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一级造价工程师 第一章工程地质
一级造价工程师 第一章工程地质的思维导图，如 岩体特征，由岩石组成，经受构造变动、风化作用、卸荷作用，岩体的性质取决于——岩石或土和结构面的性质。
编辑于2023-07-24 09:46:24 四川省- 造价工程
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第一章 工程地质 （10'左右）
第一节 岩体的特征
一、 岩体的结构
工程岩体
1. 地基岩体
2. 边坡岩体
3. 地下工程围岩
岩体的特征
岩石
由岩石组成，经受构造变动、风化作用、卸荷作用
岩体的性质取决于——岩石或土和结构面的性质
岩石的物理性质
物理性质是鉴别矿物的主要依据
1. 颜色
（1） 自色——鉴别矿物的特征
（2） 他色
（3） 假色
2. 光泽——鉴定风化程度
3. 硬度——鉴矿物定类别
岩石中的石英含量越多，钻孔难度越大，钻机、钻头消耗量越多
硬度排序： 滑石＜石膏＜指甲＜方解石＜萤石＜磷灰石＜小刀 ＜玻璃＜长石＜钢刀＜石英＜黄玉＜刚玉＜金刚石
滑膏甲解（姐）萤（迎）灰小（微笑） 璃长钢英黄玉刚
5、成因及特征
岩浆岩
侵入岩
深成岩
大型侵入体
花岗岩、正长岩、闪长岩、辉长岩 （长花）
浅成岩
有岩脉，相互穿插。
花岗斑岩、闪长玢岩、辉绿岩、脉岩
喷出岩
岩性不均匀: 流纹岩、粗面岩、安山岩、玄武岩、火山碎屑岩 安六炫粗火
沉积岩 （ 自己沉下来，带石、泥+翻白眼)
结构：碎屑、泥质、晶粒、生物
分类：
碎屑岩
砾岩、砂岩、粉砂岩
粘土岩
泥岩、页岩
化学岩及生物化学岩
石灰岩、白云岩、泥灰岩 （翻白眼）
变质岩
结构：变余、变晶、碎裂
分类
大理岩、石英岩、片麻岩
土
组成
三相： 颗粒（固相）、水溶液（液相）、和气（气相）
构造
结构
单粒：碎石，卵石，砾石类土和砂土等没有粘性的土
集合体：粘土
构造
不均匀性是决定勘探、取样的重要因素
不均匀性包括：层理，夹层、透镜体、结核、组成颗粒大小及裂隙特征与发育程度。
分类
按颗粒级配和塑性指数分
碎石土
粒径>2mm且超过全重50%
砂土
粒径>2mm,但全重不超50%，粒径大0.075mm全重超50%的。
粉土
粒径>0.075mm，超全重50%
塑性指数<10 塑性指数是指变形后能保持这个形状的能力，越粘其实越能保持。
黏土
塑性指数>10
按颗粒大小分 巨粒土、粗粒土、细粒土等
结构面
三要素：走向 倾向 倾角
地质构造
水平结构和单斜构造
褶皱构造
定义：一系列波状弯曲而未丧失连续性的，是塑性变形
形态
背斜
拱起， 新老新
向斜
凹进去，老新老
翼部一般是单斜构造，对工程的影响：
深路堑高边坡
有利
路线垂直于岩层走
路线与岩层走向平行，但倾向相反
不利
路线与岩层平行，边坡与岩层倾向一致。
最不利
路线与岩层平行，边坡与岩层倾向一致，但边坡的倾角大于岩层倾角。（岩层倾角越大越好）
隧道工程
有利：从翼部通过
不利：轴部又叫核部，应力最集中的地方。
断裂构造
裂隙
裂隙发育程度分级表
补表
子主题
子主题
子主题
分类 按成因分
补表
子主题
断层
正断层 上下下上
受水平拉应力或垂直作用力影响，
构造变动中多垂直于张应力的方向上发生。
逆断层 上上下下
受水平方向挤压力作用
断层线的方向与岩层走向或褶皱轴方向一致，和压应力作用方面垂直
平推断层
水平位移。
岩体结构特征
结构类型
整体块状结构
较理想的各类地基、边坡及地下工程围岩
层状结构
沿层面方向的抗剪强度明显比垂直方向的更低
结构面倾向坡外时比倾向坡里好。倾向坡里好。
碎裂结构
镶嵌结构岩体结构体为硬质岩石。层状碎裂和碎裂结构变形模量工程地质较差。
散体结构
碎石土类
二、 岩体力学特征
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。 岩体变形参数由变形模量或者弹性模量反映。
岩体的流变特性一般有蠕变和松弛两种形式。
岩体的强度性质
岩体中结构面不发育时——呈完整结构，岩石强度可视为岩体强度
岩体沿某一结构面产生整体滑动时——岩体强度完全受结构面强度控制
三、 岩体的工程地质性质
