11地質學與工程地質學(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 候因素 氣候對風化的影響主要是通過溫度和雨量變化以及生物繁殖狀況來實現的。（二）地形因素在不同的地形條件（高度、坡度和切割程度）下，風化作用也有明顯的差異，它影響著風化的強度、深度和風化物的保存厚度及分布情況。（三）地質因素巖石的礦物組成，結構和構造都直接影響風化的速度、深度和風化階段。四、巖石風化的勘查評價與防治（一）風化作用的工程意義巖石受風化作用后，改變了物理化學性質，變化情況隨著風化程度的輕重而不同。如巖石的裂隙度、孔隙度、透水性、親水性、脹縮性和可塑性等都隨風化加深而增加，巖石強度隨風化程度加深而降低 ，風化殼成分的不均勻性、產狀和厚度的不規則性都隨風化的加深而增大。所以，巖石風化程度越深，地基承載力越低，邊坡越不穩定。風化程度對設計和施工都有直接影響。因此，工程建設必須對巖石的風化程度、速度、深度和分布情況進行調查和研究。（二）巖石風化的勘查與評價巖石風化調查的主要內容：1. 查明風化程度，確定風化層的工程性質，以便考慮建筑物的結構和施工方法。根據巖石的顏色、結構和破碎程度等地質特征和強度，將風化層分為五個帶：全風化帶、強風化帶、弱風化帶、微風化帶、新鮮巖石。，以便選擇最適當的建筑地點，合理地確定風化層的清基和刷方的土石方量，確定加固處理的有效措施。，對直接影響工程質量和風化速度快的巖層，必須制定預防風化的正確措施。，特別是粘土的含量和成分進行必要分析，因為它直接影響地基穩定性。（三）巖石風化的防治巖石風化的防治方法主要有：；；；。第二節 地表流水的地質作用大陸地表水有兩種：一種是暫時性流水（雨水、融雪水及山洪急流）；另一種是長期流水（河水、江水）。地表水流動與地表土石發生相互作用，產生侵蝕、搬運和堆積作用，形成各種地貌和不同的松散沉積層。一、暫時性流水的地質作用 淋濾作用及殘積層 洗刷作用及坡積層 沖刷作用及洪積層二、河流地質作用搬運和沉積：→沖積層洪水位三、河谷地貌河谷地貌：小結：風化作用地表流水的地質作用暫時性流水的地質作用河流的地質作用第三節 地 震地震是一種破壞性很強的自然災害。工程活動必須考慮這個主要的環境地質因素，并采取必要的防震措施。一、概述（一）地震的基本概念地震是地殼快速震動的一種地質作用，是地殼運動的一種表現形式。地震以彈性波的形式傳播，通常發生在地球內部，有深有淺。、震中和震域地殼或地幔中發生地震的地方稱為震源。震源在地面上的垂直投影稱為震中。震源傳出的地震波在地表面所能涉及的到的區域稱為震域。地震引起的振動以彈性波的形式從震源向各個方向傳播，稱為地震波。地震波按波動位置和形式可分為體波和面波兩種。（1）體波體波是一種通過地球體內傳播的地震波，可分為縱波（P波—質點振動方向與震波一致，摧毀力小）和橫波（S波—質點振動方向垂直于與波的傳播方向，摧毀力大）。（2）面波面波是一種沿地表傳播的地震波。面波速度低，但振幅大，對地面建筑破壞最大。可分為瑞雷波（R波—滾動式傳播）和勒夫波（Q波—蛇形傳播）。縱波的傳播速度最快，其次是橫波，最慢的是勒夫波和瑞雷波。地震在全球的分布是不均勻的，地震多的地方稱地震區。地震區的震中常呈帶狀分布，也叫地震帶。全球有三個地震帶：環太平洋地震帶、歐亞地震帶（也稱阿爾卑斯地震帶）和沿各大洋海嶺地震帶。這是全球地震大環境。中國介于前兩個地震帶之間，所以是一個多震國家。中國破壞性地震多集中在一定的狹窄地帶，按地震活動性和地質構造特征，可分為23個強震活動帶。（二）地震類型（1）構造地震構造地震是地殼運動所引起的地震。特點是多發（90%以上），破壞性強。（2）火山地震火山地震是火山噴發時巖漿或氣體對圍巖的沖擊所引起的。特點是范圍小為數較少（7%左右）。（3）陷落地震陷落地震是由于地殼陷落所引起的地震。它多為石灰巖溶洞陷落造成。特點是數量少（3%左右），影響小。（4）人工誘發地震人工誘發地震是由水庫蓄水或地下大爆破所引起的地震。特點是震源較淺，多發于水庫或爆破點附近。地震按震源深度分淺源地震（070km）、中源地震（70300km）和深源地震（＞300km）。多數破壞性地震為淺源地震，%。深度超過100km的地震在地面一般不會引起災害。地震按震級大小分分類如下表。