工程地質(zhì)

我國不良地質(zhì)及其工程地質(zhì)問題

  摘要:不良地質(zhì)現(xiàn)象(地質(zhì)災(zāi)害)是指地球在內(nèi)動力、外動力或人類工程 動力作用下,發(fā)生的危害人類生命財產(chǎn)、生產(chǎn)生活活動或破壞人類賴以生存和發(fā)展的資源與環(huán)境的不幸地質(zhì)事件。地質(zhì)災(zāi)害危害嚴(yán)重,治理困難。所以,正確認識地質(zhì)災(zāi)害的性質(zhì)、類型、范圍、規(guī)模、機理、運動特征、穩(wěn)定性和正確預(yù)測其發(fā)展趨勢是防治工作的基礎(chǔ)。而工程地質(zhì)工作的基本任務(wù)在于對人類工程活動可能遇到或引起的各種工程地質(zhì)問題作出預(yù)測和確切評價,從地質(zhì)方面保證工程建設(shè)技術(shù)可行性、經(jīng)濟合理性和安全可靠性。只要認真細致地勘查,地質(zhì)災(zāi)害是可以認識清楚的,也是可以預(yù)防和治理的。
 
  關(guān)鍵字:不良地質(zhì)(地質(zhì)災(zāi)害)   工程地質(zhì)   預(yù)防   治理
 
  一、不良地質(zhì)的分類與防治  不良地質(zhì)現(xiàn)象:不良地質(zhì)現(xiàn)象(地質(zhì)災(zāi)害)是指由于地質(zhì)作用對人類生存和發(fā)展造成的危害。它包括:
 
  自然地質(zhì)災(zāi)害:自然地質(zhì)作用引起的災(zāi)害。
 
  人為地質(zhì)災(zāi)害:由于人類工程活動使周圍地質(zhì)環(huán)境發(fā)生惡化而誘發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害。
 
  由自然地質(zhì)作用和人類工程活動所引起的物理地質(zhì)現(xiàn)象,包括巖石風(fēng)化、沖溝、滑坡、崩塌、巖溶、泥石流、潛蝕、凍融、地震、風(fēng)沙、地面沉降、海岸湖岸水庫的岸邊再造等等,這些作用都給工程建設(shè)活動帶來嚴(yán)重的影響和危害。我們把這些危害工程建設(shè)的地質(zhì)作用統(tǒng)稱為不良地質(zhì)作用。
 
  1.風(fēng)化作用
 
  地表及地面以下一定深度的巖石,在氣溫變化、水溶液、氣體及生物等各種營力的作用下,其成分和結(jié)構(gòu)不斷地發(fā)生變化,這些改變巖體成分和結(jié)構(gòu)的地質(zhì)作用,總稱為風(fēng)化作用。
 
  (1)物理風(fēng)化作用;特點:巖石有自然因素作用下,發(fā)生機械破碎,而無明顯的成分改變。 影響因素:氣溫變化、冰劈作用、鹽類結(jié)晶膨脹等。
 
  (2)化學(xué)風(fēng)化作用:地表巖石受水、氧及二氧化碳的作用而發(fā)生化學(xué)成分的變化,并產(chǎn)生新礦物的作用,稱為化學(xué)風(fēng)化作用。(水化作用、氧化作用、水解作用、溶解作用)
 
  (3)生物風(fēng)化作用:由于生物的活動對巖石與礦物所引起的破壞作用,為生物風(fēng)化作用。 生物對巖石的破壞作用既有機械的又有化學(xué)的 。
 
  巖石風(fēng)化的治理方法采取挖除和防治兩種措施。
 
  1.挖除。挖除一部分危及建筑物安全的風(fēng)化嚴(yán)重的巖層,挖除的深度是根據(jù)風(fēng)化巖的風(fēng)化程度、風(fēng)化裂隙、風(fēng)化巖的物理力學(xué)性質(zhì)和工程需要等來確定的。挖除法適用于風(fēng)化層較薄的情況。
 
