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一級(jí)建造師《水利水電》知識(shí)點(diǎn)：工程地質(zhì)的條件與分析
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一級(jí)建造師《水利水電》知識(shí)點(diǎn)：工程地質(zhì)的條件與分析 1
一、水工建筑物的工程地質(zhì)條件
工程地質(zhì)條件，可理解為與工程建筑物有關(guān)的各種地質(zhì)因素的綜合。內(nèi)容主要包括：土石類型及其性質(zhì)、地質(zhì)結(jié)構(gòu)、地形地貌條件、水文地質(zhì)條件、自然(物理)地質(zhì)現(xiàn)象和天然建筑材料6個(gè)方面。
(一)土石類型及其性質(zhì)
土和巖石(簡(jiǎn)稱巖土)是水工建筑物的地基、建筑材料或建筑介質(zhì)(如地下建筑物的圍巖)。它們的類型和性質(zhì)對(duì)建筑物的穩(wěn)定性、安全性、技術(shù)上的可能性、經(jīng)濟(jì)上的合理性都有著極為重要的作用。如壩基，基本分為兩大類：巖基(硬基)和土基(軟基)。在巖基上，往往可以修建高壩、混凝土壩，樞紐多采用集中布置方案;而在土基上，則往往只能修建低壩(或閘)、土石壩，樞紐多采用較分散的布置方案。此外，在巖基和土基中，都存在不同類型和規(guī)模的軟弱巖層或土層，在工程建筑中都必須進(jìn)行專門的研究和處理，才能保證建筑物的穩(wěn)定和安全。
(二)地質(zhì)結(jié)構(gòu)
地質(zhì)結(jié)構(gòu)包括地質(zhì)構(gòu)造(褶皺及斷裂構(gòu)造)和巖(土)體結(jié)構(gòu)。地質(zhì)構(gòu)造按構(gòu)造形態(tài)可分為傾斜構(gòu)造、褶皺構(gòu)造和斷裂構(gòu)造三種類型。土體結(jié)構(gòu)是指未固結(jié)成巖的第四紀(jì)土層的結(jié)構(gòu)，包括各種成因類型土層的成層特征、巖相變化和空間分布規(guī)律。
巖體和巖石是不同的概念。通常把一定范圍內(nèi)與工程建筑有關(guān)的自然地質(zhì)體稱為巖體。結(jié)構(gòu)面與結(jié)構(gòu)體的組合稱為巖體結(jié)構(gòu)，巖體結(jié)構(gòu)特征實(shí)際上就是結(jié)構(gòu)面和結(jié)構(gòu)體的性狀及組合特征的反映，它決定著巖體的物理力學(xué)性質(zhì)和穩(wěn)定性。
地形，一般指地表形態(tài)、高程、地勢(shì)高低、山脈水系、自然景物、森林植被，以及建筑物分布等，常以地形圖予以綜合反映。地貌，主要指地表形態(tài)的成因、類型，以及發(fā)育程度等。河谷地帶的地形地貌條件往往對(duì)水工建筑物選址、壩型選擇、樞紐布置、施工方案等都有直接影響。
(四)水文地質(zhì)條件
水文地質(zhì)條件一般包括以下內(nèi)容：
1.地下水類型。
2.含水層與隔水層的埋藏深度、厚度、組合關(guān)系、空間分布規(guī)律及特征。
3.巖(土)層的水理性質(zhì)，包括容水性、給水性、透水性等。
4.地下水的運(yùn)動(dòng)特征，包括流向、流速、流量等。
5.地下水的動(dòng)態(tài)特征，包括水位、水溫、水質(zhì)隨時(shí)間的變化規(guī)律。
