水平构造的工程地质评价(PPT34).ppt

一、水平构造的工程地质评价一、水平构造的工程地质评价二、单斜构造的工程地质评价二、单斜构造的工程地质评价三、褶皱构造的工程地质评价三、褶皱构造的工程地质评价四、断裂构造的工程地质评价四、断裂构造的工程地质评价 地质构造对工程的影响地质构造对工程的影响一、水平构造的工程地质评价一、水平构造的工程地质评价 1.对地下工程的影响对地下工程的影响 对于水平岩层中对于水平岩层中(岩层倾角岩层倾角510o)，当洞室当洞室轴线平行于岩层走向时轴线平行于岩层走向时。情景情景1：若岩层薄，彼此之间联结性差，又属不若岩层薄，彼此之间联结性差，又属不同性质的岩层，在开挖洞室同性质的岩层，在开挖洞室(特别是大跨度的洞特别是大跨度的洞室室)时，常常发生塌顶，因为此时洞顶岩层的作时，常常发生塌顶，因为此时洞顶岩层的作用如同过梁，它很容易由于层间的拉应力到达极用如同过梁，它很容易由于层间的拉应力到达极限强度而导致破坏。如果水平岩层具有各个方向限强度而导致破坏。如果水平岩层具有各个方向的裂隙，则常常造成洞室大面积的坍塌。的裂隙，则常常造成洞室大面积的坍塌。情景情景2：如果层间联结紧密、厚度大如果层间联结紧密、厚度大(即大于即大于洞室高度二倍以上者洞室高度二倍以上者)不透水、裂隙不发育，又不透水、裂隙不发育，又无断裂破碎带的水平岩体部位，岩层的承受力比无断裂破碎带的水平岩体部位，岩层的承受力比较好。在这些地段选择洞室位置时，对于修建洞较好。在这些地段选择洞室位置时，对于修建洞室是有利的。室是有利的。二、单斜构造的工程地质评价二、单斜构造的工程地质评价 1.对地下工程的影响对地下工程的影响 （1）当洞室轴线平行于岩层走向时）当洞室轴线平行于岩层走向时 情景情景1（倾角较缓时）：（倾角较缓时）：在倾斜岩层设计洞室轴线在倾斜岩层设计洞室轴线一般说来是不利的，因为一般说来是不利的，因为此时岩层完全被洞室切割，此时岩层完全被洞室切割，若岩层间缺乏紧密联结，若岩层间缺乏紧密联结，又有几组裂隙切割，则在又有几组裂隙切割，则在洞室两侧边墙所受的侧压洞室两侧边墙所受的侧压力不一致，容易造成洞室力不一致，容易造成洞室边墙的变形（右图）。边墙的变形（右图）。情景情景2（倾角陡时）：（倾角陡时）：类似情景类似情景1。措施措施：应采取分段开挖。：应采取分段开挖。若整个洞室位置处若整个洞室位置处在厚层、坚硬、致密、在厚层、坚硬、致密、裂隙又不发育的完整岩裂隙又不发育的完整岩体内，其岩层厚度大于体内，其岩层厚度大于洞室跨度一倍或更大者，洞室跨度一倍或更大者，则情况例外。则情况例外。注意：注意：不能把洞室不能把洞室选在软硬岩层的分选在软硬岩层的分界线上界线上(右图右图)。因为在这种情况下，当开挖导洞时，因为在这种情况下，当开挖导洞时，由于导洞顶部岩石应力再分布的结果，断面由于导洞顶部岩石应力再分布的结果，断面形成一抛物线形的自然拱，因而由于岩层被形成一抛物线形的自然拱，因而由于岩层被开挖对岩体稳定性的削弱要小得多，其影响开挖对岩体稳定性的削弱要小得多，其影响程度取决于岩层倾角大小和岩性的均一性。程度取决于岩层倾角大小和岩性的均一性。（2）当洞室轴线与岩层走向垂直时）当洞室轴线与岩层走向垂直时 -为较好的洞室布置方案为较好的洞室布置方案 若岩性均一，结若岩性均一，结构致密，各岩层间构致密，各岩层间联结紧密，节理裂联结紧密，节理裂隙不发育，在这些隙不发育，在这些岩层中开挖地下工岩层中开挖地下工程最好。程最好。情景情景1：当岩层倾角较陡时：当岩层倾角较陡时 洞室轴线与洞室轴线与岩层倾斜的夹角岩层倾斜的夹角较小，若岩性又较小，若岩性又属于非均质的、属于非均质的、垂直或斜交层面垂直或斜交层面节理裂隙又发育节理裂隙又发育时，在洞顶就容时，在洞顶就容易发生局部石块易发生局部石块坍落现象，洞室坍落现象，洞室顶部常出现阶梯顶部常出现阶梯形特征形特征（右图）（右图）。