工程地质与水文

工程地质与水文复习资料

绪论

工程地质学：研究与工程建设有关的地质理论，研究工程活动与地质环境相互关系，应用于工程规划、设计、施工与正常使用。是地质学的一个分支。

水文地质学：研究地下水的形成、分布、埋藏和运移的规律，为合理利用地下水和有效防治地下水的危害提供科学论据和依据。是研究地下水的科学。

第一章 矿物 自然界中的矿物

天然产出的、具有一定化学成分和内部晶体结构的均匀固体，通常由无机作用所形成 矿物的集合体 称为 岩石 岩石是混合物

请注意 分清岩石和矿物

矿物肉眼鉴定

主要是依据矿物的 1）晶体形态 2）光学性质 3）力学性质 4）其它一些物理性质

矿物光学特征－－－条痕

矿物的条痕实际上就是矿物粉末的颜色,一般,从瓷板上划出的线条颜色来确定。 有些矿物的颜色与条痕一致，如金的颜色和条痕都是金黄色;

而有些矿物的颜色同条痕不相同 ,如赤铁矿不管外表是暗红色还是铁黑色，但它的条痕总是樱红色 ;

解 理

矿物被敲打后，沿一定方向规则破裂的性质，叫做解理。 这种破裂面就称为解理面。解理面一般非常平滑而有光泽。不同矿物或同一矿物的不同方向上，解理发育的程度是不一样的。

矿物的解理只有一个方向，称一组解理； 矿物的解理有两个方向，称二组解理；

矿物甚至有三个或四个方向的解理，称多组解理

矿 物 断 口

定义：矿物受打击后所产生的不规则的破裂面。

贝壳状断口：矿物破裂后具有弯曲的凸面或凹面和同心状构造，很象贝壳，如石英的断口

岩浆岩

§1 概 念

岩浆 —— 上地幔或地壳深处，天然产出的成分以硅酸盐为主的高温溶融物质。

化学成分：

ＳiＯ2 为主 大量Ａl2Ｏ3、Ｍg O、Fe O …… 富含挥发份：Ｈ2O、ＣＯ2、ＮＨ2、Ｈ2Ｓ 物理性质：

温度高（６５０°－１４００℃） 压力大（几千大气压）粘稠流体

岩 浆 类 型

依据 SiO２含量的多少，岩浆可分为四种基本类型： 酸性岩浆（SiO２  65％） 中性岩浆（SiO２ 65～52％） 基性岩浆（SiO２ 52～45％） 超基性岩浆（SiO２  45％）

基性岩浆—— 温度高、压力小、 稀

酸性岩浆—— 温度低、压力大、 稠 岩浆在地下深处形成之后，常沿着静岩压力较小的破碎带或软弱带向上运移或喷溢到地表面上来，这个作用过程就称为岩浆作用。

岩浆在向上运移、侵位后，在地壳上部某处冷凝下来，此作用过程就叫侵入作用此时冷凝而成的岩石就称为侵入岩

岩浆直接喷出地表后冷凝成岩的作用过程，称火山作用。冷凝而成的岩石称火山岩或喷出岩

岩浆作用 1喷出作用

2侵入作用 1)浅成侵入作用 2)深成侵入作用

§2 喷出作用与喷出岩

一、喷出活动与火山构造

喷出活动（火山活动、火山爆发）

岩浆喷出地表在地表冷凝的全部过程

活火山（active volcano）——现代仍在活动或周期性活动。

休眠火山（dormant volcano） ——人类史后喷发过，但长期以来静止 死火山（extinct volcano） —— 人类史前喷发过，史后从未喷发

火山喷发类型

岩浆沉地表狭长的裂隙溢出。 地史早期多。通常地球形成初期，地壳薄，

此方式较多。 （现代冰岛） 中心式喷发 —— 岩浆沿火山通道从火山口喷出

火山地形：

中心式火山喷发形成的地形常呈锥状，称为火山锥。在火山锥的顶部常有低洼的部位，略呈圆形，边缘很陡，火山物质由此喷出，称为火山口。火山喷发停止后，火山口积水就成为火山口湖。与火山口相连的岩浆通道叫火山颈（也称火山喉管）。

