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1、土木工程地质讲义土木工程地质讲义第一编第一编 动力地质作用与不良地质现象动力地质作用与不良地质现象第一章第一章 地壳与地质作用地壳与地质作用第二章第二章 活断层与地震防灾规划活断层与地震防灾规划第三章第三章 滑坡与泥石流滑坡与泥石流第四章第四章 岩溶岩溶第五章第五章 渗透变形与地面沉降渗透变形与地面沉降第六章第六章 河流侵蚀与淤积河流侵蚀与淤积第七章第七章 地裂缝与采空区塌陷地裂缝与采空区塌陷滑坡与泥石流及其防治滑坡与泥石流及其防治1.1.负荷地质作用的原理和类型负荷地质作用的原理和类型2.2.斜坡要素与崩塌的形成条件斜坡要素与崩塌的形成条件3.3.潜移作用的特点与分类潜移作用的特点与分类4.
2、4.滑坡的形成因素与发育过程滑坡的形成因素与发育过程5.5.泥石流的形成条件与地质作用泥石流的形成条件与地质作用6.6.泥石流的特征、分类与防护措施泥石流的特征、分类与防护措施负荷地质作用的原理：地表的松散堆积物和岩块负荷地质作用的原理：地表的松散堆积物和岩块等由于自身的重量，并在各种外因触发下产生运等由于自身的重量，并在各种外因触发下产生运动所引发的地质作用过程动所引发的地质作用过程 自重自重外界触发力外界触发力据据运动特点，划分为运动特点，划分为4个类型：个类型：1.崩落作用崩落作用:是运动块体快速的、突然的坠落。运动块地开始并不是运动块体快速的、突然的坠落。运动块地开始并不是沿着固定斜面
3、滑落，而是先短暂地离开其连结的基岩向下坠落，是沿着固定斜面滑落，而是先短暂地离开其连结的基岩向下坠落，然后再沿山坡滚落下去。然后再沿山坡滚落下去。 2.潜移作用潜移作用:是一种长期缓性的物质运动，无法确切地找到滑动面，是一种长期缓性的物质运动，无法确切地找到滑动面，但存在一个潜移面。但存在一个潜移面。 3.滑动作用滑动作用:是先较缓慢然后快速的运动，粘结块体内部及其与基是先较缓慢然后快速的运动，粘结块体内部及其与基岩之间发育着一个或几个切变滑动面。岩之间发育着一个或几个切变滑动面。 4.流动作用流动作用:是泥土、沙、石块与水分搅和成粘稠体的运动。是泥土、沙、石块与水分搅和成粘稠体的运动。 负荷
4、地质作用负荷地质作用EXITFGNFf斜坡系指地壳表部一切具有侧向临空面的地质体。它包括自然斜坡斜坡系指地壳表部一切具有侧向临空面的地质体。它包括自然斜坡和人工边坡两种。和人工边坡两种。斜坡具有坡体、坡高、坡角、坡肩、坡面、坡脚、坡顶面、坡底面斜坡具有坡体、坡高、坡角、坡肩、坡面、坡脚、坡顶面、坡底面等各要素。等各要素。斜坡要素与崩塌形成条件斜坡要素与崩塌形成条件坡顶面坡顶面坡底面坡底面坡面坡面坡体坡体坡肩坡肩坡脚坡脚坡高坡高坡角坡角斜坡要素图斜坡要素图思考题1 崩塌的形成条件：崩塌的形成条件：（1 ）崩塌一般发生在厚层坚硬脆性岩体中。）崩塌一般发生在厚层坚硬脆性岩体中。（2） 构造节理和成岩
5、节理对崩塌的形成影响很大。构造节理和成岩节理对崩塌的形成影响很大。（3） 崩塌形成又与地形直接相关。崩塌形成又与地形直接相关。（4） 风化作用对崩塌地形成有一定影响。风化作用对崩塌地形成有一定影响。（5） 触发因素：裂隙水压力、地震、岩爆震动等。触发因素：裂隙水压力、地震、岩爆震动等。EXIT潜移作用的特点潜移作用的特点：运动速率极为缓慢，每年几毫米至几厘米。运动速率极为缓慢，每年几毫米至几厘米。移动体与不动体间不存在明显的滑动面，两者间的形变量移动体与不动体间不存在明显的滑动面，两者间的形变量和移动量是渐变过渡的。和移动量是渐变过渡的。发育因素：发育因素：除重力、物性因素外，地下水起了润滑剂
