绪论
1、工程地质学:研究地质环境和人类工程活动之间相互制约相互作用的关系,并保证这种关系向良性发展的学科。
2、工程地质条件:与工程活动有关的地质环境。 a、岩(土)体类型及工程地质性质; b、地质构造(区域稳定性); c、地形地貌; d、水文地质条件;
e、物理地质现象(不变地质现象); f、天然建筑材料(土料、石料)。
3、工程地质问题:威胁和影响工程建筑物设计合理、安全可靠、正常运行。 a、区域稳定性问题; b、岩(土)体稳定问题; c、与渗流有关的问题; d、与河湖冲淤有关的问题。 4、工程地质分析的基本方法: a、自然历史分析法(定性分析); b、数学力学分析法:
地质条件—概化—>地质模型—边界条件—>数学力学模型——>数值模拟—验证—>定量评价(预测)
c、模型模拟实验法:模型试验法(相同原理);模拟实验法(相似原理)。
d、工程地质类比法(比拟法):拟建区与地质条件相似的已建区进行比较,应用已建区的一些成果。
5、工程地质学的基本任务:研究人类工程活动与地质环境之间的相互制约,以便合理开发和有效保护地质环境,防治可能发生的地质灾害。
第一章.地壳岩体结构特征的工程地质分析
1、结构面:指岩体中具有一定方向、力学强度相对较低,两向延伸的地质界面。 2、结构体:结构面在空间的分布和组合可将岩体切割成不同形状并包围的岩石块体。 3、结构面的成因类型:
4、岩体结构分类:
a、整体块状结构:整体结构(连续介质)、块状结构(不连续介质); b、层状结构:层状结构、薄层状结构(均为不连续介质);
c、碎裂结构:镶嵌结构、层状碎裂结构、碎裂结构(均为不连续介质); d、散体结构(似连续介质)。
第二章.地壳岩体的天然应力状态
1、天然应力:存在于地壳中未受工程扰动的应力状态。
分类:
a、三向相等的静水应力式:σx=σy=σz=γh; b、竖直应力为主; c、水平应力为主。
2、我国地应力场空间分布的一般规律(P45)
(1)最大主应力轴空间展布的规律性:大致与察隅和伊斯兰堡连线的夹角平分线方向一致。 仅伊斯兰堡外侧和察隅外侧不同。 (2)三向应力状态空间分布的规律性:
a、潜在逆断层型(喜马拉雅山前缘一带):两水平主应力大于垂直主应力(强烈的水平挤压区),区内最大主应力的方向总体近南北向,垂直于该区的主要山脉走向;
b、潜在走滑型(中西部广大地区):只有一个水平主应力大于垂直主应力(中等挤压区); c、潜在正断层型和张剪性走滑型(东部和东北部):新生代以来区内正断层和地堑式断陷盆地十分发育,其发育方向主要是北东—北北东向。 3、高地应力区的地质地貌现象:
a、隆爆现象:形态上表现为细长的隆褶或类似于低角度逆断层的断隆,一般高度较小,通常仅为1.5~2m;
b、席状裂隙:出露于地表的侵入岩体内,广泛发育一种近水平平行分布的区域性裂隙,通常上部较密,向下逐渐变稀疏;
c、谷下水平卸荷裂隙及谷坡内的水平剪切蠕动变形带:在高地应力区内较开阔的河谷下经常有一系列开口良好,透水性很强的水平卸荷裂隙发育;发育在谷坡内的水平剪切蠕动变形带是高地应力区常见的另一种应力释放性表生时效变形现象。这类变形带是在河谷形成的不同阶段,由差异回弹导致的沿坡脚附近已有平缓结构面发生的减速型剪切蠕动变形的产物; d、岩芯饼化现象:是高地应力区所特有的一种岩体力学现象。是钻进过程中差异性卸荷回弹的产物;
e、钻孔崩落现象:由孔壁应力集中部位破坏所引起;