  2.防治方法。制止風(fēng)化作用繼續(xù)發(fā)展,或采用人工方法加固風(fēng)化巖的措施。
 
  (1)覆蓋防止風(fēng)化營力入侵的材料。為防止水和空氣侵入巖石,可用瀝青、三合土、粘土以及噴射水泥漿或石砌護墻來覆蓋巖石表面。施工時先將巖石表面已經(jīng)風(fēng)化的部分清除,然后在新鮮巖面上進行覆蓋。為防止溫度變化對巖石的影響,可在其上鋪一層粘上或砂,其厚度應(yīng)超過年溫度影響深度的5~10cm,此方法主要起隔絕作用。
 
  (2)灌注膠結(jié)和防水材料。將水泥、水玻璃、瀝青或粘土漿通過高壓將其灌入巖石的裂隙內(nèi)及噴射于表面,不僅能起到隔絕作用,而且能提高巖石的強度和穩(wěn)定性。
 
  (3)整平地區(qū),加強排水。這是以防為主的方法水是巖石風(fēng)化的主要因素之一,將巖石與水隔絕能減少巖石的風(fēng)化速度。
 
  (4)當(dāng)巖石風(fēng)化速度較快時,必須通過敞露的探槽觀測巖石的風(fēng)化速度,從而確定基坑的敞開期限內(nèi)巖石風(fēng)化可能達到的深度,據(jù)此擬定保護基坑免受風(fēng)化破壞的措施。
 
  2.河流地質(zhì)作用
 
  具有明顯河槽的常年或季節(jié)性水流稱為河流。
 
  (1)流水的侵蝕作用:包括溶蝕和機械溶蝕兩種方式。
 
  1)流水對河床的沖刷
 
  2)流水對河岸的掏蝕
 
  (2)流水的搬運作用
 
  (3)流水的堆積作用
 
  河流侵蝕作用的防治:
 
  對于河流側(cè)向侵蝕及因河道局部沖刷而造成的坍岸等災(zāi)害,一類是直接防護邊岸不受沖蝕作用的措施。如拋石、鋪砌、混凝上塊堆砌、混凝上板、護岸擋墻、岸坡綠化等。另一類是調(diào)節(jié)徑流以改變水流方向、流速和流量的措施。如為改變河水流向則可興建各類導(dǎo)流工程如丁壩、橫墻等。
 
  3.河谷的類型:
 
  (1)侵蝕谷發(fā)展成為河谷分三個階段:峽谷型、河漫灘河谷、形成河谷
 
  (2)河流階地可分為:侵蝕階地、堆積階地(上迭階地、內(nèi)迭階地、嵌入階地)、基座階地。
 
  4.河岸掏蝕破壞的防護
 
  首先要確定河岸掏蝕破壞的地段。  防護措施可分為兩類:一類是直接防護河岸不受沖蝕作用的措施。如拋石、鋪砌、混凝土塊堆砌、混凝土板、護岸擋墻、岸坡綠化等。另一類是調(diào)節(jié)徑流以改變水流方向、流速和流量的措施。只有綜合采用整治與預(yù)防措施并舉,以及按經(jīng)濟技術(shù)指標(biāo)對比的方法來選擇決定方案時,才能取得最大的效益。
 
  5.滑坡
 
  斜坡上大量的巖土體,在一定的自然條件(地質(zhì)結(jié)構(gòu)、巖性和水文地質(zhì)條件等)及其重力的作用下,使部分巖土體失去穩(wěn)定性,沿斜坡內(nèi)部一個或幾個滑動面(帶)整體地向下滑動的現(xiàn)象,稱之為滑坡。
 
