1、大连理工大学网络教育学院第 1 页 共 8 页土力学与地基基础辅导资料一主 题：第一章 工程地质学习时间：2013 年 3 月 30 日4 月 7 日内 容：本周我们将学习第一章的内容。各种建筑物无不建造在地球表面，因此地表工程地质条件的优劣直接影响建筑物的地基与基础设计方案的类型、施工工期的长短和工程投资的大小。首先给同学们介绍一些工程上的成败实例，然后在补充一些关于不良地质条件与地质灾害方面的知识，这样同学们能对这门课程有一个全面的了解。一、国内外地基基础工程实例1、建筑物倾斜：意大利的比萨斜塔：这是举世闻名的建筑物倾斜实例。全塔总重约 145MN，基础地面平均压力约 50kpa。地基持力
2、层为粉砂，下面为粉土和粘土层。塔向南倾斜，南北两端沉降差 1.80m，塔顶离中心线已达到 5.27m，倾斜 5.5。苏州市虎丘塔：此塔位于苏州市虎丘公园山顶，距今已有 1036 年的历史。全塔 7 层，高 47.5m。1980 年进行现场调查表明，塔身向东倾斜，塔顶离中心线已达 2.31m。勘察结果表明该塔的倾斜原因是由于地基覆盖层相差悬殊等原因造成的。南昌钢铁场烟囱：南昌钢铁场有一烟囱，1971 年建成使用。1981 年发现烟囱开裂与倾斜，1984 年该烟囱已 经发生 4 条大裂缝。2、建筑物地基严重下沉：上海中心展览馆：展览馆由于地基严重下沉，散水倒坡，建筑物室内外连接，内外网之间的水、暖
3、、电管道断裂，都付出了相当大的代价。大连理工大学网络教育学院第 2 页 共 8 页墨西哥市艺术宫：此建筑 1904 年建成，至今有九十余年的历史。这个建筑是一个地基严重沉降的典型实例。下沉量为一般房屋的一层楼有余，造成室内外连接困难和交通不便，内外网管道修理工程量增加。3、建筑物墙体开裂：天津市人民大会堂办公楼：办公楼建成之后出现两条巨大裂缝。裂缝产生的原因是由于新建天津市科学会堂学术楼的附加应力扩散至原有的人民会堂办公楼西侧的软土地基上，这样 引起严重的下沉现象。4、建筑物基础开裂：南京分析仪器场职工住宅：住宅楼 1977 年 12 月开工，次年 5 月主体工程施工至 5 层时，东起第 5
4、开间 中部钢筋混凝土筏板基础南北向断裂。经调查研究表明，当地原为一个大水塘，由于住宅楼西半部置于水塘内，东半部坐落在岸上，土质突变，造成严重的工程事故。经过最后的研究表明采用卸荷处理。5、建筑物地基滑动：加拿大特朗斯康谷仓：该建筑于 1913 年完工，容积 36368m3。当该谷仓装了31822m3 谷物一小时之后， 竖向沉降达到 30.5cm。结构物向西倾斜，24 小时后建筑物倾倒，如图 1 所示。倾倒后谷仓西端下沉 7.32m，东端上抬 1.52m，上部钢筋混凝土筒仓坚如磐石。谷仓 滑倒后分析地基承载力为 352kpa，而设计时计算的谷仓的实际承载力为 194277kpa。因此，谷仓破坏的
5、原因是地基超 载发生强度破坏而滑动。以上的这些都说明土力学与地基基础这门专业基础课的重要性。我们为什么要学习这门课？这门课程有什么样的特点？在土木建筑有关行业中究竟起到什么样的作用？假如没有学好土力学理论，地基基础工程设计处理不当时将会大连理工大学网络教育学院第 3 页 共 8 页发生什么样的后果？这些问题在我们了解了这些工程实例之后就应该迎刃而解了。二、关于不良地质作用与地质灾害关于不良地质作用与地质灾害，现行国家标准岩土工程勘察规范是这样定义的：不良地质作用是指由地球内力或外力产生的对工程可能造成危害的地质作用。由不良地质作用引发 的，危及人身、财产、工程或环境安全的事件，称为地质灾害。铁
6、路工程不良地质勘察规程所指的不良地质就是由各种地质作用和人类活动而造成的工程地质条件不良现象的总称，铁路修建与运营过程中常见的不良地质现象有滑坡、错落、危岩、崩塌、岩堆、泥石流、风沙、岩溶、人 为坑洞、水库坍岸、地震区、放射性和有害气体。地质灾害勘查规范所指的地质灾害是由自然或人为作用，多数情况下是二者协同作用下引起的，在地球表层比较强烈地破坏人类生命财产和生存环境的岩土体移动事件，主要是指崩塌(含危岩体)、滑坡、泥石流、岩溶地面塌陷和地裂缝等突发性地质事件。 地 质灾害危险性评估技术要求(试行)所指的地质灾害是指包括自然或人为活动引发的危害人民生命和财产安全的山体崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷
7、、地裂缝、地面沉降等与地 质作用有关的灾害。上述几种关于不良地质作用和地质灾害的含义有所不同，按岩土工程勘察规范不良地质作用是对工程而言，地质灾害是由不良地质作用引起的，但其危害的对象不仅仅是工程，还 包括了人身、 财产和环境，因此，对两个概念的解释本身就存在差别。 铁路工程不良地质勘察规程所指的不良地质包括的范围要比岩土工程勘察规范稍广些，且认为滑坡、泥石流等就是不良地质现象。 地质灾害勘查规范所指的地质灾害是真对人类生命财产和生存环境而言，是指与地质大连理工大学网络教育学院第 4 页 共 8 页作用有关的灾害，但不包括地震、洪水、区域性地面沉降等研究自成体系的地质灾害。那么上述关于不良地质
8、作用与地质灾害的定义，哪个更准确？为了回答这个问题，首先应从“地质作用”谈起，从而搞清楚“不良地 质作用” 与“地质灾害” 间的关系，什么是“ 地质灾害”也就一目了然了。三、内力地质作用问答 1：什么是内力地质作用？自然界所发生的一切可以改变固体地球物质组成、构造和地表形态的作用，统称为地质作用。内动力地 质作用即以地球内部能为能源而产生的地质作用，主要在地下深处进行，并可波及地表。内动力地质作用包括：1、构造运动构造运动是由内部能引起的地壳变形、变位，通常造成海陆变迁，或使岩石褶曲、断裂。构造运动根据其运动方向，可分 为水平运 动和垂直运动；根据其运动方式，可分为快速剧烈和缓 慢平静运动；根
9、据其规模，可分为大型构造运动(为全球性的) 、次 级 或更小的构造运动。传统构造地质学，将产生大规模强烈的水平运动称为造山运动，将广大区域的隆起上升运动称为造陆运动。一般认为，造山运 动 是相对短期的剧烈运动；造陆运动则是相对长期的缓慢运动，常发生在两次强烈造山运动之间。地质历史上所发生的具有全球性的构造运动，由老到新有阜平运动、五台运动、 吕梁运动、晋宁运动、加里东运动、海西运动、印支运 动、燕山运动和喜马拉雅运动等。大型构造运动常常会伴生岩浆作用和变质作用，主要是侵入作用和区域变质作用。2、地震作用地震作用是因构造运动等使地壳发生快速的颤动。地震作用按成因分为以大连理工大学网络教育学院第
10、5 页 共 8 页下几种类型： 构造地震由构造运动所产生的地震，称为构造地震。世界上有 90% 以上地震属于构造地震，其影响较为强烈且范 围广泛。 火山地震火山喷发时岩浆或气体对围岩的冲击引起的地震，即为火山地震。其影响范围一般不大，且数量小，世界上有 7% 的地震属于火山地震。 陷落地震由地壳陷落引起的地震，称为陷落地震。多 为石灰岩溶洞陷落而造成，其模较小。人工诱发震由于水库蓄水或向地下大量灌水，使地下岩层增大负荷，如果地下有大断裂或构造破碎带存在，断层 面浸水润滑，加之水 库荷 载等共同作用，使断 层复活而引起地震。由于地下核爆炸或地下大爆破，巨大的爆炸力对地下产生强烈的冲击，促使地壳中
11、构造应力的释放，从而引发地震。人工诱发地震的特点是震中位置多发生在水库或爆炸点附近地区，小震多，震动次数多，震源深度不大，最大震级目前不超过 6.5 级。3、岩浆作用岩浆的形成、运动直至冷凝固结成为岩石的过程，称为岩浆作用。岩 浆作用按活动所到达空间位置及温度、压力等自然条件，可分为喷发作用(包括海底喷发作用和陆地喷发作用)、侵入作用(包括深成侵入作用和浅成侵入作用)。喷发作用常称为火山作用，分为裂隙型喷发和中心式喷发两种类型。一些低粘度的玄武质岩浆，沿狭长 的线状断裂带溢出，并覆盖很大面积， 这种喷发形式大连理工大学网络教育学院第 6 页 共 8 页称为裂隙式喷发。岩浆沿多组断裂交会点上由圆
