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土建计量2023年版
一建计量2023版，只做了第一张，字太多了，汇总了岩体的特征、 地下水的类型与特征、常见工程地质问题及其处理方法、工程地址对工程建设的影响等详细知识点，希望对大家有所帮助！
编辑于2024-07-09 09:33:07- 一级造价工程师
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土建计量2023年版
第一章 工程地质
第一节 岩体的特征
一：岩体的结构
1.岩石：
岩石的主要矿物。矿物是存在于地壳中的具有一定化学成分和物理性质的自然元素和化合物。构成岩石的矿物为造岩矿物。物理性质是鉴别矿物的主要依据，矿物的颜色分为自色（可以作为鉴别依据）、他色、假色。颜色可以鉴别矿物的成分和结构，光泽可以鉴别风化程度，硬度鉴别矿物类别。 硬度1-10分别为：1滑石、2石膏、3方解石、4萤石、5磷灰石、6长石、7石英、8黄玉、9刚玉、10金刚石。指甲2-2.5度、小刀5-5.5度，钢刀6-7度.
岩石的成因：岩浆岩（火成岩）、沉积岩（水成岩）、变质岩。
岩浆岩分为喷出岩、侵入岩（深层岩、浅层岩）深层岩尝形成岩基等大型入侵体。以中粗颗粒为主，致密坚硬，孔隙率小，透水性弱，抗水性强，故常被选为理想的建筑基础，如花岗岩、正长岩、闪长岩、辉长岩。浅层岩多以岩床。岩墙、岩脉等状态产出，有时相互穿插；颗粒细小岩石强度高不易风化，但与周围岩体接触部位节理裂隙发育，岩石破碎，风化蚀变严重，透水性增大。如如花岗斑岩、闪长玠岩、辉绿岩、脉岩。喷出岩是指喷出地表形成的岩浆岩。一般呈原生孔隙和节理发育，产状不规 则，厚度变化大，岩性很不均匀，比侵入岩强度低，透水性强，抗风能力差，如流纹岩、粗面 岩、安山岩、玄武岩、火山碎屑岩。
沉积岩。沉积岩（水成岩）是在地壳表层常温常压条件下，由风化产物、有机物 质和某些火山作用产生的物质，经风化、搬运、沉积和成岩等一系列地质作用而形成的层 状岩石。沉积岩主要有碎屑结构、泥质结构、晶粒结构、生物结构（由生物遗体组成的结构）。沉积岩的构造是指沉积岩各个组成部分的空间分布和排列方式。常见的构造有层理 构造、层面构造、结核（与周围沉积岩不同的、规模不大的团块体）、生物成因构造（如 生物礁体、叠层构造、虫迹、虫孔等）。根据沉积岩的组成成分、结构、构造和形成条件，可分为碎屑岩类（如砾岩、砂岩、粉砂岩）、黏土岩类（如泥岩、页岩）、化学岩及生物化学岩类（如石灰岩、白云岩、泥灰岩等）。
2.土：岩石在风化作用下形成的大小悬殊的颗粒，在各种自然环境中形成的堆积物。
土的组成。土是由颗粒（固相）、水溶液（液相）和气（气相）所组成的三相体 系，各种土的颗粒大小和矿物成分差别很大，土的三相间的数量比例也不尽相同，而且土 粒与其孔隙水溶液及环境水之间又有复杂的物理化学作用。根据组成土的固体颗粒矿物成分的性质及其对土的工程性质影响不同，组成土的固体颗粒矿物可分为原生矿物、不溶于水的次生矿物、可溶盐类及易分解的矿物、有机质四种。
土的构造是指整个土层（土体）构成上的不均匀性特征的总合，反映土体力学性 质和其他工程性质的各向异性或土体各部位的不均匀性，是决定勘探、取样或原位测试布 置方案和数量的重要因素之一。整个土体构成上的不均匀性包括：层理、夹层、透镜体、结核、组成颗粒大小悬殊及裂隙特征与发育程度等。这种构成上的不均匀性是由于土的矿 物成分及结构变化所造成的。一般土体的构造在水平方向或竖直方向变化往往较大，受成 因控制。土的构造特征和结构特征一样，也是在它生成过程中各有关因素作用下形成的。对于每种成因类型的土体，都具有其各自特有的构造。
土的分类。
根据有机含量分类。根据土中有机质含量分为无机质土、有机质土、泥炭质土和泥炭。根据颗粒级配和塑性指数分类，根据颗粒级配和塑性指数分为碎石土、砂土、粘性土和粉土，碎石土是粒径大于2mm的颗粒含量超过全重50%的土，按颗粒级配和颗粒形状分为漂石、填石、明石、碎石、圆砾和角砾；砂土是粒径大于2mm的颗粒含量不超过全重50%，且粒径大于0.075mm的颗粒含量超过全重50%的土；黏性土是塑性指数大于10的土，分为粉质黏土和黏土；粉土是粒径大于0.075mm的颗粒不超过全重50%，且塑性指数小于或等于10的土。
根据地址成因分析。可分为残积土、坡积土、红积土、冲积土、淤积土、冰积土和风积土等。
根据颗粒大小及含量分类。土可分为巨力土、粗粒土、细粒土等。
3结构面：结构面是切割岩体的各种地质界面的统称，是一些具有一定方向，延展较广较薄的二 维地质界面，如层面、沉积间断面、节理、裂隙、裂缝、断层等，也包括厚度较薄的软弱 夹层。结构面的特征是影响结构面强度及其他性能的重要因素，一般从方位、间距、延续 性、粗糙度、结构面侧壁强度、张开度、充填物、渗流、节理组数、块体大小等方面来描 述结构面的特征。层面、节理、裂隙、裂缝、断层等结构面的空间位置定义为结构面的产 状。结构面的产状由走向、倾向和倾角三个要素表示。并且，层面的产状还代表所在岩层的空间位置。
(1）结构面的走向，即结构面在空间延伸的方向，用结构面与水平面交线即走向线的方 位角或方向角表示。走向线两端延伸方向均是走向，虽相差180°，但是表示的是同一走向。
(2）结构面的倾向，即结构面在空间的倾斜方向，用垂直走向顺倾斜面向下引出的一 条射线对水平面投影的指向表示。
(3）结构面的倾角，即结构面在空间倾斜角度的大小，用结构面与水平面所夹的锐角 表示。 另外，近似平面的坡面和壁面的空间位置，也可用其走向、倾向、倾角表示。
节理组数的多少决定了岩石的块体大小及岩体的结构类型，可以根据节理组数划分结 构面发育程度。
4地质构造
(1）水平构造和单斜构造。水平构造是未经构造变动的沉积岩层仍基本保留形成时的 原始水平产状的构造。先沉积的老岩层在下，后沉积的新岩层在上。单斜构造是原来水平 的岩层，在受到地壳运动的影响后，产状发生变动形成岩层向同一个方向倾斜的构造，这 种产状往往是褶曲的一翼、断层的一盘，或者是局部地层不均匀上升或下降形成的。
(2）褶皱构造。褶皱构造是组成地壳的岩层，受构造力的强烈作用，使岩层形成一系列波状弯曲而未丧失其连续性的构造，它是岩层产生的塑性变形。绝大多数褶皱是在水平 挤压力作用下形成的，但也有少数是在垂直力或力偶作用下形成的。褶皱构造在层状岩层中常见，在块状岩体中则很难见到。褶曲是褶皱构造中的一个弯曲，两个或两个以上褶曲的组合构成褶皱构造，每一个褶 曲都有核部、翼、轴面、轴及枢纽等几个褶曲要素。褶曲的基本形态是背斜和向斜。背斜褶曲是岩层向上拱起的弯曲，以褶曲轴为中心向两翼倾斜。当地面受到剥蚀而出露有不同地质年代的岩层时，较老的岩层出现在褶曲的轴部，从轴部向两翼，依次出现的是渐新的岩层。向斜褶曲是岩层向下凹的弯曲，其岩层的倾向与背斜相反，两翼的岩层都向褶曲的轴部倾斜。当地面遭受剥蚀，在褶曲轴部出露的是较新的岩层，向两翼依次出露的是较老的岩层。在褶皱比较强烈的地区，一般都是线形的背斜与向斜相间排列，以大体一致的走向平 行延伸，有规律地组成不同形式的褶皱构造。工程所遇到的具体构造往往是一个一个的褶 曲或是大型褶曲构造的一部分。不论是背斜褶曲还是向斜褶曲，在褶曲的翼部遇到的，基 本上是单斜构造，一般对建筑物地基没有不良影响，但对路基或隧道走向的选择有影响。
1）对于深路堑和高边坡来说，仅就岩层产状与路线走向的关系而言，路线垂直岩层走向，或路线与岩层走向平行但岩层倾向与边坡倾向相反时，对路基边坡的稳定性是有利的。不利的情况是路线走向与岩层的走向平行，边坡与岩层的倾向一致。如在云母片岩、绿泥石片岩、滑石片岩、千枚岩等松散岩石分布地区，坡面易发生风化剥蚀，产生严重碎 落坍塌，对路基边坡及路基排水系统会造成经常性的危害。最不利的情况是路线与岩层走向平行，岩层倾向与路基边坡一致，而边坡的倾角大于（陡于）岩层的倾角。如在石灰 岩、砂岩与黏土质页岩互层，且有地下水作用时，在路堑开挖过深、边坡过陡或者由于软弱构造面暴露，易引起斜坡岩层发生大规模的顺层滑动，破坏路基稳定。
2）对于隧道工程来说，褶曲构造的轴部是岩层倾向发生显著变化的地方，是岩层应力最集中的地方，容易遇到工程地质问题，主要是由于岩层破碎而产生的岩体稳定问题和 向斜轴部地下水的问题。因此，隧道一般从褶曲的翼部通过是比较有利的。
断裂构造。断裂构造是构成地壳的岩体，受力作用发生变形，当变形达到一定程 度后，使岩体的连续性和完整性遭到破坏，产生各种大小不一的断裂，它是地壳上层常见 的地质构造，其分布很广，特别在一些断裂构造发育的地带，常成群分布，形成断裂带。根据岩体断裂后两侧岩块相对位移的情况，将其分为裂隙和断层两类。
