工程地质条件:与工程建筑有关的地质条件的总称。包括岩土体工程性质、地质构造、地形地貌、水文地质特征、自然地质现象、工程动力地质作用和天然建筑材料等七方面。
工程地质问题:工程地质条件与工程建筑之间所存在的矛盾(稳定和安全)。因工程建筑结构类型、受力特点和工作方式不同,存在各种工程地质问题。
工程地质分析的基本研究方法:1.自然历史分析法2.力学分析法3.模型模拟试验法4.工程地质类比法
断层分类:走滑断层、逆断层、正断层,按断裂的主次关系划分为主断层、分支断层和次断层
野外识别:
走滑断层:1地表出露线平直,断层倾角较陡。 2断层面两侧相对的水平运动,相对的垂直升降很小。3河流最易于沿这种断层发育,水工建筑物也就最易于受到这种活断层的威胁。
走滑断层:位移方向与断层走向相同或相近的大型平移断层
活断层:一般理解为目前还在持续活动的断层,或在历史时期或近期地质时期活动过、极可能
在不远的将来重新活动的断层。
活动断层的活动特性:
蠕滑:持续不断缓慢蠕动的称为蠕滑或稳滑 ;
粘滑:间断地、周期性突然错断的为粘滑,粘滑常伴有地震,是活断层的主要活动方式。
各类活断层在我国的分布1.分布于我国西部的多个NWW—NW向的长大弧形断裂,主要为逆走滑—走滑断层,其走滑速率由南而北有所减小。2.活动逆冲断裂也主要分布于我国西部分、3.现代活动正断层主要分布于我国东部。
活断层区规划设计建筑物的原则(1)有低级别的活断层的场地优于有高级别的; 有活动时期老的断层的场地优于有活动时期新的; 有全新世(10000 a)内无活动的断层的场地优于有全新世内有活动的断层的场地等。(2)尽可能避开主断层带;(3)如为逆断层或正断层类型,尽可能避开有强烈地表变形和分支、次生断裂发育的断层上盘(逆断层的上升盘、正断层下降盘)。如有较大的正、逆断层,场地往往需要选在距主断面数千米之外。
地震:接近地球表面的岩层中弹性波传播所引起的震动称为地震。
震级:衡量地震本身大小的尺度
烈度:衡量震动强烈程度的尺度
基本烈度:一个地区今后一定时期内在一般场地条件下可能普遍遭受到的最大地震烈度。
设防烈度:在基本烈度的基础上,根据建筑物的重要性,把地震基本烈度加以适当调整,并按此烈度进行设计。
地震区划:根据地震危险性的大小,以地震动活动参数或地震烈度为指标划分出危险程度不同的区域。
卓越周期:表层沉积能对基岩传来的地震波起选择放大作用,某些周期的地震波,在表层土的多次反射,由于叠加而增强,这样就会使震动中这类周期的波多而长。
烈度的划分:基本烈度、设防烈度、设计烈度
场地地震效应:(1).建筑物振动破坏(2).斜坡效应(3).地面破坏
水库诱发地震:因水库蓄水而诱使坝区水库库盆或近岸范围内的地震
水库诱发地震类型:倾向滑动型、走向滑动型、逆冲、走滑兼有型
水库诱发地震的的特点:1、通常主要是密集分布于水库边岸几km到十几km范围之内。2、震源极浅、震源体小3、地震活动的频度与强度大多数与高水位或大的库容增量正相关。4、水位的急剧上升与急剧下降,特别是急剧下降,往往有较强地震产生。5、水库诱发地震以前震极丰富为特点6、水库诱发地震余震活动以低速度衰减
7、由震源机制解得出的应力场,与天然地震应力场或根据当地地质特征判定的应力场相同。
8、水库诱发地震震源机制主要为走向滑动型和正断型两种,且前者多于后者。属于逆冲型机制者极其少见,前苏联努列克水库南侧的诱发地震为逆冲断层型的少数实例。
