工程地质对土木工程的影响

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工程地质对土木工程的影响范文第1篇

关键词:工程地质 ，地下水工程

Abstract: our country groundwater has very important influence on construction projects, especially the large-scale construction of high-rise buildings, so the geological exploration work must be done well before the construction adjust measures to local conditions the design of the building. In a water depends on the decisive role in engineering, and especially the groundwater he determines the stability of the foundation engineering, and a series of vital role. Groundwater is an important natural resources in the crust, was one of the geotechnical three-phase component of an important part. Groundwater is closely related to the project, and influence each other. On the one hand, there are a variety of groundwater for civil engineering adverse effects (like quicksand, piping, etc.) and impact; Another fluffy, civil engineering activities and can induce and aggravate the groundwater activity. Visible, groundwater is of engineering geological analysis, evaluation, and geological disaster prevention and control of a very important factor.

Keywords: engineering geology and groundwater engineering

中图分类号： P642 文献标识码：A文章编号：

地下水是一种重要的地址营力，其改变地壳表面的能力不可忽视。了解地下水的储蓄存在条件和地下水类型，以及地下水的运动形式等基本特点。有助于掌握地下水对工程的危害。当我们在施工的同时我们将尽量的避开与地下水的正面交锋，当在工程上我们遇到了地下水的时候我们应该合理的解决地下水的问题。地下水主要是腐蚀我们的建筑物。

一、地下水的基本知识及类型

储藏和运动与岩土的孔隙和裂隙的水叫地下水。在土木工程建设中，一方面地下水是生产生活供水的重要来源，特别是在干旱地区，地表水缺乏，供水主要靠地下水。另一发面，地下水的活动又是威胁施工安全、造成工程病害的重要因素，例如，基坑、隧道涌水、滑坡活动价、基础沉陷和冻胀变形等都与地下水活动有直接关系。

地下水分类：根据岩土中水的物理力学性质不同及水与岩土颗粒间的相互关系，可以有以下六种状态：气态水、吸着水（强结合水）、薄膜水（若结合水）、毛细水（非结合水）、重力水（非结合水）、固态水。

为了有效地利用地下水和对地下水某些特征进行深入的研究，必须进行地下水分类。由于利用地下水和研究地下水的目的和要求不同，有许多不同的地下水分类方法。总的看来有两大分类法：一是根据地下水某一方面或几个方面的因素对其进行分类；而是尽可能得全面的考虑到影响地下水特征的各种因素对其进行综合分类。前者例如地下水按温度分类，按总矿化度分类，按硬度分类及按pH分类等。后者则主要按埋藏条件和含水层性质对地下水进行综合分类。按埋藏条件分类：上层滞水、潜水、承压水三种，按含水层性质分类：孔隙水、裂隙水、岩溶水三种。

第二，地下水对各种工程建设的影响

首先地下水对地基承载力和变形的影响，在地下水的影响下，地基承载力会有明显的下降，特别是当地下水位埋藏较浅，地基压缩层范围内的土体呈饱和状态时，地下水充满土的孔隙，土颗粒间的作用力减小，导致土质软化，压缩性增大，承载力降低。在湿陷性黄土地区，当地下水位上升时，土体中的可溶盐类被溶解，黄土特有的粒状架空结构遭到破坏，导致土体强度降低，在自重或附加应力作用下，会发生湿陷变形，基础产生不均匀沉降。

在膨胀土地区，地下水多为上层滞水或裂隙水，随着季节水位的变化，可使膨胀土产生不均匀的胀缩变形，而当地下水位变化频繁或变化幅度较大时，不仅土的膨胀收缩变形往复，而且胀缩幅度也大，建筑物升裂、变形而破坏。

在寒冷地区，地下水位升高，由于冻结作用，土中的水分往往向冻结区迁移和集聚，冰冻形成冰夹层或冰锥等，使地基土产生冻胀，地面隆起，使建筑物开裂破坏。此外，土体在冻结状态时虽具有较高的强度和较低的压缩性，但当温度升高土解冻后，其抗压和抗剪强度就会大大降低，对于含水率很大的土体，融化后的黏聚力约为冻土时的十分之一。此外，地下水位的下降同样会给工程造成危害，如由于过量开采地下水引起水位下降，造成水中孔隙水压力减小，有效应力增大，土层压缩量增大，造成地面沉降或塌陷，导致房屋开裂、井管上拔，地下铁路错开等问题。