f、钻孔缩径现象:本来呈圆形的钻孔经过一段时间后变形会椭圆形,即某一方向的钻孔直径缩减了。 g、岩爆。
第四章.活断层的工程地质研究
1、活断层:目前还在持续活动,或在近期地质历史时期活动过,极可能在不远的将来重新活动的断层。
活动方式(特征):蠕滑:持续不断的缓慢蠕动;粘滑:间断地、周期性突然错动;混合型。 2、类型:
正断层:上盘下降、多发生变形破化 逆断层:上盘上升、易引起明显形变 平移断层(走向滑动): 3、活断层的鉴别标志: (1)地质标志:
a、地表上第四纪中晚期的沉积物被错断;
b、断层带中的一些物质、一般多是松散、未胶结的、成分比较新的。 (2)地貌标志:
a、两种截然不同的地貌单元分界线,加强了这种差异性; b、叠次出现的一些断层崖、三角面、断层陡坎,沿走向线分布; c、使同一个地貌单元分解和异常;
d、活断层使一系列河谷分水系发生同步的错移和转折;
e、不良地质现象(滑坡、崩塌、泥石流等工程动力现象)呈线性密集分布; f、湖泊鼓丘呈斜对称分布或珠状分布。 (3)水文地质标志:
a、温泉地热异常,呈带状分布;
b、活断层发育一代,发现地下水化学成分异常,主要是微量元素异常; c、断层带两侧,地下水位异常。 (4)历史地震标志:
a、史书上有地表变形和地震记载; b、古建筑物上留有被错断的痕迹。 (5)其他标志:
a、大地测量的地形面资料; b、现代地震台网的资料; c、地球物理场异常现象。
第五章.地震的工程地质研究
1、基本烈度:今后一定时期,在一定地点一般场地条件下可能遭到的最大地震烈度。
场地烈度: 设计烈度:
2、强震发生的主要条件
a、介质条件:在脆性、较硬的岩体中易发生; b、地质构造条件:活动断层的影响;
c、构造应力场条件(现代应力场条件):强震发生在新构造运动。 3、场地地震效应
a、场地破化效应:包括地面破裂效应、地基失效、斜坡破坏效应; b、振动破坏效应:振幅、频谱、持续时间。 4、场地条件对震害的影响
a、岩(土)体的性质:强度大危害越小,强度小震害度越大,软土的厚度越厚,危害度越大,地层结构松散层上的地震一般比基岩岩强烈;
b、地质构造:发震断层产生的突然错动,会造成地貌破裂或产生强地面运动而加重震害; c、局部地形地貌的影响:突出孤立地形,使地震动加强,低洼沟谷则使地震减弱; d、砂土液化对震害的影响有双重性:强烈液化引起的喷水冒砂往往导致地裂缝、错位、滑坡、不均匀沉降等地基失效现象,从而加剧建筑物的震害。液化砂层可起“隔震“作用,使地下强烈震动不再传至地表。
第七章.地震导致的区域性砂土液化
1、砂土液化:在地震和其他动荷载作用下,一定深度、范围的砂和砂土,由于砂体中空隙水压力上升,当上升的砂粒间有效正应力降为零时。砂粒就会悬乎于水中,砂体丧失了强度和承载能力。
2、振动液化机制:随动荷载循环周期数的增加,空隙水压力不断增大。当空隙水压力与初始围限压力相等时,砂的剪切变形开始增大。继续反复加荷,松砂变形迅速增大,不久就转化为全液化状态。
3、渗流液化机制:饱水砂土在强烈的地震作用下先产生震动液化,使空隙水压力迅速上升,产生上下水头差和孔隙水自上而下的运动,动水压力推动砂粒想悬浮状态转化,形成渗流液化使砂层变松。
4、区域性地震液化的形成条件:
a、砂土的性质:对地震液化的产生具有决定性作用,是砂土在地震时易于形成较高的剩余空隙水压力。通常以砂土的相对密度Dr和砂土的液化条件。砂土的相对密度越大,需要愈大的震动强度或更多的震动循环次数才能使它液化,既相对密度越大,砂土越不易液化;砂土的相对密度低并不是砂土地震液化的充分条件,有些颗粒比较粗的砂,相对密度虽然低但却很少液化。在相同的粒径范围内,不均匀系数加大会降低图内孔隙度,所以不均匀系数愈
小,粒径愈均匀,则愈易液化。
b、饱水砂土层的埋藏条件:地下水埋深愈浅,非液化盖层愈薄,则愈易液化。
c、饱水砂层的成因年代:易于液化的河床体现于河漫滩沉积,一级阶地沉积及时代与上述沉积相当的古河床沉积。
d、地震强度及次序时间:引起砂土液化的动力是地震加速度,显然地震愈强、加速度愈大,则愈易液化。
第九章 斜坡岩(土)体稳定性的工程地质分析
1、斜坡应力场的基本特征:
a、由于应力的重分布,斜坡周围应力迹线发生明显偏转。表现为愈靠近临空面,最大主应力愈平行于临空面,最小主应力则与之近于正交。 b、由于应力分异的结果,在临空面造成应力集中带。
c、与主应力偏转迹线相联系,坡体内最大剪应力迹线由原来的直线变成近似圆形弧线,弧线下凹面朝着临空方向。
d、坡体处于由于径向压力实际等于零,所以实际上处于单向应力状态(不考虑σ2时)。 2、斜坡变形的主要方式:卸荷回弹(松动)和蠕变(动)(表层蠕动、深部蠕动)。卸荷回弹是斜坡岩体内积存的弹性应变能释放而产生的;蠕变是在坡体应力长期作用下发生的一种缓慢而持续的变形。 3、斜坡破坏基本类型:
a、崩塌—形成条件:厚层、坚硬、强度大的岩层,坡角大于60度,岩溶地区易诱发,地震也易产生。
b、滑坡—要素:滑体、滑动面(带)、滑床;滑坡周界:滑坡台阶、滑坡裂隙、滑坡轴、滑坡阶地。
c、扩离—是斜坡岩(土)体因下伏平缓产状的软弱层塑形破坏或流动引起的破坏,软弱上覆岩(土)体或作整或被解体为系列块体,向坡前临空方向“飘移”。 d、海底斜坡破坏 4、影响斜坡稳定性的因素
(1)斜坡岩土体的性质和类型:根本原因是不同性质的岩土体。
(2)岩土体的结构和地质构造:以单一结构面为例,顺向坡,坡角小于岩层倾角,斜坡较稳定。反之,不稳定。
(3)地表水作用:冲刷作用;地下水作用:静水压力作用(a、利于斜坡稳定;b、不利于斜坡稳定)、动水压力作用(水利梯度越大,冻水压力越大,斜坡越不稳定)、超空隙水压力作用
(地下水富集带,因某种原因忽然陷落压密,可激发很高的超空隙水压力;密带抗剪强度急剧降低而导致斜坡失稳;地震震动引起砂土液化)、软化作用。
(4)气候的影响:暴雨作用造成的威胁尤为普遍和突出;风化作用、风蚀作用,以及高寒地带的冻融作用是一个缓慢而长期的作用。
(5)地震力:p=k∙m;k——水平系数;m——岩体质量
(6)植被:树木的荷载随着斜坡或潜在滑面的坡度增大,而不利于斜坡的稳定,嵌入基岩根茎,起到锚筋作用,成为支撑坡地的拱座。
(7)人类活动:①开挖;②爆破;③不合理排水。 5、防治斜坡变形破坏的措施
(1)防治原则:以防为主(建筑产地的正确选择和合理规划;防治可能使斜坡稳定性不断下降的动力因素;防止崩塌滑坡灾害链效应发生)、及时治理、结合经济原则与生态环境的保护合理制定整治方案。 (2)防治常用的工程措施:
a、消除(弱)使斜坡岩土体稳定性降低的因素:①改善斜坡外形条件;②改善影响斜坡岩土体的应力状态——截引地表水、疏干地下水;③提高斜坡岩土体的强度——护坡面、抹面、种植植被。
b、减低下滑力、提高抗滑力的措施:刷方反压、挡土墙(适用于浅层滑坡)、抗滑桩工程、锚固工程--焙烧法、冻结法、电化学加固法。 c、防御和绕避措施:修御塌棚。
