工程地質(zhì)與水文地質(zhì)總結(jié)

考試題型及分值分配名詞解釋（8題，共24分）填空題（9題，共30分）

問答題（5題，共30分）

分析計(jì)算題（2題，共16分）

考試時(shí)間地點(diǎn)19周(三),1月7日,上午10:00-12:00地點(diǎn):科會(huì)101,科會(huì)201答疑:1月5日,上午9:00-11:00地點(diǎn):嚴(yán)愷館505魯程鵬手機(jī)Q:95391776水文地質(zhì)及工程地質(zhì)總結(jié)一、水文地質(zhì)

水文地質(zhì)學(xué)是研究地下水的形成和分布、物理和化學(xué)性質(zhì)、運(yùn)動(dòng)規(guī)律、開發(fā)利用和保護(hù)的科學(xué)。主要研究?jī)?nèi)容1.地下水概論2.地下水運(yùn)動(dòng)與動(dòng)態(tài)3.不同含水介質(zhì)中的地下水4.地下水資源評(píng)價(jià)第一章地下水概論第一節(jié)

地下水的賦存條件第二節(jié)

巖土的水理性質(zhì)第三節(jié)地下水的物理、化學(xué)性質(zhì)第四節(jié)地下水的主要類型

地下水：埋藏于地表以下的各種形式的重力水。一、巖土的空隙性

巖土的空隙是復(fù)雜的，多種多樣的，為了研究空隙中地下水的儲(chǔ)存和運(yùn)動(dòng)，把空隙按成因分成三類：(1)松散巖土中的孔隙(2)非可溶性堅(jiān)硬巖石中的裂隙(3)可溶性巖石中的溶隙不同類型空隙的性質(zhì)

空隙孔隙裂隙溶隙空隙的形成松散沉積物中空隙相互連通并呈孔狀與裂隙成因有關(guān)：成巖裂隙、構(gòu)造裂隙、風(fēng)化裂隙可溶性巖石在含侵蝕性CO2的地下水作用下形成數(shù)量指標(biāo)孔隙度裂隙率巖溶率影響因素顆粒大小、排列形式、分選程度、顆粒形狀及膠結(jié)情況取決于裂隙成因巖石的可溶性、透水性；水的侵蝕性、流動(dòng)性差別分布均勻、相互連通、各向異性不顯著不均勻、連通性差、各向異性顯著空隙大小懸殊、分布極不均勻第二節(jié)巖土的水理性質(zhì)

亦稱巖土的水文地質(zhì)性質(zhì)，它表示巖土控制水分活動(dòng)的性質(zhì)。水能否進(jìn)入空隙中，能否自由運(yùn)動(dòng)和能否被?。ㄅ牛┏龅鹊?。主要包括容水性、持水性、給水性、透水性。巖土的主要水理性質(zhì)

名稱容水性給水性持水性透水性定義巖土能容納一定水量的性能飽水巖土在重力作用下所能自由排出水的性質(zhì)飽水巖土在重力釋水后仍能保持水的能力巖土允許重力水透過的能力影響因素空隙多少空隙大小、空隙多少與巖土顆粒大小有關(guān)（主要為結(jié)合水）空隙大小、巖土膠結(jié)意義巖土容納水的能力巖土中所能利用的水量

巖土中水的流動(dòng)特性含水層、隔水層

飽水帶內(nèi)的巖土層按含水性和透水性好壞，分為含水層、隔水層。

含水層(aquifer)：指能夠給出和透過相當(dāng)數(shù)量水的巖層。隔水層(aquifuge)：指不能給出也不能透過水，或給出與透過水的數(shù)量很小的巖層。隔水層中絕對(duì)不含水嗎？第三節(jié)地下水的物理、化學(xué)性質(zhì)

一、地下水的物理性質(zhì)指地下水的溫度、顏色、透明度、氣味、味道、比重、導(dǎo)電性與放射性。二、地下水的化學(xué)成分

1、氣體：O2、N2、H2S及CO2

2、離子：常見的七大離子為Cl-

、SO42-、HCO3-、K+、Na+、Ca2+、Mg2+。三、地下水的化學(xué)性質(zhì)

地下水的化學(xué)性質(zhì)主要是指地下水的酸堿度、礦化度、硬度和侵蝕性。第四節(jié)地下水的主要類型

根據(jù)地下水的埋藏條件，劃分為:包氣帶水（含上層滯水）、潛水、承壓水。地下水根據(jù)巖土空隙類型的不同，又可分為：孔隙水、裂隙水、巖溶水。潛水：埋藏在地表以下，飽水帶中第一個(gè)穩(wěn)定分布的隔水層之上，具有自由水面的重力水。