裂隙式喷发形成的地形为熔岩流和熔岩被。

熔岩是熔浆流动过程中冷凝的，具各种形态（均反映出流动痕迹）：

如印度的德干高原，由玄武岩组成，厚3000米，面积100平方公里。

世 界 火 山 分 布

现代世界上活火山500多座，主要分布板块边界上：

• —— 中、酸性 • —— 基、酸性 • —— 基性

我国火山分布

我国台湾处于环太平洋带上，有火山十六座——活火山 黑龙江德都五大莲池，二百多——休眠火山 南京江宁方山、六合桂子山(燕山期火山)——死火山

§3.侵入作用及侵入岩

侵入作用——岩浆由地下深处向上运移，未达到地表层，而在地下占居一定空间并冷凝成岩的过程。

侵入作用形成的岩浆岩称侵入岩体

侵入岩体的产状是指岩体的形态、大小、与围岩的接触关系以及它形成时所处的深度与环境。

侵入体产状

（按形态、大小、与围岩的关系等划成）： ：狭长板状侵入体。

： 板状侵入体。 延展方向与围岩层理平行 中凹边凸延展方向与水平层理一致

岩浆岩类型 表格ppt33

沉积岩

外动力地质作用的定义

大气、水和生物在太阳辐射下能、重力能和日月引力能的影响下产生的动力，对地表所进行的各种作用。

能量来源： 地球外部 作用范围： 地表

结果： 减小地表起伏、夷平高差。

外动力地质作用的类型

风化作用 剥蚀作用 搬运作用 沉积作用 固结成岩作用 内动力地质作用类型 地震作用 岩浆作用 变质作用 地壳运动

风化作用：

组成地壳的岩石在地表的常温、常压下，由于气温变化、气体、水容液及生物的共同作用，在原地遭受破坏的过程。 剥蚀作用： 岩石受外力作用而破坏，破坏产物同时被搬走。 搬运作用 ：

将风化、剥蚀物搬运到它处。 沉积作用 ：

搬运物在条件适宜的地方堆积沉淀下来。

固结成岩作用 ：

松散沉积物（任何动力搬来的机械的或化学的）转变为坚硬的沉积岩。

沉 积 岩

松散的沉积物经过压实、胶结或重结晶形成的坚硬的岩石叫沉积岩

沉积岩一般只保存在温度低于 200℃，静岩压力在200MPa以下的环境中

分选性、磨圆度反映了搬运介质的性质及距离的远近。以结构成熟度的高低来综合描述。通常成熟度高说明分选性、磨圆度好搬运距离远；成熟度低说明分选性、磨圆度不好搬运距离近。

沉积岩的类型

1碎屑沉积岩：砾岩、砂岩、泥岩、页岩等。

2化学及生物化学沉积岩：灰岩、硅质岩、磷质岩等。 3生物沉积岩：生物碎屑灰岩、煤等。 4火山碎屑沉积岩：火山角砾岩、凝灰岩等。

层理构造

概念——指由沉积物的成分、结构、颜色及颗粒形状等沿垂向的变化而显示出来的成层现象。 层与层的差异，是由于不同时期沉积作用的，环境及性质的变化而造成的，每一层为同时、同沉积条件下形成的，所以表现为层内的均一性，而层间由于条件变化，表现为层间差异性。

变质岩

岩浆岩占地壳总体积的64.7%；

沉积岩占地壳总体积的7.9%，占陆地表面积的75%；

变质岩占地壳总体积的27.4%。

变质作用

—— 岩石基本上在固态下，由于温度、压力及化学活动性流体的作用 , 而使岩石成分、结构、构造等发生变化的 地质作用。

由变质作用形成的岩石 = 变质岩 。 原 岩 = 变质作用 = 变质岩

岩浆岩 = 正变质岩

沉积岩 = 负变质岩（等号相当于箭头）

在变质作用过程中温度、压力和化学活动性流体等各种因素是相互配合的，而在不同的地质条件下，主导因素不同，显出不同的变质特征 。

变质作用的基本类型： （１）接触变质作用 （２）动力变质作用 （３）区域变质作用 （４）混合岩化作用

§4 、三大类岩石的互相转化

当原已形成的岩石，一旦改变其所处的形成时的环境，岩石将随之发生改造，而转化为其它类型岩石。

三大类岩石的分布状况为

沉积岩70％，岩浆岩20％，变质岩10％ 岩石圈表层总面积

岩浆岩占总面积的76％，沉积岩20％，变质岩不足4％。 岩石圈的总体积

沉积岩约占总体积的5％，岩浆岩35％，变质岩60％。

转化

1出露到地表面的岩浆岩、变质岩与沉积岩，在大气圈、水圈与生物圈的共同作用下，可以经过风化、剥蚀、搬运作用而变成沉积物，沉积物埋到地下浅处就硬结成岩--重新形成沉积岩。

2埋到地下深处的沉积岩或岩浆岩，在温度不太高的条件下，可以以固态的形式发生变质，变成变质岩.

