2021二級造價工程師《土建工程》知識點：工程地質(zhì)

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工程地質(zhì)

1.巖漿巖又稱火成巖。分為：侵入巖和噴出巖。

侵入巖又分為深成巖(形成深度大于5km)和淺成巖(形成深度小于5km)。深成巖常被選為理想的建筑基礎(chǔ)，如花崗巖、正長巖、閃長巖、輝長巖; 淺成巖如花崗斑巖、閃長玢巖、輝綠巖、脈巖。

噴出巖比侵入巖強度低，透水性強，抗風化能力差，如流紋巖、粗面巖、安山巖、玄武巖、火山碎屑巖。

2. 沉積巖主要有碎屑結(jié)構(gòu)、泥質(zhì)結(jié)構(gòu)、晶粒結(jié)構(gòu)、生物結(jié)構(gòu)?？煞譃樗樾紟r(如礫巖、砂巖、粉砂巖)、黏土巖(如泥巖、頁巖)、化學巖及生物化學巖類(如石灰?guī)r、白云巖、泥灰?guī)r)等。

3. 變質(zhì)巖的結(jié)構(gòu)主要有：變余結(jié)構(gòu)、變晶結(jié)構(gòu)、碎裂結(jié)構(gòu)。變質(zhì)巖的構(gòu)造主要有板狀構(gòu)造、千枚狀構(gòu)造、片狀構(gòu)造、片麻狀構(gòu)造、塊狀構(gòu)造(如大理巖，石英巖)。

如石榴子石、滑石、綠泥石、蛇紋石等.

4.地質(zhì)構(gòu)造

(1)水平構(gòu)造和單斜構(gòu)造。水平構(gòu)造是未經(jīng)構(gòu)造變化的沉積巖層。單斜構(gòu)造是經(jīng)過構(gòu)造變動的巖層。

(2)褶皺構(gòu)造

對于深路塹和高邊坡，當路線垂直巖層走向或路線與巖層走向平行但巖層傾向與邊坡傾向相反時，對路基邊坡的穩(wěn)定性是有利的。不利的情況是路線走向與巖層的走向平行，邊坡與巖層的傾向一致，最不利是邊坡的傾角大于巖層的傾角。容易引起順層滑動，破壞路基穩(wěn)定。

對于隧道工程，一般選線從褶曲的翼部通過是比較有利的。在褶曲構(gòu)造的軸部，應(yīng)力作用最集中，容易遇到工程地質(zhì)問題，是不利的。

(3)斷裂構(gòu)造

1)裂隙，也稱為節(jié)理，是存在于巖體中的裂縫。

構(gòu)造裂隙分為張性裂隙和扭(剪)性裂隙。張性裂隙主要發(fā)育在背斜和向斜的軸部，裂隙張開較寬，斷裂面粗糙，一般很少有擦痕，裂隙間距較大且分布不勻，沿走向和傾向都延伸不遠;扭(剪)性裂隙，多是平直閉合的裂隙，分布較密、走向穩(wěn)定，延伸較深、較遠，裂隙面光滑，常有擦痕，一般出現(xiàn)在褶曲的翼部和斷層附近。

非構(gòu)造裂隙具有普遍意義的是風化裂隙，其主要發(fā)育在巖體靠近地面的部分。裂隙分布零亂，沒有規(guī)律性，使巖石多成碎塊，沿裂隙面巖石的結(jié)構(gòu)和礦物成分也有明顯變化。

2)斷層。(1)斷層要素①斷層面和破碎帶②斷層線。③斷盤。④斷距。

(2)斷層基本類型①正斷層。是上盤沿斷層面相對下降，下盤相對上升的斷層。在構(gòu)造變動中多在垂直于張應(yīng)力的方向上發(fā)生，但也有沿已有的剪節(jié)理發(fā)生。②逆斷層。斷層線的方向常和巖層走向或褶皺軸的方向近于一致，和壓應(yīng)力作用的方向垂直。斷層面從陡傾角至緩傾角都有。③平推斷層。大多數(shù)與褶皺軸斜交，與“X’節(jié)理平行或沿該節(jié)理形成，其傾角一般是近于直立的。這種斷層的破碎帶一般較窄，沿斷層面常有近水平的擦痕。

