(整理)地貌和第四纪地质及岩体结构和稳定性分析.

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第十讲地貌和第四纪地质及岩体结构和稳定性分析

一、内容提要:

本讲主要讲述

①地貌和第四纪地质各种地貌形态的特征和成因;第四纪分期。

②岩体结构和稳定分析岩体结构面和结构体的类型和特征:赤平极射投影等结构面的图示方法;根据结构面和临空面的关系进行稳定分析。

二、重点、难点:

各种地貌形态的特征和成因、岩体结构面和结构体的类型和特征以及根据结构面和临空面的关系进行稳定分析。

三、内容讲解:

第三节地貌和第四纪地质

地貌即地表形态(地形)。地貌形态大小不等,千姿万态,成因复杂,但总的说来,地貌形态是内外地质营力互相作用的结果。第四纪是地球发展的最新阶段,它包括更新世和全新世。

一、主要地貌形态的特征与成因

地貌形态是由地貌基本要素所构成。地貌基本要素包括:地形面、地形线和地形点,它们是地貌形态的最简单的几何组分,决定了地貌形态的几何特征。自然界的地貌形态虽被人归结为上述三种地貌基本要素所构成。

【例题1】构成地貌形态的地貌基本要素中不包括()。

A. 地形面

B. 地形线

C. 地形点

D. 走向线答案:D

地形面:可能是平面、曲面或波状面。例如山坡面、阶地面、山顶面和平原面等。

地形线:两个地形面相交组成地形线(或一个地带),或者是直线或者是弯曲起

伏线,例如分水线、谷底线、坡折线等等。

地形点:两条(或几条)地形线的交点,或孤立的微地形体构成地形点,这实际上是大小不同的一个区域,例如山脊线相交构成山峰点或山鞍点、山坡转折点和河谷裂点等。

任何一种地貌形态的特点,都可以通过描述其地貌形态特征和形态测量特征反映出来。

地貌基本形态具有一定的简单的几何形状,但是地貌形态组合特征,就不能用简单的几何形状来表示,而必须考虑这一形态组合的总体起伏特征,地形类别和空间分布形状。例如,山前由若干洪积扇群集所构成的洪积平原,这是一种地貌形态组合,其中每一个洪积扇作为一个基本地貌形态,具有扇形几何特征;但这一形态组合的特征则是纵向倾斜,横向和缓起伏,呈条状分布的洪积倾斜平原。

地貌的成因研究,涉及地貌形成的物质基础,地貌形成的动力和影响地貌形成发展的因素。地貌形成的物质基础是岩石和地质构造。地貌形成的动力主要有两类,即内力地质作用和外力地质作用。地貌的形成发展是内、外营力相互作用的结果。

(一)残积物及风化壳

地壳表层岩石遭受风化作用后,在原地形成的松散堆积物称残积物(层)。在地壳表层不同深度由于风化作用的因素、方式和强度不同,致使在垂直剖面上形成具有不同成分和结构的多层残积物,由这些残积物所构成的复杂剖面称为风化壳。在风化壳的顶部,通常是生物活动的场所,生物在生命过程中分泌和产生大量的有机质,有机质与残积物不断发生化学反应,改造残积物,这个过程称成土(壤)作用,经成土作用改造过的富含腐殖质的残积物称土壤。因此,残积物和土壤都是风化壳的组成物质。由于风化作用的复杂性和基岩的性质不同,风化壳可以由单一的残积层组成,也可以由多层残积层组成。

风化壳中常含有多种有用矿产,风化成因的铁、锰、镍、钴、铝矿床是这些矿种中的主要类型。风化壳和残积层的结构特点对工程建筑也有直接影响,因此研究风化壳有着重要意义。

决定风化壳形成的主要因素是气候条件,在不同气候条件下,风化作用进行的方式、强度不同,因而形成处于不同风化作用阶段和发育程度的风化壳。据此可把风化壳划分为下列四个主要类型:

1.岩屑型风化壳(机械风化壳)。岩石在物理风化作用下在原地产生碎裂,形成岩屑型风化壳。其化学风化作用微弱,元素迁移能力也弱,组成残积层的岩石成分与母岩基本一致。风化壳上层碎屑粒径细小,向下逐渐变粗,最下部是具风化裂隙的基岩。

岩屑型风化壳主要形成于寒冷气候带(冻原带),由于气温低;化学元素极不活跃,仅有微弱的化学风化作用,使部分硅酸盐矿物风化成水云母和水绿泥石等风化程度低的矿物。

2.硅铝—硫酸盐型风化壳及硅铝—碳酸盐型风化壳。此类风化壳是在物理风化作用基础上,化学风化作用开始阶段的产物。在氧和二氧化碳的作用下,硫化物受氧化成硫酸盐;铝硅酸盐矿物中的碱金属和碱土金属在碳酸化作用下,从矿物中析出,并形成碳酸盐。此阶段的典型矿物是石膏、方解石等,因水溶液呈碱性,有时可形成水云母等粘土矿物。此类风化壳形成于干旱气候带(荒漠带)及温暖的半干旱气候带(草原带)。整个风化壳因富含钙而呈黄—灰黄色,类似黄土又称黄土状风化壳,这类风化壳的厚度一般不大。

3.硅铝粘土型风化壳(高岭石型风化壳)。在化学风化作用深入进行下,钙、镁、钾、钠等元素全部被析出,硅也大量迁移。水溶液呈酸性反应,使硅酸盐、铝硅酸盐矿物分解,形成高岭石、蒙脱石等粘土矿物,故称高岭石型风化壳。高岭石型风化壳主要形成于温暖湿润气候带(草原灰化土带)。

4.砖红土型风化壳。在化学风化作用进行较为彻底的情况下,硅酸盐矿物已全部分解,可以迁移的元素均已析出,形成硅、三价铁、铝的氧化物。风化壳因富含铁质而呈红色。典型的砖红土型风化壳主要形成于湿热气候带。

【例题2】某场地内岩土层分布为:①层粉质粘土,呈硬塑状;②层泥岩(夹薄层泥砂岩);经探槽揭露,两层岩土具有相同的层理,则第①层粉质粘土为()。

A. 残积物

B. 冲积物

C. 坡积物

D. 冰积物答案:A

(二)斜坡地貌与斜坡堆积物

斜坡地貌是自然界分布最广泛的地形形态之一,它包括山坡、岸坡和人工斜坡。其形态特征,成因和物质组成均十分复杂。斜坡的坡度,物质组成在内外力因素的综合影响下,经常地发生变化,凡是变化趋势对国民经济生活有较大影响,甚至有灾害性影响的斜坡称为不稳定斜坡。不稳定的斜坡有两类:一类是坡度陡,常在地震和重力等因素影响下,发生强烈的崩垮滑动,造成灾害。另一类由于组成物质松散,易受水流冲刷造成水土流失,促使耕地破坏和水库淤塞。地质工作者研究斜坡,就是为了控制和预防边坡崩、滑及水土流失。

1.崩塌及其堆积物

崩塌是指斜坡上的岩、土体在重力作用下,突然地迅速地向坡下垮落的现象。崩塌速度很快,可达自由落体的速度。崩塌作用常发生在坡度很陡的斜坡地带,如具悬崖的狭谷地带和海、湖岸地带。

崩塌作用的结果是,一方面在坡的上部形成一个新的陡坎地形,其形状常切入山坡呈围椅状,称崩塌壁。崩塌壁下由崩落的岩块刨出深沟,而崩塌产物则堆在山坡底部呈不规则的堆石坝状,称倒石堆。倒石堆由未经分选的崩塌堆积物组成。它包括巨大的崩塌岩块;岩块碰撞及压砸而形成的碎石及岩粉;以及斜坡上的其他松散堆积物等。

其岩性成分与组成斜坡的岩性一致,碎屑呈角砾状,分选性极差。

崩塌是突然发生的,常堵塞河道、阻塞道路,毁坏良田,砸毁民房和桥梁,给人民生活造成很大危害

2.撒落及其堆积物

撒落是斜坡上的岩体在强烈的机械风化作用下,不断地产生碎块及岩屑,它们在重力作用下向坡下坠落或滚动的现象。

撒落与崩塌不同,它形成于坡度为30°~70°的斜坡地带,在沿坡地带,风化岩屑以较崩塌为缓慢的速度逐渐地、均匀地撒落于坡下,并形成倒石锥。有时沿坡麓形成倒石锥群。

撒落堆积物的岩块和岩屑由于经过滚动棱角遭受磨蚀。较大石块滚动速度快,多停留于坡脚,造成具有下粗上细的粗略分选。稳定的倒石锥坡面常常长满植物,岩块的空隙由细粒物质充填压密,有时被地下水中所含钙质充填。

3.滑坡及其堆积物

滑坡又称地滑,它是斜坡岩体或土体在重力作用及其他因素的影响下,沿着一定的软弱面(带)整体缓慢滑动所形成的一种地貌现象。

滑坡的几种主要地貌特征如下。

(1)滑坡台阶:滑体移动时,滑坡体上下各段滑动速度的差异,或滑动时间的先后不同,常常形成几个滑动面。除主滑动面外,还有几个分支滑动面,构成几块滑体。滑体之间相互错断,构成多级台阶。每一台阶由滑坡平台及陡壁组成,平台面向斜坡方向倾斜,台面上的树木也因倾斜而成“醉汉林”、“马刀树”。

(2)滑坡陡壁:即滑体移动后,与斜坡上方未动的岩土体之间的分界面。陡壁位于滑体后缘,在平面上呈弧形(圈椅状)。陡壁高度代表滑体移动的距离,一般从数厘米到数十米。滑坡陡壁上常分布有垂直方向的擦痕。

(3)月牙形洼地和滑坡湖:由于滑体移动后,滑体与滑坡陡壁之间常遗留下月牙形洼地,洼地积水时形成滑坡湖。

(4)滑坡舌和滑坡鼓丘:由于滑体移动,使得在滑体前缘,形成形如舌状地伸入沟堑低地或河道中的部分称滑坡舌。若因滑体前缘受阻,而被挤压鼓起成丘状者称滑坡鼓丘。

(5)滑坡裂缝:滑坡发育的初期及中期裂缝极其发育。滑体不同部位由于受力差异,发育有不同性质的裂缝与擦痕。

【例题3】某场地内存在有“醉汉林”、“马刀树”等地貌特征,则表明该场地发生过()。A. 崩塌 B. 泥石流 C. 断裂 D. 滑坡答案:D

4.流水地貌及其堆积物

流水地貌及其堆积物是陆地上分布最为广泛的地貌类型和第四纪沉积类型。流水地貌及其堆积物的研究,对于水工建筑、道路桥梁建设、农田基本建设、水土保持及灭害防治、河运航道、地下水赋存条件以及砂矿地质等方面都具有最普遍而广阔的意义。