岩石的地质性质
岩石的 主要物理性质
重量
指标：比重和重度
岩石重度的大小决定了岩石中矿物的比重、孔隙性和含水量。
岩石里的矿物比重大，或者岩石孔隙小，则岩石的重度就大。 重度大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。
孔隙性
指标：孔隙度 =岩石中的各种孔隙总体积/岩石总体积
侵入岩和某些变质岩孔隙度一般很小；砾岩、砂岩等沉积岩，孔隙度较大。
吸水性
吸水率=岩石吸水后/同体积干燥岩石重量
吸水率与岩石孔隙度大小，孔隙张开程度有关。岩石吸水率越大，受水影响越大。
软化性
软化系数=岩石吸水后/风干下的抗压强度
值越小，岩石受水影响越大。
抗冻性
岩石的 主要力学性质
岩石的变形
弹性模量：值越大，变形越小。 岩石抵抗变形的能力越强
泊桑比：值越大，岩石受力作用后的横向变形越大。
变形指标
岩石的强度
抗压强度
抗压强度较差，软弱页弱<20mpa;岩浆岩>245mpa
抗剪强度
沿岩石裂隙或软弱地面发生剪切滑动时的指标强度远远底于抗剪断强度
抗拉强度
<抗压强度
抗压强度>抗剪强度>抗拉强度， 抗剪是抗压的10%-40%；抗拉是抗压的2%-6%；岩石的抗压强度和抗剪强度是评价岩石的稳定性指标。
土的地质性质
土的物理力学性质
土的主要性能参数
含水量=水重/土重
饱和度=土中被水充满的孔隙体积/孔隙总体积 补图
孔隙比=土中孔隙体积/土的体积 孔隙比<0.6，密实的低压缩性土；孔隙比>1.0 疏松的高压缩性土
孔隙率：土中孔隙体积/土的体积
塑性指数=液限-塑限 值越大，可塑性越强
液性指数=粘土的天然含水量-塑性/塑性指数 液限指数愈大，土愈软
土的力学性质
特殊土的主要工程性质
软土
泛指淤泥及淤泥质土；孔隙比>1.0；有较显著的触变性和蠕变性。
湿陷性黄土 黄土地区的核心问题
自重湿陷性黄土
1、产生地面下沉；2、导致管道折断
3、路基发生严重坍塌；4、建筑物发生裂缝或砖墙倾斜。
红粘土
不具有湿陷性；坚硬或硬或塑状态
膨胀土
吸水膨胀，失水收缩，涨缩可反复。 天然条件下坚硬，会误以为工程性能较好的土。
土的摩擦角和内聚力都相应减小及结构强度破坏，
填土
素填土
堆填时间超10年的黏性土
堆填时间超5年的粉土
堆填时间超2年的砂土
杂填土
建筑垃圾及一般工业废料处理后可做地基
生活垃圾及腐蚀性及易变性工业废料不可做地基。
冲填土
结构面的地质性质
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5-10米的平直结构面，对地下工程围岩很大影响，对边坡影响不大。
结构面等级
一 级：控制工程建设地区的稳定性，影响工程岩体稳定性。
二、三级：直接威胁工程安全稳定性
四级：
五级：微结构面
地震的震级与烈度
震源： 震中区受破坏最大。
震级：五级 补表
地震烈度
基本烈度：一个地区的最大地震烈度
建筑场地烈度：受地质、地貌、水文地质影响，而有所降低或者提高的烈度。
设计烈度：一般是国家批准的，也可对基本烈度调整作为设计烈度。
震级与烈度的关系 补表
第二节 地下水的类型与特征
地下水的类型 （根据埋藏条件，由浅到深）
1. 包水带水
季节性存在
对农业意义大，对工程意义不大
2. 潜水
季节性变化明显
地表以下第一层较稳定隔水层以上的重力水
潜水面以上无固定隔水层，水位从高向低渗流
潜水面与地形有一定的一致性，但潜水面坡度经常小于当地的地面坡度 分水岭在山脊处
与大气联通，受气候影响 补给区与分布区一致，无压
3. 承压水（自流水）——稳定隔水层之间的重力水
受气候影响小，较稳定，不易受污染
地表以下充满两个稳定隔水层之间的重力水 上部叫隔水顶板，下部叫隔水底板，两板之间厚度叫含水层厚度
向斜构造（自流盆地）、单斜构造自流斜地易形成承压水
正地形，下补上；负地形 上补下
受气候影响很小 补给区与分布区不一致，有压
地下水亚类
1. 孔隙水
埋藏在基石裂隙中的地下水
（1） 风化裂隙水
多属潜水
受大气降水补给，季节性循环交替
常以泉水的形式排泄于河流中
（2） 成岩裂隙水
可以是潜水，也可以是承压水
多呈层状，在一定范围内相互连通
（3） 构造裂隙水
1||| 层状构造裂隙水——构造应力分布比较均匀且强度足够、相互连通