3不管什么岩石，一旦进入高温（大于700～800℃）状态，岩石就将逐渐熔融成岩浆。岩浆在地下浅处冷凝成侵入岩，或喷出地表而形成火山岩。

地质年代 1）相对年代（地质事件发生的先后顺序） 2)

地球的历史就记录在岩石中

岩层 —— 层状岩石（包括沉积岩、层状变质岩、层状火山岩）。

地层 —— 在一定地质时期内所形成的岩层 地层 ＝ 岩层＋时间（年代）

§１. 相对年代的确定

相对年代的确定就是要判断一些地质事件发生的先后关系。这些地质事件保留在地质历史留下的物质纪录中.

可根据几个基本原则来判断： 地层层序律 生物层序律 切割穿插定律

地层层序律 ——

原始产出的地层具有下老上新的层序规律。

由于后期地壳运动经常使地层发生变动（倾斜、倒转等）改变了原始的地层层序

化 石

—— ◇埋藏在岩层中的地历史时期的生物遗体 或遗迹。（壳、骨、蛋等硬体及活动痕迹）。 人类对现代生物及古生物的研究，认识到生物的演化是从简单到复杂、从低级到高级不断发展。具有不可逆的生物演化规律。

生物层序律

年代越老的地层中所含生物越原始，越简单、越低级；年代越新的地层所含生物越进步、越复杂、越高级。

不同时期地层中含有不同类型的化石及其组合，而相同时期且在相同相通的地理环境下所形成的地层（只要原先海或陆相通，无论相距多远）都含有相同的化石及其组合。

对用于地层划分与对比的生物化石要求有一定的条件： 标准化石

地质历史中，演化快，延续时间短，特征显著，数量多，分布广的生物化石。 如，三叶虫、笔石、腕足动物

对于侵入体之间或侵入体与围岩之间的相对年代（顺序）的确定，可使用切割定律。 切割穿插定律 ——

侵入者年代新，被侵入者年代老， 切割者年代新，被切割者年代老。

§2. 绝对年龄的确定

人们很早就一直在探索测定岩石年龄（绝对年代）的方法，直到放射性元素发现之后，才能找到了令人信服的有科学依据的测年方法 ———— 同位素测年 73,74PPT

岩石地层单位(地方性地层单位) 地层的物质组成是岩石（岩层），在地层划分对比中，对一个地区首先根据岩石特征把地层分层，分层的单位为岩石地层单位： 群

组 —— 最基本的岩石地层单位

段

层

§1 概 念

大家已有了岩石的概念：岩浆、沉积岩、变质岩，它们是不同的地质环境和不同的地质作用下形成的。

侵入岩是在地下形成，但现在大量突出地表，甚至形成高山，如五台山、黄山等由侵入岩或其变质岩组成；沉积岩，原始应水平沉积，地表大量倾斜、弯曲、断裂。这些说明地壳上岩石发生了运动，发生变形、变位，改变了原来的状态。

• 地质构造是地壳运动的产物，其规模有大有小，大的如构造带（数千km），小的如岩

石的片理。是地壳运动在岩层和岩体中所造成的永久变形。

• 主要由地球内动力地质作用引起地壳变化，使岩层或岩体发生变形和变位的运动称地壳运动。地壳运动的结果形成了不同的构造形迹——褶皱、断裂等。

• 地壳运动也称为构造运动——控制着海、陆变迁及其分布轮廓，地壳的隆起和坳陷，

山脉和海沟的形成。地壳运动至今仍在发展运动中，一般认为晚第三纪（距今2500万年）以来的构造运动为新构造运动。而又将人类历史时期至现在所发生的新构造运动称为现代构造运动。

• 地壳运动按其运动方向分为水平运动和垂直运动。

• 水平运动：岩层受水平挤压或引张作用的运动。使岩层产生褶皱、断裂。

• 垂直运动：地壳垂直的升降运动，地壳大面积上升和下降，形成大规模的隆起和坳陷。 • 地壳运动的速率：一般以缓慢渐变的方式进行，以mm/y计，不易为人所察觉，也有表现十分强烈，短期内发生快速突变，如火山爆发、地震等。 • 水平构造

