造价师 工程地质对建设工程的影响

第一节工程地质对建设工程的影响建设工程要求地基及地层有一定的①强度②刚度③稳定性④抗渗性一、工程地质对建设工程选址的影响工程地质对工程选址的影响体现在两方面：①工程缺陷对工程安全的影响;②工程缺陷对工程技术经济的影响。1、中小型工程选址：要关注一定范围内的地质构造和地层岩性2、大型工程的选址：要关注区域地质构造和地质岩性3、特殊重要工程选址：要关注地震烈度4、地下工程选址：要关注区域稳定性——重点指①深大断裂交汇地段②活动断层地段③构造运动强烈地段④工程走向与岩层走向交角太小甚至平行的构造5、道路选线：要重点避开①边破——指断层裂谷边坡，尤其不稳定边坡②顺向坡——指岩层倾向与坡面倾向一致的顺向坡，尤其岩层倾角小于坡面倾角的顺向坡③路线与裂隙发育方向平行，尤其裂隙倾向与边坡倾向一致④大型滑坡体、不稳定岩堆和泥石泥地段及其下方二、工程地质对建筑结构的影响工程地质对建筑结构的影响，主要是指地质缺陷和地下水造成地基稳定性、承载力、抗渗性、沉降问题，具体包括以下四个方面：①对结构选型和材料选择的影响②对基础选型和结构尺寸的影响——一般对松散软弱地质，位于浅层的可用片筏基础至箱形基础，位于深层可用桩基③对结构尺寸和钢筋配置的影响④地震裂度对建筑结构和构造的影响三、工程地质对工程造价的影响①选择有利的工程地质对造价起决定作用②勘察资料的准确性直接影响工程造价③对不良工程地质问题认识不足可导致造价增加四、工程地质问题与防治1、松散土层和软弱土层：①不满足承载力的松散土层，可挖除(浅)，或采用固结灌浆、预制桩(深)或灌注桩、地下连续墙或沉井等加固;②对不满足抗渗要求的，可灌水泥浆或水泥黏土浆，或地下连续墙防渗;③对影响边坡稳定的，可喷射混凝土或土钉支护。此外，不满足承载力的软弱土层，挖除(浅)，采用振冲方法用砂、砂砾、碎石或块石置换2、风化岩层和破碎岩层：①风化岩层一般在地表，可挖除②破碎岩层可浅可深，浅的挖除，深的可采用灌浆加固或防渗③风化岩层和破碎岩层位于边坡影响稳定时，可喷混凝土或挂网喷混凝土罩面，必要时配合注浆和锚杆加固3、裂隙发育岩层：①影响承载力和抗渗的，采用水泥注浆②位于边坡的，采用锚杆加固4、断层、泥化软弱夹层：①断层可浅可深。浅的清除回填;深的注水泥浆②泥化夹层可浅可深。浅的清除回填;深的泥化夹层不影响承载力③断层、泥化软弱夹层位于边坡滑动控制面时，采用锚杆、预应力锚索、抗滑桩进行抗滑处理5、岩溶与土洞：①挖填——采取挖除洞内软弱物回填石料或混凝土②不能挖填时，采取长梁式、桁架式基础或大平板跨越洞顶③可对岩溶进行裂隙钻孔注浆④对土洞进行顶板打孔充砂、砂砾，或桩处理6、地下水发育地层：采取导水、排水、降低地下水位7、滑坡体：①与水有关系，因水降低了滑动控制面的磨擦系数和黏聚力，采取上截下排(即：滑坡体上方修截水设施，下方筑排水设施)②控制滑坡分为经过论证和未经论证。经论证的可上部刷方减重;未经论证的勿轻易扰动滑坡体③在坡脚采用挡土墙、抗滑桩支挡④采用固结灌浆改善滑动面和滑坡体抗滑性能8、地下工程围岩：采用支撑、支护和衬砌。①支撑多采用柱体、钢管排架、钢筋或型钢拱架②支护多采用土钉、锚杆、锚索和喷射混凝土等联合支护方式③衬砌多用混凝土和钢筋混凝土，也可采用钢板衬砌。地质构造一、水平构造和单斜构造1、水平构造：指未经构造变动的沉积岩层，先沉积的在下，后沉积的在上。2、单斜构造：指原来水平构造的岩层，在受地壳运动后岩层向同一个方向倾斜。倾斜岩层的产状有三个产状要素①岩层走向②岩层倾向③岩层倾角。见下图：①岩层的走向AB：表示岩层在空间延伸的方向②岩层的倾向CD：表示岩层在空间的倾斜方向③岩层的倾角α：岩层层面与水平面所夹的锐角，表示岩层在空间倾斜角度的大小由上图可以看出岩层的走向与岩层的倾向相互垂直。二、褶皱构造褶皱构造：是岩层一系列波状弯曲而未失去其连续性的构造，绝大多数褶皱是在水平挤压力作用下形成的，褶皱在层状岩层中最明显，在块状岩体中则很难见到。