第六章不良地質(zhì)現(xiàn)象的工程地質(zhì)問題

工程地質(zhì)不良地質(zhì)現(xiàn)象的工程地質(zhì)問題第六章風化作用是指地表或接近地表的堅硬巖石與大氣、水及生物接觸過程中產(chǎn)生物理、化學變化而在原地形成松散堆積物的全過程。§6.1風化作用風化作用的意義：導致巖石的強度和穩(wěn)定性降低，對工程建筑條件起著不良的影響促進滑坡、崩塌等不良地質(zhì)現(xiàn)象的形成和發(fā)展風化作用分類：物理風化作用化學風化作用生物風化作用熱力風化凍融風化風化作用分類：物理風化作用化學風化作用生物風化作用巖石風化程度：1、未風化2、微風化3、弱風化4、強風化5、全風化巖石風化的治理：1、挖除2、防治滑坡：斜坡土體和巖體在重力作用下失去原有的穩(wěn)定狀態(tài)，沿著斜坡內(nèi)某些滑動面（或滑動帶）作整體向下滑動的現(xiàn)象。

§6.3滑坡與崩塌1.滑動的巖土體具有整體性；2.斜坡上巖土體的移動方式為滑動，不是傾倒或滾動；3.規(guī)模大的滑坡一般是緩慢地往下滑動，其位移速度多在突變加速階段才顯著?；碌奶攸c：滑坡的基本構(gòu)造（1）蠕動變形階段滑坡體穩(wěn)定→強度降低→拉張裂縫（由小變大）→鼓張、剪切裂縫（前端和兩側(cè)）

→滑動面形成滑坡的發(fā)育過程：斜坡的穩(wěn)定狀態(tài)受到破壞，坡面出現(xiàn)裂縫，直到斜坡開始整體滑動之前的這段時間。（2）滑動破壞階段

滑動面形成→滑坡體與滑坡床分離→滑坡體上的各種裂縫進一步加大→滑動面出口處有泥水流出，濕度加大，強度降低→滑坡體加速下滑→滑坡體上的樹木東倒西歪地傾斜，形成“醉林”?；麦w上的建筑物嚴重變形以致倒塌毀壞。

（3）漸趨穩(wěn)定階段

經(jīng)劇滑之后→滑坡體重心降低→能量逐漸消耗，位移速度越來越慢→滑動停止→松散破碎巖土體在自重作用下→巖土體逐漸壓實，地表裂縫逐漸閉合，滑坡前緣無水滲出或流出清涼的泉水→滑坡趨于穩(wěn)定。

經(jīng)過若干時期后，滑坡體上的東倒西歪的“醉林”又重新垂直向上生長，但其下部已不能伸直，因而樹干呈彎曲狀，有時稱它謂“馬刀樹”，這是滑坡趨于穩(wěn)定的一種現(xiàn)象。（1）斜坡外形斜坡的存在，使滑動面能在坡前緣臨空出露，這是滑坡產(chǎn)生的先決條件。高陡斜坡通常比低緩斜坡更容易失穩(wěn)而發(fā)生滑坡。當斜坡越陡、高度越大，斜坡中、上部突出，下部凹進，且坡腳處無抗滑地形時，越容易產(chǎn)生滑坡影響滑坡的因素：（2）巖性地層巖性是滑坡產(chǎn)生的物質(zhì)基礎。地層巖性軟弱，在水和其他外營力作用下因強度降低而易形成滑動帶，從而具備了產(chǎn)生滑坡的基本條件。易遇水軟化的土層中和一些軟巖中發(fā)生滑坡。如：粘質(zhì)土、黃土和黃土類土、山坡堆積物、風化巖以及遇水易膨脹和軟化的土層。軟巖有頁巖、泥巖和泥灰?guī)r、干枚巖以及風化凝灰?guī)r等。影響滑坡的因素：（3）構(gòu)造斜坡內(nèi)的一些層面、節(jié)理、斷層、片理等軟弱面若與斜坡坡面傾向近于一致，則此斜坡的巖土體容易失穩(wěn)成為滑坡。

