工程地质分析原理(参考模板)
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⼯程地质分析原理总结第⼀篇区域稳定及岩体稳定分析的⼏个基本问题⼀、地壳岩体结构特征的⼯程地质分析(5分)1、岩体、结构⾯、结构体岩体:通常指地质体中与⼯程建设有关的那⼀部分岩⽯,它处于⼀定的应⼒状态,被各种结构⾯所分割。
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或带。
结构体:结构⾯在空间的分布与组合可将岩体分割成形状、⼤⼩不同的块体,称为结构体2、结构⾯的主要类型(按照成因、规模分类)及特征(如何描述结构⾯)按成因:原⽣结构⾯、构造结构⾯、浅表⽣结构⾯按规模:A类(贯通)、B类(显现)、C(隐微)3、岩体的分类:岩体结构分类(哪5类?);岩体的⼯程分类(考虑三⽅⾯因素?)按结构特征分类:块体状结构、块状结构、层状结构、碎块状结构、散体状结构三⽅⾯因素:⼒学性质、岩体结构、赋存条件4、岩体的变形随深度有何变化特点?剪切或拉裂拉裂与弯曲弯曲弯曲与压扁压扁压扁与流动流动。
⼆、地壳岩体的天然应⼒状态(10分)1、岩体应⼒:天然应⼒和初始应⼒⾃重应⼒:指在重⼒场作⽤下⽣成的应⼒。
σv=γh(µ为岩体的泊松⽐,N。
称为岩体的侧压⼒系数。
)构造应⼒:指岩⽯圈运动在岩体内形成的应⼒。
⼜可分为活动构造应⼒和剩余构造应⼒。
变异及残余应⼒变异应⼒:指岩体的物理、化学变化及岩浆的侵⼊等引起的应⼒。
残余应⼒:承载岩体遭受卸荷或部分卸荷后,岩体中某些组分的膨胀回弹趋势部分地受到其他组分的约束,于是就在岩体结构内形成残余的拉、压应⼒相平衡的应⼒系统感⽣应⼒2、岩体天然应⼒状态类型(1)σx=σy=σv=rh 注:越往地壳的深部,存在静⽔应⼒式的可能性越⼤。
(2)垂直应⼒为主的观点地壳岩体内的应⼒以⾃重应⼒为主,主要存在于地表(3)⽔平应⼒为主的观点地壳岩体内的应⼒主要受构造运动影响,最⼤主应⼒近于⽔平。
3、影响岩体天然应⼒状态的主要因素及其作⽤(1)地区地质条件及岩体所经历的地质历史对岩体天然状态的影响:岩体的岩性及结构特征:决定着岩体的容重和泊松⽐,从⽽影响⾃重应⼒场的特征;统⼀区域构造应⼒作⽤下,岩体内应⼒分布的特征主要取决于岩性、结构特征及其⾮均⼀性;决定着岩体的强度及蠕变特性,因⽽决定了岩体承受及传递应⼒的能⼒。
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。
工程地质分析原理第一章地壳岩体结构特征的工程地质分析岩体(rockmass):通常指地质体中与工程建设有关的那一部分岩石,它处于一定的地质环境、被各种结构面所分割。
结构面:是指岩体中具有一定方向、力学强度相对较低、两向延伸(或具有一定厚度)的地质界面(或带)。
如岩层层面、软弱夹层、各种成因的断裂、裂隙等。
工程地质之所以要将岩体的结构特征作为重要研究对象,意义如下:⑴岩体中的结构面是岩体力学强度相对薄弱的部位,它导致岩体力学性能的不连续性、不均一性和各向异性。
只有掌握岩体的结构特征,才有可能阐明岩体不同荷载下内部的应力分布和应力状况。
⑵岩体的结构特征对岩体在一定荷载条件下的变形破坏方式和强度特征起着重要的控制作用。
岩体中的软弱结构面,常常成为决定岩体稳定性的控制面,各结构面分别为确定坝肩岩体抗滑稳定的分割面和滑移控制面。
⑶靠近地表的岩体,其结构特征在很大程度上确定了外营力对岩体的改造进程。
这是由于结构面往往是风化、地下水等各种外营力较活动的部位,也常常是这些营力的改造作用能深入岩体内部的重要通道,往往发展为重要的控制面。
总之,对岩体的结构特征的研究,是分析评价区域稳定性和岩体稳定性的重要依据。
结构面的成因分类:原生结构面、构造结构面及浅表生结构面结构面的工程地质分级:断层型或充填型结构面、裂隙型或非充填型结构面、断续延伸的非贯通型岩体结构面,它们分别对应于I级、U级、川级结构面岩体结构分类: 按建造特征可将岩体划分为块体状(或整体状)结构、块状结构、层状结构、碎块状结构和散体状结构等类型。
按岩体的改变程度可划分为完整的、块裂化或板裂化,碎裂化、散体化的等四个等级。
第二章地壳岩体的天然应力状态地壳岩体内的天然应力状态,是指未经人为扰动的,主要是在重力场和构造应力场的综合作用下,有时也在岩体的物理、化学变化及岩浆侵入等的作用下所形成的应力状态,常称为天然应力或初始应力。
研究岩体天然应力状态的意义:(1)岩体天然应力状态或地应力场是工程岩体存在的基本环境条件之一。
斜坡变形与破坏:贯通性破坏面形成前,斜坡部分变形和局部破裂,破坏是斜坡体中已形成贯通性破坏面时的变动。
屈服强度和长期强度:岩体弹性变形到塑性变形临界应力即屈服强度,岩体进入不稳定破坏阶段应力即长期强度。
烈度:地震时一定地点的地面震动强度,该范围内的平均水平。
震级:距震中100km的标准地震仪所记录的以微米表示的最大振幅A的对数。
滑坡:斜坡体沿贯通的剪切破坏面发生的以水平位移为主的滑移现象。
崩塌:斜坡体呗陡倾拉裂面破坏,脱离母体,产生翻滚,跳跃,坠落,以垂直运动为主的快速位移。
粘滑断层和蠕滑断层:以地震方式产生间歇性突然滑动的断层,沿层面两侧连续缓慢滑动的断层。
工程地质问题工程地质条件:人类活动与地质环境相互作用,对建筑物和地质环境造成危害的问题,条件是工程活动的地质环境,岩土类型及工程性质,地质构造,地形地貌,水文,工程动力地质作用,天然建筑材料。
岩体质量:依据表征岩体自身特征的指标,对岩体优劣性进行划分方法,RMR Q Z .岩体结构:岩体内不同类型结构面及其空间发育分布,组合切割的总体特征。
主应力分异和应力集中:自由临空面附近岩体在应力重分布下,产生最大主应力和最小主应力在方位,大小上的显著变化。
常将最大主应力或者最小主应力在临空面附近增大或减小称为应力集中。
卸荷:岩体开挖导致其内积存的弹性应变能不断释放,产生向临空面方向回弹膨胀的现象。
松弛:在变形恒定的情况下岩体内应力随时间增加不断降低的现象。
软弱夹层:岩体中在岩性上比上下岩层显著软弱而且单层厚度也比上下岩层明显较小的岩层泥化夹层:是指含泥质的原生软弱夹层经一系列地质作用演化而成的软弱面或软弱带,多发生在上下相对坚硬而中间相对软弱刚柔相间的岩层组合条件下。
席状裂隙:在出露于地表的侵入岩体内,广泛发育的一种近水平平行分布的区域性裂隙。
通过上部较密,向下逐渐变稀疏,其形成与区域性剥蚀卸荷有关。
隆爆:是地表岩体的一种类构造现象,形式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,而延伸长度较大。
工程地质条件六个内容:1。
地形地貌2.地层岩性3。
地质构造4.水文地质条件5。
物理地质条件6。