2||| 脉状构造裂隙水——构造应力分布不均匀，且相互不连通
2. 裂隙水
3. 岩溶水
赋存于溶隙、溶洞中（灰岩）
（1） 岩溶上层滞水
（2） 岩溶潜水
（3） 岩溶承压水
第三节 常见工程地质问题及其处理方法
一、 特殊地基
承载力、抗渗
1. 松散、软弱土层
不满足承载力要求
松散土层 （砂和砂砾）
浅层——挖除回填
深层——固结灌浆、预制桩或灌柱桩、地下连续墙或沉井
必须带水泥
散土要粘、加固
软弱土层 （淤泥及淤泥质土）
浅层——挖除回填
深层——采用振冲等方法用砂、砾等置换
软土要换、挖
不满足抗渗要求
（1） 灌水泥浆或水泥黏土浆
（2） 地下连续墙——利于综合利用地下空间
影响边坡稳定
（1） 喷射混凝土护面
（2） 打土钉支护
2. 风化、破碎岩层
浅层——挖除
深层——水泥浆灌浆加固或防渗
裂隙发育影响地基和抗渗要求的——水泥浆灌浆加固或防渗
影响边坡稳定的
（1） 常用形式——喷混凝土或挂网喷混凝土护面
（2） 必要时——配合灌浆和锚杆加固
（3） 甚至采用——砌体、砼和钢筋砼等格构方式的结构护坡
结构面不利交汇切割和岩体软弱破碎的地下工程围岩
开挖后及时支撑、支护和衬砌
支撑——钢筋或型钢拱架
支护——喷砼、挂网喷砼、随机锚杆和系统锚杆
3. 断层、泥化软弱夹层
充填胶结差、影响承载力或抗渗要求的断层
浅埋——清除回填
深埋——灌水泥浆
泥化夹层可能影响承载力（作地基）
浅埋——清除回填
深埋——一般不影响承载能力
断层、泥化软弱夹层可能是基础或边坡的滑动控制面
便于清除——清除回填
不便清除——采用锚杆、抗滑桩、预应力锚索进行抗滑处理
滑坡体
（1） 上方修截水设施，下方筑排水设施
（2） 经论证后可在上部刷方减重， 未经论证不要轻易扰动滑坡体
（3） 不能在上部刷方减重的，可考虑在滑坡体的坡脚采用挡土墙、抗滑桩等支挡措施；也可采用固结灌浆等措施改善滑动面和滑坡体的抗滑性能
上截下排、上刷下挡、固结灌浆
地下水发育影响边坡和围岩的
洞、井、沟等措施导水、排水、降低地下水位
4. 岩溶土洞
（1） 塌陷或浅埋溶（土）洞——挖填夯实法、跨越法、充填法、垫层法
（2） 深埋溶（土）洞——注浆法、桩基法、充填法
（3） 落水洞及浅埋的溶沟（槽）、溶蚀（裂隙、漏斗）——跨越法、充填法
充填法通用，浅层都可用跨越法 另岩溶地基在处理与施工时，应对岩溶水进行疏导或封堵，减少淘蚀、潜蚀
（4） 复杂、塌陷量大——综合处理
二、 地下水
地下水对地基土体的影响 （都是不好的）
1. 地下水对土体和岩体的软化
使黏结力降低和摩擦角减小，使结构面的抗剪强度降低
2. 地下水引起软土地基沉降
抽水不合理，会便地面土层产生不均匀沉降
井的周围形成降水漏斗，往往是不对称的
3. 动力压力产生流沙
定义
地下水的动水压力>土粒的浮容重或地下水的水力坡度>临界水力坡度
分类
轻微流沙（渗漏）
细小颗粒随着地下水渗漏进入基坑
增加坑底的泥泞程度
中等流沙（细砂冒泡）
基坑底部，尤其靠近围护桩墙的地方，出现粉细砂堆及细小土粒缓慢流动的渗水沟纹
形成许多小排水沟
严重流沙（沸腾）
流沙冒出速度增加
使基坑底部成为流动状态
流沙易出现在细沙、粉沙、粉质黏土中
处置方法
（1） 常用方法——人工降低地下水位和打板桩
（2） 特殊方法——化学加固、爆炸法、加重法
（3） 突然出现严重流沙时——立即抛入大块石
4. 动力压力产生潜蚀
我国的黄土层及岩溶地区的土层中，常有潜蚀现象产生
分类
（1） 机械潜蚀
地下水渗流产生的动水压力<土颗粒的有效重度，即渗流水力坡度<临界水力坡度
（2） 化学潜蚀
易溶盐分导致的
处置
（1） 堵截地表水流入土层
（2） 阻止地下水在地层中流动
（3） 设置反滤层
（4） 改良土的性质
（5） 减小地下水流速及水力坡度
地下水的浮托作用
（1） 若基础位于粉土、砂土、碎石土和节理裂隙发育的岩石地基上——100%计算浮托力
（2） 若基础位于节理裂隙不发育的岩石地基——50%计算浮托力
（3） 若基础位于黏性土地基上——浮托力难以确定，结合实际经验考虑
承压水对基坑的作用
（1） 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， 必要时可采用水平封底隔渗或者钻孔减压