影響滑坡的因素：（4）水水的作用可使巖土軟化、強度降低，可使巖土體加速風化。若為地表水作用還可以使坡腳侵蝕沖刷；地下水位上升可使巖土體軟化、增大水力坡度等。不少滑坡有“大雨大滑、小雨小滑、無雨不滑”的特點，說明水對滑坡作用的重要性。

影響滑坡的因素：（5）地震地震可誘發(fā)滑坡發(fā)生，此現(xiàn)象在山區(qū)非常普遍。地震首先將斜坡巖土體結(jié)構(gòu)破壞，從而降低巖土體抗剪強度；同時地震波在巖土體內(nèi)傳遞，使巖土體承受地震慣性力，增加滑坡體的下滑力，促進滑坡的發(fā)生。影響滑坡的因素：（6）人為因素a.人工開挖邊坡、坡體上部加載、下部減載、改變其形態(tài)。b.破壞斜坡植被，促使其風化。c.人工爆破，產(chǎn)生振動，使巖石破碎松散，強度降低。d.筑壩攔水、水庫和水渠滲漏、農(nóng)田灌溉、工業(yè)廢水、城鎮(zhèn)生活用水等，也常常誘發(fā)滑坡。影響滑坡的因素：滑坡的野外識別:(1)地形地物標志斜坡不直、不圓滑；中部坑洼起伏；下部鼓丘；內(nèi)部多積水洼地；“醉漢林”及“馬刀樹”。(2)地層構(gòu)造標志地層整體性常因滑動而破壞；層位不連續(xù)，缺失某一地層；巖層層序重疊或?qū)游粯烁哂猩档忍厥庾兓?；巖層產(chǎn)狀明顯變化；構(gòu)造不連續(xù)。(3)水文地質(zhì)標志滑坡地段含水層的原有狀況常被破壞：潛水位不規(guī)則，無一定流向；滑坡體成為單獨含水體。（1）治理原則

“以防為主、整治為輔”

（2）治理措施

A．排水：地表排水、地下排水。

B．支擋：在滑坡體下部修筑擋土墻、抗滑樁或用錨桿加固等工程。

C．消方減重：削減坡角或降低坡高，以減少下滑力。

D．改善滑動面（帶）的巖土性質(zhì)：固結(jié)灌漿或電化學加固、凍結(jié)、焙燒等。滑坡的治理：鏈子崖滑坡排水系統(tǒng)

A、排水(1)排除地表水：截水溝和明溝系統(tǒng)設置排水系統(tǒng)，來排除地表水，對治理各類滑坡都是適用的。截水溝是用來截排來自滑坡體外的坡面徑流，排水明溝系統(tǒng)，以匯集坡面徑流引導出滑坡體外。A、排水(2)排除地下水：設置各種滲溝和盲溝。目的在于攔截和旁引滑坡范圍以外的地下水。排水平洞