6.地下水的水質(zhì)，包括水的物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)、水質(zhì)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)等。
水文地質(zhì)條件的好壞直接關(guān)系到水庫(kù)是否漏水，壩基是否穩(wěn)定，地下水資源評(píng)價(jià)是否可靠等一系列工程建設(shè)問(wèn)題。
(五)自然(物理)地質(zhì)現(xiàn)象
巖石的風(fēng)化、沖溝、滑坡、崩漏、泥石流、喀斯特等自然地質(zhì)現(xiàn)象的存在及其發(fā)育程度，會(huì)直接影響到建筑物的安全和人民生命財(cái)產(chǎn)的安危。在水利水電工程建設(shè)中，在大壩區(qū)附近及水庫(kù)區(qū)內(nèi)的自然地質(zhì)現(xiàn)象，要求在工程地質(zhì)勘察時(shí)進(jìn)行充分的調(diào)查與研究，對(duì)影響大壩或水庫(kù)安全的應(yīng)采取有效措施，進(jìn)行處理或整治。
(六)天然建筑材料
天然建筑材料勘察應(yīng)查明工程所需要的各類天然建筑材料料場(chǎng)的分布、位置、儲(chǔ)量、質(zhì)量、開(kāi)采和運(yùn)輸條件等，為工程設(shè)計(jì)和施工提供依據(jù)。
關(guān)于料場(chǎng)儲(chǔ)量，在初查階段(對(duì)應(yīng)于工程的可行性研究階段)，勘察儲(chǔ)量一般不少于設(shè)計(jì)需要量的3倍，勘察儲(chǔ)量與實(shí)際儲(chǔ)量誤差，應(yīng)不超過(guò)40 % ;詳查階段(對(duì)應(yīng)于工程的初步設(shè)計(jì)階段)勘察儲(chǔ)量一般不少于設(shè)計(jì)需要量的2倍，勘察儲(chǔ)量與實(shí)際儲(chǔ)量誤差，應(yīng)不超過(guò)15 %。
二、水利水電工程地質(zhì)問(wèn)題分析
主要對(duì)壩基、邊坡、地下洞室圍巖、水庫(kù)及軟土基坑工程等工程的地質(zhì)問(wèn)題進(jìn)行分析。
(一)壩基巖體的工程地質(zhì)分析(環(huán)球網(wǎng)校一建考試水利工程地質(zhì)相關(guān)考點(diǎn))
不同的壩型，其工作特點(diǎn)不同，所以對(duì)地質(zhì)條件的要求也就不同。因此，除了對(duì)各類壩型的工作特點(diǎn)應(yīng)有所了解外，特別要了解不同壩型對(duì)地質(zhì)條件的適應(yīng)性和對(duì)工程地質(zhì)條件的要求。由于壩區(qū)巖體中存在的某些地質(zhì)缺陷，可能導(dǎo)致產(chǎn)生的工程地質(zhì)問(wèn)題主要有壩基穩(wěn)定問(wèn)題(包括滲透穩(wěn)定、沉降穩(wěn)定和抗滑穩(wěn)定)和壩區(qū)滲漏問(wèn)題(包括壩基滲漏和繞壩滲漏)。
(二)邊坡的工程地質(zhì)分析
l.邊坡變形破壞的類型和特征
在野外常見(jiàn)到的邊坡變形破壞主要有松弛張裂、蠕動(dòng)變形、崩塌、滑坡四種類型。此外尚有塌滑、錯(cuò)落、傾倒等過(guò)渡類型，另外泥石流也是一種邊坡破壞的類型。
松弛張裂：在邊坡形成過(guò)程中，由于在河谷部位的巖體被沖刷侵蝕或人工開(kāi)挖，使邊坡巖體失去約束，應(yīng)力重新調(diào)整分布，從而使岸坡巖體發(fā)生向臨空面方向的回彈變形及產(chǎn)生近 平行于邊坡的拉張裂隙，一般稱為邊坡卸荷裂隙。
