工程地质复习笔记.doc
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Chap。1 绪论 工程地质学范围框定:与地质学 1。1地质学与工程地质学1 地质学研究对象:固体地球的上层 研究内容:1—5 应用方面,对人类社会担负着重大使命:1—2,寻找资源、研究地质环境防灾减灾 1。2 工程地质学的主要任务和研究方法 1-2 基本任务:1—3,区域稳定性、地基稳定性、环境影响 具体任务:1-5 工程地质勘察的目的 工程地质学研究对象:复杂的地质体 研究方法:定量与定性结合 1。3土木工程对地基的基本要求 2—3 建筑物包括两大类:房屋建筑、构筑物 地基定义 基础与地基:前者是建筑物的下部结构 地基承载力定义、要求 地基两部分:持力层、下卧层 持力层深度不同时的不同处理方法:较浅、较深、过深 地基大致5种情况 1。4工程地质条件和工程地质问题 3-4 为保证地基稳定可靠,要求必须 工程地质条件定义 工程地质条件(工程建筑物所在地区地质环境各项因素)包括:1—5地层岩性、地质构造、水文地质条件、地表地质作用、地形地貌 工程地质问题定义 对于土木工程,主要的工程地质问题:1—4,地基稳定、斜坡稳定、硐室围岩稳定、区域稳定 Chap。2地壳的物质组成 地球具有圈层构造,最外部层圈是地壳 地质作用:塑造地壳面貌的自然作用 地壳的基本单位:元素、矿物、岩石 地球形成演化:46亿年 地球赤道半径6378.140km,两极半径6356。779km 地球表面参差起伏,70。8%海洋,29。2%陆地 地球外部层圈:大气圈、水圈、生物圈 地球内部层圈:地壳、地幔、地核 对地球内部的认识主要来自:对地震弹性波的研究 板块、板块运动 构造运动发生的根源 地质作用的动力来源:1—2,内热、辐射热.动力存在,地质作用就不会停止 地质作用实质上是,又划分为内力作用和外力作用 内力包括;外力包括 元素 2。1 矿物 6—9 相对固定的化学成分 绝大对数是晶体 2。1.1矿物的形态 晶体的习性:晶体的常见形态 2.1。2 矿物的物理性质 颜色和条痕 透明度和光泽:透光、反光 硬度:抵抗外力机械作用的强度,莫氏硬度 解理和断口 密度 弹性、挠曲、延展性(挠性即塑性) 2。1.3 常见矿物 黄铁矿、石英、赤铁矿、褐铁矿、方解石、白云石、石膏、橄榄石、辉石、角闪石、斜长石、正长石、白云母、黑云母、绿泥石、蛇纹石、石榴子石、滑石、高岭石、蒙脱石 2.2 岩石 9-18 可利用的:矿石 不可利用的:岩石 按形成方式分为火成岩(岩浆岩)、沉积岩、变质岩 岩石的结构(微观)、构造(宏观) 变质岩块状构造、沉积岩层状构造、变质岩片理构造 2.2。1火成岩 火成岩的物质成分 火成岩的结构:1—4,显晶质、斑状、隐晶质、玻璃质(对应不同岩石、各自颗粒大小) 火成岩的构造:1—3,块状、气孔与杏仁、流纹 火成岩的产状:岩体的形态、大小、深度、与围岩的关系 深成侵入体:5-20km,岩基、岩株 浅成侵入体:〈5km,规模小,岩墙、岩床、岩盖与岩盆 火成岩分类 火成岩代表性岩石:花岗岩、闪长岩、辉长岩、流纹岩、安山岩、玄武岩、辉绿岩 2。2。2 沉积岩 沉积岩:由沉积物固结变硬的岩石 三大岩石中在地表分布最广 形成的两种途径:碎屑矿物、生物化学,后者常含古生物化石 沉积岩的矿物成分 沉积岩的结构:碎屑结构、非碎屑结构 碎屑结构:按碎屑粒径大小分为四类 非碎屑结构:结晶结构、生物骨架结构 沉积岩的构造 层理构造:沉积岩最基本最特别的构造,两种层理 递变层理 波痕与泥裂 沉积岩的分类 碎屑沉积岩:1—4 火山碎屑岩:1-3 非蒸发岩 蒸发岩 2。2。3变质岩 矿物成分或结构构造的改变 变质岩的矿物成分 变质过程中常形成某些特征性的矿物:鉴别变质岩的重要标志 与火成岩、沉积岩共同具有的成分:可能是继承,可能是新生成 变质岩的结构:变晶结构、变余结构 变质岩的构造:变成构造、变余构造 变成构造:1—5,片理构造、片麻状构造、板状构造、斑点构造、块状构造 变质作用类型:接触变质作用、区域变质作用、混合岩化作用、动力变质作用 常见的变质岩:板岩、千枚岩、片岩、片麻岩、石英岩、大理岩 2。3 岩石的主要物理性质和力学性质18—20 Chap。3地质年代与第四纪地质概述 3。