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1、工程地质与水文地质复习材料工程地质学：是调查、研究、解决与人类工程建筑活动有关的地质问题的科学。工程地质条件：是指工程建筑物所在地区地质环境各项因素的综合。这些因素包括：包括地形地貌、地质构造、地层岩性、水文地质条件、物理地质现象和天然建筑材料。工程地质问题：一是自然环境地质因素对工程活动的制约和影响而产生的问题。二是由工程活动而引起环境地质条件的变化。从而形成的不利于工程建设的新的地质问题。地球的构造：地球的层圈构造固体地球内部由地壳、地幔、地核组成。图地球层圈构造图地质作用的类型A.内力地质作用a.构造运动b.岩浆彳用c.变质作用d.地震B.外力地质作用a.风化作用b.剥蚀作用c.搬运作用
2、d.沉积作用e.固结成岩作用C.工程地质作用矿物是指在各种地质作用中所形成的天然单质元素或化合物。造岩矿物：已发现的矿物有 3000多种，但组成岩石的主要矿物仅 30余种，这些组成岩石的 主要矿物称为造岩矿物。岩石：由一种矿物或多种矿物或岩屑组成的自然集合体。岩浆岩的成因与产状岩浆岩：岩浆侵入地壳上部或喷出地表凝固而成的岩石。岩浆：位于地壳深部和地幔中，以硅酸盐为主和一部分金属硫化物、氧化物、水蒸气及其他挥发性物质组成的高温高压熔融体。侵入岩：岩浆通过地壳运动沿地壳薄弱地带上升冷凝，侵入到上部岩层中形成的岩浆岩称为侵入岩。喷出岩：岩浆沿着一定通道喷出地表形成的岩石称为喷出岩。岩浆岩的结构：指岩
3、浆岩中矿物结晶的程度，晶粒大小，以及他们彼此间相互组合关系。岩浆岩的构造：是指岩石中的矿物在空间的排列、配置和充填方式所形成的特征。常见的构造有：1.块状本鸵造2.气孔构造3杏仁构造4.流纹构造按SiO2的含量：分成超基性岩、基性岩、中性岩及酸性岩；根据岩浆冷凝环境：分成：喷出岩、侵入岩（深成岩、浅成岩）沉积岩：在地壳表层常温常压条件，由风化产物、有机物和某些火山作用产生的物质，经搬运、沉积和固结成岩等一系列地质作用而形成的岩石。沉积岩的形成过程：1.风化阶段（物理风化.化学风化.生物风化）2.搬运阶段3.沉积阶 段4.硬结成岩阶段.变质岩的概念：由变质作用形成的新岩称为变质岩。变质作用：地壳
4、中原已形成的岩石， 在受到高温、高压和新的化学成分加入作用下，使原来 岩石的成分、结构和构造发生一系列变化，这种改变岩石的作用称为变质作用。变质作用的因素： 高温、高压、新的化学成分加入变质作用的类型：接触变质作用.区域变质作用.动力变质作用地层：一定地质时期内先后形成的具有一定的层位的层状和非层状岩石的总称。相对年代的确定：1.地层层位法2.古生物化石法3.岩层接触关系法（整合接触.假整合接触. 不整合接触.侵入体的沉积接触.侵入接触）4.岩性对比法构造运动：由地球内力地质作用引起的地壳变化。是一种机械运动。 按运动方向可分为： 水平运动也称为造山运动；垂直运动也称为造陆运动。地质构造：组成