仰斜鉆孔、豎向井

仰斜鉆孔是用近于水平的鉆孔將地下水引出，從而達到疏干滑坡體，使滑坡穩(wěn)定的措施。豎向井可用泵抽出地下水。錨索B、支擋抗滑擋土墻

抗滑樁（木樁、混凝土樁、鋼筋混凝土樁、鋼管樁）改變滑體的力學平衡條件

C．刷方減重：削減坡角或降低坡高，以減少下滑力。刷方-----減小坡度；減重-----減小滑體重量

D．改善滑動面（帶）的巖土性質(zhì)：固結(jié)灌漿(灌入水泥漿、化學漿）或電化學加固、凍結(jié)、焙燒等。改變滑坡外形崩塌：較陡斜坡上的巖土體在重力作用下突然脫離母體崩落、滾動、堆積在坡腳的地質(zhì)現(xiàn)象?！?.3滑坡與崩塌規(guī)模極大的崩塌可稱為山崩，而僅個別巨石崩落稱墜石。崩塌的形成條件：1、地形條件：斜坡高、陡是必要條件。一般坡度>45o2、巖性條件：如果陡峻山坡是由軟硬巖層互層組成，由于軟巖層屬易于風化，硬巖層失去支持而引起崩塌。如果脆性巖石形成陡峻的山坡，其節(jié)理發(fā)育也會使山坡不穩(wěn)。崩塌的形成條件：3、構(gòu)造條件：巖性不同的巖層以各種不同的構(gòu)造和產(chǎn)狀組合而成，常為各種構(gòu)造面所切割。從而消弱巖體內(nèi)部的聯(lián)結(jié)。褶皺、斷層和節(jié)理。

巖層傾斜方向和山坡傾向相同，則其穩(wěn)定程度較差；同時構(gòu)造作用，如正斷層、逆斷層，逆掩斷層，地震強烈地帶等，對山坡的穩(wěn)定程度有不良影響。

4、其他自然因素：降雨；地下水；強烈風化；凍融循環(huán)；植物根系的楔入；地震；人為不合理的工程活動。

（1）原則

防止小型崩塌，繞避大型崩塌。崩塌的防治：選線時，對于發(fā)生大、中型崩塌的地段，優(yōu)先采用繞避方案；當繞避有困難時，應離開崩塌一段位置，盡量減少防治工程、或采用其他方案（明洞、隧道）通過。設計與施工中，避免使用不合理的高、陡邊坡，避免大切大挖，維持山體平衡。（2）治理措施

1．爆破或打楔。將陡崖削緩，并清除易墜的巖石。

2．堵塞裂隙或向裂隙內(nèi)灌漿，以提高有崩塌危險巖石的穩(wěn)定性。

3.

調(diào)整地表水流。在崩塌地區(qū)上方修截水溝，以阻止水流流入裂隙。

4.為了防止風化將山坡和斜坡鋪砌覆蓋起來，或在坡面上噴漿。

崩塌的防治：

（2）治理措施

5.筑護墻及圍護棚（木的、石的、鐵絲網(wǎng)）以阻擋墜落石塊，并及時清除圍護建筑物中的堆積物。

6.在軟弱巖石出露處修筑擋土墻，以支持上部巖石的質(zhì)量（這種措施常用于修建鐵路路基而需要開挖很深的路塹時）。崩塌的防治：(1)運動速度：滑坡運動多是緩慢的，而崩塌體運動速度快、發(fā)生猛烈。(2)運動面：滑坡多沿固定的面或帶運動，而崩塌沒有固定的運動面。(3)形態(tài)：滑坡發(fā)生后，仍保持原來的相對整體性，而崩塌體原來的整體性則完全遭到破壞。(4)位移：一般滑坡的水平位移大于垂直位移，而崩塌體以垂直位移為主。崩塌與滑坡的區(qū)別：泥石流：突然爆發(fā)的飽含大量泥沙和石塊的特殊洪流?！?.4泥石流組成成分：水體、巖石破壞產(chǎn)物爆發(fā)突然泥石流特點：運動快速歷時短暫破壞力極大云南盈江特大泥石流泥石流的分類：泥石流按其物質(zhì)組成不同，分為三類：（1）水石流型泥石流（水石流）：粗大的碎屑物質(zhì)（2）泥石流型泥石流（泥石流）：粗碎屑物質(zhì)和黏土質(zhì)細粒礦物，常形成連結(jié)較牢固的土石混合物（3）泥水流型泥石流（泥流）：細碎屑和黏土礦物泥石流的形成條件：（1）地形條件：形成區(qū)或匯水區(qū)(上游）、流通區(qū)(中游）和堆積(下游）區(qū)。I-形成區(qū)；II-流通區(qū)；III-堆積區(qū)泥石流的形成條件：（2）地質(zhì)條件：在匯水區(qū)和流通區(qū)，巖土層分布廣泛、厚度大、結(jié)構(gòu)松軟、易風化、層理發(fā)育，從而為泥石流的固體物質(zhì)提供來源。

