工程地质学论文

环境科学与工程学院水文与水资源工程我国不良地质及其工程地质问题科目：工程地质学概论学院：环境科学与工程学院姓名：学号班级：指导老师：环境科学与工程学院水文与水资源工程简述我国不良地质及其工程地质问题『摘要』随着社会的进步与经济科技的快速发展，我国的地质环境越来越备受人们的关注，在经济建设快速发展的同时我国的地质灾害也越来越频繁，不良地质给人们的生活环境及工程建设带来越来越多的灾害，本文在此浅谈一些我国不良地质及其工程地质问题。『关键词』地质不良地质工程地质我国的特殊地质及不良地质地区的地质现象是多种多样的，山区(地)常见的有崩塌、滑坡、泥石流，其他还有岩溶、风砂等。一、崩塌的概念；崩塌是指陡峻斜坡的巨大岩块，在重力作用下突然而猛烈地向下倾倒、翻滚、崩落的现象。崩塌经常发生在山区河流、河谷的陡峻山坡上，有时也发生在高陡的边坡上。它来势迅猛，对道路交通可造成直接危害。在设计中应避免使用不合理的高陡边坡，避免大挖大切。在施工中应清除坡面危石或采取坡面加固、调整水流等措施。二、滑坡的概念；滑坡的概念；滑坡是指斜坡岩土体在重力作用下，一定的软弱面或华东带整体下滑的现象。西南地区（云、贵、川、藏）是我国滑坡分布的主要地区，其他地区的山区、丘陵区、包括黄土高原，亦有不同类型的滑坡分布。1滑坡的发育过程；（1）、蠕动变形阶段；历时长，是滑坡预测和预防的重要阶段。（2）、滑动破坏阶段；速度大、来势猛、破坏力大。（3）、渐趋稳定阶段。2、影响滑坡的因素（1），边坡形态；坡高，坡角。（2）、岩土性质；强度，含水量，完整性。（3）；构造面的产状。（4），水；静水，动水（5）、振动荷载；地震。环境科学与工程学院水文与水资源工程三、泥石流的概念；由暴雨或冰雪迅速融化形成的一种突然爆发性的含大量泥沙、石块的急骤水流，并且携带堆积在缓坡或山谷中的大量堆积物成为泥石洪流冲向山前地带的现象，称泥石流泥。石流是主要发生在地质不良、地形陡峻的山区或山前区，与水文气象、人类活动有关，是突然爆发性的，由泥砂石块组成的特殊洪流。泥石流的防治可考虑水土保持、跨越、排导和滞流拦截等措施。其形成原因主要有；（1）.沟槽纵坡较大、便于积水、集物的陡坡的地形地貌。（2）.流域内有丰富的松散固体物。（3）.流域中上游有大量的降雨，急剧消融的冰雪或水库的溃决短时间内有大量的水源供给。四、岩溶的概念；岩溶是岩溶作用和岩溶现象的统称。岩溶作用是指地表水和地下水的长期化学溶蚀和机械侵蚀作用，形成特殊地貌形态和水文地质现象。对于岩溶地区修路应注意了解岩溶发育程度、形态和分布规律，充分利用某些可以利用的岩溶形态，避让或防治岩溶病害对路基稳定造成的影响。五、风砂地区的道路应注意对路基的防护和防止砂埋，植物固砂是防治砂害的根本措施。我国的不良地质给我国的经济建设及国民发展带来了较大的经济损失和发展制约，是现阶段工程地质学研究，解决的主要课题之一。我国工程地质环境形成的制约因素是多样性的。为了研究人类工程活动与地质环境的互馈机理,首先必须认识地质环境的基本特征,而现今地质环境又是在漫长的地质年代中在内、外动力地质作用联合作用下逐渐发展演化而成的,要认识其基本特征和预测其在人类工程活动作用下的发展趋势,就有必要追溯其发展演化过程,把握其发展演化的总趋势。内动力地质作用由于地球内部能而产生,主要在地下深部圈层进行,但也波及地表。它使岩石圈变形、变位、变质,以至物环境科学与工程学院水文与水资源工程质重熔而产生岩浆侵入和火山喷发。因此,内动力地质作用包括构造运动、岩浆作用和变质作用,而以构造运动为主体,岩浆作用和变质作用伴随构造运动而产生。与内动力地质作用相伴生的外动力地质作用,则起源于以太阳幅射能为主的地球外部能,表现为岩石圈表层与地球外包圈层——大气圈、水圈、生物圈的相互作用。分析和识别中国地质环境特征,必须从中国大地构造环境特征和自然地理环境特征入手,进而分析由上述两主控因素决定的水文地质条件。由地下水与岩土体相互作用引起的地质完害日益受到人们的关注。