一般認為5級以上的地震就已經開始引起地面和建筑物程度不同的破壞，故也稱為破壞性地震。名 稱震級（M）名 稱震級（M）大地震M≥7中地震或強震7＞M≥5小地震或有感地震5＞M≥2微震M＜2二、地震震級與烈度地震的震級和烈度是衡量一次地震強度大小和某一地區強烈程度的兩個尺度，它們既有聯系又有區別。（一）地震震級地震震級是指一次地震時，震源處釋放能量的大小，它用符號M表示。1935年，里希特給出震級的原始定義： 式中A是標準地震儀在距震中100km處記錄的以μm為單位的最大水平地面位移（單振幅）。我國使用的震級是國際上通用的里氏震級，將地震震級劃分為10個等級。小于2級的地震，人們感覺不到，稱為微震；24級地震為有感地震；5級以上地震開始有不同程度的破壞，統稱破壞地震或強震；7級以上的地震稱為強烈地震或大地震。（二）地震烈度地震烈度是指地震時受震區的地面及建筑物遭受破壞的強烈程度。地震烈度表主要是根據地震發生后地面的宏觀現象（地面建筑物受破壞的程度、地震現象、人的感覺等）和定量指標兩個方面的標準劃定的。我國采用國際上普遍的12度劃分法。地震烈度級別越小，震害越輕。地震烈度和震級既有區別又有聯系。一次地震表示地震大小的震級只有一個，然而由于其對不同地點影響不一樣，地震烈度各地不同。烈度不僅與震級有關，還和震源深度，震中距及地震通過的介質條件（地質構造、巖石性質、地下水埋深）等多種因素有關。震級與烈度雖然都是地震的強烈程度指標，但烈度對工程抗震來說更為密切。在建筑抗震設計時，是以地震烈度作為強度驗算與選擇抗震措施的依據，經常用的地震烈度有基本烈度和設計烈度，此外，還有考慮場地條件影響的場地烈度。基本烈度是指一個地區今后一定時期內，在一般場地條件下可能普遍遭遇的最大地震烈度（也叫區域烈度）。場地烈度是指根據場地條件如巖石性質、地形地貌、地質構造和水文地質調整后的烈度。在場地烈度的基礎上，根據建筑物的重要性，針對不同建筑物，將基本烈度予以調整，作為抗震設防的依據，這種烈度稱為設計烈度。三、公路震害及防震原則（一）地震對公路的破壞作用地震力使建筑物受到一種慣性力的作用，這種由地震波所直接產生的慣性力，通常稱為地震力。如果建筑物經受不住這種地震力的作用，輕者開裂、變形，重者破壞。地震時在地表產生的地變形主要有斷裂錯動、地裂縫與地傾斜等。、失效的破壞作用軟弱地基一般是指可觸變的軟弱粘性土地層以及可液化的砂土地基。它們在強烈地震作用下，由于觸變或液化，可使其承載力大大降低或完全消失，這種現象通常稱為地基失效。、崩塌與泥石流的破壞作用強烈地震作用能激發滑坡、崩塌與泥石流（詳見第七章）。（二）地震區公路的防震原則（1）山嶺區路基震害路塹邊坡的滑坡與崩塌；半填半挖的上坍下陷；擋土墻等抵抗土壓力的建筑物，地震時由于地基承載力降低，土壓力增大，所遭受的震害比較多。（2）山嶺區路基防震原則沿河路線應盡量避開地震時可能發生大規模崩塌、滑坡地段。盡量減少對山體自然平衡條件的破壞和自然植被的破壞，嚴格控制挖方邊坡高度，并根據地震烈度適當放緩邊坡坡度。在山坡上宜盡可能避免或減少半填半挖路基，必須采用時適當加固。在≥7度烈度區的擋土墻應根據設計烈度進行抗震強度和穩定性驗算。（1）平原地區的路基震害平原地區路基以路堤為主。易發生震害的是軟土地基上的路堤、橋頭路堤、高路堤與砂土路堤等，震害最多的是軟土地基路堤。常見震害有：縱向開裂；邊坡滑動；路堤坍塌；路堤下沉；縱向波浪變形；橋頭路堤開裂、下沉、坍塌等；地裂縫造成路堤錯斷、沉陷、開裂等。（2）平原地區路基的防震原則盡量避免在地勢低洼地帶修筑路基。在軟弱地基上修筑路基時，要注意鑒別可液化砂土、易觸變粘土的埋藏范圍與厚度，并采取相應的加固措施。加強路基排水，避免路側積水。嚴格控制路基壓實度，特別是高路堤的分層壓實。注意新老路基的結合。盡量采用粘性土做填筑路堤材料，避免使用低塑性的粉土或砂土。加強橋頭路堤的防護工程。（1）橋梁的震害強烈地震時，橋梁震害較多。橋梁遭受震害的主要原因是由于墩臺的位移和倒塌，下部構造發生變形引起上部構造的變形或跌落。所以地基好壞對橋梁在地震時的安全度影響最大。在軟弱地基上，橋梁的震害不僅嚴重，而且分布范圍廣。在一般地基上，也可能產生某些橋梁震害，如墩臺裂縫、因土壓力增大或水平方向抵抗力降低而引起墩臺的水平位移和傾斜等。