工程地质知识要点
工程地质学
第一章 地质学概论
1.1 地球的构造
1. 地球的形状和大小
2. 地球的圈层构造
外圈层：大气圈、水圈和生物圈。
内圈层：地壳、地幔和地核
地壳深度约为20~70 km
1.2 地质作用
定义：由自然动力引起地球和地壳物质组成、内部结构和地壳形态不断变化和发展的作用。
按照自然动能的来源不同，地质作用可分为内力地质作用和外力地质作用。
第二章?? 地质构造及地貌类型
?第一节 地质构造
地壳运动：地壳受到各种内外力的影响，在不断地改变着地球的面貌。
地壳分裂为板块的活动以及宇宙间引力的活动使地壳产生水平和垂直两种运动。
* 水平运动——使地壳引张、挤压、产生各种断裂、褶皱构造，使地表起伏，故称造山运动。
* 垂直运动——是长期交替的升降运动，引起大范围的隆起或拗陷，引起海陆变迁，又称造陆运动。
地质构造（倾斜构造、褶皱构造、断裂构造）是地壳运动的产物。
一、倾斜构造——原始沉积地层常是水平展布的或是缓倾角的，由于地壳运动产生倾斜，就是所谓单斜构造，是岩层发生褶曲的一翼。
二、褶皱构造——岩层受地壳运动后产生弯曲变形称褶皱构造，它是岩层塑性变形的结果，岩层仍是连续的，并未失去其完整性。
三、断裂构造——岩层受地壳运动的构造应力而破裂，产生裂隙和断层两种类型，使岩体失去完整性和连续性。
断裂构造的力学
性质：
裂隙——是存在于岩体中的裂缝，是岩体受力断裂后两侧岩块没有显著位移的小型断裂构造。
A．剪性裂隙：岩层受剪应力产生的破裂面，常交叉成“X”型。
B．张性裂隙：岩层受张应力产生的破裂面，常呈锯齿状。
C．裂隙的工程评价：岩体中存在裂隙，破坏了岩体的整体性，促进岩体风化速度，增强岩体的透水性，因而使岩体的强度和稳定性降低。
断层——岩体受力断裂后两侧岩块沿断裂面发生了显著位移、错动称为断层。
大的断层包括断层破碎带和其影响带，称为断裂带，如山东郯城延伸至安徽庐江的大断裂绵延上千公里，为世界上著名的活断层——郯庐断裂。
断层带的宽度可由几厘米、几米至几十米。
A．断层的类型——正断层、逆断层、平推断层。
B．断层的工程评价：由于岩层发生强烈的断裂变动，致使岩体裂隙增多、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，对工程造成了种种不利影响。
活断层——指目前正在活动着的断层，或是近期曾有过活动而不久将来可能会重新活动的断层。
活断层对工程建筑物的影响：一方面是由于活断层的地面错动直接损害跨越该
断层修建的建筑物；另一方面是伴有地震发生的活断层，强烈的地震对较大范围内建筑物的损害。
震成因的断层学说：（美国地震学家H. F. Reid, 1910）
地壳运动产生的能量以弹性应变能的形式在断层及其附近的岩体长期积累，并使断层两侧相对位移，以弹性应变的形式表现出来。当应变达到一定程度时，断层突然错动，并使积累在断层及其附近岩体中的应变能快速释放，发生地震。
强震活动经常发生在断裂带应力集中的特定地段上：活动断裂转折部位、端点部位、分枝部位以及不同方向活动断裂的交汇部位。
1920 宁夏海原M8.5 地震——祁连山北缘大断裂由NWW向转为SSE向的转折处。
1950 西藏察隅M8.5 地震——喜马拉雅褶皱断裂带东缘急剧转折部位。
1927 甘肃古浪M8 地震——NWW向皇城—塔儿庄断裂和NNW向武威—天祝断裂的交汇处。
1976 河北唐山M7.9 地震——活动强烈的NE向沧县—唐山断裂与五条向唐山、丰南聚敛的NW向断裂交汇部位。
建于活断层上的桥梁，同样可采取适应于该地质条件的结构措施。例如日本山阳新干线的新户车站建于一高架桥上，恰好位于六甲山活断层之上。断层带为宽达8m的断层粘土，一侧为花岗岩，另一侧为更新世洪积砂砾石层。断层活动使全新世沉积层错动达70cm。高架桥基础主要砌置于砂砾石层和断层粘土之上。部分在断层另一侧的花岗岩上（见图l－19）。
采取的结构措施有：①采用钢筋混凝土框架基础；②花岗岩一侧基础之下挖除1m厚的岩体，并置换以砂层，使整个基础底面的反力差减小；③将中央高架桥与两侧站台设计为相互分离的独立结构，其连接处允许产生扭转和水平变位；④按花岗岩一侧年平均上升lmm，使用年限为50年时最大上升达5 cm计算，中央高架桥本身设计为允许变形的。
第二节 地貌类型及其在工程建设中的意义
地貌是地质构造在地壳中所引起的地形形态，工程建设中经常遇到的一些地貌类型有：
一、山地地貌
山岳：是以上升的内力地质作用为主，并受外力地质作用以及岩性、构造等条件制约而演变成的一系列山脉。按山脉相对高度＞1000m，500m-1000m，＜500m，划分为高山、中山、低山，按山岳成因可划分为：单斜山（由单向倾斜的岩层组成）．褶皱山（由褶皱的背斜、向斜等岩层组成），断块山（由断裂变动所造成）。
丘陵：低山经过长期剥蚀、切割，外貌成为低矮而平缓的起伏地形，或是孤立的小山。基岩一般埋藏较浅，丘顶部基岩直接裸露．风化严重。有时表层被残积物所掩盖．丘陵坡底往往堆积有较厚的坡、洪积物或冲积物。其边缘地带还常堆积有结构松散的新近坡
积层。
在丘陵地区进行工程建设，土、石方量一般均较大，挖方地段岩石出露，承载力高；填方地段土石松散，易积水，承载力低。
冲沟：冲沟是斜坡上土石受暂时性急流冲刷而形成的具有陡壁的沟谷、这种沟谷平时是没有水的，降雨或融雪时才有暂时性的水流。冲沟横断面在山区呈V字型，在山口及平原区一般呈U字型。在平面上，冲沟常具有支叉的形状。
二、山麓堆积地貌
坡积裙：是山坡积水形成的面流，将山坡上方的风化碎屑物质夹带到山坡脚下沉积下来，象给山坡前缘镶了一条裙边，这种地貌叫坡积裙。
在坡积裙地段进行工程建设时，要注意斜坡土体的稳定性以及山坡顶部是否有危石存在，同时要注意地基土的差异性所导致建（构）筑物的不均匀沉降。
洪积扇：山区暂时性水流迅速汇集在沟谷、凹地后形成洪流，并以极高的速度由山内向山口流动、出山口后由于过水断面突然增大，坡降骤减，流速急剧降低，变成了无数条支流，分散漫流在山沟口处，洪水夹带下来的碎屑物质大量地堆积下来，象一把打开的折扇，以沟口为顶端向边缘呈缓倾斜延伸，这样的地貌单元我们称之为洪积扇。