6、的作用，因而主要发除重力、物性因素外，地下水起了润滑剂的作用，因而主要发育于温湿气候区和寒湿气候区。育于温湿气候区和寒湿气候区。分类：分类：1.土层潜移土层潜移2.岩层潜移岩层潜移过程示意EXIT岩层潜移的几种典型代表岩层潜移的几种典型代表软岩层的表层潜移向深部发展软岩层的表层潜移向深部发展软岩层的表层潜移向深部发展软岩层的表层潜移向深部发展下部软岩层潜移引起上层岩块分离与沉陷下部软岩层潜移引起上层岩块分离与沉陷谷底软岩层向上挤出谷底软岩层向上挤出滑坡形成的因素滑坡形成的因素：1物质性质物质性质，最易产生滑动的为夹有软弱岩层的坚，最易产生滑动的为夹有软弱岩层的坚硬岩石和松软土层。硬岩石和松软土
7、层。2地质构造地质构造，岩层倾向与斜坡倾向一致时和岩体多，岩层倾向与斜坡倾向一致时和岩体多断裂时易产生滑动。断裂时易产生滑动。3斜坡坡度斜坡坡度，超过边坡休止角时易产生滑动。，超过边坡休止角时易产生滑动。4. 降水降水，水的浸润降低活动摩擦力，是导致滑动的，水的浸润降低活动摩擦力，是导致滑动的主要外因。主要外因。5. 地震地震，地震诱发滑坡是极为普遍的，震级在，地震诱发滑坡是极为普遍的，震级在56级以上的引起滑坡。级以上的引起滑坡。 此外，人们采掘矿石，开挖渠道，如果施工不当，以此外，人们采掘矿石，开挖渠道，如果施工不当，以致破坏斜坡的平衡，也会产生滑坡。致破坏斜坡的平衡，也会产生滑坡。 思考
8、题滑坡的发育过程：滑坡的发育过程：（一）（一）潜移形变阶段潜移形变阶段 斜坡发育初期，常是缓慢的蠕变过程，由于土石强度斜坡发育初期，常是缓慢的蠕变过程，由于土石强度逐渐降低使斜坡的稳定状况受到破坏，在斜坡内部产生逐渐降低使斜坡的稳定状况受到破坏，在斜坡内部产生微小的滑动。以后，形变继续进行，坡顶出现裂隙，渗微小的滑动。以后，形变继续进行，坡顶出现裂隙，渗水作用加强，开始出现规模不大的错距，滑动体与基岩水作用加强，开始出现规模不大的错距，滑动体与基岩完全分离，滑动规模越来越大。完全分离，滑动规模越来越大。（二）（二）滑移破坏阶段滑移破坏阶段滑坡体继续向下滑落时滑坡后壁的出露面积越来越大，滑坡体继
9、续向下滑落时滑坡后壁的出露面积越来越大，滑坡体内部由于新的滑动面形成而进一步分裂，地面出滑坡体内部由于新的滑动面形成而进一步分裂，地面出现一个或数个阶梯状滑坡阶。现一个或数个阶梯状滑坡阶。（三）（三）渐趋稳定阶段渐趋稳定阶段 滑坡体在向下滑动时具有强大的动能，常超过平衡位滑坡体在向下滑动时具有强大的动能，常超过平衡位置而滑到更远的地方。置而滑到更远的地方。思考题2滑坡要素：滑坡要素：滑坡形态要素示意图滑坡形态要素示意图123456781. 拉张裂缝 2. 滑坡后壁 3. 滑坡台阶 4. 滑坡舌及鼓张裂隙5. 滑坡侧壁 6. 滑坡体 7. 滑坡床 8. 滑动面 ( 带 ) 勘探方法勘探方法：遥感
10、信息遥感信息地面地质测绘地面地质测绘勘探实验方法勘探实验方法 滑坡勘探线布置滑坡勘探线布置平面图平面图剖面图剖面图 A-B剖面图剖面图 C-DABCD（2）排水）排水（3）减荷反压这一方法在）减荷反压这一方法在滑坡防治中应用广泛。滑坡防治中应用广泛。防治：防治：（1）支档工程）支档工程支档工程是改善斜坡力学平衡条件，提高斜坡抗滑力最常用的措施，支档工程是改善斜坡力学平衡条件，提高斜坡抗滑力最常用的措施，主要有档墙、抗滑桩、锚杆和支撑工程等。主要有档墙、抗滑桩、锚杆和支撑工程等。（4）其它措施）其它措施护坡、改善岩土性质、护坡、改善岩土性质、防御绕避等措施。防御绕避等措施。EXIT抗滑桩抗滑桩锚