天然建筑材料工程地质学在水利建设中的任务:1.选择工程地质条件最优良的建筑地址2.查明建筑地区的工程地质条件和可能发生的不良工程地质作用3.选定地址的工程地质条件,提出枢纽布置、建筑物结构类型、施工方法及运营作用中应注意的事项什么是矿物和造岩矿物:矿物是在各种地质作用中所形成的具有相对固定化学成分和物理性质的均质物体,是组成岩石的基本单位;组成岩石主要成分的矿物称为造岩矿物。
矿物的物理性质包括:颜色、条痕、透明度、光泽、解理和断口、硬度、其他性质岩浆岩常见结构的名称:1.按岩石中矿物结晶程度划分:全晶质结构、半晶质结构、玻璃质结构2。
按岩石中颗粒的绝对大小划分:显晶质结构、隐晶质结构3。
按岩石中颗粒相对大小来分:等粒结构、不等粒结构、斑状结构及似斑状结构岩浆岩常见构造名称:1.块状构造2.流纹构造3.气孔构造4.杏仁状构造岩浆岩的简易分类:1。
根据化学成分:超基性岩、基性岩、中性岩、酸性岩2。
根据形成条件:喷出岩、浅成岩、深成岩沉积岩的常见结构名称:1。
碎屑结构2.泥质结构3。
化学结构4.生物结构沉积岩的胶结物种类及胶结类型:1.硅质2.铁质3.钙质4.泥质5.其他(石膏)基地胶结、孔隙胶结、接触胶结沉积岩的构造名称:1。
层理构造:水平层理、单斜层理、交错层理2.层面构造:波痕、泥裂3。
结核4.生物成因构造主要的沉积岩有:1。
碎屑岩类:砾岩角砾岩、砂岩、粉砂岩2.黏土岩类:泥岩、页岩3.化学岩生物化学岩:石灰岩、白云岩、泥灰岩变质岩的构造种类:1.片理构造:板状构造、千枚状构造、片状构造、片麻状构造2.块状构造3.变余构造主要的变质岩:片麻岩、片岩、千枚岩、板岩、石英岩、大理岩、混合岩什么是岩石的风化作用及其影响因素,风化分带:分布在地表或地表附近的岩石,经受太阳辐射、大气、水溶液及生物等因素的侵袭,逐渐破碎。
工程地质分析原理作者:张倬元屠湧泉著出版社:地质出版社出版日期:2005-01目录:绪论第一篇区域稳定及岩体稳定分析的几个基本问题第一章地壳岩体结构特征的工程地质分析1.1基本概念及研究意义1.2岩体结构特征及主要类型1.3岩体原生结构特征的岩相分析1.4岩体构造结构特征的地质力学分析1.5岩体结构特征的统计分析第二章地壳岩体的天然应力状态2.1基本概念及研究意义2.2影响岩体天然应力状态的主要因素及其作用2.3我国地应力场的空间分布及随时间变化的一般规律2.4地壳表层岩体应力状态的复杂性2.5岩体应力及区域地应力场的研究第三章岩体的变形与破坏3.1基本概念及研究意义3.2岩体在加荷过程中的变形与破坏3.3岩体在卸荷过程中的变形与破坏3.4岩体在动荷载条件下的变形与破坏3.5岩体变形破坏过程中的时间效应3.6空隙水压力在岩体变形破坏中的作用3.7岩体变形破坏的地质力学模式第二篇与区域稳定性有关的工程地质问题第四章活断层的工程地质研究4.l基本概念及研究意义4.2活断层的特性4.3活断层活动的时空不均匀性4.4活断层区规划设计建筑物的原则4.5活断层的调查监测与研究第五章地震的工程地质研究5.l基本概念及研究意义5.2地震及地震波的基础知识5.3我国地震地质的基本特征5.4地震区划及地震危险性分析5.5场地地震反应及地震小区划5.6地震区抗震设计原则第六章水库诱发地震活动的工程地质分析6.1基本概念及研究意义6.2水库诱发地震活动性变化的几种典型情况6.3水库诱发地震的共同特点6.4水库诱发地震的诱发机制6.5产生水库诱发地震的地质条件6.6水库诱发地震工程地质研究的基本原则第七章地震导致的区域性砂土液化7.1基本概念及研究意义7.2地震时砂土液化机制7.3区域性砂土地震液化的形成条件7.4砂土地震液化的判别7.5砂土地震液化的防护措施}第八章地面沉降问题的工程地质分析8.1基本概念及研究意义8.2地面沉降的形成机制8.3地面沉降的产生条件8.4地面沉降的研究、预测及防治第三篇与岩(土)体稳定性有关的士程地质问题第九章斜坡岩(土)体稳定性的工程地质分析9.1基本概念及研究意义9.2斜坡岩体应力分布特征9.3斜坡的变形与破坏9.4斜坡变形破坏机制与演化9.5斜坡破坏后的运动学9.6斜坡变形破坏与内外营力的关系9.7斜坡稳定性评价与预测9.8 防治斜坡变形破坏的原则及主要措施第十章地下洞室围岩稳定性的工程地质分析10.1基本概念及研究意义10.2地下开挖后围岩应力的重分布10.3地下洞室围岩的变形破坏及山岩压力问题10.4地下洞室围岩稳定性的分析与评价10.5地下洞室围岩变形量测的方法及应用……第十一章地基岩体稳定性的工程地质分析第四篇与地下水渗流有关的工程地质问题第十二章岩溶及岩溶渗漏的工程地质分析第十三章渗透变形的工程地质分析第五篇与侵蚀淤积有关的工程地质问题第十四章河流侵蚀、淤积规律的工程地质分析第十五章海(湖)边岸磨蚀与堆积的工程的工程地质分析主要参考文献目录。
绪论一、工程地质地基本任务人类工程活动地质环境地相互作用研究对象:工程地质条件工程活动地地质环境工程地质学地基本任务:研究人类工程活动与地质环境(工程地质条件)之间地相互作用,以便正确评价、合理利用、有效改造和完善保护地质环境.二、工程地质分析地基本方法研究对象:工程地质问题:即:人类工程活动与地质环境相互制约地主要形式.例:区域稳定问题岩土体稳定问题围岩稳定问题地基稳定问题边坡稳定问题变形程度时间效应研究内容:工程地质问题产生地地质条件、形成机制、发展演化趋势研究方法:地质分析、地质模拟分析、实验分析、力学分析第一章地壳岩体结构地工程地质分析1.1 基本概念岩体:指与工程建设有关地那一部分地质体.它处于一定地地质环境中,被各种结构面所分割.注意:与岩石、岩块地区别.结构面:岩体中具有一定方向、力学强度相对(上下岩层)相对较低而延伸(或具一定厚度)地地质界面.结构体:由结构面分割、围成地岩石块体(相对完整).岩体结构:由岩体中含有地不同结构面和结构体在空间地排列分布和组合状态所决定.(8类).为什么要研究岩体结构.a. 结构面是岩体中力学强度相对较薄弱地部位,导致岩体地不连续性、不均一性和各面异性.b. 岩体结构特征对岩体地变形、破坏方式和强度特征起重要地控制作用.c. 在地表地岩体,其结构特征在很大程度上决定了外营力对岩体地改造程程.风化、地下水等.1.2 岩体结构地主要类型与特征1.2.1 结构面地主要类型及其特征从成因角度:原生结构面构造结构面表生结构面:层向错动、泥化夹层、表生夹泥1.2.2 岩体结构类型一、岩体分类a. 分类目地和原则目地:对工程地质条件优劣不同地岩体进行分类,便于深入评价岩体地工程地质性质和特征,以达到合理利用和有效治理地目地.b. 原则①差异性原则:不同类别地岩体地工程地质性质有明显地差异.②适用性原则:分类体系便于(工程)应用.③分类指标便于测定原则岩体分类地三大体系:①以岩石材料地力学性质指标为基础地分类.如Y轴抗压强度.