卓越周期

1. 卓越周期的定义 predominant period 随机震动过程中出现概率最多的周期。常用以描述地震震动或场地特征。 卓越周期是老早以前的提法，原意指的是引起建筑场地振动最显著的某条或某类地震波的一个谐波分量的周期，该周期与场地覆土厚度及土的剪切波速有关。对同一个场地而言，不同类型的地震波会得出不同的卓越周期，因此概念上存在矛盾。现在地震工程界已彻底摒弃这种提法； 现在确定地震影响系数用的是场地特征周期。即首先根据场地覆土厚度及土的剪切波速确定建筑物的场地类别，并据此查表得场地特征周期，最后由 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 地震分组和场地特征周期确定抗震设计所用的地震影响系数。 地震发生时，由震源发出的地震波传至地表岩土体，迫使其振动，由于表层岩土体对不同周期的地震波有选择放大作用，某种岩土体总是以某种周期的波选择放大得尤为明显而突出，使地震记录图上的这种波记录得多而好。这种周期即为该岩土体的特征周期，也叫做卓越周期。由多层土组成的厚度很大的沉积层，当深部传来的剪切波通过它向地面传播时就会发生多次反射，由于波的叠加而增强，使长周期的波尤为卓越。卓越周期的实质是波的共振，即当地震波的振动周期与地表岩土体的自振周期相同时，由于共振作用而使地表振动加强。巨厚冲积层上低加速度的远震，可以使自振周期较长的高层建筑物遭受破坏的主要原因就是共振。 2. 几种周期及相关概念 自振周期T：结构按某一振型完成一次自由振动所需的时间，是结构本身的动力特性，与结构的高度H、宽度B有关。 基本周期T1:是指结构按基本振型完成一次自由振动所需的时间。 基本振型：单质点体系在谐波的作用下的振型称为基本振型：任一地震波都可以分解为若干谐波的叠加，多质点体系按振型分解法计算地震作用时，可以简化为具有基本振型的等效单质点体系进行分析。而对建筑结构而言，有时又称为主振型，一般是指每个主轴方向以平动为主的第一振型。 高阶振型：相对于低阶振型而言。一般来说，低阶振型对结构振动的影响要大于高阶振型的影响。对一般较规则的建筑物，选择的振型个数可以取其地震作用计算时的质点数（大多数情况下为楼层数），若质点数较多时，根据计算结果可以只取前几个振型（即低阶振型）进行叠加。 特征周期Tg：即建筑场地自身的周期，是建筑物场地的地震动参数，在地震影响系数曲线中，水平段与下降段交点的横坐标，反映了地震震级，震源机制（包括震源深度）、震中距等地震本身方面的影响，同时也反映了场地的特性；如软弱土层的厚度，类型等场地类别等。 在抗震设计 规范 编程规范下载gsp规范下载钢格栅规范下载警徽规范下载建设厅规范下载 中，设计特征周期Tg与场地类别有关：场地类别越高（场地越软），Tg越大；地震震级越大、震中距离越远，Tg越大。Tg越大，地震影响系数α的平台越宽，对于高层建筑或大跨度结构，基本周期较大，计算的地震作用越大。 图  地震影响系数曲线 场地卓越周期Ts：地震波在某场地土中传播时，由于不同性质界面多次反射的结果，某一周期的地震波强度得到增强，而其余周期的地震波则被削弱。这一被加强的地震波的周期称为该场地土的卓越周期。场地卓越周期只反映场地的固有特征，不等同于设计特征周期。 其由场地的覆盖土层厚度和土层剪切波速计算求的。 场地脉动周期Tm：应用微震对场地的脉动、又称为“常时微动”进行观测所得到的振动周期。测试应在环境十分安静的情况下进行，场地的震动类似人体的脉搏，所以称为“脉动”。场地脉动周期反映了微震动情况下场地的动力特征，与强地震作用下场地的动力特性既有关联，又不完全相同。 3.几种周期的计算方法 3.1特征周期的计算 特征周期值Tg是根据设计地震分组及场地类别据建筑抗震设计规范中表 5.1.4-2查取值。 3.2场地卓越周期的计算 根据日本学者对土层剪切波速vs与地脉动测试对比研究，提出对于单一土层的地基，场地卓越周期可由表土层剪切波速计算得出：其计算公式如下： T= ∑4hi/vsi， 式中： hi——第i层土的厚度(m)； vsi第i层土的剪切波速(m／s)； n ——土层数 对于多层土的卓越周期根据国外有关规范按下式计算： Ts= 32∑(hi（Hi-1+Hi）)/vsi 式中： Hi——天然地面至第i层土地面的深度，计算地基卓越周期时，从基础底面算起。 vsi——第i层实测剪切波速 Hi-1——建筑物基地至i-1层底面的距离 hi——第i层的厚度 显然，表土层愈厚，其剪切波速度愈低(即土层愈松软)，则卓越周期愈长。 3.3场地脉动周期Tm的计算 是地脉动测试所获得的波群波形，通过傅里叶谱分析，在频谱图中幅值最大的那一根谱线所对应的频率即为所测场地微振动信号的卓越频率，并由此计算出卓越周期即脉动卓越周期。 地脉动是由随机振源(包括自然因素，如地震、风振、火山活动、海洋波浪等；人为因素，如交通、动力机器、 工程施工 建筑工程施工承包1园林工程施工准备消防工程安全技术交底水电安装文明施工建筑工程施工成本控制 等)激发并经场地不同性质的岩土层界面多次反射和折射后传播到场地地面的振动川，是地面的一种稳定的非重复性随机波动。同时，地脉动不同的频幅变化和作用历程，会引起岩土体的不同响应。 地脉动测试场地卓越周期计算公式如下： T=1/f 式中： Tm——场地卓越周期（s） ?——卓越频率（HZ）。 国内的相关研究表明：地脉动是一种以剪切波为主的体波，剪切波在覆盖层中的传播时间与地脉动卓越周期密切相关，能够较的反应地脉动卓越周期大小，覆盖层厚度，剪切波在覆盖层中的等效剪切波速，剪切波在软土层中的等效剪切波速和软土层的厚度是影响地脉动卓越周期的重要因素，其中最主要的影响因素是剪切波在覆盖层中的等效剪切波速。在场地条件条件较好，波速测试较为理想的情况下脉动卓越周期与通过剪切波速数据计算的场地卓越周期基本一致，但在场地条件较差，覆盖层土质不均的及其它因素的影响，脉动卓越周期与通过剪切波速计算的场地卓越周期存在较大差异。一般认为对于重要工程，最好通过地脉动测试来确定场地脉动卓越周期。 4.场地卓越周期、特征周期对构（建）筑物的影响 自振周期避开特征周期可以减小地震作用。当结构的自振周期超过设计特征周期时，地震作用就会随其自振周期的增大而减小。当结构的自振周期小于0.1s时，地震作用会随其自振周期的增大而急剧增大。实际的建筑结构的自振周期大都会大于设计特征周期，但一般不大于6.0s。 