造价工程师《建设工程技术与计量土建》讲义常见工程地质问题及其处理方法工程地质对工程建设的影响.docx
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造价工程师《建设工程技术与计量土建》讲义常见工程地质问题及其处理方法工程地质对工程建设的影响
第三节常见工程地质问题及其处理方法
【考点14】一、特殊地基
原则:
浅的挖除换土,深的打桩或水泥浆灌浆和连续墙,裂隙和碎软的水泥浆灌浆。
护坡支护。
1、松散、软弱土层。
1、对不满足承载力要求的松散土层,如砂和砂砾石地层等,可挖除,也可采用固结灌浆、预制桩或灌注桩、地下连续墙或沉井等加固;
2、对不满足抗渗要求的,可灌水泥浆或水泥黏土浆,或地下连续墙防渗;
3、对于影响边坡稳定的,可喷射混凝土或用土钉支护。
4、对不满足承载力的软弱土层,如淤泥及淤泥质土,浅层的挖除,深层的可以采用振冲等方法用砂、砂砾、碎石或块石等置换。
2、风化、破碎岩层。
1、风化一般在地基表层或破碎岩层有的较浅,可以挖除。
2、有的埋藏较深,如断层破碎带,可以用水泥浆灌浆加固或防渗;
3、影响边坡稳定的,可喷混凝土或挂网喷混凝土罩面,必要时配合注浆和锚杆加固。
4、裂隙发育岩层对于影响边坡稳定的,采用锚杆加固。
5、对结构面不利交汇切割和岩体软弱破碎的地下工程围岩,地下工程开挖后,要及时采用支撑、支护和衬砌。
支撑多采用柱体、钢管排架、钢筋或型钢拱架,拱架的间距根据围岩破碎的程度决定。
支护多采用土钉、锚杆、锚索和喷射混凝土等联合支护方式。
衬砌多用混凝土和钢筋混凝土,也可采用钢板衬砌。
3、断层、泥化软弱夹层。
1、浅埋的尽可能清除回填,深埋的注水泥浆处理;
2、浅埋的泥化夹层,尽可能清除回填,深埋的一般不影响承载能力。
3、断层、泥化软弱夹层可能是基础或边坡的滑动控制面的,又不便清除回填的,根据埋深和厚度,可采用锚杆、预应力锚索、抗滑桩等进行抗滑处理。
4、滑坡发生往往与水有很大关系,渗水降低滑坡体尤其是滑动控制面的摩擦系数和粘聚力,要注重在滑坡体上方修筑截水设施,在滑坡体下方筑好排水设施。
5、防止滑坡,经过论证可以在滑坡体的上部刷方减重,未经论证不要扰动滑坡体。
6、在滑坡体坡脚采用挡土墙、抗滑桩等支挡措施。
7、采用固结灌浆等措施改善滑动面和滑坡体的抗滑性能。
8、当地下水发育影响到边坡或围岩稳定时,要及时采用洞、井、沟等措施导水、排水,降低地下水位。
4、岩溶与土洞。
1、可挖除洞内软弱充填物后回填石料或混凝土。
2、不方便挖填的,可采用长梁式、桁架式基础或大平板等方案跨越洞顶,也可对岩溶进行裂隙钻孔注浆,对土洞进行顶板打孔充砂、砂砾,或做桩基处理。
【例题】以下说法正确的有()。
A.松散、软弱土层对不满足承载力要求的松散土层可挖除,也可采用锚杆加固
B.裂隙发育岩层对于影响基础承载力的,采用锚杆加固
C.断层、泥化软弱夹层采用固结灌浆等措施改善滑动面和滑坡体的抗滑性能
D.岩溶与土洞可挖除洞内软弱充填物后回填石料或混凝土
E.深埋的泥化夹层一般不影响承载能力
【答案】CDE
【解析】A错误,不能采用锚杆加固。
B错误,裂隙发育岩层对于影响边坡稳定的,采用锚杆加固。
【2016真题】加固断层破碎地基最常用的方法()。
A.灌浆
B.锚杆
C.抗滑桩
D.灌注桩
【答案】A
【解析】断层破碎带,可以用水泥浆灌浆加固或防渗。
【考点15】二、地下水的影响
1、地下水对土体和岩体的软化
2、地下水位下降引起软土地基沉降:
由于土层的不均匀性和边界条件的复杂性,降水漏斗往往是不对称的。
3、动水压力产生流砂和潜蚀。
(1)按其严重程度可分下列三种:
轻微流砂;中等流砂;严重流砂。
如果在沉井施工中产生严重流砂,那么沉井就突然下沉,无法用人力控制,以致沉井发生倾斜,甚至发生重大事故。
(2)如果地下水渗流产生的动水压力小于土颗粒的有效重度,即渗流水力坡度小于临界水力坡度。