在暴雨或大量积雪消融时,所形成的瞬时洪流称暂时性水流。暂时性水流形成的侵蚀地形是侵蚀沟,沟床中的水流堆积物称冲沟堆积物。沉积于沟口的沉积称洪积物。

在半干旱气候带的松散沉积层之上,在植被稀疏的缓坡地区侵蚀沟可以发展得很快,使地形遭受强烈的分割,蚕食耕地,破坏道路,造成大量水土流失,淤塞水库河道,冲沟密布还使潜水位下降,造成危害甚多,为黄土高原的沟堑纵横,称为侵蚀沟。

侵蚀沟中被侵蚀破坏的碎屑物质,洪水期被搬运出沟口后,由于水流分散,坡度急剧减小,流速降低,这些碎屑物质遂堆积于沟口,形成一种半圆冲出锥堆积物称为

冲出锥。

洪积扇是在暴雨季节,山区洪流沿河谷流出山口时,由于山区与山麓之间地形相差悬殊,水流出山口后形成散流,水流厚度、流速迅速减小;同时还因地表水的蒸发及通过山口松散沉积物时的迅速下渗,使水量大大减小,搬运力急剧减弱,由洪流搬运的碎屑物质在山口处呈扇形堆积形成的。过去不同时期的河谷底部(河床及河漫滩部分),由于河流下切侵蚀作用加强,被抬升超出一般洪水期水面以上,呈阶梯状分布于河谷谷坡上,这种地貌称为河流阶地。每一级阶地都经历了两个形成阶段:首先是以侧方侵蚀为主,形成宽广的河谷,同时堆积冲积层;然后下切侵蚀加强,切开冲积层,形成阶地陡坎。

冲积平原是大河的中下游发生大量堆积而形成广阔的地带。可以分为山前平原、中部平原和滨海平原三部分。

山前平原是从山区到平原的过渡带,成因上属于冲积—洪积型。当河流流出山口到平原后,河床坡降急剧减小,水流呈扇形散开,河道分汊,水流厚度减小,其动能大大减弱,形成冲洪积扇形平原。

中部平原是冲积平原的主要部分,组成中部平原的沉积物主要是冲积物,但也夹有湖积物及风成堆积物,位于中部平原的河流,以汊道式的游荡型河流为主,众多的河流甚至几个水系组成一个冲积平原。

滨海平原成因上属于冲积—海积平原。其沉积物颗粒更细,沼泽面积大,并伴有周期性海水入侵。在滨海地区有典型的海岸带的沉积及残留的地貌,如海岸砂堤(贝壳堤),以及泻湖、海湾等。

【例题4】山前平原的成因属于()。

A. 冲积型

B. 洪积型

C. 冲积—洪积型

D. 冲积—海积型

答案:C

5.岩溶地貌及其堆积物

(1)岩溶地貌

可溶性岩层在岩溶作用下,形成的一系列独特地貌。根据它们的出露情况,分为地表岩溶地貌及地下岩溶地貌两大类。前者在形成过程中,地表水起着较重要的作用,而后者主要是以地下水作用为主。

1)溶沟、石芽

溶沟是可溶性岩层表面上的一些沟槽状凹地,是由地表水流(主要是片流和暂时性沟状水流)顺坡地沿节理裂隙,长期进行溶蚀作用的结果。在溶沟间突起状的石脊称石芽。石芽与溶沟的高度、深度一般不超过几米。被松散盖层覆盖的称为埋藏石芽。

2)岩溶漏斗

在岩溶强烈发育区,地表经常出现的一种漏斗状凹地称为岩溶漏斗。它平面形态呈圆或椭圆状,直径数米至数十米。深度数米至十余米。

岩溶漏斗的形成过程,是地表水流沿垂直裂隙向下渗漏时使裂隙不断扩大,先在地面较浅处形成隐伏的孔洞,并随着孔洞的扩大上部岩土层逐步崩塌,最后陷落成漏斗。

3)落水洞

落水洞是地表岩溶与地下岩溶的过渡形式。其表面很少有碎屑物堆积。常是地表通向地下河、地下溶洞或地下水面的孔道。它形成于地下水垂直循环极为流畅的地区,是流水沿垂直裂隙进行溶蚀、冲蚀并伴随部分崩塌作用的产物。

4)干谷、半干谷及盲谷

岩溶地区当地壳上升时,地表河流不是随之下切,而是沿着后期在谷底上发育的岩溶孔道(漏斗、落水洞等),将水吸干,谷底干涸遂形成干谷。有些干谷在暴雨季节尚排泄部分洪水,则称半干谷。干谷的形成也可以由于河流发生地下截弯取直现象,使原来的地表弯曲河段变为干谷。因此在干谷地段常保留昔日河流冲积物的残余。

5)峰丛、峰林、孤峰及溶丘

在高温多雨的湿热气候条件下,岩性纯、厚度大、产状平缓、分布广的碳酸盐岩地区地表流水的侵蚀、地表水及地下水的溶蚀,以及沿节理裂隙所进行的机械崩塌等综合作用,使得地表可溶性岩土层表面形成峰丛、峰林、孤峰和溶丘等岩溶现象。峰丛、峰林、孤峰及溶丘又可总称为峰林地形,它们是岩溶地区的主要正地形。

6)溶蚀洼地与坡立谷

与峰丛、峰林、孤峰及溶丘相反,溶蚀洼地及坡立谷是岩溶地区的负地形。溶蚀洼地在峰丛或峰林之间呈封闭或半封闭状。平面形态为圆形或椭圆形,长轴常沿构造线而发育,面积约数至数十平方公里。

坡立谷又称“溶蚀平原”。它是由溶蚀洼地进一步发育而成的。坡立谷的出现往往标志着该地区岩溶发育已经进入后期阶段。坡立谷往往具有面积较大,底部平坦,周围时常发育有峰林地形,以及其延长方向多与构造线一致等特征。

7)溶洞

溶洞为地下岩溶地貌的主要形态。是地下水流沿可溶性岩层的各种构造面(如层面、断裂面、节理裂隙面)进行溶蚀及侵蚀作用所形成的地下洞穴。在形成初期,岩溶作用以溶蚀为主,随着孔洞的扩大,水流作用的加强。机械侵蚀作用也起很大作用,沿溶洞壁时常可见石窝、水痕等侵蚀痕迹,在构造裂隙交叉点,溶蚀及侵蚀作用更易于进行,并时常产生崩塌作用,因此在这里往往形成高大的厅堂。洞穴中存在着溶蚀残余堆积,石钟乳、石笋冲积物及崩塌物等多种类型沉积是上述各种作用,存在的证据。洞穴形成后,由于地壳上升运动,可以被抬至不同的高度,而脱离地下水面。

溶洞的大小形态多种多样,在地下水垂直循环带上可形成裂隙状溶洞。但大部分溶洞形成于地下水流的季节变化带及全饱和带,尤其在地下水潜水面上下十分发育,形态又受岩性构造控制,有袋状、扁平状、弯状、锥状、倾斜状及阶梯状等。

8)伏流、暗河和岩溶泉

伏流与暗河通称为:地下河系,是岩溶地区的重要水源。

地面河潜入地下之后称伏流。它常常形成于地壳上升,河流下切,河床纵向坡降较大的地方,在深切峡谷两岸及深切河谷的上源部分伏流经常发生。

暗河是由地下水汇集而成的地下河道,它具有一定范围的地下汇水流域,因此,暗河虽有出口,而无入口。高温多雨的热带及亚热带气候最有利于暗河的形成。

9)岩溶湖

岩溶湖分地表岩溶湖及地下岩溶湖两种类型。地表岩溶湖又有长期性湖泊及暂时性湖泊两种。前者形成于岩溶发育晚期,在溶蚀平原上处于经常性稳定水位以下的湖泊,这种湖泊终年积水;后者形成于溶蚀洼地上,由于粘土质淤塞而成的湖泊,或者是岩溶泉水充溢于漏斗凹地中而形成。地下岩溶湖见于较大的溶洞中,这种溶洞主要是处于经常性稳定水位以下的。

10)溶隙、溶孔

溶隙及溶孔主要发育在虹吸管式循环亚带及深循环带,形态呈细缝状及蜂窝状,其直径从数毫米到数厘米,也有较大的,似小溶洞。其形成受岩性、构造裂隙影响很大。溶隙及溶孔常为次生方解石所充填。

(2)岩溶堆积物

岩溶堆积物包括洞穴沉积和泉华沉积。它是一种成因极其复杂的混合体,有化学沉积,也有机械沉积。

1)溶蚀残余堆积物

在岩溶作用下,碳酸盐类岩石被水溶解后所残留下来的富含Fe203及A1203的红色粘土物质,称为“赭土”或“红色石灰土”。根据溶蚀程度不同,有时是均质的粘性土,有时则含尚未被溶蚀的灰岩角砾,有时尚见灰岩原始层理结构。溶蚀残余堆积物

常覆盖于溶蚀洼地、坡立谷及溶洞的底部,或充填于岩溶裂隙及通道之中。赭土常构成隔水物质,阻碍岩溶的发展。此外,在古岩溶的起伏面上的一些矿产,都是灰岩长期风化溶滤的岩溶堆积物。

2)洞穴堆积物

洞穴是岩溶地区的重要堆积场所。除包括上述的溶蚀残余堆积外,还有石钟乳等化学沉积、重力堆积、地下河湖堆积及生物和文化堆积。

3)泉华堆积物

泉华堆积除包括洞穴堆积中的石钟乳、石笋等外,在泉水出口附近沉淀的称石灰华。石灰华常具波状层理、多孔,有时因含铁、镁、锰等杂质而颜色不均一。石灰华堆积常形成高大的台地。

【例题5】坡立谷地貌属于()。

A. 山区地貌

B. 平原地貌

C. 滑坡地貌

D. 岩溶地貌答案:D

【例题6】岩溶洞穴中的石钟乳、石笋等属于()。

A. 溶蚀残余堆积物

B. 洞穴堆积物

C. 泉华堆积物

D. 残积堆积物

答案:C

6.冰川地貌及其堆积物

(1)冰川侵蚀地貌

冰蚀地形是由冰川的侵蚀作用所塑造的地形。如:角峰、刃脊、冰斗、冰窖、冰川槽谷和悬谷。

1)冰斗

冰斗是在冰川发展初期阶段,冰雪利用自然洼地,塑造的斗状地面形态。由于冰斗冰川位于雪线以上,冰蚀作用以冰冻风化作用为主,冰斗围壁的基岩在冰劈作用下不断地后退,冰斗被不断地拓宽,而在冰斗的底部,则由于巨厚冰层的冰体运动所产生的磨蚀作用,把冰斗的底部不断地磨探,同时在冰斗的出口处形成陡峻的冰坎。因此,冰斗的形态有三个明显部分:冰斗壁、盆底和冰坎。