由此可见，地下水对地基承载力、变形和地基稳定等均会产生不利影响，对此必须予以高度重视，工程地质勘察不仅要重视水文地质参数的测定，还应注意收集与整理区域性水位动态变化资料，建立区域性水文地质资料数据库，对建筑物范围内的地下水位变化规律进行定量分析，做好地下水位的预测、预报工作。

其次，地下水对基础工程施工的影响

渗流对坝基、边坡、地下工程等均有直接或潜在的破坏作用，容易产生流砂、管涌等，往往对工程造成严重影响。地下水是影响边坡稳定性的重要因素。许多滑坡都与地下水的租用有关，如著名的长江鸡爪子滑坡、甘肃的洒勒山滑坡等都与地下水的活动有关。

基坑工程一般位于地下水位以下，地下水问题比较突出，地下水对基坑工程的主要影响有：（1）恶化基坑开挖施工的条件。地下水流入基坑，淹没工作面，将严重影响开挖施工的质量和效率，同时坑内排水会造成基坑周围地面沉降、变形，导致周围建筑物下降、变形、开裂、倾斜等破坏。（2）造成流砂、管涌等不良现象。在颗粒细小的非粘土中开挖基坑，由于坑内外产生水头差，导致地下水向坑内渗流，甚至产生流砂、管涌等破坏作用，严重威胁基坑工程及其周围建筑物的安全。（3）软化基坑周围的土质，降低坑壁，坑底岩土体的强度，产生侧壁变形、底鼓等。对于放坡开挖的基坑，由于谁对边坡土体的软化及渗流作用，还会造成边坡塌陷、滑坡等事故。（4）造成基坑突涌。当基坑下都有承压水时，开挖基坑减小了含水层的上覆隔水层厚度。（5）增大支护结构上的压力。由于地下水的存在，设计挡土止水结构上的水土压力增大，相应的增加基坑支护的费用和施工难度。

地下工程多位于地下水位以下。地下水对地下工程的影响尤为突出，无论是设计还是施工或是正常运行，都必须考虑和控制地下水对地下工程产生的不良影响。地下水对地下工程的影响主要表现为：（1）产生静水压力作用于洞石衬砌，增加支护结构上的压力，造成硐室围岩沿软弱结构面滑动，造成硐室变形、失稳等。地下水还会产生渗漏、管涌，影响地下工程的正常使用。（2）地下水使岩土软化，强度降低；使围堰中软弱夹层泥化，减小层间阻力；还会使某些岩土（如石膏、岩盐、高岭土等）产生溶解、膨胀，造成硐室变形。（3）造成地下工程施工中产生涌水、流砂、涌泥等现象，引起洞室变形、塌方和冲溃，甚至淹没和堵塞洞室，砂、水混合物涌入洞室，常常造成严重事故，影响地下工程的施工和地下建筑物的使用。

地下水对土木工程的影响主要表现在两个方面：（1）地下水与岩土体相互作用，是岩土的强度和稳定性降低、性能变差，从而产生各种不良的影响，如滑坡、岩溶、流砂、管涌、土沸、地基沉陷、道路翻浆、水坝渗漏等，给各种土木工程施工和建筑物的正常使用造成困难与危害，甚至酿成灾难性事故，如美国加利福尼亚圣洁新托隧道施工中遇到断层破碎带大量涌水，墨西哥市地面发生严重不均匀沉陷，意大利瓦伊昂水库的大滑坡等等，都与地下水活动有关。（2）地下水中的有害化学成分CO2、SO4-、CL-等，对水位下的混凝土结构和钢结构产生侵蚀、破坏作用，虽短建筑物的使用寿命等。

因此在地质工程建设中应该非常注重地下水对工程的影响，防止出现各种事故，延长建筑物的寿命做好地质勘探研究与设计，地质师更应做好专业的预算与测量保证工程的安全同时注重环境影响。