• 未经构造变动的沉积岩层，其形成时的原始产状

• 是水平的，先沉积的老岩层在下，后沉积的新岩层在

• 上，形成产状近似水平的构造——水平构造，亦称水

• 平岩层。水平岩层多分布在大范围内均匀指升或下降的地区，如陕北的中生界地层。 • 倾斜构造

由于地壳运动使原始水平的岩层发生倾斜，岩层 • 层面与水平面之间有一定夹角的岩层，为倾斜构造（ • 倾斜岩层）。

• 常是褶皱的一翼或断层的一翼，大区域内同一方 • 向倾斜和倾角基本一致的岩层又称单斜构造。

• 倾斜构造的产状——可用岩层层面的走向、倾向 • 和倾角三个产状要素表示。

加本子上的

垂直运动在地层中的反映 地层的接触关系

整合接触：岩石圈缓慢下降

不整合接触：显著的升降和水平挤压作用 平行不整合：显著的升降

岩石的变形

地壳运动的结果为岩石变形变位，导致地质构造的形成。 岩石变形——地壳中岩石变改了原有的空间位置和形态

变形的类型 弹性变形 不留痕迹 塑性变形：褶皱和断裂

地质构造——岩石变形的产物包括褶皱、断裂 两大类。

§2. 褶皱 和 断裂

褶皱和断裂是地质构造的两大类型，是由于岩石的运动改变了原来空间位置和形态而形成的。

一、 岩层空间位置的测定

地质上以岩层的产状来描述其空间位置，包括岩层的走向、倾向、倾角，称产状三要素

产状三要素：

1.走向：走向线———岩层面同任意水平面的交线（岩层层面上的任意一条水平线）。 走向———走向线两端所指的方向。以方位角来表示。

注意：我们强调了两端所指的方向，因此走向的方位角有２个， 相差180º 2. 倾向:

最大倾斜线———岩层面上与走向线垂上的向下延伸的线。

倾向———最大倾斜线的水平投影所指的方向，以方位角表示。倾向只有一个方向，且与走向垂直。

走向 ＝ 倾向 90 º 3．倾角：岩层面与水平面之间的夹角。最大倾斜线与其在水平面上投影线之间的夹角。 倾角在 0~ 90°变化。

二、褶皱构造

岩层受力后，发生弯曲，改变了原有的空间位置和形态，但其连续性未受到破坏，称褶皱。单一弯曲称褶曲。

褶曲两大基本类型

向斜——— 水平岩层受力后下凹弯曲。 两翼地层相向倾斜 核部地层时代最新 两翼地层时代渐老

背斜——— 水平岩层受力后上凸弯曲。 两翼地层相背倾斜 核部地层时代最老 两翼地层时代渐新

二、 断裂构造

断裂 ——— 岩层在外力作用下失去连续性和完整性。 节理、裂隙 ——无位移（仅有断裂面）。 断层 —— 有一个或一组断裂面，两侧岩层

有明显位移（错动）

断层描述

1.断层面（带）——岩层断裂面，两侧岩层相对位移，有平面也有曲面可以产状三要素来描述。

2. 断层线——断裂面与地面交线。断层出露线，直线或曲线。 3.断盘 —— 断层面两侧被切断的岩块

按断层面与断盘关系（位置关系）分： 按两盘相对位移（运动）方向分：

断层分类：

按两盘相对位移的方向分：

正断层 —— 上盘下降、下盘上升。 逆断层 —— 上盘上升、下盘下降。

其中逆掩断层：断面倾角小

按断层走向与岩层走向的关系分：

纵断层（走向断层）—— 断层面走向与走向一致。 横断层（倾向断层）——断层面走向与走向垂直。 斜向断层 ——断层面走向与走向斜交

§3. ◇地层接触关系 一、整合

表现：新老地层产状一致，岩性变化及古生物演化渐变而连续，新老地层时代连续，其

间没有地层缺失。 说明：地层形成的过程中基本保持稳定的沉积环境，构造运动主要是地壳缓缓下降，即

使有上升，也未使沉积层面上升到水平面之上遭受到剥蚀。 整合表示：

二、假整合（平行不整合）

表现：新老地层产状一致，岩性及古生物演化突变，地层时代不连续，有地层 缺失。新地层之下常有底砾岩。

底砾岩——下部时代较老的地层遭到剥蚀后形成的岩石碎块，重新胶结成岩，保留在新地层之下。

说明：老地层沉积后地壳有明显的均衡上升（水平抬升），遭受剥蚀后，地壳又均衡下降，接受新地层的沉积，虽然有部分地层缺失掉，但新老地层产状没变， 假整合的表示：直线

三、不整合（角度不整合）

表现： 新老地层产状不一致，岩性及古生物变化突变，有地层缺失，新老地层之间有

广泛的剥蚀面。新地层之下常见底砾岩。 说明：老地层形成之后有强烈的构造运动，形成褶皱、断裂，同时长期遭受风化剥蚀，

而后又下降接受新地层的沉积。 不整合的表示：曲线

四、侵入接触：

侵入体和被侵入围岩之间的关系 图PPT101 五、沉积接触

表 现：沉积的地层直接覆盖在侵入体之上，其间有广泛的剥蚀面，剥蚀面与沉积岩层平行，沉积岩中无接触变质现象。

§5地质图（会考简答）

一 、地质图的基本内容

将自然界的地质情况，用规定的图倒符号，按一定的比例缩小投影绘制在平面上。 是反映一个地区各种地质现象和地质条件的图件。 地质图的类型：工程上常用的基本图件。

1）普通地质图： 表示某区域地层岩性和地质构造的基本图件，把出露在地表不同地质时代的地层分界线和主要构造线的分布，测绘在地形图上编制而成，并附以典型地质剖面图和地层柱状图。

2）地貌及第四纪地质图： 根据第四系沉积层的成因类型、岩性和生成年代，以及地貌成因类型、形态特征不同而综合编制的图件。 3）水文地质图

表示地下水的水文地质条件的图件。

4）工程地质图 根据工程地质条件而编制；

在相应比例尺的地形图上表示各种工程地质勘察工作成果的图件。 5）地质剖面图：反映地表以下某一断面地质条件的图件。

综合地层柱状图：综合反映一个地区各地质年代的（钻孔柱状图），地质特征、厚度和接触关系的图件。

2、地质图的规格：

标注——图例、比例尺、编制单位、编制日期等。

图例——各种颜色和符号，说明所有出露地层的新老顺序、岩石成因、产状、构造形态。 比例尺：其大小反映图的精度，大-精度高，与工程要求有关。 二、地质条件在地质图上的表现形式

1、地层的岩性：由岩层产状和地形间的关系确定。 1）水平岩层：倾角0°

地层界线与地形等高线重合或平行，常形成闭合曲线。 2）直立岩层：倾角90° 顺岩层走向为一直线或曲线。 3）倾斜岩层：倾斜岩层的倾向与地形坡向：

相反时：地层界线的弯曲方向与地形等高线的弯曲方向一致。

相一致时：若岩层倾角大于地形坡角，地层界线弯曲方向与地形等高线弯曲方向相反。 相一致时：若岩层倾角小于地形坡角时，方向相同，但地层界线的弯曲程度明显大于等高线的弯曲度。

第四章 岩体稳定分析

岩石受构造变动，风化作用和卸荷作用等各种内、外力地质作用，被各种结构面（层面、节理、断层、片理）所切割，使岩体成为多裂隙的不连续介质。

从工程地质观点，岩体的主要特征概括为：

1）岩体是地质体的一部分，要研究它们的现状，还要研粉其历史；

2）体中的结构面是岩体力学强度相对薄弱的部位，这导致岩体力学性能的不连续性，不均

一性、各向异性。

岩体的软弱结构面常成为岩体稳定性的控制面。

3）岩体在工程荷载作用下的变形与破坏，主要受各种结构面及其组合形式的控制。 岩体的结构特征不同，岩体的变形与破坏机制也不同。

4）岩体中的复杂应力场：自重应力，构造应力。

岩体稳定分析：力学分析、对比分析、结构分析

§4-1 岩体的结构特征

岩体结构的两个要素：结构面和结构体。

结构面：（地质界面）断层、节理、层理、软弱夹层、不整合面

结构体：是由结构面切割后形成的岩石块体

一、结构面的成因类型

1、原生结构面：是在岩体成岩过程中形成的。

沉积结构面：沉积岩在沉积和沉岩过程中形成的结构面，它包括层理面，软弱夹层、沉积间断面、不整合面，泥化夹层，对工程岩体稳定影响大。

岩浆结构面：岩浆侵入及冷凝过程中形成的结构面，

包括与围岩的接触面及原生节理。

• 变质结构面：分为残留结构面和重结晶结构面。

• 残留结构面：沉积岩经浅变质后形成。

• 重结晶面：片理、片麻理面。

2、 ◇构造结构面：是构造运动过程中形成的破裂面：断层、节理、层间错动。 影响岩体的完整性力学性质。

3、次生结构面：在岩体形成后，外营力作用下形成，卸荷裂隙、风化列隙、次生泥夹层等。 泥化夹层是原生软弱夹层在构造和地下水的作用下形成。

§4-2 岩体稳定性分析

岩体的失稳破坏，往往是一部分不稳定的结构体沿某些结构面拉开，并沿着另外一些结构面向着一定的临空面滑移的结果。这就揭示了切割面、滑动面、临空面是岩体稳定性破坏的必备边界条件。