5. 巖體結(jié)構(gòu)特征，巖體結(jié)構(gòu)的基本類型可分為整體塊狀結(jié)構(gòu)(是較理想的各類工程巖體。)、層狀結(jié)構(gòu)(作為工程建筑地基時，其變形模量和承載能力一般均能滿足要求)、碎裂結(jié)構(gòu)(承載能力不高，工程地質(zhì)性質(zhì)較差。)和散體結(jié)構(gòu)()。

6. 巖體的力學特性，主要是巖體的變形、流變和強度特征。設(shè)計人員所關(guān)心的主要是巖體的變形特性。巖體變形參數(shù)是由變形模量或彈性模量來反映的。巖石和巖體均具有流變性。一般有蠕變和松弛兩種表現(xiàn)形式。有些工程建筑的失事，往往不是因為荷載過高，而是在應(yīng)力較低的情況下巖體產(chǎn)生了蠕變。一般情況下，巖體的強度既不等于巖塊巖石的強度，也不等于結(jié)構(gòu)面的強度，而是兩者共同影響表現(xiàn)出來的強度。

7. 巖石的物理力學性質(zhì)

在相同條件下的同一種巖石，重度大就說明巖石的結(jié)構(gòu)致密、孔隙性小，巖石的強度和穩(wěn)定性較高。

未受風化和構(gòu)造作用侵入巖和某些變質(zhì)巖，其空隙度一般是很小的，而礫巖、砂巖等一些沉積類的巖石，則經(jīng)常具有較大的空隙度。

未受風化作用的巖漿巖和某些變質(zhì)巖，軟化系數(shù)大都接近于1，是弱軟化的巖石，其抗水、抗風化和抗凍性強。軟化系數(shù)小于0.75的巖石，是軟化性較強的巖石，工程性質(zhì)比較差。

抗壓強度降低率小于25%的巖石，認為是抗凍的;大于25%的巖石，認為是非抗凍的。在高寒冰凍地區(qū)，抗凍性是評價巖石工程性質(zhì)的一個重要指標。

三項強度中，巖石的抗壓強度最高，抗剪強度居中，抗拉強度最小。巖石越堅硬，其值相差越大，軟弱巖石的差別較小。抗剪強度約為抗壓強度的10%～40%，抗拉強度僅是抗壓強度的2%～16%。巖石越堅硬，其值相差越大，軟弱巖石的差別較小。巖石的抗壓強度和抗剪強度，是評價巖石(巖體)穩(wěn)定性的主要指標。

8. 填土①素填土：堆填時間超過10年的黏性土、超過5年的粉土、超過2年的砂土均具有一定的密實度和強度，可以作為一般建筑物的天然地基。

②雜填土：a.以生活垃圾和腐蝕性及易變性工業(yè)廢料為主要成分的雜填土，一般不宜作為建筑物地基;

b.對主要以建筑垃圾或一般工業(yè)廢料組成的雜填土，采用適當(簡單、易行、收效好)的措施進行處理后可作為一般建筑物地基。

c.在利用雜填土作為地基時，應(yīng)注意其不均勻性、工程性質(zhì)隨堆填時間而變化、含腐殖質(zhì)及水化物等問題。

③沖填土：沖填土的顆粒組成和成分規(guī)律與所沖填泥砂的來源及沖填時的水力條件有著密切的關(guān)系，其含水量大，透水性較弱，排水固結(jié)差，一般呈軟塑或流塑狀態(tài)，比同類自然沉積飽和土的強度低、壓縮性高。

9.地下水分為包氣帶水、潛水、承壓水三大類，又分為孔隙水、裂隙水和巖溶水三個亞類。

1)包氣帶水：主要是季節(jié)性存在的地下水。無壓水。補給區(qū)與分布區(qū)一致。一般為暫時性水。受季節(jié)影響大?；旧鲜菨B入成因，局部才能凝結(jié)成因。