那么,虽然不会发生流沙现象,但是土中细小颗粒仍有可能寿过粗颗粒之间的孔隙被渗流携带而走。
时间长了,在土层中将形成管状空洞,使土体结构破坏,强度降低,压缩性增加,这种现象称之为机械潜蚀。
4、地下水的浮托作用。
1、如果基础位于粉土、砂土、碎石土和节理裂隙发育的岩石地基上,则按地下水位100%计算浮托力;
2、如果基础位于节理裂隙不发育的岩石地基上,则按地下水位50%计算浮托力;
3、如果基础位于黏性土地基上,其浮托力较难确切地确定,应结合地区的实际经验考虑。
5.承压水对基坑的作用。
承压水头是否会冲毁基坑底部的黏性土层,通常用压力平衡概念进行验算:
黏性土的重度*基坑开挖后黏性土层的厚度
=相对于含水层顶板的承压水头值*地下水的重度
基坑底部黏性土层的厚度必须满足下式:
基坑开挖后黏性土层的厚度
>[地下水的重度*相对于含水层顶板的承压水头值/黏性土的重度]*K
式中K—安全系数,一般取1.5~2.O,主要视基坑底部黏性土层的裂隙发育程度及坑底面积大小而定。
不满足上式的则必须用深井抽汲承压含水层中的地下水,使其承压水头下降。
6.地下水对钢筋混凝土的腐蚀。
【2009真题】下列关于地下水影响边坡稳定性,叙述错误的是()。
A.地下水改变岩体的构造
B.地下水对岩体会产生浮力
C.地下水使岩石软化或溶蚀
D.在寒冷地区,地下水渗入裂隙结冰膨胀
【答案】A
【解析】地下水不能改变岩体构造,地下水对土体和岩体有着软化作用。
【2011真题】关于地下水以下正确的说法有()。
A.地下水能够软化和溶蚀边坡岩体,导致崩塌或和滑坡
B.地下水增加了岩体重量,提高了下滑力
C.地下水产生静水浮托力,提高了基础抗滑稳定性
D.地下水产生静水压力或动水压力,提高岩体稳定性
E.地下水对岩体产生浮托力,使岩体重量相对减轻,稳定性下降
【答案】ABE
【解析】地下水产生静水浮托力,降低了基础抗滑稳定性;地下水产生静水压力或动水压力,降低岩体稳定性。
【例题】地下水的浮托作用。
以下说法正确的有()。
A.如果基础位于碎石土和节理裂隙发育的岩石地基上,则按地下水位100%计算浮托力
B.如果基础位于粉土、砂土、的岩石地基上,则按地下水位50%计算浮托力
C.如果基础位于节理裂隙不发育的岩石地基上,则按地下水位100%计算浮托力
D.如果基础位于节理裂隙不发育的岩石地基上,则按地下水位50%计算浮托力
E.如果基础位于黏性土地基上,其浮托力较难确切地确定
【答案】ADE
【解析】地下水的浮托作用。
如果基础位于粉土、砂土、碎石土和节理裂隙发育的岩石地基上,则按地下水位100%计算浮托力;如果基础位于节理裂隙不发育的岩石地基上,则按地下水位50%计算浮托力;如果基础位于黏性土地基上,其浮托力较难确切地确定,应结合地区的实际经验考虑。
【2014真题】在渗流水力坡度小于临界水力坡度的土层中施工建筑物深基础时,可能出现()。
A.轻微流砂
B.中等流砂
C.严重流砂
D.机械潜蚀
【答案】D
【解析】如果地下水渗流产生的动水压力小于土颗粒的有效重度,即渗流水力坡度小于临界水力坡度,可能出现机械潜蚀。
【2016真题】下列导致滑坡的因素中最普通最活跃的因素是()。
A.地层岩性
B.地质构造
C.岩体构造
D.地下水
【答案】D
【解析】导致滑坡的因素中最普通最活跃的因素是地下水。
三、边坡稳定
【考点16】
(一)影响边坡稳定因素
影响边坡稳定性的因素有内在因素与外在因素两个方面。
①内在因素有组成边坡岩土体的性质、地质构造、岩体结构、地应力等,它们常常起着主要的控制作用;
②外在因素有地表水和地下水的作用、地震、风化作用、人工挖掘、爆破以及工程荷载等。
l.地貌条件
深沟峡谷地区,陡峭的岸坡是容易发生边坡变形和破坏的地形条件。
2.地层岩性
地层岩性对边坡稳定性的影响很大,软硬相间,并有软化、泥化或易风化的夹层时,最易造成边坡失稳。
(1)侵入岩、沉积岩以及片麻岩、石英岩等构成的边坡,