岩体稳定性结构分析的步骤：

第一步：调查、统计、分析研究岩体结构面的类型、产状、特征。

第二步：对各种结构面及空间组合关系进行图解分析，在工程实践中多采用赤平极射投影的图解分析方法。

第三步 根据以上分析，对岩体的稳定性作出评价。

一、赤平极射投影的原理

赤平极射投影，是利用一个球体作为投影工具。赤平极射投影，实质上就是把物体置于球体中心，将物体的几何要素(点、线、面)投影于赤平面上，化立体为平面的一种投影。

3. 按震级大小分类

大地震M≥7；中地震或强震7>M≥5；

小地震或有感地震5>M≥2；微震M

7-2震级与烈度

一、 ◇地震震级：指一次地震时，震源处释放能量的大小

二、 ◇地震烈度：指地震时受震区的地面及建筑物遭受影响的程度

震中烈度 m=0.58I0+1.5

地震烈度表：P139 表7-4

工程设计中：基本烈度

场地烈度：在同一个基本烈度区，由于建筑物场地的地质条件不同，往往在同一次地震下，地震烈度并不相同。

岩石地基一降低1度，淤泥类土，饱和粉细砂一提高1-2度

设计烈度

第五章 常见不良地质现象

崩塌、滑坡、泥石流、岩溶、风砂

提高工程建设勘测设计的质量，减少工程病害

第二篇 水文地质

第八章 地下水

概 述：

地下水存在于地表以下岩石空隙中的各种形态的水地下水的来源：渗入、凝结、初生、残留地圈球水：地下水——地表水——大气水按埋藏条件 上层滞水 潜水 承压水按含水层性质：孔隙水、裂隙水、喀斯特水地下水形态：固、液、气态