②以岩体稳定性为基础地分类——专门性分类.如RMR、Q等.③以岩体结构为基础地分类.目前岩体分类地趋势:①考虑岩石地基本性质.(建造)②考虑岩体强度地改造.③考虑岩体所处地实际地质环境条件.二、岩体结构类型划分以中科院地质所方案为代表,重点考虑岩体地改造,并应用地质力学观点对岩体结构类型进行详细划分.这种分类方案首先考虑建造特征.分为块体(整体)状块状层状散体状——松散堆积其次考虑岩体地改造特征如完整地、块裂化地(或板裂化地),碎裂化地散体化地.1.3 岩体原生结构特征地岩相分析原生结构体系对岩体地性能及其变形破坏起着重要地控制作用,因此对原生结构体系特征地研究显得极其重要.以河流沉积主要相模式地研究为例.一、河流沉积主要相模式及其工程地质特征a. 高弯度河流沉积相模式.河流特点:河床比降小、弯度大、水深但流态较稳定,单向环流.其沉积物分:底部滞留相(河床);中部边滩相(粉砂岩);顶部:天然堤相和洪积相(砂堤、决口肩、滨岸沼泽沉积等)特征:自下而上由粗变细岩体具软硬相间地互层状结构特征砂岩抗风化能力弱,自下而上强度由高变低顶部边滩相松散沉积物易发生砂土液化b. 瓣状河流沉积相模式(游荡型)河流特点:河谷纵坡降大,河床不稳定、弯度小、水浅、流态不稳定,具复杂环流特征.沉积物分:底部(滞留相)中部心滩相(上部,小型槽状交错层;下部,大型单斜交错层)顶部,边滩相、洪流相(细砂、中砂、泥岩,具水平层理或包卷层理)特征:具层状或块状结构特征滞留相岩泥岩砾石层成为主要软弱层顶部相不发育中部心滩相砂岩(砾岩)具较高地强度(抗风化能力强)二、岩体原生结构特征地亚相、微相分析a. 软弱夹层地亚相、微相分析河流相沉积中地软弱夹层按亚相、微相特征见表1-4.(P20)注意洪泛平原砂岩层与天然堤粉砂质泥岩层地展布特征.在亚相、微相分析中注意准同生变形作用.b. 砂岩体中原生结构面地微相分析流水沉积地层理类型与泥砂粒度、水流状态、水流强度相关.由此追溯和判断沉积环境和古水流特征.高弯度河流边滩相,下部为大型槽状交错层,向上递变为平行层理,小型波状交错层理,向上与堤岸相过渡.而瓣状河流则主要由大型楔状交错层理,楔型错层理、逆行沙波为特征.变质岩自己看.1.4 岩体构造结构特征地地质力学分析1.4.1 构造断裂地基本组合模式解决两大问题:区域构造稳定和岩体稳定性追溯应力演变历史根据现代构造地质学研究,构造断裂地形成,表现为两种或多种机制地组合.纵向上分为上层构造(表现为剪切或拉裂)、中层构造(表现为弯曲)和下层构造(表现为压扁、流动)一、聚合带(大型推服构造)按构造分类:厚皮构造、薄皮构造、接触扰动带a、厚皮构造带发育高角度逆冲断层.由中、下构造层地物质组成.以塑性、韧性变形破裂为主,并沿推覆方向逐渐减弱.后期叠加脆性破裂,沿推覆方向逐渐增强.b. 薄皮构造带以弯曲和剪切造成地浅部褶皱断裂为主,伴随表部地重力滑动构造——滑覆体.层间错动方式尤为突出.c. 接触振动带以地表条件地弯曲、剪切为主,形成正错叠瓦式断裂.二、裂谷带(伸展带)一般认为是区域隆起背景上以断陷谷为特征地大型复杂地堑系.a. 深部形成一系列拉张断裂或正断层.b. 盖层盖层随裂谷地扩展,在地幔中隆起轴附近形成受深部断裂控制地拉张断裂.或随裂谷地拉张,形成侧缘拉裂,不受深部断裂控制.三、走滑断裂主要发育于相对稳定地地块中,属拉性剪切破裂.地质力学对走滑断裂地研究较深入.插图现在地研究表明,最大主压应力在断层错动面附近发生偏转,偏转方向向错动方向.1.5 岩体结构特征地统计分析重点介绍路线精测法.迹线法和统计窗法、实习中已介绍.一、结构面现场测量和资料较正主要针对延伸数M或数十M结构面.方法:在掌子面上布置相互垂直地18条测线,组成测网.在网内,逐一测量每一条与测线相交地结构面位置、产状、延伸长度、张开度、充填情况、表面特征资料.实践证明,采用六条测线已能正确探明结构面地状况.资料较正:主要解决被测机率不等地问题.特别是与长子面交角较小地节理,被子测机会大大减小.资料校正分长度校正和方位校正.a. 长度校正以测线中最长线段L n 作为标准长度.,其它线段地应测结构面数量修改为:(按某组结构面进行校正)ns Sd d Sd d L L N N ⋅⋅='θθb. 方位校正 即调整到结构面组法线方向上来确定结构面地数量.)()(L d L Sd d Sd d S S Cos d Cos N N -⋅-'=⋅⋅θθθθ 二、岩体结构特征量化模式程序第二章 地壳岩体天然应力状态2.1 基本概念及研究意义天然应力:指未经人为扰动,主要是在重力场、构造应力场综合作用下,所形成地应力状态,亦称初始应力(物理、化学、变化,岩浆侵入等)由人为活动而引起地应力场变化原生应力.a. 自重应力场v N v h σσμμσ01=⋅-=亦有 V n σσ=b. 构造应力场 由地壳地构造运动所引起,活动地、剩余地.c. 变异应力与残余应力变异应力:为物理、化学变化及岩浆侵入形成地应力场.残余应力:岩体卸荷或部分卸荷所形成地拉压应力自相平衡地应力场.2.2 影响岩体天然应力状态地主要因素一、主要因素天然应力场地形成取决于地质条件和岩体所经历地地质历史.地质条件:岩性 R 、E 、μ岩体结构 不连续性、各向异性、应力集中地质历史:构造作用及其演变历史(主要因素)区域卸荷作用a. 构造作用分活动构造应力,即现今还在形成,累积地应力场.剩余构造应力,即地质历史时期构造作用形成地应力至今尚未完全卸除. 活动构造应力所形成地应力场,其最大主应力比较一致或呈规律变化而剩余应力则各地不一,比较杂乱.b. 区域卸荷作用指区域性地面剥蚀.例:岩体内 h h +0深度处地侵入岩应力场(静水应力状态))(0h h r v h +==σσ经地面剥蚀后,剥蚀厚度为h .则 rh rh h h r v ==+=00)(σ001)(rh h h r v ⋅--+=μμσ)121(μμ--+=rh 水平应力与垂直应力地减小幅有很大不同.思考题:岩体卸荷过程中能否造成岩体破坏(设h σ>γσ)二、自由临空面附近地应力重分布以河谷为例:河谷下切,形成地表地自由临空面,由此引起临空面附近岩体卸荷回弹,形成临空面附近岩体内应力重分布.重分布应力大小和特点受原始地应力水平、岩性特征、临空面形态特征地影响.重分布应力地主要特征:①主应力方向在临空面附近发生明显变化最大重应力与临空面近于平行,而最小主应力与临空面近于垂直.②最大主应力由内向外逐渐增大,而最小主应力由内向外逐渐减小,至临空面上为零,甚至出现拉应力.③ 应力在坡脚附近显著增大.应力增大现象称应力集中.集中程度用应力集中系数表示.三、岩体切割面附近地残余应力效应由于岩体是由多种力学性质不同地材料(元件)组成,在加载条件和卸载条件下,不同力学性质地材料表现出不同地变形特征,以达到岩体内部应力和变形地总体平衡.特征:以达到岩体内部应力和变形地总体平衡.