1）裂隙。裂隙也称为节理，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。在数值上一般用裂隙率表示，即岩石中裂隙的面积与岩石总 面积的百分比，裂隙率越大，表示岩石中的裂隙越发育。反之，则表示裂隙不发育。根据裂隙的成因，一般分为构造裂隙和非构造裂隙两类。构造裂隙是岩体受地应力作用随岩体变形而产生的裂隙。由于构造裂隙在成因上与相 关构造（如褶曲、断层等）和应力作用的方向及性质有密切联系，所以它在空间分布上具 有一定的规律性。按裂隙的力学性质，可将构造裂隙分为张性裂隙和扭（剪）性裂隙。张性裂隙主要发育在背斜和向斜的轴部，裂隙张开较宽，断裂面粗糙，一般很少有擦痕，裂隙间距较大且分布不匀，沿走向和倾向都延伸不远；扭（剪）性裂隙，一般多是平直闭合的裂隙，分布较密、走向稳定，延伸较深、较远，裂隙面光滑，常有擦痕，一般出现在褶曲的翼部和断层附近。扭性裂隙常沿剪切面成群平行分布，形成扭裂带，将岩体切割成板 状。有时两组裂隙在不同的方向上同时出现，交叉"X"形，将岩体切割成菱形块体。 非构造裂隙是由成岩作用、外动力、重力等非构造因素形成的裂隙。如岩石在形成过程中产生的原生裂隙、风化裂隙以及沿沟壁岸坡发育的卸荷裂隙等。其中具有普遍意义的是风化裂隙，其主要发育在岩体靠近地面的部分，一般很少达到地面以下10~15m的深 度。裂隙分布零乱，没有规律性，使岩石多成碎块，沿裂隙面岩石的结构和矿物成分也有明显变化。岩体中的裂隙，在工程上除有利于开挖外，对岩体的强度和稳定性均有不利的 影响。其破坏了岩体的整体性，促进了岩体的风化速度，增强了岩体的透水性，进而使岩 体的强度和稳定性降低。当裂隙主要发育方向与路线走向平行，倾向与边坡一致时，不论 岩体的产状如何，路堑边坡都容易发生崩塌等不稳定现象。在路基施工中，如果岩体存在裂隙，还会影响爆破作业的效果。因而，当裂隙有可能成为影响工程设计的重要因素时，应当对裂隙进行深入的调查研究，详细论证裂隙对建筑的影响，采取相应措施，以保证建 筑物的稳定和正常使用。
2）断层。断层是岩体受力作用断裂后，两侧岩块沿断裂面发生显著相对位移的断裂 构造。断层一般由四个部分组成①断层面和破碎带。断层面是指两侧岩块发生相对位移的断裂面，可以是直立的，也 可以是倾斜的，一般情况下为倾斜状态，其产状可以通过断层面的走向、倾向和倾角来表 示。规模大的断层，一般不是沿着一个简单的面发生，往往是沿着一个错动带发生，称为 断层破碎带。其宽度从数厘米到数十米不等。断层的规模越大，破碎带也就越宽，越复杂。②断层线。断层线是断层面与地面的交线，表示断层的延伸方向，其形状决定于断层。③断盘。断盘是断层面两侧相对位移的岩体。当断层面倾斜时，位于断层面上部的称 为上盘；位于断层面下部的称为下盘。若断层面直立则无上下盘之分。④断距。断距是断层两盘相对错开的距离。岩层原来相连的两点，沿断层面错开的距 离称为总断距，其水平分量称为水平断距，铅直分量称为铅直断距。根据断层两盘相对位移的情况，可分为正断层、逆断层、平推断层。正断层是上盘沿断层面相对下降，下盘相对上升的断层。它一般是受水平张应力或垂 直作用力使上盘相对向下滑动而形成的，所以在构造变动中多垂直于张应力的方向上发 生，但也有沿已有的剪节理发生。逆断层是上盘沿断层面相对上升，下盘相对下降的断层。它一般是由于岩体受到水平 方向强烈挤压力的作用，使上盘沿断层面向上错动而成。断层线的方向常和岩层走向或褶皱轴的方向近于一致，和压应力作用的方向垂直。断层面从陡倾角至缓倾角都有。平推断层是由于岩体受水平扭应力作用，使两盘沿断层面发生相对水平位移的断层。由于多系受剪（扭）应力形成，因此大多数与褶皱轴斜交，与"X"节理平行或沿该节理 形成，其倾角一般是近于直立的。这种断层的破碎带一般较窄，沿断层面常有近水平的擦痕。
岩体的结构特征
结构体特征：结构面在空间按不同组合，可将岩体切割成不同形状和大小的结构体。岩体中结构体 的形状和大小是多种多样的，根据其外形特征可大致归纳为块状、柱状、板状、楔形、菱形和锥形六种基本形态。当岩体强烈变形破碎时，也可形成片状、碎块状、鳞片状等结构 体。结构体的形状与岩层产状之间有一定的关系，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"形断裂组合，常将岩体切割成方块体、三角形柱体等。在陡立的岩层地区，由层面（或顺层错动面）、断层与剖面上的"X"形断裂组合，往往形成块体、锥形体和各种柱体。
岩体结构类型：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。(1）整体块状结构。岩体结构面稀疏、延展性差、结构体块度大且常为硬质岩石，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。因而，这类岩体具有良好的工程地质性质，往往是较理想的 各类工程建筑地基、边坡岩体及地下工程围岩。(2）层状结构。岩体中结构面以层面与不密集的节理为主，结构面多为闭合～微张 状，一般风化微弱，结合力不强，结构体块度较大且保持着母岩岩块性质，故这类岩体总 体变形模量和承载能力均较高。作为工程建筑地基时，其变形模量和承载能力一般均能满 足要求。但当结构面结合力不强，有时又有层间错动面或软弱夹层存在，则其强度和变形 特性均具各向异性特点，一般沿层面方向的抗剪强度明显的比垂直层面方向的更低，特别 是当有软弱结构面存在时更为明显。这类岩体作为边坡岩体时，一般来说，当结构面倾向 坡外时要比倾向坡里时的工程地质性质差得多。(3）碎裂结构。岩体中节理、裂隙发育、常有泥质充填物质，结合力不强，其中层状 岩体常有平行层面的软弱结构面发育，结构体块度不大，岩体完整性破坏较大。其中镶嵌 结构岩体结构体为硬质岩石，具有较高的变形模量和承载能力，工程地质性能尚好。而层 状碎裂结构和碎裂结构岩体变形模量、承载能力均不高，工程地质性质较差。(4）散体结构。岩体节理、裂隙很发育，岩体十分破碎，岩石手捏即碎，属于碎石土类。
二：岩体的力学特征
（一）岩体的变形特征：岩体的变形通常包括结构面变形和结构体变形两个部分。就大多数岩体而言，一般建 因此，设计人员所关心的主要是岩体的变形特性。岩体变形参数是由变形模量或弹性模量来反映的。由于岩体中发育有各种结构面，所 以岩体变形的弹塑性特征较岩石更为显著。不同岩体具有不同的流变特性。流变特性是岩体在外部条件不变的情况下，应力或变形随时间而变化的性质，一般有蠕变和松弛两种表现形式，蠕变是指在应力一定的条件 下，变形随时间的持续而逐渐增加的现象。松弛是指在变形保持一定时，应力随时间的增 长而逐渐减小的现象，试验和工程实践表明，岩石和岩体均具有流变性，特别是软弱岩石、软弱夹层、碎裂及散体结构岩体，其变形的时间效应明显，螨变特征显著，有些工程 建筑的失事，往往不是因为荷载过高，而是在应力较低的情况下岩体产生了蠕变。
（二）岩体的强度性质：由于岩体是由结构面和各种形状岩石块体组成的，所以，其强度同时受二者性质的控 制，一般情况下，岩体的强度既不等于岩块岩石的强度，也不等于结构面的强度，而是二者共同影响表现出来的强度。但在某些情况下，可以用岩石或结构面的强度来代替。如当 岩体中结构面不发育，呈完整结构时，岩石的强度可视为岩体强度。如果岩体沿某一结构 面产生整体滑动时，则岩体强度完全受结构面强度控制。
三：岩体的工程地质性质：
岩体的工程地质性质有赖于岩石或土和结构面的性质，许多情况是结构面发育程度、规模大小以及组合状况，对岩体的工程地质性质起主要或决定性的作用。
（一）岩石的工程地质性质
1.岩石的物理力学性质：
(1）岩石的主要物理性质。
1）重量，岩石的重量是岩石最基本的物理性质之一，一般用比重和重度两个指标表示。岩石的比重是岩石固体（不包括孔）部分单位体积的重量，在数值上等于岩石固体 颗粒的重量与同体积的水在4℃时重量的比。常见的岩石的比重一般介于2.4~3.3。岩石 的比重决定于组成岩石的矿物的比重及其在岩石中的相对含量。岩石的重度也称容重，是岩石单位体积的重量，在数值上它等于岩石试件的总重量 （包括孔腺中的水重）与其总体积（包括孔腺体积）之比，岩石重度的大小决定于岩石中矿物的比重、岩石的孔隙性及其含水情况。岩石孔腺中完全没有水存在时的重度，称为干重度：孔隙全部被水充满时的重度，称为岩石的饱和重度。般来讲，组成岩石的矿物比重大，或岩石的孔隙性小，则岩石的重度就大，在相同条件下的同一种岩石，重度大就说明岩石的结构致密、孔隙性小，岩石的强度和稳定性也较高
2）孔隙性，岩石的孔隙性用孔隙度表示，反映岩石中各种孔隙的发育程度，在数值上等于岩石中各种孔隙的总体积与岩石总体积的比，以百分数计。孔隙性对岩石的强度和稳定性产生重要的影响。岩石孔腺度的大小，主要取决于岩石的结构和构造，同时也受外 力因素的影响。未受风化或构造作用的侵入岩和某些变质岩，其孔隙度一般是很小的，而 砾岩、砂岩等一些沉积岩类的岩石，则经常具有较大的孔隙度。
3）吸水性，岩石的吸水性一般用吸水率表示，反映岩石在一定条件下（在通常大气压下）的吸水能力。在数值上等于岩石的吸水重量与同体积干燥岩石重量的比，也以百分数计。岩石的吸水率与岩石孔腺度的大小、孔隙张开程度等因素有关。岩石的吸水率大，则水对岩石颗粒间结合物的浸润、软化作用就强，岩石强度和稳定性受水作用的影响也就显著。