§8-2上层滞水及潜水

一、上层滞水

地下水位以下：重力水

其上是：毛细水

再向上：包气带，岩石空隙未被水充满饱和，含有相当量气体

上层滞水：气候影响显著，易蒸发，易补充

水矿物度低，易污染，水量不丰富

小型供水源，饮用注意卫生

§8-3 承压水

承压水是良好的水源，但也会给工程造成困难

一、承压水的主要特点：

◇承压水是埋藏并充满于两个隔水层之间，承受静水压力而自涌的重力水。

自流盆地——自斜构造，构造盆地

自流斜地——单斜构造

二、承压水水压面的特征

承压力水压面：含水层顶面等高线、等水压线

三、承压水的补给、经流、排泄

补给：降水、地表水、潜水、承压水补给区分别位于：地表、湖泊、潜水层之下） 排泄：排泄区露于地表——泉，地表水

承压水在潜水层之下——潜水

• 埋藏较深的承压水，通过承压区的断层或破碎带向浅层排泄，被埋芷较线的承压水

和潜水，甚至直接涌出地表，泄流成泉，

• 承压水径流条件取决于地形、含水层透水性和地质构造，以及被给区与排泄区的承

压力位差。补给区与排泄区的地形高差的水位差愈大，含水层透水性愈好，透弯曲程度愈小，承压水流便愈通畅，水交替愈强烈。

承压水完成一次交替，需较长时间（甚至几千年）。水在地下深处，与岩石长期作用，水的矿化度有所不同

§8-4 地下水天然露头泉

泉——地下水的天然露头

反映了岩层富水性和地下水的分布、类型、水质、补给、经流、排泄条件和变化

泉的形成——地形、地质、水及地质条件，条件适宜，含水层便部分裸露，地下水便流出，涌出地表，形成泉

泉的分类：

按排泄的地下水类型 上层滞水泉

潜水泉 下降泉

承压水泉 上升泉

§8-5裂隙水与岩溶水

一、裂隙水定义：埋藏于岩石裂隙中的地下水称裂隙水

分布：主要分布于山区，平原地区也有（仅埋芷于第四纪沉积物覆盖的基岩中。 特点：分布上的多变性，裂除多变，填充物透水性、裂隙的相通条件，复杂

分类：按埋芷条件：裂隙上层滞水，裂隙潜水，裂隙承压水

按含水层的产状，裂隙层状水区域性分布，如风化裂隙中的水，

裂隙 脉状水局部分布，断层破碎带，侵入岩接触带。

◇工程危害：裂隙水在分布和涌水量方面均可能突然变化，又能与其它水体连通，引起地下水条件突然改变，发生涌水事故

二、岩溶水

定义：埋芷于可陪性岩层地区岩溶裂隙和溶洞中的重加水，

特征：分布于可溶性岩层地区，涌水量在一年变化很大一般为重碳酸钙水。

工程危害：突然涌水对建筑物稳定性的影响

§8—6 地下水动态的概念

地下水动态：地下水水位、水量、水温和水化学成分，随时间有规律性的变化。 地下水动态——昼夜变化、季节变化、多年变化。

三、地下水对工程的影响

1. 地下水水位变化的影响

水位下降：增加土中应力，引起附加沉降。

水位上升：土的c、φ、Es下降； 岩石浸水软化。

对特殊土（湿陷性土、盐渍土、膨胀性土）。

浮力增加（引起结构物上浮或破坏）。

局部抽水.降水.引起大面积（以降水点为中心一定范围地面下沉

地下水变化——影响河谷阶地、岸坡、边坡岩土稳定。

第九章 若干地貌区的水文地质特征

不同地貌（山区、山前地带、山间盆地、平原地区）因岩石、构造和地理环境有特自的特点，呈现独自的水文地质特征。

山区：基岩裂隙，溶洞中地下水

山前、山间盆地：第四纪沉积层孔隙中的潜水和一部分承压水。

平原地区：第四纪沉积层孔隙潜水。

§9-1 山区地下水

• 山区，基岩裸露，第四纪沉积层局部分布（低洼处）且薄，孔隙水不占重要位置，

主要为裂隙水和喀期特水。

一、 裂隙水

埋藏于基岩裂隙中的水，统称为裂隙。

·风化裂隙中的水-多为裂隙潜水，埋藏深度随地形而变，分水岭处最深，山坡处变小。 ·成岩裂隙中的水-如玄武岩的柱状裂隙，潜水承压水。

·构造裂隙中的水-断层带、岩层裂隙。有些连通，有些不连通，有些不潜水、承压水，贯通、复杂。

二、岩溶及岩溶水

岩溶——水流对可溶岩石的化学溶解和冲刷破坏及其引起的一些现象，总称（喀斯特）岩溶。 岩溶水——贮存和运动于（喀斯特）岩溶岩层中的地下水，称为岩溶水，广泛分布于云南、贵州、广东、广西、湖南、湖北、河南、河北、山西、浙江以及其它石灰岩分布地区，以云贵高原和广西、尤甚。