蠕動(dòng)變形：是指邊坡巖體主要在重力作用下向臨空方向發(fā)生長(zhǎng)期緩慢的塑性變形的現(xiàn)象，有表層蠕動(dòng)和深層蠕動(dòng)兩種類型。
崩塌：高陡的邊坡巖體突然發(fā)生傾倒崩落，巖塊翻滾撞擊而下，堆積于坡腳的現(xiàn)象，稱做崩塌。在堅(jiān)硬巖體中發(fā)生的崩塌也稱巖崩，而在土體中發(fā)生的則稱土崩。
滑坡：邊坡巖體主要在重力作用下沿貫通的剪切破壞面發(fā)生滑動(dòng)破壞的現(xiàn)象，稱為滑坡。在邊坡的破壞形式中，滑坡是分布最廣、危害最大的一種。它在堅(jiān)硬或松軟巖層、陡傾或緩傾巖層以及陡坡或緩坡地形中均可發(fā)生。
2.影響邊坡穩(wěn)定的因素
地形地貌條件的影響;巖土類型和性質(zhì)的影響;地質(zhì)構(gòu)造和巖體結(jié)構(gòu)的影響;水的影響;其他因素，包括風(fēng)化因素、人工挖掘、振動(dòng)、地震等。
(三)地下洞室圍巖穩(wěn)定性的工程地質(zhì)分析
1.地下工程位置選擇的工程地質(zhì)評(píng)價(jià)。理想的建洞山體應(yīng)具備以下條件：建洞區(qū)地質(zhì)構(gòu)造簡(jiǎn)單，巖層厚，節(jié)理組數(shù)少，間距大，無(wú)影響整個(gè)山體穩(wěn)定的斷裂帶;巖體堅(jiān)硬完整;地形完整，沒(méi)有滑坡、塌方等早期埋藏和近期破壞的地形;無(wú)巖溶或巖溶很不發(fā)育;地下水影響小;無(wú)有害氣體和非常地?zé)帷?/p>
2.地下洞室圍巖的變形與破壞。圍巖變形破壞的幾種類型：脆性破裂;塊體滑動(dòng)和塌方;層狀彎折和拱曲;塑性變形和膨脹。
(四)水庫(kù)工程地質(zhì)問(wèn)題分析
水庫(kù)有兩類：一類是在河流上筑壩攔水所形成的人工湖泊，即地面水庫(kù);另一類是利用地下蓄水構(gòu)造，經(jīng)人工控制形成的地下水庫(kù)。水庫(kù)蓄水后，水文條件、庫(kù)周的水文地質(zhì)條件都會(huì)發(fā)生比較劇烈的變化，以至影響庫(kù)區(qū)及鄰近地段的地質(zhì)環(huán)境。例如庫(kù)水升高浸潤(rùn)庫(kù)岸，風(fēng)浪作用沖蝕庫(kù)岸，地下水位上升浸沒(méi)洼地等。因此產(chǎn)生了各種工程地質(zhì)問(wèn)題，諸如水庫(kù)滲漏、水庫(kù)浸沒(méi)、水庫(kù)塌岸、水庫(kù)淤積、水庫(kù)誘發(fā)地震等問(wèn)題。
(五)軟土基坑工程地質(zhì)問(wèn)題分析
1.軟土基坑工程地質(zhì)問(wèn)題主要包括兩個(gè)方面：土質(zhì)邊坡穩(wěn)定和基坑降排水。
2.在軟土基坑施工中，為防止邊坡失穩(wěn)，保證施工安全，通常采取的措施有：采取合理坡度、設(shè)置邊坡護(hù)面、基坑支護(hù)、降低地下水位等。
3.軟土基坑降排水的目的主要有：增加邊坡的穩(wěn)定性;對(duì)于細(xì)砂和粉砂土層的邊坡，防止流砂和管涌的發(fā)生;對(duì)下臥承壓含水層的黏性土基坑，防止基坑底部隆起;保持基坑土體干燥，方便施工。
4.軟土基坑開(kāi)挖的降排水一般有兩種途徑：明排法和人工降水。其中人工降水經(jīng)常采用輕型井點(diǎn)或管井井點(diǎn)降水兩種方式。
(1)明排法的適用條件：
不易產(chǎn)生流砂、流土、潛蝕、管涌、淘空、塌陷等現(xiàn)象的黏性土、砂土，碎石土的地層;
基坑地下水位超出基礎(chǔ)底板或洞底標(biāo)高不大于2.0m。
(2)輕型井點(diǎn)降水的適用條件：