在洪积扇上进行工程建设时，宜将建筑场地设置在洪积扇中、上部，距近代河流要保持一定距离，以防河流摆动或水害的侵蚀。洪积扇顶部地形狭窄，靠近山边溪流出口处．极易受山洪和泥石流的袭击。有的洪水泥石流可携带数百吨碎屑物，最大巨砾可达数十吨。这些对附近建（构）筑物的威胁是很大的。
山前倾斜平原：在干旱、半干旱气候地区，暂时性水流在山前堆积了大量的洪积物，这些洪积物和山坡上面夹带下来的坡积物组合在一起构成了宽广的山前倾斜平原。它沿着山前形成一条波状起伏的狭长地形，靠近山麓地形较高，远离山麓地形变低，呈微倾斜状。山前倾斜平原上堆积物较庞杂，无论是垂直或水平方向变化均较大。
山前倾斜平原是进行工程建设的良好场所。但山前倾斜平原多由坡积裙、洪积扇、山麓阶地等地貌单元毗连而成，在相邻两地貌单元交接地段设置建（构）筑物时，由于地形、地质岩性的差异所引起的地基变形及不均匀沉降等问题是值得特别注意的。
三、河谷地貌
河谷是河流依靠其本身侵蚀力量塑造出来的地貌形态。按其部位特征划分为河床、河漫滩、阶地、牛轭湖等地貌单元。
河床：河床是河谷谷底中河水流经的地段。在河床上很少设置构筑物（除桥墩外）的。
河漫滩：当河床左右摆动以及洪水泛滥时，在河床两侧堆积形成的浅滩，称之为河漫滩，在河流中、下游河漫滩、多为砾
砂及粘性土所组成。
河漫滩经常被洪水所淹没，一般不宜设置建（构）筑物。如需设置取水构筑物等，要注意由于河床摆动而造成的凹岸侵蚀、凸岸堆积的不稳定因素。还要了解最大洪水（百年一遇）的最高水位，流量及流速。
阶地：阶地是分布在谷坡上的，一般不再被洪水所淹没的一些有陡坎的平台，平台面是旧有的河漫摊，而平台的陡坎则是由河流切割老河漫滩而形成的。阶地主要是由于地壳下沉、河流堆积，地壳上升、河流切割及摆动共同作用下形成的， 阶地是一类台阶式平缓狭长的条带状地貌。地壳有几次间歇性上升，就有几级阶地。大多从河漫滩以上算起，自下而上由新至老分别称作Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ……等级阶地。
阶地地势平坦、开阔，并向河床及河流下游方向微微倾斜，天然排水条件良好，地下水位埋藏深，土石密度大，质地均匀、承载力高，是设置建（构）筑物良好场地。但要注意低阶地常有古河道、河漫滩或牛轭湖的堆积物呈透镜体或条带状分布埋藏在其中。
牛轭湖：是当河流在中、下游左右摆动、侵蚀，堆积形成河曲后，进一步截弯取直过程中被遗弃的河床，称之为牛轭湖。牛轭湖也可由沙洲、沙岛所阻隔的洼地而造成。牛轭湖沉积物主要是由暗色的含大量有机质的亚粘土、亚砂土所组成。一般是不适宜设置建（构）筑物的。
?四、河流冲积平原
平原是各个水系的中、下游河流在向海域倾流的过程中，由于河流的摆动、改道及洪水泛滥而堆积成宽广、平坦的开阔地，称作冲积平原。冲积平原多发生在地壳下沉地区，这里地势平坦、沉积物深厚，物质组成以冲积物为主，其颗粒成分随着河流比降的减缓而由粗变细。
冲积平原主要有三种类型：
一种是山前平原，是由洪积扇群或大的冲积扇所构成；
另一种是泛滥平原，即广阔的河漫滩平原，一般分布在河流中、下游或山间盆地；
再一种是三角洲平原，主要分布在沿海的江、河出海口的地区。
冲积平原地形广阔，平坦，松散堆积物厚且变化不大，承载力中等，地下水广布，是进
行工程建设的良好场地。但在地势低洼地段，可能是过去的古河道、河漫滩，湖沼、牛轭湖等，常有较厚的淤泥软土分布。特别是河流洪水位高于平原标高的地区，要考虑建筑场区遭受洪水淹没的问题。
五、河口三角洲
河流往往是以携带着大量的碎屑物流入海洋或大的湖泊而结束。河流把搬运来的碎屑泥、砂、砾堆积在河口附近，构成高出水面的低地，称作河口三角洲。三角洲不断地向海洋（湖泊）扩大（黄河三角洲每年扩大30m）．由于河口自由水面的坡度减小近
于零。水体呈散流状，故沉积了厚层的粒度细、分选性好，含有大量有机质的淤泥软土。三角洲在平面上的外形，略似顶尖前向陆地的三角形沉积体，其规模不等。面积可由几十至几万平方公里，长度可由几十至几百余公里。大型三角洲亦称三角洲平原。
在河口三角洲设置建（构）筑物时，要注意由于淤泥土承载力低、变形大而导致地基土破坏或使建筑物长期沉降而处于不稳定的问题。
第三节 地质年代及第四纪沉积物特征
一、地质年代
地球形成到现在已有60亿年以上的历史，在这漫长的岁月里，地球经历了一连串的变化，这些变化在整个地球历史中可分为若干发展阶段。地球发展的时间段落称为地质年代。
地质年代在工程实践中常被用到，当需要了解一个地区的地质构造，岩层的相互关系，以及阅读地质资料或地质图时都必须具备地质年代的知识。
岩层的地质年代有两种：一种是绝对地质年代，另一种是相对地质年代。
绝对地质年代：指组成地壳的岩层从形成到现在有多少“年”。它能说明岩层形成的确切时间，但不能反映岩层形成的地质过程。
相对地质年代：能说明岩层形成的先后顺序及其相对的新老关系，如哪些岩层是先形成的，是老的；哪些岩层是后形成的，是新的，它并不包含用“年”表示的时间概念。
可以看出，相对地质年代虽然不能说明岩层形成的确切时间，但能反映岩层形成的自然阶段，从而说明地壳发展的历史过程。所以在地质工作中，一般以应用相对地质年代为主。
地址年代表（见课本28页）
二、第四纪沉积物地质特征
地质年代中第四纪时期是距今最近的地质年代。在第四纪历史上发生了两大变化即人类的出现和冰川作用。这反映了第四纪时所特有的自然地理环境，构造运动和火山活动等特点。而第四纪时期沉积的历史相对较短，一般又未经固结硬化成岩作用，因此在第四纪形成的各种沉积物通常是松散的、软弱的、多孔的，与岩石的性质有着显著的差异，有时就笼统称之为土。
第四纪沉积物是坚硬岩石经长期地质作用后的产物，广泛分布于地球的陆地和海洋，它是由岩石碎屑、矿物颗粒组成，其间孔隙中充填着水和气体，因而构成为由固相、液相、气相组成的三相体系。
第四纪沉积物的形成:
地壳表层坚硬岩石在漫长的地质年代里，经过风化、剥蚀等外力作用，破碎成大小不等的岩石碎块或矿物颗粒，这些岩石碎块在斜坡重力作用、流水作用、风力吹扬作用、波蚀作用、冰川作用以及其它外力作用下被搬运到适当的环境下沉积成各种类型的土体。由于土体在形成过程中，岩石