通常．地下水与岩土体相互作用有三种．即物理作用(包括润滑作用、软化和泥化作用、结合水的强化作用)、化学作用(包括离子交换、溶解作用、书化作用、水棹作用、溶蚀作用、氧化还原作用)及力学作用(包括静水压力和动水压力作用)。地下水与岩土体相互作用的结果影响着岩土体的变彤性和强度，而岩土体中应力的变化(自拣力和人差工程力)导致地下水的补路、径流和排泄条件的改变，最终诱发地质定害的发生。⑴地下水对岩土体产生的物理作用：①润滑作用(1ubrication)：处于岩土体中的地下水，在岩土体的不连续面边界(如未固结的沉积物及土壤的颗粒表面或坚硬岩石中的裂隙面、节理面和断层面等结构面)上产生润滑作用，使不连续面上的摩阻力减小和作用在不连续面上的剪应力效应增强，结果沿不连续面诱发岩土体的剪切运动。这个过程在斜坡受降水入渗使得地下水位水升到滑动面以上时尤其显著。地下水对岩土体产生的润滑作用反映在力学上，就是使岩士体的摩擦角减小。②软化和泥化作用(Sotteningorweakening)：地下水对岩土体的软化和泥化作用主要表现在对土体和岩体结构面中充填物的物理性状的改变上，土体和岩体结构面中充填物随含水量的变化，发生由固态向塑态直至液态的弱化效应。一般在断层带易发生泥化现象，软化和泥化作用使岩土体的力学性能降低，内聚力和摩擦角值减小。③结合水的强化作用：对于包气带土体来说，由于土体处于非饱和状态，其中的地下处于负压状态，此时的土壤中的地下水不是重力水，而是结合水，按照有效应力原理，非饱和土体中的有效应力大于土体的总应力，地下水的作用是强化了，土体的力学性能，即增加了土体的强度。当土体中无水时(沙漠区表面沙)，包气带的沙土孔隙全被空气充填，空气的压力为正，此时沙土的有效应力小于其总应力，因而是一盘散沙，当加入适量水后沙土的强度迅速提高。当包气带土体中出现重力水时，水的作用就变成了(润滑土粒和软化土体)弱化土体的作用，这就是在工程中我们为什么要寻找土的最佳含水量的原因。⑵地下水对岩土体产生的化学作用：主要是通过地下水与岩土体之间的离子交换、溶解作用(黄土湿陷及岩溶)、水化作用(膨胀岩的膨胀)、水解作用、溶蚀作用、氧化还原的作用、沉淀作用以及起渗透作用等。①离子交换(baseexchangeOrionexchange)：地下水与岩土体之间的离子交换是由物理力和化学力吸附到土体颗粒上的离子和分子与地下水的一种交环境科学与工程学院水文与水资源工程换过程。能够进行离子交换的物质是粘土矿物，如高岭土、蒙脱土、伊利石、绿泥石、蛭石、沸石、氧化铁以及有机物等，主要是因为这些矿物中大的比表面上存在着胶体物质。地下水与岩土体之间的离子交换经常是：富含钙或镁离子的地下淡水在流经富含钠离子的土体时，使得地下水中的ca或Mg置换了土体的Na，一方面由水中Na的富集使天然地下水软化，另一方面新形成的富含ca和Mg离子的粘土增加了孔隙度及渗透性能。地下水与岩土体之间的离子交换使得岩土体的结构改变，从而影响岩土体的力学性质。②溶解作用(dissolution)和溶蚀作用(attackbyacids)：溶解和溶蚀作用在地下水水化学的演化中起着重要作用，地下水中的各种离子大多是由溶解和溶蚀作用产生的。天然的大气降水在经过渗入土壤带、包气带或渗滤带时，溶解了大量的气体，弥补了地下水的弱酸性，增加了地下水的侵蚀性。这些具有侵蚀性的地下水对可溶性岩石产生溶蚀作用，溶蚀作用的结果使岩体产生溶蚀裂隙、溶蚀空隙及溶洞等，增大了岩体的空隙率及渗透性。③水化作用(hydraition)：水化作用是水渗透到岩土体的矿物结晶格架中或水分子附着到可溶性岩石的离子上，使岩石的结构发生微观、细观及宏观的改变，减小岩土体的内聚力。自然中的岩石风化作用就是由地下水与岩土体之间的水化作用引起的，还有膨胀土与水作用发生水化作用，使其发生大的体应变。④水解作用(hydrolysis)：水解作用是地下水与岩土体(实质上是岩土物质中的离子)之问发生的一种反应，一方面改变着地下水的pH值，另一方面也使岩土体物质发生改变，从而影响岩土体的力学性质。