1、潛水具有自由水面，積極參與水循環(huán)。

2、潛水在重力作用下，由潛水位較高處向較低處流動(dòng)。

3、潛水的分布區(qū)與補(bǔ)給區(qū)是一致的。

4、潛水直接通過包氣帶與大氣水、地表水發(fā)生水力聯(lián)系，所以氣象、水文因素對(duì)其動(dòng)態(tài)變化影響明顯。

5、潛水的水位、流量和化學(xué)成分都隨地區(qū)和時(shí)間的不同而變化。

潛水的特征

潛水水位等值線圖的用途

①確定潛水流向（水流流向垂直于等水位線，從水位高的地方流向水位低的地方）；②確定潛水的水力坡度；

③確定潛水與地表水的關(guān)系

④確定潛水埋藏深度及含水層厚度；

1、1965年漏斗范圍（以770m水位線閉合面積）；2、1972年漏斗范圍；3、1980年漏斗范圍；4、1984年漏斗范圍；5、2000年漏斗范圍；6、地質(zhì)界線。太原盆地孔隙水系統(tǒng)深層水位下降漏斗演變圖

⑤了解地下水的變化趨勢(shì)。潛水水位等值線圖的用途

⑥在無地形因素影響的情況下，等水位線的疏密變化可以分析和推測(cè)含水層厚度或巖性的變化。

利用Q=K·I·F

a.巖性變化，當(dāng)Q、F為常量時(shí)，K變大則I變小。

b.厚度變化，當(dāng)Q、K，斷面寬一定時(shí)，則I變小，厚度變大。⑦規(guī)劃地下水給水工程的位置或確定其他工程施工是否要采取排水措施等。a.開采井群及排水溝等要垂直地下水流向布置。b.可根據(jù)地下水埋藏深度適當(dāng)確定排水溝的開挖深度。

潛水水位等值線圖的用途承壓水：是充滿在兩個(gè)隔水層之間的含水層中具有靜水壓力的重力水。

承壓水位H：當(dāng)鉆孔打穿承壓含水層上覆隔水層時(shí)，開始見到的水位，稱為初見水位。隨后承壓水就會(huì)在鉆孔內(nèi)上升到一定高度H，H稱為承壓水位。承壓水位是指承壓水面的海拔高度。

承壓水頭h：承壓含水層頂板到承壓水面的高度。表示隔水頂板所受到的靜水壓力值。第二章地下水運(yùn)動(dòng)與動(dòng)態(tài)

第一節(jié)基本定律一、地下水水流狀態(tài)分類1、按流向：一維流（單向流）、二維流（平流）、三維流（空間流）。2、按運(yùn)動(dòng)狀態(tài)：層流、紊流。3、按運(yùn)動(dòng)要素：穩(wěn)定流、非穩(wěn)定流：穩(wěn)定流：地下水運(yùn)動(dòng)要素（水頭、滲透速度、水力梯度、滲透流量等）不隨時(shí)間變化而變化。滲透系數(shù)數(shù)值的大小只取決于含水介質(zhì)的特征。(TorF)二、達(dá)西定律

1856年法國(guó)工程師達(dá)西（Darcy）

Q=K(h/L)AV=KI式中：K--滲透系數(shù)；Q--滲透流量；V--滲透速度；I=h/L，水力坡度（滲透途徑中單位長(zhǎng)度的水頭損失）；A--多孔介質(zhì)垂直水流方向的總面積。滲透系數(shù)—重要的水文地質(zhì)參數(shù)

V=KJ

當(dāng)J=1時(shí)，K=VK在數(shù)值上是當(dāng)J=1時(shí)的滲透流速，量綱[L/T]；常用單位cm/s；m/d。滲透系數(shù)與哪些因素有關(guān)呢？K=f(孔隙大小、多少、液體性質(zhì))三、含水層介質(zhì)特征均質(zhì)(homogeneousmedium)：K在巖層中處處相等，不隨空間變化。非均質(zhì)(inhomogeneousmedium)：K在巖層中隨空間位置變化而改變。各向同性介質(zhì)(isotropicmedium)：K不隨滲流方向改變。各向異性介質(zhì)(anisotropicmedium)：K隨水流方向改變?？扇我饨M合成四種介質(zhì)：均質(zhì)各向同性均質(zhì)各向異性非均質(zhì)各向同性非均質(zhì)各向異性第二節(jié)、地下水向井的穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)

根據(jù)揭露含水層的程度和進(jìn)水條件可分為完整井和非完整井。完整井：水井打穿整個(gè)含水層，而且在含水層的厚度都下了濾水管。非完整井：水井只打穿部分含水層，或者只在部分含水層中下了濾水管，其余下封閉管的，叫非完整井。

1、潛水完整井穩(wěn)定流運(yùn)動(dòng)2、承壓水完整井穩(wěn)定流運(yùn)動(dòng)第三節(jié)、地下水向井的非穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)

泰斯公式地下水流向井的平面非穩(wěn)定流公式其假定條件為：1、含水層均質(zhì)、各向同性、等厚、水平無限分布；2、地下水呈層流運(yùn)動(dòng)；3、無垂向補(bǔ)給；4、初始靜止水位水平；5、完整井定流量抽水，井徑無限小。Theis數(shù)學(xué)模型

*承壓水完整井非穩(wěn)定流運(yùn)動(dòng)

