1、第一節 工程地質對建設工程的影響建設工程要求地基及地層有一定的強度剛度穩定性抗滲性一、工程地質對建設工程選址的影響工程地質對工程選址的影響體現在兩方面：工程缺陷對工程安全的影響；工程缺陷對工程技術經濟的影響。1、中小型工程選址：要關注一定范圍內的地質構造和地層巖性2、大型工程的選址：要關注區域地質構造和地質巖性3、特殊重要工程選址：要關注地震烈度4、地下工程選址： 要關注區域穩定性重點指深大斷裂交匯地段活動斷層地段構造運動強烈地段工程走向與巖層走向交角太小甚至平行的構造5、道路選線：要重點避開邊破指斷層裂谷邊坡，尤其不穩定邊坡順向坡指巖層傾向與坡面傾向一致的順向坡，尤其巖層傾角小于坡面傾角的順

2、向坡路線與裂隙發育方向平行，尤其裂隙傾向與邊坡傾向一致大型滑坡體、不穩定巖堆和泥石泥地段及其下方二、工程地質對建筑結構的影響工程地質對建筑結構的影響，主要是指地質缺陷和地下水造成地基穩定性、承載力、抗滲性、沉降問題，具體包括以下四個方面：對結構選型和材料選擇的影響對基礎選型和結構尺寸的影響一般對松散軟弱地質，位于淺層的可用片筏基礎至箱形基礎，位于深層可用樁基對結構尺寸和鋼筋配置的影響地震裂度對建筑結構和構造的影響三、工程地質對工程造價的影響選擇有利的工程地質對造價起決定作用勘察資料的準確性直接影響工程造價對不良工程地質問題認識不足可導致造價增加四、工程地質問題與防治1、松散土層和軟弱土層：不滿

3、足承載力的松散土層，可挖除（淺） ，或采用固結灌漿、預制樁（深）或灌注樁、地下連續墻或沉井等加固；對不滿足抗滲要求的，可灌水泥漿或水泥黏土漿，或地下連續墻防滲；對影響邊坡穩定的，可噴射混凝土或土釘支護。此外，不滿足承載力的軟弱土層，挖除（淺） ，采用振沖方法用砂、砂礫、碎石或塊石置換2、風化巖層和破碎巖層：風化巖層一般在地表，可挖除破碎巖層可淺可深，淺的挖除，深的可采用灌漿加固或防滲風化巖層和破碎巖層位于邊坡影響穩定時，可噴混凝土或掛網噴混凝土罩面，必要時配合注漿和錨桿加固3、裂隙發育巖層：影響承載力和抗滲的，采用水泥注漿位于邊坡的，采用錨桿加固4、斷層、泥化軟弱夾層：斷層可淺可深。淺的清除回

4、填；深的注水泥漿泥化夾層可淺可深。淺的清除回填；深的泥化夾層不影響承載力斷層、泥化軟弱夾層位于邊坡滑動控制面時，采用錨桿、預應力錨索、抗滑樁進行抗滑處理5、巖溶與土洞：挖填采取挖除洞內軟弱物回填石料或混凝土不能挖填時，采取長梁式、桁架式基礎或大平板跨越洞頂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，或樁處理6、地下水發育地層：采取導水、排水、降低地下水位7、滑坡體： 與水有關系， 因水降低了滑動控制面的磨擦系數和黏聚力，采取上截下排 （即：滑坡體上方修截水設施，下方筑排水設施）控制滑坡分為經過論證和未經論證。經論證的可上部刷方減重；未經論證的勿輕易擾動滑坡體在坡腳采用擋土墻、抗滑樁支

