1 工程计量 一 工程地质

造价工程师 《建设工程技术与计量（土木建筑）》第一章 工程地质部分，一般来说在考试中占比10分，主要知识点为岩体的特征、地下水的类型与特征、常见地质问题及其处理方法、工程地质对工程建设的影响。知识点分散，内容抽象，需结合图示理解记忆。

第一章 工程地质 10分

• 第一节 岩体的特征 3分
  • 导语：岩体是由一种或多种岩石构成的，在形成现实岩体的过程中，经受了构造变动、风化作用、卸荷作用等内力和外力地质作用的破坏和改造。 工程影响范围内的岩石综合体称为工程岩体（地基岩体、边坡岩体、地下工程围岩），工程岩体的稳定性直接关系工程安全。
  • 一 岩体的结构
    • 1 岩土的构成 岩石+土+结构面
      • 1 岩石
        • 1 岩石的主要矿物：石英含量越多，钻孔难度越大，钻头、钻机等消耗量越多。 物理性质是鉴别矿物的主要依据。 （1）颜色 鉴定矿物的成分和结构，自色、他色、假色，自色作为鉴别矿物的特征； （2）光泽 鉴定风化程度； （3）硬度 鉴定矿物类别；
        • • 指甲2-2.5度；小刀5-5.5度；玻璃5.5-6度；钢刀6-7度
        • 2 岩石的成因类型及其特征 岩浆岩（火成岩）、沉积岩（水成岩）、变质岩
          • 岩浆岩
          • 沉积岩
          • 变质岩
          • 特征描述归纳
      • 2 土
        • 1 土的组成：颗粒固相、水溶液液相、气相组成 组成土的固体颗粒矿物分为原生矿物、不溶于水的此生矿物、可溶盐类及易分解的矿物、有机质四种
        • 2 土的结构和构造和分类
          • 1 土的结构： 单粒结构，散粒结构，碎石卵石、砾石、砂土等无黏性土的基本结构形式，松密程度； 集合体结构：团聚结构或絮凝结构，黏性土特有。
          • 2 土的构造： 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分的不均匀性，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。 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。土的矿物成分及结构变化造成的。水平或竖直方向变化较大。
          • 3 土的分类： 有机含量分类：无机土、有机质土、泥炭质土、泥炭。 地质成因分类：残积土、坡积土、洪积土、冲积土、淤积土、冰积土、风积土。 颗粒级配和塑性指标分类： 颗粒大小计含量分类：巨粒土、粗粒土、细粒土。
      • 3 结构面
        • 1 结构面的产状：走向、倾向、倾角三要素表示 走向：结构面在空间延伸的方向；结构面与水平面交线即走向线的方位角或方向角表示。 倾向：结构面在空间倾斜的方向；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。滑梯原理。 倾角：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。 2 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
        • 2 褶皱构造
          • 概念：组成地壳的岩层，受构造力（水平挤压力、垂直力、力偶）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。
          • 褶曲的基本形态： 褶曲是褶皱构造中一个弯曲，每一个褶曲都有核部、翼、轴面、轴、枢纽等几个要素组成。褶曲的基本形态：背斜（新老新）和向斜（老新老）。
          • 褶曲翼部单斜构造， 一般对建筑物地基没有不良影响， 对路基或隧道走向选择有影响。 垂直相反 有利；平行一致 不利
            • 深路 堑高 边坡
              • 路线垂直 岩层走向 有利
              • 路线平行 岩层走向
                • 倾向相反 有利
                • 倾向一致 不利
                • 倾向一致、边坡倾角大于（陡于） 岩层倾角 最不利
                  • 岩层倾角，越大越好
            • 隧道 工程
              • 翼部 有利
              • 轴部 不利
        • 3 断裂构造
          • 1 裂隙（节理）
            • 1 在数值上用裂隙率表示，裂隙率越大，表示岩石中的裂隙越发育。 反之，表示裂隙不发育。
            • 2 分为构造裂隙和非构造裂隙两类。
            • 3 岩体的裂隙中，在工程上除有利于开挖外，对岩体的强度和稳定性有不利的影响。
          • 2 断层
            • 1 断层由四个部分组成：断层面和破碎带、断层线、断盘、断距。
            • 2 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。
    • 2 岩体结构特征
      • 1 结构体特征
      • 2 岩体结构类型
  • 二 岩体的力学特性
    • 1 岩体的变形特征
      • 岩体变形参数是由变形模量或弹性模量来反映的。 不同岩体具有不同的流变特性，一般有蠕变和松弛两种表现形式。
    • 2 岩体的强度特质
      • 岩体是有结构面和各种形状岩石体组成的，所以，强度同时受二者性质的控制。 岩体中的结构面不发育，呈完整结构时，岩石的强度可视为岩体强度； 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
    • 1 岩石的工程地质性质
      • 1 物理力学性质
        • 物理
        • 力学
          • 1 岩石的变形： 弹性变形范围内用弹性模量和泊桑比两个指标。 弹性模量越大，变形越小，岩石抵抗变形的能力越高； 泊桑比为横向应变与纵向应变的比，泊桑比越大，表示岩石受力作用后的横向变形越大。
          • 2 岩石的强度： A 抗压强度：胶结不良砾岩和软弱页岩的小于20MPa，坚硬岩浆岩的大于245MPa； B 抗拉强度：远小于抗压强度； C 抗剪强度：抗剪断强度（一定压应力岩石剪断时，剪破面上最大剪应力）抗剪强度：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。 抗压强度＞抗剪强度＞抗拉强度，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
    • 2 土体的工程地质性质