（2） 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，应布置降压井来降低水头
三、 边坡稳定
稳定
影响边坡稳定的因素
内在因素
1. 组成边坡的岩土性质
2. 地质构造
3. 岩体结构
4. 地应力
与生俱来的，起控制作用
外在因素
1. 地表水和地下水的作用
2. 地震
3. 风化作用
4. 人工挖掘
5. 爆破
6. 工程荷载
自然环境+人为导致
具体因素分析
1. 地貌条件
崩塌现象均发生在坡度>60°的斜坡上
2. 地层岩性
（1） 稳定程度较高的
深成侵入岩、厚层坚硬的沉积岩、片麻岩、石英岩
（2） 易形成直立边坡并易发生崩塌的
喷出岩边坡：玄武岩、凝灰岩、火山角砾岩 、安山岩
（3） 最易发生顺层滑动，或下部蠕滑而造成上部的崩塌
沉积岩边坡：含有黏土质页岩石、泥岩、煤层、泥灰岩、石膏等夹层
（4） 临近斜坡易蠕动变形或遭风化后出现顺层（或片理）滑坡
变质岩：千枚岩、板岩及片岩
（5） 当受水浸泡或作为水库岸边时，极易发生崩塌或塌滑现象
具有垂直节理且疏松透水性强的黄土
3. 地质构造与岩体结构
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（一无是处）
不稳定边坡的防治措施
1. 防渗和排水
（1） 为防止大气降水向岩体中渗透——在滑坡体外围布置截水沟槽，在大的滑坡体上布置一些排水沟
（2） 已渗入滑坡体的水——设地下排水廊道
（3） 另也可采用钻孔排水的方法
2. 削坡
削减下来的土石，可填在坡脚，起反压作用
3. 支挡建筑
在不稳定岩体下部修挡墙，若在挡墙后增加排水措施，效果更高
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
4. 锚固
（1） 预应力锚索或锚杆
适用于加固岩体边坡和不稳定岩块
锚杆（硬）：受压+受拉 锚索（软）：只受拉
（2） 锚固桩（或称抗滑桩）
适用于浅层或中厚层的滑坡体 （若太厚，桩长太长，难实现）
深度一般要求：滑动面以下桩长占全桩长1/4~1/3
在滑坡体中、下部钻孔，然后浇灌钢筋混凝土而成
除上述措施外，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
四、 工程围岩
稳定
地下工程位置选择的影响因素
1. 地形条件
山体完整好
隧洞进出口地段边坡应下陡上缓 ，无滑坡、崩塌等现象
岩层倾向山里好
2. 岩性条件
适于修建大型地下工程
岩浆岩、厚层坚硬的沉积岩及变质岩
不宜建大型地下工程
凝灰岩、黏土岩、页岩、胶结不好的砂砾岩、千枚岩及某些片岩
应尽量避开
松散及破碎的岩石
3. 地质构造条件
（1） 褶皱的影响
在背斜核部，岩层呈上拱形，有利于洞顶的稳定
在向斜核部，上窄下宽，容易塌落
背斜比向斜核部好 (向斜里有地下水，不好）
原则上避开褶皱核部，可选则褶部两侧
（2） 断裂的影响
地下工程如遇断层，基本上都会产生塌方甚至冒顶（洞顶大规模突然坍塌破坏）
应避免地下工程轴线沿断层带布置，选址时应避开大断层
（3） 岩层产状的影响
地下工程轴线与岩层走向垂直，围岩稳定性较好，特别对边坡有利
地下工程轴线与岩层走向平行的时候
水平岩层中，尽量使地下工程位于均质厚层的坚硬岩层中；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。
在倾斜岩层中，逆倾向有利于稳定，顺倾向易滑动。
4. 地下水
选址最好在地下水位以上的干燥岩体内
5. 地应力
初始应力状态是决定围岩应力重分布的主要因素
围岩的工程地质分析 变形与破坏的5种形式
1. 脆性破裂
多产生于高地应力地区
储存有很大的弹性应变能的岩体，在开挖卸荷后，能量突然释放形成
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
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
层状围岩变形失稳的主要形式
（1） 水平层状
岩层薄或软时，顶板容易下沉弯曲折断
（2） 倾斜层状