2)刃脊、角峰

在相邻两个冰斗或冰川谷的发育过程中,斗(谷)壁不断后退,结果使相邻两个冰斗或冰川谷之间的分水岭愈来愈窄,最后形成象鱼鳍一样的尖背山脊,称为刃脊。由三个以上的冰斗发展所构成的尖锐山峰称为角峰。

3)冰川谷

冰川谷,又称冰川槽谷、U谷、幽谷等。冰川谷一般起源于冰期前河流切割谷地或线性构造负地形。

4)悬谷

在支冰川汇入主冰川人口处,有一明显的陡坎称为谷口台阶。这是因为支冰川的侵蚀能力远远小于主冰川,因而支冰川谷底常高于主冰川谷底,当冰川退却后,支冰川谷悬挂在主冰川谷之上,称为悬谷。

5)冰川三角面、羊背石

在冰川运动过程中,由于冰川所携带的岩石碎块不断地对槽谷两侧的岩壁进行锉磨、刨蚀、使两壁小山脊形成一系列的冰川三角面或冰溜面。在这些面上则留下了冰川作用的痕迹—冰川擦痕。

在槽谷的底部,由于冰川的磨蚀和挖掘,则使一些比较坚硬均一的岩石形成微微突起的一系列基岩小丘,称为羊背石。羊背石平面形状为椭圆形,长轴方向与冰川运动方向平行,两边坡度不对称,朝向冰川上源面坡度平缓,表面光滑,另一面则呈陡坎,陡坎处

岩石有压裂破碎的现象,因此羊背石可以指示冰川运动的方向。

【例题7】刃脊、角峰等属于()。

A. 岩溶地貌

B. 滑坡地貌

C. 冰川侵蚀地貌

D. 流水地貌

答案:C

(2)冰碛物及冰川堆积地貌

冰川融化使冰川携带的碎屑物质堆积下来,形成冰碛物。冰碛物往往是巨砾、角砾、砾石、砂、粉砂和粘土的混合堆积,粒度相差十分悬殊,明显地缺乏分选性。

冰碛地貌

a.基碛及基碛地形

当冰川融化以后,原来的表碛和内碛坠落到早已形成的底碛上合称基碛。因为在基碛形成过程中有冰下水、冰面水和冰内水的作用,所以在基碛中常可见到砂、卵石及砾石所组成的透镜体,甚至有粘土质的湖相夹层。基碛厚度一般不超过数米,在山岳冰川区甚至可能遭到破坏,只剩下一些残余的大砾石。大陆冰川区厚一些可达数十到百余米。由基碛组成的地形称为基碛地形,常见的基碛地形有:

冰碛丘陵:为比高不大的波状起伏地形,分布零乱。在丘陵之间常有宽浅的湖沼分布。冰碛丘陵的高低变化常与下伏基岩的起伏一致。但起伏程度要小。基碛的堆积减缓了原始地形的起伏。

鼓丘:一般是由含粘土较高的停积型冰碛所构成的椭圆形丘陵。

b.终碛及终碛地形

当冰川末端补给与消融处于平衡时,冰碛物就会在冰舌前端堆积成弧形长堤称为终碛堤。这种冰碛物叫终碛形冰碛,简称终碛,又可称为尾碛或前碛。在地形上,它呈现弧形长堤状。

c.侧碛及侧碛地形

由于冰川对谷壁的侵蚀作用及崩塌等作用使冰川两侧及冰川表面边缘聚集了大量碎屑物质。当冰川融化时,这些物质就以融坠的方式堆积在冰川谷两侧,形成与冰川平行的长堤状地形称侧碛堤。

(3)冰水堆积地貌

冰雪融化后形成的水流称为冰水。在冰川区内,这种水流可以形成冰面河、冰下河、冰侧溪流及冰下湖、冰面湖等。大部分冰水,最后都要经冰川前缘的冰下河和冰侧溪沟流出去,形成冰前河流及冰前湖泊。上述各种冰水所形成的堆积物,统称冰水堆积物。

冰水流出冰川以后,在冰川外围堆积起来的沉积物。其主要地貌为冰水扇、冰水冲积平原、冰水阶地及冰湖沉积等。

如果冰川外围是平坦开阔的地形,冰水流出冰川末端后,立即分散为没有固定河床的细小股流,形成辫状水系。冰水携带的碎屑物质就在冰前堆积起来形成平缓的扇状地形,称冰水扇或叫扇堆儿。一系列冰水扇连接起来就构成冰水冲积平原。

7.冻土地貌

在大陆性气候条件下的高纬度极地或亚极地地区,以及高山高原地区,由于降水量很少,所以尽管温度很低,但缺少冰雪覆盖,土层直接暴露于地表,从而导致土层中热量不断散失(年平均吸热量<放热量),引起地温的逐步下降,于是在土层下部形成了多年不化的冻结层。这样的土层称为冻土或永冻土。所形成的一系列地质、地貌现象总称为冻土地貌。

石海是冰冻风化作用的直接结果。在乎坦而排水较好的山顶或山坡上,经冰冻风化形成的大小石块,直接覆盖在基岩面上。这种平坦山顶上布满石块的地形称为石海。

石川是在不太陡的山坡和凹地中,大量的风化产物—巨砾块在重力作用下沿着下伏的湿润细粒土层表面整体地或部分地向下滑动,这移动着的石块群体称为石川和石

河。

冰冻结构土是在冻土层表面,常出现碎石按几何图案作规则排列的现象。按照碎石排列形态,冰冻结构土还可进一步划分为石环、、石圈、石多边形、石条等类型。冰冻结构土的形成是冰冻搅动所产生的分选作用的结果(融冻分选)。

除此以外,融冻泥流、热力岩溶地形及冻胀丘与冰丘等冻土地貌。

各种各样的冻土地貌,按照他们产生的地貌位置或垂直分带性可以用图16-3-2来加以概括。

8.风成地貌

在风力作用地区,在同一时间内,一个地区是风蚀区,另一个地区则是风积区,其间的过渡性地段为风蚀—风积区,各地区相应发育不同数量的风蚀地貌和风积地貌。

1)风蚀地貌

风蚀地貌形态,主要见于风蚀区,有时沙漠中也有一定数量存在。由于风沙流

中绝大多数颗粒是在不超过2米高度内运动,所以风蚀在近地面处表现最明显。主要的风蚀地貌形态有下列几种。

风蚀石窝:是风沙对岩石表面吹蚀和旋转磨蚀的结果,在陡壁上雕刻成无数大小不等的凹坑,直径长约20厘米,深约10~15厘米,或聚或散,使岩石具有蜂窝状外貌。

风蚀柱:岩块发育垂直裂隙,经受风长期吹蚀后形成的地貌现象。

风蚀垅槽:沙漠区干涸湖底,因干缩形成裂隙,风沿着裂隙吹蚀,形成一些形似垅脊和宽浅沟槽,沟槽内经常为沙所充填。

风蚀洼地:风沿着松散物质组成的地面,吹饰成的椭圆形洼地,它沿主要风向延伸。

风蚀谷:风沿着早期河谷(或盆地)吹蚀,使谷地进一步扩大,形成风蚀谷。

风蚀残墩:在某些盆地内,由松散沙砾所组成的地面,被流水破坏后,又遭风蚀、只留下一些残余的沙砾墩。

2)风积地貌

风积地貌形态主要形态包括沙地、沙丘和沙垅。沙丘和沙垅很少个别出现,往往成群分布,并处于流动、半固定,或固定状态。沙丘不限于干旱区和半干旱区,在海滨、湖岸沙滩或古河床风口地段也可形成,但以干旱区最为常见;而沙垅具有地带性,仅出现于沙漠区;风积地貌的形成,风的性质,特别是风向、风速有密切关系,其次,沙的供应情况,地面起伏程度也有一定影响。

沙丘是具有一定形态的堆积体,尤以新月形沙丘最为典型。新月形沙丘是在一年中稳定的单向风(或风向近于平行的风)作用下,且有足够的沙量供应情况下形成的一种风积地貌。

9.黄土地貌

黄土地貌,是中国半干旱区主要地貌。按主导地质营力分有黄土堆积地貌、黄土侵蚀地貌、黄土潜蚀地貌和黄土重力地貌。堆积地貌和侵蚀地貌是黄土地貌的主体,潜蚀地貌和重力地貌,重叠发生在前两者之上。黄土地貌的形成发展和古地形有一定关系。

1)黄土堆积地貌

大型黄土堆积地貌有黄土高原和黄土平原。

黄土高原分布在新构造运动上升区,如陕北、陇东和山西高原,是由黄土堆积形成的高而平坦的地面。黄土高原受现代水流切割,形成下列黄土源、黄土梁、黄土峁等。

黄土平原分布于新构造下降区,如渭河平原。是由黄土堆积形成的低平原,只在局部倾斜地面上发育沟谷系统,但无梁、峁发育。

2)黄土侵蚀地貌

黄土侵蚀地貌包括大型的河谷与小型的冲沟。

黄土区大型河谷地貌,是长期发展的结果。其形成发展与一般侵蚀河谷发展相似。

黄土冲沟的发展过程,与一般正常流水冲沟发展相似;但由于黄土质地疏松,常伴以重力、潜蚀作用,故黄土冲沟系统发展较快,并具有某些黄土区特有的冲沟形态,如沟壁经常发生崩塌,纵剖面形成阶地状悬沟。