⑤氧化还原作用(oxidation-reduction)：氧化还原是一种电子从一个原子转移到另一个原子的化学反应，既改变着岩土体中的矿物组成，又改变着地下水的化学组分及侵蚀性，从而影响岩土体的力学大规模的道路建设中经常会遇到各种不良地质构造和不良地质现象，它们给建筑工程的稳定和正常使用造成危害。有时道路工程必须通过地质构造不利的部位和不良地质现象多发的地段，因此对道路工程的损害时有发生。道路通过岩石地区，岩层与岩石路堑边坡的产状关系控制着边坡的稳定性。一般情况下当岩层倾向与边坡坡向一致，岩层倾角大于或等于边坡坡角时，边坡一般是稳定的。若坡角大于岩层倾角，则岩层因失去支撑而有滑动趋势；如此时岩层层间结合较弱或有软弱夹层，则易发生滑动。当岩层倾向与边坡坡向相反时，如岩层完整、层间结合好，边坡是稳定的；但如果岩层内倾向坡外的节理发育，层间结合差，则容易发生倾倒破坏。水平与直立岩层边坡一般是稳定的。环境科学与工程学院水文与水资源工程不良地质构造对道路边坡造成破坏的处理措施应是以防为主，及时治理。从两方面考虑制定治理措施。一是降低可能变形下滑岩体的下滑力；二是加强可能滑动面上的抗滑力。可采取地面排水、岩体内排水、削坡减重与反压、修支挡构筑物、锚固、灌浆、修护面等措施。还应考虑地震、断层等不良地质构造对道路工程的影响。在工程地质中对软土、湿陷性黄土、膨胀土、冻土工程处理的一般方法①由淤泥和淤泥质土、水下沉积的饱和软黏土为主组成的软土在我国南方有广泛分布，这些土都具有较高的天然含水量、大的孔隙比、透水性差、压缩性高、强度低等特点。软土路基的主要破坏特征是路基的沉降过大引起路基开裂损坏。在较大的荷载作用下，地基易发生整体剪切、局部剪切或刺入破坏，造成路面沉陷和路基失稳。容易因孔隙水压力过大(来不及消散)，剪切变形过大，造成路基边坡失稳。常用的处理方法有换填法、挤密法、排水固结法等。选择处理方法除满足安全可靠的要求外，应综合考虑工程造价、施工技术和工期等问题。②湿陷性黄土土质较均匀，结构疏松，孔隙发育，在未受水浸湿时，一般强度较高，压缩性较小，当在一定压力下，受水浸湿土结构会迅速破坏，产生较大附加下沉，强度迅速降低。由于大量节理和裂隙的存在，黄土的抗剪强度表现出明显的各向异性。主要病害有路基路面发生变形、凹陷、开裂，道路边坡发生崩塌、剥落，道路内部曰被水冲蚀成土洞和暗河。为保证路基的稳定，在湿陷性黄土地区施工时应注意采取特殊的加固措施，减轻和消除其湿陷性。可采取灰土垫层法、强夯法、灰土挤密桩等成本低、施工简便、效果好的方法进行处理，并采取措施做好路基的防冲、截排、防渗。加筋土挡土墙是黄土地区得到迅速推广的有效的防护措施。③膨胀土主要由具有吸水膨胀性和失水收缩性黏土矿物组成的，该土具有较大的塑性指数。在坚硬状态下该土的工程性质较好。但其显著的胀缩特性可使路基发生变形、位移、开裂、隆起等严重的破坏。环境科学与工程学院水文与水资源工程膨胀土路基主要应解决的问题是减轻和消除路基胀缩性对路基的危害，可采取的措施包括用石灰桩、水泥桩等其他无机结合料对膨胀土路基进行加固和改良，也可用开挖换填、堆载预压对路基进行加固。同时应采取措施做好路基的防水和保湿。如设置排水沟，采用不透水的面层结构，在路基中设不透水层，在路基裸露的边坡等部位植草、植树，可调节路基内干湿循环，减少坡面径流，并增强坡面的防冲刷、防变形、防溜塌能力。④冻土分为季节性冻土和多年性冻土两大类。冻土在冻结状态强度较高、压缩性较低，融化后承载力急剧下降，压缩性提高，地基容易产生融沉。而冻土中产生的冻胀对地基不利。一般土颗粒愈细，含水量愈大，土的冻胀和融沉性愈大，反之愈小。在城市道路中，土基冻胀量与冻土层厚度成比例。土质与压实不均匀也容易发生不均匀沉降。对于季节性冻土，为了防止路面因路基冻胀发生大变形而破坏，在工程设计中应注意以下几点处理原则和方法来防止路基冻害:●应尽量减