1 地质年代 22—25 相对年代与绝对年代 相对年代的确定:地层层序律、生物层序律、切割律 绝对年代的确定:同位素年龄及公式、常用元素 地质年代表 地质年代单位:宙、代、纪、世 年代地层单位:宇、界、系、统 年代越新,则…… 地方性岩石地层单位 我国地史概况 太古代:我国已知最老地层,五台运动,花岗岩侵入 元古代:上下两部分(震旦系、下元古界),吕梁运动 古生代:生物繁盛(从寒武纪开始可用古生物化石划分地层,含煤),陆地,海西运动 中生代:中等生物(陆爬),陆地,含煤,印支运动、燕山运动,奠定我国东部 新生代:近代生物(哺乳、被子),第三、四纪,喜马拉雅运动,断块活动 3。2 第四纪地质概述 25—30 二百多万年前出现人类,四五十万年前北京猿人 新构造运动 工程区域稳定性的基本评价因素:地区新构造运动的特征 冰期、间冰期 板块构造学说:整体分裂为各块 相邻板块间结合情况:1—3 结合带:地震、火山活动 不同地质成因的土层:表3。3 残积土 坡积土 洪积土 冲积土 湖泊沉积土 海洋沉积土 冰碛土与冰水沉积土 风积土 Chap。4 地质构造 最基本的地质构造:褶皱、节理、断层,后两者统称断裂构造.岩石圈中构造运动的产物 4。1 岩层产状与底层接触关系 31-33 构造运动定义、涉及范围,分为水平、垂直 倾斜岩层:往往是褶皱的一翼、断层的一盘 岩层的产状:岩层的空间位置,研究地质构造的基础,用走向、倾向和倾角表示 露头:暴露在地表的岩石 岩层露头线:岩层层面(断层面、节理面等)与地面的交线 底层接触关系:1—6 4.2 褶皱 33—35 褶皱:岩层受力而发生弯曲变形 褶皱要素:1—4,核部、翼部、枢纽、轴面 褶皱基本形态:背斜、向斜 褶皱轴面产状分类:1-5,直立、斜歪、倒转、平卧、翻卷 折皱构造的工程地质评价 4。3 节理 35-37 断层与节理:前者有相对位移,规模较大 节理的类型按成因分为:原生、次生 次生节理又分为:非构造节理、构造节理(又分为张节理、剪节理) 节理的类型按与所在岩层或其他构造的几何关系分为:1—4,1-3 节理的观测与统计:为了研究和评价岩体稳定性 观测点、观测内容、内业内容 4。4 断层 37-42 断层要素(断层的各个组成部分):断层面、断层线、断层盘,断距、滑距 断层的类型:按相对运动分、组合类型分、与所在岩层产状关系分 断层存在的标志地质体不连续、断层面(带)的构造特征、地貌和水文等标志 断层面(带)的构造特征:1-3,镜面擦痕与阶步、牵引构造、断层岩 断裂构造的工程地质评价:洞室、边墙 4。5 地震与活动性断裂 42—48 地震属于内动力地质作用 我国地震情况:两大地震带交界,世界最大的大陆地震区 震源、震中、震源深度、等震线、地震波 地震震级:释放能量的指标 地震烈度:破坏程度的指标 地震效应:1—4 地震引发的海啸 活动性断裂:中更新世以来有过活动痕迹的断裂 判别标志和方法:1—4 工程分类:全新、发震、非全新 断裂勘察 地震效应评价:避让全新和发震 Chap.5 地下水 地下水、重力水 5.1 地下水的基本概念 50—52 岩石空隙:10km,1-2km,储存、渗透 孔隙:颗粒(集合体)之间,孔隙度n 裂隙:坚硬岩石,裂隙率Kt 溶隙:可溶岩(石灰岩、白云岩)中裂隙经地下水长期溶蚀,岩溶(喀斯特),溶隙率Kk 代表性:n优于Kt优于Kk 含水层:空隙存在,重力水能自由运动 隔水层:不绝对禁止含水 渗透系数K 地下水物理性质:纯净地下水无色无味透明 地下水化学成分:气体、离子、胶体与有机质 5。2 地下水的类型 52—56分类表 52 归类方法两种:按某一特征、综合考虑某些特征 上层滞水:局部隔水层之上,分布不广,对建筑施工有影响 潜水:第一个稳定隔水层之上,自由水面,重力水,第四纪松散沉积层,无压水,等水位线 承压水:两个稳定隔水层之间,重力水,向斜构造、盆地、单斜,等水压线 孔隙水:松散岩层孔隙,第四系和坚硬基岩的风化壳,可形成上层滞水、潜水、承压水 裂隙水:坚硬岩石裂隙,山区和第四系松散覆盖层 风化裂隙水:大气降水补给,气候、地形,潜水 成岩裂隙水:岩浆岩,喷出岩,玄武岩,水量大,须予以重视 构造裂隙水:层状,脉状,后者危害较大 岩溶水:潜水或承压水,数量大、运动快、分布不均匀,涌水事故,影响稳定性 5。