第十章.地下洞室围岩稳定性的工程地质分析
1、围岩:开挖空间周围应力状态发生改变的部分岩体。
2、围岩应力重分布的特点:随着向自由表面的接近,径向应力逐渐减小,至洞壁处降为零;而切向应力的变化则逐渐增大,至洞壁达到最大值,且同一圆周上各点都压力同等程度的增大。
3、围岩的变形和破坏: (1)脆性围岩:
①弯折内鼓(主要是卸荷回弹和应力集中使洞壁处的切向压应力超过薄层状岩层的抗弯折强度造成的,主要发生在初始应力较高的岩体内);②张裂塌落;③劈裂;④剪切滑动或剪切破坏;⑤岩爆(围岩的一种剧烈的脆性破坏)。
(2)塑形围岩的变形和破坏(与应力重分布和水分重分布有关): ①挤出;②膨胀;③涌流和坍塌。
4、山岩压力:由于围岩变形破坏而作用于支撑结构上的力。 5、影响围岩稳定性的因素:
(1)影响围岩应力状态的因素:①原岩应力状态:为避免地下洞穴额顶拱和边墙出现过大的切向压应力和拉应力的集中,洞室轴线的选择应尽可能地与该区域最大主应力方向一致; ②洞室的尺寸和形状。
(2)影响围岩强度的因素:①岩性:塑性岩体自身强度低、抗风化能力较弱,遇水易泥化,有些会溶解膨胀,对地下洞室围岩的稳定性最不利,脆性岩体本身的强度远高于结构面的强度,这类岩体的强度主要取决于岩体结构类型,完整的岩体具有良好的稳定性。
②地质结构(褶皱、断裂):一般来讲,经受的构造变动次数愈多,愈强烈,岩层节理就愈发育岩石就愈破坏,不利于围岩稳定。 (3)同时影响围岩应力状态和强度的因素:
①地下水的作用,常是造成围岩失稳的重要因素之一。 ②人工爆破; ③地震。
6、工程防治措施: ①支撑; ②衬彻; ③锚杆支护; ④喷射混凝土支护;
⑤“锚杆—喷射混凝土—挂网”联合支护。
绪论
1、工程地质学:研究地质环境和人类工程活动之间相互制约相互作用的关系,并保证这种关系向良性发展的学科。
2、工程地质条件:与工程活动有关的地质环境。 a、岩(土)体类型及工程地质性质; b、地质构造(区域稳定性); c、地形地貌; d、水文地质条件;
e、物理地质现象(不变地质现象); f、天然建筑材料(土料、石料)。
3、工程地质问题:威胁和影响工程建筑物设计合理、安全可靠、正常运行。 a、区域稳定性问题; b、岩(土)体稳定问题; c、与渗流有关的问题; d、与河湖冲淤有关的问题。 4、工程地质分析的基本方法: a、自然历史分析法(定性分析); b、数学力学分析法:
地质条件—概化—>地质模型—边界条件—>数学力学模型——>数值模拟—验证—>定量评价(预测)
c、模型模拟实验法:模型试验法(相同原理);模拟实验法(相似原理)。
d、工程地质类比法(比拟法):拟建区与地质条件相似的已建区进行比较,应用已建区的一些成果。
5、工程地质学的基本任务:研究人类工程活动与地质环境之间的相互制约,以便合理开发和有效保护地质环境,防治可能发生的地质灾害。
第一章.地壳岩体结构特征的工程地质分析
1、结构面:指岩体中具有一定方向、力学强度相对较低,两向延伸的地质界面。 2、结构体:结构面在空间的分布和组合可将岩体切割成不同形状并包围的岩石块体。 3、结构面的成因类型:
4、岩体结构分类:
a、整体块状结构:整体结构(连续介质)、块状结构(不连续介质); b、层状结构:层状结构、薄层状结构(均为不连续介质);
c、碎裂结构:镶嵌结构、层状碎裂结构、碎裂结构(均为不连续介质); d、散体结构(似连续介质)。
第二章.地壳岩体的天然应力状态