2)潛水：常為無壓水。補給區(qū)與分布區(qū)一致。水位升降決定地表水的滲入和地下蒸發(fā)，并在某些地方?jīng)Q定于水壓的傳遞。①潛水面上無穩(wěn)定隔水層。②潛水自水位較高處向水位較低處滲流。③在山脊地帶潛水位的最高處可形成潛水分水嶺。一般地面坡度越大，潛水面的坡度也越大，但潛水面坡度經(jīng)常小于當?shù)氐牡孛嫫露??；旧鲜菨B入成因，局部才能凝結(jié)成因。

3)承壓水：向斜和盆地、單斜和山前平原一自流水。補給區(qū)與分布區(qū)不一致。水位的升降決定于水壓的傳遞。承壓水不受氣候的影響，動態(tài)較穩(wěn)定，不易受污染。滲入成因或海洋成因

10.特殊地基

原則：淺的挖除換土，深的打樁或水泥漿灌漿和連續(xù)墻，裂隙和碎軟的水泥漿灌漿。護坡支護。

1)松散、軟弱土層。

1、對不滿足承載力要求的松散土層，如砂和砂礫石地層等，可挖除，也可采用固結(jié)灌漿、預(yù)制樁或灌注樁、地下連續(xù)墻或沉井等加固;

2、對不滿足抗?jié)B要求的，可灌水泥漿或水泥黏土漿，或地下連續(xù)墻防滲;

3、對于影響邊坡穩(wěn)定的，可噴射混凝土或用土釘支護。

4、對不滿足承載力的軟弱土層，如淤泥及淤泥質(zhì)土，淺層的挖除，深層的可以采用振沖等方法用砂、砂礫、碎石或塊石等置換。

2)風化、破碎巖層。

1、風化一般在地基表層或破碎巖層有的較淺，可以挖除。

2、有的埋藏較深，如斷層破碎帶，可以用水泥漿灌漿加固或防滲;

3、影響邊坡穩(wěn)定的，可噴混凝土或掛網(wǎng)噴混凝土罩面，必要時配合注漿和錨桿加固。

4、裂隙發(fā)育巖層對于影響邊坡穩(wěn)定的，采用錨桿加固。

5、對結(jié)構(gòu)面不利交匯切割和巖體軟弱破碎的地下工程圍巖，地下工程開挖后，要及時采用支撐、支護和襯砌。支撐多采用柱體、鋼管排架、鋼筋或型鋼拱架，拱架的間距根據(jù)圍巖破碎的程度決定。支護多采用土釘、錨桿、錨索和噴射混凝土等聯(lián)合支護方式。襯砌多用混凝土和鋼筋混凝土，也可采用鋼板襯砌。

3)斷層、泥化軟弱夾層。

1、淺埋的盡可能清除回填，深埋的注水泥漿處理;

2、淺埋的泥化夾層，盡可能清除回填，深埋的一般不影響承載能力。

3、斷層、泥化軟弱夾層可能是基礎(chǔ)或邊坡的滑動控制面的，又不便清除回填的，根據(jù)埋深和厚度，可采用錨桿、預(yù)應(yīng)力錨索、抗滑樁等進行抗滑處理。

4、滑坡發(fā)生往往與水有很大關(guān)系，滲水降低滑坡體尤其是滑動控制面的摩擦系數(shù)和粘聚力，要注重在滑坡體上方修筑截水設(shè)施，在滑坡體下方筑好排水設(shè)施。

5、防止滑坡，經(jīng)過論證可以在滑坡體的上部刷方減重，未經(jīng)論證不要擾動滑坡體。

6、在滑坡體坡腳采用擋土墻、抗滑樁等支擋措施。

7、采用固結(jié)灌漿等措施改善滑動面和滑坡體的抗滑性能。

8、當?shù)叵滤l(fā)育影響到邊坡或圍巖穩(wěn)定時，要及時采用洞、井、溝等措施導(dǎo)水、排水，降低地下水位。

4)巖溶與土洞。

1、可挖除洞內(nèi)軟弱充填物后回填石料或混凝土。

2、不方便挖填的，可采用長梁式、桁架式基礎(chǔ)或大平板等方案跨越洞頂，也可對巖溶進行裂隙鉆孔注漿，對土洞進行頂板打孔充砂、砂礫，或做樁基處理。

11.地下水的影響

1)地下水對土體和巖體的軟化: 地下水使結(jié)構(gòu)面的粘結(jié)力降低和摩擦角減小，使結(jié)構(gòu)面的抗剪強度降低，造成巖體的承載力和穩(wěn)定性下降。