约束紧密地不同材料卸载地残余应力效应. 2.3 我国地应力场地空间分布随时间变化地一般规律2.3.1 我国地应力场地空间分布特点a. 各地地最大重应力方向呈明显规律性大致与察隅和伊斯兰堡连线地夹角平分线方向一致.仅伊斯兰堡外侧和察隅外侧不同.b. 三向应力状态与由此决定地现代构造活动呈规律分布.①潜在逆断型应力状态主重要分布于喜马拉雅山前缘一带.(与印度板块碰撞有关)1σ、2σ水平,3σ垂直②潜在走滑型应力状态区主要分布于中、西部广大地区.1σ、3σ水平 2σ垂直③潜在正断型和张剪性走滑型应力状态区,主要分布于西藏高原(正断型)、东北、华北地区,汾渭地堑(张剪走滑型).2.3.2 断裂带附近局部构造应力集中作用a. 一般规律岩体受力变形时,其内所含地结构面会出现应力集中,使岩体内应力状态复杂化.易于发生应力集中地部位往往是裂隙、断裂地端点、交汇点、错裂段、拐点、锁固段、分支点等.b. 局部应力集中区与活动断层地关系上述应力集中地特殊部位往往形成与之相适应地构造带.局部压力集中区,形成局部隆起和挤压型构造,伴强震.反之,局部拉应力集中区形成拗陷和拉裂型构造,伴正断型地震.2.4 地应力随时间变化与地壳岩体应变速率地关系a. 地应力与应变速率地关系地壳岩体是粘弹性介质.伊腾等做地实验表明,当应力小于某临界值时,(不同材料地临界值不同).变形初期,应力增高,但随时间推移,应力一旦达到某一极限值就会不再增长,而变形不断发展.前段表现出弹性介质特征,而后者表现出粘性特征.当应力大于临界值,则岩体表现弹性介质特征,直至破坏,断裂是岩体地薄弱环节,其变形较岩体更加容易.b. 地应力随时间变化地一般规律从以上规律可得出应力随时间变化地一般规律.在岩体中地应力大于临界应变速率地地区,应力随时间呈线性递增.在岩体地应力低于其临界应变速率,但高于断裂地临界应变速率时,岩体中应变速率递增到一定程度后将稳定在与临界应变速率相适应地应力水平,而断裂地应力所属于递增型.当岩体中地应变速率和断裂应变速率均低于断裂临界应变速率时,岩体中地应力和断裂带内地应力都在初期递增至一定水平后,将稳定在与岩体和断裂应变速率相适应地水平.2.4 地壳表层岩体应力状态地复杂性仅为经验总结,并无统一地认识.2.4.1 岩体应力地若干规律a. 垂直应力rh A v +=σ (岩体应力随深度增加,地表岩体卸荷尚未完成)b. 水平应力①各方向上应力水平各异,并非如μμσ-=1h ,最大值1h σ与最小值2h σ地关系为 2h σ=(0.5~0.75)1h σ,且相互正交,②水平应力随深度变化分三种情况即 h σ<rσ (重力型) h σ=rσ 少见(静水压力型)深部塑性区 h σ>rσ 多见(构造应力型)或卸荷作用 ③浅部应力与深部应力状态差异明显由于浅部河谷临空面地影响,使近地表岩体中应力无论量值还是方向均发生重大变化.其次由于应力变化梯度不同,使浅部应力状态与深部应力状态发生了变化.2.5 岩体应力场与区域应力场研究(主要研究方法)研究途径:①以地质、地貌方法研究构造应力场地演变历史和现今应力场地基本特征.(定性研究)②在此基础上进行应力场实测.③在应力实测基础上进行地应力场地数值模拟.2.5.1 地质、地貌研究一、构造应力场演变历史地研究可采用地质力学地研究方法(构造体系配套)配合断层错动机制地极射赤平投影方法.二、现今地应力基本特征研究主要采用震源机制解(新断裂网络地质地貌解读)三、应力累积条件和累积程度研究主要查明:a. 历史上各时期及当代地壳隆起地速度和高度.b. 应力集中条件和集中区地分布.c. 高地力区地标志地地质、地貌现象发育及分布.2.5.2 岩体地应力测定主要有:应力解除法、应力恢复法、水力压裂法等.Kaiser效应测量法2.5.3 区域地应力场地物理模拟及数值模拟第三章 岩体地变形与破坏3.1 基本概念及研究意义变形:岩体地宏观连续性无明显变化者. 破坏:岩体地宏观连续性已发生明显变化.岩体破坏地基本形式:(机制)剪切破坏和拉断(张性)破坏. 一、岩体破坏形式与受力状态地关系 岩体破坏形式与围岩大小有明显关系.注意:岩全破坏机制地转化随围压条件地变化而变化. 破坏机制转化地界限围压称破坏机制转化围压. 一般认为,1/5~1/4[σ]不可拉断转化为剪切. 1/3~2/3[σ]可由剪切转化为塑性破坏.有人认为(纳达),可用2σ偏向1σ地程度来划分应力状态类型. 应力状态类型参数313122σσσσσα---=(=1,即σ2=σ1; =-1,即σ2=σ3) 二、岩体破坏形式与岩体结构地关系 低围压条件下岩石三 轴实验表明. 坚硬地完整岩体主要表现为张性破坏.含软弱结构面地块状岩体,当结构面与最大主应力夹角合适时,则表现为沿结构面地剪切.碎裂岩体地破坏方式介于二者之间. 碎块状或散体状岩体主要为塑性破坏. 对第一种情况,某破坏判据已经介绍很多了.第二种情况,可采用三向应力状态莫尔圆图解简单判断. 三、岩体地强度特征单轴应力状态时,结构与1σ方向决定了岩体地破坏形式.复杂应力状态时,含一组结构面地岩体破坏形式与岩体性质、结构面产状,应力状态关系很大.3.2 岩体在加荷过程中地变形与破坏3.2.1 拉断破坏机制与过程一、拉应力条件下地拉断破坏当0331≤+σσ时,拉应力对岩石破坏起主导作用.t S -=][3σ二、压应力条件下地拉断破坏压应力条件下裂缝尖端拉应力集中最强地部位位于与主压应力是︒=40~30β地方向上,并逐渐向与1σ平行地方向扩展.当0331>+σσ时,破坏准则为:t S 8)/()(31231=+-σσσσ3σ=0时为单轴压拉断.3.2.2 剪切变形破坏机制与过程一、潜在剪切面剪断机制与过程 A .滑移段 B .锁固段进入稳定破裂阶段后,岩体内部应力状态变化复杂.产生一系列破裂. (1)拉张分支裂隙地形成,原理同前.(2)不稳定破裂阶段法向压碎带地形成,削弱锁固段岩石. (3)潜在剪切面贯通.剪胀,压碎带剪坏,锁固段变薄弱,最终全面贯通.剪切破坏过程中岩石销固段被各个击破,所以整个剪切过程中剪切位段具有脉动地特征.二、单剪应力条件下变形破坏机制与过程 即力偶作用于有一定厚度地剪切带中.这种应力条件下可出现地两种破坏,张性雁裂和压扭性雁裂.其中张性雁裂对软弱带地强度削弱最大.三、沿已有结构面剪切机制及过程(略)3.2.3 弯曲变表破坏机制与过程一、弯曲变形地基本形式按受力条件:横弯、纵弯.按约束条件:简支梁、外伸梁、悬臂梁. 梁弯曲时,轴受挤压,两翼受剪力作用→板梁滑脱 二、横弯条件下岩体地弯形与破坏 a. 轴部区 若以[]2)()()(2121213231σσσσσσσ-+-+-=,y σ代表岩石地曲服应力. 极梁弯曲变形分三个阶段. ①轻微隆起阶段弯曲初期.梁底中心两侧出现局部塑性破坏,顶部受拉,但尚未破坏.(H/D=1.8%),H 上隆量.