5、擋采用固結灌漿改善滑動面和滑坡體抗滑性能8、地下工程圍巖：采用支撐、支護和襯砌。支撐多采用柱體、鋼管排架、鋼筋或型鋼拱架支護多采用土釘、錨桿、錨索和噴射混凝土等聯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。第二節地質巖性一、巖石礦物特性造巖礦物：是指構成巖石的礦物礦物的三項物理特性：指顏色、光澤、硬度。且礦物的物理特性是鑒別礦物的主要依據。1、礦物的顏色：根據成色原因可以分為自色他色假色自色：是礦物本身固有的成分、結構所決定的顏色，具有鑒定意義；他色：是由于混入物引起的顏色；假色：是由于物理光學所致；2、礦物的光澤：在礦物遭受風化后，光澤強度就會下降。礦物光澤可以分為四個等級，金屬

6、光澤半金屬光澤金剛光澤玻璃光澤3、礦物的硬度：是指其抵抗刻劃、壓入和研磨的能力，因此礦物的相對硬度可采取互相刻劃來鑒定。礦物的硬度共分為十個等級：滑膏方、 瑩磷長英、黃剛兩玉不抵金剛。指甲硬度約為 22.5、玻璃硬度約為 5.5 6、鋼刀的硬度約為 6 7。二、巖石的物理性質和力學性質（一）巖石的物理性質1、巖石的重量有比重和重度（也稱容重）兩個指標來表示巖石的比重：指巖石固體部分（不包括孔隙）單位體積的重量。巖石的比重決定于組成巖石的礦物的比重及其在巖石中的相對含量。巖石的重度（也稱容重） ：指巖石（包括孔隙中的水重）單位體積的重量。數值上等于巖石試件的總重量（包括孔隙中的水重）與其總體積（

7、包括孔隙體積）之比。巖石的重度決定于三項內容巖石中礦物的比重、巖石的孔隙性及其含水情況。巖石的干重度：指巖石孔隙中完全沒有水存在時的重度。巖石的飽和重度：指巖石的孔隙全部被水充滿時的重度。2、巖石的孔隙性用孔隙度這一指標表示巖石的孔隙度數值上等于巖石中的各種孔隙的總體積與巖石的總體積 的比，以百分比計。（與土的孔隙比相區分，見土的工程性質）巖石的孔隙度的大小，主要取決于巖石的結構和構造，同時也受外力因素的影響。未受風化或構造作用的侵入巖和某此變質巖，其孔隙度一般很小，而礫巖、砂巖等沉積巖，則經常具有較大的孔隙度3、巖石的吸水性用吸水率這一指標表示巖石的吸水率在數值上等于巖石的吸水重量與同體積干

8、燥巖石重量的比。巖石的吸水率與巖石的孔隙度的大小、孔隙張開程度有關。巖石的吸水率大，則水對其的浸潤、軟化作用就強，巖石的強度和穩定性受水作用的影響也就越大。4、巖石的軟化性用軟化系數（用極限抗壓強度比來反映）這一指標表示，巖石的軟化系數等于巖石飽和狀態下的極限抗壓強度與風干狀態下極限強度的比。其值越小，表示巖石的強度和穩定性受水作用的影響越大。未受風化作用的巖漿巖和某些變質巖，軟化系數大都接近1，是弱軟化的巖石，其抗水、抗風化和抗凍性強。軟化系數小于0.75 的巖石，是軟化性較強的巖石，工程性質較差。5、巖石的抗凍性用巖石在抗凍試驗前后抗壓強度的降低率表示。抗壓強度降低率小于25%的巖石是抗凍

9、的；抗壓強度降低率大于25%的巖石是非抗凍的。（二）巖石的力學性質1、巖石的變形在彈性變形范圍內（這是前提）有彈性模量和泊松比兩個指標表示，因巖石不是一個理想的彈性體，因此所提供的彈性模量和泊松比是在一定條件下的平均值。巖石的彈性模量：是應力與應變之比，在相同受力下，彈性模量越大，則變形越小，說明巖石抵抗變形的能力越強。巖石的泊松比：是橫向應變與縱向應變的比。泊松比越大，表示巖石受力作用后的橫向變形越大。2、巖石的強度指巖石的抗壓強度、抗拉強度、抗剪強度巖石的抗壓強度：是指巖石在單向壓力作用下抵抗壓碎的能力。不同種類巖石的抗壓強度相差很大，膠結不良的礫巖和軟弱頁巖抗壓強度小；堅硬巖漿巖的抗壓強