参考文献：

1、《工程地质学》，2006.10，中国建筑工业出版社

2、《地基与基础》，2009.4，清华出版社

3、《地基处理》，2009.8，化工出版社

4、《软土基础》，1899，中国铁道出版社

5、《中国工程地质学》，2003 ，中国建筑工业出版社

工程地质对土木工程的影响范文第2篇

关键词：水文；地质；工程；环境；科技；发展

中图分类号：P62文献标识码： A

引言

水文地质既是岩土工程勘察组成的一部分，又直接影响了岩土工程的特性和质量，甚至还影响到建筑的安全性、稳定性和耐久性。因此在岩土工程中不仅要弄清水文地质和岩土工程之间相互作用的关系，还需要评价地下水对岩土体和建筑的产生的影响。

一、水文地质问题在工程地质勘查中的重要性

在对岩土工程进行勘查以及施工过程中需要对岩土工程周边的水文地质进行仔细的勘察，而有些工程施工单位在工程施工过程中最容易忽视对工程周边进行水文地质勘察。工程地质情况在很大程度上是受水文地质情况所决定的，因为岩土体中含有地下水，地下水可以对岩土体产生直接的影响，而且水文地质条件对于岩土工程的稳固性有非常大的影响。一些工程施工单位在进行工程勘察的过程中仅仅是对工程周边表面的水文地质进行勘查，而没有对地下的水文地质条件进行勘查，这样便使得工程勘察工作没有达到很好的质量，在工程建设过程中，或者建设完成之后，可能发生由地下水而导致的工程危害。为了保障工程的安全性和稳固性，则需要在工程勘察过程中加强对水文地质问题的勘察。

二、工程地质勘察中水文地质的危害

不管是地下水位的升降变化，还是动水压力，都会在一定程度上危害到岩土工程。主要有两方面的原因会造成地下水水位的变化，分别是天然引起的和人为引起的。如果地下水位有着较大的变化，超出了规定的限值，那么就会导致大量岩土工程质量问题的出现，促使危害的形成。一般情况下，可以将水文地质的危害分为三种情况：

潜水位上升造成的危害： 附近河流、水库以及湖泊等水位的升高，都是在一定程度上升高潜水位，此外，一系列灌溉工程的渗漏问题也会升高潜水位，比如工业废水、给排水管道、引水渠道等等，通过调查发现，潜水位的升高，会对建筑物的质量产生严重危害；具体体现在这些方面，潜水位的升高，会降低建筑

物地基硬度，土壤的含水率得到增加，这样土壤的强度可能就会达不到要求，建筑物的沉降变形问题容易出现。潜水位的升高，会导致砂土出现饱和情况，这样地震液化问题就容易出现，发生一些流砂或者管涌问题等。因为潜水位的上升，斜坡的临空面会降低本身岩土的力学性能，导致滑移或者崩塌等现象的发生，正常功能会丧失掉。还会促使有浸水现象发生于建筑物的地下室，对于其正常使用产生不利影响。

地下水位下降给岩土工程造成的危害：通常情况下，是人为原因造成了地下水位的下降，他们大多是出于自身利益考虑，将地下水抽取出来进行补给，将矿床疏干，以便更好的采矿。地下水位如果出现了很大的下降，就会导致一系列地质灾害的发生，比如地面沉降、地裂以及地面塌陷等等，水质恶化以及地面塌陷等也是容易出现的地质灾害，严重影响到人们的日常生活，还会在一定程度上危害到环境。

地下水位波动给岩土工程带来的危害：很多的因素都会引起地下水水位波动，比如气候季节的改变、河流湖泊的改变以及水库水位的变化等等；通过调查发现，地下水位的波动会给岩土工程带来严重的危害，具体表现在这些方面，一是地下水水位的波动会压密土体，再加压土体，会增加其密度；二是建筑物基础建筑材料的腐蚀程度会得到增加；三是地下水水位波动太懂，木桩的干湿度会出现不断更替的状态下，这样木桩腐烂情况就会加快，泥炭土的危害会更加的大。四是在一些含盐地层，比如钠盐层或者石膏地层等，溶解情况就会发生，进而使建筑有很大的位移发生。五是地下水水位的变化，会导致岩土出现胀缩变形情况，且这种变形是没有规律的，如果水位变化比较的频繁，岩土胀缩变形情况也会频繁的发生，并且会加大胀缩的幅度，导致地裂事故的发生，给建筑物带来一定程度的破坏。如果地下水是处于自然状态下，只有十分微弱的动水压力作用，那么破坏情况一般不会发生；但是如果在工程活动中，如果天然平衡条件被认为的进行了改变，或者受到了动压力的作用，就会给岩土工程造成很大的危害，导致一系列灾害的发生。