      • 1 土的物理力学性质
        • 性能参数
          • 1 含水量=水的重量/土粒的重量 2 饱和度：Sr=土中被水充满的孔隙体积/孔隙总体积 3 孔隙比：土中孔隙体积/土粒体积（评价天然土的密实度） 孔隙比＜0.6，密实；孔隙比＞1，疏松； 4 孔隙率：土中孔隙体积/土的体积（三相）
          • 5 塑性指标和液性指标 无黏性土：碎石土、砂土；紧密状态； 黏性土：颗粒小于粉砂的，工程性质受含水量影响特别大。 黏性土的界限含水量 缩限、塑限、液限 塑性指标=液限-塑限（塑性指数越大，可塑性越强） 液性指数=天然含水量-塑限/塑性指数（液性指数越大，土质越软）
        • 力学性质
          • 压缩性：计算地基沉降量时，必须取得土的压缩性指标； 抗剪强度：土对剪切破坏的极限抗力称为土的抗剪强度。
      • 2 特殊土的主要工程性质
        • 1 软土： 淤泥及淤泥质土
          • 特性： 高含水量、高孔隙性、低渗透性、高压缩性、低抗剪强度、显著触变性和蠕变性
        • 2 湿陷性黄土
        • 3 红黏土
          • 特性：高强度、较低压缩性，不具有湿陷性。塑性很高，坚硬或硬可塑状态。饱水的红黏土也是坚硬状态的。
        • 4 膨胀土
          • 特性：吸水膨胀、失水收缩、涨缩变形往复可逆。
        • 5 填土
          • 1 素填土（可作为一般建筑物天然地基）：堆填时间超过10年的黏性土、堆填时间超过5年的粉土，堆填时间超过2年的砂土。 2 杂填土：建筑垃圾或一般工业废料组成的杂填土，采用适当措施处理后可作为一般建筑物地基；生活垃圾和腐蚀性及易变性工业废料为主要成分的，一般不宜作为建筑物地基。 3 冲填土：比同类自然沉积饱和土的强度低、压缩性高。
    • 3 结构面的工程地质性质
      • 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、抗剪强度 对结构面的规模（1-V级），是结构面影响工程建设的重要性质。 l级 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； ll、lll级，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。
    • 4 地震的震级与烈度
      • 1 地震震源
        • 1 震源：产生地壳震动的发源地； 2 震中：震源在地面上的垂直投影，震中区受破坏最大； 3 等震线：地面上受震动破坏程度相同点的外包线； 4 地震波：
      • 2 地震震级
        • 根据释放能量的多少划分， 中科院将地震震级分为五级：微震、轻震、强震、烈震、大灾震。 国际通用：李希特-古登堡震级。
      • 3 地震烈度
        • 某一地区的地面和建筑物遭受一次地震破坏的程度。不仅与震级有关，还和震源深度、距震中距离以及地震波通过介质条件（岩石性质、地质构造、地下水埋深）等多种因素有关。一个工程从建筑场地的选择到工程建筑的抗震措施与地震烈度有密切关系。
      • 4 震级与烈度的关系
        • 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。 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。由大到小依次分布。
• 第二节 地下水的类型与特征3 分
  • 一 地下水的类型
    • 1 包气带水 2 潜水 3 承压水 4 裂隙水 5 岩溶水
      • 根据埋藏条件： 分为包气带水（无压水）、潜水（无压水） 补给区与分布区一致 承压水（承压水） 补给区与分布区不一致
      • 根据含水层的孔隙性质：孔隙水、裂隙水、岩溶水
  • 二 地下水的特征
• 第三节 常见工程地质问题及其处理方法 3分
  • 一 特殊地基
    • 1 松散、软弱土层
    • 2 风化、破碎岩层
    • 3 断层、泥化软弱夹层
    • 4 岩溶与土洞
  • 二 地下水对地基主体的影响
    • 1 地下水对土体和岩体的软化；
      • 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。
    • 2 地下水位下降引起软土地基沉降；
      • 1 如果抽水井滤网和砂率层的设计不合理或施工质量差，使周围地基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； 2 井周围形成漏斗状的弯曲水面-降水漏斗，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。
    • 3 动水压力产生流沙和潜蚀；
      • 1 流沙
        • 1 定义和分类
          • 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，就会产生流沙。 按照严重程度分为三种： 轻微流砂（渗漏） 细小的土颗粒会随着地下水渗漏穿过缝隙而流入基坑； 中等流砂（冒泡） 在基坑底部，尤其是靠近维护桩墙的地方，出现粉细砂堆及其许多细小土粒缓慢流动的渗水沟纹； 严重流砂（沸腾）流沙冒出速度增加，甚至像开水初沸翻泡。
        • 2 流沙产生及处治
          • 流沙易产生在细沙、粉沙、粉质黏土等土中； 常用的处置方法：人工降低地下水位和打板桩； 特殊情况下也可采取：化学加固法、爆炸法、加重法； 在基槽开挖过程中局部地段突然出现严重流沙时，可立即抛入大块石等阻止流沙。
      • 2 潜蚀
        • 潜蚀作用可以分为机械潜蚀和化学潜蚀两种； 机械：地下水渗流产生的动水压力＜土颗粒的有效重度【渗流水力坡度＜临界水力坡度】 化学：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，形成洞穴作用。 两种作用一般是同时进行的。
        • 对潜蚀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。 记忆：堵截、止动、减小流速坡度、反滤、改良
    • 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，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土地基上，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，结合地区的实际经验考虑。