式中：W(u)—井函數(shù)；W(u)～u曲線，成為泰斯標(biāo)準(zhǔn)曲線。雅柯布（Jacob）公式

當(dāng)u≤0.01時(shí)，泰斯公式可近似表達(dá)為：三、水文地質(zhì)參數(shù)的確定

按定流量Q抽水，記錄不同時(shí)刻水位降深值St（分）1351015203060……s（米）0.51.01.31.5……

由這些資料可推求承壓含水層參數(shù)：T、μ*1、配線法（泰斯圖解法）2、直線法（雅柯布圖解法）Step1：先在雙對(duì)數(shù)紙上作出w(u)～1/u曲線（a），構(gòu)成所謂典型標(biāo)準(zhǔn)曲線（理論曲線），或稱為量板。Step2：在同一比例尺的透明雙對(duì)數(shù)紙上作s~t曲線（b）（資料曲線）；Step3：將s~t曲線重疊在w(u)～1/u曲線圖上，保持兩坐標(biāo)相互平行，并上、下、左、右移動(dòng)，直至s~t曲線及可能多的部分與標(biāo)準(zhǔn)曲線的某一部分相重合；Step4：在兩曲線重合的部分選取一個(gè)適宜的點(diǎn)M，并記下對(duì)應(yīng)于該點(diǎn)的w（u）、1/u、s、t值。（曲線上或曲線外均可）Step5：將w（u）、1/u、s、t，值代入泰斯公式，則得：T=w(u)×Q/4s；*=4Tt×u/r2。配線法配線法

直線法（雅柯布圖解法）條件：u<0.01167interceptslope當(dāng)s=0直線法

第四節(jié)地下水動(dòng)態(tài)一、影響地下水動(dòng)態(tài)的基本因素

地下水動(dòng)態(tài)是指地下水位、水量、水質(zhì)和水溫等水文要素隨時(shí)間和空間變化的現(xiàn)象和過程。影響地下水動(dòng)態(tài)的基本因素:一、自然因素，包括：

1、氣象因素

2、水文因素

3、生物因素

4、地質(zhì)因素二、人為因素，包括：

1、地下水開采(工業(yè)、農(nóng)業(yè)開采)2、地下水回灌氣候因素影響降水的形式、蒸發(fā)強(qiáng)度、淺層地下水水溫。直接影響地下水的補(bǔ)給與排泄，從而影響地下水動(dòng)態(tài)。降水和蒸發(fā)氣溫氣壓對(duì)潛水位產(chǎn)生偽變化。潛水位變動(dòng)伴隨的相應(yīng)潛水儲(chǔ)存量的變化為真變化；不反映潛水水量增減的潛水位變化，為偽變化。

降水對(duì)地下水位動(dòng)態(tài)的影響水文因素

地表水體補(bǔ)給地下水而引起地下水位抬升時(shí)，隨著遠(yuǎn)離河流，水位變幅減小，發(fā)生變化的時(shí)間滯后。河水對(duì)地下水動(dòng)態(tài)的影響一般為數(shù)百米到數(shù)公里，在此范圍外，主要受氣候因素的影響。濱海地區(qū)海水潮汐的影響，使地下水位呈現(xiàn)一天兩次升降的周期性變化。地質(zhì)因素

巖性的影響：給水度、滲透系數(shù)；構(gòu)造因素是一個(gè)區(qū)域性的影響因素；地震、火山活動(dòng)的影響是短期影響。在震前地下水位急劇上升、下降、冒泡等，甚至震前地下水化學(xué)成分也會(huì)改變。土壤和生物因素

土壤的影響主要表現(xiàn)為對(duì)潛水化學(xué)成分的改變；生物的影響表現(xiàn)在兩個(gè)方面：

——植物蒸騰對(duì)潛水動(dòng)態(tài)的影響；

——細(xì)菌對(duì)地下水化學(xué)成分的影響。地下水開采人為因素地下水回灌二、地下水的動(dòng)態(tài)觀測(cè)1、水位觀測(cè)2、開采量觀測(cè)3、水溫觀測(cè)4、水質(zhì)觀測(cè)三、地下水的動(dòng)態(tài)類型1、滲入—蒸發(fā)型2、滲入—徑流型3、滲入—蒸發(fā)、徑流型地下水的動(dòng)態(tài)類型滲入—蒸發(fā)型

分布在干旱、半干旱的平原或山間盆地地區(qū)。補(bǔ)給：降水、地表水入滲（但不豐沛）徑流：微弱排泄：蒸發(fā)為主動(dòng)態(tài)特征：年水位變幅小而均勻；水質(zhì)季節(jié)變化明顯，長(zhǎng)期地使地下水不斷向鹽化方向發(fā)展，土壤易鹽漬化。滲入—徑流型

分布在山前或山區(qū)。降水與地表水入滲補(bǔ)給豐沛，徑流強(qiáng)烈，蒸發(fā)微弱。動(dòng)態(tài)特征：年水位變幅大而不均（由分水嶺到排泄區(qū)，年水位變幅由大而?。凰|(zhì)季節(jié)變化不明顯，從長(zhǎng)遠(yuǎn)看地下水不斷趨向淡化。地下水的動(dòng)態(tài)類型滲入—蒸發(fā)、徑流型（弱徑流型、過渡型）分布在降水豐沛的濕潤(rùn)平原或盆地地區(qū)。降水與地表水入滲補(bǔ)給豐沛，徑流微弱，蒸發(fā)也微弱。動(dòng)態(tài)特征：年水位變幅小而均勻；水質(zhì)季節(jié)變化不明顯，從長(zhǎng)遠(yuǎn)看地下水不斷向淡化方向發(fā)展。地下水的動(dòng)態(tài)類型第三章