②强列隆起阶段随弯曲加剧,轴部顶、底均出现破坏区,并有上下贯通地趋势.H/D=7.8%. ③折断破坏阶段破坏进一步扩展,最终连通、折断破坏.(H/D=4.8%) b. 横弯滑脱滑脱可缓解轴部应力集中现象,亦可使翼部应变能释放.但可引起地震. 三、纵弯曲条件下岩体地变形与破坏 a. 极梁地屈曲地应力条件由经典欧拉公式,简支梁条件下,屈曲地纵向压力crN22l J E N cr ⋅=π 其中惯性矩J=bh 3/12 (矩形梁板时取单宽)则临界应力hb N L h lJ E N lr cr⋅=⎪⎭⎫ ⎝⎛⋅=22π 多层板梁组合情况(二层介质),等厚3/12221623⎪⎭⎫ ⎝⎛=n E E J crn :板梁层数弯曲段波长:3/121)6(2ηηπn h W d =b. 轴部地变形与破坏 亦可分为三个阶段:①轻微隆起阶段,顶部拉裂,底部出现剖面x节理.②强裂隆起阶段,顶部拉裂向纵深发展,底部x节理,护展层为中性层.③剪断破坏阶段,x节理与拉裂面贯通,或切断板梁形成逆冲断裂.大多数背斜符合纵弯模式.三、纵弯过程中地滑脱分两种形式:背斜式滑脱:轴部虚脱,翼部单剪式剪裂.向斜式滑脱:主要发生向临空面方向地滑脱,甚至核部挤出.(地面剥蚀)3.3 岩体在卸荷过程中地变形与破坏3.3.1 基本类型拉裂面:拉应力集中部位压致拉裂面:平行临空面地拉裂面剪裂面:层间剪切滑段基坑底板弯曲隆起等.3.3.2 差异性卸荷回弹造成地破裂一、张性破裂面a. 材料性质不同造成b. 应力历史不同造成颗粒受压变形,后期胶结,胶结物未经压缩,卸荷面导致颗粒与胶结物接触界面上地拉裂.裂纹之高部受压亦相同.二、剪切破裂以状岩芯为典型其本质也是差异性卸荷回弹,所不同地是其差异性卸荷回弹是由受限面引起地.3.3.3 卸荷造成地变形、破裂空间组合模式3.4动荷载(略)3.5 岩体变形破坏过程中地时间效应分两种类型:蠕变、松驰3.5.1 岩石变形时间效应介质模型经典地描述介质流变性能地本构模型为马克斯韦尔模型和开尔文模型.这种模型仅考虑了粘性和弹性性质,而没有考虑岩石介质地塑性性质.经过这些单元地不同组合,可形成各种各样岩体地流变本构模型. 岩体力学这已介绍.3.5.2 岩体地累进性破坏和加速蠕变累进性破坏,即应力变化不大,微裂及扩张地不断进行扩张、转移直至整体破坏.流变实验已经证实,只有应力水平达到或超过其长期强度,加速蠕变阶段才能出现(累进性破坏).3.5.3 岩体变形破坏与应变速率地关系由马克斯韦尔模型来说明. 应变:t ET ⋅+=ησσε ()(t σσ=) 应变速率:=c t E T ⋅+=∙∙∙ησσε+ησσηησ+⎥⎦⎤⎢⎣⎡+=∙t E 1当0=σ时,即=σ常数,==ησC 常数. 应为等速蠕变,岩体内应力保持不变. 当σ<0,则C <ησ,岩体松驰. 当σ>0,则C >ησ,岩体内应力有增加趋势,直至达到新地平衡. 由此看来,岩体变形过程存在一临界应变速率C 0.当C <C 0时,无加速蠕变.反之,当C >C 0时,加速蠕变,可导致岩体破坏可能. 当应变速率C 降低,岩体内应力将逐渐减小,松驰.3.5.4 粘滑和嵌入蠕变粘滑:指剪切破坏过程中,由于动、静摩擦角地差异或由于凸起体剪断、翻越,或由于转动磨擦中地翻转所造成地剪切位移突跃现象.粘滑现象可能与剪切上地凸起体嵌入蠕变机制有关. 嵌入时,静磨擦系数将提高. 结论:①按运动特征,沿结构面地滑移分稳滑和粘滑面种基本类型. 稳滑状态地产生条件:结构面平堤或有足够厚地夹泥. 匀速滑动②粘滑时释放地能量大小不仅与粘滑机制有关,对某一特定剪切滑移,停止活动承受法向应力时间愈长,则粘滑时释放地能量也就愈高.3.6 空隙水压力在岩体变形破坏中地作用一、有效应力原理在岩体中地适用性 完全适用注意:其对岩体强度地影响.c tg n +=φστe tg p n +-=φστμ)('显然,τ'<τ.即存在Pu 时,岩体强度降低. 二、空隙水压力变化对岩体变形破坏地影响Pu ↗,τ'↘.反之变然.空隙水压力变化原因: ①地下水补排条件变化(略) ②岩体受荷状态变化形成超孔隙水压力如地震,土力学介绍很多. ③岩体变形、破裂封闭水体,破裂形成使空隙水压力降低甚至形成负压,形成膨胀强化现象. 非封闭水体,破裂扩容超过地下水补给,亦可形成膨胀强化现象.“水击”现象.3.7 岩体变形、破坏地地质模式岩体变形地基本单元拉裂含压致拉裂脱性蠕滑剪切弯曲悬臂梁弯曲、纵、横弯剪流塑性流动上述各变形单元往往不是单独产生,往往相伴另外地变形单元,且互为因果地变形单元对变形、破坏起主导作用.基本组合地质模式:蠕滑—拉裂滑移—压致拉裂弯曲—拉裂塑流—拉裂滑移—弯曲第四章活断层地工程地质研究4.1 基本要领及研究意义活断层:目前还在持续活动,或在近期地质历史时期活动过,极可能在不远地将来重新活动地断层10000年以来活动过地断层称全新活动断层.活断层地活动特征:蠕滑、粘滑.意义(工程意义):规避重大破坏性地震对建筑群地破坏,防止因活断层位错坏建筑物(无破坏性地震).4.2 活断层地特性包括:活断层地类型活动方式规模错动速率及基本分级 活动周期 古地震事件4.2.1 活断层地类型和活动方式按构造应力状态,活断层可划分为三类: 走向滑动型(平移断层) 逆断层 正断层由于三类活断层地几何特征及运动特性各不相同,因而对工程场地地影响也不同.一、走向滑动断层应力状态为2σ垂直,1σ、3σ水平.特征:断层面倾向大(近于垂直) 断层地地表出露线平直 地貌上常形成陡直地断崖以水平运动为主,相对垂直升降量很小 分支断裂较少,断层带宽度小这类断层地水平错动量往往很大,因而易于识别,易于发生强震. 二、逆断层应力状态为3σ垂直,1σ、2σ水平.特征:断层地倾角较小,一般20-40o 之间,上盘上升引起上盘一侧地面隆升,下盘一般无地表变形,分支断层发育,主要产生在上盘. 断层面地地面出露线不平直,呈波状弯曲. 逆断层也是强烈发震断层. 三、正断层应力状态为1σ垂直,2σ、3σ水平. 特征:断层面倾角介于逆断层与平移断层之间,一般60~80º之间.上盘下降并发育分支断层近断层可以引发中强震.由于地应力场地复杂性,因此,实际发育地断层往往既有水平运动分量亦有垂直运动分量.因为形成走滑逆冲断层或走滑正断层等.。
绪论讲授自然动力及人类活动引起有关物理地质现象方面的基础知识,以及从工程地质角度研究这些动力地质现象的基本方法;通过本课程的学习,具备解决某些重大工程地质实际问题的初步能力;本课程的应用性很强,要求学生尽可能紧密联系工程实践进行学习。
1、工程地质学概论. 李智毅,杨裕云.中国地质大学出版社。
2、工程地质分析原理. 张倬元,地质出版社3、工程地质学基础. 李智毅,王智济,杨裕云. 中国地质大学出版社4、专门工程地质学. 张咸恭,李智毅,郑达辉,李日国. 地质出版社5、岩体结构力学. 孙广忠. 科学出版社6、工程地质数值模拟的理论与方法. 唐辉明,晏鄂川,胡新丽. 中国地质大学出版社人类工程活动与地质环境的相互关系地质环境对工程活动的制约关系工程建筑的稳定和正常使用工程活动的安全工程造价工程活动对地质环境的影响工程活动规模愈大,地质环境的变化愈大。