  (1)牽引式滑坡:滑體下部先失去平衡發(fā)生滑動,逐漸向上發(fā)展,使上部滑體受到牽引而跟隨滑動。
 
  (2)推動式滑坡:上部滑動面局部貫通,向下擠壓下部滑體,最后整個滑體滑動。
 
  (3)滑坡的發(fā)育過程:蠕動變形階段、滑動破壞階段、漸趨穩(wěn)定階段
 
  (4)滑坡的治理:滑坡的防治措施主要有排、擋、減、固等,具體如下:
 
  a.排水
 
  a1.排除地表水
 
  對滑坡體地表水要截流旁引,不使它流入滑坡內(nèi)。因此可在滑坡邊界處設(shè)環(huán)形截水溝,滑坡內(nèi)修筑樹枝狀排水溝。其間的截、排水溝應(yīng)保證質(zhì)量,以地表水不能下滲為準(zhǔn)。此外還有整平地面,堵塞、夯實滑坡裂縫,防止地表水滲入滑坡內(nèi)。在滑坡體及四周植樹種草等方法也有顯著效果。
 
  a2.排除地下水
 
  其中水平排水設(shè)施有盲溝、盲洞、水平鉆孔。垂直排水設(shè)施有井、鉆孔等。盲溝的迎水面應(yīng)是滲水的,并作反濾層,背水面是涌水的,防止水滲入滑坡體內(nèi),為了防止地表水和泥砂滲入盲溝內(nèi),溝頂部可設(shè)隔水層。另外也有設(shè)置支撐盲溝,即有支撐作用又有排水作用,這種方法一般在滑坡床較淺,滑坡體內(nèi)有大量積水或地下水分布層次多的滑坡中采用。支撐盲溝常見的結(jié)構(gòu)類型有拱型,“Y”型和其它類型等。
 
  b.支擋
 
  支擋工程的作用主要是增加抗滑力,直到不再滑坡。常用的支擋工程有擋墻、抗滑樁和錨固工程。
 
  c.刷方減重
 
  凡屬頭重腳輕的滑坡以及有可能產(chǎn)生滑坡的高而陡的斜坡,可將滑坡上部或斜坡上部的巖土體削去一部分,減輕上部荷載,這樣可減小滑坡或斜坡上的滑動力,而增加滑坡或斜坡內(nèi)的抗滑力,因而增加了穩(wěn)定性。若將上部削除的巖土堆于坡腳處,尤其可進一步增大滑坡或斜坡的穩(wěn)定性。
 
  d.改良滑動面的沿途性質(zhì)
 
  土質(zhì)改良的目的在地提高巖土體的抗滑能力,主要用于土體性質(zhì)的改善。一般有電化學(xué)加固法、硅化法、水泥膠結(jié)法、凍結(jié)法、焙燒法、石灰灌漿法及電滲排水法等。
 
  此外,還可以針對某些影響滑坡滑動因素進行整治,如防水流沖刷、降低地下水位、防止巖石風(fēng)化等具體措施。 6.崩塌  崩塌是指陡峻斜坡上的巖、土體在重力作用下突然脫離坡體向下崩落的現(xiàn)象。
 
  7.泥石流
 
  含有大量泥砂、石塊等固體物質(zhì),突然爆發(fā)的,具有很大破壞力的特殊洪流稱之為泥石流。
 
  (1)分類:水石流型泥石流、泥石流型泥石流、泥水流型泥石流
 
  (2)形成條件:地形條件(泥石流形成區(qū)、泥石流流通區(qū)、泥石流堆積區(qū))、地質(zhì)條件(松散固體物質(zhì))、水文氣象條件(大量的流水)
 
  (3)石流的防治措施
 
  防治泥石流的原則是以防為主,兼設(shè)工程措施。泥石流的防治措施有:
 
  預(yù)防:在上游匯水區(qū),做好水土保持工作。主要措施為封山育林、植樹種草、修筑梯田、修筑地表排水系統(tǒng)和支擋工程等措施;     攔截:在中游流通區(qū)設(shè)置攔截構(gòu)筑物,以阻擋泥石流挾帶的物質(zhì)。用改變溝床坡降降低流速的方法,防止溝床下切;
 
  排導(dǎo):在泥石流的下游設(shè)置排導(dǎo)措施使泥石流順利排出。
 
  8.巖溶、土洞的形成
 
  巖溶,又稱喀斯特,是指可溶性巖石,在漫長的地質(zhì)年代里受地表水和地下水以化學(xué)溶蝕為主,機械侵蝕和巖漿為輔的地質(zhì)營力的綜合作用和由此產(chǎn)生的各種現(xiàn)象的統(tǒng)稱。
 