4）软化性，岩石的软化性是指岩石受水作用后，强度和稳定性发生变化的性质，主 要取决于岩石的矿物成分、结构和构造特征。黏土矿物含量高、孔隙度大、吸水率高的岩 石，与水作用容易软化而丧失其强度和稳定性，用软化系数作为岩石软化性的指标，在数值上等于岩石饱和状态下的极限抗压强度与 风干状态下极限抗压强度的比。其值越小，表示岩石的强度和稳定性受水作用的影响越大。
5）抗冻性，岩石孔隙中的水结冰时体积膨胀，会产生巨大的压力，岩石抵抗这种压力作用的能力，称为岩石的抗冻性，在高寒冰冻地区，抗冻性是评价岩石工程性质的一个重要指标。
(2）岩石的主要力学性质。
1）岩石的变形。岩石受力作用会产生变形，在弹性变形范围内用弹性模量和泊松比 两个指标表示。弹性模量是应力与应变之比，以"帕斯卡"为单位，用符号 Pa表示。相 同受力条件下，岩石的弹性模量越大，变形越小。即弹性模量越大，岩石抵抗变形的能力 越高。泊松比是横向应变与纵向应变的比。泊松比越大，表示岩石受力作用后的横向变形 越大。岩石并不是理想的弹性体，岩石变形特性的物理量也不是一个常数。通常所提供的弹 性模量和泊松比，只是在一定条件下的平均值。
2）岩石的强度。岩石的强度是岩石抵抗外力破坏的能力，也以"帕斯卡"为单位，用符号Pa表示。岩石受力作用破坏，表现为压碎、拉断和剪断等，故有抗压强度、抗拉 强度和抗剪强度等。抗压强度是岩石在单向压力作用下抵抗压碎破坏的能力，是岩石最基本、最常用的力学指标。在数值上等于岩石受压达到破坏时的极限应力。抗压强度主要与岩石的结构、构 造、风化程度和含水情况等有关，也受岩石的矿物成分和生成条件的影响。所以，岩石的抗 压强度相差很大，胶结不良砾岩和软弱页岩的小于20MPa，坚硬岩浆岩的大于245MPa。抗拉强度是岩石抵抗拉伸破坏的能力，在数值上等于岩石单向拉伸被拉断破坏时的最 大张应力。岩石的抗拉强度远小于抗压强度，故当岩层受到挤压形成褶皱时，常在弯曲变 形较大的部位受拉破坏，产生张性裂隙。抗剪强度是指岩石抵抗剪切破坏的能力，在数值上等于岩石受剪破坏时的极限剪应 力。在一定压应力下岩石剪断时，剪破面上的最大剪应力，称为抗剪断强度，其值一般都 比较高。抗剪强度是沿岩石裂隙或软弱面等发生剪切滑动时的指标，其强度远远低于抗剪 断强度。三项强度中，岩石的抗压强度最高，抗剪强度居中，抗拉强度最小。抗剪强度为抗压 强度的10%~40%，抗拉强度仅是抗压强度的2%~16%。岩石越坚硬，其值相差越大，软弱岩石的差别较小。岩石的抗压强度和抗剪强度，是评价岩石（岩体）稳定性的指标，是对岩石（岩体）的稳定性进行定量分析的依据。
2.岩石的分级
鉴于土和岩石的物理力学性质和开挖施工的难度，由松软至坚实共分为16级，分别 以I~XV表示，其中I~IV的4级为土，V~XV的12级为岩石。土分为一、二、三、四类，岩石分为松石、次坚石、普坚石、特坚石四类。
（二）土体的工程地质性质
1．土的物理力学性质
(1）土的主要性能参数。
(1）土的主要性能参数
1）土的含水量。土的含水量是土中水的重量与土粒重量之比。含水量是标志土的湿 度的一个重要物理指标。一般而言，土的含水量增大时，其强度会降低。
2）土的饱和度。土的饱和度是土中被水充满的孔隙体积与孔隙总体积之比。饱和度 Sr越大，表明土孔隙中充水越多。工程实际中，按饱和度将土划分为如下三种含水状态：Sr<50％是稍湿状态；Sr=50%~80％是很湿状态；Sr>80％是饱水状态。
3）土的孔隙比。土的孔隙比是土中孔隙体积与土粒体积之比，用小数表示，它是一 个重要的物理性指标，可以用来评价天然土层的密实程度。一般孔隙比小于0.6的土是密 实的低压缩性土，孔隙比大于1.0的土是疏松的高压缩性土。
4）土的孔隙率。土的孔隙率是土中孔隙体积与土的体积（三相）之比。
5）土的塑性指数和液性指数。土可分为无黏性土和黏性土。无黏性土一般指碎石土和砂土。粉土属于砂土和黏性土的过渡类型，其物质组成、结构及物理力学性质主要接近 砂土。无黏性土的紧密状态是判定工程性质的重要指标，它综合反映了无黏性土颗粒的岩 石和矿物组成、粒度组成（级配）、颗粒形状和排列等对其工程性质的影响。颗粒小于粉 砂的是黏性土，其工程性质受含水量的影响特别大。随着含水量的变化，黏性土由一种稠度状态转变为另一种状态，相应于转变点的含水量称为界限含水量，也称为稠度界限，是 黏性土的重要特性指标，对黏性土的工程性质评价及分类等有重要意义。黏性土的界限含 水量有缩限、塑限和液限。①缩限。半固态黏性土随水分蒸发体积逐渐缩小，直到体积不再缩小时的界限含水量 叫缩限，体积不再随水分蒸发而缩小的状态为固态。②塑限。半固态黏性土随含水量增加转到可塑状态的界限含水量叫塑限，也称塑性下限。③液限。由可塑状态转到流塑、流动状态的界限含水量叫液限。塑性指数。液限和塑限的差值称为塑性指数，它表示黏性土处在可塑状态的含水量变 化范围。塑性指数越大，可塑性就越强。液性指数。黏性土的天然含水量和塑限的差值与塑性指数之比，称为液性指数。液性指数越大，土质越软。
(2）土的力学性质
1）土的压缩性，是土在压力作用下体积缩小的特性。在荷载作用下，透水性大的饱 和无黏性土，其压缩过程在短时间内就可以结束。然而，黏性土的透水性低，饱和黏性＋中的水分只能慢慢排出，其压缩稳定所需的时间要比砂土长得多，其固结变形往往需要几 年甚至几十年时间才能完成。因此，必须考虑变形与时间的关系，以便控制施工加荷速 度，确定建筑物的使用安全措施。有时地基各点由于土质不同或荷载差异，还需考虑地基 的不均匀沉降。所以，对于饱和软黏性土而言，土的固结问题是十分重要的。计算地基沉降量时，必须取得土的压缩性指标，无论用室内试验或原位试验来测定它，应该力求试验 条件与土的天然状态及其在外荷作用下的实际应力条件相适应。
2）土的抗剪强度。在土的自重或外荷载作用下，土体中某一个曲面上产生的剪应力值达到了土对剪切破坏的极限抗力时，土体就会沿着该曲面发生相对滑移而失稳。土对剪切破坏的极限抗力称为土的抗剪强度。在工程实践中，土的抗剪强度涉及地基承载力、路 堤等工程边坡和天然土坡的稳定性，以及土作为工程结构物的环境时，作用于结构物上的土压力和山岩压力等问题。
2．特殊土的主要工程性质
(1）软土。软土泛指淤泥及淤泥质土，富含有机质，天然含水量大于液限，天然孔隙 比大于或等于1.0。软土的组成成分和状态特征是由其生成环境决定的，主要由黏粒和粉 粒等细小颗粒组成，其黏土矿物和有机质颗粒表面带有大量负电荷，与水分子作用非常强 烈，因而在其颗粒外围形成很厚的结合水膜，且在沉积过程中由于粒间静电引力和分子引 力作用，形成絮状和蜂窝状结构。所以，软土含大量的结合水，并由于存在一定强度的程 间连结而具有显著的结构性。由于软土的生成环境及上述粒度、矿物组成和结构特征，结 构性显著且处于形成初期，故具有高含水量、高孔隙性、低渗透性、高压缩 度、较显著的触变性和蠕变性等特性。
(2）湿陷性黄土。湿陷性黄土是指在干旱和半干旱气候条件下形成的一种特殊沉积物，颜色多呈黄色、淡灰黄色或褐黄色。颗粒组成以粉土粒（其中尤以粗粉土粒为主，粒 径为0.05~0.01mm）为主，占60%~70%，粒度大小均匀，黏粒含量较少，一般仅占 10%~20%。含水量小，一般仅占8%~20%。孔隙比大，一般在1.0左右，且具有肉眼 可见的大孔隙。具有垂直节理，常呈现直立的天然边坡。黄土按其成因可分为原生黄土和 次生黄土。黄土和黄土状土（以下统称黄土）在天然含水量时一般呈坚硬或硬塑状态，具有较高 的强度和低的或中等偏低的压缩性，但遇水浸湿后，有的即使在其自重作用下也会发生剧 烈而大量的沉陷（称为湿陷性），强度也随之迅速降低。然而，并非所有的黄土都发生湿 陷。凡天然黄土在上覆土的自重压力作用下，或在上覆土的自重压力与附加压力共同作用 下，受水浸湿后土的结构迅速破坏而发生显著下沉的，称为湿陷性黄土，否则，称为非湿陷性黄土。因此，分析、判别黄土是否属于湿陷性的、其湿陷性强弱程度以及地基湿陷类型和湿陷等级，是黄土地区工程勘察与评价的核心问题。黄土形成年代越久，由于盐分溶 滤较充分，固结成岩程度大，大孔结构退化，土质越趋密实，强度高而压缩性小，湿陷性减弱甚至不具湿陷性。形成年代越短，其特性相反。湿陷性黄土一般分为自重湿陷性和非自重湿陷性黄土两种类型，湿陷性黄土受水浸 湿后，在其自重压力下发生湿陷的，称为自重湿陷性黄土。而在其自重压力与附加压力共同作用下才发生湿陷的，称为非自重湿陷性黄土。在自重湿陷性黄土地区修筑渠道，初次放水时就可能产生地面下沉，两岸出现与渠道平行的裂缝。管道漏水后由于 自重湿陷可能导致管道折断。路基受水后由于自重湿陷而发生局部严重坍塌。地基土的自重湿陷往往使建筑物发生很大的裂缝或使砖墙倾斜，甚至使一些很轻的建筑物也受 到破坏。而在非自重湿陷性黄土地区，这类现象极为少见。所以在这两种不同湿陷性黄土 地区建筑房屋，采取的地基设计、地基处理、防护措施及施工要求等方面均应有较大差别。