3 地下水的补给、径流与排泄 56—60 地下水的补给:含水层自外界获得水量,来源1—4,最主要来源是大气降水(连绵细雨) 地下水的排泄:含水层失去水量的过程,1-5 地下水的径流:由补给区流向排泄区,径流条件好的含水层水质较好 地下水的基本运动定律:层流、紊流、混合流,与雷诺数相关,v非真是速度 地下水与工程:地基沉降、流砂、潜蚀、浮托作用、基坑突涌、钢筋混凝土腐蚀(1—3) Chap。6 地表地质作用 6。1风化作用 62—65 风化、风化作用、风化壳 物理风化:热力风化、冻融风化 化学风化:溶解作用、水化作用、水解作用、碳酸化作用、氧化作用 生物风化:生物的物理风化作用、生物的化学风化作用 影响因素:气候(温度、雨量)、地形(高度、坡度、切割程度)、地质 勘查评价与防治:工程意义、调查内容、防治 6。2 河流的侵蚀、搬运与沉积作用 66—74 河流的水动力学特征、横向环流与螺旋流(2原因) 河流的侵蚀作用:地表泥沙被带走,桥墩等河中建筑物顶冲部分做成流线型(使冲刷面平行于流向) 河流的搬运作用:推移、悬移,运距与粒径、流速关系 河流的沉积作用:取决于河流含沙量与搬运能力的对比关系,流速流量减小、搬运物增多 河流地貌:与工程关系密切的有河漫滩、阶地等 防治: 坍岸:鬃岗地形 不同河床主流线与崩岸位置 治理:护岸工程、约束水流 6.3 岩溶(喀斯特)作用 74—79 桂林山水、路南石林,碳酸盐岩地区,大量地下空洞,渗漏、涌水排水 基本条件:岩石可溶、透水,水的溶蚀性、流动性 岩石的可溶性:碳酸盐、硫酸盐、卤素盐,排序后大前小 岩石的透水性:裂隙度比孔隙度更重要 水的溶蚀力:含CO2 岩溶地貌:地表1—7,地下1—2,组合1-6 工程地质问题: 地基稳定及塌陷(不均匀沉降、地洞):石芽地基、溶洞地基(有公式)、土洞地基 渗漏和突水问题 6。4 斜坡与边坡地质作用 79—87 向下运动,逐渐变缓 主要因素:水、工程荷载 崩塌:条件1—3,防治1-3 泥石流:山区最常见的地质灾害,融雪或暴雨激发,形成条件1-4,分类1—2,防治1—3 滑坡:特征1—5,影响因素1—7,发展阶段1—3,勘察1-4,稳定性评价方法1-3,防治 6。5 海岸带的地质作用 87-92 海岸与陆地的接触带 水动力特征:波浪作用、潮汐作用、海流作用 海岸地貌:海蚀地貌、海积地貌、 沿岸建筑物的防护:防冲刷和淤积,破浪堤、丁坝、防波堤,护岸墙、抛石或砌石护岸 6。6 地面塌陷及处理对策 92—94 突发性向下陷落,形成塌陷坑(洞),自然、人工 矿山采空区:移动盆地,10mm 地表变形因素:1-5 采空区调查监测:1—5 采空区地面建筑适宜性评价和处理措施 岩溶地面塌陷:规律1—5,处理方法1—2 6.7 地面沉降及监测防治 95—96 总体下降,多数由人类活动导致 人类活动:1—3(超采地下水为公认主因),危害1-2 特点:1-3 原因:孔隙水压力降低,而总应力不变 超采地下水引起的地面沉降的监测:1-4 防治:已发生、可能发生 Chap.7 岩土工程地质分级与分类 7。1 工程岩体分级 98-103 目的:为具体工程服务,为某种目的编制 影响岩体工程性质的主要因素:1—3 分级的代表性方案 7.2 土的工程分类 103—114 对象:松散土 普通分类与专门分类 常用指标:粒径与粒组、土粒密度、土体密度、含水性、孔隙性、黏性土的稠度和塑性指标 工程分类方案简介:分类标准、地基土分类 我国特殊土:黄土、红黏土、软土、膨胀土、冻土、盐渍土、填土、污染土 Chap。8工程勘察技术与方法 8。1 工程勘察技术与方法 116-119 工程勘察阶段:选址勘察、初步勘察、详细勘察 工程勘察分级:安全等级、场地复杂程度、地基复杂程度 8。2 工程地质测绘 118-119 内容、比例尺、方法要点 8。3 勘探与取样 119—123 物探:电法、地震勘探(制造地震波) 钻探 岩土取样:减少扰动 井探、槽探、洞探 8。4 原位测试 123—140 静力载荷、静力触探、标准贯入、旁压、扁铲侧胀、波速、室内岩土测试 8。5 现场监测 140-141 目的任务 建筑物沉降观测 地下水的监测 8。6 建筑地基评价 141—144 地基承载力与地基变形 建筑场地的抗震评价 Chap。9 各类工程的勘察要求与评价 9。1 高层建筑 145—146 9.2 公路 146—149 9。3 桥梁 149-151 9。4 地下洞室 151—152 9。5 特殊土 152—165- 配套讲稿:
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