黏土、粉質(zhì)黏土、粉上的地層;
基坑邊坡不穩(wěn)，易產(chǎn)生流土、流砂、管涌等現(xiàn)象;
地下水位埋藏小于6.0m，宜用單級(jí)真空點(diǎn)井;當(dāng)大于6.0m時(shí)，場(chǎng)地條件有限，宜用噴射點(diǎn)井、接力點(diǎn)井;場(chǎng)地條件允許，宜用多級(jí)點(diǎn)井。
3)管井降水適用條件：
第四系含水層厚度大于5.0m;
基巖裂隙和巖溶含水層，厚度可小于5.0m;
含水層滲透系數(shù)K宜大于1.0m/d。
工程地質(zhì)及水文地質(zhì)勘察工作的程序
工程地質(zhì)及水文地質(zhì)勘察工作分為規(guī)劃、可行性研究、初步設(shè)計(jì)和技施設(shè)計(jì)四個(gè)勘察階段。各勘察階段工作應(yīng)與相應(yīng)階段設(shè)計(jì)工作深度相適應(yīng)。
(一)規(guī)劃階段
規(guī)劃階段工程地質(zhì)勘察應(yīng)對(duì)河流開(kāi)發(fā)方案和水利水電近期開(kāi)發(fā)工程選擇進(jìn)行地質(zhì)論證，并應(yīng)提供工程地質(zhì)資料。
(二)可行性研究階段
可行性研究階段工程地質(zhì)勘察應(yīng)在河流或河段規(guī)劃選定方案的基礎(chǔ)上選擇壩址，并應(yīng)對(duì)選定壩址、基本壩型、樞紐布置和引水線路方案進(jìn)行地質(zhì)論證，提供工程地質(zhì)資料。
(三)初步設(shè)計(jì)階段
初步設(shè)計(jì)階段工程地質(zhì)勘察應(yīng)在可行性研究階段選定的壩址和建筑物場(chǎng)地上進(jìn)行，查明水庫(kù)及建筑物區(qū)的工程地質(zhì)條件，進(jìn)行選定壩型、樞紐布置的地質(zhì)論證和提供建筑物設(shè)計(jì)所需的工程地質(zhì)資料。
(四)技施設(shè)計(jì)階段
技施設(shè)計(jì)階段工程地質(zhì)勘察應(yīng)在初步設(shè)計(jì)階段選定的水庫(kù)及樞紐建筑物場(chǎng)地上，檢驗(yàn)前期勘察的地質(zhì)資料與結(jié)論，補(bǔ)充論證專門性工程地質(zhì)問(wèn)題，并提供優(yōu)化設(shè)計(jì)所需的工程地質(zhì)資料。技施設(shè)計(jì)階段勘察應(yīng)包括下列主要內(nèi)容：
1.進(jìn)行初步設(shè)計(jì)審批中要求補(bǔ)充論證的和施工中出現(xiàn)的專門性工程地質(zhì)問(wèn)題勘察;
2.提出對(duì)不良工程地質(zhì)問(wèn)題處理措施的建議;
3.進(jìn)行施工地質(zhì)工作;
4.提出施工期和運(yùn)行期工程地質(zhì)監(jiān)測(cè)內(nèi)容、布置方案和技術(shù)要求的建議;分析施工期工程地質(zhì)監(jiān)測(cè)資料。
其中，施工地質(zhì)工作又包括以下內(nèi)容：
(1)搜集建筑物場(chǎng)地在施工過(guò)程中揭露的地質(zhì)現(xiàn)象，檢驗(yàn)前期的勘察資料;
(2)編錄和測(cè)繪建筑物基坑、地下建筑物圍巖的地質(zhì)問(wèn)題;
(3)進(jìn)行地質(zhì)觀測(cè)和預(yù)報(bào)可能出現(xiàn)的地質(zhì)問(wèn)題;
(4)進(jìn)行地基加固和不良工程地質(zhì)問(wèn)題處理措施的研究;