三、地下水对岩土工程的影响

（一）流沙现象。在岩土工程中，毁灭性的流砂现象是岩土工程的禁忌。如果挖掘地面低于地下水位，如果不是降水作业，地下水头大于基座，地下水向上渗流是可能的，水底的流砂现象将给施工带来极大的不便和困难，甚至影响附近的建筑安全。

（二）沙土振动液化。沙土饱和后，由于运动使它变得致密，导致土壤孔隙水压力增大，沙土颗粒之间有效应力降低，抗剪强度降低。通过周期性振动，土壤孔隙水压力增加，严重者可完全抵消沙土颗粒之间的有效应力，悬浮状态下的沙土颗粒接近液体性质，土壤液化。如果沙土液化，通常会在地表裂缝处冒沙或是喷水，导致地基失去作用而发生沉降。

（三）地下水的腐蚀性。在沿海地下水中，镁离子、氯离子和硫酸根离子的浓度相对较高，会导致钢筋混凝土的腐蚀。

四、地下水对岩土工程的危害

（一）水文地质评价内容分析研究

调查以往的工程地质勘察报告发现由于很多土木工程在进行设计和施工时没有考虑到水文地质的影响进而导致很多例因水文地质影响而造成建筑工程的建筑物开裂以及基础下沉等工程事故的发生。因此为了保障人员和财物的安全在进行工程地质勘察时应充分考虑水文地质的影响。

（1）在进行工程地质勘察时应对勘察范围内地下水的天然状态和天然条件下的影响有详细的了解进而预测地下水在人为工程施工中的具体变化情况以及地下水对建筑物和宕土体的作用效应。

（2）在调查水文地质时应根据实际建筑工程的需要能够根据实际情况提供相关水文地质的详细资料。

（3）从工程角度分析地下水对宕土工程的反作用并能够根据实际的工程情况对地下水提出不同的评价标准：①对于在宕土工程地基施工范围内的土质存在饱和、松散的粉土、粉细砂的情况应考虑到可能产生管涌、流砂、潜蚀以及地震液化等情况；②对建筑场地的承载部位地质选用膨胀土、残积土、强风化宕以及软质宕石等宕土体的情况，应预测上述宕土体由于地下水活动可能发生胀缩、崩解以及软化等现象。

五、水文地质勘察中的地下水问题及相应措施

（一） 地下水的测量及存在的问题

一般情况下，岩土工程勘察中，地下水的测量与计算方法通常为钻孔。通常是通过钻孔提取岩芯后 0.5 h，测量孔内水位；有条件的，还可测量终孔后24 h 的水位，测量稳定的地下水位。然而，这种方法对于只有含水层贯通的地层是合理的；对于含水层不贯通的地层和局部不透层水的地层，则存在很大的漏洞，为以后的工程设计和施工造成很大的弊端。

（二） 解决地下水问题的措施

为了更准确的测出地下水位，准确找出透水层，可采用分段钻进法进行测量。具体方法如下：1) 设计好每天钻进的工作量，循序渐进。2) 每天钻进工作结束后，可将孔中水抽干。第二天开钻前再测量水位，以明确该地段含水的稳定性。

3) 如果上部地层都不含水，可以一直这样进行下去，直到发现含水层。如果上部已有含水层，可将水抽干，把测量段暂时密封起来，第二天再测量，以查明该地段的水压大小，含水性与水位的稳定性。

一般情况下，岩体完整段一般不含水。节理、裂隙密集段可能无水，也可能有水。通过以上的周密测量，可以把地层分为不含水段与含水段，再结合地球物理勘探仪，准确确定出地层的含水带，从而根据含水带的分布特点，结合裂隙渗透的原理，来准确判断地下水对岩体稳定性的影响。

结语

综上所述，准确的水文地质评估，明确的岩土水理性质，以及对地下水的全面勘察和正确处理，不仅使工程岩土勘察工作的可靠程度大大提高，而且还能更好地用岩土体的潜在能力，为人类的居住环境的长治久安做出重大贡献。