不同含水介質(zhì)中的地下水孔隙水

孔隙水：存在于巖層孔隙中的地下水。最常見的孔隙水埋藏于松散的沉積物中，例如洪積、沖積、湖積和冰積物中。孔隙水特點(diǎn)不同地貌單元和成因類型的第四紀(jì)沉積物中有不同的地下水特征。其優(yōu)點(diǎn)是：分布普遍，埋藏較淺，易于開采等。自然條件下呈層流，符合達(dá)西定律。在空間上呈連續(xù)、均勻和層狀分布，同一含水層中的水具有統(tǒng)一的地下水面。裂隙水

成巖裂隙水 、構(gòu)造裂隙水、風(fēng)化裂隙水thefirstthesecondtheforththethird滲透性具有不均勻性和各向異性運(yùn)動(dòng)性質(zhì)十分復(fù)雜埋藏分布不均勻形態(tài)多種多樣：面狀、層狀、脈狀特征裂隙水的一般特點(diǎn)

分類成因不同分為成巖過程中形成成巖裂隙水；經(jīng)歷構(gòu)造變動(dòng)產(chǎn)生構(gòu)造裂隙水；風(fēng)化作用可形成風(fēng)化裂隙水。巖溶水可溶性巖石在水的作用下形成的溶蝕地貌現(xiàn)象。儲(chǔ)存于可溶性巖層中的溶蝕洞穴和裂隙中的水。巖溶巖溶水巖溶水的特征

1.水量豐富但分布不均一；2．潛水、承壓水并存；3．各方向水力聯(lián)系有很大差異；4．補(bǔ)給主要來自于大氣降雨入滲、地表水入滲；排泄以集中排泄為主；5．地下水動(dòng)態(tài)變化很大；6．巖溶水本身就是改造賦存環(huán)境的動(dòng)力；7.巖溶水水質(zhì)較好但極易受污染。第四章地下水資源評(píng)價(jià)第一節(jié)地下水資源評(píng)價(jià)的基本原則

對(duì)地下水資源的數(shù)量、質(zhì)量、時(shí)空分布特征和開發(fā)利用條件作出科學(xué)的、全面的分析和估計(jì)，稱為地下水資源評(píng)價(jià)。它是地下水資源合理開發(fā)和管理的基礎(chǔ)。任何目的的供水，都對(duì)水的質(zhì)量有一定的要求，沒有質(zhì)量也就談不上數(shù)量。所以地下水資源評(píng)價(jià)包括數(shù)量評(píng)價(jià)和質(zhì)量評(píng)價(jià)二方面?；驹瓌t1．局部水資源的評(píng)價(jià)應(yīng)以區(qū)域地下水資源評(píng)價(jià)為前提；

2．地下水資源評(píng)價(jià)應(yīng)建立在地下水隨時(shí)間變化的基礎(chǔ)上；

3．地下水資源評(píng)價(jià)以當(dāng)?shù)乜偹Y源的分析為基礎(chǔ)；

4．使有限的地下水資源產(chǎn)生最優(yōu)的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)效益；

5．開采地下水引起的環(huán)境變化，以不產(chǎn)生公害為原則。

允許開采量(可開采量)

指通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理的取水構(gòu)筑物，在整個(gè)開采期內(nèi)，水量和動(dòng)水位不超過設(shè)計(jì)要求，水質(zhì)、水溫變化在允許范圍內(nèi)，不影響已建水源地的正常生產(chǎn)，不發(fā)生危害性工程地質(zhì)現(xiàn)象的前提下，單位時(shí)間從水文地質(zhì)單元中能夠取得的水量。第二節(jié)地下水資源評(píng)價(jià)方法

地下取水水源論證中一項(xiàng)重要的工作就是確定水源地的可開采量。常用方法有：

1、水量均衡法；

2、數(shù)值法；

3、概率統(tǒng)計(jì)分析法。

（2）應(yīng)用步驟、特點(diǎn)及適用條件

水量均衡法應(yīng)用的具體步驟如下：第一步：劃分均衡區(qū)，確定均衡期，建立均衡方程；第二步：測(cè)定每個(gè)均衡區(qū)的各項(xiàng)均衡要素值；第三步：計(jì)算與評(píng)價(jià)。2、數(shù)值法

在地下水資源評(píng)價(jià)中常用的數(shù)值法有：有限差分法、有限單元法和邊界元法。

第一步：建立水文地質(zhì)概念模型；第二步：建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型芻型；第三步：模型的校正與驗(yàn)證；第四步：運(yùn)用模型進(jìn)行水位預(yù)報(bào)和資源評(píng)價(jià)。