2)地下水位下降引起軟土地基沉降。如果抽水井濾網(wǎng)和砂濾層的設(shè)計不合理或施工質(zhì)量差，使周圍地面土層很快產(chǎn)生不均勻沉降，造成地面建筑物和地下管線損壞。

3)動水壓力產(chǎn)生流砂和潛蝕。

(1)按其嚴重程度可分下列三種：輕微流砂;中等流砂;嚴重流砂。如果在沉井施工中產(chǎn)生嚴重流砂，那么沉井就突然下沉，無法用人力控制，以致沉 井發(fā)生傾斜，甚至發(fā)生重大事故。

(2)如果地下水滲流產(chǎn)生的動水壓力小，土中細小顆粒被滲流攜帶而走。將在土層中形成管狀空洞，這種現(xiàn)象稱之為機械潛蝕。

4)地下水的浮托作用。1、如果基礎(chǔ)位于粉土、砂土、碎石土和節(jié)理裂隙發(fā)育的巖石地基上，則按地下水位100%計算浮托力;

2、如果基礎(chǔ)位于節(jié)理裂隙不發(fā)育的巖石地基上，則按地下水位50%計算浮托力;

3、如果基礎(chǔ)位于黏性土地基上，其浮托力較難確切地確定，應(yīng)結(jié)合地區(qū)的實際經(jīng)驗考慮。

5)承壓水對基坑的作用。承壓水頭是否會沖毀基坑底部的黏性土層，通常用壓力平衡概念進行驗算. 不滿足上式的則必須用深井抽汲承壓含水層中的地下水，使其承壓水頭下降。

6)地下水對鋼筋混凝土的腐蝕?；炷梁弯摻疃紩艿降叵滤母g，造成結(jié)構(gòu)破壞。

12.地下水對建設(shè)工 程可能造成 的影響：

(1)地下水位下降引起軟土地基沉降。

(2)動水壓力產(chǎn)生流砂和潛蝕。當?shù)叵聺B流動水壓力不足以導(dǎo)致流砂，也可能導(dǎo)致潛蝕。

(3)地下水的浮托作用。浮托力減少地基對基礎(chǔ)底面的正壓力，即減小對基礎(chǔ)滑動的抗滑力，嚴重影響基礎(chǔ)的抗滑穩(wěn)定性。

(4) 承壓水頭可能會沖毀基坑底部的黏性土層，破壞地基。

(5)地下水對鋼筋混凝土的腐蝕。

13.邊坡穩(wěn)定

影響邊坡穩(wěn)定性的因素有內(nèi)在因素與外在因素兩個方面。

①內(nèi)在因素有組成邊坡巖土體的性質(zhì)、地質(zhì)構(gòu)造、巖體結(jié)構(gòu)、地應(yīng)力等，它們常常起著主要的控制作用;

②外在因素有地表水和地下水的作用、地震、風化作用、人工挖掘、爆破以及工程荷載等。

l)地貌條件:深溝峽谷地區(qū)，陡峭的岸坡是容易發(fā)生邊坡變形和破壞的地形條件。

2)地層巖性:

(1)侵入巖、沉積巖以及片麻巖、石英巖等構(gòu)成的邊坡，一般穩(wěn)定程度是較高的。只有在節(jié)理發(fā)育、有軟弱結(jié)構(gòu)面穿插且邊坡高陡時，才易發(fā)生崩塌或滑坡現(xiàn)象。

(2)噴出巖邊坡，如玄武巖、凝灰?guī)r、火山角礫巖、安山巖等，其原生的節(jié)理，尤其是柱狀節(jié)理發(fā)育時，易形成直立邊坡并易發(fā)生崩塌。

(3)含有黏土質(zhì)頁巖、泥巖、煤層、泥灰?guī)r、石膏等夾層的沉積巖邊坡，最易發(fā)生順層滑動，或因下部蠕滑而造成上部巖體的崩塌。

(4)千枚巖、板巖及片巖。巖性較軟弱且易風化，在產(chǎn)狀陡立的地段，臨近斜坡表部容易出現(xiàn)蠕動變形現(xiàn)象。當受節(jié)理切割遭風化后，常出現(xiàn)順層(或片理)滑坡。