自振周期与场地的卓越周期相等或接近时地震时可能发生共振，震害比较严重，反之震害就小，国内外根据震害研究表明，在大地震时，由于土壤发生大变形或液化，土的应力——应变关系为非线性，导致土层剪切波速Vs发生变化。因此，在同一地点，地震时场地的卓越周期将因震级大小、震源机制、震中距离的变化而变化。 如果仅从数值上比较，场地脉动周期Tm最短，卓越周期Ts其次，特征周期Tg最长 参考资料： 岩土工程勘察规范（GB50021-2001） 建筑抗震设计规范(GB50011-2001) 地基动力特性测试规范（GB/T50269-97） 工程地质手册（第四版） 工程地质学基础（唐辉明） 地脉动产生机理和传播特性的研究（许建聪、简文彬、尚岳全） 地脉动在泉州市区地基土层场地评价中的应用(许建聪，简文彬) 17 场地与地基 . §2.1 场地划分与场地区划 2.1.1 场地及其地震效应场地是指建筑物所在地,其范围大体相对于厂区,居民点和自然村的范围.历史震害资 料表明,建筑物震害除与地震类型,结构类型等有关外,还与其下卧层的构成,覆盖层厚度 密切相关.图2-1是1967年委内瑞拉加拉加斯地震的震害调查统计结果.从图中可以看出: 在土层厚度为50m左右的场地上,3-5层的建筑物破坏相对较多;而在厚度为150-300m的冲 积层上,10-24层的建筑物震害最为严重.对我国1975年海城地震,1976年唐山地震等大地 震的宏观震害调查资料的分析也表明了类似的规律:房屋倒塌率随土层厚度的增加而加大; 比较而言,软弱场地上的建筑物震害一般重于坚硬场地. >14层结构破坏百分率(%) max 3 5层 10 14层 5 9层 max 土层厚度 (m) 零应力区 图2-1 房屋破坏率与土层厚度关系 图2-2 基地压力验算 从原理上分析,在岩层中传播的地震波,本来就具有多种频率成分,其中,在振幅谱中 幅值最大的频率分量所对应的周期, 称为地震动的卓越周期. 在地震波通过覆盖土层传向地 表的过程中, 与土层固有周期相一致的一些频率波群将被放大, 而另一些频率波群将被衰减 甚至被完全过滤掉.这样,地震波通过土层后,由于土层的过滤特性与选择放大作用,地表 地震动的卓越周期在很大程度上取决于场地的固有周期. 当建筑物的固有周期与地震动的卓 越周期相接近时,建筑物的振动会加大,相应地,震害也会加重. 进一步深入的理论分析证明, 多层土的地震效应主要取决于三个基本因素: 覆盖土层厚 度,土层剪切波速,岩土阻抗比.在这三个因素中,岩土阻抗比主要影响共振放大效应,而 其它两者则主要影响地震动的频谱特性. 2.1.2 覆盖层厚度 覆盖层厚度的原意是指从地表面至地下基岩面的距离. 从地震波传播的观点看, 基岩界 面是地震波传波途径中的一个强烈的折射与反射面, 此界面以下的岩层振动刚度要比上部土 层的相应值大很多.根据这一背景,工程上常这样判定:当下部土层的剪切波速达到上部土 层剪切波速的2.5倍,且下部土层中没有剪切波速小于400m/s的岩土层时,该下部土层就可 以近似看作基岩. 由于工程地质勘察手段往往难以取得深部土层的剪切波速数据, 为了实用 上的方便,我国建筑抗震设计规范进一步采用土层的绝对刚度定义覆盖层厚度,即:地下基 岩或剪切波速大于500m/s的坚硬土层至地表面的距离,称为"覆盖层厚度". 2.1.3 场地的类别前已述及,不同场地上的地震动,其频谱特征有明显的差别.为了反映这一特点,我国 建筑设计规范将建筑场地划分为4个不同的类别,见表2-1. 从表2-1可见,场地类别是根据土层等效剪切波速和场地覆盖层厚度两个指标综合确定 的.场地覆盖层厚度已于上文作了解释.土层等效剪切波速 Vse 则应按下式计算. Vse = d o / ∑ (d i / Vsi ) i =1 n (2-1) 式中 d 0 ——计算深度,取覆盖层厚度和20m两者的较小值; n ——计算深度范围内土层的分层数; Vsi ——第 i 层土的剪切波速; d i ——第 i 层土的厚度. 对于10层和高度30m以下的丙类建筑及丁类建筑,当无实测剪切波速时,也可以根据岩 土性状按表2-2划分土的类型,并利用当地经验在该表所示的波速范围内估计各土层的剪切 波速. 表 2-1 等效剪切波速(m/s) 各类建筑场地的覆盖层厚度(m) 各类建筑场地的覆盖层厚度 场地类别 I类 0 <5 <3 <3 ≥5 3~50 3~15 >50 >15~80 >80 II 类 III 类 IV 类 Vse >500 500≥ Vse >250 250≥ Vse >140 Vse ≤140 表 2-2 土的类型 坚硬土或岩石 稳定岩石,密实的碎石土 土的类型划分 岩土名称和性状 土层剪切波速范围(m/s) Vs >500 500 ≥ Vs >250 中密,稍密的碎石土,密实,中密的砾,粗,中砂, 中硬土 f ak >200 的粘性土和粉土, 坚硬黄土 稍密的砾, 粗,中砂,除松散外的细粉砂, f ak ≤ 中软土 200 的粘性土和粉土, f ak >130 的填土,可塑黄土 淤泥和淤泥质土, 松散的砂, 新近沉积的粘性土和粉 软弱土 土, f ak ≤130 的填土,流塑黄土 250≥ Vs >140 Vs ≤140 表2-2中, f ak 为由荷载试验等方法得到的地基土静承载力特征值,单位为Kpa. 表2.1的分类标准主要适用于剪切波速随深度递增的一般情况.在实际工程中,层状土 夹层的影响比较复杂,很难用单一指标反映.地震反应分析的研究结果表明,硬土夹层的影 响相对比较小,而埋藏深,厚度较大的软弱土夹层,虽能抑制基岩输入地震波的高频成分, 但却能显著放大输入地震波中的低频成分.因此,当计算深度以下有明显的软弱土夹层时, 一般应适当提高场地类别. [例 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 2-1],已知某建筑场地的钻孔地质资料如表2-3所示,试确定该场地的类别. 表 2-3 土层底部深度(m) 1.5 3.5 7.5 15.5 [解] (1) 确定覆盖层厚度 因为地表下7.5m以下土层的 Vs =520m/s>500m/s,故 d 0 =7.5m.. (2)计算等效剪切波速,按式(2-1)有 钻孔资料(例 钻孔资料 例 2-1) 土层厚度(m) 1.5 2.0 4.0 8.0 岩土名称 杂填土 粉土 细砂 砾砂 土层剪切波速(m/s) 180 240 310 520 Vse = 7.5 /( = 253.6 1 .5 2 .0 4 .0 + + ) 180 240 310 查表2-1, Vse 位于250～500m/s之间,且 d 0 >5m,故属于Ⅱ类场地. 