(3）红黏土。红黏土是指在亚热带湿热气候条件下，碳酸盐类岩石及其间夹的其他岩 石，经红土化作用形成的高塑性黏土。红黏土一般呈褐色、棕红等颜色，液限大于50%。经流水再搬运后仍保留其基本特征，液限大于45％的坡、洪积黏土，称为次生红黏土，在相同物理指标情况下，其力学性能低于红黏土。土层中常有石芽、溶洞或土洞分布其 间，给地质勘察、设计工作造成困难。红黏土系碳酸盐类及其他类岩石的风化后期产物，其矿物成分除仍含一定数量的石英 颗粒外，大量的黏土颗粒主要由多水高岭石、水云母类、胶体SiO2及赤铁矿、三水铝土 矿等组成，不含或极少含有有机质。红黏土的一般特点是天然含水量高，一般为40%~60%，最高达90%；密度小，天然孔隙比一般为1.4~1.7，最高为2.0，具有大孔性；高塑性，塑限一般为40%~60%，最高达90%，塑性指数一般为20~50；一般呈现较高 的强度和较低的压缩性；不具有湿陷性。由于红黏土塑性很高，所以尽管天然含水量高，一般仍处于坚硬或硬可塑状态，甚至饱水的红黏土也是坚硬状态的。
(4）膨胀土。膨胀土是指含有大量的强亲水性黏土矿物成分，具有显著的吸水膨胀和 失水收缩，且胀缩变形往复可逆的高塑性黏土。膨胀土多分布于II级以上的河谷阶地或山前丘陵地区，个别处于I级阶地。呈黄、黄褐、灰白、花斑（杂色）和棕红等色。多为高分散的黏土颗粒组成。常有铁锰质及钙质结核等零星包含物。结构致密细腻，一般呈坚硬至硬塑状态，但雨天浸水剧烈变软。近地表部位常有不规则的网状裂隙，裂隙面光滑，呈 蜡状或油脂光泽，时有擦痕或水迹，并有灰白色黏土（主要为蒙脱石或伊里石矿物）充 填，在地表部位常因失水而张开，雨季又会因浸水而重新闭合。膨胀土黏粒含量多达35%~85%。其中粒径小于 0.002mm 的胶粒含量一般也占 30%~40%。塑性指数多在22~35，天然含水量接近或略小于塑限，常年不同季节变化 幅度为3%~6%，故一般呈坚硬或硬塑状态。天然孔隙比小，通常在0.50~0.80。同时，其天然孔隙比随土体湿度的增减而变化，即土体增湿膨胀，孔隙比变大。土体失水收缩，孔隙比变小。自由膨胀量一般超过40%，也有超过100％的。在天然条件下一般处于硬塑 或坚硬状态，强度较高，压缩性较低，一般易被误认为是工程性能较好的土。由于具有膨胀和收缩等特性，在膨胀土地区进行工程建筑，如果不采取必要的设计和施工措施，会导致大批建筑物的开裂和损坏，并往往是造成坡地建筑场地崩塌、滑坡、地裂等的严重不稳 定因素。同时，当膨胀土的含水量剧烈增大（例如，由于地表浸水或地下水位上升）或土 的原状结构被扰动时，土体强度会骤然降低，压缩性增高，这显然是土的内摩擦角和内聚 力都相应减小及结构强度破坏的缘故。膨胀土建筑场地与地基的评价，应根据场地的地形地貌条件、膨胀土的分布及其胀缩 性能、地表水和地下水的分布、集聚和排泄条件，并按建筑物的特点、级别和荷载情况，分析和计算膨胀土建筑场地和地基的胀缩变形量、强度和稳定性，为地基基础、上部结构 及其他工程设施的设计与施工提供依据。
(5）填土。填土是在一定的地质、地貌和社会历史条件下，由于人类活动而堆填的 土。由于我国幅员广大，历史悠久，因此，在我国大多数古老城市的地表面，广泛覆盖着各种类别的填土层，无论从堆填方式、组成成分、分布特征及其工程性质等方面，均表现出一定的复杂性。填土根据组成物质和堆填方式形成的工程性质的差异划分为以下三类：1）素填土。素填土是由碎石、砂土、粉土或黏性土等一种或几种材料组成的填土。其中不含杂质或杂质很少。按其组成物质分为碎石素填土、砂性素填土、粉性素填土和黏 性素填土。素填土经分层压实者，称为压实填土。素填土的工程性质取决于它的密实性和 均匀性，在堆填过程中，未经人工压实者，一般密实度较差，但堆积时间较长，由于土的自重压密作用，也能达到一定密实度。如堆填时间超过10年的黏性土、超过5年的粉土、超过2年的砂土，均具有一定的密实度和强度，可以作为一般建筑物的天然地基。素填土地基具有不均匀性，防止建筑物不均匀沉降是填土地基的关键。对于压实填土应保证压实 质量，保证密实度。2）杂填土。杂填土是含有大量杂物的填土，按其组成物质成分和特征分为建筑垃圾士、工业废料土、生活垃圾等。试验证明，以生活垃圾和腐蚀性及易变性工业废料为主要成分的杂填土，一般不宜作为建筑物地基；对主要以建筑垃圾或一般工业废料组成的杂填土，采用 适当（简单、易行、收效好）的措施进行处理后可作为一般建筑物地基。在利用杂填土作为地基时，应注意其不均匀性、工程性质随堆填时间而变化、含腐殖质及水化物等问题。3）冲填土。冲填土系由水力冲填泥沙形成的沉积土，即在整理和疏浚江河航道时，有计划地用挖泥船，通过泥浆泵将泥沙夹大量水分，吹送至江河两岸而形成的一种填土。冲填土的颗粒组成和成分规律与所冲填泥沙的来源及冲填时的水力条件有着密切的关系，其含水量大，透水性较弱，排水固结差，一般呈软塑或流塑状态，比同类自然沉积饱和土的强度低、压缩性高。
（三）结构面的工程地质性质
岩体的完整性、渗透性、稳定性和强度等物理力学性质取决于岩石和结构面的物理力学性质，很多情况是结构面的比岩石的影响大。对岩体影响较大的结构面的物理力学性 质，主要是结构面的产状、延续性和抗剪强度。延伸长度为5~10m的平直结构面，对地下围岩的稳定就有很大的影响，对边坡的稳定影响一般不大。结构面与最大主应力间的关系控制着岩体的强度与破坏机理，结构面展布方向与受力方向不同，岩石的强度与破坏方式不同。结构面的规模是结构面影响工程建设的重要性质。结构面的规模分为1-V级：I级指大断层或区域性断层，控制工程建设地区的稳定性，直接影响工程岩体稳定性。II级指延伸长而宽度不大的区域性地质界面。III级指长度数十米至数百米的断层、区域性节理、延伸较好的层面及层间错动等。IV级指延伸较差的节理、层面、次生裂隙、小断层及较发育的片理、劈理面等，是构成岩块的边界面，破坏岩体的完整性，影响岩体的物理力学性质及应力分布状态；IV级结构面主要控制着岩体的结构、完整性和物理力学性质，数量多且具随机性，其分布规律具 统计规律，需用统计方法进行研究，在此基础上进行岩体结构面网络模拟。V级结构面，又称微结构面。常包含在岩块内，主要影响岩块的物理力学性质，控制岩块的力学性质。上述五级结构面中，II、III级结构面往往是对工程岩体力学和对岩体破坏方式有控制意义的边界条件，它们的组合往往构成可能滑移岩体的边界面，直接威胁工程安全稳定性。工程建设要注意软弱结构面。软弱结构面是岩体中具有一定厚度的软弱带（层），与 两盘岩体相比具有高压缩和低强度等特征，在产状上多属缓倾角结构面。主要包括原生软弱夹层、构造及挤压破碎、泥化夹层及其他夹泥层等。软弱结构面多为原岩的超固结胶 结式结构变成了泥质散状结构或泥质定向结构，黏粒含量很高，含水量接近或超过塑限，密度比原岩小，常具有一定的胀缩性，力学性质比原岩差，强度低、压缩性高，易产生渗透变形。
（四）地震的震级与烈度
地震是一种地质现象，主要是由于地球的内力作用而产生的一种地壳震动现象，其中 绝大多数是伴随岩层断裂错动所产生的。火山爆发、洞穴陷落、山崩等也可引起地震，但其所占比例很小，且强度低、影响范围小。其次，还有因人类活动直接造成的地震，如爆 破引起的。此外，由人类活动导致断层错动而产生的诱发地震，如水库诱发地震等。目前，世界上有两个地需活动频繁的地震带，即阿尔卑斯﹣喜马拉雅地震带和环太平洋地震带。前者约占地震总数的15%，后者约占80%，这两个地震带都延伸到我国境内，所以我国是个 多地震的国家，尤其西南、西北、华北、东南沿海及台湾等地区，强烈地震经常发生。
1．地震震源
震源是深部岩石破裂产生地壳震动的发源地。震源在地面上的垂直投影称为震中。地 震所引起的震动以弹性波的形式向各个方向传播，其强度随距离的增加而减小。地震波首先传达到震中，震中区受破坏最大，距震中越远破坏程度越小。地面上受震动破坏程度相 同点的外包线称为等震线。地震波通过地球内部介质传播的称为体波。体波分为纵波和横 波，纵波的质点振动方向与震波传播向一致，周期短、振幅小、传播速度快；横波的质点振动方向与震波传播方向垂直，周期长、振幅大、传播速度较慢。体波经过反射、折射而沿地面附近传播的波称为面波，面波的传播速度最慢。
2．地震震级
地震是依据地震释放出来的能量多少来划分震级的。释放出来的能量越多，震级就越 大。中国科学院将地震震级分为五级：微震、轻震、强震、烈震和大灾震。其释放的能量与仪器测定的震级划分。目前，国际通用的李希特﹣古登堡震级是以距震中100km的标准地震仪所记录的最大振幅的μm数的对数表示。如记录的最大振幅是10mm，即 10 000μm，取其对数等于4,则为4级地震。
3．地震烈度 地震烈度又可分为基本烈度、建筑场地烈度和设计烈度。基本烈度代表一个地区的最 大地震烈度。建筑场地烈度也称小区域烈度，是建筑场地内因地质条件、地形地貌条件和 水文地质条件的不同而引起的相对基本烈度有所降低或提高的烈度，一般降低或提高半度至一度。设计烈度是抗震设计所采用的烈度，是根据建筑物的重要性、永久性、抗震性以及工程的经济性等条件对基本烈度的调整。设计烈度一般可采用国家批准的基本烈度，但 遇不良地质条件或有特殊重要意义的建筑物，经主管部门批准，可对基本烈度加以调整作为设计烈度。在工程建筑设计中，鉴定、划分建筑区的地震烈度是很重要的，因为一个工 程从建筑场地的选择到工程建筑的抗震措施等都与地震烈度有密切的关系。