情景情景2：当岩层倾角较平缓时：当岩层倾角较平缓时情 景情 景 1：道：道路选择在单路选择在单斜谷中，路斜谷中，路线应选择在线应选择在岩层倾向背岩层倾向背向山坡的一向山坡的一岸。岸。2.单斜构造对地表工程的影响单斜构造对地表工程的影响在地表修建道路时，遇到两种情景：在地表修建道路时，遇到两种情景：情景情景2：道路：道路单 斜 山 时，单 斜 山 时，两 侧 边 坡 的两 侧 边 坡 的稳 定 性 条 件稳 定 性 条 件就 不 同，背就 不 同，背向 岩 层 倾 向向 岩 层 倾 向的 山 坡 对 路的 山 坡 对 路基 稳 定 性 有基 稳 定 性 有利，顺 向 岩利，顺 向 岩层 倾 向 的 一层 倾 向 的 一侧 山 坡 就 相侧 山 坡 就 相对的不利。对的不利。2.单斜构造对地表工程的影响单斜构造对地表工程的影响三、褶皱构造的工程地质评价三、褶皱构造的工程地质评价 从地质构造条件看，在路线工程中往往遇到的是大从地质构造条件看，在路线工程中往往遇到的是大型褶皱构造的一部分，无论是背斜还是向斜、在褶皱的翼型褶皱构造的一部分，无论是背斜还是向斜、在褶皱的翼部遇到的，基本上是单斜构造。所以，在实际工程中，倾部遇到的，基本上是单斜构造。所以，在实际工程中，倾斜岩层的产状与路线或隧道轴线走向的关系问题就显得尤斜岩层的产状与路线或隧道轴线走向的关系问题就显得尤其重要。其重要。在褶皱轴部，因应力集中，岩层遭到挤压破碎形在褶皱轴部，因应力集中，岩层遭到挤压破碎形成呈上窄下宽的楔形石块成呈上窄下宽的楔形石块(下图下图)。褶皱轴部的裂隙分布褶皱轴部的裂隙分布1.张开裂隙；张开裂隙；2.剪切裂隙剪切裂隙 a.背斜背斜 情况情况1：如果洞室轴线横穿背斜层，一般选线比如果洞室轴线横穿背斜层，一般选线比较理想较理想(下图）下图）。由于背斜呈上拱形，虽岩层被破碎。由于背斜呈上拱形，虽岩层被破碎然犹如石砌的拱形结构，能很好的将上覆岩层的荷重然犹如石砌的拱形结构，能很好的将上覆岩层的荷重传递到两侧岩体中去。因而地层压力既小又较少发生传递到两侧岩体中去。因而地层压力既小又较少发生洞室顶部坍塌的事故。洞室顶部坍塌的事故。a.背斜背斜 情况情况2：如果洞室轴线与背斜轴线重合时，哪种如果洞室轴线与背斜轴线重合时，哪种布置好？布置好？a.背斜背斜 情况情况3：在背斜地形区修建道路时，：在背斜地形区修建道路时，背斜山两侧背斜山两侧边坡对路基稳定极为不利。边坡对路基稳定极为不利。b.向斜向斜 情况情况1：如果洞室横穿向斜层，在向斜的轴部如果洞室横穿向斜层，在向斜的轴部有时可遇到大量地下水的威胁和洞室顶板岩块崩落有时可遇到大量地下水的威胁和洞室顶板岩块崩落的危险。的危险。b.向斜向斜 情况情况3：在向斜地形区修建道路时，：在向斜地形区修建道路时，向斜山两侧向斜山两侧边坡对路基稳定有利。边坡对路基稳定有利。四、断裂的工程地质评价四、断裂的工程地质评价 1.1.节理的工程地质评价节理的工程地质评价 节理的性质、长度、深度、密度对工程地质影节理的性质、长度、深度、密度对工程地质影响非常大。它不仅破坏岩体的稳定性，促进岩体风响非常大。它不仅破坏岩体的稳定性，促进岩体风化速度，增加岩体的渗水性，因而使岩体的强度和化速度，增加岩体的渗水性，因而使岩体的强度和稳定性降低。稳定性降低。新疆八一水库垮坝七千多人紧急疏散（新疆八一水库垮坝七千多人紧急疏散（2004.1.23）岩（土）体中发育节理，经常造成滑岩（土）体中发育节理，经常造成滑波、塌崩等地质灾害。波、塌崩等地质灾害。陕西子洲县发生山体崩塌事故（陕西子洲县发生山体崩塌事故（20030925），土），土窑洞倒塌，造成窑洞倒塌，造成12人死亡。人死亡。三峡大坝链子崖危岩体的治理。三峡大坝链子崖危岩体的治理。节理研究内容包括节理研究内容包括节理的方位、间距、延续性、粗糙节理的方位、间距、延续性、粗糙程度、节理面侧壁的抗压强度、张开度、被填充情况、渗程度、节理面侧壁的抗压强度、张开度、被填充情况、渗流、组数和块体大小流、组数和块体大小等方面。等方面。