(5)具有垂直節(jié)理且疏松透水性強的黃土，浸水后易崩解濕陷。當受水浸泡或作為水庫岸邊時，極易發(fā)生崩塌或塌滑現(xiàn)象。

(6)崩塌堆積、坡積及殘積層地區(qū)，其下伏基巖面常常是一個傾向河谷的斜坡面。當有地下水在此受阻，并有黏土質(zhì)成分沿其分布時，極易形成滑動面，從而使上部松散堆積 物形成滑坡。

3)地質(zhì)構(gòu)造與巖體結(jié)構(gòu): 地質(zhì)構(gòu)造因素包括褶皺、斷裂、區(qū)域新構(gòu)造運動及地應(yīng)力等，這些對巖質(zhì)邊坡的穩(wěn)定也是主要因素。褶皺、斷裂發(fā)育地區(qū)，常是巖層傾角大，甚至陡立，斷層、節(jié)理縱橫切割，構(gòu)成巖體中的切割面和滑動面，形成有利于崩塌、滑動的條件，并直接控制著邊坡破壞的形成和規(guī)模。

4)地下水:

(1)地下水會使巖石軟化或溶蝕，導(dǎo)致上覆巖體塌陷，進而發(fā)生崩塌或滑坡。

(2)地下水產(chǎn)生靜水壓力或動水壓力，促使巖體下滑或崩倒。

(3)地下水增加了巖體重量，可使下滑力增大。 .

(4)在寒冷地區(qū)，滲入裂隙中的水結(jié)冰，產(chǎn)生膨脹壓力，促使巖體破壞傾倒。

(5)地下水產(chǎn)生浮托力，使巖體有效重量減輕，穩(wěn)定性下降。

14.不穩(wěn)定邊坡的防治措施

l)防滲和排水: 一般是在滑坡體外圍布置截水溝槽，以截斷流至滑坡體上的水流。大的滑坡體尚應(yīng)在其上部部位布置一些排水溝，同時要整平坡面，防止有積水的坑洼，以利于降水迅速排走。針對已滲入滑坡體的水，通常是采用地下排水廊道，利用它可截住滲透的水流或?qū)⒒麦w中的積水排出滑坡體以外。另外也有采用鉆孔排水的方法，即利用若干個垂直鉆孔，打穿滑坡體下部的不透水層，將滑坡體中的水流到其下伏的另一個透水性較強的巖層中去。

2)削坡: 削坡是將陡傾的邊坡上部的巖體挖除，一部分使邊坡變緩，同時也可使滑體重量減輕，以達到穩(wěn)定的目的。削減下來的土石，可填在坡腳，起反壓作用，更有利于穩(wěn)定。采用這種方法時，要注意滑動面的位置，否則不僅效果不顯著，甚至更會促使巖體不穩(wěn)。

3)支擋建筑: 支擋建筑主要是在不穩(wěn)定巖體的下部修建擋墻或支撐墻(或墩)。材料用混凝土、鋼筋混凝土或砌石。支擋建筑物的基礎(chǔ)要砌置在滑動面以下。若在擋墻后增加排水措施，效果更好。

4)錨固措施:

預(yù)應(yīng)力錨索或錨桿適用于加固巖體邊坡和不穩(wěn)定巖塊。

錨固樁(或稱抗滑樁) 適用于淺層或中厚層的滑坡體滑動。它是在滑坡體的中、下部開挖豎井或大口徑鉆孔，然后澆灌鋼筋混凝土。垂直于滑動方向布置一排或兩排，樁徑通常為l～3m，深度一般要求滑動面以下樁長占全樁長的1/4—1/3。

15.地下工程圍巖的穩(wěn)定性

1)地下工程位置選擇的影響因素

地下工程位置的選擇，除取決于工程目的要求外，還需要考慮區(qū)域穩(wěn)定、山體穩(wěn)定及地形、巖性、地質(zhì)構(gòu)造、地下水、地應(yīng)力等因素的影響。

(1)地形條件:在地形上要求山體完整，地下工程周圍包括洞頂及傍山側(cè)應(yīng)有足夠的山體厚度.