5、地壳的岩层或岩体在地应力的长期作用下，发生变形、变位，形成各种构造运动的形迹，称为地质构造。常见的地质构造有褶皱、断层和节理。断层和节理又统称断裂构造。产状要素：走向、倾向和倾角褶皱构造：是岩层在构造运动中受力形成的连续弯曲变形。褶皱有两种基本类型：背斜和向斜。褶皱成因：水平侧压力作用下的岩层褶皱.垂直力作用下的岩层褶皱 .力偶作用形成的褶皱断裂构造：地壳中岩层或岩体受力达到破裂强度发生断裂变形而形成的构造。节理也叫裂隙，是岩体中岩块沿破裂面没有显著位移的断裂构造。断层：岩层受力发生破裂，破裂面两侧岩块发生明显的位移，这种断裂构造称断层。断层两盘相对运动分类：1 .正断层2.逆断层3.平移断层
6、断层的野外识别标志：1.地貌标志（1）断层崖通常是挽近活动断层面形成的陡崖。正断层相对容易形成，发育于盆地、平原与山地（脉）之间（2）断层三角面通常是活动断层面形成的陡崖受与崖面垂直方向的水流侵蚀切割、形成的沿断层走向分布的一系列三角形陡崖。也发育于盆地、平原与山地（脉）接合部（3）错断的山脊通常是平移活动断层相对平移错动， 造成某一方向的山脊发生突然的、有规律的错断（4）横切山岭走向的平原与山地的接触带（5）串珠状湖泊洼地 （6）带状分布的泉水 （7）错断的水系、河流 2地质标志（1）错 断线状、面状地质体（2）断层面（带）的构造特征（擦痕和阶步.牵引现象.伴生节理.构 造透镜体.断层岩.断
7、层泥）（3）地层重复和缺失（4）线状岩浆活动与矿化作用（5）岩相 和地层厚度的突变活断层：是现今仍在活动或者近期有过活动，不久的将来还可能活动的断层。按活动性质分：1蠕变型活断层2突发型活断层地震：接近地球表面的岩层中弹性波传播所引起的震动称为地震。构造地震：它产生于板块边缘和板块内部的活动构造带， 地壳和上地幔岩石在地球内力作用 下，产生构造变形积蓄应变能， 一旦达到岩体强度极限， 就会发生突然的剪切破裂或沿已有 破裂面产生突然错动，积蓄的应变能就会以弹性波的形式突然释放使地壳震动而发生地震。水库地震：水库蓄水后，使库坝区及其临近地区地震活动明显增加的现象。水库地震的特征：（1）高坝水库发震
8、机率高：坝高越高、库容越大，发震机率越高（2）水库地震与库水位升降有关，无明显规律性（3）震中密集于库坝区附近 （4）震源浅，震级低，烈度高（5）前震多，余震长。风化：岩石经受水、气、热及生物等因素作用，使岩石逐渐破碎、疏松或矿物成分发生变化 的现象称为风化。风化作用：引起这种变化的作用称为风化作用。影响风化作用的因素：1.气候因素2.地形因素3.地质因素岩石风化的防治：1.挖除法2.抹面法3.胶结灌浆法4.排水法河流的侵蚀作用分类：1.按照侵蚀方式分：机械侵蚀，化学溶蚀2.按照侵蚀方向分：下蚀作用，侧向侵蚀作用。水流的搬运作用搬运形式：机械搬运（碎屑物）、化学搬运（溶于水中的各种化合物）碎屑
9、物的搬运形式：推移质，悬移质（根据流速变化相互转化）河流的沉积作用：山口沉积作用.谷底沉积作用.河口沉积作用.阶地：在河谷发育过程中，由于地壳上升或气候变化等因素的影响，使河流下切，河床不断加深，原先的河床或河漫滩相对抬升，高出一般洪水位，形成顺河谷呈带状分布的平台，这种地貌形态称为阶地。阶地类型：侵蚀阶地.基座阶地.堆积阶地（上迭阶地.内迭阶地）岩溶作用：凡是以地下水为主、地表水为辅，以化学过程为主、机械过程为辅的对可溶性岩石的破坏和改造作用都叫岩溶作用。这种作用所造成的地表形态和地下形态叫岩溶地貌。岩溶：岩溶作用及其所产生的水文现象和地貌现象统称岩溶。岩溶发育的必要条件（1）可可溶性的岩石