碎屑物被搬运，沉积通常按颗粒大小、形状及矿物成分做有规律的变化，并在沉积过程中常因分选作用和胶结作用而使主体在成分、结构、构造和性质上表现有规律性的变化。
第四纪沉积物的成因类型及其特征
根据地质成因类型划分，可将第四纪沉积物的主体分为：残积土、坡积土、洪积土、冲积土、湖积土、海积土、风积土及冰积土等。
第三章 岩石与岩体的工程地质性质
第一节? 岩石
组成地壳的岩石按成因可分为岩浆岩、沉积岩和变质岩三大类。
一、岩浆岩：由地下深处岩浆以侵入或喷出方式在底下或地表形成，属于内力地质作用中的岩浆作用。
依冷凝成岩浆岩的地质环境的不同，将岩浆岩分为三类：深成岩、浅成岩和喷出岩
1．岩浆岩的矿物成分：
2．岩浆岩的结构和构造：
3．常见的岩浆岩：
二、沉积岩：是在地表和地表下不太深的地方，由松散堆积物在温度不高和压力不大的条件下形成的。它是地壳表面分布最广的一种层状岩石。
1．沉积岩的物质组成：碎屑物质、粘土矿物、化学沉积矿物、有机质及生物残骸。
2．沉积岩的分类：碎屑岩类（砾岩、砂岩、粉砂岩、凝灰岩）、粘土岩类（泥岩、页岩）、化学及生物化学岩类（石灰岩、白云岩）。
3．沉积岩的结构和构造：
4．常见的沉积岩：
三、变质岩：由原来的岩石在地壳中受到高温、高压及化学成分加入的影响，在固体状态下发生矿物成分及结构构造变化后形成的新的岩石。属于内力地质作用的变质作用。
1．变质作用的因素：
2．变质岩的矿物成分：
3．变质岩的结构和构造：
4．常见的变质岩：
四、三大类岩石的主要区别：（见图）
第二节 岩石与岩体的工程地质性质
一、岩石的主要物理力学性质
（一）岩石的主要物理性质
1．重量：
比重：岩石固体（不包括孔隙）部分单位体积的重量。
重度：岩石单位体积的重量。
2．孔隙性：
3．吸水性：
4．软化性：
5．抗冻性：
（二）岩石的主要力学性质
1．岩石的变形：弹性模量 E= / 泊松比 = 0.2~0.4
2．岩石的强度：抵抗外力破坏的能力。
抗压强度 抗拉强度 抗剪强度
（三）影响岩石工程性质的因素：
1．矿物成分；2．结构；3．构造；4．水；5．风化
二、岩体的工程性质
岩体：是指包括各种地质界面——如层面、层理 、节理、断层、软弱夹层等结构面的单一或多种岩石构成的地质体，它被各种结构面所切割，由大小不同的、形状不一的岩块（即结构体）所组合而成。
（一）岩体结构分析
1．结构面：存在于岩体中的各种地质界面，包括：各
种破裂面、物质分异面、以及软弱夹层或软弱带、构造岩、泥化夹层、充填夹泥层面等。 —— 结构面类型&结构面特征
2．结构体的类型
3．岩体结构特征
岩体结构：指岩体中结构面与结构体的组合方式.
结构类型：整体块状结构、层状结构、碎裂结构和散体结构。
风化岩体结构特征：强风化岩体、中风化岩体、微风化岩体。
（二）岩体的工程地质性质
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。
岩体：岩体是一种地质体，它经受过多次、反复的、长期的地质作用，经受过变形，遭受过破坏，形成有一定的岩石成分、一定结构、赋存于一定的地质环境中，作为力学作用对象研究时定义为岩体。
岩体的破坏：是岩体结构改组，一般不是材料强度破坏，而是岩体的失稳破坏。
第四章 土的工程性质与分类
定义：土是连续、坚固的岩石在风化作用下形成的大小悬殊的颗粒，在原地残留或经过不同的搬运方式，在各种自然环境中形成的堆积物。属第四纪沉积物。
根据地质成因类型划分，可将第四纪沉积物的土体分为：
1.残积土; 2.坡积土; 3.洪积土; 4.冲积土; 5.湖泊沉积物; 6.海洋沉积物; 7.风积土;
8. 冰水沉积和冰积土
?土是三相体系：土的物质成分包括作为土骨架的固体矿物颗粒（固相）、孔隙中的水（液相）、孔隙中的气体（气相）。
?土的三相组成物质的性质、相对含量以及土的结构、构造等有关因素，在土的轻重、疏密、干湿、软硬等一系列物理性质和状态上有不同的反映。
土的物理性质和状态又在很大程度上决定了它的力学性质。
第一节 土的粒度成分和矿物组成
一、土的粒度成分
粒度（粒径）：颗粒大小以直径（mm）计
粒组：介于一定粒径范围的土粒
渗透性： 压缩性： 强度：
粘粒 0.005 粉粒 0.075 砂粒 2 圆砾或角砾颗粒 20 卵石或碎石颗粒200 漂石或块石颗粒
粒度成分（颗粒级配）：土中不同粒组颗粒的相对含量。
粒度成分通过土的粒度分析试验测定：筛分法；比重计法。
粒度成分的试验成果——颗粒级配累积曲线：
二、土的矿物成分：
1．原生矿物：石英、长石、角闪石、云母等
2．不溶于水的次生矿物：
粘土矿物：高岭石、伊里石、蒙脱石、次生SiO2、倍半氧化物
3．可溶盐类及易分解的矿物
4．有机质
第二节 土中水和气体及其与土粒的相互作用
一、土中水
1．结合水：强结合水和弱结合水
2．非结合水：毛细水和重力水
二、土中气体
第三节 土的结构和构造
土的结构和构造——土的物质成分的连结特点、空间分布和
变化形式。
一、土的结构
1．定义与类别划分
2．单粒结构特征
3．集合体结构特征
4．软粘土的触变性和灵敏度
二、土的构造
第四节 土的三相比例指标
土的三相比例指标——表示土的三相比例关系的指标，即土的基本物理性质指标，包括土的颗粒比重、重度、含水量、饱和度、孔隙比和孔隙率等
一、指标的定义：
1．土的颗粒比重G：土粒重量与同体积的4C时水的重量之比。用比重瓶法测定。
2．土的重度：单位体积土的重量。用环刀法测定。
3．土的含水量w：土中水的重量与土粒重量之比。以百分数计，用烘干法测定。
4．土的干重度d 、饱和重度sat 、和浮重度'
5．土的饱和度Sr”：土中被水充满的孔隙体积与总体积之比。以百分数计。
6．土的孔隙比e：土中孔隙体积与土粒体积之比。
孔隙率n：土中孔隙体积与总体积之比。
二、标的换算关系：
上述土的三相比例指标中，土粒比重G、含水量w和重度γ三个指标是通过试验测定的。在测定这三个基本指标后，可以导得其余各个指标。