(2)巖性條件：

①一般在堅硬完整巖層中開挖，圍巖穩(wěn)定、進度快、造價低。

②在軟弱、破碎、松散巖層中開挖，頂板易坍塌，邊墻及底板易產(chǎn)生鼓脹擠出變形等事故，且需邊開挖邊支護或超前支護，進而影響工程造價和工期。

③一般而言，巖漿巖、厚層堅硬的沉積巖及變質(zhì)巖，圍巖的穩(wěn)定性好，適于修建大型的地下工程。

④凝灰?guī)r、黏土巖、頁巖、膠結(jié)不好的砂礫巖、千枚巖及某些片巖，穩(wěn)定性差，不宜建大型地下工程。

⑤ 松散及破碎的巖石穩(wěn)定性極差，選址時應(yīng)盡量避開。

(3)地質(zhì)構(gòu)造條件。

①褶皺的影響。原則上應(yīng)避開褶皺核部，若必須在褶皺巖層.地段修建地下工程，可以將地下工程放在褶皺的兩側(cè)。

②斷裂的影響。應(yīng)避免地下工程軸線沿斷層帶布置。而地下工程軸線垂直或近于垂直斷裂帶，所需穿越的不穩(wěn)定地段較短，但也可能產(chǎn)生塌方。因此，在選址時應(yīng)盡量避開大斷層。

③巖層產(chǎn)狀的影響。在水平巖層中布置地下工程時，應(yīng)盡量使地下工程位于均質(zhì)厚層的堅硬巖層中。

④若地下工程必須切穿軟硬不同的巖層組合時，應(yīng)將堅硬巖層作為頂板，避免將軟弱巖層或軟弱夾層置于頂部，后者易于造成頂板懸垂或坍塌。

⑤軟弱巖層位于地下工程兩側(cè)或底部也不利，容易引起邊墻或底板鼓脹變形或被擠出。

(4)地下水：在選址時最好選在地下水位以上的干燥巖體內(nèi)，或地下水量不大、無高壓含水層的巖體內(nèi)。

(5)地應(yīng)力：初始應(yīng)力狀態(tài)是決定圍巖應(yīng)力重分布的主要因素。

16.提高圍巖穩(wěn)定性的措施

目前，用以提高圍巖穩(wěn)定性的工程措施主要有傳統(tǒng)的支護或襯砌和噴錨支護兩大類。

(1)支護與襯砌。

(2)噴錨支護。噴混凝土具備以下幾方面的作用：

①能緊跟工作面，速度快，因而縮短了開挖與支護的間隔時間，及時地填補了圍巖表面的裂縫和缺損，阻止裂隙切割的碎塊脫落松動，使圍巖的應(yīng)力狀態(tài)得到改善;

②由于有較高的噴射速度和壓力，漿液能充填張開的裂隙，起著加固巖體的作用，提高了巖體的強度和整體性。

③噴層與圍巖緊密結(jié)合，有較高的粘結(jié)力和抗剪強度，能在結(jié)合面上傳遞各種應(yīng)力，可以起到承載拱的作用。

錨桿有楔縫式金屬錨桿、鋼絲繩砂漿錨桿、普通砂漿金屬錨桿、預(yù)應(yīng)力錨桿及木錨桿等，目前在大中型工程中，常用的是楔縫式金屬錨桿和砂漿金屬錨桿兩種。為了防止錨桿之間的碎塊塌落，可采用噴層和鋼絲網(wǎng)來配合。

17.工程地質(zhì)對建設(shè)工程選址的影響

工程地質(zhì)對建設(shè)工程選址的影響，主要是各種地質(zhì)缺陷對工程安全和工程技術(shù)經(jīng)濟的影響。

18.工程地質(zhì)對建筑結(jié)構(gòu)的影響

19.工程地質(zhì)對工程造價的影響

工程地質(zhì)勘察作為一項基礎(chǔ)性工作，對工程造價的影響可歸結(jié)為三個方面：

一是選擇工程地質(zhì)條件有利的路線，對工程造價起著決定作用;

二是勘察資料的準確性直接影響工程造價;

三是由于對特殊不良工程地質(zhì)問題認識不足導(dǎo)致的工程造價增加。

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