坡腳、堆載等工程活動可能破壞邊坡穩(wěn)定性，應(yīng)遵循分級開挖、坡面防護（如錨桿框架梁）等施工規(guī)范。種植深根系植物可增強坡面固結(jié)能力，同時布設(shè)位移監(jiān)測儀、傾斜儀等設(shè)備實現(xiàn)滑坡動態(tài)預(yù)警。地質(zhì)構(gòu)造影響地震工程地質(zhì)場地效應(yīng)分析不同巖土介質(zhì)對地震波的放大作用差異顯著，需通過波速測試和土層反應(yīng)分析確定場地類別，指導(dǎo)抗震設(shè)計。液化災(zāi)害防治飽和砂土在地震中易發(fā)生液化，可采用碎石樁加密、深層攪拌樁加固等地基處理方法提升抗液化能力。斷層避讓原則活動斷層帶禁止建設(shè)重要設(shè)施，必要時設(shè)置柔性結(jié)構(gòu)或隔震支座以減小斷層錯動對建筑的破壞?？拐鸾Y(jié)構(gòu)設(shè)計依據(jù)地震動參數(shù)設(shè)計剪力墻、耗能支撐等結(jié)構(gòu)體系，結(jié)合隔震技術(shù)（如鉛芯橡膠支座）降低地震能量傳遞。滲漏與沉降控制注漿加固工藝針對巖溶裂隙或松散土層，通過水泥-水玻璃雙液注漿填充孔隙，提高地基密實度和抗?jié)B性能。沉降監(jiān)測系統(tǒng)布設(shè)沉降觀測點和測斜管，結(jié)合InSAR遙感技術(shù)長期監(jiān)測地表變形，及時調(diào)整工程措施。防滲帷幕技術(shù)在壩基或地下工程中采用高壓旋噴樁、混凝土防滲墻形成連續(xù)阻水屏障，減少地下水滲漏量。分層壓實控制填方工程中嚴(yán)格按規(guī)范分層碾壓，采用核子密度儀檢測壓實度，避免不均勻沉降引發(fā)結(jié)構(gòu)開裂。06工程勘察方法通過鉆桿帶動鉆頭旋轉(zhuǎn)切削巖土層，適用于各類地層，可獲取連續(xù)、完整的巖芯樣本，為地質(zhì)分層和力學(xué)參數(shù)分析提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。利用重錘沖擊破碎巖土，適用于卵石層、硬巖等復(fù)雜地層，但樣本擾動較大，需結(jié)合其他方法補充驗證數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性。采用薄壁鋼管靜壓入土層，最大限度減少土體擾動，適用于軟土、黏性土等對原狀性要求高的樣本采集。通過內(nèi)外管協(xié)同作業(yè)保護巖芯完整性，特別適用于破碎帶或軟弱夾層的高質(zhì)量取樣，確保實驗室測試結(jié)果可靠性。鉆探取樣技術(shù)回轉(zhuǎn)鉆進工藝沖擊鉆進技術(shù)薄壁取土器取樣雙重管取芯系統(tǒng)連續(xù)記錄錐尖阻力和側(cè)壁摩阻力，可快速劃分土層并估算承載力，適用于軟土至中密砂層的精細化分層評價。靜力觸探試驗（CPT）通過逐級加載測定地基變形模量，需規(guī)范承壓板尺寸、加載速率及穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)，直接反映地基土的實際承載特性。平板載荷試驗01020304通過錘擊數(shù)（N值）評估砂土密實度或黏土稠度，需嚴(yán)格遵循落錘高度、鉆桿質(zhì)量等參數(shù)控制，以保證數(shù)據(jù)可比性。標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗（SPT）原位測定軟黏土不排水抗剪強度，操作中需校正軸桿摩擦影響，確保數(shù)據(jù)代表天然狀態(tài)下的土體力學(xué)行為。十字板剪切試驗原位測試標(biāo)準(zhǔn)地球物理勘探應(yīng)用通過布設(shè)密集電極陣列探測地下電性差異，可識