4．震级与烈度的关系
震级与地震烈度既有区别，又相互联系。一般情况下，震级越高、震源越浅，距震中 越近，地震烈度就越高，如表1.1.5所示。一次地震只有一个震级，但震中周围地区的破 坏程度，随距震中距离的加大而逐渐减小，形成多个不同的地震烈度区，它们由大到小依 次分布。但因地质条件的差异，可能出现偏大或偏小的烈度异常区。
5．建筑抗震
(1）抗震设防分类。抗震设防的各类建筑与市政工程，均应根据其遭受地震破坏后可能造成的人员伤亡、经济损失、社会影响程度及其在抗震救灾中的作用等因素划分为下列四个抗震设防类别：特殊设防类应为使用上有特殊要求的设施，涉及国家公共安全的重大建筑与市政工程 和地震时可能发生严重次生灾害等特别重大灾害后果，需要进行特殊设防的建筑与市政工 程，简称甲类。重点设防类应为地震时使用功能不能中断或需尽快恢复的生命线相关建筑与市政工程，以及地震时可能导致大量人员伤亡等重大灾害后果，需要提高设防标准的建筑与市政工程，简称乙类。标准设防类应为除甲类、乙类、丁类以外按标准要求进行设防的建筑与市政工程，简 称丙类。适度设防类应为使用上人员稀少且震损不致产生次生灾害，允许在一定条件下适度降 低设防要求的建筑与市政工程，简称丁类。
(2）抗震设防标准。各抗震设防类别建筑与市政工程的抗震设防标准，应符合下列要求：标准设防类，应按本地区抗震设防烈度确定其抗震措施和地震作用，达到在遭遇高于当地 抗震设防烈度的预估罕遇地震影响时不致倒塌或发生危及生命安全的严重破坏的抗震设防目标。重点设防类，应按本地区抗震设防烈度提高一度的要求加强其抗震措施；但抗震设防 烈度为9度时应按比9度更高的要求采取抗震措施；地基基础的抗震措施，应符合有关规 定；同时，应按本地区抗震设防烈度确定其地震作用。特殊设防类，应按本地区抗震设防烈度提高一度的要求加强其抗震措施；但抗震设防 烈度为9度时应按比9度更高的要求采取抗震措施；同时，应按批准的地震安全性评价的 结果且高于本地区抗震设防烈度的要求确定其地震作用。适度设防类，允许比本地区抗震设防烈度的要求适当降低其抗震措施，但抗震设防烈 度为6度时不应降低。一般情况下，仍应按本地区抗震设防烈度确定其地震作用。当工程场地为I类时，对特殊设防类和重点设防类工程，允许按本地区设防烈度的要 求采取抗震构造措施。对标准设防类工程，抗震构造措施允许按本地区设防烈度降低一 度，但不得低于6度的要求采用。当工程场地为III、IV类时，抗震构造措施应比本地区抗震设防烈度要求适当提高采用。(3）抗震等级。抗震等级分为四个等级，以表示其很严重（一级）、严重（二级）、较严重（三级）及 一般（四级）四个级别。钢筋混凝土房屋应根据设防类别、设防烈度、结构类型和房屋高 度采用不同的抗震等级，并应符合相应的内力调整和抗震构造要求。以丙类建筑框架结构 的抗震等级为例，见表1.1.6。甲、乙、丁类建筑，则应在各自设防烈度调整后再确定抗震等级，其抗震措施应符合规范要求。
第二节 地下水的类型与特征
一、地下水的类型
地下水是埋藏在地表以下岩层或土层空隙（包括孔隙、裂隙和空洞等）中的水，主要是 由大气降水和地表水渗入地下形成的。在干旱地区，水蒸气也可以直接在岩石的空隙中凝成 少量的地下水。地下水的分布极其广泛，密切地联系着人类生活和经济活动的各个方面，可 以说是一种宝贵的地下资源。但是，地下水也往往给工程建设带来一定的困难和危害。根据埋藏条件，将地下水分为包气带水、潜水、承压水三大类。根据含水层的空隙性 质，地下水又分为孔隙水、裂隙水和岩溶水三个亚类。根据上述分类原则，将地下水的基 本类型列于表1.2.1。
（一）包气带水
包气带水处于地表面以下潜水位以上的包气带岩主层中，包括土壤水、沼泽水、上层 滞水以及岩层风化壳（黏土裂隙）中季节性存在的水。
（二）潜水
潜水是埋藏在地表以下第一层较稳定的隔水层以上具有自由水面的重力水，其自由表面承受大气压力，受气候条件影响，季节性变化明显。如春、夏季多雨，水位上升，冬季少 雨，水位下降。水温也随季节而有规律地变化。潜水主要分布在地表各种岩主里，多数存在于第四纪松散岩层中，坚硬的沉积岩、岩浆岩和变质岩的裂隙及洞穴中也有潜水分布。
（三）承压水
承压水也称为自流水，是地表以下充满两个稳定隔水层之间的重力水，承压水含水层上部的隔水层称为隔水顶板，下部的隔水层称为隔水底板。顶底板之间的距离为含水层厚度。
（四）裂隙水
裂隙水是指埋藏在基岩裂隙中的地下水，根据基岩裂隙成因，将裂晾水分为风化裂隙水、成岩裂隙水、构造裂隙水。
(1）风化裂隙水分布在风化裂隙中，多数为层状裂隙水，多属潜水。成岩裂隙水分布在成岩裂隙中，可以是潜水，也可以是承压水，当成岩裂障的岩层出露地表时，常赋存成岩裂隙潜水。
(3）构造裂隙水分布在构造裂隙中，由于地壳的构造运动，岩石受挤压、剪切等应力作 用形成构造裂隙，其发育程度既取决于岩石本身的性质，也取决于边界条件及构造应力分布 等因素，当构造应力分布比较均匀且强度足够时，则在岩体中形成比较密集均匀且相互连通 的张开性构造裂隙，这种裂隙常赋存层状构造裂隙水，当构造应力分布不均匀时，岩体中张 开性构造裂分布不连续、不沟通，则赋存脉状构造裂隙水，具有同一岩性的岩层，由于构造应力的差异，一些地方可能赋存层状构造裂隙水，另一些地方可能赋存脉状构造裂隙水。
（五）岩溶水
岩溶水赋存和运移于可溶岩的裂隙、溶洞（洞穴、管道、暗河）中，可以是潜水，也 可以是承压水，我国的岩溶分布比较广，特别是在南方地区，岩溶水分布很普遍，水量丰 言、对供永极为右利、但对矿床开采、地下工程和建筑工程等都会带来一些危害，根据埋藏条件，将岩溶水分为岩溶上层滞水、岩溶潜水及岩溶承压水。
二、地下水的特征
（一）包气带水的特征
包气带水埋藏浅，分布区和补给区一致；水量与水质受气候控制，季节性明显，变化 大，雨季水量多，旱季水量少，甚至干涸。包气带水对农业有很大意义，对工程意义不大。
（二）潜水的特征
潜水有两个特征，一是潜水面以上无稳定的隔水层存在，大气降水和地表水可直接渗 人，成为潜水的主要补给来源。因此，在大多数的情况下潜水的分布区与补给区是一致的，某些气象水文要素的变化能很快影响潜水的变化，潜水的水质也易于受到污染。二是潜水自水位较高处向水位较低处渗流。在山脊地带潜水位的最高处可形成潜水分水岭，自 此处潜水流向不同的方向。潜水面的形状是因时因地而异的，它受地形、地质、气象、水文等自然因素控制，并常与地形有一定程度的一致性，一般地面坡度越大，潜水面的坡度 也越大，但潜水面坡度经常小于当地的地面坡度。
（三）承压水的特征
承压水是因为限制在两个隔水层之间而具有一定压力，承压性是承压水的重要特征。因有隔水顶板存在，与地表水联系较弱，承压水受气候的影响很小，动态较稳定，不易受 污染。承压水的形成与所在地区的地质构造及沉积条件有密切关系，只要有适宜的地质构 造条件，地下水即可形成承压水，一般来说，适宜形成承压水的地质构造有两种：一为向斜构造盆地，也称为自流盆地；二为单斜构造自流斜地，但是，自然中的自流盆地与自流 斜地的含水层，埋藏条件是很复杂的，往往在同一个区域内的自流盆地和自流斜地可埋藏 多个含水层，它们有不同的稳定水位与不同的水力联系，这主要取决于地形和地质构造二 者之间的关系。当地形和构造一致时，即为正地形，下部含水层压力高，若有裂隙穿越上 下含水层，下部含水层的水通过裂补给上部含水层。反地形，情况相反，上部含水层通 过一定的通道补给下部含水层，这是因为下部含水层的补给与排泄区常位于较低的位置。
（四）裂隙水的特征
这种水运动复杂，水量变化较大，这与裂隙发育及成因有密切关系。风化裂隙水由于风化裂隙彼此相连通，因此在一定范围内形成的地下水也是相互连通 的。水平方向透水性均匀，垂直方向随深度而减弱，多属潜水，有时也存在上层滞水。如 果风化壳上部的覆盖层透水性很差时，其下部的裂隙带有一定的承压性。风化裂腺水主要受大气降水的补给，有明显季节性循环交替，常以泉水的形式排泄于河流中；成岩裂隙水 多呈层状，在一定范围内相互连通；层状构造裂除水可以是潜水，也可以是承压水，脉状构造裂水，多赋存于张开裂隙中，由于裂隙分布不连续，所以形成的裂隙各有自己独立 的系统、补给源及排泄条件，水位不一致，有一定压力，压力分布不均，水量少，水位、水量变化大。但是，不论是层状构造裂隙水还是脉状构造裂隙水，其渗透性常显示各向异 性。这是因为不同方向的构造应力性质不同，某些方向上裂张开性好，另一些方向上的 裂隙张开性差，甚至是闭合的。
（五）岩溶水的特征
在厚层灰岩的包气带中，常有局部非可溶的岩层存在，起着隔水作用，在其上部形成 岩溶上层滞水：岩溶潜水广泛分布在大面积出露的厚层灰岩地区，动态变化很大，水位变 化幅度可达数十米；岩溶地层被覆盖或岩溶层与砂页岩互层分布时，在一定的构造条件下，就能形成动态较稳定的岩溶承压水。总的来说，在岩溶地区进行工程建设，特别是地 下工程，必须弄清岩溶的发育与分布规律，因为岩溶的发育可能使工程地质条件恶化。