3)黄土潜蚀地貌

黄土潜蚀地貌是由于地表水局部集中,沿黄土裂隙下渗、潜蚀作用的结果,因此而产生的一系列黄土潜蚀地貌。这些潜蚀形态常给工程建设带来很大危害。

黄土碟是一种直径数米到数十米,深数米的碟形凹地状地貌。由于流水聚结凹地内,沿黄土裂隙与孔隙下渗、浸润,当潜水面上黄大底部充分含水之后,黄土在重力

影响下沉陷而成。

黄土陷穴是黄土碟进一步发展、沉陷,形成深度大于宽度的陷穴。若陷穴成串分布,称串珠状陷穴。进一步发展便成黄土陷沟。

黄土井是黄土陷穴向下发展,形成深度大于宽度若干倍的陷阱。

黄土柱和黄土桥是在黄土陷穴区崩塌之后,残余的洞顶即构成黄土桥。若沿垂直节理进一步崩塌,就形成黄土柱。在干燥情况下,黄土柱、黄土桥较稳定,若遇久雨,则易于崩塌。

【例题8】黄土高原属于()。

A. 黄土堆积地貌

B. 黄土侵蚀地貌

C. 黄土潜蚀地貌

D. 高原地貌

答案:A

10.海岸地貌

海岸地貌基本上可分岩岸、平原海岸及生物岸三大类。

基岩组成的海岸称为岩岸。它具有曲折陡峻的外貌,并明显地受岩性、构造因素的控制。从平面上看,海岸线蜿蜒曲折,岬湾交错,港湾分歧,岛屿星布。因此,往往发育有深水良港。堆积形态,在海湾部位可见有海滩、水下阶地、砂嘴、砂坝等。

当沿岸的大陆面和水下岸坡的坡度都十分平缓时,所发育的一种低缓而平坦的海岸,称为平坦海岸。它常常是平原地形被海水淹没改造而成,故又是广义的平原海岸。

平原海岸主要发育于构造沉降区,在波浪作用下形成各种各样的海积地形。

平原海岸的进一步发展,离岸砂堤局部与陆、沿岸砂洲、浅滩等相连,或在砂洲内侧形成狭窄水道或泻湖。

生物岸是由于海岸带的某些生物,在其生命的活动过程中,不仅影响着海岸的

发展,而且能形成独特的海岸类型。如红树林海岸和珊瑚礁海岸等。

二、第四纪地质

(一)早更新世

中国北部早更新世地层的成因是很复杂的,有河湖相的泥河湾组、三门组等,有土状堆积的红色土B带,有洞穴堆积,有冰川堆积,有海相堆积,还有火山喷发堆积。

与中国北部情况相似,在南部,早更新世时也是以河湖相最为发育,主要分布在长江流域;也有洞穴堆积和冰川堆积,以广西和庐山研究得最好;深度红土化的红土(网纹红土)分布也很广泛,但研究资料比较分散。此外;还有海相地层和火山岩的分布。

西部的早更新世地层以山麓相砾石堆积为主,分布在新疆天山南北两麓及甘肃河西走廊;但在柴达木盆地则是湖相堆积类型。此外,冰川堆积与火山岩类也较普遍。

(二)中更新世

中国北部中更新世地层足以洞穴堆积的完整发育为特点,主要分布在北京周口店。与早更新世相比,这一时期的河湖相堆积相对减少,而以坡—洪积成因的“土状堆积”却得到广泛的发育,黄河中下游大山山前地带的红色土C带及陕北榆林组就是这种“土状堆积”的典型代表。渤海西岸有海相地层。在太行山东麓及东北地区皆有火山岩分布。另外,有些人认为太行山、燕山有冰川堆积。

南部中更新世地层,与北部相比,洞穴堆积同样占很重要的地位,分布极其广泛。在长江上游有砾石相堆积。

与早更新世一样,我国西部的中更新世地层仍以砾石层为主,分布在祁连山山麓及河西走廊、天山山麓及准噶尔盆地北部。在柴达木盆地则为细粒的盐湖沉积;高山地区分布有冰川堆积。火山活动的产物也有分布。

(三)晚更新世

中国北部晚更新世的河流相及河湖相沉积得到了广泛的发育,它分布在各大河

岩体稳定性评价

岩体稳定性分析与评价 1 工程岩体的定义 在工程地质中,把工程作用范围内具有一定的岩石成分、结构特征及赋存于某种地质环境中的地质体称为岩体。岩体是在内部的联结力较弱的层理、片理和节理、断层等切割下,具有明显的不连续性。这是岩体的重要特点,使岩体结构的力学效应减弱和消失。使岩体强度远远低于岩石强度,岩体变形远远大于岩石本身,岩体的渗透性远远大于岩石的渗透性[1]。 工程岩体是十分复杂的,它受到自然地质作用和人类活动的共同影响。工程岩体稳定性评价与利用一直是人们研究的热点话题,国内外相关方面的研究一直没有间断。工程岩体通常是指与人类活动有关的地下或地表岩体,如地面的斜坡边坡、岩石基础、水库岸坡、地下硐室围岩以及矿区岩体等。具体而言工程岩体具有以下四个方面的含义: (1)岩体中普遍存在的节理裂隙、断层、层里等软弱面不连续使大部分岩体失去了连续性而呈现出非线性大变形的力学形态。岩体的变形与强度特征在很多情况下都是由这些结构面控制的,加之岩体介质本身的非均质性,使得岩体的力学形态比土体复杂的多。 (2)由于各种条件的限制,工程岩体往往不可避免地处于高地应力、地下水、地震、地热等环境中,处于多因素控制的受力状态,使其变形与破坏规律更为复杂,经常涉及到固体力学—水力学—热力学场耦合作用。 (3)为满足工程建设要求,经常地对工程岩体进行各种扰动,如开挖、回填、加固处理等,从而使得工程岩体在时间和空间上呈现出复杂的性态特征。 (4)大多数工程岩体均为地表相对较浅的地壳岩体,经历各种地质营力作用,因人类工程活动表现为卸荷岩体力学行为和特征,不同于常规的加载岩体力学特征。

2工程岩体稳定性的影响因素及破坏形式 通常来讲,影响岩体稳定性的结构性因素主要是其自身的结构特征,其次是人类工程活动,最后是环境因素,包括地下水、地应力、地震、地热等。影响工程岩体稳定性的因素主要有以下几个方面: (1)岩块性质的影响包括岩石的坚硬程度、抗风化能力、抗软化能力、强度、组成、透水性等。 (2)岩层的构造与结构的影响,表现在节理裂隙的发育程度及其分布规律、结构面的胶结情况、软弱面和破碎带的分布与边坡的关系、下伏岩土界面的形态以及坡向坡脚等。 (3)水文地质条件的影响,包括地下水的埋藏条件、地下水的流动及动态变化等。 (4)地貌因素,如边坡的高度、坡度和形态等。 (5)风化作用的影响,主要体现为风化作用将减弱岩石的强度,改变地下水的动态。 (6)气候作用的影响,气候引起岩土风化速度、风化厚度以及岩石风化后的机械、化学变化,同时引起地下水、地表水作用的变化。 (7)地震作用除了使岩土体增加下滑力外,还常常引起孔隙水压力的增加和岩体的强度的降低;另外,开挖、填筑和堆载等人为因素同样可能造成工程岩体的失稳。 工程岩体的失稳往往是多种因素共同作用的结果,导致边坡失稳的因素可归结为两类:一是外界力的作用破坏了岩体原来的应力平衡状态,如边坡岩体的开挖及坡顶上作用外荷载、渗流、地震力等;另一类是边坡岩体的抗剪强度由于受外界各种因素的影响而降低。 岩体承受应力,就会在体积、形状或宏观连续性上发生某种变化。宏观连续性无显著变化者称为变形。如果宏观连续性发生了显著变化,称为破坏。岩体变形破坏的方式与过程既取决于岩体的岩性、结构,也与所承受的应力状态及其变化有关。

地基岩体稳定性分析

第一节坝基岩体抗滑稳定性分析 重力坝、支墩坝等挡水建筑物。 一、坝基岩体承受的荷载分析 (沿坝轴线方向取1m宽坝基(单宽坝基)为单位进行计算,如图10.1所示) 图10.1 坝体静水压力分布示意图 1.坝体重力W(kN) 式中:—坝体材料的容重(KN/m3); —坝体横截面面积(m2)。 2.静水压力 ①水平静水压力: ②竖直(向)静水压力:(阴影部分面积) 如: 3.泥沙压力(F) 由朗肯土压力理论: 式中:—泥沙的容重; —坝前淤积泥沙厚度; φ—泥沙的内摩擦角。 4.浪压力(P) 确定比较困难。 当坝的透水面为铅直面或坡度大于1∶1时。 ①时,水深处浪压力的剩余强度为: 式中:—波浪高度; —波浪长度; —波浪破碎的临界水深; —水深。 ②,在深度以下可不考虑浪压力的影响, 式中:。 5.扬压力(U)(作用于坝底上的渗流压力) 图10.2 坝底扬压力分布图 如图10.2所示。 ①在没有灌浆和排水设施的情况下 (即图中梯形面积) 式中:—单宽坝底所受扬压力; —坝底宽度; —不大于1.0的系数。 当时,(即“莱维(Levy)法则”) ②当坝基有灌浆帷幕和排水设施时,如仅有排水设施时,λ=0.8~0.9。 ③如果能确定坝基岩体内地下水渗流的水力梯度(I),则可按下式计算渗透压力:6.岩体重力(G) 7.地震力()

—地震影响系数;—坝体与滑面上部岩体重力。 图10.3 接触面滑动示意图 二、坝基岩体的破坏模式 根据坝基失稳时滑动面的位置,分为三种模型: 图10.4 岩体内滑动类型示意图 三、坝基岩体抗滑稳定性计算 1.接触面抗滑稳定性计算 如图10.5所示。 (1)抗滑稳定性系数:或 图10.5 接触面滑动受力示意图 —坝体与基岩接触面的摩擦系数; C—接触面的内聚力。 (2)为增大η,将坝体和岩体接触面设计成向上游倾斜的平面,如图10.6所示,作用于接触面的正压力:拉滑力: 滑动力: 图10.6 坝底面倾斜的情况及受力分析 (3)如果坝底面水平且嵌入岩基较深,如图10.7所示,那么在计算η时,应考虑下游岩体的抗力(被动压力)。 对楔体abd,在bd面上: 在bd法线方向: 图10.7 岩体抗力计算示意图 ∴岩体的抗力: 修正为: (因为工程设计中,只是部分利用或不利用岩体抗力。) 式中:ξ为抗力折减系数,0~1.0) 2.坝基岩体内滑动的稳定性计算 (1)沿水平软弱结构面滑动的情况 若滑动面埋深不大,一般不计入岩体抗力;如滑动面埋深较大则应考虑抗力的影响。如图10.8所示。 图10.8 倾向上游结构面滑动计算图 式中:,分别为坝基可能滑动面上总的法向压力和切向推力; 为可能滑动面上作用的扬压力; 为可能滑动面上游铅直边界上作用的水压力; 图10.9 倾向上游结构面滑动计算图 ,分别为可能滑动面的摩擦系数和粘聚力; A为可能滑动面的面积;