褶曲是褶皱中的一个弯曲，两个或两个以上的褶曲组合而形成褶皱构造，褶曲的基本形态是背斜和向斜。背斜褶曲是岩层向上拱起的弯曲，较老的岩层出现在褶曲的轴部;向斜褶曲是岩层向下凹的弯曲，当地面遭受剥蚀，在褶曲轴部露出的是较新的岩层。工程在褶曲的翼部遇到的基本上是单斜构造，以下两种情形要具体分析其对工程的影响：①对于深路堑和高边坡，当路线垂直岩层走向或路线与岩层走向平行但岩层倾向与边坡倾向相反时，对路基边坡的稳定性是有利的。路线走向与岩层走向平行，边坡与岩层的倾向一致时，对路基边坡的稳定性是不利的，尤其是边坡的倾角大于岩层的倾角α时最为不利。(相似的内容见第一节：道路的选线应避免顺向坡——指岩层倾向与坡面倾向一致的顺向坡，尤其岩层倾角小于坡面倾角的顺向坡)②对于隧道工程，在褶曲构造的轴部(指近似于圆心的部位)，应力作用最集中，容易遇到工程地质问题，一般隧道选线从褶曲的翼部通过是比较有利的。三、断裂构造根据岩体断裂后两侧岩块相对位移的情况，可将断裂分为裂隙和断层两类。①构造裂隙——进一步分为张性裂隙和扭(剪)性裂隙1、裂隙(也称为节理)(构造裂隙分布具有一定规律，张性裂隙产生在背斜和向斜轴部;扭(剪)性裂隙一般出现在褶曲的翼部和断层附近)②非构造裂隙(分布不具有规律性，具体解释见以下内容)裂隙：指存在于岩体中的裂缝，是岩体受力断裂后两侧岩块没有显著位移，一般用裂隙率(岩石中裂隙的面积与岩石总面积的百分比)表示。根据裂隙的成因，将其分为构造裂隙和非构造裂隙两类。非构造裂隙：是由于成岩作用、外力、重力等非构造因素而形成。非构造裂隙一般有三大类①在岩石形成过程中形成的原生裂隙②风化裂隙③沿沟壁岸坡发育的卸荷裂隙。其中：具有普遍意义的是风化裂隙，其主要在靠近地面的部分，没有规律性，使岩石多成碎块，沿裂隙面岩石的结构和矿物成分也有明显变化。裂隙对岩体的有利影响：仅有的有利影响是有利于工程的开挖;裂隙对岩体的不利影响：①由于裂隙破坏了岩体的整体性，促进了岩体风化速度，增强了透水性，进而使岩体的强度和稳定性降低。②当裂隙主要发育方向与路线走向平行，倾向与边坡一致时，不论岩体的产状如何，路堑边坡都容易发生崩塌。③在路基施工中，如果岩体存在裂隙，还会影响爆破效果。2、断层：指岩体受力断裂后，两侧岩块发生显著位移而形成的断裂构造。断层有四个要素组成：①断层面和破碎带②断层线③断盘④断距。详见下图断层线AB表示断层的延伸方向，其形状决定于断层面C的形状和地面的起伏情况;位于断层面C上部的E称为上盘，位于断层面下部的F称为下盘，若断层面直立则无上下盘之分;沿断面C错开的距离DE称为总断距，其水平分量称为水平称距，垂直分量称为垂直断距。断层可以分成三种基本类型：①正断层②逆断层③平推断层断层对工程的影响：①公路工程路线应尽量避开大的断层破碎带，当路线与断层走向平行，路基靠近断层破碎带时，开挖路基容易引起边坡大规模坍塌;②在断层发育地带修建隧道时，当隧道轴线与断层走向平行时，应尽量避免与断层的破碎带接触。四、地震的震级和烈度1、与地震有关的相关概念①震源：是指地壳震动的发源地。②地震的震中：震源在地面上的垂直投影称为震中。③地震的等震线：地面上受震动破坏程度相同点的外包线称为等震线。④地震波中的体波：地震波中通过地球内部介质传播的称体波。体波可分为纵波和横波，纵波的质点振动方向与震波传播方向一致(小心!易错)，周期短、振幅小、传播速度快;横波的质点振动方向与震波传播方向垂直，周期长、振幅大、传播速度较慢。⑤地震波中的面波：体波经反射、折射而沿地面附近传播的波称为面波，面波的传播速度最慢。2、地震的震级可分为五级①微震②轻震③强震④烈震⑤大灾震(微轻强烈大)震级是以距震中100Km所记录的最大振幅的μm的对数表示。例：记录的最大振幅是10mm(即10000μm)，取其对数为4，则该地震为4级。3、地震的烈度地震的烈度，是指某一地区的地面和建筑物受一次地震破坏的程度。地震烈度可分为三种①基本烈度②建筑场地烈度③设计烈度。