(5)進(jìn)行與地質(zhì)有關(guān)的工程驗(yàn)收。
勘察的基本方法
工程地質(zhì)及水文地質(zhì)勘察工作中，常用的勘察方法有地質(zhì)測(cè)繪與調(diào)查、勘探與取樣、原位測(cè)試、室內(nèi)試驗(yàn)、現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)與觀測(cè)等。
(一)工程地質(zhì)測(cè)繪與調(diào)查
工程地質(zhì)測(cè)繪與調(diào)查一般在可行性研究勘察階段或初步勘察階段進(jìn)行，其內(nèi)容主要是綜合查明勘察區(qū)的工程地質(zhì)條件，如地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、河谷地貌、水文地質(zhì)、動(dòng)力地質(zhì)現(xiàn)象和工程地質(zhì)現(xiàn)象等。
(二)勘探與取樣
根據(jù)勘察目的及巖土的特性，勘探方法一般包括鉆探、井探、槽探、洞探和地球物理勘探等。靜力觸探、動(dòng)力觸探作為勘探手段時(shí)應(yīng)與鉆探等其他勘探方法配合使用。
1.鉆探
鉆探方法一般包括回轉(zhuǎn)鉆探(如螺旋鉆探、無(wú)巖芯鉆探、巖芯鉆探)、沖擊鉆探(分沖擊和錘擊兩種)、振動(dòng)鉆探和沖洗鉆探等。
勘探淺部土層可采用下列鉆探方法：
(1)小口徑麻花鉆(或提土鉆)鉆進(jìn);
(2)小口徑勺形鉆鉆進(jìn);
(3)洛陽(yáng)鏟鉆進(jìn)。
2.井探、槽探、洞探
當(dāng)鉆探方法難以準(zhǔn)確查明地下情況時(shí)，可采用探井、探槽進(jìn)行勘探。在壩址、地下工程及大型邊坡等勘察中，當(dāng)需詳細(xì)調(diào)查深部巖層性質(zhì)及其構(gòu)造特征時(shí)，可采用豎井或平洞。
探井的深度不宜超過(guò)地下水位。
3.巖土取樣
土試樣質(zhì)量可按試驗(yàn)?zāi)康姆譃橥酢艏?jí)，其擾動(dòng)程度分別為：不擾動(dòng)、輕微擾動(dòng)、顯著擾動(dòng)和完全擾動(dòng)。
I、Ⅱ、Ⅲ級(jí)土試樣妥善密封，防止?jié)穸茸兓⒈苊馄貢窕虮鶅�。在運(yùn)輸中應(yīng)避免振動(dòng)，保存時(shí)間不宜超過(guò)三周。對(duì)易于振動(dòng)液化和水分離析的土試樣宜就近進(jìn)行試驗(yàn)。
巖石試樣可利用鉆探巖芯制作或在探井、探槽、豎井、平洞中刻取。采取的毛樣尺寸應(yīng)滿足試塊加工的需要。
(三)原位測(cè)試
原位測(cè)試的方法一般包括：載荷試驗(yàn)、靜力觸探試驗(yàn)、圓錐動(dòng)力觸探、標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)、十字板剪切試驗(yàn)、旁壓試驗(yàn)、現(xiàn)場(chǎng)剪切試驗(yàn)、波速測(cè)試、巖體原位應(yīng)力測(cè)試、塊體基礎(chǔ)振動(dòng)測(cè)試等。
(四)室內(nèi)試驗(yàn)
巖土的室內(nèi)試驗(yàn)一般包括：土的物理性質(zhì)試驗(yàn)、土的壓縮一固結(jié)試驗(yàn)、土的抗剪強(qiáng)度試驗(yàn)、。土的動(dòng)力性質(zhì)試驗(yàn)和巖石試驗(yàn)等。
(五)現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)與監(jiān)測(cè)