第五节 土的物理状态及力学性质
第六节 工程分类
第五章 地下水
定义：地下水是赋存于地表以下岩土空隙中的水，主要来源于大气降水，经土壤渗入地下形成的。地下水是地质环境的组成部分之一，能影响环境的稳定性。
主要表现在：地基土中的水能降低土的承载力；基坑涌水不利于工程施工；地下水常常是滑坡、地面沉降和地面塌陷发生的主要原因；一些地下水还腐蚀建筑材料。
第一节 地下水概述
1．地下水：气态水、结合水、毛细水、重力水、固态水以及结晶水和结构水。
重力水（自由水）：不受静电引力影响，在重力作用下运动，可传递静水压力，能产生浮托力、孔隙水压力，在运动过程中产生动水压力，具有溶解能力。
2．含水层：在正常的水力梯度下，饱水、透水并能给出一定水量的岩土层。
含水层的形成必须具备的条件：岩土层中有较大（指能透水）的空隙；含水层要为隔水层所限，以便地下水汇集不至流失；含水层要有充分的补给来源。
3．隔水层：在正常的水力梯度下，不透水或透水相对微弱的岩土层。它可以是含水甚至饱水（如粘土），也可以是不含水的（如致密的岩石）。
4．滞水层：弱透水层。
5．岩土的水理性质：指岩土与水接触时，控制水分储存和运移的性质。
（1）容水度：岩土孔隙完全被水充满时的最大的水体积与土体积之比。
（2）持水度：饱和岩土在重力作用后，保持在土中水的体积与土体积之比。这部分滞留土中的水为结合水和毛细水。
（3）给水度：在重力作用下排
出的水的体积与岩土体积之比。
（4）透水性：岩土允许重力水渗透的能力。用渗透系数表示。
（5）达西定律：地下水线性渗透的基本规律。
Q=kiA; v=ki
第二节 地下水类型
地下水按埋藏条件可分为：包气带水、潜水、承压水。
按含水介质类型分为：孔隙水、裂隙水、岩溶水。
地面以下、稳定地下水面以上为包气带。
稳定地下水面以下为饱水带。
1．包气带水：处于地表面以下、潜水位以上的包气带岩土层中，包括土壤水、沼泽水、上层滞水以及基岩风化壳（粘土裂隙）中季节性存在的水。
2．潜水：埋藏在地表以下第一层较稳定的隔水层以上具有自由面的重力水。
3．承压水：地表以下充满两个稳定隔水层之间的重力水。
4．裂隙水：埋藏在基岩裂隙中的地下水。风化裂隙水、成岩裂隙水、构造裂隙水。
5．岩溶水：赋存和运移于可溶岩的岩溶洞中的地下水。
第三节 地下水的性质
一、地下水的物理性质：温度、颜色、透明度、气味、味道、导电性及放射性。
二、地下水的化学成分：地下水不是纯水，是化学成分十分复杂的天然溶液。
1．主要的气体成分：氧、硫化氢、二氧化碳。
2．主要的离子成分：氯离子、硫酸根离子、重碳酸根离子、钠离子等。
三、地下水的一些化学性质：
1．酸碱度（PH值）：氢离子浓度。
2．矿化度：地下水中各种离子、分子与化合物的总量。
3．硬度：水中钙、镁离子的含量构成水的硬度。
四、地下水化学成分的形成作用：
地下水与岩土接触后，化学成分又进一步演变 。参与地下水演变的作用有如下几种：
1．溶滤作用：指在地下水的作用下，土和岩石的部分物质转入水中的作用。
2．阳离子交换作用：当地下水与岩土接触时，水中的阳离子与岩土颗粒表面吸附的阳离子进行交换，，进而改变地下水化学成分。
3．生物化学作用：指有细菌参与的一些氧化、还原作用。
4．脱碳酸作用
5．蒸发浓缩作用
6．混合作用
7．人为作用
五、地下水水质分析
第四节 地下水对工程的影响
不良影响主要有：降低地下水位会引起地面沉降；地下水在土中的渗透变形会诱发某些土层出现流砂和管涌现象，对建筑物的基础、土石坝的坝基稳定性造成危害；某些地下水对钢筋混凝土基础产生腐蚀。
一、地下水位下降引起地面沉降：
1．原因：地下水位降低，使得地表土层有效自重应力增加，从而产生土层的固结沉降。
2．临时降水：
3．长期持续性抽取地下水：
二、渗透变形对工程的影响：
1．渗透力：地下水在渗流过程中对岩土体作用的力。取决于地下水的水头梯度。
2．渗透变形：当渗透力达到一定值时，岩土中一些颗粒、甚至整体就发生移动，从而引起岩土体的变形和破坏。
3．渗透变形的型式：
（1）管涌（潜蚀）：在渗流作用下单个土颗粒 发生独立移动的现象。
管涌较普遍发生在不均匀的砂层或砂卵（砾）石层中，细粒物质从粗粒骨架孔隙中被渗流携走，使土体的孔隙增大，强度降低，发展下去会使土体呈现“架空结构”，甚至导致地面塌陷。
（2）流砂：在渗流作用下一定体积的土体同时发生移动的现象。
流砂一般发生在均质砂土层和粉土层中，它可使土体完全丧失强度，危及建筑物的安全，因此危害性较管涌大。
管涌的发展、演化，往往会转化为流砂。
4．渗透变形产生的必要条件：
（1）渗流的动水压力及临界水头梯度
（2）影响土的抗渗强度因素——结构特性
包括：土中粗细颗粒直径比例、细粒物质的含量和土的级配特征等。均指无粘性土。
5．渗透变形产生的充分条件：
（1）宏观地质因素：地层组合关系和地形地貌条件。
（2）工程因素：
6．渗透变形的预测：渗透变形的预测是渗透稳定性评价的主要内容。
以坝基工程为例，渗透变形预测的步骤为：首先根据土体的类型和性质，判定是否易于产生渗透变形及可能渗透变形的类型；随后确定坝基各点，主要是下游坝脚处的实际水力梯度；确定临界水力梯度和允许水力梯度；根据实际水力梯度与允许水力梯度的比价，圈定出可能发生渗透变形的范围。
7．渗透变形的防治：
防治措施：改变渗流的水动力条件；保护渗流出口；改善土石性质三大类措施。
（1）建筑物基坑及地下巷道施工时流砂的防治措施：
（2）抽水井防止管涌的措施：
（3）水工建筑物（土石坝）防治渗透变形的措施：
垂直截流：粘土截水槽、灌浆帷幕和混凝土防渗墙等。
水平铺盖：
排水减压：排水沟和减压井
反滤盖重：
三、地下水的浮托作用
四、承压水对基坑的作用
五、地下水对钢筋混凝土的腐蚀
第六章 不良地质现象的工程地质问题
不良地质现象包括岩石风化、斜坡滑动与崩塌、河流的侵蚀与堆积、岩溶、地震等，它们是由内力和外力地质作用以及人类工程活动等因素所引起的。这些现象对工程的安全和使用起到不同程度的不良影响，甚至危害甚大。在工程地质上，有必要对这些不良现象查明其类型、范围、活动性、影响因素、发生机理、对工程的影响和评价以及应采取的防护措施。