10、（2）岩层的透水性水的溶解能力最小，但分布最广）碳酸盐类岩石（溶解度 硫酸盐类岩石（石膏等 氯化盐类岩石（盐石等透水性愈好，岩溶愈发育裂隙是否发育透水性决定于孔隙是否发育风化程度如何溶解力取决于水中的CO2含量（主要是侵蚀性CO2）CO2含量越高，溶解力越强生+ H雨水溶解空气中的CO2水中CO2的来源22生物化学作用（4）水的运动状态指水的循环交替交替循环条件越好，岩溶越发育岩溶形态的垂直分带位置：地表以下、最高 水位以上(1)岩溶垂直发育带水流特征：垂直运动岩溶特点：岩溶连通性差位置：地下水最高水位(2)岩溶水平、垂直交替 发育带水流特征:岩溶特点:水平、垂直岩溶连通性和最低水位之间 两向
11、流(分期 较好(3)岩溶水平发育带位置：最低地下水位以 水流特征：水平方向为 岩溶特点：发育大量岩下，下限为地方性侵蚀基准面主溶、暗河、地下湖泊(4)岩溶深部循环带位置：水平岩溶带以下 水流特征：不受基准侵 岩溶特点：岩溶主要为蚀面的控制，在构造控制下向更远更低的排泄区流动 溶隙和溶孔回1日日目鼻叵图岩溶垂直分带示意图1一上层滞水；2一地下最高水位线；3一地下水最低水位线；4地下水流向；5一分带编号地下水：埋藏在地表以下岩层或土层空隙中的各种状态的水。根据岩石空隙的成因不同分为：孔隙、裂隙和溶隙。上层滞水、潜水、承压水上层滞水：包气带中局部隔水层之上的重力水称上层滞水。上层滞水埋藏接近地表，
12、接受大气降水的补给，补给区与分布区一致，以蒸发的形式或向隔水底板边缘排泄。潜水：埋藏在地面以下第一个稳定隔水层之上具有自由水面的重力水叫潜水(潜水等水位线图有以下用途：1.确定潜水流方向2.计算潜水的水力坡度 3.确定潜水与地表水的关系 4.确定 潜水的埋藏深度)承压水：承压水是指充满在两个隔水层之间的含水层中，具有承压性质的地下水。孔隙水、裂隙水、岩溶水孔隙水：埋藏并运移于松散沉积物一一即孔隙岩层中的地下水称为孔隙水。裂隙水：埋藏在坚硬岩石裂隙中的地下水称为裂隙水(风化裂隙水.成岩裂隙水.构造裂隙水)地下水引起的工程地质问题主要包括：1.地基沉降2.流砂3.潜蚀对建筑工程的影响 4.地下水的
13、浮托作用5.基坑突涌6.地下水对钢筋混凝土的腐岩土体：指工程影响范围内的岩石和土的综合体岩（土）体的结构特征软弱夹层：力学强度低.泥炭含量高.遇水易软化.延伸较长.厚度较薄的软弱夹层结构面：岩体中的各种物质分异面 .破裂面及软弱夹层结构体：岩体中被各种成因的结构面所围限的相对完整的块体结构面的成因类型：1.原生结构面2.构造结构面3.次生结构面导致坝体破坏的岩体失稳形式滑动破坏（最主要的破坏形式）坝基不均匀沉陷的地质因素坝基或两岸岩性软硬不一，弹性模量相差悬殊断层破碎带因素 坝基或两岸岩体中有较 大的 裂隙密集带全强风化带有溶蚀洞穴或潜蚀掏空现象坝基岩体滑动破坏类型：1.表层滑动2.浅层t动3