12、筒状通道喷出的，称为中心式喷发。中心式喷发根据其爆炸性，可分为猛烈式、宁静式和递变式。猛然式喷发经常以猛然爆炸作为每次喷发的开始，具有突然性特点，可给人类带来巨大灾害。以宁静地溢流出炽热熔浆为特点，无爆炸现象的中心式喷发，即为宁静式。以宁静式和猛然式有规律的交替喷发为特点的，称为递变式，多数火山喷发属于这一种。4、变质作用问答 2：什么叫变质作用？因内力使温度、压力、化学成分等条件改变，地壳中的岩石将发生变化(不包括风化作用)，转化为新的岩石， 这种转化过程即为变质 作用。变质作用按其产生的地质背景及作用特点，可分为区域变质作用、混合岩化作用、接触变质作用、气液变质作用、碎裂 (动力) 变质作
13、用等种类。其中混合岩化作用是变质作用向岩浆作用的过渡作用。接触变质作用按其作用特点，可分为热接触变质作用和接触交代作用两种典型类型。四、不良地质作用与地质灾害地质作用种类很多，而且绝大多数都可能产生对人类生命和财产(包括工程项目) 不良影响甚至是损坏或破坏，如地质构造和活动构造可影响到水利、工程建筑基础的稳定性，直接关系到工程的坚固性；暂时性地面流水对地面有强烈的剥蚀作用，可造成水土流失及破坏农田、道路、堤坝 等，在作用强烈地区可形成冲沟、歹地，严 重影响着工、 农业建设；河流在洪水期，双向环流可在平直河段河床中心形成心滩，改变河道和主流线的位置，甚至影响航运交通；地下水作用岩溶发育的重要条件
14、，岩溶发 育可使地形崎岖，水土流失，地面石骨裸露、土层瘠薄、缺水干旱等，不利于农业产生，有的地下溶洞 发 育，容易造成塌陷， 对工程建大连理工大学网络教育学院第 7 页 共 8 页筑、交通运输和矿山开采等有很大危害；冰川地质作用不仅可改变地形地貌，还可影响其它地质作用，包括对海洋、河流、风化等地 质作用的影响，等等。因此，从对人类生命和财产(包括工程)及环境的影响、损坏或破坏角度讲，地质作用可分为一般地质作用和不良地质作用，不良地质作用的结果称为地质灾害。由于地质作用的影响范围，有的广大，有的则较小，因此，有人将对区域地质和生态环境产生危害的地质作用，称为地质环境作用，而且称地质环境作用的结果
15、为地质环境灾害(也称缓慢地质灾害)，如区域性地面沉降、干旱半干旱地区的荒漠化、山地水土流失、石漠化、风沙及域性地质构造沉降背景下平原或盆地地区的频繁洪灾等。地震灾害也属于地质环境灾害，但因其发生的特殊性和危害巨大，地震灾害研究已自成体系。问答 3：不良地质作用的危害有哪些？1、不良地质作用的涵义应是指对人类生命和财产及地质生态环境产生危害的地质作用。某些构造运动 (如断裂和活动断裂作用)和岩浆作用(如火山喷发)、地震作用、风化作用、各类型下坡运动及地面流水、地下水、冰川、风、海洋、湖泊等的剥蚀、搬运和沉积作用等，都属于不良地质作用。只不过有些不良地质作用的勘查与研究已自成体系，如地震作用、构造
16、运动 等。2、从广义讲，地质灾害是不良地质作用的结果，如滑坡是滑动作用的结果，泥石流是流动作用的结果，岩溶塌陷是地下溶洞扩大到上覆岩层失去足够支撑而发生崩落作用的结果，石漠、砾漠、沙漠和泥漠等可能是风化作用、洪水作用、冰川作用或风的地质作用中一种或几种共同作用的结果，地震灾害是地震作用的结果。3、地质灾害危险性评估技术要求所指的地质灾害是广义的地质灾害，其定义较严密准确。 岩土工程勘察 规范和铁路工程不良地质勘察规程所指地灾害大连理工大学网络教育学院第 8 页 共 8 页为狭义的，是相对工程而言的。 地质灾害勘查规范所指的地质灾害则介于两者之间。 岩土工程勘察规范关于不良地质作用和地质灾害的定义，两者危害的对像不同，存在明显差别。4、为预防和治理地质灾害，应对不良地质作用进行勘查与研究，包括 对不良地质作用的形式、规模和发 生发展过程进行勘察与研究。由此可见，地 质灾害勘查与研究属不良地质作用勘查与研究的一部分，其意义在于通过对地质灾害进行勘查与研究来反演不良地质作用发生发展的规律，更好地达到不良地质作用勘查与研究的目的。5、地质灾害是否可预防，与现代科技水平和经济发展水平等有关。有些地 质灾害，特别是一些地质环境灾害，目前还不能对其进 行预测和治理。但随着科学技术与经济的发展，人类会逐 渐掌握各类地质作用的发生、发展规律，从而很好地预防地质灾害。