1、天然应力:存在于地壳中未受工程扰动的应力状态。
分类:
a、三向相等的静水应力式:σx=σy=σz=γh; b、竖直应力为主; c、水平应力为主。
2、我国地应力场空间分布的一般规律(P45)
(1)最大主应力轴空间展布的规律性:大致与察隅和伊斯兰堡连线的夹角平分线方向一致。 仅伊斯兰堡外侧和察隅外侧不同。 (2)三向应力状态空间分布的规律性:
a、潜在逆断层型(喜马拉雅山前缘一带):两水平主应力大于垂直主应力(强烈的水平挤压区),区内最大主应力的方向总体近南北向,垂直于该区的主要山脉走向;
b、潜在走滑型(中西部广大地区):只有一个水平主应力大于垂直主应力(中等挤压区); c、潜在正断层型和张剪性走滑型(东部和东北部):新生代以来区内正断层和地堑式断陷盆地十分发育,其发育方向主要是北东—北北东向。 3、高地应力区的地质地貌现象:
a、隆爆现象:形态上表现为细长的隆褶或类似于低角度逆断层的断隆,一般高度较小,通常仅为1.5~2m;
b、席状裂隙:出露于地表的侵入岩体内,广泛发育一种近水平平行分布的区域性裂隙,通常上部较密,向下逐渐变稀疏;
c、谷下水平卸荷裂隙及谷坡内的水平剪切蠕动变形带:在高地应力区内较开阔的河谷下经常有一系列开口良好,透水性很强的水平卸荷裂隙发育;发育在谷坡内的水平剪切蠕动变形带是高地应力区常见的另一种应力释放性表生时效变形现象。这类变形带是在河谷形成的不同阶段,由差异回弹导致的沿坡脚附近已有平缓结构面发生的减速型剪切蠕动变形的产物; d、岩芯饼化现象:是高地应力区所特有的一种岩体力学现象。是钻进过程中差异性卸荷回弹的产物;
e、钻孔崩落现象:由孔壁应力集中部位破坏所引起;
f、钻孔缩径现象:本来呈圆形的钻孔经过一段时间后变形会椭圆形,即某一方向的钻孔直径缩减了。 g、岩爆。
第四章.活断层的工程地质研究
1、活断层:目前还在持续活动,或在近期地质历史时期活动过,极可能在不远的将来重新活动的断层。
活动方式(特征):蠕滑:持续不断的缓慢蠕动;粘滑:间断地、周期性突然错动;混合型。 2、类型:
正断层:上盘下降、多发生变形破化 逆断层:上盘上升、易引起明显形变 平移断层(走向滑动): 3、活断层的鉴别标志: (1)地质标志:
a、地表上第四纪中晚期的沉积物被错断;
b、断层带中的一些物质、一般多是松散、未胶结的、成分比较新的。 (2)地貌标志:
a、两种截然不同的地貌单元分界线,加强了这种差异性; b、叠次出现的一些断层崖、三角面、断层陡坎,沿走向线分布; c、使同一个地貌单元分解和异常;
d、活断层使一系列河谷分水系发生同步的错移和转折;
e、不良地质现象(滑坡、崩塌、泥石流等工程动力现象)呈线性密集分布; f、湖泊鼓丘呈斜对称分布或珠状分布。 (3)水文地质标志:
a、温泉地热异常,呈带状分布;
b、活断层发育一代,发现地下水化学成分异常,主要是微量元素异常; c、断层带两侧,地下水位异常。 (4)历史地震标志:
a、史书上有地表变形和地震记载; b、古建筑物上留有被错断的痕迹。 (5)其他标志:
a、大地测量的地形面资料; b、现代地震台网的资料; c、地球物理场异常现象。
第五章.地震的工程地质研究
1、基本烈度:今后一定时期,在一定地点一般场地条件下可能遭到的最大地震烈度。
场地烈度: 设计烈度:
2、强震发生的主要条件
a、介质条件:在脆性、较硬的岩体中易发生; b、地质构造条件:活动断层的影响;