（2）橋梁防震原則勘測時查明地質條件，按避重就輕的原則，充分利用有力地段選定橋位。軟弱地基建橋可適當增加橋長，合理布置橋孔，避免墩臺布設在可能滑動的岸坡上和地形突變處。橋基置于軟弱粘土或嚴重不均勻底層上時，應注意減輕荷載、加大基底面積、減少基底偏心、采用樁基礎。盡量減輕橋梁的總質量，盡量采用比較輕型的上部構造，避免頭重腳輕。加強上部構造的縱、橫向聯結，加強上部構造的整體性。多孔長橋宜分節建造，使各分節能互不依存地變形。盡量少用抗拉、抗沖擊能力弱的圬工橋。小結：地震概述地震震級與地震烈度公路震害及防震原則作業：風化作用有哪幾類？它們之間關系如何？地表流水有哪些地質作用？形成哪些沉積物？有什么工程特性？那種地震波危害最大？為什么？地震震級與地震烈度有何區別？第四章 地 貌地質作用在地殼表面形成的各種不同成因、不同類型、不同規模的起伏形態，稱為地貌。隨著地貌學的發展，地形和地貌兩個詞已賦予了不同的含義。地形通常用來專指地表既成形態的某些特征，如高低起伏、坡度大小和空間分布等。地貌不僅包括地表形態的全部外貌特征，還包括運用地質動力學的觀點，分析和研究這些形態的成因和發展。地貌條件與公路工程建設有著密切的關系。第一節 地貌概述一、地貌的形成和發展（一）地貌形成和發展的動力地殼表面的各種地貌都在不停地形成和發展變化著，其動力就是內、外力地質作用。內力地質作用形成了地殼表面的基本起伏，對地貌的形成和發展起著決定性的作用。外力地址作用則對內力地質作用所形成的基本地貌形態，不斷地進行雕刻、加工，使之復雜化。（二）地貌形成、發展的規律和影響因素地貌的形成和發展雖然錯綜復雜，但確有其一定的規律。它決定于內、外力作用之間的量的比例關系，也取決于地貌水準面，還受地質構造、巖性、氣候條件等因素的影響。二、地貌的分級和分類（一）地貌分級不同等級的地貌其成因不同，形成的主導因素也不同。地貌等級一般分為四級： 海陸之分，大的內海和山系。內力作用形成。 山脈、高原、山間盆地等。基本也是內力作用形成。 河谷以及河谷之間的分水嶺等。主要是外力地質作用造成的。 殘丘、階地、沙丘、小的侵蝕溝等。基本是外力地質作用控制。（二）地貌的形態分類地貌的形態分類，就是按地貌的絕對高度、相對高度以及地面的平均坡度等形態特征進行分類。 地貌的形態分類 表41形態分類絕對高度(m)相對高度(m)平均坡度(176。)舉 例山地高山＞3500＞1000＞25喜馬拉雅山，天山中山3500100010005001025大別山，廬山低山1000500500200510川東平行嶺谷，華鎣山丘陵＜500＜200閩東沿海丘陵平原高原＞600＞200青藏，內蒙，黃土，云貴高平原＞200成都平原低平原0200東北，華北，長江中下游平原洼地低于海平面吐魯番洼地（三）地貌成因分類目前還沒有公認的地貌成因分類方案，根據公路工程的特點，以地貌形成的主導因素分類如下：（1）構造地貌（2）火山地貌（1）水成地貌（2）冰川地貌（3）風成地貌（4）巖溶地貌（5）重力地貌第二節 山嶺地貌一、山嶺地貌的形態要素山嶺地貌的特點是它具有山頂、山坡、山腳等明顯的形態要素。山頂是山嶺地貌的最高部分。山頂呈長條狀延伸時叫山脊。山脊標高較低的鞍部稱為埡口。山頂的形狀與巖性和地質構造等條件密切相關，可能呈現尖頂、圓頂和平頂。山坡是山嶺地貌的重要組成部分。山坡形狀有直線形、凹形、圖形及復合形等，這取決于新構造運動、巖性、巖體結構及坡面剝蝕和堆積的演化過程等因素。山腳是山坡與周圍平地的交接處。由于坡面剝蝕和坡腳堆積，使山腳在地貌上一般并不明顯，那里通常有起緩坡作用的過渡帶，它主要是由一些坡積裙、沖積堆、洪積扇及巖堆、滑坡體等流水地貌和重力地貌組成。二、山嶺地貌類型（一）形態分類山嶺地貌最突出的特點是它具有一定的海拔高度、相對高度和坡度，故其形態分類多是根據這些特點劃分（見表41）。（二）成因分類根據上節地貌成因分類方案，山嶺地貌的成因類型劃分如下：（1）單面山（2）褶皺山（3）斷塊山（4）褶皺斷塊山常見的有錐狀火山和盾狀火山。在山體地質構造的基礎上，經長期外力剝蝕作用所形成的山嶺。三、埡口與山坡山區公路勘測經常遇到選擇過嶺埡口和展線山坡問題。（一）埡口山嶺埡口是在山嶺地質構造的基礎上經外力剝蝕作用形成的。由構造破碎帶或軟弱巖層經外力剝蝕所形成的埡口。（1）斷層破碎帶型埡口