第三节 常见工程地质问题及其处理方法
一、特殊地基
地基对建筑物的影响很大，工程建设难免遇到一些特殊地基，必须加以处理。
（一）松散、软弱土层
松散、软弱土层强度、刚度低，承载力低，抗渗性差。对不满足承载力要求的松散土层，如砂和沙砾石地层等，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；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；对于 影响边坡稳定的，可喷混凝土护面和打土钉支护。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、沙砾、碎石或块石等置换。风化、破碎岩层，岩体松散，强度低，整体性差，抗渗性差，有的不能满足建筑物对 地基的要求。风化一般在地基表层，可以挖除。破碎岩层有的较浅，也可以挖除。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；风化、破碎处于边坡影响稳定 的，可根据情况采用喷混凝土或挂网喷混凝土护面，必要时配合灌浆和锚杆加固，甚至采 用砌体、混凝土和钢筋混凝土格构方式的结构护坡；对于裂隙发育影响地基承载能力和 抗渗要求的，可以用水泥浆灌浆加固或防渗。
（二）风化、破碎岩层
风化、破碎岩层，若体松数，强度低，整体性差。抗渗性差。有的不能离足建筑物对地基的要求，风化一般在地基表层，可以挖除。破碎岩层有的较浅，也可以挖除。有的埋藏较深，如断层破碎带，可以用水泥砂浆灌浆加固或防渗；风化、破碎处于边坡影响稳定的，可根据情况采用喷混凝土或挂网喷钢筋网护面，必要时配合灌浆和锚杆加固，甚至采用砌体、混凝土和钢筋混凝土等格构方式的结构护坡；对于裂隙发育影响地基承载能力和抗渗要求的，可以用水泥砂浆灌浆加固或防渗。
（三）断层、泥化软弱夹层
对充填胶结差，影响承载力或抗渗要求的断层，浅埋的尽可能清除回填，深埋的灌水泥浆处理；泥化夹层影响承载能力，浅埋的尽可能清除回填，深埋的一般不影响承载能 。断层、泥化软弱夹层可能是基础或边坡的滑动控制面，对于不便清除回填的，根据埋 和厚度，可采用锚杆、抗滑桩、预应力锚索等进行抗滑处理。
（四）岩溶与土洞
岩溶是可溶性岩层被水长期溶蚀而形成的各种地质现象和形态，又称喀斯特。选择岩 地区地基处理方法时，应考虑地基、基础和上部结构的共同作用。岩溶地区地基处理与 工时，应根据岩溶发育特征和地表水径流、地下水赋存条件制定截流、防渗、堵漏或疏非措施。对塌陷或浅埋溶（土）洞宜采用挖填夯实法、跨越法、充填法、垫层法进行处理；对 深埋溶（土）洞宜采用注浆法、桩基法、充填法进行处理。对落水洞及浅埋的溶沟（槽）、容蚀（裂隙、漏斗）等，宜采用跨越法、充填法进行处理。对于岩溶地区地貌、地质、水文条件复杂及塌陷量大、影响范围大的地段，可采用多种 方法综合处理。岩溶地基处理与施工时，应对岩溶水进行疏导或封堵，减少淘蚀、潜蚀。
二、地下水
地下水最常见的问题主要是对岩体的软化、侵蚀和静水压力、动水压力作用及其渗透破坏等。
（一）地下水对土体和岩体的软化
地下水使土体尤其是非黏性土软化，降低强度、刚度和承载能力。有侵蚀性的地下水 使岩石发生化学变化，也可能导致岩石的强度降低。尤其是地下水使结构面的黏结力降低 和摩擦角减小，使结构面的抗剪强度降低，造成岩体的承载力和稳定性下降。
（二）地下水位下降引起软土地基沉降
一般在沿海软土层中进行基础施工时，需要人工降低地下水位。若降水措施不当，轻 造成邻近建筑物或地下管线的不均匀沉降。重者使建筑物基础下的土体颗粒流失，甚至 掏空，导致建筑物开裂，进而危及安全使用。此外，还应注意抽水环节。首先，如果抽水井滤网和砂滤层的设计不合理或施工质量 差，那么抽水时会将软土层中的黏粒、粉粒、细砂等细小土颗粒随同地下水一起带出地 面，使周围地面土层很快产生不均匀沉降，造成地面建筑物和地下管线不同程度的损坏。其次，井管埋设完成开始抽水时，井内水位下降，井外含水层中的地下水不断流向滤管，经过一段时间后，在井周围形成漏斗状的弯曲水面﹣﹣降水漏斗。在这一降水漏斗范围内 的软土层会发生渗透固结而造成地基土沉降。而且，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，因而使周围建筑物或地下管线产生不均匀沉降，甚至开裂。
（三）动水压力产生流砂和潜蚀
1．流砂
当地下水的动水压力大于土粒的浮容重或地下水的水力坡度大于临界水力坡度时，就 会产生流砂。其严重程度按现象可分三种：一是轻微流砂，细小的土颗粒会随着地下水渗 漏穿过缝隙而流入基坑；二是中等流砂，在基坑底部，尤其是靠近围护桩墙的地方，出现 粉细砂堆及其许多细小土粒缓慢流动的渗水沟纹；三是严重流砂，流砂冒出速度增加，甚 至像开水初沸翻泡。流砂易产生在细砂、粉砂，粉质黏土等土中，致使地表塌陷或建筑物 的地基破坏，给施工带来很大困难，或直接影响工程建设及附近建筑物的稳定。因此，必 须进行处治。常用的处置方法有人工降低地下水位和打板桩等，特殊情况下也可采取化学 加固法、爆炸法及加重法等。在基槽开挖的过程中局部地段突然出现严重流砂时，可立即 抛入大块石等阻止流砂。
2．潜蚀
潜蚀作用可分为机械潜蚀和化学潜蚀两种，如果地下水渗流产生的动水压力小于土颗 的有效重度，即渗流水力坡度小于临界水力坡度，虽然不会发生流砂现象，但是土中细颗粒仍有可能穿过粗颗粒之间的孔隙被渗流携带流失，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，这种现象称为机械潜蚀。化学潜蚀是指地下水溶解土中的易溶盐分，破坏土粒间的结合力和土的结构，土粒被水带走，形成洞穴的作用。这 两种作用一般是同时进行的。在地基土层内如具有地下水的潜蚀作用时，将会破坏地基土的强度，形成空洞，产生地表塌陷，影响建筑工程的稳定。在我国的黄土层及岩溶地区的土层中，常有潜蚀现象产生。对潜蚀的处理可以采用堵截地表水流入土层、阻止地下水在土层中流动、设置反滤层、改良土的性质、减小地下水流速及水力坡度等措施。
（四）地下水的浮托作用
当建筑物基础底面位于地下水位以下时，地下水对基础底面产生静水压力，即产生浮托力。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，其浮托力较难明确，应结合地区的实际经验考虑。
（五）承压水对基坑的作用
当基坑底为隔水层且层底作用有承压水时，应进行坑底突涌验算，必要时可采取水平 封底隔渗或钻孔减压措施，保证坑底土层稳定。当坑底含承压水层且上部土体压重不足以 抵抗承压水水头时，应布置降压井降低承压水水头压力，防止承压水突涌，确保基坑开挖施工安全。
（六）地下水对钢筋混凝土的腐蚀
地下水对混凝土建筑物的腐蚀是一项复杂的物理化学过程，在一定的工程地质与水文 地质条件下，对建筑材料的耐久性影响很大。硅酸盐水泥遇水硬化，形成Ca(OH)2、水 化硅酸钙（CaOSiO2·12H2O）水化铝酸钙（CaOAl2O3·6H2O）等，这些物质往往会 受到地下水的腐蚀。
三、边坡稳定
（一）影响边坡稳定的因素
影响边坡稳定性的因素有内在因素与外在因素两个方面。内在因素有边坡的岩性 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。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。下面从地貌条件、地层岩性、地质构造与岩体结构、地下水四个因素来介绍具体的影响作用。
1．地貌条件
切峡谷地区，陡峭的岸坡是容易发生边坡变形和破坏的地形条件。例如，我国西南 山区，沿金沙江、岷江、雅袭江及其支流等河谷地区，边坡松动、蠕动、崩塌、滑坡等现象十分普遍。一般来说，坡度越陡，坡高越大，对稳定越不利。例如，崩塌现象均发生在坡度大于60°的斜坡上。
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。底层岩性的不同，所形成的边坡变形破坏类型及能保持稳定的坡度也不同。
(1）对于深成侵入岩、厚层坚硬的沉积岩以及片麻岩、石英岩等构成的边坡，一般稳 定程度是较高的。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）对于喷出岩边坡，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）对于含有黏土质页岩、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）对于千枚岩、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）对于黄土，当具有垂直节理、疏松透水，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）对于崩塌堆积、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