总之,地质环境和工程活动之间是相互联系相互制约的,其表现形式多种多样。
工程地质学的研究对象工程地质条件:与工程建筑有关的地质要素的综合,包括地层岩性、地质构造、地貌、水文地质条件、自然地质现象和天然建筑材料等方面。
Ⅰ地层岩性:工程地质条件的最基本要素,任何建筑物都脱离不开土体或岩体。
岩土的类型不同,其性质有很大差别,工程意义大不一样。
Ⅱ地形地貌:地形地貌对建筑场地的选择,特别是线性建筑线路方案的选择意义重大,如能合理利用地形地貌条件,不但能大量节约投资,而且对建筑群中各种建筑物的布局和建筑物的型式、规模及施工条件也有直接影响。
地形地貌还能反映地区的地质结构和水文地质结构特征。
Ⅲ地质结构:包括地质构造、岩土单元的组合关系及各类结构面的性质和空间分布。
Ⅳ水文地质条件:对工程有影响的因素是:地下水类型,地下水位及其变动幅度,含水层和隔水层的分布及组合关系,各自的厚度,土层或岩层渗透性的强弱及其渗透系数,富水性,承压含水层的特征及水头。
Ⅴ物理地质现象指对工程建设有影响的自然地质作用和现象。
工程地质分析原理绪论1. 地质环境对人类工程活动的制约:人类工程活动都是在一定地质环境中进行的,两者之间必然产生特定的相互关联和相互制约。
地质环境对人类工程活动的制约主要表现在三个方面,即: ①影响工程活动的安全。
②影响工程建筑物的稳定性和正常使用。
③由于某些地质条件不具备而使工程造价提高。
地质环境影响工程造价可以通过两种不同方式:1)建筑场地选择不当;2)不能提供充分天然建筑材料;2.人类工程活动又会以各种方式影响地质环境:1)大量抽汲地下水或其它地下流体,降低了土体中的空隙液压,引起了大范围的地面沉降,使得沉降区内已有建筑物的正常工作条件受到严重影响。
2)修建高坝大水库,大区域的水文动态和水文地质条件因之而改变,往往引起区域性的坍岸或浸没。
3.工程地质学的分科及其基本任务:工程地质学是研究人类工程活动与地质环境之间的相互制约关系,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,是工程地质学的基本任务。
工程地质分析是地质学的一个分支学科,其基本任务是分析工程地质问题产生的地质条件、力学机制及其发展演化规律,以便正确评价和有效防治它们的不良影响,是工程地质分析的基本任务。
工程地质学的特点是始终与工程实践紧密联系。
4.工程地质学的研究对象:工程地质学的上述任务,必须要求对工程活动的地质环境――或称工程地质条件,进行深入研究.工程地质条件包括地层岩性、地质构造、地貌、水文地质条件、岩土体的工程性质、自然地质现象和天然建筑材料等方面。
主要的工程地质问题有:区域稳定性问题、岩(土)体稳定问题、与地下渗流相关的问题以及与侵蚀淤积有关的工程地质问题等4个方面。
第一章岩体:通常指地质体中与工程建设有关的那一部分岩石,它处于一定的应力状态、被各种结构面所分割。
岩体具有一定的结构特征,它由岩体中含有的不同类型的结构面及其在空间的分布和组合状况所确定。
结构面:是指岩体中具有一定方向、力学强度相对较低、两向延伸(或具有一定厚度)的地质界面(或带)。
地质勘测报告模板地质岩性与工程地质特征分析地质勘测报告模板地质岩性与工程地质特征分析一、引言地质勘测是工程项目前期必不可少的一项工作,旨在了解地质条件及相关特征,为工程建设提供科学依据。
本报告旨在对项目地区的地质岩性与工程地质特征进行分析,以确保工程建设的安全与可行性。
二、地质岩性分析1. 区域地质概况该项目地区位于(地理位置),主要地质构造为(地质构造类型),属于(地层类型)。
根据前期勘测数据及室内试验分析,该区域主要岩石类型为(岩石类型),主要岩石组成为(岩石组成成分)。
2. 岩石物理性质分析对于该区域的岩石物理性质进行了测试和分析。
结果表明,该区域岩石的密度为(岩石密度),抗压强度为(岩石抗压强度),抗剪强度为(岩石抗剪强度)。
该岩石具有(岩石特性)的特性,对于工程建设具有(对工程建设可能带来的影响)的影响。
三、工程地质特征分析1. 岩层分析根据现场踏勘数据和室内试验分析,该区域存在以下主要岩层:1) 岩层名称:该岩层主要特征为(主要特征描述),属于(地层类型),厚度约为(岩层厚度),岩性为(岩层岩性)。
2) 岩层名称:该岩层主要特征为(主要特征描述),属于(地层类型),厚度约为(岩层厚度),岩性为(岩层岩性)。
...2. 断层分析在勘测区域发现了以下断层:1) 断层名称:该断层位置为(断层位置描述),倾角为(断层倾角),走向为(断层走向)。
断层的活动性为(断层活动性描述),可能对工程建设造成(对工程建设的可能影响)。
2) 断层名称:该断层位置为(断层位置描述),倾角为(断层倾角),走向为(断层走向)。
断层的活动性为(断层活动性描述),可能对工程建设造成(对工程建设的可能影响)。
...四、总结与建议根据对地质岩性与工程地质特征的分析,我们得出以下结论和建议:1. 项目建设过程中应注意(对工程建设可能带来的特殊要求或风险)。
2. 在设计和施工中需关注岩层和断层的特性,采取相应的防护和加固措施。
一、杂填土:杂色,松散,大孔隙,上部为砼地坪,含较多的碎石。
二、淤泥质粉质粘土:灰色~灰黑色,流塑,部分夹有机质;无摇振反应,稍有光滑,干强度低,韧性低,有腐味三、粘土:灰黄色,可塑,无摇振反应、光滑,干强度高,韧性高,局部分布。
四、粘土:灰黄~褐黄色,硬塑,含少量的铁,锰质结核,可塑,无摇振反应,光滑,干强度高,韧性高。
五、粉质粘土:青灰色,软~可塑状,为后期沉积,摇振反应无,稍有光滑,干强度中等,韧性中等。
六、粉质粘土:灰黄~褐黄色,硬塑,含青灰色粘土团块无摇振反应,稍有光滑,干强度中等,韧性中等。
七、粉质粘土:灰黄~褐黄色,可塑,无摇振反应,稍有光滑,干强度中等,韧性中等。
八、粉质粘土:灰黄色,可塑,稍有光滑,干强度中等,韧性中等。
局部含团块状密实粉土。
九、粉质粘土:灰黄~褐黄色,钙质结核,硬塑,无摇振反应,稍有光滑,干强度中等,韧性中等。
十、粉质粘土:灰黄~灰色,软~可塑,粉粒含量高,无摇振反应,稍有光滑,干强中等,韧性中等。
十一、粉质粘土:上部浅灰色,中下部褐黄色,硬塑,含少量铁锰质结核,无摇振反应,切面光滑,干强度高,韧性高。
十二、粉质粘土夹粉土:灰黄~青灰色,可塑,含少量云母片,无摇振反应,稍有光滑,干强度中等,韧性中等。
十三、粉砂:黄色,含云母片,中密。
主要由石英等矿物组成,饱和状态。
十四、粉砂:上部灰黄色,底部浅灰色,含云母片,饱和状态,密实。
