2021二級造價工程師《土建工程》知識點：常見工程地質(zhì)問題及其處理方法

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一、 特殊地基

二、 地下水

地下水最常見的問題全要是對巖體的軟化、侵蝕和靜水壓力、動水壓力作用及其滲透破壞等。

(一)地下水對土體和巖體的軟化

地下水使土體尤其是非黏性土軟化，降低強度、剛度和承載能力。有侵蝕性的地下水。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。

(二)地下水位下降引起軟土地基沉降

(三)動水壓力產(chǎn)生流砂和潛蝕

按其嚴重程度可分下列三種：輕微流砂;中等流砂;嚴重流砂。 如果地下水滲流產(chǎn)生的動水壓力小于土顆粒的有效重度，即滲流水力坡度小于臨界水力坡度，雖然不會發(fā)生流砂現(xiàn)象，但是土中細小顆粒仍有可能穿過粗顆粒之間的孔隙被滲流攜帶而走。在土層中形成管狀空洞.使土體結(jié)構(gòu)破壞。強度降低，壓縮性增加，這種現(xiàn)象稱之為機械潛蝕。

(四)地下水的浮托作用

當建筑物基礎底面位于地下水位以下時，地下水對基礎底面產(chǎn)生靜水壓力，即產(chǎn)生浮托力。

(五)承壓水對基坑的作用

當深基坑下部有承壓含水層時，必須分析承壓水頭是否會沖毀基坑底部的黏性土層

(六)地下水對鋼筋混凝土的腐蝕。

三、 邊坡穩(wěn)定

(一)影響邊坡穩(wěn)定因素

影響邊坡穩(wěn)定性的因素有內(nèi)在因素(組成邊坡巖土體的性質(zhì)、地質(zhì)構(gòu)造、巖體結(jié)構(gòu)、地應力等)與外在因素(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)兩個方面。 主要包括：地貌條件、地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造與巖體結(jié)構(gòu)和地下水(13 )四個因素。

1.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。崩塌現(xiàn)象均發(fā)生在坡度大于60°的斜坡上。

2.地層巖性

(1)深成侵入巖、厚層堅硬的沉積巖以及片麻巖、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)造運動及地應力等，這些對巖質(zhì)邊坡的穩(wěn)定也是主要因素。

4.地下水 地下水是影響邊坡穩(wěn)定最重要、最活躍的外在因素。 地下水的作用是很復雜的，主要表現(xiàn)在以下幾個方面：

(1)地下水會使巖石軟化或溶蝕，導致上覆巖體塌陷，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。

(二)不穩(wěn)定邊坡防治措施

1.防滲和排水

在滑坡體外圍布置截水溝槽，以截斷流至滑坡體上的水流。大的滑坡體尚應在其上布置一些排水 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，截住滲透的水流或?qū)⒒滦葜械姆e水排出滑坡體以外。

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。

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)，也是一種應用廣泛而有效的方 法。材料用混凝土、鋼筋混凝土或砌石。支擋建筑物的基礎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

錨固措施，有錨桿(或錨索)和混凝土錨固樁兩種類型，其原理都是提高巖體抗滑(或抗傾倒)能力。 預應力錨索或錨桿錨固不穩(wěn)定巖體的方法，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。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 。

(三)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)應有足夠的山體厚度。如選擇隧洞位置 時，隧洞進出口地段的邊坡應下陡上緩，無滑坡、崩塌等現(xiàn)象存在。洞口巖石應直接出露或坡積層薄， 巖層最好傾向山里以保證洞口坡的安全。

(2)巖性條件

地下工程位置應盡量選在堅硬完整巖石中。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。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。松散及破碎的巖石穩(wěn)定性極差，選址時應盡量避開。

(3)地質(zhì)構(gòu)造條件

①褶皺的影響。在布置地下工程時，原則上應避開褶皺核部，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，應盡量使地下工程位于均質(zhì)厚層的堅硬巖層 中。若地下工程必須切穿軟硬不同的巖層組合時，應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。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。在傾斜巖層中，一般也是不利的。當洞身穿過軟硬相間或破碎的傾斜巖 層時，順傾向一側(cè)的圍巖易于變形或滑動，造成很大的偏壓，逆傾向一側(cè)圍巖測壓小，有利于穩(wěn)定。

(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)地應力

初始應力狀態(tài)是決定圍巖應力重分布的主要因素。

2.圍巖的工程地質(zhì)分析

(1)圍巖穩(wěn)定性分析 變形與破壞的五種形式：脆性破裂(地應力)、塊體滑移(塊狀結(jié)構(gòu))、巖層的彎曲折斷(層狀圍巖)、破碎結(jié)構(gòu)的松動坍塌、冒落或塑性變形。 碎裂結(jié)構(gòu)巖體在張力和振動力作用下容易松動、解脫，在洞頂則產(chǎn)生崩落，在邊墻上則表現(xiàn)為滑塌或碎塊的坍塌。當結(jié)構(gòu)面間夾泥時，往往會產(chǎn)生大規(guī)模的塌方。

(2)圍巖的分類。

3.提高圍巖穩(wěn)定性的措施

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 支護是在地下工程開挖過程中用以穩(wěn)定圍巖用的臨時性措施。襯砌是加固圍巖的永久性結(jié)構(gòu)，其作用主要是承受圍巖壓力及內(nèi)水壓力。

(2)噴錨支護

噴錨支護是在地下工程開挖后，及時地向圍巖表面噴一薄層混凝土(一般厚度為 5 ～20c m )，有 時再增加一些錨桿，從而部分地阻止圍巖向洞內(nèi)變形，以達到支護的目的。噴混凝土再配合錨桿加固 圍巖，則會更有效地提高圍巖自身的承載力和穩(wěn)定性。

噴混凝土具備以下幾方面的作用：

首先，能緊跟工作面，速度快，因而縮短了開挖支護的間隔時 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力狀態(tài)得到改善;

其次，起著加固巖體的作用，提高了巖體的強度和整體性。此外，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、預應力錨桿及木錨等，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。

(3)各類圍巖的具體處理方法。

①、對于堅硬的整體圍巖，噴混凝土的作用主要防止圍巖表面風化，消除開挖后表面的凹凸不平及防 止個別巖塊掉落，其噴層厚度一般 3 - 5 c m 。當?shù)叵鹿こ虈鷰r中出現(xiàn)拉應力區(qū)時，應采用錨桿穩(wěn)定圍巖。

②、對于塊狀圍巖，噴混凝土支護即可，但對于邊墻部分巖塊可能沿某一結(jié)構(gòu)面出現(xiàn)滑動時，應該用錨桿加固。

③、對于層狀圍巖，應以錨桿為主要的支護手段。

④、對于軟弱圍巖，立即噴射混凝土，有時還要加錨桿和鋼筋網(wǎng)才能穩(wěn)定圍巖。

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