    • 5 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。
    • 6 地下水对钢筋混凝土的腐蚀。
  • 三 边坡稳定
    • 1 影响边坡稳定的因素
      • 内在因素：边坡的岩土性质、地质构造、岩体结构、地应力等。主要控制作用 外在因素：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。
      • 1 地貌条件
        • 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
      • 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，作用主要表现在以下几个方面：一无是处 1 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 产生静水压力或动水压力，促使岩体下滑或崩倒； 3 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 产生浮托力，使岩体有效重量减轻，稳定性下降。
    • 2 不稳定边坡的防治措施 （防渗和排水、削坡、支挡建筑、锚固）
      • 1 防渗和排水
        • 1 防止大气降水向岩体中渗透，在滑坡体外围布置接水沟槽，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。 2 已渗入滑坡体的水：采用地下排水廊道，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。
      • 2 削坡
        • 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。
      • 3 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。
      • 4 锚固措施
        • 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，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1-3m，深度一般要求滑动面以下桩长占全桩长的1/4-1/3。
  • 四 围岩稳定
    • 1 地下工程位置选择的影响因素
      • 地下工程位置的选择，除取决于工程项目要求外，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 地形要求
        • 在地形上要求山体完整，地下工程周围包括洞顶及榜上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。
      • 2 岩性条件
        • 一般在坚硬完整岩层，围岩稳定、进度快、造价低，在软弱、破碎、松散岩层中开挖，顶板易塌陷，边墙及底板易产生臌胀挤出变形等事故，且需边开挖边支护或超前支护，进而影响工程造价和工期。
      • 3 地质构造条件
      • 4 地下水
        • 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
        • 初始应力状态是决定围岩应力重分布的主要因素
    • 2 围岩的工程地质分析（稳定性分析）
    • 3 提高围岩稳定性的措施
      • 1 支撑与衬砌
        • 1 支撑在地下工程开挖过程中用以稳定围岩的临时性措施； 2 衬砌是加固围岩的永久性结构。
      • 2 喷锚支护
        • 喷锚支护是地下工程开挖后，及时地向围岩表面喷一薄层混凝土，一般厚度5-20cm，有时再增加一些锚杆。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。
        • 1）喷混凝土具备以下几方面的作用∶ A 能紧跟工作面，速度快，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 B 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。 C 喷层与围岩紧密结合，有较高的黏结力和抗剪强度，能在结合面上传递各种应力，可以起到承载拱的作用。 2）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。
    • 4 各类围岩的具体处理方法
• 第四节 工程地质对工程建设的影响 1分
  • 一 工程地质对工程选址的影响
    • 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。 主要在于各种地质缺陷对工程安全和工程技术经济的影响。
    • 1 裂隙（裂缝）对工程选址的影响
      • 1 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。 2 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，对岩体质量影响越大。
    • 2 断层对工程选址的影响
      • 1 当路线与断层平行，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，在公路工程建设中，应尽量避开大的断层破碎带。 2 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。 3 隧道横穿断层时，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、钢筋配置等多方面的影响。
    • 1 对建筑结构选型和建筑材料选择的影响； （砖混→框架；框架→筒体；钢筋混凝土→钢结构；砌体→混凝土或钢筋混凝土） 2 对基础选型和结构尺寸的影响（条形基础→片筏/箱形基础） 3 结构尺寸和钢筋配置的影响（加大结构尺寸、提高配筋率） 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、断面尺寸和配筋率相应增大。
  • 三 工程地质对工程造价的影响
    • 1 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，必然带来工程变更，导致工程造价增加
    • 2 对工程造价影响归结为3个方面 A 选择工程地质条件有利的路线，对工程造价起决定作用 B 勘察资料的准确性直接影响工程造价 C 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
• 建设工程技术与计量（土木建筑）100分 2.5h