一个工程从建筑场地的选择至工程建筑的抗震措施等都与地震烈度有密切关系。4、震级与烈度的关系：一般情况下，震级越高、震源越浅，距震中越近，地震烈度就越高。一次地震只有一个震级。岩体特征岩体和岩石是不同的两概念。岩石是矿物的集合体，岩石的特征可用岩块来表征。岩体是由一种岩石或多种岩石的组合体。工程岩体可以分为三类①地基岩体②边坡岩体③地下洞室围岩一、岩体结构分析岩体结构的基本类型可分为四类①整体块状结构②层状结构③碎裂结构④散体结构①整体块状结构：是接近于各向同性的均质弹性体，变形模量、承载能力与抗滑能力均较高，抗风化能力也较强。这类岩体具有良好的工程地质性质，往往是较理想的各类工程建筑地基岩体、边坡岩体及洞室围岩。②层状结构：其强度和变形特性均具有各向异性。③碎裂结构：岩体的变形模量、承载能力均不高，工程地质性质较差。④散体结构：可按碎石土考虑。二、岩体的力学特征(主要指岩体的变形、流变和强度特征)1、岩体的变形特征：是设计人员特别关注的特征，由变形模量或弹性模量来反映。2、岩体的流变特征：岩石和岩体均具有流变性。3、岩体的强度特征：岩体的强度既不等于岩块岩石的强度，也不等于结构面的强度，而是二者共同影响表现出来的强度。但在某些情况下，可以用岩石或结构面的强度来代替。三、地下水特征1、地下水的分类2、地下水对建设工程的影响①地下水位的下降可引起软土地基沉降②流动水压力产生流砂和潜蚀使土体结构破坏(流砂是指在地下流动水压作用下细小颗粒随地下水流失，造成地层塌陷或崩溃的破坏现象;潜蚀是指地下流动水压不足以导致流砂，但细小颗粒仍可穿过粗颗粒孔隙而被带走，然后形成管状空洞，使土体结构破坏，强度降低，压缩性增加的现象)③地下水动基础底面产生托浮力，托浮力减少地基对基础底面的正压力，即减小对基础滑动的抗滑力，严重影响基础抗滑稳定性。④承压水对基坑的破坏——承压水头可能会冲毁基坑底部的黏性土层，破坏地基。⑤地下水对钢筋混凝土产生腐蚀。四、地下洞室围岩稳定性地下洞室围岩要特别重视其稳定性，要防止围岩掉块、片帮乃至塌方事件。围岩的稳定性受以下多方面影响①区域稳定性②山体稳定性③地形④岩性⑤地质构造⑥地下水⑦地应力五、边坡岩体稳定性(一)影响边坡稳定性的因素——有内在因素与外在因素两个方面。内在因素常对边坡稳定性起着主要控制作用，具体包括四个方面①组成边坡岩土体的性质(即：地层岩性)②地质构造③岩体结构④地应力外部因素具体包括六个方面①地表水和地下水的作用②地震③风化作用④人工挖掘⑤爆破⑥工程荷载1、不同类型的地层岩性对边坡稳定性的影响(地层岩性对边坡稳定性影响很大，软硬相间并有夹层时，最易造成边坡失稳)①侵入岩、沉积岩以及片麻岩、石英岩等构成的边坡，一般稳定程度较高②喷出岩一般易形成直立边坡，并易发生崩塌③含有黏土质的沉积岩边坡，最易发生顺层滑动，或因下部蠕动而造成上部崩塌④千枚岩、板岩及片岩，常出现顺层(或片理)滑坡⑤黄土浸水后易崩解湿陷⑥崩塌堆积、坡积及殘积层地区，其下伏基岩面常常是一个倾向河谷的斜坡面。极易形成滑动面，从而使上部松散堆积物形成滑坡2、地质构造与岩体结构对边坡的影响褶皱、断裂发育地区，常是岩层倾角大，甚至陡立，断层、节理纵横切割，构成岩体中的切割面和滑动面，形成有利于崩塌、滑动的条件，并直接控制着边坡破坏的形成和规模。3、地下水对边坡的影响主要有以下五个方面(绝大多数滑坡都与地下水有关)①使岩石软化或溶蚀，产生崩塌或滑坡②产生静水压力或动水压力，使岩体下滑或崩塌③增加了岩体重量④裂隙中的水结冰，产生膨胀压力，促使岩体破坏倾倒⑤产生托浮力，使岩体有效重量减轻，稳定性下降(二)不稳定边坡防治措施(共有以下七种措施)1、防渗和排水具体措施有①在滑坡体外围布置截水沟槽，以截断流至滑坡体上的水流②在大的滑坡体上布置排水沟，同时整平坡面，防止有积水的坑洼，以利于降水迅速排走③针对已渗入滑坡体的水，采用地下排水廊道④采用垂直钻孔打穿滑坡体不透水层进行排水2、削缓斜坡以使滑坡体重量减轻，达到稳定的目的。削减下来的