水均衡法數(shù)值法概率統(tǒng)計(jì)分析法優(yōu)點(diǎn)1.原理明確，計(jì)算公式簡(jiǎn)單；

2.適用性強(qiáng)，在許多情況下均能應(yīng)用；

3.是驗(yàn)證其他方法的一種手段。1.可以解決許多復(fù)雜條件下的地下水資源評(píng)價(jià)問題；

2.應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)，數(shù)據(jù)處理快捷、準(zhǔn)確；

3.盡管是近似解，但其精度完全可以滿足實(shí)際要求。1.便于弄清地下水動(dòng)態(tài)要素與影響要素之間的關(guān)系，分清各種因素對(duì)地下水作用的主次;2.考慮了隨機(jī)因素的影響，便于解決復(fù)雜的水文地質(zhì)問題。缺點(diǎn)1.均衡要素有時(shí)較多；

2.均衡要素難于準(zhǔn)確測(cè)定；

3.對(duì)開采情況下各均衡要素的確定有時(shí)比較困難，只能計(jì)算一個(gè)較粗略的量。1.建水文地質(zhì)概念模型需要進(jìn)行大量的水文地質(zhì)調(diào)查和勘探工作，工作量大;2.建水文地質(zhì)概念模型時(shí)人為因素比較大；3.

數(shù)學(xué)模型比較復(fù)雜；

4.模型識(shí)別過程往往很長(zhǎng)，要反復(fù)調(diào)試多次。1.要求資料的時(shí)間序列比較長(zhǎng);2.各統(tǒng)計(jì)變量的關(guān)系難于確定。適用條件1.封閉條件好，有固定邊界的含水介質(zhì);2.均衡項(xiàng)簡(jiǎn)單；

3.地下水埋藏較淺，補(bǔ)給和消耗項(xiàng)較單一，易于查清的地區(qū)。1.條件復(fù)雜的大中型水源地的水資源評(píng)價(jià)；

2.模擬計(jì)算要求高、水資源評(píng)價(jià)要求全面的地區(qū)。1.有多年觀測(cè)資料，便于進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析的地區(qū)；

2.水文地質(zhì)條件難以查清楚的地區(qū)；

3.地下水運(yùn)動(dòng)要素之間的關(guān)系難以確定。二、工程地質(zhì)

工程地質(zhì)主要研究與工程建設(shè)有關(guān)的地質(zhì)問題，為工程建設(shè)進(jìn)行地質(zhì)研究，提供工程規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工所要求的地質(zhì)資料，回答工程建設(shè)上所遇到的各種地質(zhì)問題，保證建筑物的安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理、運(yùn)行正常。

主要研究?jī)?nèi)容1.土的工程地質(zhì)性質(zhì)2.巖石、巖體的工程地質(zhì)性質(zhì)3.工程地質(zhì)問題研究（包括壩、邊坡、渠道、遂洞和水庫(kù)）第五章土的工程地質(zhì)性質(zhì)

第一節(jié)

土的物質(zhì)組成與結(jié)構(gòu)、構(gòu)造第二節(jié)

土的物理性質(zhì)第三節(jié)土的水理性質(zhì)第四節(jié)土的力學(xué)性質(zhì)第五節(jié)各類土的工程地質(zhì)特征二、幾種特殊土的工程地質(zhì)性質(zhì)

1.黃土

第四紀(jì)陸相松散堆積物，以粉粒為主，常有肉眼可見孔/洞和大小不一、數(shù)量不等的結(jié)核和包裹體。非均質(zhì)骨架式海綿結(jié)構(gòu)，構(gòu)造為天然剖面鉛直節(jié)理。天然條件下壓縮性中等，一般無膨脹性，崩解性強(qiáng)，抗剪強(qiáng)度較高，透水中等，各向異性明顯（鉛直＞水平），被水浸濕后壓縮性突增，抗剪強(qiáng)度顯著降低，在自重作用或建筑荷載壓力下顯著沉陷（濕陷性）。

4.淤泥類土 又稱軟土類土或有機(jī)類土，是近代未經(jīng)固結(jié)的在海濱、湖泊、沼澤、河灣及廢河道等環(huán)境沉積的一種特殊土。天然孔隙比大于1.5的稱為淤泥，大于1而小于1.5的稱為淤泥質(zhì)土。具有蜂窩狀或絮狀結(jié)構(gòu)，疏松多孔，薄層狀構(gòu)造，在巖層中往往多交互成層或呈透鏡體。 工程地質(zhì)性質(zhì)表現(xiàn)為：高含水量，高孔隙比，高壓縮性、透水性極弱，抗剪強(qiáng)度很低。

5.膨脹土 又稱脹縮土，是因含水量增加而膨脹、含水量減小而收縮的粘性土。斑狀結(jié)構(gòu)，常含鐵、錳或鈣結(jié)構(gòu)，具網(wǎng)狀開裂，有蠟狀光澤的擠壓面，類似劈理。液限和塑性指數(shù)較大。常處于硬塑或堅(jiān)硬狀態(tài)。 工程地質(zhì)性質(zhì)表現(xiàn)為：強(qiáng)度較高，壓縮性中等偏低，含水量增加和結(jié)構(gòu)擾動(dòng)后，力學(xué)性質(zhì)減弱明顯，常被誤認(rèn)為是較好的天然地基。評(píng)價(jià)膨脹土脹縮性指標(biāo)有：膨脹力、膨脹率、收縮率、活動(dòng)性指數(shù)、壓實(shí)指數(shù)、膨脹性指數(shù)、吸水性指標(biāo)等。第六章巖石、巖體的工程地質(zhì)性質(zhì)