10、度大巖石的抗拉強度：遠小于抗壓強度，故當巖層受擠壓形成褶皺時，會因抗拉強度低在受拉部位產生張性裂隙巖石的抗剪強度： （要區分抗剪斷強度和抗剪強度）巖石在被剪斷時，剪破面上的最大剪應力是抗剪斷強度，該值一般較抗剪強度高；巖石裂隙或軟弱面發在剪切滑動時的指標是巖石的抗剪強度。三、巖石成因類型及其特征噴出巖：噴出地表形成的巖漿巖巖漿巖（即：火成巖）巖石按成因分類沉積巖（即：水成巖）侵入巖又可分為深成巖和淺成巖變質巖按表積來看，沉積巖所占陸地積最大；但若按質量計算，則巖漿巖占地殼質量最大。1、巖漿巖深成巖和淺成巖以形成深度 5Km 為界，大于 5Km 的為深成巖，其常形成巖基等大型侵入體，是理想的建筑

11、基礎（如花崗巖；淺成巖多以巖床、巖墻、巖脈等狀態出現。噴出巖和侵入巖的強度比較：侵入巖既然能侵入其他巖體，其強度一定高于噴出巖。因此噴出巖一般呈原生孔隙和節理發育 （節理就是指裂隙） ，其透水性強， 抗風化能力差， 強度低于侵入巖。2、沉積巖（有四種結構并對應有四種分類）由于沉積巖是經風化、搬運、沉積而形成，因此結構可分為：碎屑結構泥質結構晶粒結構生物結構對應的巖類可分為碎屑巖黏土巖化學巖生物化學巖3、變質巖由地殼運動和巖漿活動將原來的巖漿巖或沉積巖變化（一般指重新結晶或變質結晶）而形成。根據其變化的徹底程度，其結構可分為三類變余結構（變化不完全，保留了變化前巖石的結構特征）變晶結構（變化較徹

12、底）碎裂結構（受壓碎裂后又被膠結在一起）四、土的工程性質土由顆粒、水溶液和氣所組成。（也可以說土是由固相、液相和氣相組成的三相體系）1、土的孔隙比和含水量土的孔隙比：是土中孔隙體積與土粒體積 之比（而不是與土的總體積比，注意：巖石的孔隙度是孔隙的體積與巖石總體積之比）。土的孔隙比小于 0.6 的是密實的低壓縮性土，大于1.0 的土是疏松的高壓縮性土。土的含水量：一般用土的飽和度Sr 表示，數值等于土中被水充滿的孔隙體積與孔隙總體積之比。 Sr 越大，表明土中孔隙中充水愈多。Sr 50是稍濕狀態， Sr 在 50 80之間是很濕狀態，Sr80是飽水狀態。碎石土和砂土為無黏性土，緊密狀態是判定其工

13、程性質的重要指標。顆粒小于粉砂的是黏性土（也可稱為塑性土） ，黏性土因含水量變化而表現出的各種不同物理狀態，稱為土的稠度。黏性土由一種稠度狀態轉變為另一狀態，對應轉變點的含水量稱為界限含水量，也稱為稠度界限，是黏性土的重要特性指標。黏性土的界限含水量有三種縮限塑限液限（這三種界限含水量對應土的四種狀態：固態半固態可塑狀態流動狀態）。縮限：指黏性土從半固態隨水分蒸發體積逐漸縮小，直到體積不再縮小時的界限時的含水量。體積不再隨水分蒸發而縮小的狀態為固態。塑限（也稱塑性下限） ：指黏性土從半固態隨含水量增加轉到可塑狀態的界限含水量叫塑限。液限：指黏性土由可塑狀態轉到流塑、流動狀態的界限含水量叫液限。