第一节 风化作用
一、概述
1．定义：位于地壳表面或接近于地面的岩石经受着风、电、大气降水和温度等大气营力以及
生物活动等因素的影响，岩石会发生破碎或成分变化，这种变化的过程称为风化。
风化营力——引起这些作用发生的风化因素，主要是太阳热能、水溶液、空气及生物有机体等。
2．风化作用的类型：按照风化营力及其引起的岩石变异的方式不同，风化作用可分为物理风化、化学风化和生物风化作用三种。
（1）物理风化作用：由于温度的变化、水的冻融、干湿交替、盐类结晶、矿物水化和植物根劈等作用下所产生的应力，引起岩石的机械破碎作用。
作用的过程不伴随化学成分和矿物成分的显著变化，其结果既破坏了岩石的结构构造，降低了岩石的强度，又为化学风化打开了方便之门。
（2）化学风化作用：岩石在氧、水溶液及有机体等作用下所发生的一系列复杂的化学反应，引起其结构构造、矿物成分和化学成分发生变化的过程。作用的过程不仅破碎了岩石、而且改变了化学成分、产生了新的矿物，直到适应新的化学环境为止。
（3）生物风化作用：岩石在动、植物及微生物影响下所引起的破坏作用。
3．风化岩石与原岩的比较：
（1）岩体的结构和构造发生变化，即完整性遭到削弱和破坏
（2）岩石的矿物成分和化学成分发生变化
（3）岩石的工程地质性质恶化
4．岩石风化工程地质研究的目的：
（1）根据岩石风化的程度及其空间分布，选择最适于修建建筑物的位址，对各种工程建筑物进行合理布局。
（2）根据岩石风化的物理力学性质与建筑物类型、等级、荷载性质及大小的适应性，确定地基中需要挖除的风化岩石的厚度，即确定合理的建基面高程。
（3）根据岩石风化速度、风化程度及各风化带岩石的物理力学性质，确定基坑、路基、船闸及露天矿采坑合理的稳定边坡角。
（4）根据岩石风化产物的特性（破碎程度、坚固性等）及场地工程地质条件，选择地下洞室施工开挖的设备和方法，确定对已风化岩石的处理措施。
（5）根据岩石风化速度、风化营力、风化作用类型及影响岩石风化的因素等，确定基坑、路基保持开敞状态的安全期限，选择防止岩石风化的措施。
二、影响岩石风化的因素：
岩石风化是多种因素综合作用的复杂过程，它们包括气候、岩性、地质构造、地形、水文地质等因素。
1．气候的影响：气候是控制风化营力的性质及强度的主要因素。其中影响较大的主要是温度和雨量。
2．岩性的影响：岩石的抗风化能力与其形成环境、矿物成分及结构构造关系极为密切。
形成环境的影响：当成岩环境与地表环境差异愈大时，原岩风化变异愈强烈，即岩石的抗风化能力愈弱。
矿物的影
响：当岩石中不稳定矿物含量较多时，其抗风化能力较弱；相反，当稳定和极稳定矿物含量较多时，其抗风化能力较强。
矿物在风化过程中的稳定性顺序：氧化物>硅酸盐>碳酸盐和硫化物
岩浆岩抗风化能力大小的顺序：酸性岩>中性岩>基性岩>超基性岩
变质岩抗风化能力大小的顺序：浅变质岩>中等变质岩>深变质岩
3．地质构造的影响
在成岩过程、地壳运动及其它次生作用下，岩体内部形成了极为复杂的软弱结构面，包括：断层、节理、劈理、片理、片麻理、层理等等，它们构成了风化营力（水、气等）侵袭岩石的入侵之门和深入岩体内部的良好通道，对加深及加速岩石的风化起了有力的作用。
4．地形地貌的影响
5．其它因素影响：地壳运动、地下水位变化、人类活动等。
三、岩石风化程度和风化带
1．岩石风化程度：按岩石风化深浅和特征，可将岩石风化程度划分为五级
未风化——岩石组织结构未变
微风化——岩石组织结构基本未变，沿节理面有铁锰质渲染，矿物质基本未变，无松散物质。
弱风化（中等风化）——岩石组织结构部分破坏，裂隙面风化较重，矿物质稍微变质，沿节理面出现矿物风化，坚硬块体有松散物质。
强风化——岩石组织结构大部分破坏，矿物成分已显著变化，长虱、云母已风化次生矿物，颜色变化，疏松物质与坚硬块体混杂。
全风化——岩石组织结构已全部破坏，矿物成分除石英外大部分已风化成土状，基本不含坚硬块体。
2．风化带
风化壳：遭受风化的岩石圈表层叫风化壳，它是原岩在一定的地质历史时期各种因素综合作用的产物。
在风化壳铅直剖面上，从上到下岩石的风化程度是不同的其物理力学性质也不相同，因而对建筑物的适应能力也不一样。
风化带：对整个风化壳剖面按照岩石风化程度不同进行分带。
微风化带、弱风化带、强风化带和全风化带。
四、防治岩石风化的措施
防治岩石风化的措施一般包括两个方面：
一是对已风化产物的合理利用与处理；二是防止岩石进一步风化。
1．对风化岩石的处理措施
（1）当风化壳厚度较小（如数米之内），可将风化岩石全部挖除，使重型建筑物基础建立在稳妥可靠的新鲜基岩上。
（2）当风化壳厚度较大（如10余米、几十米以上），处理措施视具体条件而定。
对于荷载不大，对地基要求不高的一般工业民用建筑物，强风化带甚至全风化带也能满足要求时，根本不用挖除，只需要选择合理的基础埋置深度。
对于重型水工建筑物，其挖除深度应视建筑物类型、规模及风化岩石的物理力学性质而定
，需要挖除的只是那些威胁到建筑物稳定的风化岩石。
如三峡工程，大坝选在强度较高的前震旦系结晶岩上，根据巨型大坝的要求，在弱风化带内以声波纵速4000 m/s为界分为上下两带，弱风化带上带及其以上的剧、强风化带需要挖除，将大坝基础建立在弱风化带下带的顶部。
有些风化壳可经过地基处理以加强地基岩体的完整性和坚固性，如锚杆或水泥灌浆加固。
2．预防岩石风化的措施
指导思想：通过人工处理后，使风化营力与被保护岩石隔离，以使岩石免遭继续风化；降低风化营力的强度，以减慢岩石的风化强度。
防治的方法：
（1）挖除法：适用于风化层较薄的情况，当厚度较大时通常只将严重影响建筑物稳定的部分剥除。
（2）抹面法：用使水和空气不能透过的材料如沥青、水泥、粘土层等覆盖岩层。
（3）胶结灌浆法：用水泥、粘土等浆液灌入岩层或裂隙中，以加强岩层的强度，降低其透水性。
（4）排水法：为了减少具有侵蚀性的地表水和地下水对岩石中可溶性矿物的溶解，适当做一些排水工程。
第二节 河流地质作用