地下水是影响边坡稳定最重要、最活跃的外在因素，绝大多数滑坡都与地下水的活动 有关。许多滑坡、崩塌均发生在降雨之后，是降水渗入岩土体后，产生不良影响所致。地 下水的作用是很复杂的，主要表现在以下几个方面：
(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。
（二）不稳定边坡的防治措施
为了确保工程的安全，针对不稳定的边坡，必须采取一些有效的防治措施。目前国内 外常用的方法有：防止地表水向岩体中渗透与排除不稳定岩体中的地下水，削缓斜坡、上 部减重，修建支挡建筑，锚固等。
1. 防渗和排水
防渗和排水是整治滑坡的一种重要手段，只要布置得当、合理，一般均能取得较好效 果。为了防止大气降水向岩体中渗透，一般是在滑坡体外围布置截水沟槽、以截断流至滑 坡体上的水流。大的滑坡体尚应在其上布置一些排水沟，同时要整平坡面，防止有积水的 坑洼，以利于降水迅速排走。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，使滑坡体中的水流到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），也是一种应用广 泛而有效的方法。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。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的措施，其原理都是提高岩体 抗滑（或抗倾倒）能力。预应力锚索或锚杆锚固不稳定岩体的方法，适用于加固岩体边坡 和不稳定岩块。其作用是先在不稳定岩体上布置若干钻孔，钻至滑动面以下的坚固稳定的 岩层中，然后在孔中放入锚索或锚杆，将下端固定，上端拉紧。上端一般用混凝土墩、混 凝土梁或配合以挡墙将其固定。锚固桩（或称抗滑桩）适用于浅层或中厚层的滑坡体。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而成。一般垂直于滑动方向布置一排或两排，桩径通常为1~3m，深度一般要求滑动面以下桩长占全桩长的1/4~1/3。除上述几项较多采用的防治措施外，还可采用混凝土护面、灌浆及改善滑动带土石的 力学性质等措施。一般而言，在进行边坡防治处理时，如数种措施同时采用，效果更为 显著。
四、围岩稳定
地下工程埋于岩体中，首先要考虑的就是地下工程围岩的稳定性问题，如围岩塌方、地下水渗漏等。
（一）地下工程位置选择的影响因素
地下工程位置的选择，除取决于工程目的要求外，还需要考虑区域稳定、山体稳定及 地形、岩性、地质构造、地下水及地应力等因素的影响。
(1）地形条件。在地形上要求山体完整，地下工程周围包括洞顶及傍山侧应有足够的 山体厚度。如选择隧洞位置时，隧洞进出口地段的边坡应下陡上缓，无滑坡、崩塌等现象 存在。洞口岩石应直接出露或坡积层薄，岩层最好倾向山里以保证洞口坡的安全。在地形陡的高边坡开挖洞口时，应不削坡或少削坡即进洞，必要时可做人工洞口先行进洞，以保 证边坡的稳定性。隧洞进出口不应选在排水困难的低洼处，也不应选在冲沟、傍河山嘴及谷口等易受水流冲刷的地段。
(2）岩性条件。坚硬完整的岩体，围岩一般是稳定的，能适应各种断面形状的地下工 程。而软弱岩体，如黏土岩类、破碎及风化岩体、吸水易膨胀的岩体等，通常力学强度低、遇水易软化、崩解及膨胀等，不利于围岩的稳定。因此，地下工程位置应尽量选在坚 硬完整的岩石中。一般在坚硬完整的岩层中开挖，围岩稳定、进度快、造价低。在软弱、破碎、松散岩层中开挖，顶板易坍塌，边墙及底板易产生鼓胀挤出变形等事故，且需边开 挖边支护或超前支护，进而影响工程造价和工期。一般而言，岩浆岩、厚层坚硬的沉积岩 及变质岩，围岩的稳定性好，适于修建大型的地下工程。凝灰岩、黏土岩、页岩、胶结不好的砂砾岩、千枚岩及某些片岩，稳定性差，不宜建大型地下工程。松散及破碎的岩石稳 定性极差，选址时应尽量避开。
(3）地质构造条件。地质构造是控制岩体完整性及渗透性的重要因素。选址时应尽量 避开地质构造复杂的地段，否则会给施工带来困难。如意大利的辛普郎隧道，长20多公 里，由于地层严重褶皱、倒装并伴有大型的逆断层，岩石破碎，施工中多次发生塌方，经 多次停工处理才打通。下面从具体的地质构造对围岩稳定性的影响进行分析：
1）褶皱的影响。褶皱剧烈地区，一般断裂也很发育，特别是褶皱核部岩层完整性最 差。在背斜核部，岩层呈上拱形，虽岩层破碎，然犹如石砌的拱形结构，能将上覆岩层的 荷重传递至两侧岩体中去，所以有利于洞顶的稳定。向斜核部岩层呈倒拱形，顶部被张裂 隙切割的岩块上窄下宽，易于塌落。另外，向斜核部往往是承压水储存的场所，地下工程 开挖时地下水会突然涌入洞室。因此，在向斜核部不宜修建地下工程。从理论而言，背斜 核部较向斜优越，但实际上由于背斜核部外缘受拉伸处于张力带，内缘受挤压，加上风化 作用，岩层往往很破碎。因此，在布置地下工程时，原则上应避开褶皱核部。若必须在褶 皱岩层地段修建地下工程，可以将地下工程放在褶皱的两侧。
2）断裂的影响。断层破碎带及断层交汇区，稳定性极差。地下工程开挖如遇较大规模的断层，基本上都会产生塌方甚至冒顶（洞顶大规模突然坍塌破坏）。一般而言，应避 免地下工程轴线沿断层带布置。而地下工程轴线垂直或近于垂直断裂带，所需穿越的不稳 定地段较短，但也可能产生塌方。因此，在选址时应尽量避开大断层。
3）岩层产状的影响。对于地下工程轴线与岩层走向垂直的情况，围岩的稳定性较好，特别是对边墙稳定有利。当岩层较陡时，稳定性最好。当岩层倾角较平缓且节理发育时，在洞顶易发生局部岩块塌落现象，地下工程顶部常出现阶梯形超挖。对于地下工程走向与 岩层走向平行的情况，若岩层薄，彼此之间联结性差，在开挖地下工程（特别是大跨度的 洞室）时常常发生顶板的坍塌。因此，在水平岩层中布置地下工程时，应尽量使地下工程位于均质厚层的坚硬岩层中。当地下工程必须通过软硬不同的岩层组合时，应将坚硬岩层 作为顶板，避免将软弱岩层或软弱夹层置于顶部，否则易于造成顶板悬垂或坍塌。软弱岩 层位于地下工程两侧或底部也不利，容易引起边墙或底板鼓胀变形或被挤出。在倾斜岩层 中，一般也是不利的。当洞身穿过软硬相间或破碎的倾斜岩层时，顺倾向一侧的围岩易于变形或滑动，造成很大的偏压，逆倾向一侧围岩侧压力小，有利于稳定。因此，在倾斜岩 层中最好将地下工程选在均一完整坚硬的岩石中。
(4）地下水。地下工程施工中的塌方或冒顶事故，常常和地下水的活动有关。因此，在选址时最好选在地下水位以上的干燥岩体内，或地下水量不大、无高压含水层的岩 体内。
(5）地应力。在地下工程的设计和施工过程中，必须了解工程所在部位初始应力场的 分布和变化规律，获得地下工程开挖后围岩应力重分布的特征，以便选用相应的措施来维 护围岩的稳定。初始应力状态是决定围岩应力重分布的主要因素。
（二）围岩的工程地质分析
(1）围岩稳定性分析。围岩稳定，是指在一定时间内，在一定的地质力和工程力作用 下，岩体不产生破坏和失稳。围岩在压应力、拉应力作用下能否破坏，一般可采用如下判 据：一是围岩的抗压强度和抗拉强度是否适应围岩应力；二是围岩的抗剪强度是否适应围岩的剪应力。由于岩体在强度和结构方面的差异，隧道、竖井和地下车站、仓库、厂房等地下工程 的围岩，变形与破坏的形式多种多样，主要有五种：
1）脆性破裂，经常产生于高地应力地区，其形成的机理是复杂的，它是储存有很大 弹性应变能的岩体，在开挖卸荷后，能量突然释放形成的，与岩石性质、地应力积聚水平 及地下工程断面形状等因素有关。
2）块体滑移，是块状结构围岩常见的破坏形式，常以结构面交汇切割组合成不同形 状的块体滑移、塌落等形式出现。
3）岩层的弯曲折断，是层状围岩变形失稳的主要形式。在水平层状围岩中，当岩层 很薄或软硬相间时，顶板容易下沉弯曲折断。在倾斜层状围岩中，当层间结合不良时，顺 倾向一侧边墙或顶拱易滑落掉块，逆倾向一侧拱脚以上部分岩层易弯曲折断。在陡倾或直 立岩层中，因洞周的切向应力与边墙岩层近于平行，所以边墙容易凸邦弯曲。
4）碎裂结构岩体在张力和振动力作用下容易松动、解脱，在洞顶则产生崩落，在边 墙上则表现为滑塌或碎块的坍塌。当结构面间夹泥时，往往会产生大规模的塌方，如不及 时支护，将愈演愈烈，直至冒顶。
5）一般强烈风化、强烈构造破碎或新近堆积的土体，在重力、围岩应力和地下水作 用下常产生冒落及塑性变形。常见的塑性变形和破坏形式有边墙挤入、底鼓及洞径收缩等。
(2）围岩的分类。主要是鉴于围岩的稳定性对围岩进行分类，不同建设行业对围岩的 分类尚不尽相同。例如，水利建设行业将围岩分为五类，交通建设行业将围岩分为六类。
（三）提高围岩稳定性的措施
为了保证地下工程施工的安全和正常运行，应该针对岩体的不同条件，采取相应的施 工方法和一定的工程技术措施，提高围岩的稳定性。目前，用于提高围岩稳定性的工程措 施主要有传统的支撑与衬砌和喷锚支护两大类。