14、黏性土的塑性指數液限塑限，該值越大，可塑性就愈強。黏性土的液限指數（天然含水量塑限）/ （液限塑限） ，該值越大，土質愈軟。2、土的力學性質（主要指土的壓縮性和抗剪強度）無黏性土和黏性土的壓縮性透水性大的飽和無黏性土，其壓縮過程在短時間內就可以結束；黏性土的透水性低，其壓縮穩定所需要的時間要比砂土長得多，一般為幾年或幾十年。土對剪切破壞的極限抗力為土的抗剪強度。3、特殊土的工程性質根據土的顆粒級配和塑性指數分為碎石土、砂土、粉土和黏性土。淤泥：有明顯的觸變性和蠕變性。濕陷性黃土：在天然含水量時一般呈堅硬或硬塑狀態，具有較高的強度和低的或中等偏低的壓縮性，但遇水后強度迅速降低。可分為自重濕陷性黃

15、土和非自重濕陷性黃土。紅黏土：天然含水量高、密度小、塑性高。通常呈現較高的強度和較低的壓縮性，不具濕陷性。由于塑性很高，所以盡管天然含水量高，一般仍牌堅硬或硬可塑狀態，甚至飽和水狀的紅黏土仍堅硬膨脹土：明顯的吸水膨脹，失水收縮，且往復可逆。在天然狀態下一般處于硬塑或堅硬狀態，強度較高，壓縮性較低，易被誤認為是工程性能較好的土，但一旦浸水或含水量劇烈增大、或土的原狀結構被擾動是地，土體會驟然強度降低、壓縮性增高。膨脹土多分布于級以上的河谷階地或山前丘陵地區，個別處于I 級階地。素填土：一般密實度較差，具有不均勻性。但若堆積時間較長，由于土的自重壓密態下作用，也能達到一定的密實度，如堆填時間超過1

16、0 年的黏性土、 超 5 年的粉土、超 2 年的砂土，均具有一定的密實度和強度，可作為一般建筑的天然地基。防止建筑物不均勻沉降是關鍵雜填土：一般不宜作建筑物地基。由建筑垃圾和工業廢料組成的雜填土采取填土措施后可作一般建筑物地基。當應注意其不均勻性、工程地質隨堆填時間變化、含腐殖質及水化物問題沖填土：由水力沖填泥砂形成的沉積土，其含水量大，透水性較弱，排水固結差，一般呈軟塑或流塑狀態，比同類自然沉積飽和土的強度低，壓縮性高第三節地質構造一、水平構造和單斜構造1、水平構造：指未經構造變動的沉積巖層，先沉積的在下，后沉積的在上。2、單斜構造：指原來水平構造的巖層，在受地殼運動后巖層向同一個方向傾斜。

17、傾斜巖層的產狀有三個產狀要素巖層走向巖層傾向巖層傾角。見下圖：巖層的走向AB ：表示巖層在空間延伸的方向巖層的傾向CD：表示巖層在空間的傾斜方向巖層的傾角 ：巖層層面與水平面所夾的銳角，表示巖層在空間傾斜角度的大小由上圖可以看出巖層的走向與巖層的傾向相互垂直。二、褶皺構造褶皺構造：是巖層一系列波狀彎曲而未失去其連續性的構造，絕大多數褶皺是在水平擠壓力作用下形成的，褶皺在層狀巖層中最明顯，在塊狀巖體中則很難見到。褶曲是褶皺中的一個彎曲，兩個或兩個以上的褶曲組合而形成褶皺構造，褶曲的基本形態是背斜和向斜。背斜褶曲是巖層向上拱起的彎曲，較老的巖層出現在褶曲的軸部；向斜褶曲是巖層向下凹的彎曲，當地面遭