第一節(jié)

巖石的物理、水理性質(zhì)第二節(jié)

巖石的力學(xué)性質(zhì)第三節(jié)巖體的工程地質(zhì)特征

巖石（Rock）礦物的集合體。結(jié)構(gòu)面（StructuralPlane）

指地質(zhì)歷史發(fā)展過程中，在巖體內(nèi)形成的具有一定的延伸方向和長(zhǎng)度，厚度相對(duì)較小的地質(zhì)界面或帶。巖塊（Rockblock）指不含顯著結(jié)構(gòu)面的巖石塊體，是構(gòu)成巖體的最小巖石單元體。巖體（Rockmass）是指地質(zhì)歷史過程中形成的，由巖塊和結(jié)構(gòu)面網(wǎng)絡(luò)組成的，具有一定的結(jié)構(gòu)并賦存于一定的天然應(yīng)力狀態(tài)和地下水等地質(zhì)環(huán)境中的地質(zhì)體。第一節(jié)

巖石的物理、水理性質(zhì)

1.重量-------比重G/容重r

2.空隙性---開空隙率n0/閉空隙率nc

3.吸水性---吸水率w1/飽水率w2/飽水系數(shù)Ks

4.軟化性---軟化系數(shù)Kd

第二節(jié)

巖石力學(xué)性質(zhì)

巖石的力學(xué)性質(zhì)是指巖石在各種靜力、動(dòng)力作用下所表現(xiàn)的性質(zhì)，主要包括變形和強(qiáng)度。 變形：彈性變形和塑性變形。 強(qiáng)度：指巖石抵抗外荷而不破壞的能力。按外荷方式分為抗壓強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度。

巖石在應(yīng)力作用下先是變形，然后破壞。第二節(jié)

巖石力學(xué)性質(zhì)

按力學(xué)性質(zhì)可將巖石分為 彈性巖石—力撤消后可恢復(fù) 塑性巖石—部分永久變形，力撤消后不可恢復(fù) 脆性巖石—受力易破壞 彈塑性巖石—力撤消后可恢復(fù)，但不能完全恢復(fù) 彈脆性巖石—受力在一定范圍內(nèi)表現(xiàn)為彈性，超過這個(gè)限度即表現(xiàn)為脆性，發(fā)生破壞第三節(jié)

巖體的工程地質(zhì)性質(zhì)一、巖體中的結(jié)構(gòu)面與巖體結(jié)構(gòu)類型

1.結(jié)構(gòu)面類型

2.巖體結(jié)構(gòu)類型二、影響巖體穩(wěn)定性的主要因素

1.結(jié)構(gòu)面

2.巖體的巖性

3.風(fēng)化作用

4.地下水作用

5.巖體中的天然應(yīng)力沉積結(jié)構(gòu)面火成結(jié)構(gòu)面變質(zhì)結(jié)構(gòu)面原生結(jié)構(gòu)面

巖體的工程地質(zhì)性質(zhì)在成巖過程中形成的地質(zhì)界面，屬物質(zhì)分異面。結(jié)構(gòu)面的成因類型斷層節(jié)理、裂隙層間錯(cuò)動(dòng)帶、劈理構(gòu)造結(jié)構(gòu)面

巖體的工程地質(zhì)性質(zhì)在構(gòu)造應(yīng)力作用下形成的破裂面或破碎帶，屬不連續(xù)面風(fēng)化裂隙卸荷裂隙次生結(jié)構(gòu)面

巖體的工程地質(zhì)性質(zhì)在地表?xiàng)l件下，由外動(dòng)力地質(zhì)作用所形成的結(jié)構(gòu)面軟弱夾層

指在堅(jiān)硬的巖體中夾有強(qiáng)度低、泥質(zhì)或炭質(zhì)含量高、遇水易軟化、延伸較廣和厚度較薄的軟弱巖層，即巖層中厚度相對(duì)較薄、力學(xué)強(qiáng)度較低的軟弱層或帶。常構(gòu)成影響壩基、邊坡、地下洞室穩(wěn)定及許多地質(zhì)災(zāi)害形成的重要因素。原生泥質(zhì)含量高，巖性軟弱，易泥化；或成巖后片理發(fā)育，巖性軟弱，易風(fēng)化。構(gòu)造含有斷層泥破碎帶，往往延伸很深，增加巖體透水性，促使其他物理、化學(xué)、地質(zhì)作用的發(fā)生和發(fā)展。次生破壞其完整性，影響穩(wěn)定性，尤其是河谷底部的卸荷裂隙，具有泥質(zhì)填充物，危害水工建筑物。軟弱結(jié)構(gòu)面二、影響巖體穩(wěn)定性的主要因素 巖體穩(wěn)定性是指巖體在一定時(shí)間內(nèi)，在一定的工程力作用下，巖體不產(chǎn)生破壞性的剪切滑移的性質(zhì)。 其影響因素有巖體本身的因素，還有工程方面如工程結(jié)構(gòu)及施工條件等因素，下面僅對(duì)巖體本身的一些主要因素作簡(jiǎn)單介紹：巖體中的天然應(yīng)力地下水作用風(fēng)化作用巖體的巖性結(jié)構(gòu)面影響巖體穩(wěn)定性的主要因素二、影響巖體穩(wěn)定性的主要因素1. 結(jié)構(gòu)面