产生水库诱发地震的地质条件:大地构造、区域地质
局部地形地貌对震害地影响:1、地形使震动加强或减弱造成震害的减重或减轻2、陡崖、山地或河谷斜坡等发生斜坡失稳产生崩塌、滑坡等危及工程建筑的地质现象
砂土液化:饱和砂土在地震、动荷载或其他外动力作用下,砂土受到强烈振动后,致使土体丧失强度,土粒处于悬浮状态,造成地基失效的作用或现象
震动液化:沙土受震动时,超孔隙水压力未能即使消散,导致沙粒间正应力降为零,悬浮于水中的状态。
砂土液化引起破坏的方式:涌沙、地基失效、滑塌、地面沉降及塌陷
砂土液化形成条件:1、沙土特性和饱水砂层埋藏条件及成因时代特征2、地震强度与持续时间
斜坡变形的主要形式:卸荷回弹、斜坡蠕变
斜坡破坏的运动方式:崩落(塌)、倾倒、滑动(落)、侧向扩离、滑坡—泥石流等
斜坡破坏类型:崩塌、滑坡、泥石流
地面塌陷:指天然洞穴或人工洞石、巷道上覆岩土体失稳突然陷落,导致地面快速下沉开裂的现象和过程
地裂缝:地表岩层土体在自然因素或人为因素作用下产生开裂,并在地面形成一定宽度和长度的裂缝的地表破坏现象
地面沉降:由于自然因素或人类工程活动引发的地下松散岩层固结压缩并导致一定区域内地面高程降低的现象
滑坡:斜坡上岩土体在重力作用下失去原有的稳定性,沿斜坡内部某些滑动面或滑动带整体向下滑动的现象。
边坡:人类工程活动产生的斜坡
斜坡应力分布特征:1、由于应力重分布,斜坡周围主应力迹线发生明显偏转2、坡脚部位剪应力集中3、坡肩部位拉应力集中4、与主应力迹线偏转相联系,坡体内最大剪应力迹线由原先的直线变为近似圆弧线5、坡面实际上处于单向应力状态
斜坡几何要素:坡顶面、坡肩、坡面、坡脚、坡底面、坡体、坡高
滑坡几何要素:滑坡壁、滑坡台阶、滑坡体、滑坡面、滑坡床
实例名词解释滑坡形态特征:滑动地貌、稳定地貌
滑坡形成条件:1、内部条件:①岩土类型:结构松散,抗剪强度和抗风化能力较低的岩土类型,在水的作用下其力学性质易发生劣化,为滑坡的形成提供了物质基础。②结构构造:组成斜坡的岩、土体在被各种结构与构造面切割分离成不连续状态时,有可能发生滑动。同时,构造面又为降雨等水流进入斜坡提供了通道。2外部条件①地形地貌:只有一定起伏的地形和一定的斜坡坡度,才可能发生滑坡。②水的作用:无论是大气降水,还是地下水,都会软化斜坡岩土体,降低其强度。而地表河流又会对斜坡坡脚造成侵蚀,使斜坡变得陡峭,从而降低其稳定性。③地震:地震力的作用,使斜坡体承受的惯性力发生改变,同时会造成地表变形和裂缝增加,降低岩、土体的力学强度,引起地下水位的上升和径流条件的改变,进一步为滑坡的形成创造了条件。 ④人类工程活动:主要表现为干扰和改变地质环境原有的特征和规律,加快演化速率、改变演化方式和演化轨迹。
滑坡推力:滑坡主轴或某个计算断面处作用于支挡结构物背部的水平作用力
剩余下滑力:某计算断面处滑体下滑力与抗滑力的差值
崩塌:在陡峻的斜坡上,巨大岩块在重力作用下突然而猛烈地向下倾倒、翻滚、崩落的现象,称为崩塌。
崩塌的形成条件:崩塌一般发生在厚层坚硬脆性岩体中。结构面的有利组合是崩塌的基本条件。崩塌的形成与地形坡度直接相关。风化卸荷作用也对崩塌形成有一定影响。水和人类工程活动是促使崩塌的重要因素。
泥石流:它是由于降水(暴雨、融雪、冰川)而形成的一种挟带大量泥砂、石块等固体物质,突然爆发,历时短暂,来势凶猛,具有强大破坏力的特殊洪流。