2.1.4 场地区划 对于中等规模以上的城市, 我国建筑抗震设计规范允许采用经过批准的抗震设防区划进 行抗震设防. 这就牵涉到了场地设计地震动的区域划分问题. 这种区域划分一般给出城区范 围内的场地类别区域划分(又称场地小区划) ,设防地震动参数区划和场地地面破坏潜势区 划等结果.这里,仅简单介绍场地小区划的基本内容. 场地区划的基本方法与过程是: 1. 收集城区范围内的工程地质,水文地质,地震地质资料; 2. 依据上述资料作出所考虑区域的控制地质剖面图,确立场地小区划的平面控制点; 3. 视具体情况适当进行补充的工程地质勘探和剪切波速测试工作; 4. 按照工程地质资料统计给出不同类别土的剪切波速随深度变化的经验关系; 5. 依据控制地质剖面图,剪切波速经验关系,计算各平面控制点的浅层岩土(地表下 20m)等效剪切波速,并决定各控制点覆盖层厚度; 6e. 根据等效剪切波速和覆盖层厚度按照表2-1规定对城区范围内的场地作出小区划 分. 工作深入的场地区划还可以作出场地等效剪切波速等值线和场地固有周期等值线.场地 固有周期T可按照剪切波重复反射理论按下式计算: T =∑ i =1 n 4d i Vsi (2-2) 式中符号说明同(2-1)式. 细致的场地区划工作可以起到节约投入, 一劳永逸的效果. 建筑抗震设计人员应注意向 当地抗震主管部门咨询有关资料,视具体情况应用于设计之中. §2.2 地基抗震验算 2.2.1 地基抗震设计原则 地基是指建筑物基础下面受力层范围内的土层. 对历史震害资料的统计分析表明, 一般 土地基在地震时很少发生问题. 造成上部建筑物破坏的主要是松软土地基和不均匀地基. 因 此,设计地震区的建筑物,应根据土质的不同情况采用不同的处理 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 . 1.松软土地基 在地震区,对饱和的淤泥和淤泥质土,冲填土和杂填土,不均匀地基土,不能不加处 理地直接用作建筑物的天然地基. 工程实践已经证明, 尽管这些地基土在静力条件下具有一 定的承载能力,但在地震时,由于地面运动的影响,会全部或部分地丧失承载能力,或者产 生不均匀沉陷和过量沉陷, 造成建筑物的破坏或影响其正常使用. 松软土地基的失效不能用 加宽基础,加强上部结构等措施克服,而应采用地基处理措施(如置换,加密,强夯等)消 除土的动力不稳定性,或者采用桩基等深基础避开可能失效的地基对上部建筑的不利影响. 2.一般土地基 房屋震害调查统计资料表明,建造于一般土质天然地基上的房屋,遭遇地震时,极少有 因地基强度不足或较大沉陷导致的上部结构破坏.因此,我国建筑抗震设计规范规定,下述 建筑可不进行天然地基及基础的抗震承载力验算: (1)砌体房屋; (2)地基主要受力层范围内不存在软弱粘性土层的一般厂房,单层空旷房屋,8层且高度在 25m以下的一般民用框架房屋及与其基础荷载相当的多层框架厂房.这里,软弱粘性土层是指 设防烈度为7度,8度和9度时,地基土静承载能力特征值分别小于80,100和120Kpa的土层; (3)规范中规定可不进行上部结构抗震验算的建筑. 3.地裂危害的防治 当地震烈度为7度以上时,在软弱场地土及中软场地土地区,地面裂隙比较发育,建筑 物特别是砖结构建筑物常因地裂通过面被撕裂.因此,对位于软弱场地土上的建筑物,当基 本烈度为7度以上时,应采取防地裂措施.例如,对于砖结构房屋,可在承重砖墙的基础内 设置现浇钢筋混凝土圈梁; 对于单层钢筋混凝土柱厂房, 可沿外墙一圈设置现浇整体基础墙 梁或有现浇接头的装配整体式基础墙梁. 位于中软场地土上的建筑物, 当基本烈度为9度时, 也应采取上述的防地裂措施. 2.2.2 地基土抗震承载力 地基土抗震承载力的计算采取在地基土静承载力的基础上乘以提高系数的方法. 我国建 筑抗震设计规范规定,在进行天然地基抗震验算时,地基土的抗震承载力按下式计算: f aE = ξ s f a 式中 (2-3) f aE ——调整后的地基土抗震承载力; ξ s ——地基土抗震承载力调整系数,按表2-4采用; f a ——深宽修正后的地基土静承载力特征值,按现行《建筑地基基础设计规范》采用. 表 2-4 地基土抗震承载力调整系数 岩土名称和性状 ξs 1.5 岩石,密实的碎石土,密实的砾,粗,中砂, f ak ≥300kpa 的粘性土和粉土 中密,稍密的碎石土,中密和稍密的砾,粗,中砂,密实和中密的细,粉砂,150kpa ≤ f ak <300kpa 的粘性土和粉土,坚硬黄土 稍密的细, 粉砂, 100kpa≤ f ak <150kpa 的粘性土和粉土, 新近沉积的粘性土和粉土, 可塑黄土 淤泥,淤泥质土,松散的砂,填土,新近堆积黄土及流塑黄土 1.3 1.1 1.0 地基土抗震承载力一般高于地基土静承载力, 其原因可以从地震作用下只考虑地基土的 弹性变形而不考虑永久变形这一角度得到解释. 2.2.3 地基抗震验算 地震区的建筑物,首先必须根据静力设计的要求确定基础尺寸,并对地基进行强度和沉 降量的核算,然后,根据需要进行进一步的地基抗震强度验算. 当需要验算地基抗震承载力时,应将建筑物上各类荷载效应和地震作用效应加以组合, 并取基础底面的压力为直线分布(图2-2) .具体验算要求是: ρ ≤ f aE (2-4) ρ max ≤ 1.2 f aE 式中 (2-5) ρ ——基础底面地震作用效应标准组合的平均压力值; ρ max ——基础边缘地震作用效应标准组合的最大压力值; 同时,对于高宽比大于4的高层建筑,在地震作用下基础底面不宜出现拉应力;对于其 他建筑,则要求基础底面零应力面积不超过基础底面的15%. §2.3 地基土液化及其防治 2.3.1 地基土液化及其危害 饱和松散的砂土或粉土(不含黄土) ,地震时易发生液化现象,使地基承载力丧失或减 弱,甚至喷水冒砂,这种现象一般称为砂土液化或地基土液化.其产生的机理是:地震时, 饱和砂土和粉土颗粒在强烈振动下发生相对位移, 颗粒结构趋于压密, 颗粒间孔隙水来不及 排泄而受到挤压, 因之使孔隙水压力急剧增加. 当孔隙水压力上升到与土颗粒所受到的总的 正压应力接近或相等时,土粒之间因摩擦产生的抗剪能力消失,土颗粒便形同"液体"一样处 于悬浮状态,形成所谓液化现象. 