一、概述：河流的地质作用是改变地形最重要的地质作用之一，包括两个方面：一方面是侵蚀，切割地面和冲刷河岸；另一方面是堆积，形成各种沉积物和流水沉积地貌，如河流阶地、冲积平原。侵蚀与沉积作用的相互消长，促使河床不断演化。
研究河流地质作用的工程地质意义：河流的侵蚀作用，直接影响着河流工程（如桥墩、堤坝）的稳定性。河流的搬运和沉积作用，可使河川和河岸建筑（如水库、港口）淤塞，降低其效能。
在河流上修建水工建筑，由于改变了河流的侵蚀、搬运、淤积规律及其他环境因素，会产生不同程度的环境工程地质问题。研究河流地质作用的工程目的，正是为了预见工程建筑兴建后可能产生的工程地质问题，并从工程要求、经济效益和环境质量角度综合分析工程建筑的合理性，作出工程建筑的可行性结论，并为工程的处理、河流的整治提供有效的措施。
二、河流的侵蚀、搬运与沉积
1．河流的水动力学特点
（1）河水水流的紊流特征
（2）横向环流与螺旋流
（3）地球自转的影响
2．河流的侵蚀作用：水流的侵蚀就是地表泥沙被水流带走的过程。
流水的侵蚀作用包括溶蚀和机械侵蚀两种方式：
溶蚀作用在可溶性岩石分布的地区内比较显著，它能溶解岩石中的一些可溶性矿物，其结果使岩石结构逐渐松散，加速了机械侵蚀作用。
河流的机械侵蚀是河谷地质发展过程中的一个重要现象。对工程地质来说，由于流水的机械侵蚀作用，可使河床
移动和河谷变形，也可使河岸冲刷破坏，这就严重地威胁河谷两岸的建筑物和构筑物的安全。
（1）流水对河床的冲刷：
流水对河床冲刷的重要条件是只有当水流未被泥砂饱和时才会发生冲刷。如果上游河段流来的水流中含有泥砂量小于这一河段的输砂能力，则由于输砂能力未被充分利用就会冲刷；如果输砂量超过了这一河段的输砂能力则产生沉积。
（2）流水对河岸的掏蚀
3．水流的搬运作用：水流对固体物质的搬运有两种, 一种是水流使砂、砾等沿河底推移；另一种是细小物质在水中程悬浮状态移动，称悬移。
4．水流的沉积作用
当河流的流速低于推移临界流速时，泥沙便沉积下来。沉积物质的数量取决于河流含砂量与搬运能力的对比关系。
三、流工程地质问题分析
1．水库淤积：在河流上筑坝建库，挡水建筑物起壅高水位的作用，库区形成壅水，即水深和过水断面沿流程增大，流速沿流程降低，从而造成壅水和异重流两种形式的淤积，并在水库末段造成不同程度的淤积上延现象。
2．坝下游河床再造：水库修建后，改变了下游河道的水动力条件，从而破坏了河床的原有平衡状态，因而引起下游河床的再造，建立新的平衡河道。与此同时，建库后，水库下泄水流还对下游河床产生冲刷作用， 对水库下游的冲刷有时可达很长的距离。
3．河流地质作用与工程建筑的关系：河流的侵蚀作用，不仅威胁着紧靠河岸建筑物的安全，就是远离河岸的建筑物也会因河流改道而遭到突然的冲刷作用。如对河底的冲刷，会威胁跨河建筑物（如桥梁、堤坝）地基的稳定性。由于河流的侧方侵蚀，河岸被掏空，还会引起岸坡的滑坡、崩塌等物理地质作用。
河流的搬运和沉积作用，可使码头、取水建筑物等发生淤塞降低使用功能：水库淤积作用会降低水库的效能；更为严重的是由于河床的淤浅、淤高，形成地上悬河，在洪水季节造成河流决口甚至改造，带来极大的灾害。
4．河流环境工程地质问题：在河流上兴建建筑物，由于改变了一定范围的地质环境，从而产生环境工程地质问题。水工建筑物的特点决定了它对地质环境的影响比其他工程建筑物在空间和时间上要大得多，有时甚至涉及整个大河流域。
埃及阿斯旺高坝1971年建成，高111m ，坝顶长3830m ，水库长480km，库容l．57x1011m3。水库为埃及带来了电力、灌溉及抗旱等显著的经济效益。但出现了未预料到的环境工程地质问题。1981年 11月发生了5． 3级的水库诱发地震。微震频繁。水库位于酷热的努比亚沙漠之上，每年蒸发量达109m3，使库水含盐量增加，加重了尼罗河下游沿岸新地的盐碱
化；此外，由于下游地下水位降低，土地沙化加剧．过去尼罗河每年的洪水可以挟带2 X 107t淤泥堆积在下游沿岸的绿洲，并从土地中滤掉盐分。而现在这个天然的再生和净化系统没有了，土地比以前贫瘠多了。由于河水含沙量大幅度下降，泥沙的淤积不能弥补海水的冲刷，使尼罗河三角洲海岸不断遭海水侵蚀，海岸线后退。此外，沙丁鱼几乎灭绝，下游居民血吸虫病发病率明显增加。
我国黄河三门峡水库，1960年建成蓄水。大坝高106m，长713.2m，原设计正常高水位为360m，库容6．47X 1010m3，总装机容量 l．1X 106kw，是兼发电、防洪、灌溉和航运综合效益的工程。水库蓄水后，最高水位达332．58m，暴露出一系列未曾充分预料到的环境工程地质问题。泥沙淤积，库容迅速损失，至1964年汛后，335m以下库容已损失43% ，年平均损失库容近109m3，若不采取措施，水库将在30年后失效，50部后全部淤满．水库淤积范围外延，严重威胁关中地区以西安为中心的工农业基地。水库蓄水后，库周地下水位普遍上升．1960年9月至1961年底高水位蓄水期坝址段上升8－36m，库区上游和渭河两岸上升2－4m．地下水位上升和浸没所造成的主要危害是黄土湿陷、裂缝、滑坡、房屋和水井倒塌、地下水质恶化、土地沼泽化和盐渍化。此外，至1985年底库区内发生较大塌岸28处。增加了水库泥沙量，侵占有效库容，并破坏农田，威胁村庄和人畜的安全。
上述严重的环境工程地质问题原来未能作出充分的估计，后只得进行政建私自理，并改变运用方式，得到了一定的控制。
对河流工程所产生的环境工程地质问题的评价，应在工程地质调查的基础上，评价环境地质要素。如工程地质条件、自然地理、地球化学特征；已有自然地质和环境地质问题的评价；区域资源开发利用对环境的影响；地区社会、经济、文化发展状况及可能采用的发展方案等，并在此基础上利用系统工程、控制理论，采用推演、类比和物理模拟、数学模拟的方法，预测可能产生的环境地质问题的类型、规模、分布、发生时间和对环境要素的影响；最终正确估价环境地质质量，为河流的开发、工程建筑的兴建提供依据。
四、流的开发与整治
对河流的开发与整治，不同的部门有不同的要求。例如，水利、电力部门为工农业的需要调节河水流量，以防洪、灌溉，并发展水电事业；水运部门要求疏浚河道，以利航运；铁道部门则要求防止河流冲刷岸坡，以保证铁道的安全等。这就要求不同的部门共同规划和协调。