巖體破壞與結(jié)構(gòu)面特別是軟弱夾層有關(guān)，因此一般情況下結(jié)構(gòu)面的性質(zhì)（平整、起伏、光滑）、規(guī)模、數(shù)量以及分布規(guī)律等影響巖體穩(wěn)定性及工程建設(shè)。

1.結(jié)構(gòu)面（尤其是軟弱結(jié)構(gòu)面）

原生結(jié)構(gòu)面：泥質(zhì)含量高，巖性軟弱，易泥化；或成巖后片理發(fā)育，巖性軟弱，易風(fēng)化。

構(gòu)造結(jié)構(gòu)面：含有斷層泥破碎帶，往往延伸很深，增加巖體透水性，促使其他物理、化學(xué)、地質(zhì)作用的發(fā)生和發(fā)展。

次生結(jié)構(gòu)面：破壞其完整性，影響穩(wěn)定性，尤其是河谷底部的卸荷裂隙，具有泥質(zhì)填充物，危害水工建筑物。 2.巖體巖性 （1）巖性特征：巖性不同，物理力學(xué)性質(zhì)就不同，必然影響巖體穩(wěn)定性。 （2）軟弱夾層：實(shí)際上是具有一定厚度的結(jié)構(gòu)面，相對(duì)于巖體主體其工程地質(zhì)性質(zhì)較差，相對(duì)軟弱。容易發(fā)生層間錯(cuò)動(dòng)，容易在風(fēng)化、侵蝕等作用下，首先破壞，為其他作用創(chuàng)造條件，影響巖體和工程主體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，因此必須注意其成因、性質(zhì)及分布。3.風(fēng)化作用

風(fēng)化作用可擴(kuò)大巖體原有裂隙，使得巖體的工程地質(zhì)性質(zhì)發(fā)生改變，例如抗水性降低、親水性（膨脹性/崩解性/軟化性等）增強(qiáng)、壓縮性增大、孔隙性增加、透水性增加等，破壞巖體的完整性和穩(wěn)定性。

4.地下水作用 改變巖體性質(zhì)，如加速巖石（體）特別是軟弱夾層及裂隙充填物的風(fēng)化、軟化及溶解等；同時(shí)可改變巖體的受力狀態(tài)，如水壓力變化產(chǎn)生滲透壓力。如實(shí)際中的巖溶，就是在地下水作用下形成，當(dāng)然對(duì)供水有意義，但對(duì)于工程卻并不是好事。5.巖體中的天然應(yīng)力

主要是與上覆巖層的重量有關(guān)的垂直應(yīng)力和構(gòu)造應(yīng)力。施工破壞原來受力狀態(tài)，引起應(yīng)力重新分布，產(chǎn)生應(yīng)力能量釋放，影響巖體穩(wěn)定性，使建筑物安全受到威脅。 如實(shí)際中采礦時(shí)造成透水（廣西南丹）、水庫(kù)誘發(fā)地震等。第七章工程地質(zhì)問題研究

第一節(jié)

壩的工程地質(zhì)研究一、水工建筑物的工程地質(zhì)條件

水工建筑物主要包括:1、擋水建筑物：如壩（橡膠壩）、閘2、泄水建筑物：如溢洪道、泄洪洞3、取水或輸水建筑物：隧洞、渠系建筑物一、水工建筑物的工程地質(zhì)條件

所謂工程地質(zhì)條件，可理解為與工程建筑物有關(guān)的各種地質(zhì)因素的綜合，主要包括，1.土石類型及性質(zhì)：如壩基（巖基／土基）等；2.地質(zhì)結(jié)構(gòu)：地質(zhì)構(gòu)造、巖體結(jié)構(gòu)面（原/次）、 土體結(jié)構(gòu)；3.地形地貌條件：地表形態(tài)、高程、地勢(shì)高低、山 脈水系、自然景物、森林植被、人工建筑物分布 等；4.水文地質(zhì)條件：地下水類型；含(隔)水層埋藏條件、厚度、巖層的水理性質(zhì)、地下水的運(yùn)動(dòng)特征、地下水的動(dòng)態(tài)特征、地下水的水質(zhì)等；5.自然地質(zhì)現(xiàn)象：巖石風(fēng)化、沖溝、滑坡、崩塌、 泥石流、喀斯特等自然地質(zhì)現(xiàn)象；6.天然建筑材料：產(chǎn)地距離、開采條件、質(zhì)量、數(shù)量等。7.地質(zhì)物理環(huán)境：地應(yīng)力及地?zé)釛l件等。二、水工建筑物的常見工程地質(zhì)問題1.壩的工程地質(zhì)問題：