液化使土体的抗震强度丧失, 引起地基不均匀沉陷并引发建筑物的破坏甚至倒塌. 发生 于1964年的美国阿拉斯加地震和日本新泻地震, 都出现了因大面积砂土液化而造成的建筑物 的严重破坏,从而,引起了人们对地基土液化及其防治问题的关切.在我国,1975年海城地 震和1976年唐山地震也都发生了大面积的地基液化震害. 我国学者在总结了国内外大量震害 资料的基础上,经过长期研究,并经大量实践工作的校正,提出了较为系统而实用的液化判 别及液化防治措施. 2.3.2 液化的判别地基土液化判别过程可以分为初步判别和标准贯入试验判别两大步骤. 1.初步判别 饱和的砂土或粉土(不含黄土)当符合下列条件之一时,可初步判别为不液化或不考虑 液化影响: (1)地质年代为第四纪晚更新世(Q3)及其以前时且处于7度或8度区; (2)粉土的粘粒(粒径小于0.005mm的颗粒)含量百分率 p c (%)当烈度为7度,8度,9 度时分别大于10,13,16时; (3)地下水位深度和上覆盖非液化土层厚度满足式(2-6)(2-7)或(2-8)之一时; , d w > d o + db 3 (2-6) du > do + db 2 (2-7) d u + d w > 1 .5 d o + 2 d b 4 .5 (2-8) 式中 也 d w —— 地下水位深度(m) ,按建筑设计基准期内年平均最高水位采用, 可按近期内年最高水位采用; d b —— 基础埋置深度(m) ,小于2m时应采用2m; d o ——液化土特征深度,按表2-5采用. d u ——上覆盖非液化土层厚度(m) ,计算时应注意将淤泥和淤泥质土层扣除. 表 2-5 饱和土类别 粉土 砂土 液化土特征深度( ) 液化土特征深度(m) 烈度 7 6 7 8 7 8 9 8 9 2.标准贯入试验判别 当上述所有条件均不能满足时,地基土存在液化可能.此时,应采用标准贯入试验进 一步判别其是否液化. 标准贯入试验设备由穿心锤(标准重量63.5Kg) ,触探杆,贯入器等组成(图2-3) .试 验时,先用钻具钻至试验土层标高以上15cm,再将标准贯入器打至试验土层标高位置,然后, 在锤的落距为76cm的条件下,连续打入土层30cm,记录所得锤击数为N63.5. 当地面下15m深度范围土的实测标准贯入锤击数N63.5小于按式(2-9)确定的下限值Ncr时, 则应判为液化土,否则为不液化土. 1 2 3 4 5 6 2 5 3 0 5 0 0 3 0 3 0 1 4 5 7 3 5 5 1 图2-3 标准贯入试验设备示意图 ①穿心锤;②锤垫;③触探杆; ④贯入器头;⑤出水孔;⑥贯入器身; ⑦贯入器靴 2 2 3 3 1 5 N cr = N o [0.9 + 0.1(d s d w )] 3 ρ c (2-9) 式中 ( d s ≤ 15 ) N cr ——液化判别标准贯入锤击数下限值; N 0 ——液化判别标准锤击数基准值,按表2-6采用; d s ——饱和土标准贯入点深度(m) ; ρc ——土体粘粒含量百分率,当 ρc (%)小于 3 或为砂土时,取 ρc =3. 一般情况下,仅要判别地面下 15m 深度范围内土的液化可能性.而当采用桩基或埋深大 于 5m 的深基础时,尚应判别 15~20m 范围内土的液化可能性.此时,标准贯入锤击数临界 值为: N cr = N(2.4 0.1d s) 3 ρ c o 表 2-6 设计地震分组 第一组 第二,三组 ( 15 < d s ≤ 20 ) (2-10) 标准贯入锤击数基准值 7度 6(8) 8度 10 (13) 9度 16 18 8(10) 12 (15) 注:括号内数值用于设计基本地震加速度为0.15g和0.3g的地区. 从式(2-9)与式(2-10)可以看出,地基土液化的临界指标 N cr 的确定主要考虑了土 层所处的深度,地下水位深度,饱和土的粘粒含量以及地震烈度等影响土层液化的要素. 2.3.3 液化地基的评价 当经过上述两步判别证实地基土确实存在液化趋势后,应进一步定量分析,评价液化 土可能造成的危害程度.这一工作,通常是通过计算地基液化指数来实现的. 地基土的液化指数可按下式确定: I lE = ∑ (1 i =1 n Ni )diWi N cri (2-11) 式中 I lE ——液化指数; n ——在判别深度范围内每一个钻孔标准贯入试验点的总数; N i , N cri ——分别为第 i 点标准贯入锤击数的实测值和临界值,当实测值大于临界值时应取临界值的数值; d i ——第 i 点所代表的土层厚度(m) ,可采用与该标准贯入试验点相邻的上,下两标准贯入试验点深度差的一半, 但上界不高于地下水位深度, 下界不深于液化 深度; -1 Wi ——第 i 土层单位土层厚度的层位影响权函数值 (单位为m ) 若判别深度为15m, . 当该层中点深度不大于5m时应采用10,等于15m时应采用零值,5~15m时应 按线性内插法取值;若判别深度为20m,当该层中点深度不大于5m时应采用 10,等于20m时应采用零值,5~20m时应按线性内插法取值. 根据液化指数 I lE 的大小,可将液化地基划分为三个等级,见表2-7. 表 2-7 液化等级 判别深度为15m时的液化指数 判别深度为20m时的液化指数 液化等级 轻微 0< I lE ≤5 0< I lE ≤6 中等 5< I lE ≤15 5< I lE ≤18 严重 I lE >15 I lE >18 不同等级的液化地基,地面的喷砂冒水情况和对建筑物造成的危害有着显著的不同,见 表2-8. 表 2-8 液化等级 轻微 中等 不同液化等级的可能震害 地面喷水冒砂情况 地面无喷水冒砂,或仅在洼 地, 河边有零星的喷水冒砂点 喷水冒砂可能性大, 从轻微到 严重均有,多数属中等 一般喷水冒砂都很严重, 地面 变形很明显 对建筑的危害情况 危害性小,一般不至引起明显的震害 危害性较大,可造成不均匀沉陷和开 裂,有时不均匀沉陷可能达到 200mm 危害性大,不均匀沉陷可能大于 200mm, 高重心结构可能产生不容许的 倾斜 严重 [e2-2]某工程按8度设防,其工程地质年代属Q4,钻孔资料自上向下为:砂土层至2.1m,砂 砾层至4.4m,细砂至8.0m,粉质粘土层至15m;砂土层及细砂层粘粒含量均低于8%;地下水 位深度1.0m;基础埋深1.5m;设计地震场地分组属于第一组.