野外调查节理时，应先选择一具有代表性的基岩露头，野外调查节理时，应先选择一具有代表性的基岩露头，对一定面积内的裂隙进行测量，同时要注意研究裂隙的成对一定面积内的裂隙进行测量，同时要注意研究裂隙的成因和填充情况。测量裂隙产状的方法和测量岩层产状的方因和填充情况。测量裂隙产状的方法和测量岩层产状的方法相同。测量结果填写在下表中。法相同。测量结果填写在下表中。然后统计节理，有各种不同的图式。然后统计节理，有各种不同的图式。常用节理玫瑰图常用节理玫瑰图表示。节理玫瑰图可以用节理走向或倾向编制。表示。节理玫瑰图可以用节理走向或倾向编制。节理调查、统计和表示方法节理调查、统计和表示方法裂隙野外测量记录表裂隙野外测量记录表 编编 号号 裂裂 隙隙 产产 状状 长长 度度 宽宽 度度 条条 数数 填充情填充情况况 裂隙成裂隙成因类型因类型走走 向向倾倾 向向倾倾 角角 1NW307oNE37o18o o 22裂隙面裂隙面夹泥夹泥 扭性扭性裂隙裂隙 2NW332o NE62o o10o o 15裂隙面裂隙面夹泥夹泥 扭性扭性裂隙裂隙 3 NE7o oNW277o o 80o o 2裂隙面裂隙面夹泥夹泥 张性张性裂隙裂隙 4NEl5oNW285o o 60 4裂隙面裂隙面夹泥夹泥 张性张性裂隙裂隙节理玫瑰图节理玫瑰图 节理发育程度，在数量上有时用裂隙率表示。节理发育程度，在数量上有时用裂隙率表示。裂隙率裂隙率是指岩石中裂隙的面积与岩石总面积的百分是指岩石中裂隙的面积与岩石总面积的百分比。比。裂隙率越大，表示岩石中的裂隙越发育。反裂隙率越大，表示岩石中的裂隙越发育。反之之 ，则表示裂隙不发育。，则表示裂隙不发育。节理发育程度分级节理发育程度分级发育程度发育程度等级等级 基基 本本 特特 征征 附附 注注裂隙不发裂隙不发育育裂隙裂隙12组，规则，构造型，间距在组，规则，构造型，间距在1m以上，多为密闭裂隙。岩体被切以上，多为密闭裂隙。岩体被切割成巨块状割成巨块状对基础工程无影响，在对基础工程无影响，在不含水且无其他不良因不含水且无其他不良因素时，对岩体稳定性影素时，对岩体稳定性影响不大响不大裂隙较发裂隙较发育育裂隙裂隙23组，呈组，呈X型，较规则，以构型，较规则，以构造型为主，多数间距大于造型为主，多数间距大于0.4m，多，多为密闭裂隙，少有填充物。岩体被切为密闭裂隙，少有填充物。岩体被切割成大块状割成大块状对基础工程影响不大，对基础工程影响不大，对其他工程可能产生相对其他工程可能产生相当影响当影响裂隙发育裂隙发育裂隙裂隙3组以上，不规则，以构造型或组以上，不规则，以构造型或风化型为主，多数间距小于风化型为主，多数间距小于0.44m，大部分为张开裂隙，部分有填充物。大部分为张开裂隙，部分有填充物。岩体被切割成小块状岩体被切割成小块状对工程建筑物可能产生对工程建筑物可能产生很大影响很大影响裂隙很发裂隙很发育育 裂隙裂隙3组以上，杂乱，以风化型和构组以上，杂乱，以风化型和构造型为主，多数间距小于造型为主，多数间距小于0.2m，以，以张开裂隙为主，一般均有填充物。岩张开裂隙为主，一般均有填充物。岩体被切割成碎石状体被切割成碎石状对工程建筑物产生严重对工程建筑物产生严重影响影响 2.断裂的工程地质评价断裂的工程地质评价 断裂活动，尤其是活动性断裂，导致岩层裂隙断裂活动，尤其是活动性断裂，导致岩层裂隙增多、岩石破碎、风化严重、地下水发育，从而增多、岩石破碎、风化严重、地下水发育，从而降低了岩石的强度和稳定性，对工程建筑、城市降低了岩石的强度和稳定性，对工程建筑、城市和人民安全造成了种种不利影响。和人民安全造成了种种不利影响。公路工程建设中，如确定路线布局、选择桥如确定路线布局、公路工程建设中，如确定路线布局、选择桥如确定路线布局、选择桥位和隧道位置时选择桥位和隧道位置时,要尽可能避开大的断层破碎带。要尽可能避开大的断层破碎带。在研究路线布局，特别在安排河谷路线时，要特别注意河在研究路线布局，特别在安排河谷路线时，要特别注意河谷地