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易弯曲折断
（3） 倾斜或直立
边墙凸邦弯曲
4. 碎裂结构岩体
张力和振动力作用下
在洞顶产生崩落
在边墙上表现为滑塌或碎块的坍塌
结构面夹泥时
往往会产生大规模塌方
若不及时支护，将愈演愈烈，直至冒顶
5. 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
常见的有边墙挤入、底鼓及洞径收缩等变形
提高围岩稳定性的措施
1. 支撑与衬砌
（1） 支撑是临时性措施
（2） 衬砌是永久性结构
2. 喷锚支护
开挖后，及时向围岩表面喷混凝土，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
及时有效地控制和调整围岩应力的重分布
喷射混凝土再配合锚杆加固围岩，可更有效地提高围岩自身的承载力和稳定性
喷混凝土的作用
（1） 紧跟工作面，速度快，及时补填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
（2） 较高的喷射速度和压力，浆液能充填张开的裂隙，提高了岩体的强度和整体性
本质作用
（3） 喷层与围岩紧密结合，有较高的粘结力和抗剪强度，能在结合面上传递各种应力，起到承载拱的作用（传递应力，没有提高围岩强度）
为防止锚杆之间的碎块塌落，可采用喷层和钢丝网来配合
各类围岩的具体处理方法
（1） 坚硬的整体围岩
喷混凝土的作用可防止围岩表面风化，消除开挖后表面的凹凸不平，防止个别岩块掉落
厚度一般3~5cm
当地下工程出现拉应力区时，应采用锚杆稳定围岩
（2） 块状围岩
喷混凝土支护可防止“危石”掉落
对于块状围岩，一般喷混凝土支护即可
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） 软弱围岩
地下工程开挖后一般不能自稳，必须立即喷射混凝土，有时还要加钢筋网，然后打锚杆才能稳定围岩
喷+锚
（4） 层状围岩
以锚杆为主要的支护手段
第四节 工程地质对工程建设的影响
建设工程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
1. 工程地质对工程选址的影响
（1） 一般中小型建设工程
一定影响范围内，地质结构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、陡坡崩滑、泥石流等地质问题对工程建设产生的影响和威胁
中小型不注重区域
（2） 大型建设工程
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） 特殊重要的工程
考虑地区的地震烈度，避免在高烈度地区建设
（4） 地下工程的选址
考虑区域稳定性
避免工程走向与岩层走向交角太小甚至近乎平行
（5） 道路选线
1||| 避开断层裂谷边坡，尤其是不稳定边坡
2||| 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
3||| 避免路线与裂隙发育方向平行，尤其是裂隙倾向与边坡倾向一致的
4||| 避免经过大型滑坡体、不稳定岩堆和泥石流地段及其下方
（6） 裂隙（裂缝）对选址的影响
裂隙主要表现在破坏岩体的整体性
裂隙的主要发育方向与建筑边坡走向平行，边坡易崩塌
裂隙间距越小，密度越大，对岩体质量影响越大
（7） 断层对选址的影响
公路建设，应尽量避开大断层破碎带
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，必须预先考虑措施，保证施工安全
主要是各种地质缺陷对工程安全和工程技术经济的影响。
2. 工程地质对建筑结构的影响
（1） 对建筑结构选型和建筑材料选择的影响
（2） 对基础选型和结构尺寸的影响
条形＜片筏＜箱形——越来越好
（3） 对结构尺寸和钢筋配置的影响
干扰项：建筑造型
3. 工程地质对工程造价的影响
（1） 选择工程地质条件有利的路线，对工程造价起决定作用
（2） 勘察资料的准确性直接影响工程造价
（3） 对特殊不良工程地质问题认识不足会导致的工程造价增加
勘察资料的准确性风险由发包人承担。