壩基滲漏、滲透穩(wěn)定、沉降變形、壩基（肩）抗滑穩(wěn)定等；2.輸水及泄水建筑物工程地質(zhì)問題：

渠系建筑物/隧洞/地下洞室的線路選擇、滲透穩(wěn)定、設(shè)計(jì)、施工等；3.水庫(kù)工程地質(zhì)問題：

水庫(kù)滲漏、水庫(kù)浸沒、塌岸及邊岸再造、淤積、水庫(kù)誘發(fā)地震等；4.區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造穩(wěn)定性：

水庫(kù)上下游一定范圍內(nèi)的新地質(zhì)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)(主要是活斷層)、地震的強(qiáng)度和烈度、地應(yīng)力等；5.環(huán)境地質(zhì)問題:

自然地質(zhì)災(zāi)害和人類活動(dòng)引起的環(huán)境地質(zhì)問題。第一節(jié)

壩的工程地質(zhì)研究三、壩基滲漏

壩基包括兩岸的滲漏，系指水庫(kù)蓄水后，庫(kù)水通過壩基或壩肩的透水地層向河谷下游的滲漏。前者稱壩基滲漏，后者稱繞壩滲漏。其危害有減少蓄水量甚至不能蓄水，使壩基產(chǎn)生滲透變形，危及大壩安全。壩基（肩）滲漏的地質(zhì)條件——滲透通道 基巖中的巖溶通道、非可溶破碎帶、裂隙密集帶等或第四紀(jì)松散沉積層中的透水層。四、壩基滲透變形 水庫(kù)蓄水后，壩基在有壓滲透水流作用下，引起土體或裂隙充填物顆粒移動(dòng)、結(jié)構(gòu)變形甚至破壞現(xiàn)象，稱為壩基滲透變形。1.壩基滲透變形的表現(xiàn)形式

管涌（或潛蝕）、流土、接觸沖刷和接觸流失；2.壩基滲透變形的原因分析 外因：動(dòng)水壓力＞巖（土）體阻抗力； 內(nèi)因：巖（土）體的粒度成分、裂隙性質(zhì)、結(jié)構(gòu)構(gòu) 造、致密程度、膠結(jié)情況、透水性等；

管涌（或潛蝕）：土體內(nèi)的細(xì)顆?；蚩扇艹煞钟捎跐B流作用而在粗顆?？紫锻ǖ纼?nèi)移動(dòng)或被帶走的現(xiàn)象。潛蝕包括機(jī)械、化學(xué)和生物潛蝕

流土：一般發(fā)生在以粘性土為主的地帶，因土比較致密，顆粒間具有一定的粘結(jié)力，在滲透水流動(dòng)水壓力的作用下，細(xì)顆粒不易被水流帶走，而是整體的同時(shí)浮動(dòng)或隆起，這種現(xiàn)象就稱為—五、壩基（肩）抗滑穩(wěn)定

1.壩基滑移形式 表層滑移（接觸面）、 淺層滑移（表部巖層）、 深層滑移（接觸面處理較好，但壩基較深處存在滑動(dòng)面）

2.壩基抗滑穩(wěn)定性分析及處理 表層滑移：增大接觸面的抗滑阻力，如齒墻等。 淺層滑移：巖面前傾或臺(tái)階狀,齒槽,巖錨,利用下游基巖抗力體等。

六、壩基沉降1.巖石變形的基本概念（自學(xué)）2.壩基沉降方式

垂直變位：垂直沉降；

角變位：壩基部分（多前部）垂直沉降而導(dǎo)致壩體傾斜。第二節(jié)

邊坡的工程地質(zhì)研究一、邊坡的變形與分類二、影響邊坡穩(wěn)定的因素三、不穩(wěn)定邊坡的防治措施一、邊坡的變形與分類

1.應(yīng)力分布

自重應(yīng)力、構(gòu)造應(yīng)力、溫度應(yīng)力等。

2.邊坡巖體變形破壞形式：

松弛張裂蠕動(dòng)崩塌滑坡

滑坡邊坡上的巖土體，沿一組或多組結(jié)構(gòu)面產(chǎn)生剪切破壞的現(xiàn)象。

（1）滑坡體的組成：滑坡體、滑坡床、滑動(dòng)面、滑坡壁、滑坡周界、滑坡裂隙、滑坡臺(tái)階等。

按滑動(dòng)面與層面的相對(duì)位置分類：均質(zhì)滑坡、順層滑坡和切層滑坡按滑體厚度分類：淺層、中層和深層滑坡按滑坡體積大小分類：小型、中型、大型和巨型滑坡按引起滑坡的力學(xué)性質(zhì)分類：推動(dòng)式滑坡和牽引式滑坡 （2）滑坡的分類

（3）滑面形成機(jī)制

1）滑面受最大剪應(yīng)力面控制

2）滑面受已有軟弱結(jié)構(gòu)面控制

3）滑面受軟弱墊層控制 3.邊