1．河流的全面开发整治
我国北方地区的黄河、淮河和海河所在地区年降水量集中，每年冬、春季节降
水稀少，但到雨季雨量特别集中，且多暴雨，致使河水暴涨，洪水下泄。下游地区受害不浅。解放后，特别是1958年、1963年和1975年三次特大洪水，分别对黄河下游、海河中、下游和淮河上、中游酿成了严重的灾害。由于这三条河流情况不同，故治河原则也不相同。
对淮河和海河的治理，主要是在上游修建水库，以拦蓄洪水；在下游疏通河道，以宣泄洪水。淮河上游修建了梅山、佛子岭、响洪甸、薄山等一批大、中型水库，下游疏浚主干河道并修建入洪泽湖的泄洪闸。海河上游修建了官厅、密云、岗南、黄壁庄、朱庄和漳河等大型水库及一批中、小型水库，下游则一方面疏通狭窄的原海河河道，一方面开挖新河道，以宣泄洪水。
黄河是世界上罕有的多泥砂河流，其全面开发治理涉及许多复杂问题。黄河流域中游地区分布有50多万平方公里的黄土及黄土类土。极易遭受侵蚀。产生大量泥沙，使黄河成为一条年平均含砂量 37kg/ m3 ，年输砂量 1．6x 109t的多泥沙河流。至下游淤积成为地上悬河。从而使黄河具有不同于一般河流的地质作用和工程地质特性。因此，开发治理黄河的原则应该是：上游以修建水库为主，调节水量；中游做好水土保持，防止侵蚀，并修建水库；下游调整水流速度，冲沙排淤。而以在中游地区减少泥沙产量为重点，采取植树种草，增加植被；改造地形，变坡地为梯田，打坝淤地，重新安排局部侵蚀基准面；修建泥沙库等办法，不让水土流入．
2．河流的局部整治
（1）河流侵蚀作用的防治
可分为加固河岸和改变冲刷地段的水流方向与速度两种措施。属于第一类措施的有抛石、草皮护坡、砌石护坡、护岸墙等，它们都适用于松软土的岸坡。其中抛石和草皮护坡用于河流冲刷不太强烈的地段。砌石护坡用于受强烈冲刷的河岸处，可分为大片石护坡、浆砌石护坡等；在岸脚部分可用钢筋混凝土沉桩、平铺铁丝笼沉桩、浆砌护坡等加固和消减水流的冲刷力。护岸墙则用于保护陡岸。属于第二类措施的有导流堤、丁坝等导流建筑物。
（2）河流沉积作用的防治
可分为人工挖泥和改变水流速度和方向两种措施。
2000多年前。建于四川灌县朗江上的都江堰，是一项非常巧妙地利用河流的横向环流整治推移质含量极高河流的典型实例（图8－15）。该工程的首部为一加固的江心洲洲头（鱼嘴），它将岷江分为内外二江，造成“弯曲分流”，使携带泥沙的底流随主流排向外江，澄清的表流进入内江，进入内江的水流又因玉垒山突向内江部分的凹型节点挑流而增强了环流作用。底流将泥沙排向飞沙堰排向外江，表流进入宝瓶口．
宝瓶口是一两岸顺直的节点，它造成内江轻微雍水，有利于澄清水流，并使出口水流流向稳定，防止下游两岸受急流的直接冲刷。
第三节 变形破坏的工程地质作用
一、概述：
斜坡——指地壳表部一切具有侧向临空面的地质体。
它包括自然斜坡和人工边坡两种：
自然斜坡：在一定地质环境中，在各种地质营力作用下形成和演化的自然历史过程的产物，如山坡、海岸、河岸等。
人工边坡：由于人类某种工程、经济目的而开挖的，往往在自然斜坡基础上形成，具有较规则的几何形态，如路基、露天矿坑边坡，运河（渠道）边坡等。
斜坡的要素——坡体、坡高、坡角、坡肩、坡面、坡脚、坡顶面、坡底面等。
斜坡变形与破坏的实质：是由斜坡岩土体内应力与强度这一对矛盾的发展演化所决定的。
斜坡在各种内、外地质营力作用下，不断改变着坡高和坡角，使坡体内应力分布发生变化。当组成坡体的岩土体强度不能适应此应力分布时，就产生了斜坡的变形破坏作用。
斜坡变形和破坏导致斜坡失稳，是一个从徐变到剧变的变形过程。
斜坡变形一般指坡体只产生局部的位移和破裂，或岩块只出现微小的角变位，没有显著的剪切位移和滚动。
斜坡破坏一般指坡体以一定的速度产生整体滑动、转动或滚动。
斜坡变形破坏对人类工程、经济活动和生命财产的危害极大，所以它是工程地质学研究的主要课题之一，也是环境地质学和灾害地质学研究的重要内容。
二、斜坡中的应力分布特征
斜坡中的应力分布特征决定了斜坡变形破坏的形式和机制，对斜坡稳定性评价和合理防治措施有一定意义。
1．斜坡中应力状态的变化
天然岩土体中的应力分布比较复杂，除普遍存在的自重应力外，有时还有构造应力、热应力、地下水应力等。
在斜坡形成过程中，由于临空面的产生，坡面附近的岩土体发生斜荷回弹，引起应力重分布和应力分异、应力集中等效应。
2．影响斜坡应力分布的因素
（1）岩体初始应力的影响
（2）坡形的影响
（3）岩土体性质和结构的影响
三、斜坡变形破坏的类型：
斜坡的变形与破坏，是斜坡发展演化过程中的两个不同阶段，变形属量变阶段，破坏则是质变阶段，它们是一个累进破坏过程。
1．斜坡变形
斜坡变形按其机制可分为拉裂、蠕滑和弯折倾倒三种型式。
（1）拉裂：在斜坡岩土体内拉应力集中部位或张应力带内，形成的张裂隙变形型式。
（2）蠕滑：斜坡岩土体沿局部滑移面向临空方向的缓慢剪切变形。
（3）弯折倾倒：由陡倾板（片）状岩石组成的斜坡，当走向与坡面平行时，
在重力作用下所发生的向临空方向同步弯曲的现象。
2．斜坡破坏
斜坡岩土体中的局部变形滑移，使分裂面逐渐发展，互相连接，并与外界贯通，使部分岩土体沿一连续的分离面与坡体分离，分离的岩土体在连续降雨、地震或坡脚掏空等触发因素影响下，以一定的加速度进行运动，此时斜坡就完成了变形至破坏的转变。
（1）崩塌：斜坡岩土体中被陡斜的张性破裂面分割的块体突然脱离母体并以垂直运动为主，翻滚跳跃而下，这种现象和过程称为崩塌。
崩塌一般发生在厚层坚硬脆性岩体中，一般发生在60以上的高陡斜坡处。
（2）滑坡：斜坡上的岩土体，沿着贯通的剪切面（带），产生以水平运动为主的现象，称为滑坡。
滑坡在运动过程中基本保持了岩土的完整性，且较平缓的斜坡中仍可发生。滑坡的机制是某一面上剪应力超过了该面上的抗剪强度。滑坡是斜坡破坏方式中，分布最广、危害最为严重的一种。
四、滑坡
1．滑坡的形态要素：滑坡体；滑坡床；滑动面；滑坡周界；滑坡壁滑坡台阶；滑坡舌；滑坡裂隙。
2．滑坡的识别
在实际滑坡调查工作中，主要是通过航空遥感信息、地面地质测绘和勘探试验方法进行的。