（3）水文氣象條件：短時間內(nèi)有強度較大的暴雨或冰川和積雪的強烈消融，或高山湖泊、水庫的突然潰決等。（1）預防：保在上游匯水區(qū)，作好水土保持工作；調(diào)整地表徑流，使水不沿坡度較大處流動，以降低流速；加固岸坡，以防巖土沖刷和崩塌，盡力減少固體物質(zhì)來源。泥石流的防治措施：（2）攔截：擋在中游流通區(qū)，設置一系列攔截構(gòu)筑物，如攔截壩、攔柵、溢流壩等，以阻擋泥石流中挾帶的物質(zhì)。用改變溝床坡降降低流速的方法，防止溝床下切，如修建不太高的擋墻，筑半截堰堤等。泥石流的防治措施：（3）排導：導在泥石流下游設置排導措施使泥石流順利排除，如修排洪道、導流壩、急流槽等。泥石流的防治措施：（1）通過流通區(qū)---以單孔橋跨方式通過為宜。泥石流地段選線：（2）通過洪積扇頂部----較為理想。通過洪積扇外緣-----一般較好，防淤塞。泥石流地段選線：繞道對岸的路線----工作量大用隧道穿過洪積扇----造價高，安全性高泥石流地段選線：（3）通過洪積扇中部---采取一些防治措施泥石流地段選線：巖溶：也稱喀斯特（Karst），它是由于地表水或地下水對可溶性巖石溶蝕的結(jié)果而產(chǎn)生的一系列地質(zhì)現(xiàn)象?！?.5巖溶與土洞如溶溝溶槽、溶洞、暗河等。土洞：是由于地表水和地下水對上層的溶蝕和沖刷而產(chǎn)生空洞?！?.5巖溶與土洞空洞的擴展，導致地表陷落的地質(zhì)現(xiàn)象。危害--嚴重地影響建筑場地的使用和安全：