18、受剝蝕，在褶曲軸部露出的是較新的巖層。工程在褶曲的翼部遇到的基本上是單斜構造，以下兩種情形要具體分析其對工程的影響：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，對路基邊坡的穩定性是有利的。路線走向與巖層走向平行，邊坡與巖層的傾向一致時，對路基邊坡的穩定性是不利的， 尤其是邊坡的傾角大于巖層的傾角 時最為不利。（相似的內容見第一節：道路的選線應避免順向坡指巖層傾向與坡面傾向一致的順向坡，尤其巖層傾角小于坡面傾角的順向坡）對于隧道工程，在褶曲構造的軸部（指近似于圓心的部位） ，應力作用最集中，容易遇到工程地質問題，一般隧道選線從褶曲的翼部通過是比較有利的。

19、三、斷裂構造根據巖體斷裂后兩側巖塊相對位移的情況，可將斷裂分為裂隙和斷層兩類。構造裂隙進一步分為張性裂隙和扭（剪）性裂隙1、裂隙（也稱為節理）（構造裂隙分布具有一定規律，張性裂隙產生在背斜和向斜軸部；扭（剪）性裂隙一般出現在褶曲的翼部和斷層附近）非構造裂隙（分布不具有規律性，具體解釋見以下內容）裂隙：指存在于巖體中的裂縫， 是巖體受力斷裂后兩側巖塊 沒有顯著位移 ，一般用裂隙率 （巖石中裂隙的面積與巖石總面積的百分比）表示。根據裂隙的成因，將其分為構造裂隙和非構造裂隙兩類。非構造裂隙：是由于成巖作用、外力、重力等非構造因素而形成。非構造裂隙一般有三大類在巖石形成過程中形成的原生裂隙風化裂隙沿溝

20、壁岸坡發育的卸荷裂隙。其中：具有普遍意義的是風化裂隙，其主要在靠近地面的部分，沒有規律性，使巖石多成碎塊，沿裂隙面巖石的結構和礦物成分也有明顯變化。裂隙對巖體的有利影響：僅有的有利影響是有利于工程的開挖；裂隙對巖體的不利影響：由于裂隙破壞了巖體的整體性，促進了巖體風化速度，增強了透水性，進而使巖體的強度和穩定性降低。當裂隙主要發育方向與路線走向平行，傾向與邊坡一致時，不論巖體的產狀如何，路塹邊坡都容易發生崩塌。在路基施工中，如果巖體存在裂隙，還會影響爆破效果。2、斷層：指巖體受力斷裂后，兩側巖塊 發生顯著位移 而形成的斷裂構造。斷層有四個要素組成：斷層面和破碎帶斷層線斷盤斷距。詳見下圖D層面斷

21、層線 AB 表示斷層的延伸方向，其形狀決定于斷層面C 的形狀和地面的起伏情況；位于斷C 上部的 E 稱為上盤，位于斷層面下部的F 稱為下盤，若斷層面直立則無上下盤之分；沿斷面 C 錯開的距離 DE 稱為總斷距，其水平分量稱為水平稱距，垂直分量稱為垂直斷距。斷層可以分成三種基本類型：正斷層逆斷層平推斷層斷層對工程的影響：公路工程路線應盡量避開大的斷層破碎帶，當路線與斷層走向平行，路基靠近斷層破碎帶時，開挖路基容易引起邊坡大規模坍塌；在斷層發育地帶修建隧道時，當隧道軸線與斷層走向平行時，應盡量避免與斷層的破碎帶接觸。四、地震的震級和烈度1、與地震有關的相關概念震源：是指地殼震動的發源地。地震的震中

22、：震源在地面上的垂直投影稱為震中。地震的等震線：地面上受震動破壞程度相同點的外包線稱為等震線。地震波中的體波：地震波中通過地球內部介質傳播的稱體波。體波可分為縱波和橫波，縱波的質點振動方向 與震波傳播方向一致 （小心！易錯） ，周期短、振幅小、傳播速度快；橫波的質點振動方向與震波傳播方向垂直，周期長、振幅大、傳播速度較慢。地震波中的面波：體波經反射、折射而沿地面附近傳播的波稱為面波，面波的傳播速度最慢。2、地震的震級可分為五級微震輕震強震烈震大災震（微輕強烈大）震級是以距震中100Km 所記錄的最大振幅的 m 的對數表示。例：記錄的最大振幅是10mm（即 10000 m），取其對數為4，則該地