14、.深层滑动潜蚀：在岩层中由于渗透水流的冲刷作用，将其中的细小颗粒冲走带出的现象。坝基处理消基：指将坝基表部松 散软弱、风化破碎的岩 层及浅部的软弱夹层开 挖清除,、由、山M 使坝体放在比较新鲜完 整的岩体或较致密、坚 实的土层上的工作 王要涉及裂隙岩层的处理软弱破坏带的处理固结灌浆裂隙岩层的处理 接触灌浆 帷幕灌浆软弱破碎带的处理陡倾角:混凝土塞、拱缓倾角明挖或洞挖预应力锚固或混凝土键边坡岩体的破坏与变形1 .松弛张裂2 .蠕动：深层蠕动.表层蠕动3 .崩塌：陡峭边坡崖壁上，由于陡倾裂隙的切割，导致岩体突发倾倒崩落，堆积与坡脚的过 程。4、滑坡：边坡岩（土）体主要在重力作用下，沿贯通的剪切破坏
15、面发生滑动破坏的现象。滑坡分类顺层滑动：顺层面、片理面等结构面滑下切层滑动：沿与层面或 片理面相切的软弱 按滑动面与层面的关系结构面滑动均质滑动：滑动发生于岩性均一的岩体中牵引式滑坡滑坡分类按滑动的力学特征推动式滑坡 平移式滑动仅数米）数米 20米）20米 50米）深大于50米）浅层滑坡（滑动面埋深4、血f不皿一 中层滑动（滑动面埋深 按滑动面埋深深层滑动（滑动面埋深1.地貌、坡形条件 2.地层和岩性条件 3.地质构造和岩体结构条件1.防地表水入渗2.削坡减重3.修建支档建筑4.锚固措施5.喷射混凝极深层滑动（滑动面埋影响边坡稳定性的因素:4 .地下水活动不稳定边坡的防治措施: 土护面洞室围岩
16、：应力重分布所影响到的那一部分岩体山岩压力（围岩压力）：围岩的强度适应不了围岩应力而产生塑性变形或破坏时，作用在支 护或衬砌上的力。弹性抗力：一般指有压隧洞充水后，围岩在内水压力作用下产生压缩变形的同时对衬砌所形 成的反力。提高围岩稳定性的措施尽量少扰动围岩采用先进的隧道工程设计和施工方法（NATM）尽可能采用控制爆破和 全断面隧道掘进机开挖 （TMB）（2）用连续支护（柔性支护）代替传统支护（刚性支护）工程地质勘察工作一般可划分为规划、可行性研究、初步设计和技施设计四个勘察阶段。钻探是利用一定的设备和工具，在人力或动力的带动下旋转切割或冲击凿碎岩石，形成一个直径较小而深度较大的圆形钻孔。 通
17、过取出岩芯可直观地确定地层岩性、 地质构造、岩体风 化特征等。坑探是用人工或机械掘进的方式来探明地表以下浅部的工程地质条件，主要包括探坑、探槽、浅井、斜井、竖井、平洞等计算例题：根据下列资料计算在宽为 200米的河岸流向河流的潜水流量，并确定离钻孔 1 为110米处的潜水位标高。河岸钻孔 2的隔水层标高为10.52米，河水标高为50.12米，距 钻孔2为500米的钻孔1揭露的隔水层标高也为 10.52米，潜水面标高为 50.82米。岩层渗 透系数10.00米/天。解：求h1和h2h1222(h1h2 )hx滑动面为单一平面的一般计算（底库仑定理）假定条件垂直于滑动方向上取一个单位宽度计算 只考虑自重，不考虑侧 向摩擦力计算公式K Gcos tg cL tgG sintgK-安全系数K4tg hsin 2读图图侵入岩形成年代的判识示例6一闪长岩形成于二叠纪以后，白垩纪之前；白垩系与侵入岩为沉积接触，其他地层与闪长岩为侵入接触图 地表水与潜水之间各种不通关系的等水位线图A潜水补给地表水；B地表水补给灌水；C左岸为地表水补给潜水，右岸为潜水补给地表水请确定A、E点处的:1 .地面高程2 .承压水位3 .含水层埋深4 .水头大小5 .承压水位埋深日1日2日3日承压水等水压线图1 地形等高线；2 含水层顶板等高线；3 等水压线；4 地下水流