巖土體中空洞的形成；巖石結(jié)構(gòu)的破壞；地表突然塌陷；地下水循環(huán)改變等?！?.5巖溶與土洞§6.5巖溶與土洞(1)溶溝溶槽：生成于地表巖石表面，由地表水溶蝕與沖刷形成，在地表上會殘留一些石芽地貌。巖溶的主要形態(tài)：(2)漏斗：是由地表水的溶蝕和沖刷并伴隨塌陷作用而在地表形成的漏斗狀形態(tài)。§6.5巖溶與土洞(3)溶蝕洼地：是由許多的漏斗不斷擴大匯合而成。平面上呈圓形或橢圓形，直徑由數(shù)百米到數(shù)米?！?.5巖溶與土洞(4)坡立谷和溶蝕平原：坡立谷是一種大型的封閉洼地，也稱溶蝕盆地。面積由幾平方公里到數(shù)百平方公里，坡立谷再發(fā)展而成溶蝕平原。(5)落水洞和豎井：皆是地表通向地下深處的通道，其下部多與溶洞或暗河連通。它是巖層裂隙受流水溶蝕、沖刷擴大或坍塌而成。(6)溶洞：是由地下水長期溶蝕、沖刷和塌陷作用而形成的近于水平方向發(fā)育的巖溶形態(tài)。溶洞內(nèi)常有支洞、有鐘乳石、石筍和石柱等巖溶產(chǎn)物?！?.5巖溶與土洞(7)暗河：是地下巖溶水匯集和排泄的主要通道。部分暗河常與地面的溝槽、漏斗和落水洞相通，暗河的水源經(jīng)常是通過地面的巖溶溝槽和漏斗經(jīng)落水洞流入暗河內(nèi)。§6.5巖溶與土洞(8)天生橋：是溶洞或暗河洞道塌陷直達地表而局部洞道頂板不發(fā)生塌陷，形成的一個橫跨水流的石橋。稱其為天生橋?！?.5巖溶與土洞§6.5巖溶與土洞(1)巖石的可溶性。石灰?guī)r、白云巖、石膏、巖鹽巖溶的形成條件：(2)巖石的透水性。巖石內(nèi)有暢通水流的孔隙，巖體內(nèi)有裂隙。對巖溶的發(fā)育程度與分布規(guī)律起控制作用；(3)水的溶蝕性。取決于水溶液的成分，主要決定于水中侵蝕性CO2的含量。(4)水的流動性?？刂茙r溶發(fā)育速度；流動性，發(fā)育快?！?.5巖溶與土洞土洞與潛蝕土洞因地下水或者地表水流入地下土體內(nèi)，將顆粒間可溶成分溶濾，帶走細小顆粒，使土體被掏空成洞穴而形成。這種地質(zhì)作用的過程稱為潛蝕。當土洞發(fā)展到一定程度時，上部土層發(fā)生塌陷，破壞地表原來形態(tài)，危害建（構(gòu)）筑物安全和使用?！?.5巖溶與土洞（1）溶蝕巖石的強度降低（2）造成基巖面不均勻起伏（3）漏斗對地面穩(wěn)定的影響（4）溶洞和土洞對地基穩(wěn)定性的影響巖溶與土洞的工程地質(zhì)問題：§6.5巖溶與土洞應首先設法避開有威脅的巖溶和土洞區(qū)，實在不能避開時，再考慮處理方案。（1）疏導。對巖溶水宜疏不宜堵。一般可以明溝、泄水洞等加以疏導。（2）跨越。以橋涵等建筑物跨越流量較大的溶洞、暗河。（3）加固。為防止溶洞塌陷和處理由于巖溶水引起的病害，常采用加固的方法。

（4）堵塞。對基本停止發(fā)展的干涸溶洞，一般以堵塞為宜。

（5）鉆孔充氣。是為克服真空吸蝕作用所引起的地面塌陷的一種措施。（6）恢復水位。是從根本上消除因地下水位降低造成地面塌陷的一種措施。巖溶與土洞地基的防治：一、地震的概念§6.6

地震及其效應地震是因地球的內(nèi)力作用而產(chǎn)生的一種地殼振動現(xiàn)象，是地殼運動的表現(xiàn)之一。據(jù)統(tǒng)計，地球上每年約發(fā)生500多萬次地震，即每天要發(fā)生上萬次的震。其中絕大多數(shù)太小或太遠，以至于人們感覺不到；真正能對人類造成嚴重危害的地震大約有十幾二十次；能造成特別嚴重災害的地震大約有一兩次?！?.6

地震及其效應5·12汶川地震，也稱2008年四川大地震，發(fā)生于北京時間2008年5月12日（星期一）14時28分04秒，震中位于阿壩州汶川縣，里氏震級8.0級。截至2008年9月18日12時，汶川大地震共造成69227人死亡，374643人受傷，17923人失蹤。是中華人民共和國成立以來破壞力最大的地震，也是唐山大地震后傷亡最嚴重的一次?！?.6