岩溶水：①包气带：最高地下水位以上，垂直方向流动，不相通。

②水位季节变化带：随季节变化，有水平、垂直运动

饱水带：位于地下水位以下。

深部循环带：不受河流排泄影响，水流路线多取决于地质构造。

岩溶水的某些特征：

潜水（上层滞水）：岩溶岩层大面积裸露。

承压水：岩溶岩层被不透水层覆盖时。

§9-6 潜水位的升降引起的岩土工程问题

一、潜水位上升及其岩土工程问题

1.潜水位上升原因：

地质因素：

土层颗粒粗，降水易下渗，水位上升；包气带厚度薄，潜水位上升

水流梯度小， ，岩层水平变化，阻水， ，

水文气象因素：

降雨、河流湖、水库、冰雪融化；

人为因素：渠、湖、工业废水、建筑物改变泾流，人工回灌。

此上段处的空格均为斜向上箭头

2. 水位上升引起的岩土工程问题；

土壤沼泽化、盐渍化；

边坡变形、滑移、崩塌；

崩解岩石、澎胀土、湿陷性黄土；

砂土液化、流砂、管涌；

洞管淹没、基础上浮；

二、地下水位的下降及其危害

1.地下水位下降的原因

开采地下水，设计错误（无设计的那么多水），

人工截流（改道、水库……）

2.地下水位下降引起的危害

海（咸）水入侵

地裂缝的产生和复活

地下水源枯竭、水质恶化。

§10-1 工程地质勘察的一般要求

• 工程勘察：运用地质、工程地质及有关学科的理论知识和各种技术方法，在建设场

地及周围进行调查研究，为工程建设的正确规划、设计、施工和运行提供可靠的地质资料，以保证工程建筑物的安全稳定、经济合理和正常运用。

• 工程地质勘察的基本任务：

场地工程地质条件，指出有利、不利因素；

论证场地工程地质问题，确切结论；

选择地质条件优良的场地，对建筑物配置提出建议。

研究工程建筑物兴建后对地质环境的影响，预测其发展演化趋势。

• 工程地质勘察方法：

– 工程地质测绘

– 工程地质勘探（物探、钻探和坑探）

– 工程地质试验（室内、野外、两者互补）

– 工程地质长期观测

– 勘察资料的分析整理

• 工程地质勘察阶段： （相应的设计阶段）

踏勘 规划（或可研）阶段，规划设计

初步勘察 初步设计

详细勘察 施工图设计

施工阶段勘察（补充勘察） 施工期间

4.各类水工建筑物稳定性计算

·重力式码头： ①②③抗倾覆稳定、抗滑移稳定和整体稳定性验算。

·板桩码头：③整体稳定性验算，滑弧通过桩尖，如桩尖下有软土层，滑动面过软土层。 ·高桩码头：③整体稳定性验算；

斜坡码头： ③架空斜坡码头：台基底滑动、绕基础边缘倾倒的稳定性验算；必要时，整体稳定验算。

实体斜坡码头：整体稳定。

防坡堤：斜坡式——③整体稳定性

重力式— ①②③抗倾覆、抗滑移、整体稳定性。

·船鸪：抗浮稳定性 Kf =G（抗浮力）/ W（浮力）

坞首和重力式、混合式坞墙： ①②抗倾覆、抗滑移、高桩、板桩、衬砌式坞墙和施工开控边坡-—③整体稳定验算。

（二）地基承载力和变形

1 天然地基：设计组合：水位、荷载（自重、水压力、水流、地面、船舶冲击）

§11-2 岸边岩土工程

一、岸边建筑物的勘察要点

（一）码头建筑物

1重力式码头——组成上部结构、墙身、基床、墙背减压棱体。

结构形式：方块式（空心、实心）、沉箱式、扶壁式、整体砌筑式。

勘察要点：地层分布、承载力、岩土性质、风化程度、压缩层的压缩性、计算沉降指标。不良地质（条件）现象及影响。

地基土较差时：轻型结构，

施工速率放慢，

设置反压措施，

加固地基。

2高桩码头：由上部结构和高桩组成

勘察要点：地层分布、岩性、软弱下卧层；

桩尖下土层压缩性

有无影响沉桩的障碍物（弧石、抛石、沉船……）

提出桩基类型

沉桩可能性

振动对岸坡稳定的影响

评价打桩对负摩擦力评价

3板桩码头：

勘察要点：同“高桩码头”

4管柱码头：

勘察要点：同上，每个柱位钻1个孔，评价管柱施工的可能性。

四 岸坡稳定

1 影响岸坡失稳的因素

岩土性质：近期淤积的软土组成的岸坡，掩埋的古河道、冲沟口的岸坡不稳定，有软弱夹层、泥化层的岩质岸坡。

岸坡的组成与地质构造：

不利构造向水域倾斜

（软土层面、地下水流向、不透水硬层面、裂隙、软弱结构面……）

岸坡的坡形、坡度：

地下水：浸泡、水位骤降

地表水：水流、波浪

施工因素：振动、爆破、开控、超载、古滑道复活。

2、岸坡稳定计算：

3、岸边工程的监测

气象、水文、地下水位、加荷……

表面位移、深层位移、地基沉降、孔隙水压力、结构物变形、倾斜、裂缝开展、土压力。（P247 表11-23）

4 防止边坡失稳的措施：

·选址避开地段：滑坡区、古滑坡区掩埋的古河道、冲沟口、

化的地段。

·岸坡稳定：削坡（上部），加压（下部），反压（坡前

排水垫层、排水砂井、分期力荷。

·高灵敏度的土：防止对土的扰动，控制加荷速率。

·弃土、堆放材料：远离岸坡

·岸坡前后的水头差

·打桩（工艺布置）顺序：压桩、重锤低击、间隔跳打

地质构造控制论：（简答题）

（1）从最大的方面即全球来看，板块构造运动控制了现在的7大洲、4大洋的概貌。

（2）从中国大陆看，地质构造控制了其三台阶型地貌：高原、丘陵、平原。 历史上溃埋段，冲淤剧烈变

（3）地质构造控制了河流的分布、控制地下水的分布、储集和运移。

（4）地质构造对岩土体的稳定性和岩土质量起控制作用。

（5）地质构造控制了一些地质灾害的发生，如滑坡、地震、地下工程中的突水等。