  (1)主要形態(tài):溶溝溶槽、漏斗、溶蝕洼地、坡立谷和溶蝕平原、落水洞和豎井、暗河、天生橋。
 
  (2)巖溶的垂直分帶:垂直循環(huán)帶(包氣帶)、季節(jié)循環(huán)帶(過渡帶)、水平循環(huán)帶(飽水帶)、深部循環(huán)帶(溶孔)。      土洞:巖溶地層上覆蓋的土層被地表水沖蝕或地下水潛蝕所形成的洞穴。進一步發(fā)育形成地表塌陷。
 
  (1)溶濾潛蝕;地下水流失將土中可溶成分溶解,再將細小顆粒從大顆粒間的孔隙中帶。
 
  (2)機械潛蝕;在地下水流的滲透壓力作用下,將巖層中的細小顆粒帶走的現(xiàn)象稱為機械潛蝕。
 
  溶與土洞地基的防治:
 
  在進行建(構(gòu))筑物布置時,應(yīng)先將巖溶和土洞的位置勘察清楚,然后針對實際情況做出相應(yīng)的防治措施。  當(dāng)建(構(gòu))筑物的位置可以移位時,為了減少工程量和確保建(構(gòu))筑物的安全,應(yīng)首先設(shè)法避開有威脅的巖溶和土洞區(qū),實在不能避開時,再考慮處理方案。
 
  (1)挖填:即挖除溶洞或土洞中的軟弱充填物,回填以碎石、塊石或混凝土等,并分層夯實,以達到改良地基的效果。對于土洞回填的碎石上設(shè)置反濾層,以防止浴蝕發(fā)生。
 
  (2)跨蓋:當(dāng)洞埋藏較深或洞頂板不穩(wěn)定時,可采用跨蓋方案。如采用長梁式基礎(chǔ)或衍架式基礎(chǔ)或剛性大平板等方案跨越。但梁板的支承點必須放置在較完整的巖石上或可靠的持力層上,并注意其承載能力和穩(wěn)定性。
 
  (3)灌注:對于溶洞或土洞,因埋藏較深,不可能采用挖填和跨蓋方法處理時,溶洞可采用水泥或水泥粘土混合灌漿于巖溶裂隙中;對于土洞,可在洞體范圍內(nèi)的頂板打孔灌砂或砂礫,應(yīng)注意灌滿和密實。
 
  (4)排導(dǎo):洞中水的活動可使洞壁和洞頂溶蝕、沖刷或潛蝕,造成裂隙和洞體擴大,或洞頂坍塌。因面對自然降雨和生產(chǎn)用水應(yīng)防止下滲,采用截排水措施,將水引導(dǎo)至他處排泄。
 
  (5)打樁:對于土洞埋深較大時,可用樁基處理,如采用混凝土樁、木樁、砂樁或爆破樁等。其目的除提高支承能力外,并有靠樁來擠壓擠緊土層和改變地下水滲流條件的功效。
 
  9.地震
 
  地震是地殼發(fā)生的顫動或振動,是由地球內(nèi)動力作用引起的。它是地殼運動的一種特殊形式,是一種與地質(zhì)構(gòu)造有密切關(guān)系的物理現(xiàn)象。由于地震作用,使地表產(chǎn)生一系列的地質(zhì)現(xiàn)象,如地面隆起及陷落,滑坡及山崩,褶皺和斷裂,地下水的流失與集中,噴水冒砂等。
 
  (1)在地殼內(nèi)部振動的發(fā)源地叫震源。 震源在地面上的垂直投影叫震中,可看作是地面上震動的中心。震中到震源的距離叫做震源深度。 地面上任何地方到震中的距離稱為震中距。地震發(fā)生時,震源處產(chǎn)生劇烈振動,以彈性波方式向四周傳播,此彈性波稱為地震波。
 