试验结果如表2-9,试对该工 程场地液化可能作出评价. [解] (1)初判 Q4; do + db 3 = 7 > 1 = d w ; du=0; 1.5d o + 2d b 4.5 = 11.5 > 1 = d w + d u ; ρ c < 13 ; 故均不满足不液化条件,需进一步判别. (2)标准贯入试验判别: 1)按式(2-9)计算 N cri ,式中 N 0 =10(8度,第一组) d w =1.0,题中已给出各标准 , 贯点所代表土层厚度,计算结果见表2-9,可见4点为不液化土层; 2)计算层位影响函数. 第一点,地下水位为1.0m,故上界为1.0m,土层厚1.1m,故 1 .1 = 1.55 , w1 = 10 2 第二点,上界为砂砾层,层底深4.4m,代表土层厚1.1m,故 1 .1 Z 2 = 4 .4 + = 4.95 , w1 = 10 2 余类推. 3)按式(2-11)计算各层液化指数,结果见表2-9. Z1 = 1.0 + 最终给出 I lE =12.16,据表2-7,液化等级为中等. 表 2-9 测 点 1 2 3 4 测源深度 标贯值 液化分析表( 液化分析表(例题 2-2) ) 测点土层 厚 d i (m) 1.1 1.1 1.0 1.0 标贯下限值 d i 的中点深度 Wi Z i (m) 1.55 4.95 6.0 10 10 9 5.15 5.08 1.93 d si (m) 1.4 5.0 6.0 7.0 Ni 5 7 11 16 N cri 9.4 13 14 15 I lE 2.3.4 液化地基的抗震措施 对于液化地基,要根据建筑物的重要性,地基液化等级的大小,针对不同情况采取不同 层次的措施.当液化土层比较平坦,均匀时,可依据表2-10选取适当的抗液化措施. 表 2-10 建筑 类别 乙类 轻微 部分消除液化沉陷,或对基 础和上部结构进行处理 抗液化措施 地基的液化等级 中等 全部消除液化沉陷,或部分 消除液化沉陷且对基础和 上部结构进行处理 严重 全部消除液化沉陷 丙类 对基础和上部结构进行处 理,亦可不采取措施 对基础和上部结构进行处 理,或采用更高要求的措施 全部消除液化沉陷, 或部 分消除液化沉陷且对基 础和上部结构进行处理 对基础和上部结构进行 处理, 或采用其他经济的 措施 丁类 可不采取措施 可不采取措施 表2-10中全部消除地基液化沉陷, 部分消除地基液化沉陷, 已进行基础和上部结构处理 等措施的具体要求如下: 1.全部消除地基液化沉陷 (1)此时,可采用桩基,深基础,土层加密法或挖除全部液化土层等措施. 采用桩基时,桩基伸入液化深度以下稳定土层中的长度(不包括桩尖部分)应按计算确 定,对碎石土,砾,粗,中砂,坚硬粘性土不应小于0.5m,其他非岩石不宜小于1.5m; (2)采用深基础时,基础底面埋人液化深度以下稳定土层中的深度不应小于0.5m; (3)采用加密方法(如振冲,振动加密,挤密碎石桩,强夯等)对可液化地基进行加 固时, 应处理至液化深度下界, 且处理后土层的标准贯人锤击数实测值应大于相应下限 值; (4)当直接位于基底下的可液化土层较薄时,可采用全部挖除液化土层,然后分层回 填非液化土.在采用加密法或换土法处理时,在基础边缘以外的处理宽度,应超过基础 底面下处理深度的1/2,且不小于处理宽度的1/5. 2.部分消除液化地基沉陷 此时,应符合下列要求; (1)处理深度应使处理后的地基液化指数减少,当判别深度为15m时,其值不宜大于4, 当判别深度为20m时,其值不宜大于5;对于独立基础和条形基础,尚不应小于基础底面 下液化土特征深度和基础宽度的较大值. (2)在处理深度范围内,应使处理后液化土层的标准贯人锤击数大于相应的临界值. 3.基础和上部结构处理 对基础和上部结构,可综合考虑采取如下措施: (1)选择合适的地基埋深,调整基础底面积,减少基础偏心; (2)加强基础的整体性和刚性; (3)增强上部结构整体刚度和均匀对称性,合理设置沉降缝; (4)管道穿过建筑处采用柔性接头. 一般情况下,除丁类建筑外,不应将未经处理的液化土层作为地基的持力层. 习题: 习题: 2.1 场地土的固有周期和地震动的卓越周期有何区别与联系? 2.2 为什么地基的抗震承载力大于静承载力? 2.3 影响土层液化的主要因素是什么? 2.4 试判断下述论断的正误: (1)中软土的场地类别比中硬土的场地类别差. (2)粉土的粘粒含量百分率越大,越不容易液化. (3)液化指数越小,地震时地面喷砂冒水现象就越严重; (4)地基的抗震承载力是指其承受水平力的能力. 2.5 试按下表计算场地的等效剪切波速,并判定场地类别. 表2-11 土层的剪切波速 土层厚度 2.2 180 5.8 200 8.2 260 4.5 420 4.3 530 Vs (m/s) 2.6 某工程按7度设防.其工程地质年代属Q4,钻孔地质资料自上向下为:杂填土层1.0m, 砂土层至4.0m,砂砾石层至6m,粉土层至9.4m,粉质粘土层至16m;其他实验结果见下表. 该工程场地地下水位深1.5m,结构基础埋深2m,设计地震分组属于第二组.试对该工程场地 进行液化评价. 表 2-12 工程场地标贯试验表 测值 1 2 3 4 测点深度(m) 2.0 3.0 7.0 8.0 标贯值 N i 5 7 11 14 粘粒含量百分率 4 5 8 9 求教几道工程地质学的题 悬赏分：5 - 提问时间2010-3-14 20:53 问题为何被关闭 《工程地质学》课程作业 一、论述地质构造对工程建筑物稳定性的影响。 二、岩质地基中不良地质情况有几种，如何处理？ 三、论述影响岩质边坡稳定的因素有那些？ 四、地下洞室开挖后围岩应力是如何分布的？ 五、论述地震对建筑物的影响？ 六、指出图中各部位名称？ 提问者： dnyh2004 - 二级 答复    共 1 条 中国矿业大学《工程地质学》复习资料(2009-07-03 23:31:42)标签：围岩 岩体 洞室 应力 断层区 教育  分类：地质工程 绪论 一、工程地质学的任务：①阐明建筑地区的工程地质条件；②论证建筑物所存在的工程地质问题；③选择地质条件优良的建筑场址；④研究工程建筑物兴建后对地质环境的影响；⑤提出有关建筑物类型、规模、结构和施工方法的合理建议；⑥为拟定改善和防治不良地质作用的措施方案提供地质依据。查明工程地质条件是基本任务，工程地质问题的分析、评价是中心任务。 