一般稳定程度是较高。
只有在节理发育、有软弱结构面穿插且边坡高陡时,才易发生崩塌或滑坡现象。
(2)喷出岩边坡,如玄武岩、凝灰岩、火山角砾岩、安山岩等,
其原生的节理,尤其是柱状节理发育时,易形成直立边坡并易发生崩塌。
(3)含有黏土质页岩、泥岩、煤层、泥灰岩、石膏等夹层的沉积岩边坡,
最易发生顺层滑动,或因下部蠕滑而造成上部岩体的崩塌。
(4)千枚岩、板岩及片岩。
岩性较软弱且易风化,在产状陡立的地段,临近斜坡表部容易出现蠕动变形现象。
当受节理切割遭风化后,常出现顺层(或片理)滑坡。
(5)具有垂直节理且疏松透水性强的黄土,
浸水后易崩解湿陷。
当受水浸泡或作为水库岸边时,极易发生崩塌或塌滑现象。
(6)崩塌堆积、坡积及残积层地区,
其下伏基岩面常常是一个倾向河谷的斜坡面。
当有地下水在此受阻,并有黏土质成分沿其分布时,极易形成滑动面,从而使上部松散堆积物形成滑坡。
3.地质构造与岩体结构
地质构造因素包括褶皱、断裂、区域新构造运动及地应力等,这些对岩质边坡的稳定也是主要因素。
褶皱、断裂发育地区,常是岩层倾角大,甚至陡立,断层、节理纵横切割,构成岩体中的切割面和滑动面,形成有利于崩塌、滑动的条件,并直接控制着边坡破坏的形成和规模。
4.地下水作用
(1)地下水会使岩石软化或溶蚀,导致上覆岩体塌陷,进而发生崩塌或滑坡。
(2)地下水产生静水压力或动水压力,促使岩体下滑或崩倒。
(3)地下水增加了岩体重量,可使下滑力增大。
(4)在寒冷地区,渗入裂隙中的水结冰,产生膨胀压力,促使岩体破坏倾倒。
(5)地下水产生浮托力,使岩体有效重量减轻,稳定性下降。
【2011真题】关于地下水以下正确的说法有()。
A.地下水能够软化和溶蚀边坡岩体,导致崩塌或和滑坡
B.地下水增加了岩体重量,提高了下滑力
C.地下水产生静水浮托力,提高了基础抗滑稳定性
D.地下水产生静水压力或动水压力,提高岩体稳定性
E.地下水对岩体产生浮托力,使岩体重量相对减轻,稳定性下降
【答案】ABE
【解析】C、D错误,地下水产生静水压力或动水压力,促使岩体下滑或崩倒。
地下水增加了岩体重量,可使下滑力增大。
【2011真题】地层岩性对边坡稳定性影响较大,能构成稳定性相对较好边坡的岩体是()。
A.沉积岩
B.页岩
C.泥灰岩
D.板岩
【答案】A
【解析】侵入岩、沉积岩以及片麻岩、石英岩等构成的边坡一般稳定程度是较高。
只有在节理发育、有软弱结构面穿插且边坡高陡时,才易发生崩塌或滑坡现象。
【考点17】
(二)不稳定边坡的防治措施
l.防渗和排水
一般是在滑坡体外围布置截水沟槽。
大的滑坡体尚应在其上部部位布置一些排水沟,同时要整平坡面。
针对已渗入滑坡体的水,通常是采用地下排水廊道,利用它可截住渗透的水流或将滑坡体中的积水排出滑坡体以外。
另外也有采用钻孔排水的方法,即利用若干个垂直钻孔,打穿滑坡体下部的不透水层,将滑坡体中的水流到其下伏的另一个透水性较强的岩层中去。
2.削坡
削坡是将陡倾的边坡上部的岩体挖除,一部分使边坡变缓,同时也可使滑体重量减轻,以达到稳定的目的。
削减下来的土石,可填在坡脚,起反压作用,更有利于稳定。
采用这种方法时,要注意滑动面的位置,否则不仅效果不显著,甚至更会促使岩体不稳。
3.支挡建筑
支挡建筑主要是在不稳定岩体的下部修建挡墙或支撑墙(或墩)。
材料用混凝土、钢筋混凝土或砌石。
支挡建筑物的基础要砌置在滑动面以下。
若在挡墙后增加排水措施,效果更好。
4.锚固措施
锚固措施,有锚杆(或锚索)和混凝土锚固桩两种类型,其原理都是提高岩体抗滑(或抗倾倒)能力。
预应力锚索或锚杆:
适用于加固岩体边坡和不稳定岩块。
锚固桩(或称抗滑桩)
适用于浅层或中厚层的滑坡体滑动。
它是在滑坡体的中、下部开挖竖井或大口径钻孔,然后浇灌钢筋混凝土。
垂直于滑动方向布置一排或
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