岩体结构的基本类型

目录 一、结构体的类型和岩体结构特征 (2) 1.结构体的类型 (2) 2.岩体结构特征 (2) 3、组成 (3) 4、结构面 (3) 5、结构体 (4) 6、类型 (4) 7、力学效应 (4) 二、岩层产状的记录方法 (5)

一、结构体的类型和岩体结构特征 1.结构体的类型 由于各种成因的结构面的组合,在岩体中可形成大小、形状不同的结构体。 岩体中结构体的形状和大小是多种多样的,但根据其外形特征可大致归纳为:柱状、块状、板状、楔形、菱形和锥形等六种基本形态。当岩体强烈变形破碎时,也可形成片状、碎块状、鳞片状等形式的结构体。 结构体的形状与岩层产状之间有一定的关系,例如:平缓产状的层状岩体中,一般由层面(或顺层裂隙)与平面上的“X”型断裂组合,常将岩体切割成方块体、三角形柱体等;在陡立的岩层地区,由于层面(或顺层错动面)、断层与剖面的上“X”型断裂组合,往往形成块体、锥形体和各种柱体。结构体的大小,可用体积裂隙数Jv来表示。其定义是:岩体单位体积通过的总裂隙数(裂隙数/m3),表达式为: 式中的Si为岩体内第i组结构面的间距;为该组结构面的裂隙数(裂隙数/m)。 根据Jv值的大小可将结构体的块度进行分类(表16-4-2)。 结构体块度(大小)分类表16-4-2 2.岩体结构特征 岩体结构是指岩体中结构面与结构体的组合方式。 岩体结构的基本类型可分为整体块状结构、层状结构、碎裂结构和散体结构,它们的地质背景、结构面特征和结构体特征等列于表16-4-3中。 (三)岩体的工程地质特性 岩体的工程地质性质首先取决于岩体结构类型与特征,其次才是组成岩体的岩石的性质(或结构体本身的性质)。 不同结构类型岩体的工程地质性质: 1.整体块状结构岩体的工程地质性质整体块状结构岩体因结构面稀疏、延展性差、结构体块度大且常为硬质岩石,故整体强度高、变形特征接近于各向同性的均质弹性体,变形模量、承载能力与抗滑能力均较高,抗风化能力一般也较强,所以这类岩体具有良好的工程地质性质。 岩体结构的基本类型表16-4-3

岩体的结构特征

§1. 岩体的结构特征 结构面——不连续面,切割岩体的各种地质界面 岩体 结构体——结构面切割岩体形成的大小、形状各异的快体 岩体结构特征:结构面、结构体的形状、规模、性质及组合关系的特征 一、结构面的成因类型 (一)原生结构面 成岩过程中形成的 1. 沉积结构面 :层理、层面、沉积软弱夹层、沉积间断面 2. 火成结构面 岩浆侵入、喷溢及冷凝过程中形成的结构面 eg:流层、冷凝节理、接触面 冷凝节理——张性节理:岩体稳定、渗漏 形成破碎带或围岩蚀余带的——软弱结构面接触面—— 熔合好——强度高 3. 变质结构面 变余结构面:层面上有云母、绿泥石等鳞片状矿物 变成的重结晶结构面:片理、片麻理发育,因此岩性

软弱,易水化——软弱夹层 (二)次生结构面 后期地质作用形成 1. 内动力形成的结构面——构造结构面 eg:节理、劈理、断层面 2. 外动力形成的结构面 作用:风化作用,卸荷作用(滑坡面)、人为(爆破) 风化裂隙:风化夹层 卸荷裂隙:岩体剥蚀,人工开挖→应力状态改变,应力释放形成 爆破裂隙: 二、结构面特征 和野外试验标准化委员会于1978年提出《岩体不连续面定量描述的建议方法》 规定:从方位张开度等方面研究间距充填度 连续性渗流 粗糙度节理组数 侧壁强度块体大小 结构面规模分级

三、软弱夹层 1.软弱夹层是指在坚硬的层状岩层中夹有强度低、泥质或炭质含量高、遇水易软化、延伸较广和厚度较薄的软弱岩层。 2.分类:软岩夹层、碎块夹层、泥化夹层 包括:岩块岩屑型、岩屑夹泥型、泥夹 岩屑型及泥型(GB50287-99,附录D)等。 3.泥化夹层:结构松散,密度小,含水量大,强度低,变形量大 ? 泥化夹层的形成条件:物质基础、构造作用、地下水的作用。 ①物质基础:粘土岩类夹层 粘粒含量越高,蒙脱石组粘土矿多→有利 ②构造作用 ③地下水作用:结合水膜→粒间连接力减小→岩石处于 塑态 四、结构体类型:柱状、板状、锥状等 五、岩体结构类型:整体块状结构、层状结构、碎裂结构、散体结构 §2. 岩体的主要力学特征 贯穿整个工程区 的次一级断裂 区域内的大断裂 某建筑物地基内的小型断层、 大节理卸荷裂隙 某范围的节理劈理构造 小的裂隙

第七章 岩体结构及其稳定性分析

7岩体结构及其稳定性 rock mass structure&stability 一、概念 1、岩体(rock mass):包含岩石(rock)和结构弱面(weak structural plane)。 (1)特点: ①不连续——受构造切割、孔隙等影响; ②非均质——各类矿物、岩石组合; ③各向异性——构造、非均质造成。(2)与岩石的区别: ①范围大; ②强度、稳定性低。 2、岩体稳定:指在一定时间内、一定条件(自然、人为)下岩体不产生破坏性剪切滑移、塑性变形和张裂破坏。

3、岩体稳定性分析:包括—— ⑴结构分析 ⑵力学分析 ⑶类比分析 一般需将三种分析方法进行相互补充、验证,作出综合评价。 二、岩体结构 ㈠概念 岩体结构是指岩体中①结构面(structural plane)和②结构体(structural block)的组合特征,即结构面的发育程度、组合形式;结构体的大小、几何形式和排列。 ①结构面——岩体中各种地质界面,如:层面、裂隙面、断层面、不整合面等。岩体多沿结构面发生破坏。 ②结构体——由结构面切割而成的单个块体。

㈡结构面: 1、成因类型: ⑴沉积结构面——沉积、成岩过程中形成,包括层理、层面、软弱夹层(weak intercalated layer)和不整合面等。 其中软弱夹层对岩体稳定性影响比较大,容易造成滑坡等工程事故。软弱夹层的产状与岩层产状一致。其成因分为: ①在陆相沉积间断的不整合面处形成软弱夹层; ②在火山喷发间歇期形成的风化软弱夹层; ③原生夹层。 其中①、②两种软弱夹层通常含泥质物质,松散。形成良好的地下水通道,夹层的水稳定性差,易软化、泥化,强度和稳定性差。 ⑵火成(或岩浆)结构面——在岩浆活动中形成,包括:

地基稳定性分析

建筑地基的稳定性分析和评价 《岩土工程勘察规范》(GB 50021-2001) (2009年版) 4.1.11第3款规定应“分析和评价地基的稳定性……”,由于该部分内容在规范中较分散,各位同行在岩土工程勘察报告编写时,往往感到无从下笔,现归纳如下,供参考,不当之处望不吝赐教。 一、地基稳定性 地基稳定性是指主要受力层的岩土体在外部荷载作用下沉降变形、深层滑动等对工程建设安全稳定的影响程度,避免由此地基产生过大的变形、侧向破坏、滑移造成地基破坏从而影响正常使用。按照(GB 50021-2001) (2009年版) 14.1.3、14.1.4规定,岩土体的变形、强度和稳定应在定性分析的基础上进行定量分析。评价地基稳定性问题时按承载力极限状态计算,评价岩土体的变形时按正常使用极限状态的要求进行验算。 二、地基稳定性分析评价内容 影响地基稳定性的因素,主要的是场地的岩土工程条件、地质环境条件、建(构)筑物特征等。一般情况下,需要对经常受水平力或倾覆力矩的高层建筑、高耸结构、高压线塔、锚拉基础、挡墙、水坝、堤坝和桥台等建(构)筑物进行地基稳定性评价。 通常情况下,涉及到主要的内容有:(1)岩土工程条件包括组成地基的岩、土物理力学性质,地层结构。特别是有特殊性岩土,隐伏的破碎或断裂带,地下水渗流等特殊情况;(2)地质环境条件包括是否建造在斜坡上、边坡附近、山区地基上,建(构)筑物与不良地质作用、特殊地貌的关联度和可能引起地基破坏失稳的各种自然因素或组合。如岩溶、滑坡、崩塌、采空区、地面沉降、地震液化、震陷、活动断裂、岸边河流冲刷等。按照《岩土工程勘察规范》(GB 50021-2001) (2009年版)、《高层建筑岩土工程勘察规程》(JGJ72-2004)和《建筑抗震设计规范》(GB 50011-2010)规定,对山东地区该问题常见的几种情况罗列如下: 1、地基承载力计算与验算 验算地基稳定性实质上就是验算地基极限承载能力是否满足要求。应严格按照《建筑地基基础设计规范》(GB 50007-2011) 5.2和《高层建筑岩土工程勘察规程》(JGJ 72-2004)8.2.6~8等条款执行。 2、变形验算 建筑物的地基变形计算值,不应大于建筑物地基允许变形值。在勘察阶段往往建筑物特征参数不明确,一味要求勘察报告中能有准确的结论也勉为其难,但在岩土工程勘察报告中应提供符合规范要求的岩土变形参数,供上部结构计算条件具备时按照(GB 50007-2011) 5.3、(JGJ 72-2004) 8.2.9~12和《建筑地基处理技术规范》(JGJ 79-2002)有关条款计算。 3、基础埋置深度的确定 对高层建筑和高耸构筑物基础的埋置深度,应满足地基承载力、变形和稳定性要求。位于岩石地基上的高层建筑,其基础埋深应满足抗滑稳定性要求。天然地基上的箱形或或筏形基础埋置深度不宜小于1/ H;桩箱或桩筏基础不宜小于1/18H,H为建筑物高度。 15 4、位于稳定土坡坡顶上的建筑 应根据建(构)筑物基础形式,按照(GB 50007-2011) 5.4.1~2有关规定确定基础距坡顶边缘的距离和基础埋深。需要时,还应按照《建筑边坡工程技术规范》(GB 50330-2002)5.1~3有关规定验算坡体的稳定性。验算方法对均质土可采用圆弧滑动条分法,发育软弱结构面、软弱夹层及层状膨胀岩土时,应按最不利的滑动面验算。当坡体中分布膨胀岩土时应考虑坡体含水量变化的影响;具有胀缩裂缝和地裂缝的膨胀土边坡,应进行沿裂缝滑动的验算。 5、受水平力作用的建(构)筑物 ①山区应防止平整场地时大挖大填引起滑坡; ②岸边工程应考虑冲刷、因建筑物兴建及堆载引起地基失稳。 6、土岩组合地基 该类地基下卧基岩面为单向倾斜时,应描述岩面坡度、基底下的土层厚度、岩土界面上是否存在软弱层(如泥化带)。