二、工程地质问题：地震，活断层，斜坡，砂土液化，渗透变形，岩溶，地面沉降，诱发地震，地下洞室，岩体风化。 三、工程地质条件：工程建筑物有关的地质条件的综合①岩土类型及其工程性质②地质构造③地形地貌④水文地质 ⑤工程动力地质作用:内动力地质作用:火山、地震、活断层,外动力地质作用:滑坡、崩塌、泥石流、岩溶塌陷、渗透变形…工程活动诱发的地质作用:采空塌陷、抽水引起的地面沉降…⑥天然建筑材料 四、工程地质学的研究对象和任务:定义:工程地质学是一门研究与工程建设有关的地质问题，为工程建设服务的地质学科，它是地质学的分支学科，属于应用地质学的范畴。 关于工程地质学科的争议！研究对象：研究地质环境与工程建筑物之间的关系，二者矛盾的转化和解决方法。地质环境：地壳表层和一定深度的地质条件的综合。 第一章  地震 一、震级：是衡量地震本身大小的尺度，由地震所释放出来的能量大小所决定。M＝lgA。A：距震中100公里处标准地震仪在地面所记录的最大振幅（微米）。 二、烈度：地面震动强烈程度。受地震释放的能量大小、震源深度、震中距、震域介质条件的影响。（1）地震基本烈度：在今后一定时间（一般按100年考虑）和一定地区范围内一般场地条件下可能遭遇的最大烈度。——一个地区的平均烈度（2）设防烈度（设计烈度）：是抗震设计所采用的烈度。是根据建筑物的重要性、经济性等的需要，对基本烈度的调整。 三、发生条件：1介质条件：坚硬岩石。2结构条件：活断层的一些特定部位：端点 拐点交汇点等。3构造应力条件：构造运动强烈的部位：板块交接部位近期构造运动是最活跃的。 四、地震效应：在地震作用影响所及的范围内地表出现的各种震害和破坏。与场地的工程地质条件、震级、震中距、震源参数、建筑物类型、结构等因素有关。分为：震动破坏效应；地面破坏效应和斜坡破坏效应。 五、静力分析法前提：1建筑物是刚体2建筑物加速度和地面加速度是相同的3地震作用在建筑物上的惯性力是固定不变的，由地面震动的最大加速度决定。动力分析法前提：1建筑物建构是单质点系的弹性体2作用于建筑物基地的运动为简谐运动。 六、卓越周期：地震波在地层中传播时，经过各种不同性质的界面时，由于多次反射、折射，将出现不同周期的地震波，而土体对于不同的地震波有选择放大的作用，某种岩土体总是对某种周期的波选择放大得突出、明显，这种被选择放大的波的周期即称为该岩土体的卓越周期。卓越周期与土层的厚度、土层的性质，尤其是剪切波在土层中的传播速度有关。 七、场地工程地质条件对震害的影响：1岩土类型及性质：软土＞硬土土体＞基岩；松散沉积物厚度越大震害越大；软弱土层埋藏越浅厚度越大震害越大。2地质构造：离发震断裂越近震害越大，上盘重于下盘。3地形地貌：突出孤立地形震害较低洼、沟谷平坦地区大。4水文地质条件：地下水埋深越小震害越大。 八、震区抗震原则及措施：（一）场地选择原则 1、避开活断层 2、尽可能避开具有强烈振动效应和地面效应的地段 3、避开不稳定斜坡地段 4、尽可能避开孤立地区、地下水埋深浅的地区。（二）抗震措施（持力层和基础方案的选择）1、基础砌置在坚硬土层上 2、砌置深度应大一些，以防发震时倾斜3、不宜使建筑物跨越性质不明的土层上 4、建筑物结构设计要加强整体强度，提高抗震性能。 第二章 活断层 一、活断层定义：指目前正在活动着的断层或近期有过活动且不久的将来可能会重新发生活动的断层（即潜在活断层）。美国原子能委员会（USNRC）（1）在3.5万年内有过一次或多次活动的断层，（2）与其他活动断层有联系的断层，（3）沿该断裂发生过蠕动或微震活动，1994年《岩土工程勘察规范》全新地质时期（1～1.1万年），1989年《中国水利水电工程地质勘察规范》晚更新世（10万年）国际原子能机构(IAEA)在上述规定的基础上，又增加了两条规定：①在晚第四纪它们有过活动；②该断裂有地面破裂的证据。 二、活断层特征和分类：特征1活断层是深大断裂复活的产物（按照断层的切割深度可以分为：盖层断裂、基底断裂、地壳断裂、岩石圈断裂）2活断层的继承性和反复性。断层分类：按照位移方向与水平面的关系：①走滑型活断层②逆断型活断层③正断型活断层。活断层的活动方式 ①地震断层（粘滑型活断层）以地震方式产生间歇性突然滑动：发生在强度较高的岩石中，断层带锁固能力强，危害大。②蠕变断层（蠕滑型活断层）沿断层面两侧岩层连续缓慢地滑动：发生在强度较低的软岩中，断层带锁固能力弱，一般无震发生，有时可伴有小震。 三、活断层的识别：1地质方面2地貌方面3水文地质方面4历史资料方面5地形变监测资料。地质方面a最新沉积物的错断b活断层带物质结构松散  c伴有地震现象的活断层，地表出现断层陡坎和地裂缝。地貌方面a断崖：活断层两侧往往是截然不同的地貌单元直接相接的部位。常表现为：一侧隆起区，一侧凹陷区。b水系：对于走滑型断层（1）一系列的水系河谷向同一方向同步移错（2）主干断裂控制主干河道的走向。c山脊、山谷、阶地和洪积扇错开：走滑型活断层d近期断块的差异升降运动，可使同一级平面分离解体，高程相差较大。水文地质方面a导水性和透水性较强b泉水常沿断裂带呈线状分布，植被发育。历史资料方面a古建筑的错断、地面变形b考古c地震记载。地形变监测方面：水准测量、三角测量。 四、活断层区的建筑原则1、建筑物场址一般应避开活动断裂带。2、线路工程必须跨越活断层时，尽量使其大角度相交，并尽量避开主断层。3、必须在活断层地区兴建的建筑物，应尽可能地选择相对稳定地块即“安全岛”，尽量将重大建筑物布置在断层的下盘。4、在活断层区兴建工程，应采用适当的抗震结构和建筑型式。如：活断层区修水坝，不宜采用混凝土重力坝和拱坝，宜采用土石坝。 第三章  砂土液化 一、砂土液化的定义：饱水砂土在地震、动力荷载和其它物理作用下，受到强烈振动而丧失抗剪强度，使沙粒处于悬浮状态，致使地基失效的作用或现象。（机理见课件）。 二、影响因素：1土的类型及性质a粒度 粉、细砂土最易液化b密实度 松砂极易液化密砂不易液化c成因及年代多为冲积成因的粉细砂土沉积年代较新。2饱和砂土的埋藏分布条件a砂土上覆非液化土层越厚液化可能性越小b地下水位埋深越大越不易液化3地震活动的强度及历时地震越强历时越长则越引起砂土液化而且范围越广。 三、判别：见课件主要看标贯试验。 四、处理：1慎重选择场地2选择基础类型穿入深度计算：坚硬粘土、砾、粗砂土大于0.5m其它非岩石大于2m。3地基处理标准：应处理至液化深度下限；处理后的土层标贯击数实测值应大于临界值。