参考文献：

工程地质对土木工程的影响范文第3篇

【关键词】高液限土；边坡；失稳原因；防治措施

1. 概述

在工程中判别高液限土的3个指标为：小于0.074mm的颗粒含量大于50%、液限大于50%，塑性指数大于26的土。目前边坡工程对具有膨胀性的高液限土设计思路基本是参考膨胀土进行的，除了具有遇水膨胀、失水收缩的特征外，更主要的特征是高液限土压实性差，经过压实后的土的压缩性仍然较大，且有明显的应变软化。很多边坡工程失去效用，都是由于认清楚高液限土的本质特征而引起的。

2. 高液限土的矿物组成及工程性质

（1）高液限土通常含有大量的蒙脱石、伊利石、高岭石等黏土成分。其中蒙脱石是由颗粒极细的含水铝硅酸盐构成的矿物，其晶格单元由两层硅氧四面体层夹一层氧化铝八面体层构成，层间联接依靠范得华力，较弱，水分子容易进入晶胞之间，增大晶胞距离，脱水后，又产生相应的收缩，其液限变化范围可达到140～710%，塑限范围为50～100%[1]；在晶格之间，由于同晶置换作用，使蒙脱石具有很强的吸附能力，大量的Na+、Ca2+填充进来，产生双电层效应，导致粒间的膨胀。相似的，伊利石也具有2：1的三层晶体结构，但其吸附的阳离子主要为Na+、K+，晶格间连接力较强，水分子不容易进入，所以伊利石亲水性、胀缩性不如蒙脱石，其液限变化范围为80～120%，塑限为45～60%。伊利石属于较不稳定的中间产物，性质介于蒙脱石和高岭石之间，并随着层间K+含量的逐渐减少，而接近于蒙脱石。高岭石的结构单元是由一层铝氢氧晶片和一层硅氧晶片组成的晶胞。晶胞之间的联结是氧原子与氢氧基之间的氢键，联结力较强，晶胞之间的距离不易改变，水分子不能进入，亲水性及膨胀性较前两种矿物成分小。

（2）高液限土的工程性质与其母岩成份、含水量、密实度、外荷载大小及作用方式、其他物理化学作用等都有关系。根据大量工程实践可知：高液限土透水性较差；干硬时强度高，坚硬不易挖掘， 不易压实；毛细现象明显，吸水后能长时间保持水分，故吸水后承载力小、稳定性差；具有较大的可塑性、弱膨胀性和粘性。

3. 高液限土边坡工程失稳的主要原因

3.1水的影响。

3.1.1高液限土吸水引起的土体抗剪强度降低。

高液限土的抗剪强度包括内摩擦力和粘聚力两部分。内摩擦力是土体受剪切时， 剪切面上下颗粒相对移动时， 土粒表面相互摩擦产生的阻力；粘聚力是使土体的颗粒粘结在一起成为团粒结构的力。粘聚力来源于两个部分：土吸力， 是土体孔隙、气压力与孔隙水压力之差， 使之产生粘聚力；土中天然胶结物质对土粒产生胶结作用，而具有的粘聚力。随着雨水入渗，水分逐渐积累，土体渐渐饱和，一方面土体内孔隙气压减小，孔隙水压力增大，结果基质吸力减小，再者水分在土粒表面形成剂，使内摩擦角减小，减小其的内摩擦力，高液限土的抗剪强度不断减小。

3.1.2高液限土边坡不同的水文地质条件引起坡体内应力的变化。

高液限土不同的矿物组成、不同的层厚、不同的接触关系以及坡体变形失稳影响范围内地表水、地下水不同的补径排条件，必然引起坡体局部的应力的变化，对边坡造成不利影响。

3.1.3坡体自重增加以及坡脚强度的降低。

高液限土吸水，必然引起坡体自重增加；高液限土含水量高，强度较低，尤其坡脚附近容易积水潮湿，容易产生由于坡脚强度不足，导致坡脚过大变形而失稳。

3.2人的活动。

对于人工开挖后高液限土坡，属卸荷力学行为，卸荷将引起堑坡位移场和应力场的改变，坡体内的应力状态在一定范围内调整，于堑坡内坡缘拉应力、坡中部最大压力差、坡脚剪应力三大应力集中带，导致最大主应力和剪应力增加，并在坡脚附近和坡型突变处产生应力集中，并在一定的诱发因素下很可能演化为崩塌或滑坡[11]。