岩石边坡稳定性分析方法_贾东远

文章编号:1001-831X(2004)02-0250-06 岩石边坡稳定性分析方法 贾东远1,2,阴 可1,李艳华3 (1.重庆大学土木工程学院,重庆 400045;2.秦皇岛市建筑设计院,河北秦皇岛 066001; 3.河北农经学院工业工程系,河北廊坊 065000) 摘 要:通过综述岩石边坡稳定性分析方法及其研究的一些新近展,并具体从极限平衡法、数值计算方法、流变分析、动力分析等方面进行详细论述,对岩石边坡稳定性分析中涉及到的岩体参数取值、计算模型、各种方法的优缺点等方面进行了探讨,最后提出对岩石边坡稳定性分析的建议。 关键词:岩石边坡;稳定性;极限平衡;数值计算 中图分类号:TU457 文献标识码:A 前言 岩石边坡稳定性分析一直是岩土工程中重要的研究内容。在我国基本建设中,特别是三峡工程及西部大开发,出现了许多岩石边坡工程,如三峡船闸高边坡、链子崖危岩体以及由于移民迁建用地、城市建设用地形成的边坡等等。在解决这些复杂的岩石边坡问题的过程中,大大促进了岩石边坡稳定性分析方法的发展。随着人们对岩石边坡认识的不断深入以及计算机技术的发展,岩石边坡稳定性分析方法近年来发展很快,取得了一系列研究成果,现分别对其中主要的研究方向和成果作简要介绍并分析各自特点和适用条件,为岩石边坡稳定性分析的工程应用和理论研究提供参考意见。 1 岩体参数及计算模型 极限平衡、数值计算等计算方法在岩石边坡稳定性分析中得到广泛应用,其中如何选择计算所需的工程岩体力学参数成为关键的问题。对于重大工程,可通过现场大型岩体原位试验取得岩体力学参数,但由于时间和资金限制,原位试验不可能大量进行,因而该方法仍有一定的局限性。另外,选取岩性特别均匀的试样几乎是不可能的,多数情况下,是用经验公式来确定岩体抗剪强度参数。但是,经验公式是以一定数量的室内和现场实验资料为依据,通过回归分析求出的,而未能把较多的地质描述引入其中。各个经验公式计算同一岩体的参数时,普遍存在因经验程度不同而确定出的抗剪强度相差较大。由于这些原因,许多文献提出了用其它方法来确定岩体的抗剪强度参数[1-4]。其中张全恒(1992)[1]讨论了确定岩体结构面抗剪强度参数常规方法存在的问题,提出了经验公式和实验相结合的试件法;何满潮(2001)[2]根据工程岩体的连续性理论,提出了根据室内完整岩块试验参数,结合野外工程岩体结构特点进行计算机数值模拟试验,从而确定工程岩体力学参数的方法;周维垣(1992)[3]提出确定节理岩体力学参数的计算机模拟试验法,该方法基于节理裂隙岩体的野外勘察资料,建立岩体损伤断裂模型,在计算机上模拟试验过程,获得所需数据;杨强等(2002)[4]在样本有限的情况下,采用可靠度理论,求出某保证率下的岩体抗剪强度值。 岩体作为复杂的地质体,其力学特性是多种因素共同作用的结果,如形成过程、地质环境和工程环境等。为了能将所有控制因素作为一个整体来考虑,而不仅局限于定量因素,许多文献利用人工 第24卷 第2期2004年6月 地 下 空 间 UNDERGROUND SPACE Vol.24 No.2 Jun.2004 收稿日期:2003-12-11(修改稿) 作者简介:贾东远(1975-),男,河北唐山人,硕士,主要从事岩土工程设计、检测方面的工作。

建筑地基的稳定性分析和评价学习

《岩土工程勘察规范》(GB 50021-2001) (2009年版) 4.1.11第3款规定应“分析和评价地基的稳定性……”,由于该部分内容在规范中较分散,各位同行在岩土工程勘察报告编写时,往往感到无从下笔,现归纳如下,供参考,不当之处望不吝赐教。 一、地基稳定性 地基稳定性,一说是地基在外部荷载(包括基础重量在内的建筑物所有的荷载)作用下抵抗剪切破坏的稳定安全程度;二说是各类工程在施工和使用过程中,地基承受荷载的稳定程度;还有表达为与地基岩土体在承受建筑荷载条件下的沉降变形、深层滑动等对工程建设安全稳定的影响程度。因此,地基稳定性是一个很模糊的概念,其分析和评价可以包含在场地稳定性分析和评价和地基分析和评价之中。 总之,稳定性评价的目的是为了避免由于建(构)筑物的兴建可能引起地基产生过大的变形、侧向破坏、滑移造成地基破坏从而影响正常使用。按照(GB 50021-2001) (2009年版) 14.1.3、14.1.4规定,岩土体的稳定应在定性分析的基础上进行定量分析。评价地基稳定性问题时按承载力极限状态计算,评价岩土体的变形时按正常使用极限状态的要求进行验算。 二、地基稳定性分析评价内容 影响地基稳定性的因素,主要的是场地的岩土工程条件、地质环境条件、建(构)筑物特征等。一般情况下,需要对如下建(构)筑物进行地基稳定性评价:经常受水平力或倾覆力矩的高层建筑、高耸结构、高压线塔、锚拉基础、挡墙、水坝、堤坝和桥台等。 通常涉及到岩土工程方面主要的内容有:(1)岩土工程条件包括组成地基的岩、土物理力学性质,地层结构。特别是有特殊性岩土,隐伏的破碎或断裂带,地下水渗流等特殊情况;(2)地质环境条件包括是否建造在斜坡上、边坡附近、山区地基上,建(构)筑物与不良地质作用、特殊地貌的关联度和可能引起地基破坏失稳的各种自然因素或组合。如岩溶、滑坡、崩塌、采空区、地面沉降、地震液化、震陷、活动断裂、岸边河流冲刷等。按照《岩土工程勘察规范》(GB 50021-2001) (2009年版)、《高层建筑岩土工程勘察规程》(JGJ72-2004)和《建筑抗震设计规范》(GB 50011-2010)规定,根据济南地区这一问题,通常需要分析评价的内容总结如下:1、地基承载力计算与验算 验算地基稳定性实质上就是验算地基极限承载能力是否满足要求。应严格按照《建筑地基基础设计规范》(GB 50007-2011) 5.2和《高层建筑岩土工程勘察规程》(JGJ 72-2004)8.2.6~8等条款执行。 2、变形验算 建筑物的地基变形计算值,不应大于建筑物地基允许变形值。在勘察阶段往往建筑物特征参数不明确,一味要求勘察报告中能有准确的结论也勉为其难,但在岩土工程勘察报告中应提供符合规范要求的岩土变形参数,供上部结构计算条件具备时按照(GB 50007-2011) 5.3、(JGJ 72-2004) 8.2.9~12和《建筑地基处理技术规范》(JGJ 79-2002)有关条款计算。 3、基础埋置深度的确定 对高层建筑和高耸构筑物基础的埋置深度,应满足地基承载力、变形和稳定性要求。位于岩石地基上的高层建筑,其基础埋深应满足抗滑稳定性要求。天然地基上的箱形或或筏形基础埋置深度不宜小于1/15H;桩箱或桩筏基础不宜小于1/18H,H为建筑物高度。 4、位于稳定土坡坡顶上的建筑 应根据建(构)筑物基础形式,按照(GB 50007-2011) 5.4.1~2有关规定确定基础距坡顶边缘的距离和基础埋深。需要时,还应按照《建筑边坡工程技术规范》(GB 50330-2002)5.1~3有关规定验算坡体的稳定性。验算方法对均质土可采用圆弧滑动条分法,发育软弱结构面、软弱夹层及层状膨胀岩土时,应按最不利的滑动面验算。当坡体中分布膨胀岩土时应考虑坡体含水量变化的影响;具有胀缩裂缝和地裂缝的膨胀土边坡,应进行沿裂缝滑动的验算。 5、受水平力作用的建(构)筑物

地基稳定性分析

地基稳定性分析

建筑地基的稳定性分析和评价 《岩土工程勘察规范》(GB 50021-2001) (2009年版) 4.1.11第3款规定应“分析和评价地基的稳定性……”,由于该部分内容在规范中较分散,各位同行在岩土工程勘察报告编写时,往往感到无从下笔,现归纳如下,供参考,不当之处望不吝赐教。 一、地基稳定性 地基稳定性是指主要受力层的岩土体在外部荷载作用下沉降变形、深层滑动等对工程建设安全稳定的影响程度,避免由此地基产生过大的变形、侧向破坏、滑移造成地基破坏从而影响正常使用。按照(GB 50021-2001) (2009年版) 14.1.3、14.1.4规定,岩土体的变形、强度和稳定应在定性分析的基础上进行定量分析。评价地基稳定性问题时按承载力极限状态计算,评价岩土体的变形时按正常使用极限状态的要求进行验算。 二、地基稳定性分析评价内容 影响地基稳定性的因素,主要的是场地的岩土工程条件、地质环境条件、建(构)筑物特征等。一般情况下,需要对经常受水平力或倾覆力矩的高层建筑、高耸结构、高压线塔、锚拉基础、挡墙、水坝、堤坝和桥台等建(构)筑物进行地基稳定性评价。 通常情况下,涉及到主要的内容有:(1)岩土工程条件包括组成地基的岩、土物理力学性质,地层结构。特别是有特殊性岩土,隐伏的破碎或断裂带,地下水渗流等特殊情况;(2)地质环境条件包括是否建造在斜坡上、边坡附近、山区地基上,建(构)筑物与不良地质作用、特殊地貌的关联度和可能引起地基破坏失稳的各种自然因素或组合。如岩溶、滑坡、崩塌、采空区、地面沉降、地震液化、震陷、活动断裂、岸边河流冲刷等。按照《岩土工程勘察规范》(GB 50021-2001) (2009年版)、《高层建筑岩土工程勘察规程》(JGJ72-2004)和《建筑抗震设计规范》(GB 50011-2010)规定,对山东地区该问题常见的几种情况罗列如下: 1、地基承载力计算与验算 验算地基稳定性实质上就是验算地基极限承载能力是否满足要求。应严格按照《建筑地基基础设计规范》(GB 50007-2011) 5.2和《高层建筑岩土工程勘察规程》(JGJ 72-2004)8.2.6~8等条款执行。 2、变形验算 建筑物的地基变形计算值,不应大于建筑物地基允许变形值。在勘察阶段往往建筑物特征参数不明确,一味要求勘察报告中能有准确的结论也勉为其难,但在岩土工程勘察报告中应提供符合规范要求的岩土变

(整理)地貌和第四纪地质及岩体结构和稳定性分析.