（压密法：提高天然基土的相对密度；排渗法：通过排渗井等来消散因震动而产生的孔谢水压力；换土或盖重：用非液化土更换地表的液化土层，或在地表液化土层上覆盖填土）。 第四章  渗透变形 一、渗透变形定义：岩土体在地下水渗透力（动水压力）的作用下，部分颗粒或整体发生移动，引起岩土体的变形和破坏的作用和现象。类型：1管涌：在渗流作用下单个颗粒发生独立移动的现象，又称潜蚀。分垂直管涌和水平管涌。接触管涌：当粗细粒土层相互叠置时在接触面上发生的管涌。分垂直接触管涌和水平接触管涌。2流土：在渗透作用下一定体积的土体同时发生移动的现象。常发生在均质砂土层和亚砂土层中。 二、渗透变形产生的条件：临界水力梯度和土的结构特性，见课件或书本167-170页。 三、预测及防治（了解）,见课件或书本171-175页。 第五章  斜坡地质问题研究 一、边坡概念：边坡是指地壳表层一切具有侧向临空面的地质体. 2.斜坡变形破坏又称斜坡运动，是一种动力地质现象。是指地表斜坡岩土体在自重应力和其它外力作用下所产生的向坡外的缓慢或快速运动。可以分为自然边坡:如:山坡,海岸,河湖岸等;人工边坡:如:路堑,矿坑,人工开挖基坑等。 二、应力分布特征（了解）：1斜坡周围主应力迹线发生明显偏转2在临空面附近造成应力集中，但在坡脚区和坡顶及坡肩附近情况有所不同。坡脚（1）在坡脚附近最大主应力显著增高且愈近表面愈高，最小主应力显著降低，于表面处降为零甚至转化为拉应力。（2）在坡脚和坡面的某些部位，坡面的径向应力和坡顶面的切应力可转化为拉应力，形成张力带，易形成与坡面平行的拉裂面。3与主应力迹线偏转相联系，破体内最大剪切应力迹线由原来的直线变成近似圆弧形，弧的下凹方向朝着临空方向。4坡面处由于侧向应力趋于零，实际上处于二向受力状态，而向坡内逐渐变为三向受力状态。 三、影响斜坡应力分布的因素（见课件或课本116-117页）：1岩体初始应力的影响：水平剩余应力的大小使坡体中主应力迹线分布形式有所不同，明显改变了各应力值的大小，使应力分异现象加剧，尤其对坡脚应力集中带和坡肩张力带的影响最大。2坡形的影响（1）坡高：坡高不改变应力等值线图像，但应力值随坡高上升而线性上升;(2)坡角：坡角变化明显改变了应力分布图像。随坡角变陡，张力带的范围有所扩大，坡角应力集中带最大剪应力值也随之增高。（3）坡底宽度：当W小于0.8H时，坡脚最大剪应力随底宽而急剧变化。当W大于0.8H时，则保持为一常值（称为“残余坡角应力”）。（4）坡面形态：平面上的凹形坡，应力集中明显减缓。圆形和椭圆形边坡，坡角最大剪切力仅为一般斜坡的一半。当水平应力坡平形于椭圆形矿坑长轴时，应力集中较缓和。3、斜坡岩土体特征和结构特征的影响（p117）。 四、斜坡变形形式：1拉裂（回弹）a斜坡形成过程中，在坡面和坡顶形成的张力带中拉应力集中形成拉张裂缝b卸荷回弹或初始应力释放时产生拉裂面。2蠕滑：斜坡岩土体在自重应力为主的坡体应力长期作用下,向临空面方向的缓慢而持续的变形。a.表层蠕滑：斜坡浅层岩土体在重力的长期作用下，向临空面方向缓慢变形构成一个剪变带，其位移由坡面向坡内逐渐降低直至消失。b.深层蠕滑：主要发育在斜坡下部或坡体内部。按其形成机制特点可分为两种：①软弱基座蠕滑 ②坡体蠕滑（受软弱结构面控制）两种深层蠕滑的区别：①不是沿一个统一的滑动面，受软弱基座控制②有统一滑动面，受软弱结构面控制。3弯曲倾倒：有陡坡或直立板状岩体组成的斜坡，当岩层走向与坡面走向大致相同时，在自重的长期作用下由前沿开始向临空方向弯曲、拉裂，并逐渐向坡内发展的变形。斜坡的破坏：1崩塌：陡坡上的岩土体所产生的以下落运动为主（移动、滚动、跳跃）的破坏现象。（土崩、岩崩）。2滑坡：斜坡岩土体依附于内在的或潜在的软弱结构面，在外力作用下，失去原来的平衡状态，产生了以水平运动为主的滑动现象。 五、崩塌的形成条件：1地层岩性条件 厚层状硬脆性岩体 2岩体结构条件 节理裂隙发育3地形条件地形切割强烈高差大4外力作用 风化作用 静水压力 震动。 六、滑坡的形态要素：a滑坡体b滑坡床c滑坡面d滑坡裂隙e滑坡后壁f滑坡台阶g滑坡侧壁h滑坡舌。 七、滑坡识别标志、方法、监测：方法一：航片解释，方法二：地面调查标识一：地形地貌：双沟同源（圈形椅）标识二：水文地质方面：泉眼、洼地、湿地等标识三：植被方面：马刀树、醉汉林标识四：地质构造方面：滑体上产生的褶皱、断裂等现，方法三：钻探。 八、影响斜坡稳定性因素：⑴ 地貌、坡形条件⑵ 地层和岩性条件⑶ 地质构造和岩体结构条件：坡体中有一组结构面时：顺向破 逆向坡 横向破 斜交坡。坡体中有多组结构面时：两组或以上。⑷ 地下水的活动：软化或溶蚀岩石 产生静水压力 产生动水压力 增大岩体重量 促进风化作用。 九、稳定性评价方法：定性和定量（略）。 十、治理措施：1、地下水防范水措施：修筑地下排水廊道钻孔排水。2、削坡减重指：挖除边坡上部岩体一部分，起减缓坡度、减轻下滑体重量的作用。注意选择好削坡位置。3、修建支档建筑：注意支挡建筑的作用力应在滑动面以下注意墙体后的排水设计。4、锚固措施：适用于对岩质不稳定边坡的加固  采用预应力钢索或钢杆锚固岩。分为系统锚固和随机锚固。5、喷射混凝土护面：防止岩土体表面风化剥落 防止小体积松动岩块脱落防止地表水渗入坡体。6、设置马道减缓坡度。7柔性支护8生态护坡。 第六章  地下洞室 一、围岩应力重分布的特征：洞室形成前岩体中任意一点处的应力是平衡的（初始应力状态），应力形成后：形成自由变形空间→围岩向洞内松涨变形→引发围岩应力重新调整→重分布应力。应力重分布范围一般为6倍洞径。其他形状洞室应力分布：1）椭圆形洞室长轴两端点压应力集中，易出现压应力集中，而短轴易出现拉应力集中。2）正方形洞室容易出现4个角点的应力集中，形成破坏。3）矩形洞室长边中点的应力集中较小，短边中点的围岩应力较大，角点围岩应力集中最大。 二、地下洞室位置选择：⑴ 地形条件：洞室选线应注意山形完整（沿线尽可能无冲沟、山洼、滑坡、塌方）；洞口地段应下陡上缓,无滑坡、崩塌等不良地质现象；注意边坡整体稳定性；注意傍山隧洞或地下厂房的山坡侧应有一定厚度的围岩（对水工隧洞尤为重要）。2岩性条件：尽可能避开不良围岩：软弱岩层破碎岩层 松散岩层；在坚硬完整岩层中施工的好处：安全度高掘进速度快。3构造条件：洞室轴线应尽量与岩层走向垂直（围岩稳定对高边墙稳定更为有利；顺倾向开挖较反倾向有利）。