4. 高液限土坡常见的防治措施

高液限土边坡破坏防治必须坚持“先发制坡，以防为主”的原则；依据高液限土的类别和挖方深度的不同，可从如下几个方面考虑边坡防治的措施。

4.1选择合理的边坡开挖方式。

高液限土边坡宜采用台阶级，加宽各级平台的宽度，把高边坡降低为矮边坡的组合形式，这样不仅减轻了高边坡土体对坡脚的压力，而且减弱了地面水对坡面的冲蚀，同时平台对坡脚有一定的支撑作用。

4.2设计较为保守的边坡坡度。

由于高液限土工程性质极为复杂，环境条件影响很大，很难确定边坡坡度和破坏位置。因此，坡比设计有必要比类似工程地质采取趋于保守的坡比方案。

4.3施工时补强措施和反压措施。

边坡土质液限高、强度低、稳定性差，在施工中坡面、平台出现裂缝的采用水泥浆封补， 防止雨水侵蚀发生近一步开裂。在裂缝段和滑移段采取填土反压措施， 待反压土以上的防护加固措施及卸载工程完成后，再进行反压段的开挖防护施工。

4.4水处理措施 。

水是高液限土的大敌，对地表水、地下水均需处理。

4.4.1排水措施。

增设与加大路基坡脚的碎石盲沟，盲沟的纵坡适当放大点，以利于地下水尽快排放。在有挡墙的边坡应在挡墙位置增设仰斜排水孔，加大边坡的排水功能，尽快减轻边坡自身的重量。加强路堑边坡的排水处理，根据坡面渗水情况，适当加强设置仰斜排水孔；对于坡脚渗水，考虑渗水位置设置碎石透水层及管道排水。因坡面潮湿含水量较高，增设带边坡渗沟的路堑拱形骨架，渗沟出水口必须与挡墙的透水层和泄水孔连通。使其有规则的排放，防止其对边坡的浅层冲刷。

4.4.2隔水措施。

采用隔水措施来提高高液限土的遇水稳定性，隔水措施包括设置粒料吸收层，包芯法或包边法等；还可以配合使用一些辅的土工布、土工格栅等土工合成材料，起到增强强度的作用。利用隔离排水、掺粗粒土、土石混填等物理方法改变坡体内原有地表水或者地下水的补径排条件，使高液限土边坡安全稳定。

4.5其他措施。

4.5.1化学加固措施。

这种方法是在高液限土坡中，采用化学浆液灌入或喷入其中，使土体固结以加固地基的处理方法。这种方法加固高液限土坡的原理是，在其中灌入或喷入化学浆液，改变其化学物质组成及粒度组成，提高土壤颗粒的黏结力和降低土中的天然含水量，减小其压缩性和加强其稳定性。主要掺石灰、水泥等固化材料、土壤稳定剂和NCS土壤固化剂、稳定剂等。

4.5.2生物加固措施。

生物加固措施是近十几年的事情，就是用活的植物，单独用植物或者植物与土木工程和非生命的植物材料相结合，以减轻高液限土坡面的不稳定性和侵蚀。主要是深根的锚固作用、浅跟的加固作用、降低高液限土坡体孔隙水压力、植被能降雨截留削弱溅蚀、控制坡体表面土粒流失。由于生物措施对高液限土坡加固程度有限，往往与其它措施配合进行。

5. 高液限土坡将来可能的研究方向

高液限土是一种典型的非饱和土，目前对高液限土边坡的设计主要是参考膨胀土边坡的方法进行，但高液限土并不完全等同于膨胀土，要做出合理优化的设计，必须认识到高液限土与普通膨胀之间本质的不同；因此从微细观的角度分析高液限土的物质组成及空间组构，解释土体的特性及变形机理，以便找到一些防治措施，是高液限土坡将来可能的研究方向。由于离心模拟技术能在原型应力状态下研究和观察高液限土边坡的变形和破坏过程，并具有较好的经济性、可控性、可操作性、重复性及一定的可靠性，对模拟以自重为主要荷载的高液限土结构物的性状特别有效，可能也是高液限土坡将来可能的研究方向。

参考文献

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