地震及其效應據(jù)統(tǒng)計，全球有85%的地震發(fā)生在板塊邊界上。世界上主要有三大地震帶：環(huán)太平洋地震帶：分布在太平洋周圍，包括南北美洲太平洋沿岸和從阿留申群島、堪察加半島、日本列島南下至中國臺灣省，再經(jīng)菲律賓群島轉(zhuǎn)向東南，直到新西蘭。這里是全球分布最廣、地震最多的地震帶，所釋放的能量約占全球的四分之三。歐亞地震帶：從地中海向東，一支經(jīng)中亞至喜馬拉雅山，然后向南經(jīng)中國橫斷山脈，過緬甸，呈弧形轉(zhuǎn)向東，至印度尼西亞。另一支從中亞向東北延伸，至堪察加，分布比較零散。大洋中脊地震活動帶：此地震活動帶蜿蜒于各大洋中間，幾乎彼此相連。大洋中脊地震活動帶的地震活動性較之前兩個帶要弱得多，而且均為淺源地震，尚未發(fā)生過特大的破壞性地震。大陸裂谷地震活動帶：該帶與上述三個帶相比其規(guī)模最小，不連續(xù)分布于大陸內(nèi)部。在地貌上常表現(xiàn)為深水湖，如東非裂谷、紅海裂谷、貝加爾裂谷、亞丁灣裂谷等?！?.6

地震及其效應中國地震帶：中國的地震活動主要分布在5個地區(qū)，這5個地區(qū)是：臺灣省及其附近海域；西南地區(qū)，包括西藏、四川中西部和云南中西部；西部地區(qū)，主要在甘肅河西走廊、青海、寧夏以及新疆天山南北麓；華北地區(qū)，主要在太行山兩側(cè)、汾渭河谷、陰山—燕山一帶、山東中部和渤海灣；東南沿海地區(qū)，廣東、福建等地。從中國的寧夏，經(jīng)甘肅東部、四川中西部直至云南，有一條縱貫中國大陸、大致呈南北走向的地震密集帶，歷史上曾多次發(fā)生強烈地震，被稱為中國南北地震帶。2008年5月12日汶川8.0級地震就發(fā)生在該帶中南段?！?.6

地震及其效應1、震源和震中一、地震的概念震源與地面的垂直距離稱震源深度。根據(jù)震源深度可將地震分為淺源地震、中源地震、深源地震三類。

§6.6

地震及其效應2、地震的一般特點一、地震的概念地震一般經(jīng)歷三個階段：前震、主震、余震?！?.6

地震及其效應二、地震的成因地震按其成因構(gòu)造地震火山地震陷落地震人工觸發(fā)地震§6.6

地震及其效應二、地震的成因構(gòu)造地震：因地殼運動而引起的地震，其傳播范圍廣，振動時間長且強烈，往往造成突然性和災害性，世界上有90％的地震屬于構(gòu)造地震?；鹕降卣穑阂蚧鹕交顒佣鸬牡卣?，其影響范圍不大，強度也不大、地震前有火山發(fā)作為預兆，火山地震占世界總地震次數(shù)7％左右?！?.6

地震及其效應二、地震的成因陷落地震：因山崩或地面陷落而引起的地震，其影響范圍很小，強度微弱，約占世界總地震次數(shù)3％左右。

人工觸發(fā)地震：因人類工程活動引起地震，如修水庫或人工向地下大量灌水等。3．地震波及其傳播

地震時，震源釋放的能量以波的形式(地震波)向四面八方傳播。地震波的傳播速度縱波最快，橫波次之，面波最慢，具有振幅和周期?？v波最先到達，橫波次之，面波到達最晚?？v波：質(zhì)點運動方向與波傳播方向相同，又稱壓縮波。特點：周期較短，振幅較小。橫波：質(zhì)點運動方向與波傳播方向垂直，又稱剪切波。特點：周期較長，振幅較大。（1）震級

地震級指地震的大小，依據(jù)地震釋放出來的能量多少來劃分。震級指以微米為單位來表示離開震中100km的標準地震儀所記錄的最大振幅，并用對數(shù)來表示。

（2）地震烈度

地震烈度是表明地震對具體地點的實際影響，它不僅取決于地震能量，同時也受震源深度、震中距離、地震波的傳播介質(zhì)及表土性質(zhì)等條件的強烈影響。

4．地震震級和地震烈度

地震震級和地震烈度是衡量