11、杆锚杆滑坡体滑坡体滑移面滑移面拉裂拉裂滑移面滑移面泥石流是一种含大量泥砂、石块等固体物质的泥石流是一种含大量泥砂、石块等固体物质的特殊特殊洪流。洪流。（1）密度大，在）密度大，在1420-2440kg/m3 之间。之间。（2）突然性的山区地质灾害。）突然性的山区地质灾害。 （3）破坏性。）破坏性。泥石流的泥石流的形成条件形成条件：（）地形地形 泥石流通常发生在地形复杂的山区。一条典型的泥石流，从上游到泥石流通常发生在地形复杂的山区。一条典型的泥石流，从上游到下游一般可以分为三个阶段，象一条头大腰细尾巴散开的金鱼。下游一般可以分为三个阶段，象一条头大腰细尾巴散开的金鱼。上游叫上游叫形成区形成区，
12、是一个面积巨大的三面环山一面出口的圈椅形凹地，是一个面积巨大的三面环山一面出口的圈椅形凹地中游叫中游叫流通区流通区，多为一个深切的狭窄沟谷，沟床发育陡坎及瀑布，多为一个深切的狭窄沟谷，沟床发育陡坎及瀑布，坡度很陡，断面是坡度很陡，断面是“v”形或形或“U”形。形。下游叫下游叫堆积区堆积区，多位于山口平缓开阔地带，泥、沙、石块在这里堆，多位于山口平缓开阔地带，泥、沙、石块在这里堆积成为扇状、垄岗状等乱石堆。积成为扇状、垄岗状等乱石堆。（二）（二）松散物质松散物质 在上述形成区的高山深谷内，冰冻风化和其他物理风化作用十分在上述形成区的高山深谷内，冰冻风化和其他物理风化作用十分强烈，经常发生巨大的雪
13、崩和岩崩，大量的岩块崩落凹地之内，伴强烈，经常发生巨大的雪崩和岩崩，大量的岩块崩落凹地之内，伴随着冰雪的冻结或泥土的粘结，使岩屑越聚越多，有时达几十米厚。随着冰雪的冻结或泥土的粘结，使岩屑越聚越多，有时达几十米厚。（三）（三）降水降水当堆积物内水份充分饱和后，减小了内摩擦力和粘结度，增加了滑当堆积物内水份充分饱和后，减小了内摩擦力和粘结度，增加了滑动能力。另外，由于降雨过后，山区水流常以洪流形式强烈冲蚀掏动能力。另外，由于降雨过后，山区水流常以洪流形式强烈冲蚀掏挖沟床及岸坡，造成滑坡、崩落等，乘势发生泥石流。挖沟床及岸坡，造成滑坡、崩落等，乘势发生泥石流。思考题3泥石流域示意图泥石流域示意图A
14、BCDA形成区形成区B流通区流通区C堆积区堆积区D泥石流阻塞泥石流阻塞 河道形成湖泊河道形成湖泊泥石流的地质作用：泥石流的地质作用：（一）（一）剥蚀与搬运剥蚀与搬运 粘性泥石流中，水不是搬运介质，而是流动体的组成部分。粘性泥石流中，水不是搬运介质，而是流动体的组成部分。水和泥沙、石块凝聚成一个粘稠的整体，并以相同的速度作整体水和泥沙、石块凝聚成一个粘稠的整体，并以相同的速度作整体运动，因此粘流具有令人难以置信的承托能力。巨大的石块象帆运动，因此粘流具有令人难以置信的承托能力。巨大的石块象帆船一样地漂浮而下。船一样地漂浮而下。(二）二）泥石流的堆积物泥石流的堆积物 粘性泥石流停积后，粘稠的流动体
15、并不分散，仍然基本保持粘性泥石流停积后，粘稠的流动体并不分散，仍然基本保持流动时的形状，两侧呈较陡的斜坡，前缘呈陡坎，大石块主要停流动时的形状，两侧呈较陡的斜坡，前缘呈陡坎，大石块主要停积在堆积体的前缘或两侧。在剖面中，大石块常呈透镜状集结，积在堆积体的前缘或两侧。在剖面中，大石块常呈透镜状集结，层次不明显，分选性差，石块在流动中互相撞击和摩擦，常在表层次不明显，分选性差，石块在流动中互相撞击和摩擦，常在表面留有擦痕或击痕，使表面毛糙，在堆积物中还杂有面留有擦痕或击痕，使表面毛糙，在堆积物中还杂有“泥包砾泥包砾”或泥球。总观这些堆积物的外表形态，常呈舌状、垄岗状和孤岛或泥球。总观这些堆积物的外