泥石流形成条件:1、地形地貌:上游三面环水,一面出口,中游为狭窄陡峻的深谷,下游开阔平坦2、水文气象条件:暴雨(冰雪消融)3、人类工程活动(水土流失、开山采矿)
稳定系数:反应滑动面上抗滑力与滑动力的比例关系,说明稳定程度
安全系数:允许的稳定系数值,由人为规定
水与斜坡稳定性的关系1、力学作用:孔隙水压力效应、浮托效应、动水(渗透)压力效应
、饱水加载效应2、物理作用:软船效应、润滑泥化作用、侧蚀作用3、化学作用:离子交换、水化、水解、溶蚀、氧化还原如何分析斜坡稳定性传递系数法、过程机制分析法
斜坡发生变形破坏的形式:(1)拉裂:在高陡边坡较陡地带,坡顶和坡面附近已形成与坡面近于平行的张裂隙。拉裂可由卸荷回弹引起。(2)蠕动:边坡岩土体在以自重应力为主的坡体应力长期作用下,向临空面方向缓慢而持续的变形。(3)弯曲倾倒:由板裂结构岩体组成的反倾向边坡,在自重应力的长期作用下,边坡前缘开始向临空面方向弯曲、折裂,并逐渐向坡内发展。(4)挠曲:由板裂结构岩体组成的顺向边坡,坡面由薄层较硬的岩层组成,其内有软弱岩层时,由于软岩层的作用,硬岩层在近坡脚附近发生向临空面方向的拱折变形。
岩溶作用:地下水和地表水对可溶性岩石的破坏和改造作用。
岩溶:岩溶作用及其所产生的地质现象和水文现象的总称。国际上称为喀斯特。
岩溶地貌:具有溶蚀力的水对可溶性岩石进行溶蚀所形成的地表和地下形态
岩溶发育的基本条件:(1)具可溶性岩石;(2)具溶蚀能力的水; (3)具良好的水的循
环交替条件,即具有良好的地下水补给、径流和排泄条件。
影响岩溶发育的因素:气候、地形地貌、地质结构、地表植被条件
岩溶渗漏类型:1、坝区渗漏2、库区渗漏渗流:水在土中流动的现象渗透变形:渗透压力使得岩土中一些颗粒甚至整体就会发生移动而被渗流携走,从而引起岩土的结构变松,强度降降低,甚至整体发生破坏。这种工程动力地质作用或现象称之为渗透变形或渗透破坏。表现为鼓胀、浮动、断裂、泉眼、沙浮、土体翻动等。
渗流侵蚀:土中细小颗粒小于与之呈互层状产出的砂、砾层中的孔隙时,细小颗粒可被渗透水流携带穿过这些孔隙通道而被搬运走的现象
渗流面蚀:饱水敏感土于斜坡面出露,集中渗流,携带其出口处的土粒顺流而下,将之搬走,于是在出口处形成面状侵蚀。
渗透力:指在渗流方向上水对单位体积土的压力
临界水力梯度:土体与水流处于极限平衡状态濒临破坏时的水力梯度
允许水力梯度:临界水力梯度以一定的安全系数得到的水力梯度
横向环流:河水水流前进方向所做出的规模较大且较稳定的螺旋式运动使水流产生与其基本流向垂直的横向运动
袭夺:低位河越过分水岭抢夺高位河上游集水区的现象
地上悬河:河流河床由于泥沙淤积而高出两岸地面的河段
工程地质问题:已有的工程条件在工程建设和其运行期间会产生一些新的发展变化而影响建筑物安全的问题
工程地质分析的基本方法:定性研究、定量评价
渗透变形的类型:1、潜蚀:渗透压力达到一定值时,土中的某些颗粒就会被渗透水流携带和搬运,这种地下水的侵蚀作用称为潜蚀。2、管涌:在渗透水流作用下,土中细颗粒在粗颗粒所形成的孔隙通道中移动,以致流失;随着土的孔隙不断扩大,渗流量也随之加大,最终导致土体内形成贯通的渗流通道。3、流土:渗流作用下,表层土局部范围内土体或颗粒
同时发生悬浮、移动或被水流移动或挟走的现象。——表面。4、接触流土:渗流垂直土层运动,由颗粒粗细相差悬殊的细粒土进入粗粒土中时,细粒土被水流带进粗粒土中。