  (2)地震的成因:構(gòu)造地震火山地震、陷落地震、人工觸發(fā)地震。
 
  (3)地震震級是一次地震本身大小的等級,它是用來衡量地震能量大小的量度。
 
  地震烈度是指某地區(qū)地表面和建筑物受地震影響和破壞的程度。烈度的大小除與地震震級、震中距、震源深淺有關(guān)外,還與當(dāng)?shù)?a href="http://www.zxkjjt.com/t/地質(zhì)構(gòu)造.html" >地質(zhì)構(gòu)造、地形、巖土性質(zhì)等因素有關(guān)。地震震級與地震烈度既有區(qū)別,又有內(nèi)在聯(lián)系,它們是一個問題的二個方面。一次地震中,只有一個震級,而地震烈度卻在不同地區(qū)有不同烈度。一般認為:當(dāng)環(huán)境條件相同時,震級愈高,震源愈淺,震中距愈小,地震烈度愈高 。
 
  (4)地震烈度劃分為:基本烈度、建筑場地烈度及設(shè)計烈度三種。 基本烈度是指該地區(qū)在一百年內(nèi)能普遍遭受的最大地震烈度。 建筑場地烈度是指在建筑場地范圍內(nèi),由于地質(zhì)條件、地形地貌條件及水文地質(zhì)條件不同而引起對基本烈度的提高或降低。 設(shè)計烈度是指抗震設(shè)計中實際采用的烈度,又稱計算烈度或設(shè)防烈度。它是根據(jù)建筑物的重要性,永久性、抗震性及經(jīng)濟性等的需要對基本烈度的調(diào)整。
 
  (5)地震效應(yīng):地震力效應(yīng)(地震力是由地震波直接產(chǎn)生的慣性力。地震系數(shù)K)、地震破裂效應(yīng)(地震斷層、地裂縫)、地震的液化效應(yīng)(噴水冒砂、地下砂層液化)、地震激發(fā)地質(zhì)災(zāi)害的效應(yīng)。
 
  地震的防治至今都是一個無法攻克的難題,主要是因為地震的預(yù)測不能實現(xiàn)。
 
  二、工程地質(zhì)問題
 
  工程地質(zhì)問題是指與人類工程活動有關(guān)的地質(zhì)問題。它影響建筑物修建的技術(shù)可能性、經(jīng)濟合理性和安全可靠性。如建筑物所處地質(zhì)環(huán)境的區(qū)域構(gòu)造穩(wěn)定問題、地基巖體穩(wěn)定問題、地下硐室圍巖穩(wěn)定問題和邊坡巖體穩(wěn)定問題、水庫滲漏問題、淤積問題、浸沒問題、邊岸再造及壩下游沖刷問題,以及與上述問題相聯(lián)系的建筑場地的規(guī)劃、設(shè)計和施工條件等方面的問題。工程地質(zhì)工作的基本任務(wù)在于對人類工程活動可能遇到或引起的各種工程地質(zhì)問題作出預(yù)測和確切評價,從地質(zhì)方面保證工程建設(shè)技術(shù)可行性、經(jīng)濟合理性和安全可靠性。由于工程地質(zhì)條件復(fù)雜多變,不同類型的工程對工程地質(zhì)條件的要求又不盡相同,所以工程地質(zhì)問題是多種多樣的。
 
  三、結(jié)束語
 
  千百年來,人類趨利避害,防禍祈福,始終追求美好、幸福、平安的生活。然而,有不測風(fēng)云,人有旦夕禍福,人類社會經(jīng)濟生活中難免有火災(zāi)降臨。地質(zhì)災(zāi)害就是其中一種危及人民生命財產(chǎn)和社會穩(wěn)定發(fā)展的災(zāi)禍。  我國政府十分重視地質(zhì)災(zāi)害的防治工作,將其作為各級國土資源部門的一項重要政府職能。最大限度地減輕地質(zhì)災(zāi)害造成的損失已經(jīng)成為全社會的共識。而國內(nèi)外防治地質(zhì)災(zāi)害的方法日益增多,手段日益先進,裝備日益精良。除了人力不可抗拒的地質(zhì)災(zāi)害不易預(yù)測和防治外,大部分可以隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展而得到有效地防止。