第十讲地貌和第四纪地质及岩体结构和稳定性分析 一、内容提要: 本讲主要讲述 ①地貌和第四纪地质各种地貌形态的特征和成因;第四纪分期。 ②岩体结构和稳定分析岩体结构面和结构体的类型和特征:赤平极射投影等结构面的图示方法;根据结构面和临空面的关系进行稳定分析。 二、重点、难点: 各种地貌形态的特征和成因、岩体结构面和结构体的类型和特征以及根据结构面和临空面的关系进行稳定分析。 三、内容讲解: 第三节地貌和第四纪地质 地貌即地表形态(地形)。地貌形态大小不等,千姿万态,成因复杂,但总的说来,地貌形态是内外地质营力互相作用的结果。第四纪是地球发展的最新阶段,它包括更新世和全新世。 一、主要地貌形态的特征与成因 地貌形态是由地貌基本要素所构成。地貌基本要素包括:地形面、地形线和地形点,它们是地貌形态的最简单的几何组分,决定了地貌形态的几何特征。自然界的地貌形态虽被人归结为上述三种地貌基本要素所构成。 【例题1】构成地貌形态的地貌基本要素中不包括()。 A. 地形面 B. 地形线 C. 地形点 D. 走向线答案:D 地形面:可能是平面、曲面或波状面。例如山坡面、阶地面、山顶面和平原面等。 地形线:两个地形面相交组成地形线(或一个地带),或者是直线或者是弯曲起

伏线,例如分水线、谷底线、坡折线等等。 地形点:两条(或几条)地形线的交点,或孤立的微地形体构成地形点,这实际上是大小不同的一个区域,例如山脊线相交构成山峰点或山鞍点、山坡转折点和河谷裂点等。 任何一种地貌形态的特点,都可以通过描述其地貌形态特征和形态测量特征反映出来。 地貌基本形态具有一定的简单的几何形状,但是地貌形态组合特征,就不能用简单的几何形状来表示,而必须考虑这一形态组合的总体起伏特征,地形类别和空间分布形状。例如,山前由若干洪积扇群集所构成的洪积平原,这是一种地貌形态组合,其中每一个洪积扇作为一个基本地貌形态,具有扇形几何特征;但这一形态组合的特征则是纵向倾斜,横向和缓起伏,呈条状分布的洪积倾斜平原。 地貌的成因研究,涉及地貌形成的物质基础,地貌形成的动力和影响地貌形成发展的因素。地貌形成的物质基础是岩石和地质构造。地貌形成的动力主要有两类,即内力地质作用和外力地质作用。地貌的形成发展是内、外营力相互作用的结果。 (一)残积物及风化壳 地壳表层岩石遭受风化作用后,在原地形成的松散堆积物称残积物(层)。在地壳表层不同深度由于风化作用的因素、方式和强度不同,致使在垂直剖面上形成具有不同成分和结构的多层残积物,由这些残积物所构成的复杂剖面称为风化壳。在风化壳的顶部,通常是生物活动的场所,生物在生命过程中分泌和产生大量的有机质,有机质与残积物不断发生化学反应,改造残积物,这个过程称成土(壤)作用,经成土作用改造过的富含腐殖质的残积物称土壤。因此,残积物和土壤都是风化壳的组成物质。由于风化作用的复杂性和基岩的性质不同,风化壳可以由单一的残积层组成,也可以由多层残积层组成。

岩体的稳定性分析

幻灯片1 第四节:岩体的稳定性分析 一、岩体稳定性与区域稳定性的关系 区域稳定性的主要控制因素,也制约岩体的稳定性。 1)地壳板块的相对运动的强弱导致构造变动和产生高构造应力,从大范围控制了区域地层和岩体变形、位移或失稳。 2)活动性深大断裂活动(水平或垂直位移)引起区域地壳及其表层发生水平或升降运动,可引起位于断裂带的岩体变位或失稳。 3)地震活动在我国有些地区十分强烈,常引起大范围的构筑物的失稳和破坏。 幻灯片2 二、岩体破坏类型分析 1.岩体失稳的主要影响因素 ①受区域地壳稳定性控制。 ②受岩体的结构特征、变形特征、强度特性、水稳性等控制。 ③失稳的边界条件:岩体失稳要有一定的边界条件,即存在临空面和结构面组成的分离体。 ④荷载的类型、大小和方向决定了岩体的受力状态。 ⑤工程类别对岩体失稳方式有重要影响。 幻灯片3 2. 岩体破坏类型分析 ①当区域稳定性为相对稳定,工程岩体条件较好时,岩体失稳破坏的类型取决于边界条件、工程类型及工程荷载性质的组合特点,岩体失稳破坏的方式往往以剪切滑移方式为主。 ②当区域稳定性为相对活动,工程的场地条件较好时 ③区域环境和工程场地均处于突出的高水平构造应力状态时 ④当区域相对稳定,岩体抗压强度较高,不具备滑移的边界条件,地面建筑物承受强大的风荷载时,可能发生张拉破坏导致建筑物倾倒。 幻灯片4 ⑤区域相对稳定,工程场地为河流之滨,岩体本身条件较差,在建筑物荷载的作用下,建筑持力层将发生过大的压缩沉陷变形,与其侧向膨胀变形相对应的侧向压力将使岸坡前持力层发生压缩破坏,导致建筑物向河中倾覆,或沿可能的滑动面滑动。 幻灯片5 3. 岩体稳定分析 国内外应用于岩体稳定性分析的方法有: 地质分析类比法 岩体结构分析与计算法 岩体稳定性分类法 数值模拟计算法 地质模拟试验法等。

建筑场地和地基的稳定性评价

摘要:场地和地基的稳定性分析评价是现行规范、规程强条规定的内容,本文从地质环境条件和岩土工程条件两方面对需要进行稳定性分析评价的内容进行了论述。 关键词:场地稳定性;地基稳定性;地质环境条件;岩土工程条件 在《岩土工程勘察规范》(GB 50021-2001) (2009年版) 4.1.11第3款规定应“分析和评价地基的稳定性……”,14.3.3,第9款规定进行“场地稳定性和适宜性评价”;《高层建筑岩土工程勘察规程》(JGJ 72-2004)8.2“天然地基评价”中规定应分析评价的内容包括“场地、地基稳定性和处理措施的建议”;《房屋建筑和市政基础设施工程勘察文件编制深度规定》(2010年版)4.6.2第1款“场地稳定性评价”,对“地基稳定性评价”提及很少。各位同行在编写岩土工程勘察报告时,往往感到需要论证的内容不是太多就是无从下笔。本人根据多年来的工作实践,对这一问题在济南地区常见的几种情况进行了总结归纳。由于我国地域广阔,新型的建构筑物、岩土工程地质条件和环境条件多样,该文观点和阐述仅是一管之见,不当之处,望不吝赐教。 一场地稳定性评价 场地稳定性评价主要是指对各种不良地质作用,包括:断裂、地裂缝、滑坡、崩塌、岩溶、土洞塌陷、建筑边坡等影响场地整体稳定性的岩土工程问题进行评价。 场地稳定性评价是岩土工程勘察可行性研究阶段的基本任务,是初勘阶段的主要任务,详勘阶段应进行“地基稳定性”分析评价。在(GB 50021-2001) (2009年版)论述较笼统,但在《高层建筑岩土工程勘察规程》(JGJ 72-2004)“8岩土工程评价”中明确了分析评价的内容。 场地稳定性评价内容主要包括以下几个方面的岩土工程问题: 1 区域地质构造稳定性。针对拟建场地及附近是否存在活动性断裂; 2 场地地震效应,主要针对场地所处的基本地震烈度区划,划分出场地地段; 3 是否发育直接危害场地稳定的不良地质作用,包括:岩溶、滑坡、危岩和崩塌、泥石流、采空区、地面沉降和活动断裂等。 4 建筑边坡稳定稳定性的影响等。 按照(GB 50021-2001) (2009年版) 14.1.3规定,可仅作定性分析,确定场地稳定性、工程建设的适宜性,必要时应建议进行地震安全性评价或地质灾害危险性评估,由此影响到地基稳定性的工程要进行地基稳定性分析评价。 二地基稳定性评价 地基稳定性主要是指由于地形、地貌、设计方案造成建筑地基侧限削弱或不均衡,而可能导致基础整体失稳;或软弱地基、局部软弱地基,如暗浜、暗塘等,超过承载能力极限状态的地基失稳。其含义包含以下几个方面: 1 地基在外部荷载(包括基础重量在内的建筑物所有的荷载)作用下抵抗剪切破坏的稳定安全程度——承载力特征值的确定; 2 各类工程在施工和使用过程中,地基承受荷载的稳定程度——变形验算; 3 与地基岩土体在承受建筑荷载条件下的沉降变形、深层滑动等对工程建设安全稳定的影响程度——与岩土工程条件和地质环境条件的关联度。 评价的目的是为了避免由于建(构)筑物的兴建可能引起地基产生过大的变形、侧向破坏、滑移造成地基破坏从而影响正常使用。按照(GB 50021-2001) (2009年版) 14.1.3规定,应在定性分析的基础上进行定量分析,评价地基稳定性问题时按承载力极限状态计算,评价岩土体的变形时按正常使用极限状态的要求进行验算。 三地基稳定性评价内容 影响地基稳定性的因素,主要的是场地的岩土工程条件、地质环境条件、建(构)筑物特征等。 一般情况下,需要对以下建(构)筑物进行地基稳定性评价:经常受水平力或倾覆力矩的高层建筑、高耸结构、高压线塔、锚拉基础、挡墙、水坝、堤坝和桥台等。 通常涉及到岩土工程方面的内容主要有:(1)岩土工程条件包括组成地基的岩、土物理力学性质,地层结构。特别是有特殊性岩土,隐伏的破碎或断裂带,地下水渗流等特殊情况;(2)地质环境条件包括是否建造在斜坡上、边坡附近、山区地基上,建(构)筑物与不良地质作用、特殊地貌的关联度和可能引起地基破坏失稳的各种自然因素或组合。如岩溶、滑坡、崩塌、采空区、 建筑场地和地基的稳定性评价 济南市建设工程勘察设计质量监督站郜宪存