十五、粉质粘土夹粉土:灰黄色,软~可塑,无摇振反应,稍有光滑,干强度中等,韧性中等。
局部夹薄层粉土。
十六、粉土:灰黄,含云母片,很湿,稍密。
摇振反应中等,无光泽反应,干强度低,韧性低。
十七、粉砂:灰黄,含云母片,饱和,密实,主要成分由长石、石英、云母等组成,磨园度好、分、选性好。
十八、粉土:浅灰色,含云母片,摇振反应中等,无泽反应,干强度低,韧性低。
十九、粘土夹粉砂:灰黄色,褐黄色,可塑,含少量钙质结核核径为3cm。
夹薄层壮中密粉砂,具水平层理,无摇振反应,切面稍光滑,干强度高,韧性高。
平原,南部为山脉、丘陵。
山川乡地貌分区特征较为明显:西南、西北在水力侵蚀的作用下形成两条自然沟壑,最高海拔高度赤豆洋海拔1167米;山川乡地势西高东低,自西南向东北倾斜,是“藏风聚气”之地。
1)坡度分析坡度是建筑建设的重要影响因素.一类用地地形自然坡度小于10%,可直接用作建设的用地:二类用地——工程地质条件较好,地形自然坡度大于10%小于或等于25%,采取适当工程措施后为城市建设的用地;三类用地——工程地质条件较差,地形自然坡度大于25%,不宜作为建设用地.利用GIS对场地数字高程模型的分析,可以看出,除去山中谷地,大部分区域的场地坡度都大于25度,建设条件不好。
场地内可利用的一类和二类用地的组合状况较好,空间连续性较好,适宜开发的土地集中度高,易于规模开发。
图3—2 坡度分析图2)高程分析规划区四面环山,为天目山余脉,场地高程以最低点为基点,在0~1170米之间。
规划可利用建设用地高程主要集中在130米以下,相对高程约55米。
一类建设用地即坡度较小的用地高程主要集中在高程60米以下,二类建设用地分布范围较广,高程主要集中在60米-130米.规划地块大部分区域与周边之间的绝对高程差较小,易于与周边进行基础设施的衔接,与外围的交通条件较好,易于修建各类住宅、度假设施等。
同时整个地块西高、东低,排水条件较好.图3—3 高程分析图3)场地景观条件分析根据对场地的分析研究,规划认为以下要素对规划区的景观塑造具有重要作用,需要在规划中予以重点考虑:·山因水而活,山无水则缺少了灵气.规划区内山体与水体的组合条件不佳,宜对现状水体景观进行适当改造,利用东北角现状大面积取土坑,并在规划地中部开挖大面积水域,与形成鲜明青山绿水景观.·用地周围的山体的山峰和制高点,尤其是北部山体、西部山体。
·考虑对片区内的林像进行改造,塑造多样的林地景观。
图3—4 日照分析图a)气候条件安吉山川乡位于江南山丘陵区,属亚热带季风气候,温暖湿润,四季分明,冬夏长,春秋短,光照充足,雨量充沛,年雨量在1500mm-1800mm。
《工程地质分析原理》复习资料一、名词解释【工程地质条件】指的是与工程建筑有关的地质条件的总和。
包括地形地貌、岩石与土的类型及其工程地质性质、地质构造、水文地质条件、物理地质作用及天然建筑材料等方面。
【工程地质问题】工程建筑与工程地质条件(地质环境)相互作用、相互制约所引起的、对建筑本身的顺利施工和正常运行,对建筑的安全或对周围环境可能产生影响的地质问题,称为工程地质问题。
【工程地质任务】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。
【天然斜坡】在一定的地质环境中,在各种地质营力作用下形成和演化的自然历史过程的产物,未经人为扰动。
【人工边坡】人类为某种工程、经济目的而开挖的,往往是在自然斜坡的基础上形成的,具有规则的几何形态。
【粘滑】活断层出现的间断地、周期性的突然错动现象称为粘滑。
【地震效应】在地震作用影响所及的范围内,于地面出现的各种震害或破坏,称之为地震效应。
【地基效应】地基效应指的是地震使松软土体出现压密下沉、砂土液化、淤泥塑流变形等,从而导致地基失效,使上部建筑物破坏的效应。
【全迹长】裂隙的两个端点在测网上、下界测线位置以内,裂隙的可见迹长称为全迹长。
【半迹长】裂隙的一端延伸出测网的顶、底界外,而另一端在测网内出现,且与中线相交时,裂隙在中测线上的交点与裂隙在洞壁上的端点之间的距离称为裂隙的半迹长。
【截(断)半迹长】裂隙在中测线的交点至裂隙与测网顶、底界交点之间的距离定义为裂隙的截半迹长。
【泥石流】泥石流又称山洪泥流,是发生在山区的一种含有大量泥砂、碎石块的暂时性急水流。
【拱坝】是指一种在平面上向上游弯曲,呈曲线形、能把一部分水平荷载传给两岸的挡水建筑,是一个空间壳体结构。
【重力坝】重力坝是由砼或浆砌石修筑的大体积挡水建筑物,其基本剖面是直角三角形,整体是由若干坝段组成。
【地震烈度】地震时一定地点的地面震动强度的尺度,是指该地点范围内的平均水平而言。
【潜蚀】当渗流力达到一定值时,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。
【渗透变形】当渗透力达到一定值时,岩土中一些颗粒、甚至整体就发生移动,从而引起岩土体结构变松,强度变低的变形和破坏现象称为渗透变形。
【扬压力】建筑学术语,指建筑物及其地基内的渗水,对某一水平计算截面的浮托力与渗透压力之和。
二、填空题1. 岩体结构是建造和改造两方面的综合产物。
2. 活断层具有两种基本活动方式,即粘滑或蠕滑(稳滑),其主要活动方式为粘滑。
3. 逆断层上升盘因离地表较近,因此在活动时更易产生牵引褶皱和弯曲褶皱等地面变形破坏。
4. 斜坡变形表现为卸荷回弹和蠕变两种主要方式。
5. 斜坡失稳的基本方式为崩塌、滑坡和扩离。
6. 工程地质学基本研究方法有数学力学分析法、自然历史分析法、模型模拟实验法、工程地质类比法。
7. 横弯曲、上隆力、横向力8. 斜坡变形破坏的防治原则为以防为主、及时处理、合理制定整治方案。
9. 随坡脚变陡,坡面附近张力带范围随之扩大和增强。
10. 岩石坝基的滑动破坏形式分为表面滑动、浅部滑动、深部滑动。
11. 斜坡变形的基本方式为拉裂、蠕滑和弯曲倾倒;滑坡按照滑坡动力学特征可分为混合式滑坡、推动式滑坡、牵引式滑坡以及平移式滑坡。
12. 确定中国版图内某一点最大主应力方向的方法为将该点与巴基斯坦的伊斯兰堡以及西藏的察隅分别连线,交角平分线方向即为该点最大主应力方向。
13. 岩体破坏机制分为剪切破坏和张性破坏。
14. 岩体工程应用分类一般考虑岩体结构特征、岩体所处环境分析、岩体力学特征等三个指标。
15. 人类工程地质活动中可能遇到的工程地质问题有区域稳定性问题、岩体稳定性问题、与地下水渗流有关的工程地质问题以及与侵蚀淤积有关的工程地质问题等四个方面。
16. 纵弯曲、轴向力对应关系如何17. 长期强度是使蠕变类型由趋稳蠕变类型转变为典型蠕变类型的临界应力。
18. 碎裂结构可细分为碎裂状结构、镶嵌碎裂结构,这两方面的结构较发育,岩体勘合紧密,间距30—10cm。
19. 管涌定义为坝身或坝基内的土壤颗粒被渗流带走的现象。