(1）支撑与衬砌。支撑是在地下工程开挖过程中用以稳定围岩的临时性措施。按照选 用材料的不同，有木支撑、钢支撑及混凝土支撑等。在不太稳定的岩体中开挖，需及时支撑以防止围岩早期松动。衬砌是加固围岩的永久性结构，其作用主要是承受围岩压力及内水压力，有混凝土及钢筋混凝土衬砌，也可以用浆砌条石衬砌。
(2）喷锚支护。喷锚支护是在地下工程开挖后，及时地向围岩表面喷一薄层混凝土 （一般厚度为5~20cm)，有时再增加一些锚杆，从而部分地阻止围岩向洞内变形，以达到 支护的目的。喷锚支护能使混凝土喷层与围岩紧密结合，并且喷层本身具有一定的柔性和变形特 性，因而能及时有效地控制和调整围岩应力的重分布，最大限度地保护岩体的结构和力学 性质，防止围岩的松动和坍塌。如果喷混凝土再配合锚杆加固围岩，则会更有效地提高围 岩自身的承载力和稳定性。喷混凝土具备以下几方面的作用；首先，它能紧跟工作面，速度快，因而缩短了开挖 与支护的间隔时间，及时地填补了围岩表面的裂缝和缺损，阻止裂隙切割的碎块脱落松 动，使围岩的应力状态得到改善；其次，由于有较高的喷射速度和压力，浆液能充填张开 的裂隙，起着加固岩体的作用，提高了岩体整体性；最后，喷层与围岩紧密结合，有较高 的黏结力和抗前强度，能在结合面上传递各种应力，可以起到承载拱的作用。铺杆有楔缝式金属锚杆、钢丝绳砂浆锚杆、普通砂浆金属锚杆、预应力锚杆及木锚杆 等。目前在大中型工程中，常用的是楔缝式金属锚杆和砂浆金属锚杆两种。为了防止锚杆 之间的碎块塌落，可采用喷层和钢丝网来配合。
（四）各类围岩的具体处理方法
(1）对于坚硬的整体围岩，岩块强度高，整体性好，在地下工程开挖后自身稳定性 好，基本上不存在支护问题。这种情况下喷混凝土的作用主要是防止围岩表面风化，消除 开挖后表面的凹凸不平及防止个别岩块掉落，其喷层厚度一般为3~5cm。当地下工程围 岩中出现拉应力区时，应采用锚杆稳定围岩。
(2）对于块状围岩，这类围岩的坍塌总是从个别石块﹣-"危石"掉落开始，再逐渐 发展扩大。只要及时有效地防止个别"危石"掉落，就能保证围岩整体的稳定性。一般而 言，对于此类围岩，喷混凝土支护即可，但对于边墙部分岩块可能沿某一结构面出现滑动 时，应该用锚杆加固。
(3）对于层状围岩，在开挖地下工程时，往往不易打成拱形（或圆形），爆破后顶面 经常成平板状，如不加支护，围岩常常先发生弯曲张开，然后逐渐坍塌。因此，对于此类围岩，应以锚杆为主要的支护手段。通过锚杆将各层联结在一起，提高岩层的抗弯刚度 有效阻止各层之间的层间错动。
(4）对于软弱围岩，相当于围岩分类中的IV类和V类围岩，一般指强度低、成岩不牢 固的软岩、破碎及强烈风化的岩石。该类围岩在地下工程开挖后一般都不能自稳，所以 须立即喷射混凝土，有时还要加钢筋网，然后打锚杆才能稳定围岩。
第四节 工程地址对工程建设的影响
一、工程地质对工程选址的影响
工程地质是建设工程地基及其一定影响区域的地层性质。建设工程根据其规模、功 能、质量、建筑布置、结构构成、使用年限、运营方式和安全保证等，要求地基及其一定 区域的地层有一定的强度、刚度、稳定性和抗渗性。有的工程地质能满足这些要求，但有 的土体松散、软弱、湿陷、湿胀，有的岩石软弱、软化、风化、泥化、破碎和岩层褶皱、断裂、不整合以及受地下水的渗透与侵蚀等，不能满足工程要求。许多建设工程不得不根 据工程所选地址的地质条件调整建筑结构设计，或者根据建筑结构设计要求处理工程地质缺陷，这些都会增加工程造价。建设项目选择技术经济合理的建设方案，必须重视工程选址。建设工程选址，除了受社会经济条件和地形、气象、水文等自然地理条件的影响外，也受工程地质条件的影响。工程地质对建设工程选址的影响，主要是各种地质缺陷对工程 安全和工程技术经济的影响。工程选址的正确与否决定工程建设的技术经济效果乃至工程 建设的成败，是工程建设在工程技术方面最重要的决策。举世瞩目的长江三峡工程之所以 选择三斗坪坝址，其中一个重要原因是漫长的石灰岩河流基岩在此嵌有一段难得的花岗岩地段。
(1）对于一般中小型建设工程的选址，工程地质的影响主要是在工程建设一定影响范 围内，地质构造和地层岩性形成的土体松软、湿陷、湿胀、岩体破碎、岩石风化和潜在的 斜坡滑动、陡坡崩塌、泥石流等地质问题对工程建设的影响和威胁。
(2）对于大型建设工程的选址，工程地质的影响还要考虑区域地质构造和地质岩性形 成的整体滑坡，地下水的性质、状态和活动对地基的危害。
(3）对于特殊重要的工业、能源、国防、科技和教育等方面新建项目的工程选址，还 要考虑地区的地震烈度，尽量避免在高烈度地区建设。
(4）对于地下工程的选址，工程地质的影响要考虑区域稳定性的问题。对区域性深大 断裂交汇、近期活动断层和现代构造运动较为强烈的地段，要给予足够的注意，同时也要 注意避免工程走向与岩层走向交角太小甚至近乎平行。
(5）对于道路选线，因为线性展布跨越地域多，受技术经济和地形地貌各方面的限 制，对地质缺陷难以回避，工程地质的影响更为复杂。道路选线尽量避开断层裂谷边坡，尤其是不稳定边坡；避开岩层倾向与坡面倾向一致的顺向坡，尤其是岩层倾角小于坡面倾 角的；避免路线与主要裂隙发育方向平行，尤其是裂隙倾向与边坡倾向一致的；避免经过 大型滑坡体、不稳定岩堆和泥石流地段及其下方。
（一）裂隙（裂缝）对工程选址的影响
裂隙（裂缝）对工程建设的影响主要表现在破坏岩体的整体性，促使岩体风化加快，增强岩体的透水性，使岩体的强度和稳定性降低。裂隙（裂缝）的主要发育方向与建筑边 坡走向平行的，边坡易发生坍塌。裂隙（裂缝）的间距越小，密度越大，对岩体质量的影 响越大。
（二）断层对工程选址的影响
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，对工程建筑造成了种种不利的影响。在公路工程建 设中，应尽量避开大的断层破碎带。对于研究路线布局来说，特别在安排河谷路线时，要注意河谷地貌与断层构造的关 系。当路线与断层走向平行，路基靠近断层破碎带时，由于开挖路基，容易引起边坡发生 大规模坍塌，直接影响施工和公路的正常使用。在进行大桥桥位勘测时，要注意查明桥基部分有无断层存在，以及其影响程度如何，以便根据不同的情况，在设计基础工程时采取 相应的处理措施。对于在断层发育地带修建隧道来说，由于岩层的整体性遭到破坏，加之地面水或地下 水的侵入，其强度和稳定性都是很差的，容易产生洞顶塌落，影响施工安全。因此，当隧 道轴线与断层走向平行时，应尽量避免与断层破碎带接触。隧道横穿断层时，虽然只是个别段落受断层影响，但因地质及水文地质条件不良，必须预先考虑措施，保证施工安全。特别当岩层破碎带规模很大，或者穿越断层带时，会使施工十分困难，在确定隧道平面位 置时，应尽量设法避开。
二、工程地质对建筑结构的影响
工程地质对建筑结构的影响，主要是地质缺陷和地下水造成的地基稳定性、承载力、抗渗性、沉降和不均匀沉降等问题，对建筑结构选型、建筑材料选用、结构尺寸和钢筋配 置等多方面的影响。这些影响在各个工程项目的反映差别较大，具体分为以下几方面。
对建筑结构选型和建筑材料选择的影响。例如，按功能要求可以选用砖混结构的、框 架结构的，因工程地质原因造成的地基承载力、承载变形及其不均匀性的问题，要采用框架结构、筒体结构；可以选用钢筋混凝土结构的，要采用钢结构；可以选用砌体的，要采用混凝土或钢筋混凝土。
对基础选型和结构尺寸的影响。由于地基土层松散软弱或岩层破碎等工程地质原因，不能采用条形基础，而要采用片筏基础甚至箱形基础。对较深松散地层有的要采用桩基础加固。还要根据地质缺陷的不同程度，加大基础的结构尺寸。
对结构尺寸和钢筋配置的影响。为了应对地质缺陷造成的受力和变形问题，有时要加大承载和传力结构的尺寸，提高钢筋混凝土的配筋率。
工程所在区域的地震烈度越高，构造柱和圈梁等抗震结构的布置密度、断面尺寸和配 筋率要相应增大。
三、工程地质对工程造价的影响
工程建筑物种类多，不同的工程建筑对场地地基的适应程度不同，工程地质问题也就格外复杂。能否正确认识工程地质条件和处理工程地质问题，关系到工程能否顺利建设、安全运营甚至关系到投资成败。对于工程地质问题认识不足、处理不当，不但会带来工程 事故，大幅度增加工程造价，而且会遗留无尽的工程病害，从而导致维修整治费用的 增加。工程地质勘察作为一项基础性工作，其质量的优劣直接影响工程造价。一般情况下，地质资料准确性风险属于发包人应承担的风险范围，工程地质勘察不符合实际建设条件，必然会带来工程变更，导致工程造价增加。对工程造价的影响可归结为三个方面：一是选择工程地质条件有利的路线，对工程造价起着决定作用；二是勘察资料的准确性直接影响工程造价；三是由于对特殊不良工程地 质问题认识不足导致的工程造价增加。通常，往往存在着在施工过程才发现特殊不良地质 的现象。这样，不但处治特殊不良地质的工程费用因施工技术条件相对困难而增加，而且 造成了工程损失，如路基沉陷、边坡倒塌、桥梁破坏、陇道变形等。此外，特殊不良地质 的处治是典型的岩土工程，包含着地质和土木工程的复合技术。