地下工程岩体的稳定性分析

地下工程岩体的稳定性分析 地下工程,系指在地面以下及山体内部的各类建筑物。地下工程具有隔热、恒温、密闭、防震、隐蔽及不占地面土地面积等许多优点。因此,在国民经济各个部门的工程建设中被广泛采用。如城市及交通建设中的地下铁道、地下仓库、地下商场、铁路隧道、公路隧道、过江隧道等,水电及矿山建设中的地下厂房、引水隧洞、地下水库、地下矿井巷道等,以及军工建设中的地下飞机场、地下试验室(站)、地下掩蔽部及各类军事设备器材仓库等。显然随着经济建设的高速发展及地下工程所具有的优越性,地下工程的应用将会越来越广泛,规模也将越来越大。 地下工程按成因分为人工洞室和天然洞室两大类。人工洞室指由人工开挖支护形成的地下工程。天然洞室一般指由地质作用形成的地下空间,如可溶岩的溶洞等。地下工程完全被周围的岩土体介质所包围。因此,这些介质的性质直接影响着地下工程的稳定与安全。 地下工程岩体系指地下工程周围的岩土介质,以往也称为地下洞室围岩。其稳定性的工程地质研究是工程地质研究的重要课题之一。主要包括地下工程岩体稳定性的影响因素分析,地下工程洞线及进、出口边坡位置的正确选择地下工程岩体稳定性的合理评价,对不稳定地段的支护及施工方法的研究,施工过程中根据地质情况预测各种可能出现的工程地质问题等。, 一、洞室位置的选择· 地下洞室按其用途分有压洞室和无压洞室,按工程岩体性质分岩体洞室和土体洞室。(一)无压的岩体洞室位置选择 无压的岩体洞室位置应满足以下条件: (1)洞址宜选在山体完整雄厚、地质构造简单、地下水影响小、岩性均一的坚硬岩层且岩层厚度为厚层、中厚层的地段;要避开透水的宽大破碎带、断裂交汇带、岩溶发育带、强风化带及有害气体和高地温等地段。洞址选在稳定性好的围岩中,是保证地下工程施工安全和正常运行的关键。 (2)洞口要选择在松散覆盖层薄、坡度较陡的反向坡,且有完整厚层岩层作顶板的地段;要避开冲沟或溪流源头,以及滑坡、崩塌、泥石流等不良地质现象发育或洪水可能淹没的地段。洞外还应该有相应规模的弃渣场地。大量工程实践表明,地下工程进出口位置选择十分重要,稍有不慎,将造成无法进洞或洞口岩体失稳等不良后果。. (3)洞轴线要选择与区域构造线、岩层及主要节理走向垂直或大角度相交的方向;要避免洞线从冲沟、山洼等地表水和地下水汇集的地段通过;在高地应力地区,洞轴线宜与水平方向的最大主应力平行。例如我国金川矿巷道布置时,该区最大水平主应力方向为N35。E 左右,‘mx=20—30MPa,而位于地下400m深处的西风井巷道走向为N30。W左右,与最大水平主应力方向近正交。结果建成后,此巷道产生明显变形和破坏,断面累计变形达200cm 以上,断面减小致使巷道不能正常使用。后来将500m深处的巷道改为与最大水平主应力方向近平行(N23。E),则巷道围岩的稳定性得到显著改善,即使穿越松散结构的断层破碎带,也末发生明显的破坏。 水工隧洞多为有压隧洞,其工作条件比无压隧洞更为复杂。在洞址选择时,除考虑上述要求外,尚需对围岩的弹性抗力、高压隧洞围岩的承载力、洞室上覆岩体及间壁岩体厚度等进行专门研究,才能保证有压隧洞在内水压力作用下的正常运用。 (二)土体洞室位置的选择 土体洞室,包括明挖回填洞和暗挖衬砌洞室,在工业与民用建筑及道路建设中应用较普遍,其洞室位置选择应满足: (1)洞址应选择在滑坡、冲刷等不良地质现象不发育的地段。

浅析岩体结构面成因及分类

浅析岩体结构面成因及分类 摘要:近几年,自然灾害在我国频繁发生,岩体失稳严重威胁人类的生命财产安全。首先,岩体失稳具有不可预测性,与滑坡不同,失稳前没有明显的变形迹象;其次,由于岩体内部结构面的复杂性,肉眼未能预测可能失稳的岩块体规模。因此,为防治岩体对人类造成不必要的伤害,岩体结构的研究成为最重要的课题。 关键词:岩体结构面原生结构面次生结构面岩浆岩沉积岩变质岩劈理节理断层 岩体是指在漫长的地质历史过程中,各种造岩矿物经成岩作用、构造作用、以及后来的天然或人工改造作用,逐渐形成了目前我们工程建设中所必须面对的各式岩体。岩体中的结构面总体可划分为两类:一类为原生结构面,是在成岩过程中形成的;另一类为次生结构面,是在后期的构造作用及次生改造作用中形成的。本章主要从系统工程地质学的角度,对岩体中的结构面进行宏观分析,并大致分析各类结构面的形态特征。 1原生结构面 原生结构面是指在岩石成岩过程中形成的结构面。不同成因的岩石,其内原生结构面形态、特征差异较大。 岩石按成因可划分为岩浆岩、沉积岩、变质岩三大类,下面分别论述各类岩石中原生结构面的成因、形态、力学特性。 1.1岩浆岩中的原生结构面 岩浆岩是由岩浆冷凝固结而形成的岩石。存在流线与流面构造。流线构造是指在成岩过程中,岩浆中的柱状矿物、长形俘虏体、析离体等的长轴方向呈定向排列;流线的延长方向反映了岩浆的流动方向。流面构造是指岩浆岩中的片状矿物、扁平俘虏体、析离体等呈平行排列;流面一般平行于岩体的接触面。流线、流面的形成,是由于岩浆流动时不同部位速度有差异所导致的。岩浆岩中的流面类似于沉积岩中的层理,是岩浆岩中主要的原生结构面。 岩浆岩内也存在原生节理。原生节理一般产生于岩浆岩成岩的最后阶段。依据原生节理与流面的关系,可将岩浆岩中的原生节理划分为层节理、横节理和纵节理三类。其中层节理又称为L节理,平行于流面方向,常较平滑,可有一些岩脉或矿脉充填;横节理又称为Q节理,与流线方向垂直,常直而长,节理面粗糙,多被岩脉或矿脉充填;纵节理又称为S节理,平行于流线,一般没有岩脉或矿脉充填。 1.2 沉积岩中的原生结构面 沉积岩是在常温常压下,由风化作用、生物作用和某些火山作用产生的物质经搬运、沉积、成岩等一系列地质作用而形成的岩石。按沉积物来源的差异,可将沉积岩划分为外源沉积岩和内源沉积岩两类,外源沉积岩的组成物质主要来源于沉积盆地之外,而内源沉积岩的主要物质直接来自沉积盆地的溶液和沉积场所的溶液内。 沉积岩中的原生结构面主要为层面。层面是比较明确的岩性分界面,上下岩体在空间上往往不连续。识别层面的方法很多,可以通过岩石成分的变化、结构的变化、颜色的变化来区分层面与其它不连续面,也可以通过波痕、层面暴露标志如泥裂、雨痕等来识别层面。 层理与层面不同,层理包括细层、层系、层系组。其中,细层是层理的基本单位,

岩质边坡类型、结构面特征稳定性分析

岩质边坡类型、结构面特征及稳定性分析【摘要】边坡的稳定性受控于岩土体的基本特性和人为改造的程度两方面因素。由于地质体的复杂性、多变性和不均质性,因而道路工程边坡设计是预测性、风险性的设计。本文针对山区不同的边坡类型突出的边坡岩土体失稳问题,结合四川、重庆、云南等省山区道路工程建设项目边坡工程及滑坡灾害的勘查和治理,在研究山区地质背景和地质特征基础上,系统研究边坡岩体结构分类方法,以及开挖边坡岩体稳定性的岩体结构分析方法。 【关键词】地质灾害;岩体分类;结构特征;软硬岩层;结构面;稳定性 泥岩、泥质粉砂岩比较软弱,该类岩层具有透水性弱、亲水性强,遇水易软化、塑变,抗风化能力弱,易崩解等特性。从边坡角度来讲,多数边坡由软硬岩体构成,对边坡岩体的变形破坏起控制作用,岩质边坡软硬结构体构成,岩性层间结合差、软弱结构面发育,边坡开挖后极易发生山体变形、滑坡,特别是山前地带岩土质边坡、顺层岩质边坡及以岩层走向发育沟谷的一侧的边坡,多属顺层易滑地带。雨季经常诱发大量滑坡灾害,在道路等工程建设项目中,也经常诱发大量开挖边坡岩体失稳灾害。 开挖边坡岩土体失稳灾害的根本原因在于具有特殊的岩体结构特征和不利的岩体力学性质,其中开挖边坡岩体结构特征是控制开挖边坡稳定性的重要因素,边坡岩体的变形与破坏与边坡岩体结构面发育特征、结构面与开挖面的空间组合有密切关系,因此对边坡

岩体结构、结构面特征的系统研究具有重要意义。 1.边坡岩体结构类型划分 边坡岩体的变形破坏与其岩体结构特征有密切的关系。根据岩体结构面、结构体特性,并充分考虑控制性结构面与边坡开挖临空面之间的空间组合关系,系统研究岩体结构类型的划分,给出各种岩体结构类型边坡稳定性分析模型,以便于在工程勘察设计中简便、快速应用。 针对岩体结构类型和边坡工程的特点,在边坡岩体结构类型划分中考虑如下因素: 1)岩质边坡的岩性特点及岩性组合特征 岩质边坡岩性组合最为显著的特点是不同力学性质的岩层互层,从边坡工程角度,开挖边坡工程的岩性组合主要有软质泥质岩为主的层状结构、软硬相间的砂泥岩互层结构和巨厚层硬岩为主的层状结构。 软质泥质岩为主的层状结构主要指开挖边坡岩体以软弱泥质岩为主,边坡岩体中夹少量薄层硬岩,但对整个边坡岩体性质影响不大。 软硬相间的互层结构指开挖边坡岩体为硬质岩(砂岩、灰岩、白云岩、硅质岩等)、软质岩(泥岩、页岩等)等各种力学性质岩层互层,在丘陵区软硬相间岩体结构互层最为普遍、最为典型的岩性组合形式。 巨厚层硬岩为主的层状结构主要指开挖边坡岩体中以巨厚层硬

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