c、构造应力场条件(现代应力场条件):强震发生在新构造运动。 3、场地地震效应
a、场地破化效应:包括地面破裂效应、地基失效、斜坡破坏效应; b、振动破坏效应:振幅、频谱、持续时间。 4、场地条件对震害的影响
a、岩(土)体的性质:强度大危害越小,强度小震害度越大,软土的厚度越厚,危害度越大,地层结构松散层上的地震一般比基岩岩强烈;
b、地质构造:发震断层产生的突然错动,会造成地貌破裂或产生强地面运动而加重震害; c、局部地形地貌的影响:突出孤立地形,使地震动加强,低洼沟谷则使地震减弱; d、砂土液化对震害的影响有双重性:强烈液化引起的喷水冒砂往往导致地裂缝、错位、滑坡、不均匀沉降等地基失效现象,从而加剧建筑物的震害。液化砂层可起“隔震“作用,使地下强烈震动不再传至地表。
第七章.地震导致的区域性砂土液化
1、砂土液化:在地震和其他动荷载作用下,一定深度、范围的砂和砂土,由于砂体中空隙水压力上升,当上升的砂粒间有效正应力降为零时。砂粒就会悬乎于水中,砂体丧失了强度和承载能力。
2、振动液化机制:随动荷载循环周期数的增加,空隙水压力不断增大。当空隙水压力与初始围限压力相等时,砂的剪切变形开始增大。继续反复加荷,松砂变形迅速增大,不久就转化为全液化状态。
3、渗流液化机制:饱水砂土在强烈的地震作用下先产生震动液化,使空隙水压力迅速上升,产生上下水头差和孔隙水自上而下的运动,动水压力推动砂粒想悬浮状态转化,形成渗流液化使砂层变松。
4、区域性地震液化的形成条件:
a、砂土的性质:对地震液化的产生具有决定性作用,是砂土在地震时易于形成较高的剩余空隙水压力。通常以砂土的相对密度Dr和砂土的液化条件。砂土的相对密度越大,需要愈大的震动强度或更多的震动循环次数才能使它液化,既相对密度越大,砂土越不易液化;砂土的相对密度低并不是砂土地震液化的充分条件,有些颗粒比较粗的砂,相对密度虽然低但却很少液化。在相同的粒径范围内,不均匀系数加大会降低图内孔隙度,所以不均匀系数愈
小,粒径愈均匀,则愈易液化。
b、饱水砂土层的埋藏条件:地下水埋深愈浅,非液化盖层愈薄,则愈易液化。
c、饱水砂层的成因年代:易于液化的河床体现于河漫滩沉积,一级阶地沉积及时代与上述沉积相当的古河床沉积。
d、地震强度及次序时间:引起砂土液化的动力是地震加速度,显然地震愈强、加速度愈大,则愈易液化。
第九章 斜坡岩(土)体稳定性的工程地质分析
1、斜坡应力场的基本特征:
a、由于应力的重分布,斜坡周围应力迹线发生明显偏转。表现为愈靠近临空面,最大主应力愈平行于临空面,最小主应力则与之近于正交。 b、由于应力分异的结果,在临空面造成应力集中带。
c、与主应力偏转迹线相联系,坡体内最大剪应力迹线由原来的直线变成近似圆形弧线,弧线下凹面朝着临空方向。
d、坡体处于由于径向压力实际等于零,所以实际上处于单向应力状态(不考虑σ2时)。 2、斜坡变形的主要方式:卸荷回弹(松动)和蠕变(动)(表层蠕动、深部蠕动)。卸荷回弹是斜坡岩体内积存的弹性应变能释放而产生的;蠕变是在坡体应力长期作用下发生的一种缓慢而持续的变形。 3、斜坡破坏基本类型:
a、崩塌—形成条件:厚层、坚硬、强度大的岩层,坡角大于60度,岩溶地区易诱发,地震也易产生。
b、滑坡—要素:滑体、滑动面(带)、滑床;滑坡周界:滑坡台阶、滑坡裂隙、滑坡轴、滑坡阶地。
c、扩离—是斜坡岩(土)体因下伏平缓产状的软弱层塑形破坏或流动引起的破坏,软弱上覆岩(土)体或作整或被解体为系列块体,向坡前临空方向“飘移”。 d、海底斜坡破坏 4、影响斜坡稳定性的因素