若洞室轴线与岩层走向平行：在水平或缓倾岩层中和倾斜岩层中均不宜将软弱层作为边墙或底部。褶皱的影响：尽可能避开核部和转折端部位。断层的影响：坍塌和大规模地下水涌入。⑷ 地下水对地下工程可能产生的影响：a以静水压力的形式作用于洞室衬砌；b以动水压力的形式作用围岩体及衬砌；c使粘土质岩石软化，降低其强度；d使易溶岩类溶解，使膨胀岩类膨胀；e突然的大量涌水造成人员伤亡、施工机械受损。5地应力对地下工程产生影响。(地下工程活动中可能遭遇的五害：软弱岩体有毒气体 岩爆 地下水 高地温)。 三、围岩稳定性工程地质评价：1关于围岩稳定性：指在一定的时间内，在一定的地质力和工程力作用下岩体不产生破坏和失稳。判据：抗压强度抗拉强度抗剪强度。2围岩变形破坏的特点：坚硬完整岩体的脆性破裂（岩爆）；块体滑移；层状弯折和拱曲；碎裂岩体（结构面间距一般小于10cm）的松动解脱；松软岩体。3围岩的自稳时间：指：未对洞壁采取任何支护措施，围岩由变形发展至破坏的时间。自稳时间的影响因素：洞径岩性 地质构造 岩体结构特征 地下水隧洞施工开挖方式。研究围岩自稳时间的意义：保障施工活动的安全；保障施工活动的高效率、经济。围岩自稳时间的确定方法；工程类比法围岩分类法。 四、围岩应力：指：围岩的强度适应不了围岩应力而产生塑性变形或破坏时，作用在支护或衬砌上的力。类型：变形围压：由于围岩的弹性恢复或塑性变形所产生的围岩压力；松动围压：由于围岩拉裂塌落、块体滑移、碎裂松动等所引起的围岩压力；冲击围压：由于围岩中积蓄的弹性应变能突然释放所产生的围岩压力。确定松动围压的方法：① 普氏压力拱理论法：假定：a围岩被视为因节理切割而失去内部联系的松散体，但仍具有粘聚力；b洞室开挖后洞顶因塌落而形成一个自然冒落拱，两帮形成滑动体；c洞顶的山岩压力就是拱形塌落体的重量。② 围岩压力系数法③ 块体极限平衡法。 五、提高围岩稳定性的措施：⑴ 尽量少扰动围岩a采用先进的隧道工程设计和施工方法(NATM)；b尽可能采用控制爆破和全断面隧道掘进机开挖(TBM) 。⑵ 用连续支护（柔性支护）代替传统支护（刚性支护）：① 传统支护方法缺点：支护措施未能全面地与围岩紧密而连续接触。②围岩，特别是块状围岩的变形破坏方式及基本对策。③混凝土喷射法（NATM）的优点：a喷混凝土能紧跟工作面，速度快，因而缩短了掘进与支护的间隔时间b由于喷层与围岩紧密结合，又有相当高的早期强度，在洞室开挖后围岩应力重分布尚未完成，应力降低区还未充分发展之时，就及时地加固了岩体c喷层与围岩紧密结合，有较高的粘结力和抗剪强度，能在结合面上传递各种应力，可以起到承载拱的作用d及时地填补了围岩表面的超挖部分，使围岩应力状态得到改善。⑶ 锚固：指利用穿过软弱结构面、深入至完整岩体内一定深度的钻孔，插入钢筋、钢棒、钢索、预应力钢筋及回填混凝土，借以提高岩体的磨擦阻力、整体性与抗剪强度的措施。锚杆支护原理：a悬吊原理：指将离层或切割块体悬吊到固定围岩上，锚杆承受游离岩块重力；b组合梁原理：指将层状岩层加固为组合梁，使岩层整体性增强，承载能力及抗弯强度提高，变形减小；c抗剪原理：指将位于滑移面两侧的岩石连接在一起，锚杆起到抵抗两侧岩块相对位移，承受滑移剪切力作用；d挤压原理：指锚杆通过锚头及压板对其周围破碎岩石进行挤压，形成独立的挤压椎，当锚杆足够密时，各挤压椎相互包容，形成挤压拱（带），挤压拱（带）承受围岩压力作用。 第七章  岩溶 一、岩溶：水对可溶性岩石进行的以化学溶蚀作用为主的综合地质作用以及由此产生的各种现象。 二、混合溶蚀效应：不同成分或不同温度的水混合后，其溶蚀能力有所增强的效应。1、饱和溶液的混合溶蚀效应：指两种或两种以上已失去溶蚀能力的饱和水溶液，在碳酸盐岩体内相遇，混合后的溶液由原来的饱和状态变成不饱和状态，从而产生新的溶蚀作用，继续溶解碳酸盐岩。凡是有利于水混合的地带，岩溶均较其它地带发育。2、不同温度溶液的混合溶蚀效应：如果有两种温度不同的饱和度相同的水相混合，或一种水水溶液由高温变为低温，都可以加大二氧化碳的溶解度，从而加强溶液的溶蚀能力，继续溶蚀作用。 三、岩溶发育的条件：1、具有可溶性岩石2岩石是透水的3水必须具有侵蚀性4水在岩石中处于运动状态。 四、影响岩溶发育的因素（见课件或书本150页）：1岩性2气候3地形地貌4地质构造5新构造运动。 五、防治：1、截断渗漏通道：灌 灌浆帷幕、防渗帷幕；铺 粘土或混凝土铺盖；堵 堵塞岩溶洞穴通道；截截水墙。2、导水导气。 六、稳定性评价（见课件或书本163页）：覆盖型岩溶区  极限状态时HK=h+Z+D 式中：HK为极限状态时上覆土层的厚度；h为土洞高度；D为基础砌置深度；Z为基础底板以下建筑物荷载的有效影响深度。当H大于HK时，地基是稳定的；H小于HK时，地基是不稳定的，是建筑物荷载和土共同作用的结果；当H小于h时，仅土洞的发展就可导致地表塌陷。 第八章  诱发地震一、定义：由于人类工程活动对特定的地质环境施加影响而导致无震区地震活动或有震区地震加强或减弱的现象。成因（类型）：1水库地震2向地下深部注浆或抽液引起的地震3采矿诱发地震4地下爆炸诱发地震5岩溶气冒型地震。 二、水库诱发地震的基本特征（了解）：见课件。 三、水岩作用机理：1水的物理化学效应a降低岩体及结构面强度：润滑作用 软化作用泥化作用；b促进岩体断裂的生长：锲烈作用应力腐蚀作用。2水的荷载效应：水荷载→附加应力→垂直变形、挠曲变形：水的孔隙水压力效应：τ=σ′·tgφ+c=（σ—u）tgφ+c 四、天然构造应力条件下水库地震的诱发机制：见课件。 第九章  地面沉降一、定义：在人类工程经济活动影响下，由于地下松散地层固结压缩，导致地壳表面标高降低的一种局部的下降运动（或工程地质现象）。地面沉降形成的原因：1人类活动原因：（1）抽汲地下水引起的地面沉降；（2）采掘固体矿产引起的地面沉降；（3）开采石油、天然气引起的地面沉降；（4）抽汲卤水引起的地面沉降。2地质运动原因：地面的升降运动。 二、地质环境模式：1、现代冲积平原模式：长江中下游平原、黄淮平原；2、三角洲平原模式：长江三角洲（常州、无锡、苏州、嘉兴、肖山）；3、断陷盆地模式：近海式指滨海平原，如宁波；而内陆式则为湖冲积平原，如西安市、大同市的地面沉降可作为代表。 三、处理方案：地下水回灌：自流回灌；真空回灌；压力回灌。（减少地下水的使用量，增加地面水补给；含水层存储和修复；改变土地使用类型；节水）。 四、监测： 1、常规监测：基岩标、分层标、地面标；2、GPS监测；3、合成孔径干涉雷达。