16、表形态，常呈舌状、垄岗状和孤岛状，或由于状，或由于“龙头龙头”的阵阵退缩形成阶坎状。的阵阵退缩形成阶坎状。EXIT泥石流的特征与防治：泥石流的特征与防治：（1）密度大）密度大（2）泥石流的）泥石流的结构：悬浮、结构：悬浮、支撑、沉底。支撑、沉底。（3）泥石流的）泥石流的流态：似宾汉流态：似宾汉体（泥浆），体（泥浆），以宾汉体流变以宾汉体流变方程为基础。方程为基础。（与牛顿流体（与牛顿流体区别）区别）（4）泥石流的）泥石流的直进性。直进性。（5）泥石流的）泥石流的脉动性。脉动性。ABCDA形成区形成区B流通区流通区C堆积区堆积区D泥石流阻塞泥石流阻塞 河道形成湖泊河道形成湖泊泥石流的分类：泥石流
17、的分类：（1）按泥石流流域形态分标准型、河谷型、山坡型。）按泥石流流域形态分标准型、河谷型、山坡型。（2）按泥石流物质组成分类分为：水石流型、泥石流型、）按泥石流物质组成分类分为：水石流型、泥石流型、泥水流型。泥水流型。（3）按泥石流流体性质分类分为：粘性泥石流、稀性泥石）按泥石流流体性质分类分为：粘性泥石流、稀性泥石流。流。 思考题4泥石流流域形态泥石流流域形态：标准型标准型：典型的泥石流，流域呈扇形，面积较大，能明显：典型的泥石流，流域呈扇形，面积较大，能明显的划分出形成区、流通区和堆积区。的划分出形成区、流通区和堆积区。河谷型河谷型：流域呈狭长条形，形成区多为河流上游的沟谷，：流域呈狭长
18、条形，形成区多为河流上游的沟谷，沟谷明显。沟谷明显。山坡型山坡型：主要沿山坡坡面上的冲沟发育，流程短，面积一：主要沿山坡坡面上的冲沟发育，流程短，面积一般小于般小于1平方公里，无明显流通区。平方公里，无明显流通区。思考题5物质组成分类：物质组成分类：水石流型水石流型：一般含有粗颗粒成分，粘土含量很少。堆积物常常是很：一般含有粗颗粒成分，粘土含量很少。堆积物常常是很粗大的碎屑物质。粗大的碎屑物质。 泥石流型泥石流型：既含有相当多的粗碎屑物质，又含有相当多的粘土，堆：既含有相当多的粗碎屑物质，又含有相当多的粘土，堆积物常是连结较牢固的土石混合物。积物常是连结较牢固的土石混合物。 泥（水）流型泥（水
19、）流型：固体物质主要是粘土物质和细粒泥砂：固体物质主要是粘土物质和细粒泥砂。流体性质分类：流体性质分类：粘性泥石流粘性泥石流：密度大于：密度大于 1800kg/m3，粘度大于粘度大于0.3PaS，体积浓度大体积浓度大于于50%，整体呈层流状态，堆积物无明显分选性，流速快，破坏性，整体呈层流状态，堆积物无明显分选性，流速快，破坏性强，弯曲处有截弯取直作用。强，弯曲处有截弯取直作用。稀性泥石流稀性泥石流：密度小于：密度小于 1800kg/m3，粘度小于粘度小于0.3PaS，体积浓度小体积浓度小于于50%，整体呈紊流状态，堆积物有明显分选性，流速和破坏性相，整体呈紊流状态，堆积物有明显分选性，流速和
20、破坏性相对于粘性泥石流要小对于粘性泥石流要小 。 河谷型泥石流流域示意图河谷型泥石流流域示意图山坡型泥石流流域示意图山坡型泥石流流域示意图河流河流河流河流泥石流的防治措施泥石流的防治措施形成区形成区（源头）：全流域防治的重点地段，（源头）：全流域防治的重点地段，一般采用植树造林、护坡草被、修建坡面一般采用植树造林、护坡草被、修建坡面排水系统等。排水系统等。流通区流通区：修筑拦挡工程，主要有拦挡坝和石墙。：修筑拦挡工程，主要有拦挡坝和石墙。堆积区堆积区：一般采用排导工程，主要有泄洪道：一般采用排导工程，主要有泄洪道和导流提。和导流提。思考题6泥石流排导措施泥石流排导措施拦挡坝布置示意图拦挡坝布置示意图居民点居民点泄洪道泄洪道河河 流流河河 流流导流提导流提