(1)斜坡岩土体的性质和类型:根本原因是不同性质的岩土体。
(2)岩土体的结构和地质构造:以单一结构面为例,顺向坡,坡角小于岩层倾角,斜坡较稳定。反之,不稳定。
(3)地表水作用:冲刷作用;地下水作用:静水压力作用(a、利于斜坡稳定;b、不利于斜坡稳定)、动水压力作用(水利梯度越大,冻水压力越大,斜坡越不稳定)、超空隙水压力作用
(地下水富集带,因某种原因忽然陷落压密,可激发很高的超空隙水压力;密带抗剪强度急剧降低而导致斜坡失稳;地震震动引起砂土液化)、软化作用。
(4)气候的影响:暴雨作用造成的威胁尤为普遍和突出;风化作用、风蚀作用,以及高寒地带的冻融作用是一个缓慢而长期的作用。
(5)地震力:p=k∙m;k——水平系数;m——岩体质量
(6)植被:树木的荷载随着斜坡或潜在滑面的坡度增大,而不利于斜坡的稳定,嵌入基岩根茎,起到锚筋作用,成为支撑坡地的拱座。
(7)人类活动:①开挖;②爆破;③不合理排水。 5、防治斜坡变形破坏的措施
(1)防治原则:以防为主(建筑产地的正确选择和合理规划;防治可能使斜坡稳定性不断下降的动力因素;防止崩塌滑坡灾害链效应发生)、及时治理、结合经济原则与生态环境的保护合理制定整治方案。 (2)防治常用的工程措施:
a、消除(弱)使斜坡岩土体稳定性降低的因素:①改善斜坡外形条件;②改善影响斜坡岩土体的应力状态——截引地表水、疏干地下水;③提高斜坡岩土体的强度——护坡面、抹面、种植植被。
b、减低下滑力、提高抗滑力的措施:刷方反压、挡土墙(适用于浅层滑坡)、抗滑桩工程、锚固工程--焙烧法、冻结法、电化学加固法。 c、防御和绕避措施:修御塌棚。
第十章.地下洞室围岩稳定性的工程地质分析
1、围岩:开挖空间周围应力状态发生改变的部分岩体。
2、围岩应力重分布的特点:随着向自由表面的接近,径向应力逐渐减小,至洞壁处降为零;而切向应力的变化则逐渐增大,至洞壁达到最大值,且同一圆周上各点都压力同等程度的增大。
3、围岩的变形和破坏: (1)脆性围岩:
①弯折内鼓(主要是卸荷回弹和应力集中使洞壁处的切向压应力超过薄层状岩层的抗弯折强度造成的,主要发生在初始应力较高的岩体内);②张裂塌落;③劈裂;④剪切滑动或剪切破坏;⑤岩爆(围岩的一种剧烈的脆性破坏)。
(2)塑形围岩的变形和破坏(与应力重分布和水分重分布有关): ①挤出;②膨胀;③涌流和坍塌。
4、山岩压力:由于围岩变形破坏而作用于支撑结构上的力。 5、影响围岩稳定性的因素:
(1)影响围岩应力状态的因素:①原岩应力状态:为避免地下洞穴额顶拱和边墙出现过大的切向压应力和拉应力的集中,洞室轴线的选择应尽可能地与该区域最大主应力方向一致; ②洞室的尺寸和形状。
(2)影响围岩强度的因素:①岩性:塑性岩体自身强度低、抗风化能力较弱,遇水易泥化,有些会溶解膨胀,对地下洞室围岩的稳定性最不利,脆性岩体本身的强度远高于结构面的强度,这类岩体的强度主要取决于岩体结构类型,完整的岩体具有良好的稳定性。
②地质结构(褶皱、断裂):一般来讲,经受的构造变动次数愈多,愈强烈,岩层节理就愈发育岩石就愈破坏,不利于围岩稳定。 (3)同时影响围岩应力状态和强度的因素:
①地下水的作用,常是造成围岩失稳的重要因素之一。 ②人工爆破; ③地震。
6、工程防治措施: ①支撑; ②衬彻; ③锚杆支护; ④喷射混凝土支护;
⑤“锚杆—喷射混凝土—挂网”联合支护。