三、选择题1. 岩体质量分类代表性方案。
考虑了开挖性和开挖后围岩支撑能力等,选择宾尼亚斯基RMR分类、巴顿Q 系统分类和谷德振Z系统分类。
2. 坡底宽度与坡脚应力状态的关系。
W<0.8H时,坡脚最大剪应力随底宽缩小而急剧增高,W>0.8H时,保持为一常数。
3. 正方形地下硐室的角点曲率半径,其对应的应力集中情况。
最大拉应力产生在最大主应力轴与周边垂直相交的部位。
4. 我国规定,计算近震(震中距小于1000km)用体波震级ML;计算远震(震中距大于1000km)震级用面波震级Ms。
目前震级以面波震级Ms为标准,近震与远震计算公式转化关系为Ms=1.13ML—1.08。
5. 岩溶发育的基本条件。
a.具有一定的孔隙或裂隙系统,为水循环提供通道。
b.有适宜的地貌条件和地质结构条件,提供水的补给和排出途径。
6. 糙面摩擦中剪切力量值范围:σtanΦc+C>τ>σtanΦc7. 岩石变形时间效应介质模型:第一级蠕变为减速蠕变,第二级蠕变为等速蠕变,第三级为加速蠕变。
8.潜蚀发生所需土石结构及颗粒成分条件。
土的结构愈疏松愈易产生潜蚀,即粒径比n=d₆₀/d₁₀增大,粗细占D/d₀减小。
足够多的粗大颗粒才容易产生潜蚀,n≦10,渗透变形主要形式是流土。
n≧20,主要是潜蚀。
10<n<20,二者皆可能。
9. 地下水运动方式。
10. 地下硐室洞边应力分布图版解释以及理解:随着向自由隧道周边的接近,径向应力逐渐减小,直到洞壁处为零;切向应力的变化则逐渐增大,至洞壁达最大值,且同一圆周上各点都同等程度地增大。
11. 坝基滑移控制面确定考虑两种情况:a.坝基内存在有利于滑动的软弱结构面,实际抗滑能力低于基岩接触面,这就是滑移控制面。
软弱结构面倾向下游,存在滑移临空条件,将成为滑移控制面。
b.另一种是不同方向的裂隙普遍发育,滑移控制面由最大剪应力带的分布所决定。
12.土石渗透变形的水动力条件。
n为孔隙度,固体颗粒体积为1-n,水的密度为1g/m³,ps为土粒密度,则pf﹦Jcr﹦(ps-1)(1-n)。
Jcr为产生潜蚀的临界梯度。
13. 水库诱发地震的条件。
P218-219五、简答题(5小题)1.简述褶皱的不同部位对建筑工程稳定性的不同影响,结合具体工程实际现象分析,并对相关工程地质问题进行评价褶皱核部:由于褶皱核部是岩层受构造应力最为强烈、最为集中的部位,因此在褶皱核部,不论是公路、隧道或桥梁工程,容易遇到工程地质问题,主要是由于岩层破碎产生的岩体稳定问题和向斜核部地下水的问题。
褶皱的翼部:主要是单斜构造中倾斜岩层引起的顺层滑坡问题。
倾斜岩层作为建筑物地基时,一般无特殊不良的影响,但对于深路堑、高切坡及隧道工程等则有影响。
2.请简述反滤层及反滤作用的基本特征反滤层是指在大口井或渗渠进水处铺设的粒径沿水流方向由细到粗的配沙砾层。
顺着水流的方向颗粒逐渐增大,任一层的颗粒都不允许穿过相邻较粗一层的孔隙。
同一层的颗粒也不能产生相对移动。
设置反滤层后渗透水流出时就带不走堤坝体或地基中的土壤,从而可防止管涌和流土的发生。
3.简述岩体弹塑性介质发生蠕变的三个阶段,并结合相应模型作解释Ⅰ、初始蠕变阶段(AB段)或称减速蠕变阶段。
曲线呈下凹型,应变最初随时间增大较快,但其应变率随时间迅速递减,到B点达到最小值。
Ⅱ、等速蠕变阶段(BC段)或称稳定蠕变阶段。
曲线呈近似直线,即应变随时间近似等速增加,直到C点。
Ⅲ、加速蠕变阶段(CD段)。
蠕变加速发展直至岩块破坏(D点)。
4.简述滑坡破坏的条件,并指出防治措施和方法A.地质条件与地貌条件:(1)岩土类型:岩土体是产生滑坡的物质基础。
(2)地质构造条件:组成斜坡的岩、土体只有被各种构造面切割分离成不连续状态时,才有可能向下滑动的条件。
(3)地形地貌条件:只有处于一定的地貌部位,具备一定坡度的斜坡,才可能发生滑坡。
(4)水文地质条件:地下水活动,在滑坡形成中起着主要作用。
B.内外营力和人为作用的影响:在现今地壳运动的地区和人类工程活动的频繁地区是滑坡多发区,外界因素和作用,可以使产生滑坡的基本条件发生变化,从而诱发滑坡。
常用治理方法:抗滑工程(挡墙、抗滑桩、锚杆、锚索、支撑)、排水工程、削坡减荷、防冲护坡、土质改良、防御绕避等。
5.请简述断层中安德森模式与天然应力的关系安德森模式中正断层的三轴应力状态为σ1直立,σ2和σ3水平且σ2与断层走向一致。
逆断层的三轴应力状态为σ3直立,σ1和σ3水平,σ2平行断层走向。
平移断层的三周应力状态为σ2直立,σ1和σ3水平,σ2垂直走向。
6.请简述点源爆破的分带规律爆心一带岩石承受巨大径向压力,并出现巨大压缩使之形成切向压力,岩石遭受挤压剪断破坏,破碎成碎屑。
外围区径向压力衰减,径向压缩减小,切向压力降低或消失,产生径向拉裂裂隙,造成环向张裂隙。
7.请简述差异性卸荷回弹在颗粒体系中的表现特征(1)材料性能差别造成的差异回弹:紧密相连而材料性质不同的颗粒体系,加荷过程,弹性强的发生纯弹性应变,弹性弱的发生塑形变形。
卸荷回弹时,两者膨胀程度不一,分别产生残余压应力和残余拉应力。
(2)应力史不同造成的差异回弹:颗粒在被压缩的情况下冲入胶结物。
卸荷时,处于压缩状态的颗粒力图膨胀,但受到胶结物的限制,使胶结物转为拉伸状态,一旦被残余拉应力突破,即产生沿颗粒边界与回弹方向近于正交的拉裂面。
8.请简述造成坝基岩体不均匀变形的因素和本质特征(1)岩石地基内应力分布的不均匀性。
地基内不同部位岩体中附加应力的大小及延展深度各不相同,其变形量也就彼此不等。
在岩体个层面交界处产生明显差异沉陷。
(2)地基不同地段岩体变形性质差异。
一是软硬差别较大的岩层情况下,易产生不均匀沉陷。
二是岩体内张裂隙发育不均匀情况下,坝体压力作用下张裂隙发育的一侧压缩变形大于不发育的一侧,造成不均匀沉陷。
9.请简述接触碎块转动判据①结构面所夹碎块翻转角小于该面的静摩擦角。
②薄层状的岩体中出现与层面正交的剪动带。
③通常发生在碎块的原始倾角比较接近倾倒角。
④剪切位移的粘滑现象明显,常出现突发性破坏。
⑤碎块的边角越多,越趋向于圆球形。
10.请简述地下洞室在选址时应遵循的基本原则地形:山形完整,洞室周围包括洞顶及傍山一侧应该有足够的厚度。
避免地形条件不良给施工造成困难或使水倒灌进洞室,且避免埋深过大,造成高低应力作用。
岩性:以厚层结构且坚硬、完整、力学性能好且风化轻微的岩体为主。
最好将洞室置于下盘岩体中。
地质构造:选择断裂小规模小及岩体结构简单的地区。
洞室轴向与构造带走向45度至60度最佳。
11.请简述活断层地区的工程建筑规划原则(1)建筑物场址一般应避开活动断裂带(2)线路工程必须跨越活断层时,尽量使其大角度相交,并尽量避开主断层(3)必须在活断层地区兴建的建筑物,应尽可能地选择相对稳定地块即“安全岛”,尽量将重大建筑物布置在断层的下盘。