23、震為4 級。3、地震的烈度地震的烈度，是指某一地區的地面和建筑物受一次地震破壞的程度。地震烈度可分為三種基本烈度建筑場地烈度設計烈度。基本烈度代表一個地區的最大地震烈度建筑場地烈度也稱為小區域烈度，設計烈度一般可采用國家批準的基本烈度一個工程從建筑場地的選擇至工程建筑的抗震措施等都與地震烈度有密切關系。4、震級與烈度的關系：一般情況下，震級越高、震源越淺，距震中越近，地震烈度就越高。一次地震只有一個震級。第四節巖體特征巖體和巖石是不同的兩概念。巖石是礦物的集合體，巖石的特征可用巖塊來表征。巖體是由一種巖石或多種巖石的組合體。工程巖體可以分為三類地基巖體邊坡巖體地下洞室圍巖一、巖體結構分析巖體結

24、構的基本類型可分為四類整體塊狀結構層狀結構碎裂結構散體結構整體塊狀結構：是接近于各向同性的均質彈性體，變形模量、承載能力與抗滑能力均較高，抗風化能力也較強。 這類巖體具有良好的工程地質性質， 往往是較理想的各類工程建筑地基巖體、邊坡巖體及洞室圍巖。層狀結構：其強度和變形特性均具有各向異性。碎裂結構：巖體的變形模量、承載能力均不高，工程地質性質較差。散體結構：可按碎石土考慮。二、巖體的力學特征（主要指巖體的變形、流變和強度特征）1、巖體的變形特征：是設計人員特別關注的特征，由變形模量或彈性模量來反映。2、巖體的流變特征：巖石和巖體均具有流變性。3、巖體的強度特征：巖體的強度既不等于巖塊巖石的強度

25、，也不等于結構面的強度，而是二者共同影響表現出來的強度。但在某些情況下，可以用巖石或結構面的強度來代替。三、地下水特征1、地下水的分類包氣帶水位于地表以下潛水層以上土層中，水量受大氣降水的影響按埋位于地表以下第一層隔水層以上具有自由水面的水，水量受氣候、地質、地潛水形的影響藏條件分位于地表以下兩個穩定隔水層間的壓力水，水量不受氣候影響。向斜構造和承壓水單斜構造宜形成承壓水孔隙水按含水層裂分化裂隙水分布在風化裂隙中，相互邊通，受大氣降水補給，常以泉水形式排于河流中的孔隙進隙成巖裂隙水在成巖時產生的裂隙中存在的潛水行分類水構造裂隙水可存在于相互連通或不連通的張開性構造裂隙中巖溶水存在于可溶巖的溶隙

26、和溶洞中2、地下水對建設工程的影響地下水位的下降可引起軟土地基沉降流動水壓力產生流砂和潛蝕使土體結構破壞（流砂是指在地下流動水壓作用下細小顆粒隨地下水流失，造成地層塌陷或崩潰的破壞現象；潛蝕是指地下流動水壓不足以導致流砂，但細小顆粒仍可穿過粗顆粒孔隙而被帶走，然后形成管狀空洞，使土體結構破壞，強度降低，壓縮性增加的現象）地下水動基礎底面產生托浮力，托浮力減少地基對基礎底面的正壓力，即減小對基礎滑動的抗滑力，嚴重影響基礎抗滑穩定性。承壓水對基坑的破壞承壓水頭可能會沖毀基坑底部的黏性土層，破壞地基。地下水對鋼筋混凝土產生腐蝕。四、地下洞室圍巖穩定性地下洞室圍巖要特別重視其穩定性，要防止圍巖掉塊、片幫乃至塌方事件。圍巖的穩定性受以下多方面影響區域穩定性山體穩定性地形巖性地質構造地下水地應力五、邊坡巖體穩定性（一）影響邊坡穩定性的因素有內在因素與外在