3．滑坡的分类
4．滑坡活动的阶段性
滑坡的发生、发展演化过程是一个累进变形破坏过程，而且往往具有多次周期性活动的特点。
蠕动变形阶段；滑动破坏阶段；渐趋稳定阶段
五、影响斜坡稳定性的因素
1．岩土类型和性质
岩土类型和性质是影响斜坡稳定性的根本因素，在坡形（坡高和坡角）相同条件下，岩土体愈坚硬，抗变形能力愈强，斜坡稳定性愈好。
2．岩体结构及地质构造
岩质斜坡的变形破坏多数是受岩体中软弱面控制的，所以结构面的成因、性质、延展特点、密度以及不同方向结构面的组合关系等是相当重要的。
3．地形地貌条件
4．水的作用
水对斜坡稳定性的影响很大，包括软化作用、冲刷作用、静水压力和动水压力作用、浮力作用等。
5．地震
地震对斜坡稳定性影响，是因为水平地震力使法向压力削减和下滑力增强，促使斜坡易于滑动。此外，强烈地震的振动，使地震带附近岩土体结构松动，也给斜坡稳定带来威胁。
五、滑坡的预测预报
按时空概念，滑坡的预测预报应明确区分。滑坡预测指的是滑坡可能发生的空间位置的判定；而滑坡预报指的是滑坡可能发生时间的判定。
1．滑坡预测
滑坡预测的基本内容：滑坡可能发生的地段、规模、类型、运动方式、运动速度和可能造成的危害。可分为：区域性预测、地区性预测和场地预测。
滑坡空
间预测的基础是滑坡形成条件的分析。通过工程地质调查，在搜集大量野外第一性资料的基础上，具体分析各种因素在区域（地区或场地）滑坡形成中所引起的作用，然后将各因素按一定的原则和方法进行组合，来预测不同地段发生滑坡的可能性。
滑坡预测的途径有因子叠加法和综合指标法。
2．滑坡预报
滑坡预报可分为区域性中长期预报和场地短期预报两种。
滑坡预报的途径有宏观征兆预报和观测资料预报。
（1）宏观征兆预报
与地震一样，滑坡发生前也往往出现一些宏观征兆。如：地形变、地表裂缝、地物标志的移动、坡体前缘的浅层坍塌、地下冒出浑泉和泥浆、地声、动物异常反映等现象。
（2）观测资料预报
这种方法是对滑坡进行变形位移的动态观测，随后分析计算观测资料以作出预报。
七、斜坡变形破坏的防治
斜坡变形破坏的防治应贯彻“以防为主，及时治理的原则。
以防为主，指的是对不稳定结构类型的斜坡预先采取措施，以防止变形；工程布置应尽量绕避严重不稳定斜坡地段，或采取相应的设计方案。
及时治理，指的是对已发生变形的斜坡应及时采取治理措施，使之不再继续向破坏的方向发展，以保证工程顺利施工和安全使用。
1．抗滑工程
（1）挡土墙
（2）抗滑桩
（3）锚杆（索）
（4）支撑
2．排水：排水包括排除地表水和地下水。排水措施一般与其它防治措施配合使用。
3．减荷反压
4．防冲护坡
5．土质改良
6．防御绕避
第四节 岩溶工程地质作用
一、概述
岩溶作用：地下水和地表水对可溶性岩石的破坏和改造作用。
岩溶（Karsts）：这种作用及其所产生的地貌现象和水文地质现象的总称。如溶沟、溶槽、溶洞、暗河等
岩溶对工程建设的影响非常大：水利水电建设中，因库坝位址选择不当，岩溶洞穴导致库水渗漏，影响水库的效益和正常使用；在岩溶区修建隧道、地下洞库和开采矿产，一旦揭穿高压岩溶管道水时，就会造成大量突水，有时挟有泥沙喷射，给施工带来严重困难，甚至淹没坑道，造成机毁人亡等事故；在覆盖型岩溶区，土洞的发育及地表塌陷对农田和各种建筑物造成严重破坏。
二、岩溶的形成条件
1．岩石具有可溶性：碳酸盐 岩，硫酸盐岩，卤素岩
2．有溶蚀能力的水：CO2
3．可溶岩有透水性
4．循环交替的水流
三、岩溶与工程建设
1．城镇供水和洪涝灾害问题
在岩溶发育地区，由于地面常见漏斗、落水洞，地下又分布有岩溶管道组成的地下河系，地表水很快消潜到地下致使地表缺水；另一方面，在雨季，山洪汇集，而地表或地下管道宣泄
能力不足，乃致地下水位急骤上升，从地下洞穴溢出，造成洪涝灾害。
2．水利水电工程中的库坝渗漏问题
在岩溶发育地区兴修水利水电工程，由于地表与地下、库区与邻谷、低地的岩溶形态互相沟通，而难以成库蓄水，是水利水电工程建设中的一大难题。
3．城镇、厂、矿地区因地下水位下降而引起地面坍塌和环境问题
4．工业与民用建筑地基稳定问题
5．地下工程中的洞室稳定和涌水问题
第七章 不同类型工程的地质问题
第二节 道路、桥梁的工程地质问题
道路常要穿过不同地质条件地区，会遇到各种地质问题，如泥石流、滑坡、崩塌、岩溶、沼泽地带、软土层、冻融带等。
为维持道路的坡度，在通过地形复杂地区常有大量的填方和挖方，所以人工边坡的稳定性成为主要的工程地质问题。道路要经过各种地貌、地形条件，要修建很多隧洞、桥、涵、站场、挡墙，也会遇到各种类型的工程地质问题。
如焦（作）枝（城）线的南段遇到膨胀土边坡的长期稳定问题；淮南线的裕溪口和杭甬线的宁波段均遇到在软土上高路堤的稳定问题；杭甬高速公路（绍兴段）和沪宁高速公路均遇到软土地段，需要作工程的加固。
设计施工过程中，需要工程地质评价的主要问题有：线路基本方向的选定；地质条件不良地段的定线和防护措施的设计；路基设计，路堑的允许坡度设计；大型建筑物如枢纽站的建筑条件；桥梁、隧道的建筑条件；供水的地下水源；天然建筑材料。
当道路跨越河流、山谷或与其他交通线路交叉时，要修建（立交）桥梁。我国成昆铁路全长1083km，而大中桥梁（800余座）占长80 km。
因桥梁的上部荷载很大，且受偏心动荷载，要防止水流对基础岩土的冲刷，所以桥梁的基础一般是深埋的单个墩台基础。由于桥梁的结构特点和传力方式不同——如梁式桥、拱桥、斜拉桥和悬索桥等，对地基的要求也不同。
桥梁所处地质环境一般较复杂，常遇到一些工程地质问题。在明挖基坑施工时常产生边坡滑动、塌坍、牵动部分斜坡山体而滑移；位于河床中的桥墩常通基坑涌水，水流底蚀掏空等问题。
研究、预防和处理这些问题对保证建桥的安全是十分重要的。
在设计桥梁时，需要有：桥址和桥型选择的工程地质评价；桥梁地基基础设计的工程地质评价；施工条件的工程地质评价。
一、不同地区道路走线及桥址、桥型选择的工程地质评价
1．泥石流区的道路定线 在泥石流发生严重的地段应尽量绕避，当无法避开而必须通过时，应根据泥石流的特性，从受其影响较小的部位，以最经济、安全的方式通过，可以采用疏导或