現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)應(yīng)根據(jù)施工的實(shí)際情況，對(duì)勘察成果進(jìn)行補(bǔ)充修正。必要時(shí)應(yīng)進(jìn)行施工階段勘察�，F(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)尚應(yīng)對(duì)巖土工程施工質(zhì)量進(jìn)行控制和檢驗(yàn)。
現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)應(yīng)主要包括以下內(nèi)容：
1.對(duì)巖土性狀受施工影響而引起變化的監(jiān)測(cè);
2.對(duì)施工和使用中建筑物的監(jiān)測(cè);
3.對(duì)環(huán)境條件，包括工程地質(zhì)、水文地質(zhì)條件及相鄰結(jié)構(gòu)、設(shè)施等可能發(fā)生的變化進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并提出處理措施。
(六)施工地質(zhì)工作
施工地質(zhì)工作是水利水電工程技施設(shè)計(jì)階段勘察的主要內(nèi)容之一，施工地質(zhì)方法應(yīng)采用觀察、素描、實(shí)測(cè)、攝影、錄像等手段編錄和測(cè)繪施工揭露的地質(zhì)現(xiàn)象，并應(yīng)進(jìn)行巖土體波速、點(diǎn)荷載強(qiáng)度、回彈值等測(cè)試和監(jiān)測(cè)工作。對(duì)影響變形和抗滑穩(wěn)定的軟弱巖層、破碎帶及軟弱結(jié)構(gòu)面應(yīng)進(jìn)行復(fù)核性巖土物理力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)。
一級(jí)建造師《水利水電》知識(shí)點(diǎn)：工程地質(zhì)的條件與分析 2
1.產(chǎn)狀三要素：走向、傾向和傾角。
2.斷裂構(gòu)造分為：節(jié)理和斷層。
節(jié)理：沿?cái)嗔衙鎯蓚?cè)的巖層未發(fā)生位移或僅有微小錯(cuò)動(dòng)。
斷層：在斷裂層兩側(cè)的巖塊發(fā)生了顯著位移。
斷層有：正斷層、逆斷層、平移斷層。
【技巧】正斷層——上下下上；逆斷層——上上下下。記住逆斷層即可。
3.壩基穩(wěn)定問(wèn)題：滲透穩(wěn)定、沉降穩(wěn)定和抗滑穩(wěn)定。
壩區(qū)滲漏：壩基滲漏和繞壩滲漏。
4.邊坡變形破壞主要有：松弛張裂、蠕動(dòng)變形、崩塌、滑坡等。
5.軟土基坑工程地質(zhì)問(wèn)題包括：土質(zhì)邊坡穩(wěn)定和基坑降排水。
6.解決邊坡失穩(wěn)的措施有：設(shè)置合理坡度、邊坡護(hù)面、基坑支護(hù)、降低地下水位。
7.軟土基坑降排水的目的主要有：增加邊坡的穩(wěn)定性；對(duì)于細(xì)砂和粉砂土層的邊坡，防止流砂和管涌的發(fā)生；對(duì)下臥承壓含水層的黏性土基坑，防止基坑底部隆起；保持基坑土體干燥，方便施工。
8.軟土基坑開(kāi)挖的降排水途徑：明排法、人工降水（輕型井點(diǎn)或管井井點(diǎn)）。
9.滲透變形（滲透破壞）一般分為：管涌、流土、接觸沖刷、接觸管涌或接觸流土。
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